JP2003253761A - 繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材 - Google Patents
繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材Info
- Publication number
- JP2003253761A JP2003253761A JP2002056049A JP2002056049A JP2003253761A JP 2003253761 A JP2003253761 A JP 2003253761A JP 2002056049 A JP2002056049 A JP 2002056049A JP 2002056049 A JP2002056049 A JP 2002056049A JP 2003253761 A JP2003253761 A JP 2003253761A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- pipe
- concrete
- frp
- steel pipe
- strength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Bridges Or Land Bridges (AREA)
- Rod-Shaped Construction Members (AREA)
- Reinforcement Elements For Buildings (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 安価でかつ作業性のよい高強度管コンクリー
ト複合構造とする。 【解決手段】 鋼管に代えて、ＦＲＰ管３からなる管コ
ンクリート複合構造とする。ＦＲＰ管３とコンクリート
４の組合せは、鋼管に比べて、コンファインド効果が著
しく大きく、耐力も優れたものとなる。このため、鋼管
に代えてＦＲＰ管を採用しても、強度的に何ら支障な
く、ＦＲＰ管３の製作容易性、運搬容易性などから、製
作コストの低減を図ることができ、また、作業性もよい
ものとなる。
ト複合構造とする。 【解決手段】 鋼管に代えて、ＦＲＰ管３からなる管コ
ンクリート複合構造とする。ＦＲＰ管３とコンクリート
４の組合せは、鋼管に比べて、コンファインド効果が著
しく大きく、耐力も優れたものとなる。このため、鋼管
に代えてＦＲＰ管を採用しても、強度的に何ら支障な
く、ＦＲＰ管３の製作容易性、運搬容易性などから、製
作コストの低減を図ることができ、また、作業性もよい
ものとなる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、土木、建築分野
において、柱部材や梁部材として用いる繊維強化プラス
チックコンクリート複合部材、具体的には、例えば、橋
梁用の脚柱や主塔、または他の構造物の支柱、天井、床
などの梁等として用いる部材に関するものである。
において、柱部材や梁部材として用いる繊維強化プラス
チックコンクリート複合部材、具体的には、例えば、橋
梁用の脚柱や主塔、または他の構造物の支柱、天井、床
などの梁等として用いる部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】例えば、コンクリート製橋脚などの構造
物の補強としては、特開平７−７１０８９号公報、特開
平１０−６０８２８号公報及び特開平１１−６２２７０
号公報等に記載されているように、既設のコンクリート
構造物の外面に、鋼板、繊維強化プラスチック（以下、
ＦＲＰという）製板を当てがい、接着剤などによって固
定する方法が一般的である。
物の補強としては、特開平７−７１０８９号公報、特開
平１０−６０８２８号公報及び特開平１１−６２２７０
号公報等に記載されているように、既設のコンクリート
構造物の外面に、鋼板、繊維強化プラスチック（以下、
ＦＲＰという）製板を当てがい、接着剤などによって固
定する方法が一般的である。
【０００３】既設のコンクリート構造物の補強には、そ
れらの手段を採用すればよいが、阪神淡路大震災以降、
施工初期から、橋脚等においては、従来より、高強度の
構造物が要求されるようになった。このため、その要求
を満たすものとして、特開２０００−２６２７７４号公
報などには、鋼製筒状殻体内にコンクリートを充填した
構造部材が示されている。これをＣＦＴ構造という。
れらの手段を採用すればよいが、阪神淡路大震災以降、
施工初期から、橋脚等においては、従来より、高強度の
構造物が要求されるようになった。このため、その要求
を満たすものとして、特開２０００−２６２７７４号公
報などには、鋼製筒状殻体内にコンクリートを充填した
構造部材が示されている。これをＣＦＴ構造という。
【０００４】この鋼コンクリート複合構造部材は、鋼管
とコンクリートの合成断面で外力に抵抗するとともに、
鋼管がコンクリートを拘束するため、コンクリートの圧
縮強度が上昇するコンファインド効果などにより、軸力
や曲げに対する耐荷力が高く、変形性能も優れた部材で
ある。
とコンクリートの合成断面で外力に抵抗するとともに、
鋼管がコンクリートを拘束するため、コンクリートの圧
縮強度が上昇するコンファインド効果などにより、軸力
や曲げに対する耐荷力が高く、変形性能も優れた部材で
ある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、鋼コン
クリート複合構造部材は、その鋼管が質量的に重く、運
搬性及び作業性で問題があるうえに、屋外使用では、塗
覆装などの防食対策が必要である。また、鋼管の降伏強
度で構造部材の強度が決定されるため、所要強度の構造
