JP2011099201A - 既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造 - Google Patents
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Abstract
【課題】貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔することがないため、特別な施工期間を必要とせず、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔しないために既設鉄筋コンクリート橋脚自体を損傷することなく、貫通鉄筋を使用した場合と同様の耐震補強効果が得られ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。
【解決手段】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、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１の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所間では、新設鉄筋コンクリート３内の橋脚長辺側面に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋１０を帯鉄筋状に配筋した。
【選択図】図１
【解決手段】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、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１の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所間では、新設鉄筋コンクリート３内の橋脚長辺側面に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋１０を帯鉄筋状に配筋した。
【選択図】図１
Description
本発明は、既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造及び既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強工法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曲し、高速道路が横倒しになったことがあり、その状況は衝撃をもって全世界に伝えられた。
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切に要請されるに至っている。
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切に要請されるに至っている。
しかして、従来より、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が行われている。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耐震補強工法である。ここで、ＲＣ巻立て工法によれば、耐震補強のコストは比較的安価で行えるが、一方、巻き立て厚が厚くなってしまい、その分スペースが必要となり重量も増加してしまうとの課題もある。
また、従来は、レベル２地震時において塑性化が予想される領域、すなわち、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までの橋脚高さ箇所では、新設鉄筋コンクリート内のいわゆる帯鉄筋によるコアコンクリートの拘束と新設鉄筋コンクリート内における軸方向鉄筋のはらみ出し防止を目的として、帯鉄筋の変形などを、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を貫通する貫通鉄筋で抑制するものとしている。
かかる工法では、前記帯鉄筋の拘束点を増やすことにより、帯鉄筋の曲げ剛度（荷重に対する変形のしにくさ）を向上させ、上記課題を解決しようとするものである。
なお、その他にもＲＣ橋脚の耐震補強工法については効率のよい耐震補強工事を意図して従来より各種の提案がなされている。
なお、その他にもＲＣ橋脚の耐震補強工法については効率のよい耐震補強工事を意図して従来より各種の提案がなされている。
しかしながら、前記従来の貫通鉄筋を貫通させる工法では、前記貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔するため、そのための施工期間を必要とするとの課題があった。
さらには、前述したように、貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔するため、逆に既設鉄筋コンクリート橋脚自体を損傷してしまうとの課題もあった。
さらには、前述したように、貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔するため、逆に既設鉄筋コンクリート橋脚自体を損傷してしまうとの課題もあった。
しかして本件発明者は、上記の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までの橋脚高さ箇所で、帯鉄筋によるコアコンクリートの拘束と軸方向鉄筋のはらみ出し防止を目的として、帯鉄筋の変形を、前記既設鉄筋コンクリート橋脚を貫通する貫通鉄筋で抑制するものとし、また帯鉄筋の拘束点を増やすことにより、帯鉄筋の曲げ剛度（荷重に対する変形のしにくさ）を向上させるものとする従来工法に対し、同様の効果が得られ、かつ既設鉄筋コンクリート橋脚自体も損傷させることのない既設鉄筋コンクリート橋脚の耐震補強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、前記貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔することがないため、そのための特別な施工期間を必要とせず、さらには、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔しないために既設鉄筋コンクリート橋脚自体を損傷することのなく、かつ前記貫通鉄筋を使用した場合と同様の耐震補強効果が得られ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及び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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間では、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を帯鉄筋状に配筋した、
