JP6472039B2

JP6472039B2 - 中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法

Info

Publication number: JP6472039B2
Application number: JP2013249761A
Authority: JP
Inventors: 裕喜中田; 卓稔古屋; 大岡本; 敏弥田所
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 2013-12-03
Filing date: 2013-12-03
Publication date: 2019-02-20
Anticipated expiration: 2033-12-03
Also published as: JP2015105562A

Description

本発明は、鉄道ＲＣラーメン高架橋等の地震対策に係り、特に中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法に関するものである。

一般に、鉄道ラーメン高架橋の耐震補強は、例えば、ＲＣ鉄道ラーメン高架橋に対する鋼板や帯鉄筋、モルタル等による巻立てにより実施されている。これは、変形性能を確保することにより、構造体としての安全性と復旧性を満足するものである。

図５は従来の組み合わせ鋼材巻立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図、図６は従来の鋼製パネル組立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図、図７は従来の外部スパイラル巻立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図である。

例えば、図５に示す組み合わせ鋼材巻立て工法は、鉄道ＲＣラーメン高架橋１０１に分割した帯鉄筋１０２を配置し、これらを緊結後に吹付けモルタル１０３を施工して一体化している。

また、図６に示す鋼製パネル組立て工法は、既設柱２０１に小型の鋼製パネル２０２を組み合わせて設置し、既設柱２０１と鋼製パネル２０２の間に充填剤２０３を注入して一体化している。さらに、図７に示す外部スパイラル巻立て工法は、既設柱３０１に分割したプレキャストコンクリートブロック３０２を取付け、鋼より線３０３を巻き付けることによって一体化している。

しかしながら、ラーメン高架下が店舗等で利用されている場合には、すべての既設柱を補強することが困難であるのが実情である。

一方、鉄道ラーメン高架橋全体系の耐荷力や剛性を増加させる工法としては、ダンパーブレースが実用化されている（下記非特許文献１参照）。

図８は従来の圧縮型ダンパーブレース工法を示す図であり、図８（ａ）はその工法を施した様子を示す図面代用写真、図８（ｂ）はその工法による作用を示す模式図である。

喜多直之，吉田幸司，岡野素之，関雅樹：鉄道ＲＣラーメン高架橋を対象とした圧縮型ダンパーブレース工法の実用化，土木学会論文集Ｆ，Ｖｏｌ．６３，Ｎｏ．３，２７７−２８６，２００７．７

従来の巻立て補強では、ラーメン高架橋全体の耐荷力（震度）が小さい場合には、地震時に過大な変形性能が要求され、補強設計が困難な場合がありうる。走行安全性の観点からも、極力応答変位を小さくすることが望ましい。また、巻立てた部材が大きな損傷を受けた場合に、補強材（巻立て材）を取り換えることは必ずしも簡易ではない。

また、現状ではラーメン高架橋柱の全てを補強することが原則であるが、ラーメン高架下の利用状況によっては全てのラーメン高架橋柱を施工することが困難な場合がある。しかしながら、従来の工法では、簡易な方法によってラーメン高架橋柱（列）の全体または一部を補強することにより、ラーメン高架橋柱全体の耐荷力（震度）や剛性を向上させる工法は少ないのが実情である。

さらに、実用化されている耐荷力、剛性増加型のダンパーブレース工法は、施工がやや大掛かりであること、ラーメン高架下の空間が占有されることなどの課題がある。

本発明は、上記状況に鑑みて、ラーメン高架橋柱（列）の全体または一部に、損傷を意図的に集中させる簡易な中層梁をラーメン高架橋の高さ中間位置に配置（追加）することのみによって、ラーメン高架橋全体の耐荷力（震度）や剛性を向上させ、安全性、復旧性を満足できる中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震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〕中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法において、ラーメン高架橋柱の中間位置に、ラーメン高架橋柱の列の全て、またはラーメン高架橋柱の列の一部に配置して中層梁を補強することにより、ラーメン高架橋全体の耐荷力や剛性を向上させる中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法であって、前記中層梁は鉄筋コンクリートプレキャスト中層梁であり、この中層梁は配置後にコンクリートが収縮すると望ましくないため、収縮が落ち着くまで養生したものを用いるとともに、ラーメン高架橋柱を挟むように鋼板およびＰＣ鋼棒を地震時に中層梁が浮き上がらない程度のプレストレスを導入して設置することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法において、前記中層梁は地震時には積極的に損傷させてエネルギーを吸収できるように構成したことを特徴とする。

〔３〕上記〔２〕記載の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法において、地震後に前記中層梁を取り換えるのみで復旧ができるように構成したことを特徴とする。

本発明によれば、ラーメン高架橋の簡易かつ経済的な構造によって、地震時の安全性、復旧性を確保し、走行安全性を向上することができる、中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法提供することができる。

本発明の実施例を示す中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法を示す図である。本発明の実施例を示す設置された中層梁と既存柱の接続工法の一例を示す斜視図である。本発明の実施例を示す中層梁の配置による構造全体系の応答例を示す図である。本発明の実施例を示す中層梁の部材性能の違いがラーメン高架橋柱の損傷に及ぼす影響を示すグラフである。従来の組み合わせ鋼材巻立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図である。従来の鋼製パネル組立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図である。従来の外部スパイラル巻立て工法によるラーメン高架橋補強を示す図である。従来の圧縮型ダンパーブレース工法を示す図である。

