JPH09177034A - コンクリート構造体の補強方法及び補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】柱状部と基礎部を有するコンクリート構造体の
補強を簡易にかつ充分に行う方法を提供する。特に大き
な横方向の力が働いた時でもほとんど損傷を受けず、且
つ耐蝕性に優れ、元々の強度を損なわずにコンクリート
構造体の補強を行う補強方法及び補強構造を提供する 【解決手段】柱状部とその下端部に位置する基礎部を有
するコンクリート構造体の補強方法であって、柱状部の
横側面から基礎部内に通ずる斜め穿孔を設け、該穿孔内
に繊維強化樹脂複合材を挿入し、挿入後の基礎部穿孔内
空間を無収縮性充填剤で充填し、繊維強化樹脂複合材を
緊張した後に柱状部の穿孔内空間を無収縮性充填剤で充
填し、その後に緊張力を開放することにより柱状部にプ
レストレスを導入することを特徴とするコンクリート構
造体の補強方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、例えば道路橋、
鉄道橋等のコンクリート構造体の橋脚（柱状部）とその
フーチング（基礎）部分の補強に関し、特には地震など
の横揺れの力に対してもほとんど損傷を受けない様な、
補強方法及び構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、鉄筋コンクリート製道路橋、鉄道
橋等の橋状構造体においては、地震等の大きな力に対す
る耐震強度が問題となっており、充分な強度を与えるた
め補強を行うことが求められている。従来、こうした補
強の一方法として、橋脚の柱状部分を鉄板又は高強度の
シート又は糸で剪断強度、曲げ強度を補強する方法が知
られているが、かかる補強方法では、橋脚の柱状部分の
根元と基礎部分との境界部を補強することは出来なかっ
た。

【０００３】又、こうした柱状部と基礎部の境界部を補
強する方法としては柱状部表面又は柱状部表面に鉄板等
を張った表面と基礎上面に接してＬ字型綱を設置し例え
ば鉄筋製のアンカーを基礎部に埋めて留める方法等が知
られているが、かかる方法では充分な、特に横方向の大
きな力に対する強度が得られない問題がある。また、大
きな水平力が作用した場合には鋼材に塑性変形が生じ、
結果として大変形となり、補修する場合においても大が
かりなものとなっていた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかして、本発明の目
的は、柱状部と基礎部を有するコンクリート構造体の補
強を簡易にかつ充分に行う方法を提供することであっ
て、大きな横方向の力が働いた時でも導入したプレスト
レス力により柱状部のコンクリートの全断面強度が利用
できることにより、ほとんど損傷が生じない柱状部の補
強を行うことができ、且つ耐蝕性に優れ、元々の強度を
損なわずにコンクリート構造体の補強を行う補強方法及
び補強構造を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】かかる本願発明の要旨
は、柱状部とその下端部に位置する基礎部を有するコン
クリート構造体の補強方法であって、柱状部の横側面か
ら基礎部内に通ずる斜め穿孔を設け、該穿孔内に繊維強
化樹脂複合材を挿入し、挿入後の基礎部穿孔内空間を無
収縮性充填剤で充填し、繊維強化樹脂複合材を緊張した
後に柱状部の穿孔内空間を無収縮性充填剤で充填し、そ
の後に緊張力を開放することにより柱状部にプレストレ
スを導入することを特徴とするコンクリート構造体の補
強方法、及び柱状部とその下端部に位置する基礎部を有
するコンクリート構造体の補強構造であって、柱状部の
横側面から基礎部内に通ずる斜め穿孔と、該穿孔内に挿
入された繊維強化樹脂複合材、及び挿入後の穿孔内空間
を充填する無収縮性充填剤を有し、該繊維強化樹脂複合
材により柱状部にプレストレスが導入されてなることを
特徴とするコンクリート構造体の補強構造に存する。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の内容を説明する。
図１に本発明の補強方法の一例を示し、図２にその一部
の拡大図を示す。図１は高速道路等の橋脚（１：柱状
部）とフーチング（２：基礎部）を横から見た断面図で
あり、例えば高速道路等の道路面の長手方向は紙の前面
から背面に向かっており、特に、図中矢印方向の力に対
する強度が要求される。

【０００７】柱状部（１）及び基礎部（２）はいずれも
コンクリート製の構造体であり、通常は鉄筋入りのコン
クリート製からなる。柱状部は円柱状でも角柱状でもそ
の形状には特に限定はないが通常は角柱状であり、基礎
部も柱状部の横断面積より大きな断面積を有する形状で
あれば公知の形状を採用できる。本発明の補強方法で
は、この柱状部の横側面から基礎部内に通ずる斜め穿孔
（４）を設け、この穿孔内にロッド状の繊維強化樹脂複
合材（３）を挿入し、挿入後の基礎部穿孔内に無収縮性
の充填剤（５）を充填する。