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面側に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺の両側面側に、配筋した両側帯鉄筋と、該両側帯鉄筋を緊結すべく既設鉄筋コンクリートを貫通して設置された貫通鉄筋の代替鉄筋として、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
ことを特徴とし、
または、
前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺の両側面側と、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚短辺の両側面側に、前記トラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
ことを特徴とするものである。
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間では、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を帯鉄筋状に配筋した、
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面側に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺の両側面側に、配筋した両側帯鉄筋と、該両側帯鉄筋を緊結すべく既設鉄筋コンクリートを貫通して設置された貫通鉄筋の代替鉄筋として、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
ことを特徴とし、
または、
前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺の両側面側と、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚短辺の両側面側に、前記トラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
ことを特徴とするものである。
本発明によれば、貫通鉄筋を敷設するべく、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔することがないため、そのための特別な施工期間を必要とせず、さらには、既設鉄筋コンクリート橋脚に側壁を貫通する貫通孔を削孔しないために既設鉄筋コンクリート橋脚自体を損傷することのなく、かつ前記貫通鉄筋を使用した場合と同様の耐震補強効果が得られ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出来るとの優れた効果を奏する。
以下本発明を図に示す実施例に従って説明する。
図６は、本発明を適用し、既設コンクリート橋脚１の耐震補強状態を説明する概略説明図である。
図６から理解されるように、本発明は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部２から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所の間に適用される。
図６から理解されるように、本発明は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部２から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所の間に適用される。
換言すれば、前記既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部２から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所の間は、塑性化領域であり、従来では、該箇所での新設鉄筋コンクリート３内に埋設する帯鉄筋の変形抑制、帯鉄筋内側における新設鉄筋コンクリート３の拘束、軸方向鉄筋４の座屈防止など耐震性能確保を目的として、前述した貫通鉄筋５・・・を配筋するものとしていたのである。
しかしながら、本発明では前記貫通鉄筋５・・・の配筋を行わずに、同様の効果が得られる構造とした。
すなわち、本発明では、以下に示す構成を採用した。図６から理解されるように、既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部２から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所の間において、新設鉄筋コンクリート３内の橋脚長辺側面６に、上段鉄筋７と一対の下段鉄筋８、８とをラチス筋９により立体トラス状に形成したトラス鉄筋１０を帯鉄筋状態に配筋していくのである。
その状態を図１、図２、図３及び図６に示す。図１は本発明により耐震補強がなされた既設鉄筋コンクリート橋脚１の概略横断面図であり、図７の従来例に示すように、橋脚長辺側面６、６に向かって貫通する貫通鉄筋５，５を配筋せず、その代替として、前記の橋脚長辺側面６、６に前記構成からなるトラス鉄筋１０を埋設した状態を示したものである。
図３は図１のａ部拡大図であり、前記橋脚長辺側面６に配筋されたトラス鉄筋１０はその両端部が橋脚短辺側面１１に配筋された帯鉄筋１２と、例えばフレアー溶接などで連結されるものとなる。
なお、図１及び図３において、符号４は軸方向鉄筋を示し、前記トラス鉄筋１０は、その下段鉄筋８と軸方向鉄筋４が結束線などで連結されている。
ここで、図２は、既設鉄筋コンクリート橋脚１の橋脚基部２から橋脚の短辺側面幅Ｈまでの橋脚高さ箇所の間において、配筋されているトラス鉄筋１０・・・の配筋状態を示す説明図であるが、図２から理解されるように、トラス鉄筋１０は橋脚の軸方向、すなわち上下方向に向かって、複数列に配置されている。
