JP2022165931A - コンクリート製柱状体の補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】工場等で予め製造された複数の巻立てパネルを、施工現場に搬入してコンクリート製の柱状体を巻立てるように設置することにより、既存のコンクリート製柱状体を補強する作業を迅速かつ適切に行うことができるようにする。【解決手段】コンクリート製柱状体１０を巻立てるように設置される複数の巻立てパネル２と、相隣接する前記巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結する連結部３，４とを備え、前記巻立てパネル２が、繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層及び補強用シート材層を含む積層構造体からなり、積層構造体からなり、前記補強用シート材層が、前記パネル本体層の主面に沿った方向に延びるように設けられているコンクリート製柱状体の補強構造１。【選択図】図１

Description

本発明は、鉄筋コンクリート製の橋脚等からなるコンクリート製柱状体の補強構造に関する。

従来、例えば特許文献１に示すように、いわゆるＲＣ巻立て工法により既存の柱を補強して、その耐力や変形性能を向上させることが行われている。すなわち、既設柱の側半部を囲繞可能にそれぞれ略コ字状に形成した第１の補強部材及び第２の補強部材を、これら補強部材の自由端同士が対向するように前記既設柱に取付けるとともに、両補強部材をポリマーセメントモルタル等の樹脂モルタル又はこの樹脂モルタルに骨材を混入した樹脂コンクリート等からなる補強用増厚材で埋設してなる既設柱の補強構造が知られている。

また、例えば特許文献２に示すように、道路橋や鉄道橋などの既設ＲＣ構造物の補強工法として、いわゆる鋼板巻立て工法が提案されている。すなわち、既設ＲＣ構造物の外周面に厚さが６～１２ｍｍ程度の複数枚の鋼板を多数のアンカーボルトで固定し、上記各鋼板を環状に結合して既設ＲＣ構造物の周りを囲んでから、既設ＲＣ構造物と鋼板との間に形成された間隙に無収縮モルタルやエポキシ樹脂などの硬化性材料を流動状態で充填して硬化させ、既設ＲＣ構造物に鋼板を硬化性材料で一体化することによって、構造物の靱性と耐力を向上させることが行われている。

さらに、例えば特許文献３に示すように、橋脚の表面を補強用シート材で覆う橋脚の補強工法であって、橋脚の高さ方向の位置で靭性補強区間とその他の区間とで区分けして補強用シート材の種類を変更するものにおいて、前記靭性補強区間以外の区間に用いられる補強用シート材としてアラミド繊維シートを用い、前記靭性補強区間には、前記靭性補強区間以外の区間に用いられるアラミド繊維シートより高い伸度を有する高伸度繊維シートを用いた、いわゆる繊維シート巻立て工法が知られている。

また、例えば特許文献４に示すように、縦方向主鉄筋の配筋量が変化した段落とし部を有する既製壁式橋脚の躯体のほぼ全体の外周に炭素繊維シートを縦と横の両方向に重ねて貼り付け、その外側を、間隙を明けて筒状の鋼鈑で覆うとともに、前記間隙にモルタルを充填し、それから、躯体の基部に橋軸方向に貫通させて設置したＰＣ鋼材を緊張して、その両端を前記鋼鈑に定着させることを特徴とする段落とし配筋既製壁式橋脚の耐震補強工法が知られている。

特開２００５－３２０８１９号公報 特開平９－２５６３２７号公報 特許第４０８７８２７号明細書 特開２０００－９６５２１号公報

特許文献１に開示されたＲＣ巻立て工法では、研磨工具を用いて柱状体の表面を研磨する下地処理と、鉄筋を拘束するためのＰＣ鋼棒を躯体に貫通させる工程と、柱状体のフーチング部にアンカーを設置する工程と、鉄筋の組立工程と、型枠の設置工程と、型枠内にコンクリートを打設する工程と、コンクリートの養生後に型枠を取り外す脱型工程とを施工現場で行う必要があり、現場作業に要する時間が長くなることが避けられない。また、多数の鉄筋や型枠等を用いるために広い設置スペースが必要であるとともに、ＲＣの巻立てにより柱状体の断面が顕著に増加するために狭小な場所では施工が困難である等の問題があった。

また、特許文献２に開示された鋼板巻立て工法では、研磨工具を用いて柱状体の表面を研磨する下地処理と、柱状体のフーチング部にアンカーを設置する工程と、クレーン等を用いて鉄板を建て込む工程と、鋼板を位置決めして突き合わせた状態で溶接する工程と、鋼板と柱状体との間に無収縮モルタルからなるグラウト材やエポキシ樹脂等を注入する工程と、鋼板の表面を塗装する工程とを施工現場で行う必要があり、重量が極めて重い鋼板を人力で設置することが困難であるために、施工性が悪いという問題があった。

さらに、特許文献３に開示された繊維シート巻立て工法では、研磨工具を用いて柱状体の表面を研磨する下地処理と、柱状体の表面にプライマを塗布する工程と、仕上がりを平滑にするために不陸部分をパテで埋める不陸調整と、柱状体の表面に貼り付けた補強用シート材に含浸樹脂を塗布して一体化させるシート貼り付け工程と、その養生工程と、仕上げ塗装作業とを施工現場で行う必要がある。前記繊維シートの巻立てにより十分な補強を行うためには、複数回のシート貼り付け工程が必要であるとともに、各工程において塗装用ハンドローラ等を用いて柱状体の表面全体にわたって含浸樹脂を均一に塗布する必要があるため、熟練した技量が要求される。また、気温の低い時期や雨天時等には、含浸樹脂の塗布作業を行うことが困難であるため、作業可能な時期が著しく制限され、結果として工期が長くなることが避けられなかった。

特許文献４に開示された段落とし配筋既製壁式橋脚の耐震補強工法は、鉛直方向に延びるように設置された主鉄筋の配筋量が変化する段落とし部を、特許文献３の繊維シート巻立て工法と、特許文献２の鋼板巻立て工法との両方により補強するようにしたものであり、地震時等に作用する荷重による段落とし部の損傷を抑止することが可能である。この反面、橋脚躯体の外周を覆うように炭素繊維シートを適正状態で貼り付けるのに熟練した技量が要求されるとともに、その外側に大重量の鋼板を施工現場において設置する必要があるために、極めて施工性が悪いという問題があった。

本発明の目的は、コンクリート製柱状体の補強作業を迅速かつ適切に行うことができるコンクリート製柱状体の補強構造を提供することである。

本発明に係るコンクリート製柱状体の補強構造は、コンクリート製柱状体を巻立てるように設置される複数の巻立てパネルと、相隣接する前記巻立てパネルの縁部同士を互いに連結する連結部とを備え、前記巻立てパネルが、繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層及び補強用シート材層を含む積層構造体からなり、前記補強用シ－ト材層が、前記パネル本体層の主面に沿った方向に延びるように設けられたものである。

この構成によれば、工場で生産された複数の巻立てパネルを施工現場に搬送して相隣接する巻立てパネルの縁部同士を連結部により互いに連結するだけで、コンクリート製柱状体を巻立てるように設置することができるため、施工現場における作業時間を効果的に短縮することができる。また、工場生産によって巻立てパネルの品質を安定させることができるため、必要な補強強度が容易に得られるとともに、比較的軽量で高い圧縮強度を有するパネル本体層と、高い引張強度を有する補強用シート材層とを有する積層構造体により巻立てパネルを構成したため、この巻立てパネルの重量が過大になるのを防止しつつ、必要な強度を得ることができる。さらに、熟練した技量を要することなく、施工現場における作業を容易かつ適切に行うことができるとともに、天候や気温に左右されることなく、現場作業を短期間で行うことができる。