【０００８】斜め穿孔は、柱状部の横側面から対向する
横側面の下方に向けて斜行し、最終的に基礎部内部に達
する穿孔であれば良い。尚、斜め穿孔は、図１に示すと
おり、いったん柱状部内を貫通した後、コンクリート構
造体の外部に出て、その連続方向の基礎部内に通じる穿
孔としても良いが、すべてコンクリート構造体中を通る
穿孔とした方がプレストレス導入を効率的に確保できる
ので好ましい。

【０００９】斜め穿孔の設置位置としては、上部からの
力に対する強度を確保するために図中の角度（θ）がな
るべく大きくなるように例えば４５度以上となるように
配慮して設定すれば任意に設定し得る。

【００１０】かかる斜め穿孔を設ける方法としてはドリ
ル等の公知の穿孔方法を採用することができるが、本発
明の好ましい態様としては、水圧を利用するウオーター
ジェット方式の穿孔方法を用いることが挙げられる。ウ
オータージェット方式の穿孔方法を用いると、除去され
た埃を簡単に除去できるという効果と共に、穿孔の内面
表面が図２に示す様に、適度な粗さを有するため、後に
充填する充填剤と穿孔内面との結合が良好になり補強強
度が増大するという効果が得られ、更には水圧の加減に
よって、被補強体である鉄筋コンクリートの鉄筋の切断
有無を制御することができ、切断しないで穿孔を設ける
ことができる点で利点を有する。

【００１１】かかる穿孔は複数、例えば柱状部の横側面
に横方向に間隔を有しながら設置することがコンクリー
ト構造体に均一な強度を与える意味で好ましい。又、か
かる穿孔の断面形状は、通常の円形状の他に任意の形状
を採用することができ、例えば、穿孔の形状を縦長の楕
円形として、一つの穿孔内に複数本の繊維強化樹脂複合
材を縦に挿入すると、鉄筋コンクリートの縦鉄筋を切断
することがなく強度を増加することができるので好まし
い。

【００１２】本願発明の繊維強化樹脂複合材としては、
いわゆるロッド状の繊維強化樹脂複合材が用いられ、例
えば従来、コンクリート構造体の緊張材として用いられ
るようなロッドを転用しても良い。かかる繊維強化樹脂
複合材は、公知の方法で長尺の繊維を長手方向に引き揃
えた状態で樹脂を含浸させ成形したものであり、繊維と
しては高強度の繊維が好ましく、例えば炭素繊維、ガラ
ス繊維、アラミド繊維、セラミック繊維等が挙げられる
が、強度及び耐久性の面で炭素繊維が好ましい。特に引
張強度が４００Ｋｇｆ／ｍｍ²以上の高強度繊維を用い
ることが好ましい。

【００１３】又、複合される樹脂としては、たとえばエ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹
脂、尿素樹脂、メラミン樹脂等の熱硬化樹脂及びナイロ
ン等のポリアミドポリオレフィン、ポリスチレン、ポリ
オキシメチレン飽和ポリエステル等の熱可塑性樹脂を挙
げることができ、特にはエポキシ樹脂が好ましいが、こ
れらは要求性能に応じて任意に選択すれば良い。

【００１４】複合材中にしめる繊維の含有率は、任意に
選択しえるが、特性を有効に発揮するうえで繊維含有率
が３０〜７０体積％、好ましくは６０〜７０体積％のも
のが好ましい。本発明の繊維強化樹脂複合材としては、
特に複合材の引張強度が２３０Ｋｇｆ／ｍｍ²以上の高
強度繊維強化樹脂複合材を用いることが好ましい。尚、
ロッド状の繊維強化樹脂複合材の表面には、例えば、ラ
セン状の凹凸部を設ける、補強繊維を捲回する等の任意
の公知の表面処理を行うと、充填剤との接着性が向上
し、ひいては補強強度を向上せしめるので好ましい。

【００１５】本願発明では、まず、穿孔内に繊維強化樹
脂複合材を挿入した後の基礎部空間内に、無収縮性の充
填剤、例えばセメント系グラウト剤を充填する。かかる
充填剤は公知の任意の方法を用いて、穿孔の上部から導
入しても良いし、チューブ等を用いて下部から圧入導入
しても良いが、気泡等を設けずに充填するには後者の方
が好ましい。

