JP6313542B2 - 既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造及びその補修・補強工法 - Google Patents

Description

本発明は、既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造及びその補修・補強工法に係り、特に、ゴムラテックスモルタル及び鉄筋コンクリートを用いた既設鋼桁の補修・補強構造及びその補修・補強工法に関するものである。

補強対象とする縦桁−横桁接合部に発生する疲労き裂は、列車通過に伴い縦桁ウェブ下端の切欠き部が面内と面外方向に曲げられる事が原因の一つと推定されているが、従来の鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法について説明する。
図６は従来の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法（下記非特許文献１参照）を示す図である。

この図において、縦桁１０１と横桁１０２との接合部１０３は、接続板１０４を介して縦桁１０１と横桁１０２が接合されるように構成されている。なお、１０１Ａは縦桁１０１のフランジ、１０２Ａは横桁１０２のフランジである。

財団法人 鉄道総合技術研究所，鋼構造物補修・補強・改造の手引き，１９９２年７月，ｐｐ１８８〜１８９

しかしながら、かかる縦桁−横桁接合工法では、面内曲げを抑える効果が十分でない。
また、従来の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法としては、鋼桁の縦桁−横桁接合部をコンクリートと一体化させて複合構造とする提案はなかった。
そこで、本発明は、上記状況に鑑みて、面内・面外曲げの双方に対して抑制効果が期待される、既設鋼桁の補修・補強構造及びその補修・補強工法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、縦桁ウェブにおける縦桁ウェブ端部を鉄筋コンクリートで一体化し複合構造とすることにより、疲労き裂の発生源となる部位周辺の剛性を高めて、面内・面外曲げの発生を抑制するようにしたことを特徴とする。
〔２〕上記〔１〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、コンクリートの付着や鋼桁とのズレを考慮して、複合構造化する範囲の鋼材表面に急硬性セメント、細骨材、ゴムラテックスを含有するゴムラテックスモルタルが塗布されていることを特徴とする。

〔３〕上記〔１〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、前記コンクリートへの配筋工・型枠工は、剥落防止のためＦＲＰ型枠と、ひび割れ防止のためひび割れ防止のためひび割れ防止筋が設置されていることを特徴とする。
〔４〕上記〔１〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、前記鉄筋コンクリートが速硬軽量コンクリートであることを特徴とする。

〔５〕鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、縦桁−横桁接合部のブラスト作業を行い、塗装・さびの除去を行う工程と、前記縦桁−横桁接合部にゴムラテックスモルタル吹き付けを行う工程と、前記縦桁−横桁接合部の縦桁−横桁接合部に配筋工・型枠工を行う工程と、前記縦桁−横桁接合部に速硬軽量コンクリート打設を行う工程とを施すことを特徴とする。

〔６〕上記〔５〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、施工は分割施工が可能であり、夜間列車間合いで施工可能であることを特徴とする。
〔７〕上記〔５〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、既設の鋼桁自体を改造することなく、終電から始発列車の時間内での作業が可能であることを特徴とする。

〔８〕上記〔５〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、前記ゴムラテックスモルタル吹き付けは、厚さ５ｍｍ程度に硬化時間２時間以内の急硬性セメント、細骨材、ゴムラテックスを含有するゴムラテックスモルタルを用いて行うことを特徴とする。
〔９〕上記〔５〕記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、前記既設鋼桁の縦桁−横桁接合部に配筋工・型枠工を行う工程は、剥落防止のためＦＲＰ型枠を配置し、ひび割れ防止のためひび割れ防止筋を設置することを特徴とする。

〔１０〕上記〔５〕記載の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法において、前記鉄筋コンクリートとして速硬軽量コンクリートを用いることを特徴とする。
〔１１〕上記〔５〕記載の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法において、施工は分割施工が可能であり、夜間列車間合いで施工可能であることを特徴とする。
〔１２〕上記〔５〕記載の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法において、既設の鋼桁自体を改造することなく、終電から始発列車の時間内での作業が可能であることを特徴とする。

