JP2011089275A

JP2011089275A - 既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法

Info

Publication number: JP2011089275A
Application number: JP2009241978A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Ishizuka; 健一石塚; Masao Nagura; 政雄名倉
Original assignee: Tobishima Corp
Current assignee: Tobishima Corp
Priority date: 2009-10-21
Filing date: 2009-10-21
Publication date: 2011-05-06

Abstract

【目的】いわゆるレベル２地震時に既設鉄筋コンクリート橋脚と新設巻立て部の界面に生じるせん断応力に対し、抵抗しうる構造を創案し、もって施工期間の飛躍的短縮と作業コスト低減化を達成できる既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法を提供することを目的とする。
【構成】既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強する既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法であり、既設鉄筋コンクリート橋脚側面に、橋脚軸方向に向かう多段せん断キーを形成すべくキー形成面を形成し、既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとをアンカージベル鉄筋を介することなく、キー形成面が形成された既設鉄筋コンクリート橋脚側面に新設鉄筋コンクリートを巻き、形成された多段せん断キーを介して既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとを連結した、ことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばＲＣ橋脚につきＲＣ巻立て補強して耐震構造とした既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法あるいは既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造に関するものである。

例えば、地震振動によって、高速道路の橋脚が折れてしまい、高速道路が横倒しになったことがあり、今でもその状況は多くの人の記憶に留められている。

そこで、近年では、特に、高速道路などの既設鉄筋コンクリート橋脚の耐震補強工事が要請されている。
しかして、従来は、いわゆるＲＣ巻立て工法により既設鉄筋コンクリート橋脚の耐震補強工事を行っていた。ここで、いわゆるＲＣ巻立て工法とは耐震補強工法の基本工法をなすものであり、ＲＣ（鉄筋コンクリート）の橋脚に、新規にＲＣを巻いて不足した強度を補強するものである。耐震補強のコストは比較的安価で行えるが、一方、巻き立て厚が厚くスペースが必要で重量も増えるとの意見もある。

また、ＲＣ巻立て工法では、ＲＣ巻立てした新設ＲＣ巻立て部と既設鉄筋コンクリート橋脚部とが、例えばレベル２地震時においてズレが生じず一体となって挙動するように、アンカージベル鉄筋３０・・・で両者を連結するのが常とされている。

また、その他にもＲＣ橋脚の耐震補強工法につき効率のよい耐震補強工事を意図して各種の提案がなされている。

特開２００９−１１４８２４号公報

しかしながら、前述した従来のアンカージベル筋を用いて、ＲＣ巻立てした新設ＲＣ巻立て部と既設鉄筋コンクリート橋脚部とをアンカージベル鉄筋３０・・・で連結する方式は、施工本数が１橋脚あたり例えば、数１００本にもおよび、そのアンカージベル鉄筋３０・・・の敷設作業に長期間の施工期間を要するとともに作業コスト増の要因ともなっていた。
しかして本件発明者らは、上記のアンカージベル鉄筋３０・・・での連結に代わる、いわゆるレベル２地震時においても既設鉄筋コンクリート橋脚と新設巻立て部の界面に生じるせん断応力に対し、抵抗しうる構造を創案するに至ったのである。

かくして、本発明は、上述のごとく従来の課題を解消するために創案されたものであって、アンカージベル鉄筋３０・・・での連結に代わる、いわゆるレベル２地震時に既設鉄筋コンクリート橋脚と新設巻立て部の界面に生じるせん断応力に対し、抵抗しうる構造を創案し、もって施工期間の飛躍的短縮と作業コスト低減化を達成できる既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法あるいは既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造を提供することを目的とするものである。

本発明による既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法あるいは既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造は、
既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強する既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法であり、
既設鉄筋コンクリート橋脚側面に、橋脚軸方向に向かう多段せん断キーを形成すべくキー形成面を形成し、
既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとをアンカージベル鉄筋を介することなく、前記キー形成面が形成された既設鉄筋コンクリート橋脚側面に新設鉄筋コンクリートを巻き、形成された多段せん断キーを介して既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとを連結した、
ことを特徴とし、
または、
既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強する既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造であり、
既設鉄筋コンクリート橋脚側面には、橋脚軸方向に向かう多段せん断キーを形成すべくキー形成面が形成され、
既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとをアンカージベル鉄筋を介することなく、前記キー形成面が形成された既設鉄筋コンクリート橋脚側面に新設鉄筋コンクリートを巻き、前記キー形成面に前記親切鉄筋コンクリートを固着せしめて多段せん断キーを構成し、該多段せん断キーを介して既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとを連結した、
ことを特徴とし、
または、
前記新設鉄筋コンクリートは膨張コンクリートである、
ことを特徴とし、
または、
前記キー形成面は、断面略台形状をなす山・谷の連続形状に形成された、
ことを特徴とし、
まやは、
前記キー形成面は、既設鉄筋コンクリート橋脚の橋脚基部から橋脚の短辺側側面幅以上の橋脚高さ箇所より形成された、
ことを特徴とするものである。