部材を得るにはそれに対応する降伏強度の鋼管を使用す
ることとなるが、その降伏強度の鋼管を容易に得られな
い場合が多い。すなわち、鋼管は任意の降伏強度のもの
を容易に製作しにくい。一方、構造部材に対する負荷方
向に対し、鋼管が過度な強度を有する場合が多く、不経
済なものとなっている。
クリート複合構造部材は、その鋼管が質量的に重く、運
搬性及び作業性で問題があるうえに、屋外使用では、塗
覆装などの防食対策が必要である。また、鋼管の降伏強
度で構造部材の強度が決定されるため、所要強度の構造
部材を得るにはそれに対応する降伏強度の鋼管を使用す
ることとなるが、その降伏強度の鋼管を容易に得られな
い場合が多い。すなわち、鋼管は任意の降伏強度のもの
を容易に製作しにくい。一方、構造部材に対する負荷方
向に対し、鋼管が過度な強度を有する場合が多く、不経
済なものとなっている。
【０００６】この発明は、上記鋼コンクリート構造部材
の各問題点を解決することを課題とする。
の各問題点を解決することを課題とする。
【０００７】
【課題を達成するための手段】上記課題を達成するた
め、この発明は鋼に代えて、ＦＲＰを採用することとし
たのである。ＦＲＰは補強材としては施工性などの点か
ら採用されているが、ＦＲＰ管は、鋼管に比べて、圧縮
強度が著しく低く、上述のように、構造部材の強度が鋼
管の降伏強度によって決定され、その強度が低い点か
ら、鋼管に代えてＦＲＰ管を採用することはなかった。
め、この発明は鋼に代えて、ＦＲＰを採用することとし
たのである。ＦＲＰは補強材としては施工性などの点か
ら採用されているが、ＦＲＰ管は、鋼管に比べて、圧縮
強度が著しく低く、上述のように、構造部材の強度が鋼
管の降伏強度によって決定され、その強度が低い点か
ら、鋼管に代えてＦＲＰ管を採用することはなかった。
【０００８】しかし、発明者らは、後述のように、ＦＲ
Ｐ管とコンクリートの組合せは、上述のコンファインド
効果が著しく大きいことを発見し、結果として、そのＦ
ＲＰコンクリート複合構造部材は鋼コンクリート部材よ
り耐力が優れたものとなることを知見した。例えば、カ
ーボン繊維を用いたＦＲＰ管の場合、管厚が鋼管の約１
／２でも圧縮強度は鋼管の２倍以上を有し、鋼管より薄
く軽量で、拘束効果の大きい構造部材を構築できる。こ
の圧縮強度が高いことから、従来の鋼管を用いたＣＦＴ
構造より小さな径でコンクリート充填量も少なくて済む
経済的な構造物とすることができる。また、ＦＲＰは、
繊維の混入度合、長繊維方向などによって、その強度を
任意に得ることができる。このため、構造物の負荷及び
その方向に応じたＦＲＰ管とすることができ、負荷方向
などに合わせた合理的な材料設計、軽量、高強度及び耐
食性を有する経済的なものとし得る。
Ｐ管とコンクリートの組合せは、上述のコンファインド
効果が著しく大きいことを発見し、結果として、そのＦ
ＲＰコンクリート複合構造部材は鋼コンクリート部材よ
り耐力が優れたものとなることを知見した。例えば、カ
ーボン繊維を用いたＦＲＰ管の場合、管厚が鋼管の約１
／２でも圧縮強度は鋼管の２倍以上を有し、鋼管より薄
く軽量で、拘束効果の大きい構造部材を構築できる。こ
の圧縮強度が高いことから、従来の鋼管を用いたＣＦＴ
構造より小さな径でコンクリート充填量も少なくて済む
経済的な構造物とすることができる。また、ＦＲＰは、
繊維の混入度合、長繊維方向などによって、その強度を
任意に得ることができる。このため、構造物の負荷及び
その方向に応じたＦＲＰ管とすることができ、負荷方向
などに合わせた合理的な材料設計、軽量、高強度及び耐
食性を有する経済的なものとし得る。
【０００９】
【発明の実施の形態】この発明の実施形態に係るＦＲＰ
コンクリート複合構造部材としては、ＦＲＰ製筒状殻体
と、その殻体内面全域に亘って充填されたコンクリート
とから成る構成を採用し得る。
コンクリート複合構造部材としては、ＦＲＰ製筒状殻体
と、その殻体内面全域に亘って充填されたコンクリート
とから成る構成を採用し得る。
【００１０】この構成において、上記筒状殻体内の繊維
は少なくとも二方向に配列されて、その少なくとも一方
の繊維列は筒軸方向に対し傾斜しているようにするとよ
い。筒体に対するその筒軸方向の外力とポアソン効果に
よる筒軸直角方向の内力に対し、繊維列で有効的に負担
させるには張力を加え引き揃えた繊維列をそれぞれ筒軸
方向及び筒軸直角方向に配列する事が望ましいが、成形
上筒軸方向に配向する事は難しい。そこで、少なくとも
一つの繊維列を筒軸方向に対し傾斜させれば、その傾斜
した繊維列により、筒軸方向及び筒軸直角方向の補強効
果を得られ、構造部材の耐力も向上する。この作用か
ら、より多くの繊維列が、例えば網のように筒軸方向に
対し傾斜していることが好ましい。その傾斜角度は、理
論的には、４５°であれば筒軸方向と筒軸直角方向が同
一強度になる。
は少なくとも二方向に配列されて、その少なくとも一方
の繊維列は筒軸方向に対し傾斜しているようにするとよ
い。筒体に対するその筒軸方向の外力とポアソン効果に
よる筒軸直角方向の内力に対し、繊維列で有効的に負担
させるには張力を加え引き揃えた繊維列をそれぞれ筒軸
方向及び筒軸直角方向に配列する事が望ましいが、成形
上筒軸方向に配向する事は難しい。そこで、少なくとも
一つの繊維列を筒軸方向に対し傾斜させれば、その傾斜
した繊維列により、筒軸方向及び筒軸直角方向の補強効
果を得られ、構造部材の耐力も向上する。この作用か
ら、より多くの繊維列が、例えば網のように筒軸方向に
対し傾斜していることが好ましい。その傾斜角度は、理
論的には、４５°であれば筒軸方向と筒軸直角方向が同
一強度になる。
【００１１】これらの構造部材の製作は、ＦＲＰ管（筒