本発明によれば、鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化するシンプルな工法なため、材料費と作業時間を従来工法よりも抑えて鋼桁の延命化を図ることが可能である。

本発明の対象となる縦桁−横桁接合部の斜視図である。 本発明の実施例を示すゴムラテックスモルタル吹き付け工程を示す縦桁−横桁接合部の斜視図である。 本発明の実施例を示す配筋工・型枠工を示す縦桁−横桁接合部の斜視図である。 本発明の実施例を示す速硬軽量コンクリート打設の斜視図である。 本発明の実施例を示す既設鋼桁の補修・補強フローチャートである。 従来の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法を示す図である。

本発明の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造は、縦桁ウェブにおける縦桁ウェブ端部を鉄筋コンクリートで一体化し複合構造とすることにより、疲労き裂の発生源となる部位周辺の剛性を高めて、面内・面外曲げの発生を抑制するようにした。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の対象となる縦桁−横桁接合部の斜視図、図２は本発明の実施例を示すゴムラテックスモルタル吹き付け工程を示す縦桁−横桁接合部の斜視図、図３は本発明の実施例を示す配筋工・型枠工を示す縦桁−横桁接合部の斜視図、図４は本発明の実施例を示す速硬軽量コンクリート打設の斜視図、図５は本発明の実施例を示す既設鋼桁の補修・補強フローチャートである。

こでは、一般的な鉄道橋の鋼桁（下路形式）の全体図を図１に示し、点線で囲んだ縦桁−横桁接合部をコンクリートで覆うこと（複合構造化）により、疲労き裂の原因となる有害な変形を抑制する。
以下、本発明の具体的な構成について説明する。
まず、図１に示すように、本発明の対象となる縦桁−横桁接合部は、１は縦桁、１Ａは縦桁１のフランジ、２は縦桁１と交差する横桁、２Ａは横桁２のフランジからなる。

（１）かかる縦桁−横桁接合部は、まず、ブラスト作業を行い、塗装・さびの除去を行う（ステップＳ１）。
（２）次に、図２に示すように、縦桁−横桁接合部に厚さ５ｍｍ程度、好ましくは３〜８ｍｍに硬化時間２時間以内のゴムラテックスモルタルを用いて、その硬化時間内にゴムラテックスモルタル吹き付けを行う（ステップＳ２）。塗布したゴムラテックスモルタル塗布３は、鋼板・コンクリートの何れに対しても接着力が強い（剥落しない）。また、耐候性・耐水性・耐衝撃性に優れている。薄く塗布することが可能である（被覆材として活用できる）。

すなわち、コンクリートと鋼部材の一体化を促進できる（ずれ止めとしての機能）、鋼部材の防食（防食塗装としての機能）、鋼橋の騒音低減（制振材としての機能）を持たせることができる。
本発明に使用するゴムラテックスモルタルは、急硬性セメント、細骨材、ゴムラテックスを含有する硬化時間２時間以内のモルタルである。急硬性セメントとしては、普通ポルトランドセメントや早強ポルトランドセメント等のポルトランドセメント、エコセメント、アルミナセメント等の凝結時間２時間を越える水硬性セメントから選ばれる１種又は２種以上に、急硬材又は急硬材を添加したセメント、超速硬セメント、上記水硬性セメント２種以上を併用することで急硬性セメントとなるもの等を用いることができる。また、細骨材としては、例えば砕砂、陸砂、川砂、海砂、人工細骨材、セメントクリンカ粒（セメントとして市販されているセメントクリンカ粉末よりも粗い粒状のもの）、スラグ細骨材等が好ましい例として挙げられる。また、ゴムラテックスとしては、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体及びメチルメタクリレート・・ブタジエン共重合体等の合成ゴムや天然ゴムのラテックスが挙げられる。また、本発明に使用するゴムラテックスモルタルには、急硬性セメント、細骨材及びゴムラテックス以外に、本発明の効果を損なわない範囲で、他の混和材料、粗骨材及び水から選ばれる１種又は２種以上が混加されていてもよい。

