JP6069729B2 - 中空柱状物の補強材 - Google Patents

Description

本発明は、例えば電柱などの中空柱状物の補強を行うための中空柱状物の補強材に関する。

従来、例えば電柱のような中空柱状物を補強する方法としては、中空柱状物内にモルタル等を充填する方法がある。例えば特許文献１に記載の方法では、電柱の地上部分と地中部分の境界付近の内部に袋体を設置し、袋体の内部に流動性固化材を注入する。

特開２００６−３１６４０３号公報

しかしながら、上記のような従来の補強方法では、電柱の中空部分内部にモルタル等の流動性固化材を充填するため、電柱の全体の重量が重くなってしまう。また、例えば電柱の上方部分のみを補強したい場合に上方部分のみに流動性固化材を充填すると、電柱の重量が偏ってしまい、電柱全体のバランスが悪くなり、効果的な補強ができない。

本発明の目的は、中空柱状物を重くすることなく中空柱状物を効果的に補強することができる補強材を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明の補強材は、中空柱状物の補強を行うための補強材であって、筒状の外側材料と、外側材料の内側に配置された筒状の内側材料と、を有し、外側材料及び内側材料の外縁が互いに結合されることにより、筒状且つ袋状に形成される、ことを特徴としている。
このように構成された本発明においては、補強材が筒状且つ袋状に形成されているので、内部に粘性流体等の充填材を充填すると、補強材が筒状に形成された状態で中空柱状物の内壁に固定される。補強材が筒状に形成されるので、補強部分の軽量化を図ることができ、効果的な補強が可能となる。

本発明において、好ましくは、補強材の筒状軸線方向に沿って、外側材料と内側材料とを結合する結合部が形成され、補強材は、筒状軸線方向に沿った複数の補強室に仕切られる。
このように構成された本発明においては、補強材が複数の補強室に仕切られているので、補強材内に充填材を充填すると、補強室毎に補強材が膨張する。したがって補強材が偏り無く均等に膨張されるから、中空柱状物が全周にわたって均一に補強される。

本発明において、好ましくは、結合部は、筒状軸線方向に沿って複数個形成され、筒状軸線方向に沿って隣接する結合部の間には、外側材料と内側材料が互いに結合されない非結合部が形成される。
このように構成された本発明においては、非結合部が形成されているので、ある補強室から充填材を充填した場合、非結合部に達した充填材が、隣の補強室に流入して隣の補強室にも充填される。したがって、例えば１箇所から充填材を注入することによって非結合部を介して複数の補強室に充填材を充填することが可能になるので、充填作業が非常に簡単になる。

本発明においては、好ましくは、非結合部は、補強材の周囲に沿って複数配置され、それにより、複数の補強室が全周にわたって連通する環状の連通部が形成される。
このように構成された本発明においては、複数の非結合部によって環状の連通部が形成されるので、連通部を通して充填材が補強材の全周に行き渡る。したがって、例えば１箇所から充填材を注入することによって補強材全体に充填材を効率よく充填することが可能となる。

本発明において、好ましくは、外側材料と内側材料との間に配置され、補強材の筒状軸線方向に沿って伸びる補強繊維を含む補強材料を更に有する。
このように構成された本発明においては、外側材料と内側材料との間に補強材料が設けられているので、補強材が筒状軸線方向に補強され、中空柱状物の補強がより確実となる。

本発明において、好ましくは、内側材料の伸度は、外側材料の伸度よりも大きく設定されている。
このように構成された本発明においては、内側材料の伸度が外側材料の伸度よりも大きく設定されているので、充填材を充填した際、外側材料よりも内側材料の方がより伸びる。これにより、内側材料は内側に向かって伸び、隣接する補強室の内側材料と互いに押圧しあい、その結果外側材料を中空柱状物の内壁に向かって押すこととなる。したがって、補強材の固定力が増大するとともに補強力も増大する。

