JPH08291631A - コンクリート構造物の鋼板補強工法 - Google Patents
コンクリート構造物の鋼板補強工法Info
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Abstract
ることなく種々のコンクリート構造物に対応してその劣
化部を補強することができるコンクリート構造物に鋼板
補強工法を提供すること。 【構成】 梁、床版等のコンクリート構造物における曲
げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔21を形成し、
拡張体22cを螺合したアンカーボルト22を各削孔2
1に挿入し、拡張体22cの係止片22dを放射状に広
げて削孔内壁面に係止し、各アンカーボルト22が挿通
する開口部23aを形成した鋼板23をコンクリート構
造物壁面と所定の間隔を開けて配置し、各開口部23a
から突出するアンカーボルト22の先端部にナット25
を螺着して固定し、コンクリート構造物表面と鋼板23
との間隙にグラウト材29を充填する鋼板補強工法。
Description
板補強工法に関し、更に詳細には例えば梁、床版等のコ
ンクリート構造物における曲げ補強をすべき構造部分を
鋼板で補強する工法に関する。
計時には考慮されていなかった新たな増加荷重により設
計耐力が不足する場合、或いは老朽化等の理由で強度が
低下した場合など、補強を必要とする場合がある。
造物における補強をすべき部分に鋼板を接着剤で固着し
て補強する方法が採用されることが多い。鋼板を接着剤
でコンクリート構造物表面に固着して補強する方法に
は、大きく分けて注入工法と圧着工法とが知られてい
る。
にアンカーボルト1により鋼板2がコンクリート構造物
3における曲げ補強をすべき部分(表面)にスペーサ4
を部分的に介在させることで所定の間隔をあけて仮り固
定され、この間隙の全周はシール用のエポキシ樹脂5で
閉塞される。その後、鋼板2とコンクリート構造物1の
表面との間隙に鋼板2のほぼ中央部に形成された注入穴
6から例えば接着用エポキシ樹脂等の樹脂系接着剤7が
充填される。
に、接着剤7の充填に伴って間隙外周部のシール部5に
設けた空気抜きパイプ8で間隙内の空気が押し出され、
接着剤7層内での気泡の発生が防止される。これによ
り、鋼板2は専ら樹脂系接着剤7の接着力によりコンク
リート構造物3に堅固に固着されることになる。
に最初にアンカーボルト1により鋼板2がコンクリート
構造物3における曲げ補強をすべき部分(表面)に所定
の間隔をあけて仮り固定される。その後、鋼板2とコン
クリート構造物1の表面との間隙4に例えば接着用エポ
キシ樹脂等の樹脂系接着剤7が充填され、次いで鋼板2
の対向する端部表面上にフォームラバー9を介して押木
10が配置される。
鋼材11が乗せられ、先に鋼板2を仮り固定したアンカ
ーボルト1をそのまま使用してこのL形鋼材11を締め
付け固定することにより鋼板2に押圧力を付与し、これ
により鋼板2はコンクリート構造物3へ強力に接着固定
される。
工法或いは圧着工法等を用いて実際にトンネル構造体1
2における劣化部13を補強した例を概略的に示してい
る。この場合、トンネル構造体12の劣化部13におけ
るひび割れ部分14には樹脂剤が充填され、その上で前
述した方法により鋼板2が当該トンネル構造体12の劣
化部13表面に固着される。
たような従来におけるコンクリート構造物の鋼板補強工
法では、次のような問題があった。すなわち、従来のコ
ンクリート構造物の鋼板補強工法では鋼板を専ら接着剤
によってコンクリート構造物に固着していたことから、
接着するコンクリート構造物表面を洗浄したり健全な面
を露出させたりすること等の前処理が必要となると同時
に鋼板についても脱脂、サンドブラスト等による粗面化
等の前処理が必要であった。
による鋼板の変形防止や接着剤充填時の気泡除去等の配
慮も必要であり、更には注入工法及び圧着工法ともに浸