本発明による既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法あるいは既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造であれば、
既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強するに際し、アンカージベル鉄筋を用いての両者鉄筋コンクリートの連結がなくても、略同様の一体性が確保でき、また既設鉄筋コンクリート橋脚の耐震補強の施工期間も大幅に短縮でき、かつ作業コストも大幅に低減できるとの優れた効果を奏するものである。

本発明が適用された橋脚の概略構成を説明する側面図である。本発明が適用された橋脚の概略構成を説明する平面図である。本発明が適用された橋脚の概略断面図である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その１）である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その２）である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その３）である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その４）である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その５）である。本発明の実施例を示す概略構成説明図（その６）である。従来例の概略構成を説明する構成説明図である。

以下本発明を図に示す実施例に従って説明する。

図１乃至図９は、本発明の実施例を説明する概略図であり、図１及び図２は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の外周面に新設鉄筋コンクリート２を巻いて、既設鉄筋コンクリート橋脚１を耐震補強した概略を示したものである。

図１は既設鉄筋コンクリート橋脚１の側面図であり、図２はその正面図である。
ここで、例えば、既設鉄筋コンクリート橋脚１の側面外周面を切削して、多段せん断キーを形成するキー形成面４を、前記既設鉄筋コンクリート橋脚１の軸方向に向かい形成する。
なお、前記キー形成面４の形成は、前記切削に限定されるものではなく、如何なる手段によって形成したものでもかまわないものである。

そして、キー形成面４の形成は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部３から既設鉄筋コンクリート橋脚１の短辺側側面幅Ｄ以上の橋脚高さ箇所から形成されるものとなる。
既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部３から既設鉄筋コンクリート橋脚１の短辺側側面幅Ｄまでの橋脚高さ箇所では、いわゆるかぶりコンクリートの剥落の可能性が比較的少ないと考えられるからである。

次に、既設鉄筋コンクリート橋脚１の側面外周面を例えば切削して形成するキー形成面４の実施例につき説明する。
当該キー形成面４は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の側面軸方向に向かって、その側面外周面を例えば切削して形成されるが、図４に示すように、その一例としては、断面略台形状をなす山・谷の連続形状として形成することが考えられる。
なお、図４に示す形状には限定されるものではなく、図５，図６，図７，図８、図９に示すような連続形状に形成しても構わないものである。

しかして、キー形成面４は、後述する新設鉄筋コンクリート２が前記季節鉄筋コンクリート橋脚１の側面外周面に密着する形状であることが望ましく、決して両者のコンクリートの間に空隙や空洞が生じない形状とすることが望ましい。すなわち、レベル２地震時に、既設鉄筋コンクリート橋脚１と新設鉄筋コンクリートとの界面に生じるせん断応力に対し、多段せん断キーで充分抗しうる形状とすることが切に望まれる。

次に、多段せん断キーのせん断キー高さ（キー形成面４の高さ）について説明すると、「コンクリート標準示方書設計編（2009年土木学会）」P.250に示される様に、最小高さ（30mm）を満足し、かつ既設鉄筋コンクリート橋脚１の主鉄筋かぶりを確保するように50mmとするのが好ましいものである。

ここで、既設鉄筋コンクリート橋脚１の側面外周面につき、多段せん断キーを構成すべくキー形成面４の所定形状に、例えば切削形成した後、その側面外周面に対し、新設鉄筋コンクリート２を使用し、既設鉄筋コンクリート橋脚１を取り囲むようにして巻いて敷設し、前記既設鉄筋コンクリート橋脚１を耐震補強するものとする。

なお、新設鉄筋コンクリート２には、当該既設鉄筋コンクリート橋脚１における側面外周面に形成されたキー形成面４に密着する当該新設鉄筋コンクリート２部分の収縮抑制、並びに多段せん断キーに圧縮力を作用させることを目的として、いわゆる膨張コンクリートを使用することが望ましいものである。しかして、その膨張コンクリートの膨張率は別途試験により定めるのが好ましい。

前記したように、従来は図１０に示すように、アンカージベル鉄筋３０・・・を大量に用い、これにより既設鉄筋コンクリート橋脚１と新設鉄筋コンクリート２とを連結し、補強するものとしていた。
また、従来は、アンカージベル鉄筋３０の配筋作業を行うに際し、既設鉄筋コンクリート橋脚１の鉄筋位置探査が必ず必要とされていた。
しかしながら、本発明によるせん断キー採用部位については、かかる既設鉄筋コンクリート橋脚１の鉄筋位置探査が省略でき、いわゆるかぶり確認のみでよいものとなっているのである。