体）を工場で製作して、その管を現場に搬送して橋脚な
どの殻とする。このとき、必要があれば、管内に配筋を
行い、又は、配筋後に管を被せ、その中に、コンクリー
トを打設してＦＲＰコンクリート複合構造部材とする。
そのコンクリートには、例えば膨張性混和剤を１ｍ3当
たり２０〜５０ｋｇを配合して、コンクリートとＦＲＰ
管の肌離れを防止する。
体）を工場で製作して、その管を現場に搬送して橋脚な
どの殻とする。このとき、必要があれば、管内に配筋を
行い、又は、配筋後に管を被せ、その中に、コンクリー
トを打設してＦＲＰコンクリート複合構造部材とする。
そのコンクリートには、例えば膨張性混和剤を１ｍ3当
たり２０〜５０ｋｇを配合して、コンクリートとＦＲＰ
管の肌離れを防止する。
【００１２】
【実施例】図１に、橋脚に使用した実施例、図２
（ａ），（ｂ）にラーメン橋の横梁に使用した実施例を
示し、図１の実施例は、橋脚部分の基礎１に脚柱用配筋
２を設け、その配筋２を被うようにＦＲＰ管３を設け、
そのＦＲＰ管３にコンクリート４を打設して脚柱５を得
る。この脚柱５に上部工７を設置する。図２（ａ）及び
同図（ｂ）に示すの実施例は、配筋２がなされたコンク
リート打設のＦＲＰ管３を脚柱５に架設する。これらの
実施例において、脚柱５及び横梁６は一本のＦＲＰ管３
で構成してもよいが、その筒軸方向に所要数に分割した
ものとし得る。
（ａ），（ｂ）にラーメン橋の横梁に使用した実施例を
示し、図１の実施例は、橋脚部分の基礎１に脚柱用配筋
２を設け、その配筋２を被うようにＦＲＰ管３を設け、
そのＦＲＰ管３にコンクリート４を打設して脚柱５を得
る。この脚柱５に上部工７を設置する。図２（ａ）及び
同図（ｂ）に示すの実施例は、配筋２がなされたコンク
リート打設のＦＲＰ管３を脚柱５に架設する。これらの
実施例において、脚柱５及び横梁６は一本のＦＲＰ管３
で構成してもよいが、その筒軸方向に所要数に分割した
ものとし得る。
【００１３】これらの脚柱５及び横梁６も含めて、この
発明に係る構造部材には、特開２００１−２６２７７４
号公報に記載の各種手段、すなわち、例えば、ＦＲＰ管
３の一部又は全長に凹凸の波形断面が筒軸方向に連続す
る波形部が形成されたものとしたり、その波形部の外側
又は内側に縦リブを設けたものとする等を採用し得る。
発明に係る構造部材には、特開２００１−２６２７７４
号公報に記載の各種手段、すなわち、例えば、ＦＲＰ管
３の一部又は全長に凹凸の波形断面が筒軸方向に連続す
る波形部が形成されたものとしたり、その波形部の外側
又は内側に縦リブを設けたものとする等を採用し得る。
【００１４】ＦＲＰ管３の成形方法には、フィラメント
ワインディング（ＦＷ）法、遠心力成形法およびプルト
ルージョン（引抜）成形法などを採用する。
ワインディング（ＦＷ）法、遠心力成形法およびプルト
ルージョン（引抜）成形法などを採用する。
【００１５】
【実験例】この発明に係る構造部材の特徴を調べるため
に、以下の実験を行った。 （１）試験体および使用材料 単軸圧縮試験に用いた試験体を図４および表１に示す。
試験体用の各部材はコンクリート柱、鋼管、ＧＦＲＰ管
（ガラス繊維強化プラスチック管）、ＣＦＲＰ管（カー
ボン繊維強化プラスチック管）であり、その試験体は表
１に示すように３シリーズに分類した。Ａシリーズは円
筒管３ａのみの圧縮試験、Ｂシリーズは図４（ａ）に示
すように充填コンクリート４を円筒管３ａの上下から１
２ｍｍ突出させた試験体、Ｃシリーズは図４（ｂ）に示
すように、充填コンクリート４と円筒管３ａの上下面が
面一で、その両者４，３ａに載荷するようにした試験体
である。
に、以下の実験を行った。 （１）試験体および使用材料 単軸圧縮試験に用いた試験体を図４および表１に示す。
試験体用の各部材はコンクリート柱、鋼管、ＧＦＲＰ管
（ガラス繊維強化プラスチック管）、ＣＦＲＰ管（カー
ボン繊維強化プラスチック管）であり、その試験体は表
１に示すように３シリーズに分類した。Ａシリーズは円
筒管３ａのみの圧縮試験、Ｂシリーズは図４（ａ）に示
すように充填コンクリート４を円筒管３ａの上下から１
２ｍｍ突出させた試験体、Ｃシリーズは図４（ｂ）に示
すように、充填コンクリート４と円筒管３ａの上下面が
面一で、その両者４，３ａに載荷するようにした試験体
である。
【００１６】
【表１】
【００１７】ＦＲＰ管３の成形は、図３に示すフィラメ
ントワインディング（ＦＷ）法により、マンドレル１０
にガラス又は炭素繊維１１を樹脂含浸槽１２を通して斜
めに送り込み巻回した。ガラス繊維１１、カーボン繊維
１１は、樹脂含浸槽１２内のビニルエステル（ＵＥ）樹
脂をマトリックスとして管軸に対して７９．２１°の角
度でらせん状に計６層巻いた。この層数は任意である。
それぞれの目付け量はガラスが４４３ｇ／ｍ2 ／層、カ
ーボンが３２２ｇ／ｍ2 ／層である。繊維および樹脂の
材料特性を表２に示す。このとき、使用したコンクリー
ト４は円筒管３ａとの肌離れを防止するために、乾燥収
縮保証程度の膨張材を適宜に添加（一般に、コンクリー
ト１ｍ3 に対し３０ｋｇを添加）した早強コンクリート
とした。目標圧縮強度は２７Ｎ／ｍｍ2 である。最大骨
材径は２０ｍｍである。コンクリートの配合表を表３に
示し、その表中、Ｗ：水、Ｃ：ポルトランドセメント、
ＥＸ（expansive admixture ）：膨張性混和材、Ｓ：細
骨材、Ｇ：粗骨材、Ｓｌｕｍｐ：フレッシュコンクリー
トの柔らかさの程度を測定するもので、スランプコーン
（上端内径１０ｃｍ、下端内径２０ｃｍ、高さ３０ｃ
ｍ）を引き上げた直後に測った頂部からの下がり量であ
る。鋼管は市販の一般構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫ４００を