本発明の第１実施形態による中空柱状物の補強材の全体斜視図である。 図１のII−II線に沿った補強材の横断面図である。 本発明の第１実施形態による補強材の構造を示す部分拡大図である。 本発明の第１実施形態による補強材を使用した中空柱状物の補強方法を示す図である。 本発明の第１実施形態による補強材を使用した中空柱状物の補強方法を示す図である。 本発明の第１実施形態による補強材の設置後の横断面図である。 本発明の第２実施形態による補強材の横断面図である。 本発明の第３実施形態による補強材の設置方法を示す横断面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態を添付図面を参照して説明する。なお、第２実施形態以降では、第１実施形態と同様の構成には、図面に第１実施形態と同一符号を付し、その説明を簡略化または省略する。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態による中空柱状物の補強材について説明する。本実施形態では、中空柱状物として電柱を採用し、電柱の補強材及びこの補強材を用いた電柱の補強方法について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態による電柱の補強材１の全体斜視図である。また、図２は、図１のII−II線に沿った補強材１の横断面図である。補強材１は、図１に示すように全体として筒状且つ袋状に形成されており、図２に示すように、最も外側に配置される筒状の外側材料２と、最も内側に配置される筒状の内側材料４と、外側材料２と内側材料４との間に配置される補強材料６とを有する。

図３は、補強材１の各材料、すなわち外側材料２、内側材料４、及び補強材料６の構造を示す部分拡大図である。
図３に示すように、外側材料２は、経糸８と横糸１０とを編んで形成された布状材料で、経糸８は、補強材１の筒状軸線Ｘ方向にほぼ沿って配置されており、横糸１０は、経糸８に略直交する方向、すなわち補強材１の筒状軸線Ｘ方向に対して略直交する方向に配置されている。経糸８及び横糸１０としては、高強度、高弾性率繊維（引張強度が２０００ＭＰａ以上、引張弾性率が５０ＧＰａ以上）や、合成繊維等の繊維材料またはこれらの混紡材料が使用できる。経糸８及び横糸１０は、水分は通すが、補強材１内部に充填される材料は通さない大きさの編目を有するように編まれている。

内側材料４は、外側材料２と同様に、経糸１２と横糸１４とを編んで形成された布状材料であり、経糸１２が補強材１の筒状軸線Ｘ方向にほぼ沿って配置され、横糸１４は、経糸１２に略直交する方向、すなわち補強材１の筒状軸線Ｘ方向に対して略直交する方向に配置されている。経糸１２及び横糸１４としては、高強度、高弾性率繊維（引張強度が２０００ＭＰａ以上、引張弾性率が５０ＧＰａ以上）や、合成繊維等の繊維材料またはこれらの混紡材料が使用できる。経糸８及び横糸１０は、水分は通すが、補強材１内部に充填される材料は通さない大きさの編目を有するように編まれている。

ここで、外側材料２及び内側材料４は、互いに異なる伸度を有する。すなわち、内側材料４は、外側材料４よりも大きい伸度を有する材料で構成されている。また、本実施形態では、補強材１が電柱に配置される前の状態で、外側材料２と内側材料４とが互いに結合していない状態では、外側材料２の筒状の直径と内側材料４の筒状の直径とは、略等しく形成されている。

補強材料６は、補強材１の筒状軸線Ｘ方向に沿って延びる補強繊維１６と、補強繊維１６の延びる方向に対して略直交する方向、すなわち補強材１の筒状軸線Ｘ方向に略直交する方向に延びるとともに、補強繊維１６を筒状軸線Ｘ方向に沿った方向に所定位置で保持するための保持糸１８とを有する。補強繊維１６は、高強度、高弾性率繊維（引張強度が２０００ＭＰａ以上、引張弾性率が５０ＧＰａ以上）や、合成繊維等の繊維材料またはこれらの混紡材料で形成されている。保持糸１８は、補強繊維１６を複数の束にして所定位置に保持するように、補強繊維１６に対して編み込まれている。
なお、補強材料６の筒状の直径は、互いに結合していない状態の外側材料２及び内側材料４の直径よりも小さく、また、電柱の内径よりも小さくなるように設定されている。

