JP2005200928A

JP2005200928A - 柱状構造物の補強構造

Info

Publication number: JP2005200928A
Application number: JP2004008113A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Ishibashi; 忠良石橋; Takeshi Tsuyoshi; 毅津吉; Shinichi Tatsuki; 伸一田附
Original assignee: East Japan Railway Co
Current assignee: East Japan Railway Co
Priority date: 2004-01-15
Filing date: 2004-01-15
Publication date: 2005-07-28

Abstract

【課題】橋脚や橋台などの柱状構造物の補強構造の施工を簡略化し作業効率を向上させる。
【解決手段】柱状構造物の補強構造である。柱状構造物の外周面の一部に、補強材１０を柱状構造物の軸方向と平行に連続、もしくは分割して部分的に設けることで、柱状構造物のせん断耐力を向上させることができる。また、柱状構造物全体を補強せずに必要部分のみを補強するために、施工を簡略化してコストを低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋脚や橋台の躯体、建物の柱等の鉄筋コンクリート製の柱状構造物を耐震補強するための補強構造に関する。

既存の橋脚は、下部ほど強くするために主鉄筋を多く配筋しているが、上部になるに連れて主鉄筋の一部を途中で定着させ、次第に鉄筋を少なくしてあるものが多い。この鉄筋を途中で定着させて少なくした部分を、段落としという。

段落としを設けることで、橋脚にかかる力が小さいところの鉄筋を省いてコストを抑えることができるが、鉄筋の途中定着部で橋脚の曲げ耐力が不連続となるため、設計値以上の曲げ力が橋脚に作用すると、ここにひび割れが発生しやすく、このひび割れに斜引張応力が作用することによりせん断破壊が生じやすくなる。このため、途中定着していない主鉄筋による曲げ耐力に充分な余裕がない場合には、せん断耐力を増す耐震補強を行うことが必要となる。

橋脚の耐震補強方法としては、橋脚の躯体周囲に鋼板を巻き立てることが知られている。また、壁式橋脚のような断面の縦横比が大きい橋脚では、鋼板が橋脚躯体から離れることがあるため、これを防ぐために橋脚を貫通する貫通ボルトを設け、貫通ボルトの両端部に巻き付けた鋼板をナットで締め付け、鋼板が橋脚躯体から離れないようにするものもある。また、橋脚のフーチングに設けたアングル部材やＨ鋼で、巻き立てた鋼板の下端を橋脚躯体から離れないように押さえつけるものもある（特許文献１参照）。
特開２０００−３３６６１７号公報

しかし、上記の方法では、橋脚の躯体周囲の全体に鋼板を巻き立てるため、鋼板が大きくなり、補強鋼板を立て起こすのに重機等を必要とするとともに、広い作業スペースを必要とする。また、補強鋼板自体の製作費用も増大する。

本発明の課題は、橋脚や橋台などの柱状構造物の補強構造の施工を簡略化し作業効率を向上させることである。

以上の課題を解決するため、本発明の請求項１に記載の発明は、図１に示すように、柱状構造物の補強構造であって、柱状構造物の外周面の一部に、補強材１０を柱状構造物の軸方向と平行に連続、もしくは分割して部分的に設けることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、柱状構造物の外周面の一部に、補強材１０を柱状構造物の軸方向と平行に連続、もしくは分割して部分的に設けることで、柱状構造物のせん断耐力を向上させることができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の柱状構造物の補強構造において、前記補強材１０には螺旋状の鋼材が用いられていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、補強材１０に螺旋状の鋼材が用いられているため、柱状構造物の靭性を増大させることができ、柱状構造物のせん断破壊を防止することができる。

請求項３に記載の発明は、図３に示すように、柱状構造物の補強構造であって、柱状構造物の外周面に、高さ方向に間隔を空けて補強材２３の端部を定着する定着部材２１を設け、補強材２３の両端部を両定着部材２１、２１に定着することを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、柱状構造物の外周面に、高さ方向に間隔を空けて補強材２３の端部を定着する定着部材２１を設け、補強材２３の両端部を両定着部材２１、２１に定着することで、地震時に柱状構造物に発生したひび割れに作用する斜引張応力に補強材が抵抗するため、柱状構造物のせん断破壊を防ぐことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の柱状構造物の補強構造であって、前記定着部材２１を柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置の上部及び下部の外周面に設けることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置の上部及び下部の外周面に、補強材２３の端部を定着する定着部材２１を設け、補強材２３の両端部を両定着部材２１、２１に定着することで、地震時に柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置付近に発生したひび割れに作用する斜引張応力に補強材２３が抵抗するため、柱状構造物のせん断破壊を防ぐことができる。