使用した。
ントワインディング（ＦＷ）法により、マンドレル１０
にガラス又は炭素繊維１１を樹脂含浸槽１２を通して斜
めに送り込み巻回した。ガラス繊維１１、カーボン繊維
１１は、樹脂含浸槽１２内のビニルエステル（ＵＥ）樹
脂をマトリックスとして管軸に対して７９．２１°の角
度でらせん状に計６層巻いた。この層数は任意である。
それぞれの目付け量はガラスが４４３ｇ／ｍ2 ／層、カ
ーボンが３２２ｇ／ｍ2 ／層である。繊維および樹脂の
材料特性を表２に示す。このとき、使用したコンクリー
ト４は円筒管３ａとの肌離れを防止するために、乾燥収
縮保証程度の膨張材を適宜に添加（一般に、コンクリー
ト１ｍ3 に対し３０ｋｇを添加）した早強コンクリート
とした。目標圧縮強度は２７Ｎ／ｍｍ2 である。最大骨
材径は２０ｍｍである。コンクリートの配合表を表３に
示し、その表中、Ｗ：水、Ｃ：ポルトランドセメント、
ＥＸ（expansive admixture ）：膨張性混和材、Ｓ：細
骨材、Ｇ：粗骨材、Ｓｌｕｍｐ：フレッシュコンクリー
トの柔らかさの程度を測定するもので、スランプコーン
（上端内径１０ｃｍ、下端内径２０ｃｍ、高さ３０ｃ
ｍ）を引き上げた直後に測った頂部からの下がり量であ
る。鋼管は市販の一般構造用炭素鋼鋼管ＳＴＫ４００を
使用した。
【００１８】
【表２】
【００１９】
【表３】
【００２０】（２）水圧試験
ＧＦＲＰ管３およびＣＦＲＰ管３の軸方向及び周方向の
圧縮弾性（引張弾性）係数及びポアソン比を求める。試
験は、円筒管３ａの両端を閉塞し、円筒管３ａ内に水を
充満して圧力を掛け、管外周面適宜位置に配した歪みゲ
ージでもって歪み量を測定した。ポアソン比について
は、円筒管３ａの圧縮試験結果と合わせてＭａｘｗｅｌ
ｌ−Ｂｅｔｔｉの関係より求めた。その結果を表４に示
す。
圧縮弾性（引張弾性）係数及びポアソン比を求める。試
験は、円筒管３ａの両端を閉塞し、円筒管３ａ内に水を
充満して圧力を掛け、管外周面適宜位置に配した歪みゲ
ージでもって歪み量を測定した。ポアソン比について
は、円筒管３ａの圧縮試験結果と合わせてＭａｘｗｅｌ
ｌ−Ｂｅｔｔｉの関係より求めた。その結果を表４に示
す。
【００２１】
【表４】
【００２２】（３）周方向引張試験
ＧＦＲＰ管およびＣＦＲＰ管の周方向引張強度を求め
る。試験はＩＳＯ ＦＤＩＳ ８５２１のＢ法に基づい
て行った。試験片は幅５０ｍｍの環片で、その両端部の
同一円周上に一個所Ｒ１０ｍｍの切欠を入れた。その結
果を表４に示す。
る。試験はＩＳＯ ＦＤＩＳ ８５２１のＢ法に基づい
て行った。試験片は幅５０ｍｍの環片で、その両端部の
同一円周上に一個所Ｒ１０ｍｍの切欠を入れた。その結
果を表４に示す。
【００２３】（４）軸方向引張試験
ＧＦＲＰ管３およびＣＦＲＰ管３の軸方向引張強度を求
める。試験はＩＳＯＦＤＩＳ ８５１３のＡ法に基づい
て行った。試験片は、ＪＩＳ Ｋ ７０５４Ｂ形・II形
・幅２５ｍｍを管軸方向から切り出し、その切り出した
両端６５ｍｍをＦＲＰで補強積層後、周方向断面の中心
部が管厚の中心部と一致するように内外面のＦＲＰを研
磨調整した。試験結果を表５に示す。
める。試験はＩＳＯＦＤＩＳ ８５１３のＡ法に基づい
て行った。試験片は、ＪＩＳ Ｋ ７０５４Ｂ形・II形
・幅２５ｍｍを管軸方向から切り出し、その切り出した
両端６５ｍｍをＦＲＰで補強積層後、周方向断面の中心
部が管厚の中心部と一致するように内外面のＦＲＰを研
磨調整した。試験結果を表５に示す。
【００２４】
【表５】
【００２５】（５）実験結果
まず、水圧試験、周方向及び軸方向引張試験から、ＧＦ
ＲＰ管及びＣＦＲＰ管単体の筒軸直角方向、軸方向及び
周方向の剛性（拘束力）が判明した。
ＲＰ管及びＣＦＲＰ管単体の筒軸直角方向、軸方向及び
周方向の剛性（拘束力）が判明した。
【００２６】つぎに、各円筒管３ａの圧縮試験結果を図
５に示し、応力−ひずみ関係で表し、各図において、左
側実線が平均軸ひずみ、右側鎖線が平均周ひずみであ
る。その図５（ｂ）が鋼管、同（ｃ）がＧＦＲＰ管、同
（ｄ）がＣＦＲＰ管の場合であり、 同（ａ）には、参考
のためにコンクリート柱の結果も示してある。この結果
において、鋼管はＤ／ｔ＝３８．５であるため、降伏強
度を越えてから最終的にはＥｌｅｐｈａｎｔ ｌｅｇ座
屈を生じて最大耐力を向えた。ＧＦＲＰ管およびＣＦＲ
Ｐ管は破壊までほぼ弾性挙動を呈しており、ＧＦＲＰ管
の破壊は繊維の破断を伴った管の座屈であり、ＣＦＲＰ
管の破壊は管下端の繊維が剥がれる層間剥離が見られ、
また、管内側のマトリックスにひび割れが見られた。こ
こで、ＦＲＰ管の圧縮強度は鋼管に比べて１／６程度、
圧縮弾性係数は１／２０程度であるが、試験片による軸
方向引張強度に着目すると、ＧＦＲＰ管は圧縮強度の２
倍、ＣＦＲＰ管は同４倍程度大きくなっており、周方向
の繊維による拘束の影響であると考えられる。さらに、
ＧＦＲＰ管とＣＦＲＰ管の圧縮特性は繊維そのものの特
性に比べて差異は小さい。
５に示し、応力−ひずみ関係で表し、各図において、左
側実線が平均軸ひずみ、右側鎖線が平均周ひずみであ
る。その図５（ｂ）が鋼管、同（ｃ）がＧＦＲＰ管、同
（ｄ）がＣＦＲＰ管の場合であり、 同（ａ）には、参考
のためにコンクリート柱の結果も示してある。この結果
において、鋼管はＤ／ｔ＝３８．５であるため、降伏強
度を越えてから最終的にはＥｌｅｐｈａｎｔ ｌｅｇ座
屈を生じて最大耐力を向えた。ＧＦＲＰ管およびＣＦＲ
Ｐ管は破壊までほぼ弾性挙動を呈しており、ＧＦＲＰ管
の破壊は繊維の破断を伴った管の座屈であり、ＣＦＲＰ
管の破壊は管下端の繊維が剥がれる層間剥離が見られ、
また、管内側のマトリックスにひび割れが見られた。こ
こで、ＦＲＰ管の圧縮強度は鋼管に比べて１／６程度、