図１に戻ると、このような構成の外側材料２、内側材料４、及び補強材料６は、外縁、即ち補強材１の上端及び下端において互いに結合されている他、結合部２０によって複数箇所で互いに結合されている。結合部２０は、補強材１の周囲に等間隔に複数配置され、補強材１の筒状軸線Ｘ方向に沿って直線状に形成されている。これらの結合部２０により、補強材１には、筒状軸線Ｘ方向に沿って延びるとともに全長にわたって延びる複数の筒状の補強室２２が形成される。なお、図２に示すように、外側材料２及び内側材料４の周方向の長さが、補強材料６の周方向の長さより長いため、各補強室２２において、外側材料２及び内側材料４は、補強材料６に対してたるんだ状態で配置されることとなる。

また、結合部２０は、補強材１の筒状軸線Ｘ方向に関しても複数配置されており、その間に非結合部２４を形成している。非結合部２４では、外側材料２、内側材料４、及び補強材料６が互いに結合していないため、隣接する補強室２２が互いに連通している。ここで、周方向に隣接する非結合部２４は、互いに筒状軸線Ｘ方向に関して同じ位置（すなわち同じ高さ）に配置されている。したがって、補強材１には、筒状軸線Ｘ方向に沿って等間隔に、隣接する補強室２２が連通し合う環状の連通部２６が複数個形成されることとなる。なお、非結合部２４は、補強材１の上端及び下端にも形成されており、したがって補強材１の上端及び下端には環状の連通部２６が形成されている。

補強材１の内側材料４には、補強材１の内部に貫通する注入パイプ２８が形成されている。注入パイプ２８には、パイプの軸線方向に沿って等間隔に複数個の孔３２が形成されている。また、注入パイプ２８には、補強材料６及び外側材料２を貫通するとともにホースを接続して充填材を充填するための接続管３３が設けられている。

次に、本発明の第１実施形態にかかる補強材１を電柱に設置して電柱を補強する方法について説明する。
図４及び図５は、本発明の第１実施形態にかかる補強材１を使用した電柱１００の補強方法を示す図である。
図４に示すように、まず、電柱１００に内空部分と連通する作業孔１０２を形成する。そして、作業孔１０２から補強材１を電柱１００内部に挿通し、補強材１を電柱１００内の所定位置に仮固定する。仮固定する際には、予め補強材１の上端にバルーン１０４を取り付けておき、内側からバルーン１０４を膨張させることにより、補強材１を内側から電柱１００の内壁に押し付けることにより、下方に補強材１がぶら下がるように補強材１を固定する。この状態では、補強材１の筒状軸線Ｘ方向は、電柱１００の筒状軸線Ｘ方向にほぼ一致し、外側材料２の経糸８、内側材料４の経糸１２、及び補強繊維１６は、電柱１００の筒状軸線Ｘ方向にほぼ沿って配置される。また、接続管３３に、充填材供給装置（図示せず）を接続しておく。

次に、図５に示すように、接続管３３から注入パイプ２８内にセメント、グラウト、スラリー等の粘性流体等の充填材１０８を注入する。充填材１０８は、孔３２から注入口３０が設けられた位置の１つの補強室２２内に注入され、その補強室２２の最下部に充填される。補強材１の最下部は連通部２６となっているので、充填材１０８は環状に流れ、連通部２６を埋める。充填材１０８が連通部２６の上端の高さまで達すると、充填材１０８は注入口３０が設けられている補強室２２に充填され始める。充填材１０８が補強室２２の上端まで達すると、補強室２２から溢れて連通部２６を通って隣の補強室２２に流れる。これを繰り返すことにより、充填材が１０８補強材１全体に充填される。

ここで、補強材１は、充填材１０８が充填されるにつれて電柱１００の内壁に押し付けられ、電柱１００に対して固定される。したがって、補強材１は、充填材１０８が充填されるにしたがって、下側から順次電柱１００に固定されていく。また、補強材１の上端においては、補強材１の膨張にともなってバルーン１０４が押しつぶされていく形となる。なお、補強材１の上端においては、既にバルーン１０４の下方の補強材１が電柱１００に対して固定されているため、バルーン１０４の仮固定の役割は終えており、補強材１の膨張によってつぶされても問題がない。