中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法は、ラーメン高架橋柱の中間位置に、ラーメン高架橋柱の列の全て、またはラーメン高架橋柱の列の一部に配置して中層梁を補強することにより、ラーメン高架橋全体の耐荷力や剛性を向上させる中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法であって、前記中層梁は鉄筋コンクリートプレキャスト中層梁であり、該中層梁は配置後にコンクリートが収縮すると望ましくないため、収縮が落ち着くまで養生したものを用いるとともに、ラーメン高架橋柱を挟むように鋼板およびＰＣ鋼棒を地震時に中層梁が浮き上がらない程度のプレストレスを導入して設置することを特徴とする。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は本発明の実施例を示す中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法を示す図、図２はその設置された中層梁と既存柱の接続工法の一例を示す斜視図、図３はその中層梁の配置による構造全体系の応答例を示す図であり、図３（ａ）はその水平震度−水平変位例を示すグラフ、図３（ｂ）はその解析モデルを示す図である。図４はその中層梁の部材性能の違いがラーメン高架橋柱の損傷に及ぼす影響を示すグラフである。

本発明の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法、図１に示すように、例えば、ラーメン高架橋１０には、ラーメン高架橋柱１１の高さ中間位置に中層梁１２を適宜配置（追加）する。つまり、図２に示すように、ラーメン高架橋柱１１を挟むようにして鋼板１３およびＰＣ鋼棒１４を、地震時に中層梁１２が浮き上がらない程度のプレストレスを導入して設置する。中層梁１２は、ラーメン高架橋柱１１に接続する必要があるが、図２はその簡易かつ取り外し可能な方法の一例である。なお、補強効果は中層梁の曲げ耐力のみで評価できる（剛性にあまり依存しない）ことを考えると、中層梁１２とラーメン高架橋柱１１における接続部は、完全剛結のような状態でなくても影響は少ない。

図３は、ラーメン高架橋柱１１に中層梁１２を適宜配置（追加）すると、構造全体系の耐荷力、剛性は増加することを解析により示している。

図４は、中層梁の部材性能を変化させて配置効果を解析的に検証した結果を示している。この図において、横軸は中層梁の曲げ耐力（ｋＮ・ｍ）、縦軸はラーメン高架橋柱の損傷レベル２の最大照査値であり、ｐｔは引張鉄筋比（％）である。また、中層梁の曲げ耐力が増加するとラーメン高架橋柱の損傷レベル、全体系の応答変位が抑制できる。また、中層梁による補強効果は中層梁の曲げ耐力のみで概ね評価できる。よって、目標に合致する曲げ耐力を有する中層梁であれば、中層梁はどのようなものでもよい。なお、ここでは、中層梁を鉄筋コンクリート梁と仮定し、断面高さ（４００〜１２００ｍｍ）、引っ張り鉄筋比（０．３〜１．５％）と実用的な範囲で解析した結果であり、どんな状況でも曲げ耐力のみで評価できるというわけではない。

なお、中層梁は施工性、経済性を考慮して、簡易なものがよい。例えば、鉄筋コンクリートプレキャスト中層梁があげられる。なお、中層梁の配置後にコンクリートが収縮すると望ましくないため、収縮が落ち着くまで養生したものを用いる。また、補強効果は中層梁の曲げ耐力で評価できることを考えると、高強度材料を用いて中層梁をより小型・軽量化することができる。また、中層梁としてはラーメン高架橋柱となじむので鉄筋コンクリートが望ましいが、必ずしも鉄筋コンクリートに限定されるものではなく、鉄筋コンクリート以外のものを用いるようにしてもよい。

本発明による中層梁の設計コンセプトとしては、地震後に、取り外しが可能な中層梁を積極的に損傷（エネルギー吸収）させる。すなわち、大規模地震後に中層梁の取り換えのみで復旧可能な設計とする。また、中層梁は、ラーメン高架橋柱構造全体に設置してもよいが、一部に設置するのみで構造全体系の応答が低減されて性能を満足する場合には、一部のみに配置してもよい。

中層梁の配置により、ラーメン高架橋柱のせん断力が増加するので、ラーメン高架橋柱がせん断破壊しないよう照査を満足する必要がある。特に、一部のラーメン高架橋柱列にのみに中層梁を設置し、大きな剛性増加を見込んだ場合、そのラーメン高架橋柱のせん断力は大きくなることが想定される。その場合、ラーメン高架橋柱に鋼板巻きを施すことも考慮する（中層梁と鋼板巻きの併用）。

中層梁の配置により、上部工の耐荷力、剛性が増加すると、基礎への負担が増加する。よって、基礎の破壊が先行しない程度の補強量とする必要がある。

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。

本発明の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法は、簡易な方法により、ラーメン高架橋柱（列）の全て、または一部を補強することにより、ラーメン高架橋全体の耐荷力や剛性を向上させる、中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法として利用可能である。

１０ラーメン高架橋
１１ラーメン高架橋柱
１２中層梁
１３鋼板
１４ＰＣ鋼棒

Claims

ラーメン高架橋柱の中間位置に、ラーメン高架橋柱の列の全て、またはラーメン高架橋柱の列の一部に中層梁を配置して補強することにより、ラーメン高架橋全体の耐荷力や剛性を向上させる中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法であって、前記中層梁は鉄筋コンクリートプレキャスト中層梁であり、該中層梁は配置後にコンクリートが収縮すると望ましくないため、収縮が落ち着くまで養生したものを用いるとともに、ラーメン高架橋柱を挟むように鋼板およびＰＣ鋼棒を地震時に中層梁が浮き上がらない程度のプレストレスを導入して設置することを特徴とする中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法。
請求項１記載の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法において、前記中層梁は地震時には積極的に損傷させてエネルギーを吸収できるように構成したことを特徴とする中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法。
請求項２記載の中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法において、地震後に前記中層梁を取り換えるのみで復旧ができるように構成したことを特徴とする中層梁の配置によるラーメン高架橋の耐震補強工法。