また、前記補強用シート材層が、前記パネル本体層内に埋設されたものであってもよい。

この構成によれば、合成樹脂製の接着剤等を用いることなく、補強用シート材層をパネル本体層内に埋設した状態で強固に一体化することができる。

また、前記補強用シート材層が、前記パネル本体層の主面上に一体に接合されていることが好ましい。

この構成によれば、巻立てパネルの曲げ剛性を増大させることにより巻立てパネルの強度を効果的に向上させることができるともに、パネル本体層の表面および裏面を補強用シート材層により保護してパネル本体の劣化を防止することができる。

また、前記補強用シート材層として炭素繊維シートが用いられることが好ましい。

この構成によれば、鋼材の１０倍以上の比強度を有する炭素繊維強化プラスチックを主体とした炭素繊維シートからなる補強用シート材層を用いることにより、巻立てパネルの重量を、より軽量化しつつ、必要な強度を得ることができる。

また、前記連結部は、前記巻立てパネルの相隣接部を跨ぐように設置された連結板と、前記連結板を前記巻立てパネルに接続する接続部材とを有していることが好ましい。

この構成によれば、連結板及び接続部材を用いて相隣接する巻立てパネルを容易かつ強固に連結することができるとともに、コンクリート製柱状体の大きさに応じて巻立てパネルの個数を増減することにより、コンクリート製柱状体の周囲を適正に巻立てることができるという利点がある。

また、前記巻立てパネルの最外方部には、金属製被覆板が一体に設けられた構成とすることが好ましい。

この構成によれば、比較的軽量で高い圧縮強度を有するパネル本体と、高い引張強度を有する補強用シート材層と、金属製被覆板とを積層することによる相乗効果で、優れた補強作用が得られるという利点がある。

また、前記連結部は、前記巻立てパネルの相隣接部を跨ぐように設置された連結板と、前記連結板を前記金属製被覆板に溶接した溶接部とを有する構成としてもよい。

この構成によれば、施工現場において連結板の側辺部を金属製被覆板に溶接する等により、相隣接する巻立てパネルを容易かつ強固に連結することができるとともに、コンクリート製柱状体の大きさに応じて巻立てパネルの個数を増減することが可能である。

また、前記巻立てパネルを前記コンクリート製柱状体に固定するアンカーボルトを、さらに備えた構成とすることが望ましい。

この構成によれば、施工現場においてアンカーボルトにより巻立てパネルをコンクリート製柱状体に安定して固定することができるとともに、連結部により相隣接する巻立てパネルの縁部同士を互いに連結する作業を容易かつ適正に行うことができる。

また、前記巻立てパネルは、前記コンクリート製柱状体との間に間隙が形成され、前記間隙内にグラウト材が注入された構成としてもよい。

この構成によれば、巻立てパネルとコンクリート製柱状体とを強固に一体化することができるため、前記巻立てパネルを用いることによるコンクリート製柱状体の補強作用を効果的に向上させることができる。

前記グラウト材として無収縮モルタルが用いられ、該無収縮モルタルが前記間隙内に透き間なく注入されることにより、前記巻立てパネルと前記コンクリート製柱状体と前記無収縮モルタルとが一体化されていることが好ましい。

この構成によれば、打設後に収縮する性質を有する一般的なグラウト材を用いた場合のように、巻立てパネル、コンクリート製柱状体、及びグラウト材の間にズレや剥離が生じることはなく、コンクリート製柱状体の外周部を無収縮モルタルにより途切れることなく囲繞して、コンクリート製柱状体の全周に亘り均一な抗力を作用させることができる。また、コンクリート製柱状体と無収縮モルタルとの間、及び、無収縮モルタルと巻立てパネルとの間に隙間なく、一体化され、コンクリート製柱状体、無収縮モルタル、及び巻立てパネルの３個の部材が、一つの部材として、一つの断面を有し、一つの断面積を有することとなる。このため、コンクリート製柱状体の断面積を増大することにより、コンクリート製柱状体が補強される。

また、前記巻立てパネルは、前記コンクリート製柱状体の上下方向に沿って複数配置され、前記上下方向に相隣接して設置される前記巻立てパネルの上下隣接部が前記連結部により互いに連結された構成としてもよい。

この構成によれば、施工現場において上下方向に相隣接するように設置された巻立てパネルの上下隣接部を連結部により互いに連結するだけで、コンクリート製柱状体の上下方向に亘る領域を容易かつ効果的に補強することができる。

また、前記コンクリート製柱状体の上下方向に延びる主鉄筋の配筋量が変化する段落とし部を有する場合において、前記巻立てパネルが、前記段落とし部を含む範囲を巻立てるように設置された構成とすることが好ましい。

この構成によれば、段落とし部の補強個所以外に悪影響を及ぼすことなく、コンクリート製柱状体の段落とし部に配設された主鉄筋に生じる応力を大幅に低減し、その耐力を効果的に向上させることができる。

本発明に係るコンクリート製柱状体の補強構造によれば、工場等で予め製造された複数の巻立てパネルを、施工現場に搬入してコンクリート製の柱状体を巻立てるように設置することにより、既存のコンクリート製柱状体を補強する作業を迅速かつ適切に行うことができるという効果を奏する。

本発明に係るコンクリート製柱状体の補強構造の第一実施形態を示す斜視図である。 コンクリート製柱状体の補強構造を示す断面図である。 コンクリート製柱状体の補強構造の一部を分解した状態を示す断面図である。 巻立てパネルの具体的構造を示す斜視図である。 巻立てパネルの変形例を示す斜視図である。 巻立てパネルの強度試験例を示す説明図である。 巻立てパネルの他の強度試験例を示す説明図である。 巻立てパネルの他の強度試験例を示す説明図である。 連結部の別の実施形態を示す斜視図である。 巻立てパネルをコンクリート製柱状体に密着させた例を示す断面図である。 グラウト材として無収縮モルタルを用いた例を示す断面図である。 コンクリート製柱状体の補強構造の別の実施形態を示す断面図である。 コンクリート製柱状体の補強構造のさらに別の実施形態を示す断面図である。 コンクリート製柱状体の補強構造のさらに別の実施形態を示す断面図である。 コンクリート製柱状体の補強構造のさらに別の実施形態を示す断面図である。 本発明に係る補強構造の第二実施形態を示す斜視図である。 図１６のＸＶＩＩ－ＸＶＩＩ線断面図である。 下段の巻立て部を示す斜視図である。 図１８のＸＩＸ－ＸＩＸ線断面図である。 本発明に係る補強構造の第三実施形態を示す正面図である。 図２０のＸＸＩ－ＸＸＩ線断面図である。 試験体の強度試験例を示す説明図である。 第三実施形態に係る補強構造の変形例を示す正面図である。

以下、本発明に係るコンクリート製柱状体の補強構造の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第一実施形態）
図１～図３は、本発明の第一実施形態に係るコンクリート製柱状体の補強構造１を示し、図４は、コンクリート製柱状体の補強構造１を構成する巻立てパネル２の断面形状を示している。コンクリート製柱状体の補強構造１は、高架道路を支持する柱脚、橋梁を支持する橋脚、又建築物の柱等からなるコンクリート製柱状体１０の周囲を巻立てるように設置される複数の巻立てパネル２と、相隣接する巻立てパネル２の縁部を一体に連結する後述の連結部３とを備えている。

巻立てパネル２は、例えばセメント、水、補強繊維を混練した混練物を成形型内に充填して、養生固化することで得られる繊維補強コンクリート材を主体としたパネル本体層２１と、このパネル本体層２１の表面及び裏面からなる主面を覆うようにそれぞれ一体に接合された補強用シート材層２２とを有する積層構造体からなっている。また、巻立てパネル２の最外方部には、パネル本体層２１の主面側部分、具体的には補強用シート材層２２の外表面部を覆う金属製主面板２３と、パネル本体層２１の周面側部分、具体的には、パネル本体層２１の上下両端面部及び左右両側面部を覆う金属製周面板２４とからなる金属製被覆板が一体に設けられている。