図６は、充填材１０８が補強材１に充填された状態を示す補強材１の横断面図である。充填材１０８が補強材１内に充填されると、充填材１０８は、補強材料６を通過して内側材料４と補強材料６の間から、外側材料２と補強材料６との間の空間へも充填される。外側材料２は、繊維が伸ばされながら外側に向かって広がり、電柱１００の内壁に押し付けられる。内側材料４は、繊維が伸ばされながら内側に向かって広がる。

このとき、内側材料４が、外側材料２よりも伸度が大きい材料で構成されているため、内側材料４の方が外側材料２よりも伸びる。内側材料４は、内側に向かって伸びるため、隣接する補強室２２の内側材料４が互いを押圧し、この押圧力によって外側材料２も外側に押される。充填材１０８が充填された状態の補強材１では、外側材料２はそのほとんどが電柱１００の内壁に密着し、隣接する補強室２２の内側材料４は、その一部が互いに密着している。したがって、各補強室２２には、隣接する補強室２２との間に、外側材料２及び内側材料４が密着する密着部３６が形成される。また、連通部２６は、図示しないが環状に膨らむ。

また、充填材１０８を充填している間に、充填材１０８内に含まれる水分が外側材料２及び内側材料４を通して補強材１の外側に浸みだし、充填材１０８から水分がある程度取り除かれる。
補強材１を膨張させた後、補強材１を電柱１００内部に放置することによって内部の充填材１０８を乾燥させ、固化させる。その後、作業孔１０２を塞ぐことによって補強材１の設置作業を終了する。

このように構成された本実施形態によれば、次のような優れた効果を得ることができる。
補強材１が筒状且つ袋状に形成されているため、電柱１００内部を筒状に補強することができるので、補強された部分の重量を軽量化することができる。したがって、電柱１００の補強を効果的に行うことができる。

補強材１の外側材料２と内側材料４の間に補強材料６が配置されているので、補強材１の補強性能を向上させることができる。また、補強繊維１６が、筒状軸線Ｘ方向に沿って配置されているので、電柱１００の軸線方向の強度を向上させることができる。

補強材１の外側材料２及び内側材料４が伸度のある材料で構成されているので、充填材１０８を充填すると、外側材料２及び内側材料４がそれぞれ互いに離れる方向に伸びる。この伸びによって外側材料２は電柱１００の内壁に押し付けられるので、補強材１の固定力を増すことができる。また、外側材料２の方が内側材料４よりも伸度が小さいので、内側材料４はより内側に伸び、隣接する補強室２２の内側材料４と互いに押圧し合い、その結果、外側材料２を電柱１００の内壁に押し付ける。したがって、補強材１の固定力、補強力を向上させることができる。

補強材１を膨張させることによって補強材１を電柱１００内の所定位置に固定することができるので、補強材１の支持構造等が不要となり、設置工程が簡単になるとともに、施工を省力化することができる。

補強材１の筒状軸線Ｘ方向に沿って結合部２０が形成され、補強材１が筒状軸線Ｘに沿った複数の補強室２２に仕切られているので、外側材料２及び内側材料４の伸び率を補強材１の全周に亘って均一に維持することができる。したがって、補強材１の全周に亘って均一な補強力を得ることができる。

周方向に隣接する非結合部２４が、同じ高さに配置され、連通部２６が補強材１の周囲に沿って環状に設けられているので、１箇所の注入口３０から充填材を充填しても、複数の補強室２２に充填材を行き渡らせることができる。したがって、充填材の充填作業を非常に簡易に行うことができる。

