JP6475991B2 - 壁高欄の補強構造及び補強工法 - Google Patents
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Description
本発明は、所定の高さで立設された壁高欄の補強構造及びその補強工法に関する。
従来から、高欄等の既設壁体を解体撤去することなく利用して、合理的に耐力の向上を図ることを目的として、特許文献１に開示される既存壁体の改修補強構造が提案されている。また、作業性に優れて、かつ、強固で安価に壁体の改修補強を可能とすることを目的として、特許文献２に開示される壁体の改修補強構造が提案されている。
特許文献１に開示される既存壁体の改修補強構造は、床版に一体的に立設された既存壁体を挟んで両面に貼着されて一体化された補強板と、既存壁体を貫通して両面の補強板同士を連結する連結部材と、両面の補強板の上端同士を相互に一体的に繋いで設けられて既存壁体の上部を覆う笠板と、両面の補強板の下端を床版に固定するアンカーとを備える。
特許文献２に開示される壁体の改修補強構造は、高欄の両側に配置された補強板と、高欄と補強板との間にそれぞれ設置されたスペーサーと、高欄と補強板との間にそれぞれ充填されたモルタル部と、モルタル部に充填されるモルタルの流出を防止するための第一の流出防止材と、補強板を高欄に固定するための第一の固定部材とを備える。
しかし、特許文献１に開示された既存壁体の改修補強構造は、既存壁体を挟んで両面に貼着された補強板に、略平板状に形成されたステンレス鋼板等が用いられるものであり、補強板が略平板状に形成されるため剛性が低いものとなることから、支柱等で補強板を別途に補強することが必要となって、改修補強コストが増大するという問題点があった。
また、特許文献２に開示された壁体の改修補強構造は、高欄と補強板との間のモルタル部にモルタルが充填されて、第一の流出防止材でモルタル部からのモルタルの流出を防止した状態でモルタルの硬化を待つことが必要となることから、改修補強のための施工期間が長期化するという問題点があった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鉄道高架橋等における壁高欄を簡易、迅速に補強して、壁高欄のコンクリートの経年劣化による部分的な剥離、剥落を防止することのできる壁高欄の補強構造及びその補強工法を提供することにある。
第１発明に係る壁高欄の補強構造は、所定の高さで立設された壁高欄の補強構造であって、壁高欄の正面側及び背面側で壁高欄の壁面に沿って設けられる波形鋼板と、前記波形鋼板を壁高欄の壁面に固定する連結部材とを備え、前記波形鋼板は、面外方向で壁高欄の壁面に近接させて形成される複数の凹部と、面外方向で壁高欄の壁面から離間させて形成される複数の凸部とを有して、前記凹部と前記凸部とが、面内方向で交互に連続するように配置され、前記壁高欄と前記波形鋼板との間の空間には、硬化時間を必要としない既に成形されて形状の定まった中詰材が介装され、モルタルや樹脂等の経時硬化材料が設けられていないことを特徴とする。
第２発明に係る壁高欄の補強構造は、第１発明において、前記波形鋼板は、前記凹部及び前記凸部の各々が面内方向の縦方向に延びて形成されるものであり、前記凹部と前記凸部とが、面内方向の横方向で交互に連続するように配置されることを特徴とする。
第３発明に係る壁高欄の補強構造は、第１発明又は第２発明において、前記連結部材は、前記波形鋼板の前記凹部及び壁高欄を面外方向に連続して貫通するボルトに、ナットを締結させることで設けられることを特徴とする。
第４発明に係る壁高欄の補強工法は、所定の高さで立設された壁高欄の補強工法であって、面外方向で壁高欄の壁面に近接させて形成される凹部と、面外方向で壁高欄の壁面から離間させて形成される凸部とが、面内方向で交互に連続するように配置された波形鋼板を、壁高欄の正面側及び背面側で壁高欄の壁面に沿って設けて、前記凹部及び前記凸部と壁高欄の壁面との間に、モルタルや樹脂等の経時硬化材料を設けず、硬化時間を必要としない既に成形されて形状の定まった中詰材を設ける設置工程と、前記波形鋼板の前記凹部及び壁高欄を面外方向に連続して貫通するボルトに、ナットを締結させることで連結部材が設けられて、前記連結部材で前記波形鋼板を壁高欄の壁面に固定する固定工程とを備えることを特徴とする。