パネル本体層２１の主体となるセメントの材質は、特に限定されず、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、超早強ポルトランドセメント等、各種セメントを使用できる。

前記補強繊維としては、ポリビニルアルコール繊維（ビニロン繊維）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維等が挙げられる。

補強用シート材層２２としては、パネル本体層２１よりも高い引張強度を有する素材、例えばポリビニルアルコール繊維（ビニロン）、ポリプロピレン繊維やポリエチレン繊維等のポリオレフィン系繊維、アラミド繊維、炭素繊維、鋼繊維、ガラス繊維などの繊維材からなるシート状体を採用できる。その中でも、特に軽くて強い炭素繊維強化プラスチックを主体として織物状に加工された炭素繊維シートからなる補強用シート材層２２を用いることが好ましい。なお、補強用シート材層２２の厚みは、特に制限されない。

補強用シート材層２２をパネル本体層２１の主面に接合する方法としては、例えばパネル本体層２１の主面に合成樹脂製の接着剤を塗布した後、その上に補強用シート材層２２を貼り付けて補強用シート材層２２に接着剤を含浸させることにより、補強用シート材層２２とパネル本体層２１とを一体化する方法が考えられる。

合成樹脂製の接着剤は、特に限定されるものではないが、酢酸ビニル－アクリル系、スチレン－アクリル系、エチレン－酢酸ビニル系、スチレン－ブタジエン系、ニトリルゴム系、クロロプレンゴム系、変性シリコーン系、シアノアクリル系、ウレタン系、エポキシ系、フェノール系、メラミン系、ユリア系、ポリアミド系、ニトロセルロース系、ポリビニルアルコール系、ポリエステル系等の接着剤を使用可能である。

前記接着剤を補強用シート材層２２に充分に含浸させることが好ましい。なお、パネル本体層２１を成形する際に、その成形型内に補強用シート材層２２を配設した状態で、セメント、水及び補強繊維の混練物を充填して固化させることにより、補強用シート材層２２をパネル本体層２１の主面に一体に接合することも可能である。

金属製主面板２３は、例えば補強用シート材層２２をパネル本体層２１の主面に固定する際に使用した接着剤の接着力に応じて、補強用シート材層２２及びパネル本体層２１と一体化されることにより、補強用シート材層２２の外表面部に接合される。一方、金属製周面板２４は、例えばパネル本体層２１の長手方向両端面部及び幅方向両側面部に塗布された合成樹脂製の接着剤の接着力に応じて、パネル本体層２１の周面に接合される。

なお、補強用シート材層２２に含浸させた接着剤の硬化後に、補強用シート材層２２上に新たな接着剤を塗布し、この接着剤により金属製主面板２３を補強用シート材層２２の外面に接合するようにしてもよい。また、締結ボルトもしくはタッピングねじ等からなる後述の接続部材３３を介して、金属製主面板２３、補強用シート材層２２及びパネル本体層２１を一体に接合することも可能である。

上述の構成を有する巻立てパネル２を用いて既設のコンクリート製柱状体１０を補強するには、まず製造工場において巻立てパネル２を製造した後、これを施工現場に搬送する。そして、図１及び図２に示すように、既設のコンクリート製柱状体１０の壁面との間に一定の間隔を隔てた状態で、このコンクリート製柱状体１０の周囲を囲繞するように複数の巻立てパネル２を設置する。各巻立てパネル２を複数本のアンカーボルト５によりコンクリート製柱状体１０にそれぞれ固定するとともに、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結部３，４により互いに連結する。

図例では、正方形の断面形状を有するコンクリート製柱状体１０の各面に二枚ずつの巻立てパネル２，２を横方向に並べるとともに、この横方向に相隣接する巻立てパネル２の縁部を互いに突き合せた状態で、コンクリート製柱状体１０を囲繞するように８枚の巻立てパネル２を立設している。また、図３に示すように、コンクリート製柱状体１０の壁面に対向した両巻立てパネル２の突き合わせ部からなる相隣接部を跨ぐようにその外面側及び内面側に配設されたフラットバー等からなる平坦部用の連結板３１，３２と、これらを一体に接合する締結ボルト又はタッピングねじ等からなる接続部材３３とを有する連結部３により、両巻立てパネル２の縁部同士が互いに連結されるようになっている。

前記接続部材３３により平坦部用の連結板３１，３２及び巻立てパネル２を一体に接合するには、例えば施工現場で連結板３１，３２及び巻立てパネル２を貫通するように下穴を形成した後、接続部材３３で接合すれすればよい。なお、製造工場において巻立てパネル２に下穴を予め形成するとともに、平坦部用の連結板３１，３２に製作誤差を吸収するための長孔を予め形成しておき、これらを施工現場で位置合わせして接続部材３３により接合するようにしてもよい。

また、コンクリート製柱状体１０の角部に対向した両巻立てパネル２の直交部からなる相隣接部に跨ぐようにその外面側及び内面側に配設された角部用の連結板４１，４２と、これらを一体に接合する接続部材４３とを有する連結部４により、コンクリート製柱状体１０の角部に位置する両巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結する。

次いで、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間に形成された間隙内にグラウト材６を注入して硬化させることにより、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０とを一体に接合する。グラウト材６としては、高強度の接合力と優れた防水性とを備えた樹脂モルタル、例えばエポキシ樹脂、ウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂またはポリエレア樹脂等からなる合成樹脂と、砂等の細骨材とが混合された樹脂モルタルを使用可能である。特に、優れた流動性と混和材等の機能とを有する無収縮モルタルからなるグラウト材６を用いた場合には、透き間のない好適な仕上がりを実現可能である。

そして、図１に示すように、コンクリート製柱状体１０の下方部から上方部へと複数段の巻立てパネル２を積み上げることによりコンクリート製柱状体１０の全体を巻立てるようにする。なお、巻立てパネル２の外面、具体的には金属製主面板２３の表面に、錆が発生するのを防止するとともに、光の反射を抑制するため塗装を施すことが望ましい。また、表面に塗装が施された塗装鋼板により巻立てパネル２を構成することが、より好ましい。

上述のように本発明に係るコンクリート製柱状体１０の補強構造１は、既設のコンクリート製柱状体１０を巻立てるように設置される複数の巻立てパネル２と、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結する連結部３，４とを備え、巻立てパネル２が、繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１と、このパネル本体層２１よりも高い引張強度を有する素材からなる補強用シート材層２２とを有する積層構造体からなり、補強用シート材層２２が、パネル本体層２１の主面に沿った方向に延びるように設けられたものであるため、コンクリート製柱状体１０の補強作業を迅速かつ適切に行うことができる。

すなわち、工場で生産された複数の巻立てパネル２を施工現場に搬送して相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結部３，４により互いに連結するだけで、コンクリート製柱状体１０を巻立てるように設置することができる。このため、特許文献１に開示されたＲＣ巻立て工法のように、鉄筋の組立工程、型枠の設置工程、及びコンクリートの養生後に型枠を取り外す脱型工程等を現場で行う必要はなく、施工現場における作業時間を効果的に短縮することができる。また、コンクリート製柱状体１０の大きさ及び必要とする補強強度等に応じて、巻立てパネル２の板厚、形状、大きさ及び枚数を種々に設計、選択することができるため、狭小な場所おいても適切に施工することができるとともに、部品点数や補強構造の厚みが必要以上に増大するのを防止することができる。しかも、工場生産によって巻立てパネル２の品質を安定させることができるため、必要な強度が容易に得られるという利点がある。