圧縮弾性係数は１／２０程度であるが、試験片による軸
方向引張強度に着目すると、ＧＦＲＰ管は圧縮強度の２
倍、ＣＦＲＰ管は同４倍程度大きくなっており、周方向
の繊維による拘束の影響であると考えられる。さらに、
ＧＦＲＰ管とＣＦＲＰ管の圧縮特性は繊維そのものの特
性に比べて差異は小さい。
【００２７】３．２ Ｂシリーズ
充填コンクリート４を円筒管３ａより１２ｍｍ突出させ
た図４（ａ）に示した試験体をその上下端全面で圧縮
し、その結果を図６に示す。このシリーズは、荷重をコ
ンクリート４のみに載荷しているため、応力は載荷荷重
をコンクリート４の断面積で除した値（応力）を用いて
いる。図はコンクリート４の圧縮強度で無次元化した応
力比−ひずみ関係で表し、コンクリート柱に対して充填
管のコンファインド効果を直接比較することができると
言える。表６にはそれぞれの耐力をまとめた。
た図４（ａ）に示した試験体をその上下端全面で圧縮
し、その結果を図６に示す。このシリーズは、荷重をコ
ンクリート４のみに載荷しているため、応力は載荷荷重
をコンクリート４の断面積で除した値（応力）を用いて
いる。図はコンクリート４の圧縮強度で無次元化した応
力比−ひずみ関係で表し、コンクリート柱に対して充填
管のコンファインド効果を直接比較することができると
言える。表６にはそれぞれの耐力をまとめた。
【００２８】これから、鋼管は他と比べて弾性範囲が大
きく、剛性も高いことが分かる。弾性範囲内のＧＦＲＰ
管およびＣＦＲＰ管はコンクリートよりわずかに剛性が
大きい。非線形性を示した後の勾配は鋼管、ＧＦＲＰ管
よりもＣＦＲＰ管の方が大きく、横拘束量の違いによる
ものと言える。ＣＦＲＰ管は載荷装置の能力から破壊に
至らず、１８００ｋＮまでで載荷を終了しているが、鋼
管よりも高い耐力を有していることが分かる。ＧＦＲＰ
管およびＣＦＲＰ管ともに高いコンファインド効果が確
認された。
きく、剛性も高いことが分かる。弾性範囲内のＧＦＲＰ
管およびＣＦＲＰ管はコンクリートよりわずかに剛性が
大きい。非線形性を示した後の勾配は鋼管、ＧＦＲＰ管
よりもＣＦＲＰ管の方が大きく、横拘束量の違いによる
ものと言える。ＣＦＲＰ管は載荷装置の能力から破壊に
至らず、１８００ｋＮまでで載荷を終了しているが、鋼
管よりも高い耐力を有していることが分かる。ＧＦＲＰ
管およびＣＦＲＰ管ともに高いコンファインド効果が確
認された。
【００２９】表６の補強比はコンクリートの断面積に対
する円筒管３ａの断面積の比として、ρf ＝４ｔ／Ｄと
して算出した値である。また、鋼管の周方向引張強度は
軸方向と同じと見なした値である。これらの結果を見て
みると、最大応力は剛性に関してよりも拘束応力との間
に相関があるように推察される。
する円筒管３ａの断面積の比として、ρf ＝４ｔ／Ｄと
して算出した値である。また、鋼管の周方向引張強度は
軸方向と同じと見なした値である。これらの結果を見て
みると、最大応力は剛性に関してよりも拘束応力との間
に相関があるように推察される。
【００３０】
【表６】
【００３１】３．３ Ｃシリーズ
コンクリート充填鋼管構造設計施工指針によれば、充填
鋼管短柱の累加強度は式（３．１）により求められる。
また、コンファインド効果を考慮した圧縮耐力は式
（３．２）により求められる。 Ｎo ＝ sＮo ＋ cＮo ＝ sＡ・ sσy ＋ cＡ・ cσb ・・・（３．１） Ｎu ＝ cＮo ＋（１＋η）・ sＮo ・・・（３．２） ここに、s Ａ ：鋼管の断面積c Ａ ：コンクリートの断面積s σy ：鋼管の圧縮降伏応力度c σb ：コンクリートの圧縮強度 η ：コンファインド効果を表す拘束指標
鋼管短柱の累加強度は式（３．１）により求められる。
また、コンファインド効果を考慮した圧縮耐力は式
（３．２）により求められる。 Ｎo ＝ sＮo ＋ cＮo ＝ sＡ・ sσy ＋ cＡ・ cσb ・・・（３．１） Ｎu ＝ cＮo ＋（１＋η）・ sＮo ・・・（３．２） ここに、s Ａ ：鋼管の断面積c Ａ ：コンクリートの断面積s σy ：鋼管の圧縮降伏応力度c σb ：コンクリートの圧縮強度 η ：コンファインド効果を表す拘束指標
【００３２】そこで、本圧縮試験結果の載荷荷重を累加
強度Ｎo で除して無次元化して表すことにした。また、
ＧＦＲＰ管およびＣＦＲＰ管については sＮo をＡシリ
ーズの円筒管のみに載荷した最大耐力を代入することに
した。それぞれの圧縮試験結果を図７に示し、圧縮耐力
を表７にまとめた。
強度Ｎo で除して無次元化して表すことにした。また、
ＧＦＲＰ管およびＣＦＲＰ管については sＮo をＡシリ
ーズの円筒管のみに載荷した最大耐力を代入することに
した。それぞれの圧縮試験結果を図７に示し、圧縮耐力
を表７にまとめた。
【００３３】
【表７】
【００３４】この結果から、Ｃシリーズは、Ｂシリーズ
と比べ、圧縮耐力は僅かに小さくなっている。これは、
円筒管３ａにも直接荷重を載荷しているためであるが、
ほぼ同様な挙動を示していると言える。図ではＧＦＲＰ
管、ＣＦＲＰ管ともに鋼管よりも耐力増加が大きいが、
これはＧＦＲＰ管、ＣＦＲＰ管の円筒管のみの圧縮強度
が非常に小さいためであり、逆に言えば、コンファイン
ド効果が非常に大きいと言える。
と比べ、圧縮耐力は僅かに小さくなっている。これは、
円筒管３ａにも直接荷重を載荷しているためであるが、
ほぼ同様な挙動を示していると言える。図ではＧＦＲＰ
管、ＣＦＲＰ管ともに鋼管よりも耐力増加が大きいが、
これはＧＦＲＰ管、ＣＦＲＰ管の円筒管のみの圧縮強度
が非常に小さいためであり、逆に言えば、コンファイン
ド効果が非常に大きいと言える。
【００３５】（６）むすび
以上の実験結果から、それぞれの試験体について、Ｂシ