本発明に使用するゴムラテックスモルタルが、急硬性セメントの質量（Ｃ）に対するゴムラテックスの固形分の質量（Ｐ）の比率（Ｐ／Ｃ）が、９〜２５％であることが、接着力が高く且つ耐候性・耐水性・耐衝撃性に優れていることから好ましく、１０〜２０％が更に好ましい。
（３）次に、図３に示すように、縦桁−横桁接合部の縦桁−横桁接合部に配筋工・型枠工を行う（ステップＳ３）。この工程は、剥落防止のためＦＲＰ型枠４Ａを配置し、ひび割れ防止のためひび割れ防止筋４Ｂを設置する。

（４）次に、図４に示すように縦桁−横桁接合部に速硬軽量コンクリート打設を行う（ステップＳ４）。本発明で使用する速硬軽量コンクリートは、強度発現時間が３時間以内で速硬性に優れている。また、軽量である。これにより、コンクリート５に応力を分担させることができ、鋼部材の応力集中を緩和させることができる。つまり、剛性向上部材として（応力を低減し、構造物の延命化が可能）、死荷重増加量を最低限にすることができる。夜間線路閉鎖時間内で硬化可能である。制振部材としての騒音低減に寄与することができる。

なお、上記した施工は分割施工が可能であり、夜間列車間合いで施工可能である。また、鋼部材の改造が最小限で済み、コストも比較的安価である。さらに、材料の耐久性も高く、維持管理にも有利となる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造及びその補修・補強工法は、面内・面外曲げの双方に対して抑制効果が期待される、既設鋼桁の補修・補強構造及びその補修・補強工法として利用可能である。

１ 縦桁
１Ａ 縦桁のフランジ
２ 横桁
２Ａ 横桁のフランジ
３ 塗布したゴムラテックスモルタル
４Ａ ＦＲＰ型枠
４Ｂ ひび割れ防止筋
５ 速硬軽量コンクリート（鉄筋コンクリート）

Claims (9)

1. 鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、縦桁ウェブにおける縦桁ウェブ端部を鉄筋コンクリートで一体化し複合構造とすることにより、疲労き裂の発生源となる部位周辺の剛性を高めて、面内・面外曲げの発生を抑制するようにしたことを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造。
2. 請求項１記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、コンクリートの付着や鋼桁とのズレを考慮して、複合構造化する範囲の鋼材表面に急硬性セメント、細骨材、ゴムラテックスを含有するゴムラテックスモルタルが塗布されていることを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造。
3. 請求項１記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、前記コンクリートへの配筋工・型枠工は、剥落防止のためＦＲＰ型枠と、ひび割れ防止のためひび割れ防止筋が設置されていることを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造。
4. 請求項１記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化した既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造であって、前記鉄筋コンクリートが速硬軽量コンクリートであることを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強構造。
5. 鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、縦桁−横桁接合部のブラスト作業を行い、塗装・さびの除去を行う工程と、前記縦桁−横桁接合部にゴムラテックスモルタル吹き付けを行う工程と、前記縦桁−横桁接合部の縦桁−横桁接合部に配筋工・型枠工を行う工程と、前記縦桁−横桁接合部に速硬軽量コンクリート打設を行う工程とを施すことを特徴とする鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法。
6. 請求項５記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、施工は分割施工が可能であり、夜間列車間合いで施工可能であることを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法。
7. 請求項５記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、既設の鋼桁自体を改造することなく、終電から始発列車の時間内での作業が可能であることを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法。
8. 請求項５記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、前記ゴムラテックスモルタル吹き付けは、厚さ５ｍｍ程度に硬化時間２時間以内の急硬性セメント、細骨材、ゴムラテックスを含有するゴムラテックスモルタルを用いて行うことを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法。
9. 請求項５記載の鋼桁の一部を鉄筋コンクリートで一体化する既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法であって、前記既設鋼桁の縦桁−横桁接合部に配筋工・型枠工を行う工程は、剥落防止のためＦＲＰ型枠を配置し、ひび割れ防止のためひび割れ防止筋を設置することを特徴とする既設鋼桁の縦桁−横桁接合部における補修・補強工法。

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