さらに、比較的軽量で高い圧縮強度を有するパネル本体層２１と、高い引張強度を有する補強用シート材層２２とを有する積層構造体により巻立てパネル２を構成したため、この巻立てパネル２の重量が過大になるのを防止しつつ、必要な強度を得ることができる。したがって、特許文献２に開示された鋼板巻立て工法のようにクレーン等を用いて鉄板を建て込むという大掛かりな作業は不要であり、工場等で予め製造された巻立てパネル２を、施工現場に搬入してコンクリート製柱状体１０を囲繞するように設置する作業を人力で容易に行うことができる。

また、特許文献３に開示された繊維シート巻立て工法のように、塗装用ハンドローラ等を用いて柱状体の表面全体にわたって含浸樹脂を均一に塗布する工程や、その養生工程及び仕上げ塗装作業を施工現場で行う必要がなく、パネル本体層２１及び補強用シート材層２２を有する積層構造体からなる複数の巻立てパネル２を工場で効率よく生産することができる。しかも、熟練した技術者によらずとも施工現場における作業を容易かつ適切に行うことができるとともに、天候や気温に左右されることがないので、作業時間と費用とを低減することができる。

上述の実施形態では、パネル本体層２１の主面に補強用シート材層２２を一体に接合した構成としたため、巻立てパネル２の曲げ剛性（ヤング率Ｅ×断面二次モーメントＩ）を効果的に増大させることができるともに、パネル本体層２１の表面および裏面を補強用シート材層２２により保護してパネル本体層２１の劣化を防止することができる。

なお、パネル本体層２１の表面及び裏面にそれぞれ一枚ずつの補強用シート材層２２を接合してなる上述の実施形態に代え、パネル本体層２１の表面及び裏面にそれぞれ二枚以上の補強用シート材層２２を接合した構成としてもよく、あるいはパネル本体層２１の表面及び裏面のいずれか一方にのみ補強用シート材層２２を接合した構成としてもよい。

また、補強用シート材層２２に含浸させた合成樹脂製の接着剤によりパネル本体層２１の主面に補強用シート材層２２を一体に被覆させるようにした上述の構成に代え、生産工場において、巻立てパネル成形用の型枠内に、パネル本体層２１の表面および裏面からなる両主面を覆う補強用シート材層２２をそれぞれ配置した状態で、セメント混合物を型枠内に注入して固化させることにより、パネル本体層２１と補強用シート材層２２とを一体に接合するようにしてもよい。

さらに、図５に示すように、補強用シート材層２２をパネル本体層２１内に埋設し、一対の補強用シート材層２２をそれぞれパネル本体層２１の表面部及び裏面部と内層部との間に挟み込んでなる巻立てパネル２´を用いてもよい。この構成によれば、前記合成樹脂製の接着剤を用いることなく、補強用シート材層２２とパネル本体層２１とを強固に一体化することができる。なお、パネル本体層２１の内部に、二枚以上の補強用シート材層２２を埋設し、あるいは一枚の補強用シート材層２２を埋設した構成としてもよい。

上述の実施形態では、巻立てパネル２の最外方部に、例えば亜鉛メッキ鋼板等の高い曲げ強度及び引張強度を有する金属製被覆板、具体的には、補強用シート材層２２の外側面を覆う金属製主面板２３とパネル本体層２１の上下両端面及び左右両側面を覆う金属製周面板２４とを一体に設けた構成としたため、比較的軽量で高い圧縮強度を有するパネル本体層２１と、高い引張強度を有する補強用シート材層２２と、巻立てパネル２の最外方部を補強する金属製主面板２３とを積層することによる相乗効果で、優れた補強作用が得られるという利点がある。

上述の実施形態では、巻立てパネル２の相隣接部を跨ぐように設置された平坦部用の連結板３１，３２及び角部用の連結板４１，４２と、これらを巻立てパネル２に接続する接続部材３３，４３とを有する連結部３により、巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結している。この構成によれば、施工現場において相隣接する巻立てパネル２を容易かつ強固に連結することができるとともに、コンクリート製柱状体１０の大きさに応じて巻立てパネル２の個数を増減することにより、コンクリート製柱状体１０の周囲を適正に巻立てることができる。

上述の構成を有する巻立てパネル２の強度を確認するために、約５０ｍｍの平均幅Ｗと、１５ｍｍ前後の平均厚みＴと、約３００ｍｍの平均長さＬとを有する実施例（１），（２）の試験体を作製し、図６に示す下部エッジのスパンＳを２２５ｍｍとした状態で、ＪＩＳＡ １４０８に規定する建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法に基づき、各試験体の中央部に集中荷重Ｐを作用させて強度試験を行ったところ、表１に示すデータが得られた。表１に記載の実施例（１）～（２）では、１．１の比重を有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１の表裏両面に補強用シート材層２２を接合するとともに、その外面側に厚さ０．５ｍｍの鉄板からなる金属製主面板２３を接合している。補強用シート材層２２としては６００ｇ／ｍ^２の目付量を有する炭素繊維シートを使用した（後述の実施例（３）～（１５）の試験体も同じ。）。

そして、実施例（１）の試験体では、ウレタン接着剤等からなるプライマを２００ｇ／ｍ^２の割合で塗布するとともに、エポキシ接着剤を１２００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、実施例（２）に試験体では、プライマを８０ｇ／ｍ^２の割合で塗布するとともに、エポキシ接着剤を４３５ｇ／ｍ^２の割合で塗布した。

表１からプライマの使用量が２００ｇ／ｍ^２であるとともにエポキシ接着剤の使用量が１２００ｇ／ｍ^２である実施例（１）では、そのひび割れ時の荷重が３５０８Ｎとなり、かつ破壊時の最大応力が１１８．２Ｎ／ｍｍ^２となった。これに対して、プライマの使用量が８０ｇ／ｍ^２であるとともにエポキシ接着剤の使用量が４３５ｇ／ｍ^２である実施例（２）では、そのひび割れ時の荷重が２６２５Ｎとなり、かつ破壊時の最大応力が７０．４Ｎ／ｍｍ^２となった。このデータから、プライマの使用量及びエポキシ接着剤の使用量が多いほど、巻立てパネル２が高強度になることが確認された。

また、約５０ｍｍの平均幅Ｗと、約１６．５ｍｍの平均厚みＴと、約６３０ｍｍの平均長さＬとを有する図７に示す実施例（３）の試験体及び図８に示す実施例（４）の試験体を作製し、図７及び図８に示す下部エッジのスパンＳを５００ｍｍとした状態で、ＪＩＳＡ １４０８に規定する建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法に基づいて、強度試験を行ったところ、表１に示す実施例（３），（４）のデータが得られた。なお、実施例（３），（４）では、１．１の比重を有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１の長さ方向の両端部を含む全周に補強用シート材を接合し、プライマを２００ｇ／ｍ^２の割合で塗布するとともに、エポキシ接着剤を１２００ｇ／ｍ^２の割合で塗布し、かつ試験体の表裏両面に厚さ０．５ｍｍの鉄板からなる金属製主面板２３を接合している。

実施例（４）では、図８に示すように、試験体を、その一端から例えば１５０ｍｍの個所において切断するとともに、この切断個所を厚さ２．３ｍｍのフラットバーからなる平坦部用の連結板３１，３２と、直径５ｍｍのタッピングねじからなる接続部材３３とを有する連結部３で連結しており、この点で、図７に示す実施例（３）と相違している。そして、表１に示すように、連結部の無い実施例（３）は、ヤング率が４８１００Ｎ／ｍｍ^２になるとともに、破壊時の最大応力が９９．８Ｎ／ｍｍ^２となった。これに対して連結部３を有する実施例（４）は、ヤング率が５３６５２Ｎ／ｍｍ^２になるとともに、破壊時の最大応力が１３２．８Ｎ／ｍｍ^２となり、連結部の無い実施例（３）に比べて、ヤング率及び破壊時の最大応力は、それぞれ大きくなることが確認された。また、実施例（４）では、前記連結個所以外の部分において破壊現象が見られたが、連結個所における破壊現象は見られなかった。この結果、平坦部用の連結板３１，３２と接続部材３３とを有する連結部３を設けることにより、十分な連結強度が得られるとともに、巻立てパネルの強度も向上することが確認された。