また、本発明の多段せん断キー構造により、前記のアンカージベル鉄筋３０による効果とほぼ同様の効果が発揮できることが以下に示すように、認識されるに至った。

例えば、
１本のアンカージベル鉄筋３０が負担するせん断力V_gは、
「鉄道土木構造物の耐震補強設計施工の手引き」より、考察すると、

V_g＝A_vf×ｆ_gy×μ
＝286.5×345×0.7.
＝69190N
＝69.19kN
となる。

ここに、A_vf；アンカージベル鉄筋の断面積（D19→286.5mm²）
f_gy；アンカージベルの引張降伏強度（SD345→345N/mm²）
μ ；せん断摩擦理論による摩擦係数（＝0.7）

次に、本発明による、せん断キーの設計せん断伝達耐力Vwcd は、

「コンクリート標準示方書設計編（2009年土木学会）」より
V_kd＝0.1×A_k×f’_cd／γb
＝0.1×A_k×12.0／1.3
＝0.92×A_k

ここに、A_k；せん断キーのせん断面における圧縮側の断面積(mm²)
f’_cd；コンクリートの設計圧縮強度（＝24／2.0^※＝12.0N/mm²）
※既設コンクリートの劣化による強度低下を考慮して材料係数は2.0 とした。

Vg＝Vkdとすると
せん断キーの必要断面積Ak（図４の符号H（ｍｍ）で示すキー形成面の高さ×キー形成面の幅）は、
A_k＝V_g×1000／0.92
＝69190／0.92
≒75000mm²

よって、１本のアンカージベル鉄筋３０は、せん断抵抗面積75000mm²以上の寸法を有するキー形成面４により構成されるせん断キー１箇所に置換できるものと考えられるのである。

次に、多段せん断キーの経済性について考察すると、

検討条件：アンカージベル鉄筋 3.5本/m2（平成２０年度土木技術センター新幹線単注補強B（試験施工）

アンカージベル鉄筋の工事単価 3.5本×3,950円/本＝13,825円

これに対し、多段せん断キー形成の工事単価

既設鉄筋コンクリート橋脚はつり（端部コンクリート切断45°含）
0.075m²×4×29,000円/m² ＝ 8,700円

コンクリートの増加分
0.075m²×4×0.050mＸ13,900円/m³＝ 209円

膨張材
（0.075m²×4X0.050m＋0.200m^3）×3,000円/m³＝ 645円

樹脂系ネット（補強コンクリート厚変化点に設置）
4.000m×360円/m ＝ 1,440円

組立鉄筋用アンカー（0.3本/m²）
0.3本/m²×1,290円/本＝ 387円

計 11,381円

よって、 11,381（円／ｍ^２）／13,825（円／ｍ^２）＝８２％（１８％のコスト削減）

であり、かなりの経済性が立証されている。

１既設鉄筋コンクリート橋脚
２新設鉄筋コンクリート
３橋脚基部
４キー形成面
Ｄ端辺側側面幅
Ｈキー形成面の高さ

Claims

既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強する既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法であり、
既設鉄筋コンクリート橋脚側面に、橋脚軸方向に向かう多段せん断キーを形成すべくキー形成面を形成し、
既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとをアンカージベル鉄筋を介することなく、前記キー形成面が形成された既設鉄筋コンクリート橋脚側面に新設鉄筋コンクリートを巻き、形成された多段せん断キーを介して既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとを連結した、
ことを特徴とする既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法。
既設鉄筋コンクリート橋脚の外周面に新設の鉄筋コンクリートを巻いて、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を耐震補強する既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造であり、
既設鉄筋コンクリート橋脚側面には、橋脚軸方向に向かう多段せん断キーを形成すべくキー形成面が形成され、
既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとをアンカージベル鉄筋を介することなく、前記キー形成面が形成された既設鉄筋コンクリート橋脚側面に新設鉄筋コンクリートを巻き、前記キー形成面に前記親切鉄筋コンクリートを固着せしめて多段せん断キーを構成し、該多段せん断キーを介して既設鉄筋コンクリート橋脚と新設鉄筋コンクリートとを連結した、
ことを特徴とする既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造。
前記新設鉄筋コンクリートは膨張コンクリートである、
ことを特徴とする請求項２記載の既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造。
前記キー形成面は、断面略台形状をなす山・谷の連続形状に形成された、
ことを特徴とする請求項２または請求項３記載の既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造。
前記キー形成面は、既設鉄筋コンクリート橋脚の橋脚基部から橋脚の短辺側側面幅以上の橋脚高さ箇所より形成された、
ことを特徴とする請求項２、請求項３または請求項４記載の既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造。