リーズとＣシリーズの比較をすると、ＧＦＲＰ管、鋼管
およびＣＦＲＰ管ではほぼ同じ挙動を示している。概
ね、ＢシリーズとＣシリーズの差異は無いと判断され、
コンクリート４と管３ａとの肌離れは確認されない。こ
れらから、ＦＲＰ管にコンクリートを充填した構造部材
は、鋼管にコンクリート部材を充填したものに十分に変
わり得るものとなり得ることが理解できる。特に、ＣＦ
ＲＰ管のものが優れている。
リーズとＣシリーズの比較をすると、ＧＦＲＰ管、鋼管
およびＣＦＲＰ管ではほぼ同じ挙動を示している。概
ね、ＢシリーズとＣシリーズの差異は無いと判断され、
コンクリート４と管３ａとの肌離れは確認されない。こ
れらから、ＦＲＰ管にコンクリートを充填した構造部材
は、鋼管にコンクリート部材を充填したものに十分に変
わり得るものとなり得ることが理解できる。特に、ＣＦ
ＲＰ管のものが優れている。
【００３６】なお、上述の各ＦＲＰ管は全て円筒の場合
であったが、楕円筒（オーバル筒）、四角筒、五角筒な
どの多角筒でも、この発明は採用でき、特にその多角筒
は等角なものが好ましい。また、それらにおいて、図８
に示すように、中空とすることができ、その際、同図
（ｂ）に示すように、内面にも、ＦＲＰ管３を設けるこ
ともできる。
であったが、楕円筒（オーバル筒）、四角筒、五角筒な
どの多角筒でも、この発明は採用でき、特にその多角筒
は等角なものが好ましい。また、それらにおいて、図８
に示すように、中空とすることができ、その際、同図
（ｂ）に示すように、内面にも、ＦＲＰ管３を設けるこ
ともできる。
【００３７】
【発明の効果】この発明は、以上のように、ＦＲＰ管に
より、鋼管に対し、コンファインド効果をより高く得ら
れるので、安価にして、施工性のよいものとし得る。
より、鋼管に対し、コンファインド効果をより高く得ら
れるので、安価にして、施工性のよいものとし得る。
【図１】一実施例の概略断面図
【図２ａ】他の実施例の概略断面図
【図２ｂ】他の実施例の概略断面図
【図３】ＦＲＰ管の製造図
【図４】試験体の説明図
【図５】各円筒管の圧縮力と歪の関係図
【図６】各円筒管の応力比と歪の関係図
【図７】各円筒管の応力比と歪の関係図
【図８】他の実施例の横断面図
１ 橋脚基礎
２ 配筋
３ ＦＲＰ管
４ 打設コンクリート
５ 橋脚
６ 横梁
フロントページの続き
(72)発明者 野久保 裕行
大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会
社栗本鐵工所内
(72)発明者 宮崎 徹
大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会
社栗本鐵工所内
(72)発明者 林 泰文
大阪市西区北堀江１丁目12番19号 株式会
社栗本鐵工所内
(72)発明者 笠嶋 憲男
大阪市西区北堀江１丁目12番19号 栗本化
成工業株式会社内
(72)発明者 東山 浩士
東大阪市小若江３丁目４番１号 学校法人
近畿大学内
Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG02 GG40 GG55
2E163 FA02 FA12 FD03 FD12 FD50
FF52
2E164 AA05 AA11 CA01 CA02 EA05
Claims (2)
- 【請求項１】 繊維強化プラスチック製筒状殻体３と、
その殻体３内面全域に亘って充填されたコンクリート４
とから成る繊維強化プラスチックコンクリート複合構造
部材。 - 【請求項２】 上記筒状殻体３内の繊維が少なくとも二
方向に配列されて、その少なくとも一方の繊維列は筒軸
方向に対し傾斜していることを特徴とする請求項１に記
載の繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056049A JP2003253761A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002056049A JP2003253761A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003253761A true JP2003253761A (ja) | 2003-09-10 |
Family
ID=28666727
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002056049A Pending JP2003253761A (ja) | 2002-03-01 | 2002-03-01 | 繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003253761A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537576A (ja) * | 2005-01-26 | 2008-09-18 | ズィ、 ユニヴァーサティ、アヴ、メイン、システィム | 迅速配置可能な軽量耐荷重アーチ・システム |
| JP2009019356A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ohbayashi Corp | 橋脚とフーチングとの接合構造及び方法 |
| JP2009019346A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ohbayashi Corp | 橋脚とフーチングとの接合構造及び方法 |
| JP2009097257A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Ohbayashi Corp | 橋脚接合構造の設計方法 |