第１発明〜第４発明によれば、略波状に屈曲して凹部と凸部とが面内方向で交互に連続するように配置された波形鋼板が、壁高欄の壁面に沿って設けられるため、略波状の波形鋼板の曲げ剛性が高く、波形鋼板のほかに支柱等による別途の補強を必要としないものとなって、既設の鉄道高架橋等の壁高欄を補強するための材料コスト、施工コストを低減させることが可能となる。
また、第１発明〜第４発明によれば、凹部及び凸部と壁高欄の壁面との間の段差空間に、発泡ポリスチレンフォーム等のあらかじめ形状の定まった中詰材が設けられるため、あらかじめ形状の定まっていない液体のモルタルや樹脂等の経時硬化性材料を段差空間に設ける場合のような、経時硬化性材料の硬化のための硬化時間を必要としないものとなって、壁高欄を補強するための施工期間を短期化させることが可能となる。
さらに、第１発明〜第４発明によれば、発泡ポリスチレンフォーム等の中詰材が段差空間に設けられるため、段差空間にモルタルや樹脂等の経時硬化性材料が設けられる場合と比較して、壁高欄の面外方向への変位を発泡ポリスチレンフォーム等の塑性変形で吸収し易いものとして、地震等による壁高欄の倒壊を確実に防止することが可能となる。
また、第１発明〜第４発明によれば、凹部及び凸部と壁高欄の壁面との間の段差空間に、発泡ポリスチレンフォーム等のあらかじめ形状の定まった中詰材が設けられるため、あらかじめ形状の定まっていない液体のモルタルや樹脂等の経時硬化性材料を段差空間に設ける場合のような、経時硬化性材料の硬化のための硬化時間を必要としないものとなって、壁高欄を補強するための施工期間を短期化させることが可能となる。
さらに、第１発明〜第４発明によれば、発泡ポリスチレンフォーム等の中詰材が段差空間に設けられるため、段差空間にモルタルや樹脂等の経時硬化性材料が設けられる場合と比較して、壁高欄の面外方向への変位を発泡ポリスチレンフォーム等の塑性変形で吸収し易いものとして、地震等による壁高欄の倒壊を確実に防止することが可能となる。
第１発明〜第４発明によれば、壁高欄の壁面が正面側及び背面側から中詰材及び一対の波形鋼板で挟み込まれることで、材料コスト、施工コストを低減させるとともに施工期間を短期化させながら、既設の鉄道高架橋等の壁高欄に用いられたコンクリートの経年劣化及び車両通行時の振動や地震時の揺れ等による壁高欄のコンクリートの剥離、剥落を防止することが可能となる。
以下、本発明を適用した壁高欄の補強構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、図１に示すように、主に、既設の鉄道高架橋８や道路橋等の壁高欄８０を補強するために用いられるものであり、鉄道高架橋８等の床版８１の側端部等で、床版８１から上方に向けて所定の高さで立設された壁高欄８０に導入される。
床版８１は、鉄道高架橋８等の橋軸方向に所定の延長を有するとともに、鉄道高架橋８等の橋軸直交方向に所定の奥行寸法を有する。床版８１は、例えば、図２に示すように、鉄道高架橋８等の橋軸直交方向の側端部で、床版８１から上方に向けて連続させて、床版８１と一体的に形成されたコンクリート製等の地覆部８２を有する。
壁高欄８０は、例えば、床版８１と一体的に形成された地覆部８２を基礎として立設されるものであり、壁高欄８０の下端部が地覆部８２に接続されるとともに、壁高欄８０の上端部に嵩上部８３が設けられる。壁高欄８０は、鉄道高架橋８等の内側の車両等が通行する正面側Ａ、及び、鉄道高架橋８等の外側の背面側Ｂの各々に、略平坦状等の壁面８０ａが形成される。
壁高欄８０は、正面側Ａの壁面８０ａから背面側Ｂの壁面８０ａまで、所定の厚さ寸法ｔ１を有するコンクリートブロック等が用いられて構築される。壁高欄８０は、図３に示すように、鉄道高架橋８等の橋軸方向に複数のコンクリートブロック等が並べられて、鉄道高架橋８等の橋軸方向に所定の延長を有するものとなる。
嵩上部８３は、図２に示すように、壁高欄８０の厚さ寸法ｔ１よりも大きい所定の厚さ寸法ｔ２を有するコンクリートブロック等が用いられるものであり、正面側Ａ及び背面側Ｂの各々で、壁高欄８０の壁面８０ａよりも突出させて設けられる。嵩上部８３は、壁高欄８０の壁面８０ａよりも突出させて設けられることで、壁高欄８０の上端部に段差８４が形成される。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、図４〜図７に示すように、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂで壁高欄８０の壁面８０ａに沿って設けられる一対の波形鋼板２と、一対の波形鋼板２を壁高欄８０の壁面８０ａに固定する連結部材５とを備える。