また、表１に示す実施例（５）の試験体は、１．１の比重を有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１の主面に補強用シート材層２２が接合されるとともに、その外面が厚さ０．５ｍｍの鉄板で覆われ、かつプライマが２００ｇ／ｍ^２の割合で塗布されるとともに、エポキシ接着剤が７８０ｇ／ｍ^２の割合で塗布されている。このエポキシ接着剤の塗布量は、実施例（２）よりも多く、かつ実施例（３）よりも少ない値とされている。このデータからも、エポキシ接着剤の使用量が多いほど、巻立てパネル２が高強度になることがわかる。

表２は、約５０ｍｍの平均幅Ｗと、約３０ｍｍの平均厚みＴと、約４８０ｍｍの平均長さＬを有する試験体を、約４６５ｍｍのスパンＳを有する下部エッジにより支持した状態で、ＪＩＳＡ １４０８に規定する建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法に基づき、各試験体の中央部に集中荷重Ｐを作用させることにより行った強度試験の結果を示している。表２に示す実施例（６）～（１２）の試験体は、１．９の比重を有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１内に、補強用シート材層２２が埋設され、かつ前記金属製主面板が設けられていない点で、前記表１の実施例（１）～（５）と異なっている。そして、表２に示す実施例（６）の試験体内には一枚の補強用シート材層２２が埋設され、同実施例（７）の試験体内には二枚の補強用シート材層２２が埋設され、同実施例（８）の試験体内には三枚の補強用シート材層２２が埋設され、かつ同実施例（９）に係る試験体内には五枚の補強用シート材層２２が埋設されている。

表２の実施例（６）～（９）における破壊時の最大応力の欄に示すデータから、金属製主面板を省略した場合においても、パネル本体層２１内に補強用シート材層２２を埋設することにより、破壊時の最大応力が６５．５Ｎ／ｍｍ^２～９９．７Ｎ／ｍｍ^２となり、必要とする強度が得られることが確認された。また、前記補強用シート材層２２の枚数を増やすことにより、巻立てパネル２の強度が原則として向上することが確認された。なお、補強用シート材層２２の枚数が５枚である実施例（９）では、破壊時の最大応力が９８．２Ｎ／ｍｍ^２となり、補強用シート材層２２の枚数が３枚である実施例（８）に比べて強度がやや低下し、補強用シート材の枚数が一定値以上になると枚数分の補強効果が得られないことが確認された。

また、表２に示す実施例（１０）～（１２）の試験体は、実施例（６）～（８）よりも材齢日数がそれぞれ長く設定されたものであり、破壊時の最大応力が７５．３Ｎ／ｍｍ^２～１１１．３Ｎ／ｍｍ^２であった。このデータから、コンクリートの養生期間を長くすることにより、巻立てパネル２の強度を向上できることが確認された。

表３は、約５０ｍｍの平均幅Ｗと、１５ｍｍ前後の平均厚みＴと、約４６０ｍｍの平均長さＬを有する試験体を、約２７０ｍｍのスパンＳを有する下部エッジにより支持した状態で、ＪＩＳＡ １４０８に規定する建築用ボード類の曲げ及び衝撃試験方法に基づき、各試験体の中央部に集中荷重Ｐを作用させることにより行った強度試験の結果を示している。表３に示す実施例（１３）～（１５）の試験体は、１．９の比重を有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１内に、補強用シート材が埋設され、かつ前記金属製主面板が設けられていない点で、前記表１に示す試験体とは異なっている。また、表３に示す実施例（１３）～（１５）の試験体は、その平均厚みＴが約１５ｍｍであり、表２に示す試験体よりも薄く設定されたものであり、破壊時の最大応力が１１０．４Ｎ／ｍｍ^２～１３７．８Ｎ／ｍｍ^２であった。このデータから、巻立てパネル２の板厚をある程度薄くしても、必要とする強度が得られることが確認された。

図９は、巻立てパネル２の相隣接部を跨ぐように設置された平坦部用の連結板３１及び角部用の連結板４１と、巻立てパネル２の表面を覆う金属製主面板２３に連結板３１，４１の側辺部を溶接した溶接部３０とを有する連結部３，４により、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結した例を示している。この構成によれば、例えば施工現場において連結板３１，４１の側辺部を金属製主面板２３に溶接することにより、相隣接する巻立てパネル２を容易かつ強固に連結することができるとともに、コンクリート製柱状体１０の大きさに応じて巻立てパネル２の個数を容易に増減することできる。

なお、相隣接する巻立てパネル２の突き合わせ部をエポキシ樹脂材からなる接着剤で接着することにより、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結することも可能であり、あるいはこの接着剤を用いた連結構造と、前記溶接部３０を有する連結構造とを併用することも可能である。

上述の実施形態では、巻立てパネル２をアンカーボルト５によりコンクリート製柱状体１０に固定するように構成したため、施工現場において巻立てパネル２をコンクリート製柱状体１０に安定して固定することができる。しかも、巻立てパネル２をコンクリート製柱状体１０に保持させた状態で、連結部３，４により相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を互いに連結する作業を容易かつ適正に行うことができる。

また、上述のようにコンクリート製柱状体１０との間に一定間隔の間隙を置いて巻立てパネル２を設置し、この巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間に形成された間隙内にグラウト材６を注入して、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０とを一体に接合するように構成した場合には、巻立てパネル２を設けることによるコンクリート製柱状体１０の補強作用を効果的に向上させることができる。なお、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間に、必ずしも間隙を設ける必要はなく、図１０に示すように、巻立てパネル２を、コンクリート製柱状体１０の壁面に密着させた状態でアンカーボルト５等により固定するように構成してもよい。

図１１に示すように、無収縮モルタル６０からなるグラウト材を、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間隙内に透き間なく注入することにより、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０と無収縮モルタル６０とを一体化させるように構成した場合には、巻立てパネル２、コンクリート製柱状体１０、及び無収縮モルタル６０の間にズレや剥離が生じるのを防止して、これらを強固に固着させることができる。このため、コンクリート製柱状体１０の周囲を囲繞するように巻立てパネル２を設置することによる補強作用を効果的に増強することができる。

無収縮モルタル６０は、その乾燥後における膨張率（ＪＳＣＥ－Ｆ－５４２及びＪＳＣＥ－Ｆ－５３３に準ずる。）が、例えば、０以上かつ０．３０％以下であって、好ましくは０以上かつ０．２５％以下であり、硬化時にわずかに膨張するとともに、乾燥後も収縮しないという性質を有している。また、無収縮モルタル６０の付着強度は、３．０Ｎ／ｍｍ^２以上かつ４．５Ｎ／ｍｍ^２以下である。さらに、材齢２８日における無収縮モルタル６０の圧縮強度は、５０．０Ｎ／ｍｍ^２以上である。

例えば、住友大阪セメント株式会社製の商品名「フィルコンＲ」のプレミックスタイプからなる無収縮モルタル６０を、図１１に示すように、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間隙内に注入して固化させる試験を行った。商品名「フィルコンＲ」からなる無収縮モルタル６０は、上記膨張率が、材齢７日において０．２１％であり、収縮することがない。また、「フィルコンＲ」は、３．５Ｎ／ｍｍ^２の付着強度を有し、かつ材齢２８日において５０．０Ｎ／ｍｍ^２以上の圧縮強度を有している。また、「フィルコンＲ」は、ブリーディング（ＪＳＣＥ－Ｆ－５２２に準ずる。）が、０％である。