ここで、上下方向に隣り合うトラス鉄筋１０、１０間の間隔は任意で決定されるものであり、その間隔の大小は耐震補強の度合いによるとなる。すなわち、強固な耐震補強が必要な箇所には、間隔を狭めて複数のトラス鉄筋１０が配置されるものとなる。なお、図において、符号１４はアンカージベル筋を示す。
しかして、次に本発明によって、貫通鉄筋５及び橋脚長辺側面６の帯鉄筋１３の配筋をトラス鉄筋１０の配筋で代替した根拠につき説明する。
橋脚長辺側面６側に配筋された帯鉄筋１３を、貫通鉄筋５で支持された単純梁として捉えると、貫通鉄筋５は帯鉄筋１３の拘束長（単純梁の支間長）を短くすることによって、同一荷重に対する変形を小さくし、もって前記帯鉄筋１３の曲げ剛度を増大させていると考えることができる（従来例として示す図７の場合は、貫通鉄筋５の配置により帯鉄筋１３の曲げ剛度が50003／14003＝45.6倍になっていることが理解できる）。
しかして、貫通鉄筋５の直接の効果が「帯鉄筋１３の曲げ剛度増大」であり、これが耐震性能の確保につながっているとすれば、これら鉄筋の代わりに断面二次モーメントが大きい材料をいわゆる「帯鉄筋１３」の代替鉄筋として使用し、かかる代替鉄筋、本発明では前述のトラス鉄筋１０によって、前記「貫通鉄筋５＋帯鉄筋１３」の帯鉄筋構造と同程度の曲げ剛度を確保すれば、貫通鉄筋の配筋行わずに所定の耐震性能を得ることができるものとなるのである。
そこで次に、図７の「貫通鉄筋５+帯鉄筋１３」の代替鉄筋として、図１、図２、図３に示すように、トラス鉄筋１０を、帯鉄筋状に横方向鋼材として配置した場合について、両者の曲げ剛度試算結果を以下に示す。
単純梁の曲げ剛度はK＝P／δ＝48EI／L3とする。
D19＠100（貫通鉄筋） 拘束長1.4ｍ K1＝48×2.0×105×6397／14003＝22.4N/mm
トラス鉄筋＠160 拘束長5.0ｍ K2＝48×2.0×105×4.7×105／50003／1.6＝22.6N/mm
D19＠100（貫通鉄筋） 拘束長1.4ｍ K1＝48×2.0×105×6397／14003＝22.4N/mm
トラス鉄筋＠160 拘束長5.0ｍ K2＝48×2.0×105×4.7×105／50003／1.6＝22.6N/mm
ここで、6397とは、
D19の断面二次モーメント ＝π×194／64＝6397(mm4) を示す。
また、4.7×105 とは、図４に示すトラス鉄筋１０の図心軸に関する断面二次モーメント(mm4)を示す。
D19の断面二次モーメント ＝π×194／64＝6397(mm4) を示す。
また、4.7×105 とは、図４に示すトラス鉄筋１０の図心軸に関する断面二次モーメント(mm4)を示す。
しかして、上記の式で理解されるように、横方向鋼材の曲げ剛度が、貫通鉄筋の場合では22.4N/mm、トラス鉄筋の場合では、22.6N/mmと、ほぼ同程度であるため、両者の耐震性能は同等であると認識できるものとなる。
さらに、本発明では、トラス鉄筋１０とトラス鉄筋１０内部に浸透する新設コンクリートの一体化により、上記で試算したトラス鉄筋１０単独の曲げ剛度よりさらに大きい曲げ剛度となる可能性が認識される。
さらに、本発明では、トラス鉄筋１０とトラス鉄筋１０内部に浸透する新設コンクリートの一体化により、上記で試算したトラス鉄筋１０単独の曲げ剛度よりさらに大きい曲げ剛度となる可能性が認識される。
ところで、場合によっては、すなわち強固な耐震補強を施す場合には、前記新設鉄筋コンクリート１内の橋脚長辺の両側面６、６側のみならず、前記新設鉄筋コンクリート１内の橋脚短辺の両側面１１、１１側においても、前記トラス鉄筋１０を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋することが考えられる。
１ 既設鉄筋コンクリート橋脚
２ 橋脚基部
３ 新設鉄筋コンクリート
４ 軸方向鉄筋
５ 貫通鉄筋
６ 橋脚長辺側面
７ 上段鉄筋
８ 下段鉄筋
９ ラチス筋
１０ トラス鉄筋
１１ 橋脚短辺側面
１２ 帯鉄筋
１３ 帯鉄筋
Ｈ 短辺側面幅
２ 橋脚基部
３ 新設鉄筋コンクリート
４ 軸方向鉄筋
５ 貫通鉄筋
６ 橋脚長辺側面
７ 上段鉄筋
８ 下段鉄筋
９ ラチス筋
１０ トラス鉄筋
１１ 橋脚短辺側面
１２ 帯鉄筋
１３ 帯鉄筋
Ｈ 短辺側面幅
Claims (4)
- 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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間では、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を帯鉄筋状に配筋した、
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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺側面側に、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
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。
- 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の橋脚基部から橋脚の短辺側面幅までの橋脚高さ箇所間で、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚長辺の両側面側に、配筋した両側帯鉄筋と、該両側帯鉄筋を緊結すべく既設鉄筋コンクリートを貫通して設置された貫通鉄筋の代替鉄筋として、上段鉄筋と一対の下段鉄筋とをラチス筋により立体トラス状に形成したトラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
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内の橋脚長辺の両側面側と、前記新設鉄筋コンクリート内の橋脚短辺の両側面側に、前記トラス鉄筋を、上下方向に向かって複数段帯鉄筋状に配筋した、
ことを特徴とする請求項２又は請求項３記載の既設鉄筋コンクリート橋脚耐震補強構造。
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- 2009-11-04 JP JP2009252594A patent/JP5099927B2/ja active Active
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