一対の波形鋼板２は、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂの各々で、図５、図６に示すように、橋軸方向となる横方向Ｘに所定の幅寸法を有するとともに、嵩上部８３よりも上方に突出させたものとならないように、縦方向Ｙに所定の高さ寸法を有するものとして設けられる。
一対の波形鋼板２は、図４に示すように、壁高欄８０の正面側Ａの波形鋼板２よりも壁高欄８０の背面側Ｂの波形鋼板２の方が、縦方向Ｙの高さ寸法を大きいものとして、壁高欄８０の背面側Ｂの波形鋼板２が、地覆部８２の背面側Ｂまで延びるように設けられるものとなる。
各々の波形鋼板２は、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂの何れか一方又は両方で、例えば、正面側Ａ及び背面側Ｂに露出する表面を低光沢仕様とした高耐食溶融めっき鋼板等の低反射鋼板が用いられる。
各々の波形鋼板２は、特定の種類に限定されるものでなく、例えば、冷延鋼板、亜鉛めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき鋼板、Ｚｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっき鋼板、アルミニウムめっき鋼板、ステンレス鋼板（オーステナイト系、マルテンサイト系、フェライト系、フェライト・マルテンサイト二相系を含む）、アルミニウム板、アルミニウム合金板又は銅板等の金属板や、そのプレス加工、あるいは、アルミダイカスト、亜鉛ダイカスト等の鋳造、鍛造物、切削加工、粉末冶金等により成形された各種金属部材等が用いられる。
各々の波形鋼板２は、所定の板厚寸法を有する鋼板に屈曲加工等を実施することで、図７に示すように、複数の凹部３、及び、複数の凸部４が形成される。各々の波形鋼板２は、凹部３と凸部４とが面内方向で交互に連続するように配置されて、橋軸直交方向となる面外方向Ｚで鋼板を略波状に屈曲させたものとなる。
各々の波形鋼板２は、壁高欄８０の壁面８０ａに沿って設けられることで、複数の凹部３の各々が、面外方向Ｚで壁高欄８０の壁面８０ａに小さい離間距離により近接させて形成されるとともに、複数の凸部４の各々が、面外方向Ｚで壁高欄８０の壁面８０ａから大きい離間距離により離間させて形成されるものとなる。
各々の波形鋼板２は、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂの各々で、図５、図６に示すように、凹部３及び凸部４の各々が、面内方向の縦方向Ｙに延びて形成されるものであり、凹部３と凸部４とが面内方向の横方向Ｘで交互に連続するように配置される。
各々の波形鋼板２は、図４、図７に示すように、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂの各々で、壁高欄８０の壁面８０ａから凹部３及び凸部４の各々を離間させることで、壁高欄８０の上端部の段差８４の下方で、壁高欄８０の壁面８０ａとの間に段差空間Ｓが形成される。
各々の波形鋼板２は、図４に示すように、壁高欄８０の上端部の段差８４の下方で、凹部３及び凸部４と壁高欄８０の壁面８０ａとの間の段差空間Ｓに、発泡ポリスチレンフォーム等のあらかじめ形状の定まった略板状等の中詰材６が設けられる。
各々の波形鋼板２は、段差空間Ｓに設けられる中詰材６として、あらかじめ形状の定まった固体の発泡ポリスチレンフォーム等が用いられるものであり、あらかじめ形状の定まっていない液体を所定の時間の経過により硬化させるモルタルや樹脂等の経時硬化性材料は、主として、段差空間Ｓに設けられないものとなる。
各々の波形鋼板２は、あらかじめ形状の定まった中詰材６が段差空間Ｓに設けられた状態で、壁高欄８０の壁面８０ａに連結部材５で固定されるとともに、壁高欄８０の背面側Ｂの波形鋼板２の下端部が、地覆部８２の背面側Ｂにアンカーボルト等の固定部材７で固定される。
各々の波形鋼板２は、壁高欄８０を正面側Ａ及び背面側Ｂから一対の波形鋼板２で挟み込むように設けられて、正面側Ａ及び背面側Ｂの波形鋼板２の上端部と、嵩上部８３の上端面とを一体的に覆うようにして、嵩上部８３の上方から笠木８５が取り付けられる。
連結部材５は、図８に示すように、鋼製等のボルト５１とナット５２とが用いられるものであり、正面側Ａ及び背面側Ｂに設けられた波形鋼板２の各々の凹部３で、所定の箇所にボルト５１及びナット５２が設けられるものとなる。