透水や結露などの処理、並びに接着剤硬化まで鋼板仮支
持工が必要となる等種々の工程が必要で、補強作業工程
が複雑となり非常に面倒であると言う問題があった。
空気が残ることが少なく、接着効果がよいとされるが、
施工面に制約を受け、施工可能範囲が狭いこと、施工中
の内空断面の支障量が大きいことなどの問題もあった。
決するためになされたもので、施工が容易で且つ施工面
にあまり制約を受けることなく種々のコンクリート構造
物に対応してその劣化部を補強することができるコンク
リート構造物に鋼板補強工法を提供することにある。
造物の鋼板補強工法であり、前述した技術的課題を解決
するために以下のように構成されている。すなわち、本
発明におけるコンクリート構造物の鋼板補強工法は、第
1に、梁、床版等のコンクリート構造物20における曲
げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔21を形成する
工程と、外方に放射状に拡大可能な複数の係止片22d
を備える拡張体22cを螺合したアンカーボルト22を
前記各削孔21に挿入し、前記拡張体22cの前記係止
片22dを放射状に広げて前記削孔内壁面に係止する工
程と、前記各アンカーボルト22が挿通する開口部23
aを形成した鋼板23をコンクリート構造物壁面と所定
の間隔を開けて配置し、前記各開口部23aから突出す
る前記アンカーボルト22の先端部にナット25を螺着
して固定する工程と、前記コンクリート構造物表面と前
記補強鋼板との間隙にグラウト材29を充填する工程と
から構成されることを特徴とする(請求項1に対応)。
拡径部21aを備え、前記拡張体22cの前記係止片2
2dが広がる時前記拡径部21a内に進入して係合する
ようにすることも好ましい(請求項2に対応)。
の鋼板補強工法は、第2に、梁、床版等のコンクリート
構造物20における曲げ補強をすべき構造部分に適当数
の削孔30を形成する工程と、前記各削孔に接着剤31
を充填した後、アンカーボルト32を接着剤が充填され
た前記各削孔30に挿入して固定する工程と、前記各ア
ンカーボルト32が挿通する開口部23aを形成した鋼
板23をコンクリート構造物壁面と所定の間隔を開けて
配置し、前記各開口部23aから突出する前記アンカー
ボルト32の先端ネジ部にナット25を螺着して固定す
る工程と、前記コンクリート構造物表面と前記補強鋼板
との間隙にグラウト材29を充填する工程とから構成さ
れることを特徴とする(請求項3に対応)。
着剤31にカプセル接着剤を使用することも好ましい
(請求項4に対応)。また、カプセル接着剤を用いる場
合には前記アンカーボルトの削孔挿入側先端面を長手方
向軸線に対して斜めに傾斜させておくことが好ましい
(請求項5に対応)。
工法によると、最初に梁、床版等のコンクリート構造物
20における曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔
21を形成する。その際、削孔の数については、この削
孔にそれぞれ配置されるアンカーボルト22の総数で補
強効果を発揮することができる程度に鋼板23を十分に
支持し得ることを条件として適宜設計される。
係止片22dを備える拡張体22cを螺合したアンカー
ボルト22を各削孔21に挿入し、拡張体22cの係止
片22dを放射状に広げて削孔内壁面に係止する。一般
に、この種のアンカーボルト22はボルト部分22aを
スリーブ22bに挿通し、このスリーブ22bから突出
した端部に拡張体22cが螺合されて構成されている。
そして、アンカーボルト22を削孔21に挿入した後ボ
ルト部分22aを回転することにより拡張体22cの係
止片22dを傘のように放射状に広がる作用力が付与さ
れ、これにより係止片22dが削孔内壁に圧接し又は拡
径部に係止する。
開口部23aを形成した鋼板23をコンクリート構造物
壁面と所定の間隔を開けて配置し、各開口部23aから
突出するボルト部分22aの先端部にナット25を螺着