請求項１に記載の発明によれば、柱状構造物の外周面の一部に、補強材を柱状構造物の軸方向と平行に連続、もしくは分割して部分的に設けることで、柱状構造物のせん断耐力を向上させることができる。

請求項２に記載の発明によれば、補強材に螺旋状の鋼材が用いられているため、柱状構造物の靭性を増大させることができ、柱状構造物のせん断破壊を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、柱状構造物の外周面に、高さ方向に間隔を空けて補強材の端部を定着する定着部材を設け、補強材の両端部を両定着部材に定着することで、地震時に柱状構造物に発生したひび割れに作用する斜引張応力に補強材が抵抗するため、柱状構造物のせん断破壊を防ぐことができる。

請求項４に記載の発明によれば、柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置の上部及び下部の外周面に、補強材の端部を定着する定着部材を設け、緊張力を加えた補強材の両端部を両定着部材に定着することで、地震時に柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置付近に発生したひび割れに作用する斜引張応力に補強材が抵抗するため、柱状構造物のせん断破壊を防ぐことができる。また、柱状構造物全体を補強せずに必要部分のみを補強するために、施工を簡略化してコストを低減することができる。

以下、本発明の第１の実施の形態について詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の補強構造が適用された鉄筋コンクリート製の壁式の橋脚１を示す３面図である。橋脚１は躯体２とフーチング３とからなる。躯体２は、図１（ｃ）に示すように、断面長方形の形状をしており、その長手方向が橋桁の幅方向となり、短手方向が橋桁の軸方向となるように配置されている。

補強材１０は、フーチング３の上面と間隔を空けて、躯体２の長手方向の側面に設けられている。補強材１０は曲げ耐力の高い直方体のブロック状の部材であり、その長手方向を鉛直方向として配設されている。補強部材の配置される位置は、例えば躯体２の主鉄筋の途中定着部がある部分や、損傷がある部分など、躯体２の曲げ耐力が不連続となる位置である。

補強材１０は、例えば図１（ｃ）に示すように、鉄筋篭１１と、その周囲に打設されたコンクリート１２とからなる鉄筋コンクリートを用いて形成してもよいし、あるいは、例えば図２（ａ）に示すように、角形鋼管１３とその内部に打設されたコンクリート１２とからなる充填形鋼管コンクリートを用いて形成してもよい。

あるいは、図２（ｂ）に示すように、補強材１０として円形鋼管１４とその内部及び外部に打設されたコンクリート１２とからなる被覆形鋼管コンクリートを用いて形成してもよい。あるいは図２（ｃ）に示すように、Ｉ形鋼１５等の鋼材のみを補強材１０として用いてもよいし、図示していないが、鋼材の周囲にコンクリートを打設した鉄骨鉄筋コンクリートを補強材１０として用いてもよい。また、鉄骨や鉄筋とコンクリートとからなるその他の鉄骨系複合構造の補強材１０を設けてもよい。

また、上記のコンクリート構造に用いる鉄筋として、螺旋状の鋼材（スパイラル鉄筋）を用いてもよい。スパイラル鉄筋を用いることで補強材１０の靭性が増大し、補強材１０及び躯体２のせん断破壊が生じにくくなる。なお、補強材１０にスパイラル鉄筋のみを用いてもよいし、通常の鉄筋と併用してもよい。

図１（ｃ）や図２（ａ）、（ｂ）に示すような補強材１０を設けるには、現場で鉄筋や鋼管、鉄骨等を配置し、コンクリートを増厚して設けてもよい。必要があれば躯体２の表面の補強材１０と接合する部分の表面の平滑化や、コンクリートのはつり等を行ってもよい。また、図２（ａ）に示すような補強材１０の場合には、あらかじめ鋼管を躯体２の表面に接着材またはアンカーにより接合し、内部にコンクリートを打設して設けることもできる。

また、図１（ｃ）や図２（ａ）、（ｂ）に示すような補強材１０をあらかじめ形成し、躯体２の表面に接着材またはアンカーにより接合して設けてもよい。ここで、補強材１０の躯体２への接合は、接着材またはアンカーにより行うことができる。接着材としては、例えば樹脂系の接着剤などを用いることができる。