【００１６】充填剤が硬化した後に、図示は省略するが
常法により繊維強化樹脂複合材の緊張作業を行う。緊張
荷重としては、繊維強化樹脂複合材の引張破断荷重の６
０〜７０％程度とすることが好ましい。緊張作業終了後
に定着装置を用いて常法により定着を行う。

【００１７】定着作業が終了した柱状部の穿孔空間内
に、無収縮性の充填剤、例えばセメント系グラウト材を
充填する。かかる充填剤は公知の任意の方法を用いて、
穿孔の上部から導入しても良いし、チューブ等を用いて
下部から圧入導入しても良いが、気泡等を設けずに充填
するには、後者の方が好ましい。

【００１８】柱状部の穿孔空間内の充填剤が硬化した後
に、定着装置を除去する。なお、モルタル等の材料で柱
状部の穿孔の表面部分の修復を行う等の態様も本願発明
の態様の一つである。

【００１９】その他、本発明の好ましい態様としては、
ロッド状繊維強化樹脂複合材がコンクリート外部に露出
し土中に存在する部分を上部からの力から保護するため
に、発泡スチロール等の弾性力を有する保護材（６）を
用いて覆うことが好ましい。本願発明のかかる補強用の
穿孔及び繊維強化樹脂複合材は、補強強度を確保するた
めに、複数、コンクリート柱状部の側面に間隔をもって
設けることが好ましく、図１に示す様に例えば左右交互
に設けるとバランスの面で好ましい。また、図１の補強
方法は、図中矢印の外力に対し効果を有する補強方法で
あるので、反対方向の外力にも補強効果を奏するために
は、位置をずらして図中のもう一対の柱状側面に対し、
斜め穿孔及び繊維強化樹脂複合材を設けることが好まし
い。

【００２０】本発明の補強方法の好ましい態様として
は、この様に斜め穿孔及びロッド状の繊維強化樹脂複合
材による補強を行った後、柱状部の側面に、シート状又
は糸状の繊維強化樹脂複合材料を貼付または捲回して柱
状部の剪断補強および曲げ補強を行うことが挙げられ
る。かかる繊維強化樹脂複合材料の繊維及び樹脂として
は、本願発明のロッド状の繊維強化樹脂複合材の材料と
して挙げたものや公知のものが任意に採用しえる。

【００２１】

【発明の効果】本願発明の補強方法及び補強構造によれ
ば、鉄筋コンクリート構造製の橋のような柱状部（橋
脚）と基礎部（フーチング）を有する構造体に対し、地
震等の大きな横方向の外力が生じた場合でも、ほとんど
損傷を受けない構造体とすることができ、また無機繊維
からなる繊維強化樹脂複合材を用いるので耐蝕性にすぐ
れ、耐久性に優れた補強を達成することができる。ま
た、高強度の繊維強化樹脂複合材を用いることにより、
少ない本数の穿孔及び複合材によって高強度の補強がで
きるので、既存のコンクリート構造の強度を損なうこと
なく補強をすることができる。更に、本補強方法では、
既存の構造体の外形を変化することなく補強を達成でき
るので、外形変化を好まない構造物の補強に採用するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の補強方法及び補強構造を示す一例

【図２】図１の一部を示す拡大図

【符号の説明】

１…鉄筋コンクリート製 橋脚（柱状部） ２…鉄筋コンクリート製 フーチング（基礎部） ３…繊維強化樹脂複合材 ４…穿孔 ５…無収縮性充填剤 ６…保護材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】柱状部とその下端部に位置する基礎部を有
   するコンクリート構造体の補強方法であって、柱状部の
   横側面から基礎部内に通ずる斜め穿孔を設け、該穿孔内
   に繊維強化樹脂複合材を挿入し、挿入後の基礎部穿孔内
   空間を無収縮性充填剤で充填し、繊維強化樹脂複合材を
   緊張した後に柱状部の穿孔内空間を無収縮性充填剤で充
   填し、その後に緊張力を開放することにより柱状部にプ
   レストレスを導入することを特徴とするコンクリート構
   造体の補強方法。
2. 【請求項２】該穿孔内に挿入した繊維強化樹脂複合材が
   コンクリート構造体外部に露出する部分を保護材で覆う
   ことを特徴とする請求項１記載のコンクリート構造体の
   補強方法。
3. 【請求項３】柱状部とその下端部に位置する基礎部を有
   するコンクリート構造体の補強構造であって、柱状部の
   横側面から基礎部内に通ずる斜め穿孔と、該穿孔内に挿
   入された繊維強化樹脂複合材、及び挿入後の穿孔内空間
   を充填する無収縮性充填剤を有し、該繊維強化樹脂複合
   材により柱状部にプレストレスが導入されてなることを
   特徴とするコンクリート構造体の補強構造。