連結部材５は、正面側Ａ及び背面側Ｂの波形鋼板２の凹部３と、中詰材６と、壁高欄８０とを面外方向Ｚに連続して貫通するボルト５１に、ナット５２を締結させることで設けられて、一対の波形鋼板２が壁高欄８０の壁面８０ａに中詰材６とともに固定される。
固定部材７は、図４に示すように、背面側Ｂに設けられた波形鋼板２の下端部で、凹部３を面外方向Ｚに貫通するアンカーボルト等が、地覆部８２の内部まで埋め込んで設けられることで、壁高欄８０の背面側Ｂの波形鋼板２が、地覆部８２の背面側Ｂに固定されるものとなる。
本発明を適用した壁高欄の補強工法は、壁高欄８０の壁面８０ａに沿って一対の波形鋼板２を設けて、あらかじめ形状の定まった中詰材６を設ける設置工程と、連結部材５で一対の波形鋼板２を壁高欄８０の壁面８０ａに固定する固定工程とを備える。
設置工程では、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂで壁高欄８０の壁面８０ａに沿って一対の波形鋼板２を設けて、波形鋼板２の凹部３及び凸部４と壁高欄８０の壁面８０ａとの間に、あらかじめ形状の定まった発泡ポリスチレンフォーム等の中詰材６を設けるものとなる。
固定工程では、壁高欄８０を面外方向Ｚに削孔等することにより、正面側Ａ及び背面側Ｂの波形鋼板２の凹部３と、中詰材６と、壁高欄８０とを面外方向Ｚに連続して貫通させてボルト５１を設けて、ボルト５１にナット５２を締結させた連結部材５で一対の波形鋼板２を壁高欄８０の壁面８０ａに固定するものとなる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、図４〜図７に示すように、略波状に屈曲して凹部３と凸部４とが面内方向で交互に連続するように配置された波形鋼板２が、壁高欄８０の壁面８０ａに沿って設けられるため、略波状の波形鋼板２の曲げ剛性が高く、波形鋼板２のほかに支柱等による別途の補強を必要としないものとなって、既設の鉄道高架橋８等の壁高欄８０を補強するための材料コスト、施工コストを低減させることが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、特に、壁高欄８０の正面側Ａで表面を低光沢仕様とした低反射鋼板が波形鋼板２に用いられることで、鉄道高架橋８等を通過する車両の運転手に対する太陽光等の反射を低減させて、車両運行の安全性を向上させることが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、凹部３及び凸部４と壁高欄８０の壁面８０ａとの間の段差空間Ｓに、発泡ポリスチレンフォーム等のあらかじめ形状の定まった中詰材６が設けられるため、あらかじめ形状の定まっていない液体のモルタルや樹脂等の経時硬化性材料を段差空間Ｓに設ける場合のような、経時硬化性材料の硬化のための硬化時間を必要としないものとなって、壁高欄８０を補強するための施工期間を短期化させることが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、既設の鉄道高架橋８等の壁高欄８０に用いられたコンクリートが経年劣化して、車両通行時の振動や地震時の揺れ等により部分的に剥離、剥落するおそれがある場合において、壁高欄８０の壁面８０ａが正面側Ａ及び背面側Ｂから一対の波形鋼板２及び中詰材６で挟み込まれることで、材料コスト、施工コストを低減させるとともに施工期間を短期化させながら、壁高欄８０のコンクリートの経年劣化による部分的な剥離、剥落を防止することが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、図９に示すように、特に、段差空間Ｓにおいて、中詰材６が波形鋼板２と近接する部位Ｓ１にメラミン樹脂発泡体等の耐熱材６ａが用いられるとともに、連結部材５が設けられる部位Ｓ２でボルト５１の挿通箇所の周囲に特殊発泡熱可塑性ポリウレタンエラストマー等の高強度反発材６ｂが用いられる。
このとき、本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、メラミン樹脂発泡体等の耐熱材６ａが中詰材６として部位Ｓ１に用いられることで、日射により波形鋼板２が発泡ポリスチレンフォーム等の耐熱温度を超える場合であっても、耐熱材６ａが断熱の役割を果たすため、耐熱性に優れた中詰材６を提供することが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、特殊発泡熱可塑性ポリウレタンエラストマー等の高強度反発材６ｂが中詰材６として部位Ｓ２に用いられることで、連結部材５のボルト５１の挿通箇所の周囲が高強度反発材６ｂに取り囲まれて、ボルト５１の挿通箇所の周囲で中詰材６の強度及び反発力を向上させたものとなり、ボルト５１の締め付けによる中詰材６の損傷等を防止して、ボルト５１が反発力を受けて確実に締め付けられるものとすることが可能となる。