上述のように打設後にわずかに膨張する性質を有する無収縮モルタル６０を、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間隙内に透き間なく注入して、これら一体化させた場合には、打設後に収縮する性質を有する一般的なグラウト材を用いた場合のように、巻立てパネル２、コンクリート製柱状体１０、及びグラウト材の間にズレや剥離が生じることはない。したがって、コンクリート製柱状体１０の外周部を無収縮モルタル６０により途切れることなく囲繞して、コンクリート製柱状体１０の全周に亘り均一な抗力Ｑに分散して作用させることができ、コンクリート製柱状体１０に応力が集中することによる損傷の発生を効果的に防止することができる。また、無収縮モルタル６０によってコンクリート製柱状体１０と、無収縮モルタル６０と、巻立てパネル２とを一体化することができ、巻立てパネル２を安定した状態で、コンクリート製柱状体１０に固定できる。

上述の実施形態では、平板形の基本形状を有する巻立てパネル２を用いてコンクリート製柱状体１０を補強した例について説明したが、この構成に代え、図１２に示すようにＬ字状の断面形状を有する一対の巻立てパネル２ａ，２ａを用いるとともに、その縁部同士を角部用の連結板４１，４２と、接続部材４３とを有する連結部４で連結することにより、コンクリート製柱状体１０の補強構造１ａを構成してもよい。また、図１３に示すように、コ字状の断面形状を有する一対の巻立てパネル２ｂ，２ｂの縁部同士を、平坦部用の連結板３１，３２と接続部材３３とを有する連結部３で連結することにより、コンクリート製柱状体１０の補強構造１ｂを構成してもよい。上述の構成によれば、正方形の断面形状を有する既設のコンクリート製柱状体１０を、少ない部品点数で容易かつ強固に連結することができる。

図１４は、円形の断面形状を有するコンクリート製柱状体１０ｃの補強構造１ｃを示している。この実施形態では、円弧状の断面形状を有する複数の巻立てパネル２ｃをコンクリート製柱状体１０ｃの周囲に設置するとともに、円弧状に湾曲した平面視形状を有する連結板と、タッピングねじ等からなる接続部材とを有する連結部３ｃにより巻立てパネル２ｃ，２ｃの縁部同士を連結している。この構成によれば、円形の断面形状を有する既設のコンクリート製柱状体１０ｃに適合した形状の補強構造１ｃを形成することができる。

図１５は、円形の断面形状を有するコンクリート製柱状体１０ｄの周囲に、平板形状の巻立てパネル２ｄを多角形状に配置するとともに、所定角度に折曲された平面視形状を有する連結板と、タッピングねじ等からなる接続部材とを有する連結部４ｄにより、前記巻立てパネル２ｄの縁部同士を連結してなるコンクリート製柱状体１０ｄの補強構造１ｄを示している。この構成によれば、平板状の基本形状を有する巻立てパネル２ｄを用いて、円形の断面形状を有する既設のコンクリート製柱状体１０ｃを補強することができる。

なお、図示は省略したが、長円形の断面形状を有するコンクリート製柱状体の場合には、平板形状の巻立てパネル２と、円弧状の断面形状を有する複数の巻立てパネル２ｃとを組み合わせて楕円形に配列することにより、前記コンクリート製柱状体を補強することが可能である。

（第二実施形態）
図１６及び図１７は、本発明の第二実施形態に係るコンクリート製柱状体１０の補強構造１Ａを示している。この第二実施形態に係るコンクリート製柱状体１０の補強構造１Ａは、高架道路を支持する柱脚、橋梁を支持する橋脚、又建築物の柱等からなるコンクリート製柱状体１０の上下方向に沿って配置された複数の巻立てパネル２と、この上下方向に相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結する連結部７を備えている。連結部７は、コンクリート製柱状体１０の下方に設置された巻立てパネル２と、その上方に配設された巻立てパネル２との突き合わせ部からなる上下隣接部を跨ぐ位置において、水平方向に延びるように配設された表裏一対のフラットバー等からなる連結板７１，７２と、これらを一体に接合する締結ボルト又はタッピングねじ等からなる接続部材７３とを有している。

上述の補強構造１Ａを構築するには、まず上述の第一実施形態と同様にして図１８に示すように、コンクリート製柱状体１０の下方部を囲繞するように複数枚の巻立てパネル２を設置するとともに、必要に応じてアンカーボルト５により各巻立てパネル２をコンクリート製柱状体１０にそれぞれ固定する。そして、コンクリート製柱状体１０の横方向に相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結部３により互いに連結するとともに、コンクリート製柱状体１０の角部に位置する両巻立てパネル２の直交部からなる相隣接部を連結部４により互いに連結することにより、下段の巻立て部５１を形成する。

次いで、図１９に示すように、下段の巻立て部５１を構成する巻立てパネル２の上端部に連結板７１，７２を設置して、これらを接続部材７３により一体に接合した後、巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間に形成された間隙内に無収縮モルタル６０等からなるグラウト材を注入して硬化させることにより、下段の巻立て部５１を構成する巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０とを一体に接合する。

その後、図１６及び図１７に示すように、下段の巻立て部５１の上方に複数の巻立てパネル２を設置して上段の巻立て部５２を形成するとともに、上段の巻立てパネル２の下端部と連結板７１，７２とを接続部材７３により一体に接合することにより、上下の巻立てパネル２の突き合わせ部からなる上下隣接部を連結部７により互いに連結する。また、上段の巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０との間に形成された間隙内に無収縮モルタル６０等を注入して硬化させることにより、上段の巻立て部５２を構成する巻立てパネル２とコンクリート製柱状体１０とを一体に接合する（図１７参照）。

このように上下方向に相隣接して設置された巻立てパネル２，２の上下隣接部を連結部７により互いに連結するように構成すれば、繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１及び補強用シート材層２２を含む積層構造体からなる複数枚の巻立てパネル２，２を、施工現場において上下方向に相隣接して、これらを容易かつ強固に連結することができる。しかも、コンクリート製柱状体１０の上下寸法に応じて巻立てパネル２の個数を増減することにより、コンクリート製柱状体１０の上下方向に亘る領域を適正に補強できるという利点がある。

（第三実施形態）
図２０及び図２１は、本発明の第三実施形態に係るコンクリート製柱状体１０Ｂの補強構造１Ｂを示している。この第三実施形態に係るコンクリート製柱状体１０Ｂは、地中に埋設されるフーチング１１と、その上面から上方に延びる柱状本体１２とを有している。また、コンクリート製柱状体１０Ｂには、その上下方向に延びる主鉄筋１３，１４が配設されるとともに、この主鉄筋１３，１４の配筋量が変化する段落とし部１５が柱状本体１２の長さ方向の途中に設けられている。すなわち、コンクリート製柱状体１０Ｂの上端部からフーチング１１の下端部に至る範囲には、長尺の第一主鉄筋１３が８本配設され、コンクリート製柱状体１０Ｂの長さ方向途中からフーチング１１の下端部に至る範囲には、短尺の第二主鉄筋１４が８本配設されている。これにより、第二主鉄筋１４の上端を中心としたコンクリート製柱状体１０Ｂの長さ方向の一定領域からなる段落とし部１５よりも下方には、８本の第一主鉄筋１３及び８本の第二主鉄筋１４の両方が配設されているのに対し、前記段落とし部１５よりも上方には、８本の第一主鉄筋１３のみが配設されている。

そして、段落とし部１５を含むコンクリート製柱状体１０Ｂの上下方向の一定範囲を巻立てるように複数枚の巻立てパネル２を設置するとともに、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結部３，４により互いに連結することにより、段落とし部１５を含む範囲を補強するように構成されている（図２１参照）。この構成によれば、段落とし部１５の補強個所以外に悪影響を及ぼすことなく、コンクリート製柱状体１０Ｂ内に配設された主鉄筋１３，１４に生じる応力を大幅に低減し、その耐力を効果的に向上させることができる。なお、図２１において、符号１６は主鉄筋１３，１４を拘束する帯筋（剪断補強筋）である。