外側材料２及び内側材料４が、水分は通すが充填材は通さない編目で形成されているので、充填材を充填するに従い、水分のみが補強材１の外側に浸みだしてくる。通常、セメントやグラウト等の充填材は、流動性を確保するために水を混ぜる必要がある。一方、充填材の水分が多いと緻密な構造体とならないため、混ぜた水をある程度排出する必要がある。本実施形態では、充填工程において外側材料２及び内側材料４を通して充填材の水分が補強材１の外側に排出されるので、充填材を緻密な構造体とすることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態にかかる中空柱状物の補強材４０について説明する。本発明の第２実施形態にかかる中空柱状物の補強材４０は、第１実施形態にかかる中空柱状物の補強材１の補強材料６が設けられていない他は、第１実施形態にかかる中空柱状物の補強材１と同じ構造である。
図７は、本発明の第２実施形態にかかる中空柱状物の補強材４０の横断面図を示す。この図７に示すように、補強材４０は、外側材料４２と、内側材料４４とを有するが、第１実施形態の補強材１のような補強材料６は有していない。したがって、本実施形態の補強材４０は、第１実施形態の３層の補強材１とは異なり２層の補強材４０として構成されている。

このような補強材４０を電柱１００に設置する場合でも、外側材料４２及び内側材料４４が伸びて、外側材料４２を電柱１００の内壁に押し付けるので、第１実施形態にかかる補強材１と同様に、良好な補強力を得ることができる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態にかかる中空柱状物の補強材５０について説明する。第３実施形態では、補強材５０が断面矩形状の構造物等の中空柱状物内に配置される場合について説明する。本発明の第３実施形態にかかる中空柱状物の補強材５０は、第２実施形態にかかる中空柱状物の補強材４０と同じ構造である。

図８は、本発明の第３実施形態にかかる中空柱状物の補強材５０が、断面矩形状の構造物２００内に配置された状態の横断面図である。この図８に示すように、構造物２００の断面形状が矩形状であっても、外側材料５２及び内側材料５４が伸びて断面形状に沿って変形するので、良好な固定力と補強力を得ることができる。

本発明は、以上の実施の形態に限定されることなく、例えば、以下のような態様であってもよい。
前述の実施形態では、補強材に取付部を取り付け、この取付部をバルーンで固定することによって補強材を電柱内の所定位置に配置したが、このような方法に限らず、例えば補強材にプラスチックパイプを取り付け、このプラスチックパイプを押し上げて補強材を所定位置まで移動させ、プラスチックパイプを電柱内に立てかけることによって補強材を所定位置で保持するようにしてもよい。

本発明の補強材は、電柱に限らず、例えば高架橋の柱、橋脚の構造物等、中空となっており補強を必要とする中空柱状物に適用することができる。

１ 補強材
２ 外側材料
４ 内側材料
６ 補強材料
２２ 補強室
２４ 非結合部
２６ 連通部
１００ 電柱

Claims (5)

1. 中空柱状物の補強を行うための補強材であって、
   筒状の外側材料と、
   前記外側材料の内側に配置された筒状の内側材料と、を有し、
   前記外側材料及び前記内側材料の外縁が互いに結合されることにより、筒状且つ袋状に形成され、
   前記補強材の筒状軸線方向に沿って、前記外側材料と前記内側材料とを結合する結合部が形成され、補強材は、前記筒状軸線方向に沿った複数の補強室に仕切られる、
   ことを特徴とする補強材。
2. 前記結合部は、前記筒状軸線方向に沿って複数個形成され、前記筒状軸線方向に沿って隣接する前記結合部の間には、前記外側材料と前記内側材料が互いに結合されない非結合部が形成される、請求項１に記載の補強材。
3. 前記非結合部は、前記補強材の周囲に沿って複数配置され、それにより、複数の前記補強室が全周にわたって連通する環状の連通部が形成される、請求項２に記載の補強材。
4. 前記外側材料と前記内側材料との間に配置され、前記補強材の筒状軸線方向に沿って伸びる補強繊維を含む補強材料を更に有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の補強材。
5. 前記内側材料の伸度は、前記外側材料の伸度よりも大きく設定されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の補強材。

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