同様に、図２（ｃ）に示すような補強材１０も、鋼材を躯体２の表面に接合することにより設けることができる。さらに鋼材の周囲にコンクリートを増厚し、鉄骨鉄筋コンクリート製の補強材１０としてもよい。

補強材１０を設けることにより、躯体２が受ける軸方向の圧縮力を補強材１０が分担し、躯体２の耐力不足を補うことができる。また、軸方向の圧縮力による躯体コンクリートの径方向への膨出力に対し、補強材１０が抵抗するため、その位置における躯体２のせん断耐力を局所的に向上させることができる。このように躯体２全体を補強せずに必要部分のみを補強するために、施工を簡略化してコストを低減することができる。

また、躯体２を補強材１０で補強することで、躯体２の所定の位置に降伏ヒンジを形成することができる。例えば、フーチング３の上面と間隔を空けて補強材１０を設け、躯体２の剛性を高めることで、躯体２のフーチング３との接合部に地震時の応力が集中する降伏ヒンジを形成することができる。このように、地震時における応力の集中する箇所を形成することで、地震後の躯体２の損傷箇所を減らし、修復作業を容易にして復旧期間を短期化することができる。

なお、補強材１０の下端をフーチング３の上面と接合することで、躯体２の基部に降伏ヒンジを形成せずに、躯体２とフーチング３との接続部の剛性を向上させることもできる。これにより地震時の橋脚１の損壊を防ぐことができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図３は、橋脚１の躯体２の曲げ耐力が不連続となる位置よりも上部及び下部に接合したコンクリート製の定着部材２１と、上下の定着部材２１に両端部を固定された補強材２３とからなる補強構造である。ここで、補強材２３としては、引張強度が高く、緊張力を導入することのできる材料を用いることができ、例えばＰＣ鋼材等を用いることができる。

定着部材２１は補強材１０と同様に、鋼材、鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート、充填形鋼管コンクリート、被覆形鋼管コンクリート、その他の鉄骨系複合構造などにより形成することができる。定着部材２１は、現場で鉄筋や鋼管を配置してコンクリートを打設して設けてもよいし、あるいはあらかじめ形成した定着部材２１を、躯体２の表面に接着材またはアンカーにより接合して設けてもよい。

定着部材２１には、補強材２３の両端部を定着するアンカープレート２２が設けられている。
補強材２３はアンカープレート２２により、両端部を定着部材２１に定着される。補強材２３は定着部材２１に定着される際に緊張力が導入されている。

このような補強構造では、地震時に躯体２に発生したひび割れに作用する斜引張応力に補強材２３の緊張力が抵抗するため、躯体２のせん断破壊を防ぐことができる。また、躯体２全体を補強せずに必要部分のみを補強することでコストを低減することができる。

なお、以上の実施形態においては橋脚１の補強構造について説明したが、本発明はこれ限らず、橋台にも適用することができ、また柱その他の鉄筋コンクリート製の柱状構造物などの補強に適用することもできる。

また、図１〜３において、補強材１０の形状はほぼ直方体状、定着部材２１はほぼ立方体状の形状に記載されているが、設ける補強材１０、定着部材２１の形状や寸法は、躯体２の寸法や強度等により適宜変更可能である。また、補強材２３の数、寸法、断面形状等についても同様に適宜変更可能であることはもちろんである。

本発明の柱状構造物の補強構造の形態例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。（ａ）〜（ｃ）いずれも本発明の柱状構造物の補強構造の形態例を示す平面図である。本発明の柱状構造物の補強構造の形態例を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は平面図である。

符号の説明

１橋脚
２躯体
１０、２３補強材
２１定着部材

Claims

柱状構造物の外周面の一部に、補強材を柱状構造物の軸方向と平行に連続、もしくは分割して部分的に設けることを特徴とする柱状構造物の補強構造。
前記補強材には螺旋状の鋼材が用いられていることを特徴とする請求項１に記載の柱状構造物の補強構造。
柱状構造物の外周面に、高さ方向に間隔を空けて補強材の端部を定着する定着部材を設け、補強材の両端部を両定着部材に定着することを特徴とする柱状構造物の補強構造。
前記定着部材を柱状構造物の鉄筋の段落とし部位置の上部及び下部の外周面に設けることを特徴とする請求項３に記載の柱状構造物の補強構造。