本実施形態に係るコンクリート製柱状体１０Ｂの補強構造１Ｂによる効果を確認するために、高速道路用に設計された実橋脚の１／４の大きさを有し、その長さ方向の途中に段落とし部１５が設けられたコンクリート製柱状体１０Ｂの試験体として、段落とし部１５の補強構造１Ｂの無い試験体（α）と、段落とし部１５の補強構造１Ｂを有する試験体（β）とを作成した。そして、図２２に示すように、載荷装置１７によりコンクリート製柱状体１０Ｂの上端に一定の荷重Ｎを載荷した状態で、コンクリート製柱状体１０Ｂに取り付けられた駆動装置１８により、柱状本体１２の上部を水平方向に押し引きする往復荷重Ｒを負荷して、試験体（α），（β）内の主鉄筋１３，１４に生じる曲げ歪を歪ゲージで測定する試験を行ったところ、表４，５に示すデータが得られた。

試験体（α），（β）のフーチング１１の上下寸法Ｈ１は、７５０ｍｍに設定され、柱状本体１２の上下寸法Ｈは、３３５０ｍｍに設定されている。試験体（α），（β）の段落とし部１５付近における柱状体の断面は、４５０×６２５ｍｍの寸法を有する矩形に形成され、実橋脚（１８００×２５００ｍｍ）の１／４の断面積を有している。また、フーチング１１の上面からなる柱状本体１２の基部から往復荷重Ｒの負荷位置までの距離ｈ１は、２９５０ｍｍに設定され、柱状本体１２の基部から第二主鉄筋１４の上端までの距離ｈ２は、１８５０ｍｍに設定されている。

試験体（α），（β）の段落とし部１５の下方部には、４本の異形鉄筋Ｄ１６（公称直径１５．９ｍｍ）からなる主鉄筋１３と、３本のＤ１３の異形鉄筋（公称直径１２．７ｍｍ）からなる主鉄筋１４とが配設されることにより、合計の鉄筋量が１１７５ｍｍ^２とされている。この柱状本体１２の下方部における単位面積当たりの主鉄筋量は、１１７５／（６２５×４５０）≒０．００４２であって、実橋脚の単位面積当たりの鉄筋量（０．００４６）と略同じ値に設定されている。

一方、試験体（α），（β）の段落とし部１５の上方部には、４本の異形鉄筋Ｄ１６（公称直径１５．９ｍｍ）からなる主鉄筋１３のみが配設されることにより、合計の主鉄筋量が７９４ｍｍ^２とされている。この柱状本体１２の上方部における単位面積当たりの鉄筋量は、７９４／（６２５×４５０）≒０．００２７であって、実橋脚の単位面積当たりの鉄筋量（０．００３０）と略同じ値に設定されている。なお、試験体（α），（β）を構成するコンクリートは、実橋脚と同じ強度（２４Ｎ/ｍｍ^２）を有するものを使用した。また、試験体（α），（β）内に配設される主鉄筋１３，１４の材質は、実橋脚と同じＳＤ３４５の規格のものを使用した。

そして、試験体（β）では、１．４ｋＮ／ｍ^３の単位体積当たりの重量と、１０．５ｍｍの厚さと、３０Ｎ／ｍｍ^２の圧縮力強度と、３．５Ｎ／ｍｍ^２の曲げ引張強度と、１４ｋＮ／ｍｍ^２の弾性係数とを有する繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層２１の表裏両面に補強用シート材層２２を接合してなる複数枚の巻立てパネル２を用いて、段落とし部１５を補強した。具体的には、７７５ｍｍの上下寸法を有する巻立てパネル２の下端部と、柱状本体１２の基部との距離が１３２５ｍｍとなるように、複数の巻立てパネル２を設置するとともに、相隣接する巻立てパネル２の縁部同士を連結部３，４で互いに連結することにより、段落とし部１５を含む範囲を補強する補強構造１ｂを構成した。上記鉄筋量、上記圧縮力強度、上記曲げ引張強度及び上記弾性係数等の上記諸元を有する試験体（β）の場合、巻立てパネル２の上下寸法は、柱状本体１２の上下寸法に対して、７７５／３３５０＝約０．２３１である。この寸法比によって、表４～７に示す効果（詳細は後述する。）が得られた。この寸法比を数値限定すると、０．１８倍以上０．２８倍以下である。但し、この寸法比は、特に限定されず、上記諸元に基づいて、適宜変更することが可能である。巻立てパネル２で補強する範囲を、段落とし部１５を含む範囲に限定してコストを低減できる。

また、補強用シート材層２２として、２００ｇ／ｍ^２の単位重量と、１．８ｇ／ｃｍ^３の密度と、０．１１１ｍｍの厚さと、３４００Ｎ／ｍｍ^２の引張強度と、２４５ｋＮ/ｍｍ^２の弾性係数とを有するＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）を使用した。さらに、巻立てパネル２と試験体（α），（β）の柱状本体１２との間隙内に注入されるグラウト材として、住友大阪セメント株式会社製の商品名「フィルコンＲ」のプレミックスタイプからなる無収縮モルタル６０を使用した。

そして、コンクリート製柱状体１０Ｂの上端部に２５０ｋＮの軸方向荷重Ｎを載荷した状態で、基部（フーチング１１の上面）からｈ１＝２９５０ｍｍの高さ位置において、柱状本体１２の上部を水平方向に押し引きすることにより、１２ｍｍを一単位δｙとして水平方向に変位させる往復荷重Ｒを５ｍｍ／秒の載荷速度で３サイクルに亘って負荷した。また、水平方向の変位を１δｙ（１２ｍｍ）から、２δｙ（２４ｍｍ）、３δｙ（３６ｍｍ）・・・８δｙ（９６ｍｍ）へと順次増大させるように往復荷重Ｒを変化させて、柱状本体１２の基部（フーチング１１の上面）からｈ３＝１４７５ｍｍの高さ位置において、柱状本体１２のＦ面側（往復荷重Ｒを負荷する駆動装置１８の設置部側）に位置する主鉄筋１３の曲げ歪と、柱状本体１２のＢ面側（駆動装置１８の設置部の反対側）に位置する主鉄筋１３の曲げ歪とを、それぞれ歪ゲージにより測定したところ、表４，５に示すデータが得られた。

柱状本体１２のＦ面側に設けられた主鉄筋１３の曲げ歪を、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）と補強構造１Ｂ有りの試験体（β）とで比較したところ、試験体（β）の曲げ歪は、試験体（α）に比して、平均で約０．５４倍に低減されることが確認された。また、柱状本体１２のＢ面側に設けられた主鉄筋１３の曲げ歪を、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）と補強構造１Ｂ有りの試験体（β）とで比較したところ、試験体（β）の曲げ歪は、試験体（α）に比して、平均で約０．６１倍に低減されることが確認された。この結果、段落とし部１５を含む範囲を補強する補強構造１Ｂを設けることにより、段落とし部１５近傍に位置する主鉄筋１３の曲げ歪が大幅に低減され、優れた補強作用が得られることが確認された。

なお、試験体（α），（β）の基部（フーチング１１の上面からの高さｈ３が０ｍｍの位置）における主鉄筋の曲げ歪を、それぞれ測定して比較したところ、柱状本体１２のＦ面側では、補強構造１Ｂ有りの試験体（β）の曲げ歪が、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）に比して、平均で約１．０５倍であった。また、柱状本体１２のＦ面側では、特異データを除くと、補強構造１Ｂ有りの試験体（β）の曲げ歪が、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）に比して、平均で約１．０６倍であった。このデータから、前記補強構造１Ｂの有無に応じて柱状本体１２の基部における主鉄筋１３の曲げ歪に大きな影響を及ぼさないことが確認された。