| CN103074847A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-01 | 福州大学 | 新型钢筋混凝土组合墩柱及其施工方法 |
| JP2014051834A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Sozo Gijutsu Co Ltd | 構造部材、構造部材の製造方法及び構造部材の補強方法 |
| CN105332338B (zh) * | 2015-11-25 | 2016-09-14 | 苏州大学 | 一种利用自传感frp筋加固的混凝土柱 |
| CN108252203A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-06 | 四川动和工程咨询有限公司 | 一种混合配置frp筋与普通钢筋的拼装混凝土墩体系 |
| CN108316130A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 四川动和工程咨询有限公司 | 一种普通钢筋与精轧螺纹钢筋混合配筋的拼装墩 |
| CN108824225A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-11-16 | 长安大学 | 一种钢筋混凝土柱的加固***及加固方法 |
| WO2019149271A1 (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-08 | 横琴共轭科技有限公司 | 一种混合配置frp筋与普通钢筋的拼装混凝土墩体系 |
-
2002
- 2002-03-01 JP JP2002056049A patent/JP2003253761A/ja active Pending
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008537576A (ja) * | 2005-01-26 | 2008-09-18 | ズィ、 ユニヴァーサティ、アヴ、メイン、システィム | 迅速配置可能な軽量耐荷重アーチ・システム |
| JP2009019356A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ohbayashi Corp | 橋脚とフーチングとの接合構造及び方法 |
| JP2009019346A (ja) * | 2007-07-10 | 2009-01-29 | Ohbayashi Corp | 橋脚とフーチングとの接合構造及び方法 |
| JP2009097257A (ja) * | 2007-10-17 | 2009-05-07 | Ohbayashi Corp | 橋脚接合構造の設計方法 |
| JP2014051834A (ja) * | 2012-09-07 | 2014-03-20 | Sozo Gijutsu Co Ltd | 構造部材、構造部材の製造方法及び構造部材の補強方法 |
| CN103074847B (zh) * | 2013-01-21 | 2016-01-06 | 福州大学 | 钢筋混凝土组合墩柱的施工方法 |
| CN103074847A (zh) * | 2013-01-21 | 2013-05-01 | 福州大学 | 新型钢筋混凝土组合墩柱及其施工方法 |
| CN105332338B (zh) * | 2015-11-25 | 2016-09-14 | 苏州大学 | 一种利用自传感frp筋加固的混凝土柱 |
| CN108252203A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-06 | 四川动和工程咨询有限公司 | 一种混合配置frp筋与普通钢筋的拼装混凝土墩体系 |
| CN108316130A (zh) * | 2018-02-05 | 2018-07-24 | 四川动和工程咨询有限公司 | 一种普通钢筋与精轧螺纹钢筋混合配筋的拼装墩 |
| WO2019149271A1 (zh) * | 2018-02-05 | 2019-08-08 | 横琴共轭科技有限公司 | 一种混合配置frp筋与普通钢筋的拼装混凝土墩体系 |
| US11926976B2 (en) | 2018-02-05 | 2024-03-12 | Hengqin Gonge Technology Co., Ltd. | Precast segmental pier reinforced with both FRP bars and conventional steel bars |
| CN108824225A (zh) * | 2018-08-09 | 2018-11-16 | 长安大学 | 一种钢筋混凝土柱的加固***及加固方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Fakharifar et al. | Compressive behavior of FRP-confined concrete-filled PVC tubular columns | |
| Teng et al. | Behavior of hybrid FRP-concrete-steel double-skin tubular columns | |
| Wang et al. | Push-out tests of demountable headed stud shear connectors in steel-UHPC composite structures | |