して固定する。次いで、コンクリート構造物表面と鋼板
23との間隙にグラウト材29を充填する。
造物の鋼板補強工法によると、コンクリート構造物にお
ける曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔30を形
成した後、各削孔に接着剤31を充填する。この場合、
各削孔内にカプセル接着剤を挿入してもよい。カプセル
接着剤としては、例えばガラス管内に樹脂系の接着剤が
封入されたもの、又は紙袋にセメント系の接着剤が封入
されたもの等が知られている。
に例えば異径鉄筋などからなるアンカーボルト32が挿
入される。各削孔に充填される接着剤としてカプセル接
着剤を使用した時には、アンカーボルト32の先端を斜
めにカットしておくと、削孔への挿入時にアンカーボル
ト32を回転させることで接着剤を撹拌でき、これによ
り接着剤の接着力を高めることができる。
2が削孔に強力に固定された後の鋼板の取付けは、前述
した工法の場合と同じである。
強工法を図に示される実施例について更に詳細に説明す
る。図1及び図2は本発明の第1の実施例及び第2の実
施例に係るコンクリート構造物の鋼板補強工法について
それぞれその原理を説明する構成説明図であり、図1は
コンクリート構造物としてのコンクリート試験体20に
形成した削孔内に挿入したアンカーボルトを拡張体によ
って当該削孔に固定する例を示し、図2はコンクリート
試験体20に形成した削孔内に挿入したアンカーボルト
を接着剤を用いて固定する例を示している。
鋼板補強工法では、図1に示されるように最初にコンク
リート試験体20における曲げ補強をすべき構造部分に
適当数の削孔21を形成する。そして、各削孔21の底
部近傍に拡径部21aを形成する。このような各削孔2
1内にアンカーボルト22が挿入される。
2aとこれに外装されたスリーブ22bと、このスリー
ブ22bから突出したボルト部分22aの端部に螺合さ
れた拡張体22cとから構成されている。この拡張体2
2cには、外周面に複数の係止片22dが形成され、各
係止片22dは拡張体22cを回転させないようにした
状態でボルト部分22aを回転すると、軸方向に動きな
がら傘のように放射状に即ち径方向外方に広がる。この
ようなアンカーボルト22それ自体は公知のものであ
り、従ってこのアンカーボルト22の詳細な説明は省略
する。
は、ボルト部分22aが挿通したスリーブ22b及びボ
ルト部分22aに螺合した拡張体22cを削孔21内に
圧入することでなされるが、その際、拡張体22cのボ
ルト部分22aに対する取付け位置は、その係止片22
dが削孔21の拡径部21aに対応するように予め計算
して設定されている。
体22cの各係止片22dを傘のように放射状に広げ、
これにより各係止片22cは削孔21の拡径部21aに
進入して係止される。次いで、各アンカーボルト22が
挿通する開口部23aを形成した鋼板23をコンクリー
ト試験体20との間にスペーサ24を介在させて配置す
る。そして、各開口部23aから突出するボルト部分2
2aの先端部にワッシャーを介在させた上でナット25
が螺着され、これを所定のトルクで締め付けて鋼板23
の固定が終了する。
3との間隙はその全周囲に例えば急速硬化セメント等か
らなるシール材によってシール部26が設けられ、これ
により間隙内部が密閉される。その時、この間隙の一方
の側部におけるシール部26適所には空気抜きパイプ2
7が取り付けられ、これに対向する他方の側部における
シール部26には注入パイプ28が取り付けられる。そ
の後、注入パイプ28から間隙内部にグラウト材29が
充填される。
径部21aを形成し、この拡径部21aにアンカーボル
ト22の拡張体係止片22dを進入させて係合するよう
にされたものであったが、削孔21をストレートに形成
し、係止片22dを削孔21内壁に圧接し、摩擦力を高
めることにより固定する方法であってもよい。
鋼板補強工法では、図2に示されるようにコンクリート
試験体20における曲げ補強をすべき構造部分に適当数
の削孔30を形成し、各削孔30に接着剤31が充填さ
れる。この場合、各削孔30内に公知のカプセル接着剤
を挿入してもよい。カプセル接着剤としては、例えばガ
ラス管内に樹脂系の接着剤が封入されたもの、又は紙袋
にセメント系の接着剤が封入されたもの等が知られてい
る。
削孔30に例えば異径鉄筋などからなるアンカーボルト
32が挿入される。このアンカーボルト32の先端部は
ネジ切り加工が施されている。各削孔30に充填される
接着剤としてカプセル接着剤を使用した時には、アンカ
ーボルト32の先端を図2に示されるように斜めにカッ
トしておくと、削孔30への挿入時にアンカーボルト3
2を回転させることで接着剤を撹拌でき、これにより接
着剤の接着力を高めることができる。
が削孔31に強力に固定された後の鋼板23の取付け
は、前述した第1の実施例に係るコンクリート構造物の
鋼板補強工法の場合と同じである。しかし、この実施例
では、アンカーボルト32の先端ネジ部に螺合されたナ
ット25に角肉溶接が施され、鋼板23に対する固定強
度が高められている。
コンクリート構造物の鋼板補強工法から明らかなよう
に、当該鋼板補強工法の標準的な施工フローは図3に示
されるようになる。すなわち、本発明におけるコンクリ
ート構造物の鋼板補強工法は、図3に示されるように大
きく分けて(1)アンカーボルト打設工程40、(2)鋼板取
付け工程50、(3)グラウト注入工程60となり、前記
アンカーボルト打設工程は、位置出し工程41、削孔工
程42、アンカーボルト打設工程43で構成され、鋼板
取付け工程は、鋼板取付け工程51、ナット締め工程5
2で構成され、最後のグラウト注入工程は、注入管セッ
ト工程61、グラウト混練工程62、圧入工程63、及
び養生工程64で構成される。
強工法の工法を確認するため、構造実験を実施した。試
験概要及び試験結果の一部を表1、表2及び表3に示
す。この構造実験は、図4及び図5に示されるような梁
試験体70により剪断スパン長を100cmとして、2
点載荷方式の曲げ剪断試験とした。
験体は単調載荷したが、補強試験体は予め加力し、主筋
の応力を3000Kgf/cm2とした状態で鋼板補強
を施した。図6、図7、図8及び図9は各試験体の鋼板
補強状態を示している。図6と図7において符号33は
補強鋼板23の表面に形成されたグラウト注入孔を示し
ている。
系」とは、図1に示されるように削孔に拡径部を形成し
て拡張体の係止片を係合させるようにしてアンカーボル
トを固定し、また「接着系」とは図2に示されるように
削孔にセメント系のカプセルを使用してアンカーボルト
を固定したものである。
す。
降伏時で基準試験体の耐力の1.3倍〜2.7倍、最大
荷重で1.9〜2.8倍となっており、本工法による十
分な補強効果が確認された。また、破壊モードは基準試
験体及び最も設置アンカーボルトの少ない補強試験体(N
O.4)では曲げ破壊であるのに対し、その他の補強試験体
は剪断破壊となっており、変化が認められた。
それぞれ前述した本発明に係るコンクリート構造物の鋼
板補強工法による実際のコンクリート構造物に適用した
適用例をしている。図10及び図11はシールドトンネ
ルに適用した例であり、シールドトンネルの構造体80
における劣化部81に鋼板23を前述した工法により固
着したものである。図12及び図13はボックスカルバ
ート83に適用した例であり、劣化部84に鋼板23を
前述した工法で固着したものである。図14及び図15
は橋の桁85に適用した例であり、同様に劣化部86に
鋼板23を前述した工法で固着したものである。
クリート構造物の鋼板補強工法によれば、コンクリート
構造物と鋼板との間隙に充填するグラウトに接着力を期
待していないため、コンクリート構造物表面や鋼板に特
別な前処理を必要とせず、また結露の影響や施工面の制
約を受けず、広範囲に適用することができる。更に、本
発明の補強工法ではアンカーボルトのサイズ、本数及び
鋼板の厚さ、設置ピッチの選定により必要な耐力に応じ
た補強ができ、また拡張系のアンカーボルトを使用すれ
ば打設後の養生も不要で、すぐに鋼板の取付け及びグラ
ウト注入を行うことができる。
拡径部を形成して、この拡径部に係止片を進入させるも
のでは、非常に高い剪断力を有するため、所要の補強効
果を得るために必要なアンカーボルトの本数を少なくで
き、構造物の損傷を押さえることができる。また、この
ような削孔の拡径部に係止片を進入させて係止するアン
カーボルトボルトにあっては高い軸力を導入できるため
鋼板とコンクリート構造物との一体性を圧着力によって
高めることができる。
たアンカーボルトを拡張体によって固定した本発明にお
けるコンクリート構造物の鋼板補強工法の一例を示す断
面図である。
たアンカーボルトを接着剤を用いて固定した本発明にお
けるコンクリート構造物の鋼板補強工法の他の例を示す
断面図である。
法の標準的な施工フローチャート図である。
法の工法を確認するための構造実験に使用した梁試験体
の正面図である。
劣化部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明図
である。
トンネル内面の鋼板補強部を示す平面図である。
の劣化部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明
図である。
カルバート内面の鋼板補強部を示す平面図である。
部を鋼板で補強した状態を概略的に示す構成説明図であ
る。
の鋼板補強部を示す平面図である。
板補強部を示す断面図である。
板補強部を示す断面図である。
ンネル構造体の劣化部を補強した状態を概略的に示す構
成説明図である。
ネル構造体内面の鋼板補強部示す平面図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 梁、床版等のコンクリート構造物におけ
る曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔を形成する
工程と、外方に放射状に拡大可能な複数の係止片を備え
る拡張体を螺合したアンカーボルトを前記各削孔に挿入
し、前記拡張体の前記係止片を放射状に広げて前記削孔
内壁面に係止する工程と、前記各アンカーボルトが挿通
する開口部を形成した鋼板をコンクリート構造物壁面と
所定の間隔を開けて配置し、前記各開口部から突出する
前記アンカーボルトの先端部にナットを螺着して固定す
る工程と、前記コンクリート構造物表面と前記鋼板との
間隙にグラウト材を充填する工程とから構成されること
を特徴とするコンクリート構造物の鋼板補強工法。 - 【請求項2】 前記削孔がその底部近傍に拡径部を備
え、前記拡張体の前記係止片が広がる時前記拡径部内に
進入して係合することを特徴とする請求項1に記載のコ
ンクリート構造物の鋼板補強工法。 - 【請求項3】 梁、床版等のコンクリート構造物におけ
る曲げ補強をすべき構造部分に適当数の削孔を形成する
工程と、前記各削孔に接着剤を充填した後、アンカーボ
ルトを接着剤が充填された前記各削孔に挿入して固定す
る工程と、前記各アンカーボルトが挿通する開口部を形
成した鋼板をコンクリート構造物壁面と所定の間隔を開
けて配置し、前記各開口部から突出する前記アンカーボ
ルトの先端ネジ部にナットを螺着して固定する工程と、
前記コンクリート構造物表面と前記鋼板との間隙にグラ
ウト材を充填する工程とから構成されることを特徴とす
るコンクリート構造物の鋼板補強工法。 - 【請求項4】 前記各削孔に充填される接着剤がカプセ
ル接着剤であることを特徴とする請求項3に記載のコン
クリート構造物の鋼板補強工法。 - 【請求項5】 前記アンカーボルトの削孔挿入側先端面
が長手方向軸線に対して斜めに傾斜していることを特徴
とする請求項4に記載のコンクリート構造物の鋼板補強
工法。
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