次に、同様にして試験体（α），（β）の基部（フーチング１１の上面）からｈ３＝１９５０ｍｍの高さ位置において、柱状本体１２のＦ面側に位置する主鉄筋１３の曲げ歪と、同Ｂ面側に位置する主鉄筋１３の曲げ歪とを、それぞれ歪ゲージにより測定したところ、表６，７に示すデータが得られた。

柱状本体１２のＦ面側に設けられた主鉄筋１３の曲げ歪を、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）と補強構造１Ｂ有りの試験体（β）とで比較したところ、表６に示すように、試験体（β）の曲げ歪が試験体（α）に比して、平均で約０．２７倍に低減されることが確認された。また、柱状本体１２のＢ面側に設けられた主鉄筋１３の曲げ歪を、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）と補強構造１Ｂ有りの試験体（β）とで比較したところ、表７に示すように、試験体（β）の曲げ歪は、試験体（α）に比して、平均で約０．２９倍に低減されることが確認された。

この試験結果から、コンクリート製柱状体１０Ｂの段落とし部１５を含む範囲を巻立てパネル２で補強する補強構造１Ｂを設けることにより、第二主鉄筋１４の上端（ｈ２＝１８５０ｍｍ）の近傍に位置する段落とし部１５よりも上方、つまり主鉄筋１４が配設されていない個所において、主鉄筋１３の曲げ歪を顕著に低減できることが確認された。さらに、上述の検出位置（ｈ３＝１９５０ｍｍの高さ位置）においては、往復荷重Ｒが大きくなって、柱状本体１２の上部の水平変位量が増大する程、試験体（β）の曲げ歪を、試験体（α）に比して、より顕著に低減できることが確認された。

なお、水平方向の変位が８δｙ（９６ｍｍ）もしくは９δｙ（１０８ｍｍ）となる往復荷重Ｇが負荷された時点で、試験体（α），（β）に基部におけるコンクリートの剥落が始まり、水平方向の変位が１１δｙ（１４４ｍｍ）となった時点で、コンクリートの圧壊、剥離、主鉄筋の座屈が発生したため、試験を終了した。そして、試験体（α），（β）の段落とし部１５を含む範囲におけるクラックの発生状況を確認したところ、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）では、段落とし部１５を含む範囲においても他の部位と同様のクラックが発生していた。これに対して補強構造１Ｂ有りの試験体（β）では、段落とし部１５を含む範囲にクラックがほとんど発生していなかった。

また、補強用の巻立てパネル２の表面にも変化が見られず、打音検査により補強構造１Ｂの間隙内に充填されたグラウト材の一部に浮きの発生が想定されたが、試験完了後の試験体（β）の補強用巻立てパネル２を撤去したうえで、目視により調査した結果、補強用巻立てパネル２、グラウト材、及び橋脚柱コンクリートのいずれにもクラック、浮き等の発生は見られなかった。さらに、コンクリート製柱状体１０Ｂの段落とし部１５近傍における主鉄筋１３の応力度は、前記曲げ歪の測定結果から、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）では、最大２４０Ｎ／ｍｍ^２であり、補強構造１Ｂ有りの試験体（β）では、１４０Ｎ／ｍｍ^２程度であると推定され、いずれも降伏点まで達していないためクラックの発生に顕著な差異は認められないが、補強構造１Ｂ有り試験体（β）ではクラックの発生が減少していることが確認された。

さらに、補強構造１Ｂ無しの試験体（α）について、歪ゲージの設置高さｈ３を、０ｍｍ、１００ｍｍ、１４７５ｍｍ、及び１９５０ｍｍに変化させて、柱状本体１２のＦ面側に位置する主鉄筋の曲げ歪と、同Ｂ面側に位置する主鉄筋の曲げ歪とを、それぞれ歪ゲージにより測定したところ、表８，９に示すデータが得られた。

表８，９に示すデータから、歪ゲージの設置高さｈ３が低い程、つまり柱状本体１２の基部に近い程、主鉄筋１３の曲げ歪が大きくなり、主鉄筋１３及び柱状本体１２に作用する応力も増大することが分かる。したがって、図２３に示すように、コンクリート製柱状体１０Ｂの段落とし部１５を含む範囲を補強する補強構造１Ｂと、柱状本体１２の基部近傍を補強する補強構造１Ｃとを設けた構成とすることが好ましい。この構成によれば、コンクリート製柱状体１０Ｂの段落とし部１５近傍と、柱状本体１２の基端部近傍との両方を補強することにより、コンクリート製柱状体１０Ｂの強度及び剛性を、その高さ方向全長に亘って効果的に向上させることができる。

なお、コンクリート製柱状体１０Ｂの段落とし部１５近傍においてそれ程顕著な強度の低下が見られない場合は、段落とし部１５近傍を補強する補強構造１Ｂを省略し、大きな曲げ応力が作用する柱状本体１２の基部近傍を補強する補強構造１Ｃのみを設けた構成としてもよい。この構成によれば、コンクリート製柱状体１０Ｂの強度及び剛性を、簡単な構成で効果的に補強できるという利点がある。

１ コンクリート製柱状体の補強構造
２ 巻立てパネル
３，４，７ 連結部
５ アンカーボルト
１０ コンクリート製柱状体
１１ フーチング
１２ 柱状本体
１３，１４ 主鉄筋
１５ 段落とし部
２１ パネル本体層
２２ 補強用シート材層
２３ 金属製主面板（金属製被覆板）
２４ 金属製周面板（金属製被覆板）
３０ 溶接部
３１，３２ 平坦部用の連結板
３３，４３ 接続部材
４１，４２ 角部用の連結板
７１，７２ 連結板

Claims (12)

1. コンクリート製柱状体を巻立てるように設置される複数の巻立てパネルと、
   相隣接する前記巻立てパネルの縁部同士を互いに連結する連結部とを備え、
   前記巻立てパネルが、繊維補強コンクリートを主体としたパネル本体層及び補強用シート材層を含む積層構造体からなり、
   前記補強用シ－ト材層が、前記パネル本体層の主面に沿った方向に延びるように設けられているコンクリート製柱状体の補強構造。
2. 前記補強用シート材層がパネル本体層内に埋設されている請求項１記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
3. 前記パネル本体層の主面に前記補強用シート材層が一体に接合されている請求項１記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
4. 前記補強用シート材層として炭素繊維シートが用いられる請求項３に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
5. 前記連結部は、前記巻立てパネルの相隣接部を跨ぐように設置された連結板と、前記連結板を前記巻立てパネルに接続する接続部材とを有している請求項３に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
6. 前記巻立てパネルの最外方部には、金属製被覆板が一体に設けられている請求項３に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
7. 前記連結部は、前記巻立てパネルの相隣接部を跨ぐように設置された連結板と、前記連結板を前記金属製被覆板に溶接した溶接部とを有している請求項６記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
8. 前記巻立てパネルを前記コンクリート製柱状体に固定するアンカーボルトを、さらに備えている請求項７に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
9. 前記巻立てパネルは、前記コンクリート製柱状体との間に間隙が形成され、該間隙内にグラウト材が注入されている請求項１～８のいずれか１項に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
10. 前記グラウト材として無収縮モルタルが用いられ、
    該無収縮モルタルが前記間隙内に透き間なく注入されることにより、前記巻立てパネルと前記コンクリート製柱状体と前記無収縮モルタルとが一体化されている請求項９記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
11. 前記巻立てパネルは、前記コンクリート製柱状体の上下方向に沿って複数配置され、
    前記上下方向に相隣接して設置される前記巻立てパネルの上下隣接部が前記連結部により互いに連結されている請求項１０に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。
12. 前記コンクリート製柱状体は、その上下方向に延びる主鉄筋の配筋量が変化する段落とし部を有し、
    前記段落とし部を含む範囲を巻立てるように前記巻立てパネルが設置されている請求項１１に記載のコンクリート製柱状体の補強構造。

Images