本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、図１０に示すように、特に、発泡ポリスチレンフォーム等の中詰材６が段差空間Ｓに設けられるため、モルタルや樹脂等の経時硬化性材料が段差空間Ｓに設けられる場合と異なって、地震等による壁高欄８０の面外方向Ｚへの変位を、発泡ポリスチレンフォーム等の塑性変形により吸収することができるものとなる。これにより、本発明を適用した壁高欄の補強構造１は、段差空間Ｓにモルタルや樹脂等の経時硬化性材料が設けられる場合と比較して、壁高欄８０の面外方向Ｚへの変位を吸収し易いものとすることで、地震等による壁高欄８０の倒壊を確実に防止することが可能となる。
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
例えば、各々の波形鋼板２は、壁高欄８０の正面側Ａ及び背面側Ｂの何れか一方又は両方で、凹部３及び凸部４の各々が、面内方向の横方向Ｘに延びて形成されて、凹部３と凸部４とが面内方向の縦方向Ｙで交互に連続するように配置されるものとなってもよい。
１ ：壁高欄の補強構造
２ ：波形鋼板
３ ：凹部
４ ：凸部
５ ：連結部材
５１ ：ボルト
５２ ：ナット
６ ：中詰材
６ａ ：耐熱材
６ｂ ：高強度反発材
７ ：固定部材
８ ：鉄道高架橋
８０ ：壁高欄
８０ａ ：壁面
８１ ：床版
８２ ：地覆部
８３ ：嵩上部
８４ ：段差
８５ ：笠木
Ａ ：正面側
Ｂ ：背面側
Ｓ ：段差空間
Ｘ ：横方向
Ｙ ：縦方向
Ｚ ：面外方向
２ ：波形鋼板
３ ：凹部
４ ：凸部
５ ：連結部材
５１ ：ボルト
５２ ：ナット
６ ：中詰材
６ａ ：耐熱材
６ｂ ：高強度反発材
７ ：固定部材
８ ：鉄道高架橋
８０ ：壁高欄
８０ａ ：壁面
８１ ：床版
８２ ：地覆部
８３ ：嵩上部
８４ ：段差
８５ ：笠木
Ａ ：正面側
Ｂ ：背面側
Ｓ ：段差空間
Ｘ ：横方向
Ｙ ：縦方向
Ｚ ：面外方向
Claims (4)
- 所定の高さで立設された壁高欄の補強構造であって、
壁高欄の正面側及び背面側で壁高欄の壁面に沿って設けられる波形鋼板と、前記波形鋼板を壁高欄の壁面に固定する連結部材とを備え、
前記波形鋼板は、面外方向で壁高欄の壁面に近接させて形成される複数の凹部と、面外方向で壁高欄の壁面から離間させて形成される複数の凸部とを有して、前記凹部と前記凸部とが、面内方向で交互に連続するように配置され、
前記壁高欄と前記波形鋼板との間の空間には、硬化時間を必要としない既に成形されて形状の定まった中詰材が介装され、モルタルや樹脂等の経時硬化材料が設けられていないこと
を特徴とする壁高欄の補強構造。 - 前記波形鋼板は、前記凹部及び前記凸部の各々が面内方向の縦方向に延びて形成されるものであり、前記凹部と前記凸部とが、面内方向の横方向で交互に連続するように配置されること
を特徴とする請求項１記載の壁高欄の補強構造。 - 前記連結部材は、前記波形鋼板の前記凹部及び壁高欄を面外方向に連続して貫通するボルトに、ナットを締結させることで設けられること
を特徴とする請求項１又は２記載の壁高欄の補強構造。 - 所定の高さで立設された壁高欄の補強工法であって、
面外方向で壁高欄の壁面に近接させて形成される凹部と、面外方向で壁高欄の壁面から離間させて形成される凸部とが、面内方向で交互に連続するように配置された波形鋼板を、壁高欄の正面側及び背面側で壁高欄の壁面に沿って設けて、前記凹部及び前記凸部と壁高欄の壁面との間に、モルタルや樹脂等の経時硬化材料を設けず、硬化時間を必要としない既に成形されて形状の定まった中詰材を設ける設置工程と、
前記波形鋼板の前記凹部及び壁高欄を面外方向に連続して貫通するボルトに、ナットを締結させることで連結部材が設けられて、前記連結部材で前記波形鋼板を壁高欄の壁面に固定する固定工程とを備えること
を特徴とする壁高欄の補強工法。
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