| US10378208B2 (en) | Steel-fiber composite material concrete combined column, and post-earthquake repair method thereof | |
| Naaman | High performance fiber reinforced cement composites: classification and applications | |
| Tan | Strength enhancement of rectangular reinforced concrete columns using fiber-reinforced polymer | |
| Abdelkarim et al. | Behavior of hollow FRP–concrete–steel columns under static cyclic axial compressive loading | |
| US5599599A (en) | Fiber reinforced plastic ("FRP")-concrete composite structural members | |
| Gho et al. | Flexural behaviour of high-strength rectangular concrete-filled steel hollow sections | |
| Tsonos | An innovative solution for strengthening of old R/C structures and for improving the FRP strengthening method | |
| Huang et al. | Impact behavior of concrete columns confined by both GFRP tube and steel spiral reinforcement | |
| Guler et al. | Post-cracking behavior of hybrid fiber-reinforced concrete-filled steel tube beams | |
| Xue et al. | Seismic Behavior of Hybrid Concrete Beam-Column Connections with Composite Beams and Cast-in-Place Columns. | |
| JP2003253761A (ja) | 繊維強化プラスチックコンクリート複合構造部材 | |
| Sun et al. | Rapid repair of severely earthquake-damaged bridge piers with flexural-shear failure mode | |
| JP2003041708A (ja) | 構造用部材 | |
| Emara et al. | Enhancement of circular RC columns using steel mesh as internal or external confinement under the influence of axial compression loading | |
| Wu | Ductility demand of compression yielding fiber-reinforced polymer-reinforced concrete beams | |
| Al-Salloum et al. | Load capacity of concrete masonry block walls strengthened with epoxy-bonded GFRP sheets | |
| Abdelkarim et al. | Behavior of hybrid FRP-concrete-steel double-skin tubes subjected to cyclic axial compression | |
| JP5922993B2 (ja) | 複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体およびライニング方法 | |
| Kibriya | Performance of concrete filled steel tubular columns | |
| CN108316559A (zh) | 一种新型分期施工碳纤维约束混凝土叠合柱 | |
| Thejeela et al. | Experimental Study on Self-Compacted Concrete-Filled Steel Tubular CFST) Truss Girders | |
| Lai et al. | Experimental studies of spiral-confined HSCFST columns under uni-axial compression |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050705 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050719 |
|
| A521 | Written amendment |
Effective date: 20050913 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Effective date: 20051122 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |