JP3857257B2 - 橋脚の段落とし部耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、橋脚の段落とし部耐震補強構造に関する。

通常、橋脚は縦方向に鉄筋が複数配筋されているが、橋脚には、鉄筋が縦方向において途中で定着された、いわゆる段落とし部がある。このような段落とし部の耐震補強として、橋脚の外周面に鋼板を巻き立て、鋼板と外周面との間にモルタルを打設して、さらに、軸方向に鋼棒を配置した鋼板巻き補強工法や、橋脚の外周面を鉄筋コンクリートの壁で巻き立てるＲＣ巻き補強工法、橋脚の外周面に合成繊維シート等を巻き立てる方法等が知られている。
この合成繊維シート等を巻き立てる方法として、具体的には、橋脚の軸方向に鋼棒を配置した後に橋脚の外周面に炭素繊維シート等を巻き立て、さらに、炭素繊維シートの外側に間隙をあけて筒状の鋼板で覆い、間隙にモルタルを充填して鋼棒を緊張してその両端を鋼板に定着する方法がある（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−９６５２１号公報

しかしながら、上述した鋼板巻き補強工法、ＲＣ巻き補強工法、合成繊維シート等を巻き立てる方法によって構築された橋脚は、既設橋脚の外周全体に鋼板や、鉄筋コンクリートの壁や、合成繊維シートを新たに巻き立てているので、河川の流れに対して直交する方向に橋脚の断面厚さが大きくなる。そのため、河川の流れを阻害し易く、鋼板、鉄筋コンクリート、合成繊維シートでは補強が行えないという問題がある。
また、鋼板巻き補強工法及び特許文献１の工法では、橋脚の外周面に鋼板を巻き立てた後に、モルタルを打設しており、ＲＣ巻き工法では、橋脚の外周面にコンクリートを打設
するため、河川内の橋脚においてこのような補強工事を行うには前段階として橋脚の周囲を鋼矢板などの仮設材を打ち込み、仮締切りを構築し、水の影響を排除してから橋脚の耐震補強工事に取りかからなければならない。そのため、特に河川内にある橋脚の耐震補強工事では仮締切りなどの仮設設備が必要となるため工事費が非常に高くなるとともに、工期が長期化し、また、地盤の性質及び水深により鋼板矢板の建て込み等の作業が複雑であった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、河川の流れを阻害することが少なく、橋脚の段落とし部における耐震補強性を向上させ、また、安価でかつ工期の短縮化、施工の簡略化を図ることのできる橋脚の段落とし部耐震補強構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、例えば、図１(a)、(b)に示すように、橋脚１の縦方向鉄筋２，…の配筋が段落としとされた橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうち、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１aに、該第１の側面１a、１aに直交して配置される第２の側面１d、１dから突出しない、もしくは、該第２の側面から突出する突出量が非常に小さくなるように剛性部材（例えば、角型鋼管６、６）が設けられていることを特徴とする。

請求項１の発明によれば、橋脚の段落とし部における外周面のうち、河川の流れ方向に対向して配置される第１の側面に、該第１の側面に直交して配置される第２の側面から突出しない、もしくは、突出量が非常に小さくなるように剛性部材が設けられているので、剛性部材によって橋脚の横方向拘束力を効果的に与えることができる。その結果、大地震等の衝撃を受けた場合に剛性部材に力が分散されて、せん断変形が拘束される。したがって、段落とし部における耐震補強性を向上させることができる。
しかも、従来と異なり、剛性部材は、第２の側面から突出しない、もしくは、突出量が非常に小さくなるように設けられているため、河川の流れ方向に直交する方向に橋脚の厚さが大きくならない。よって、剛性部材を設けることで河川の流れが阻害されることも少なくなる。
また、従来のようにコンクリートやモルタル等を使用することがないので、河川内に橋脚がある場合でも、仮締切りなどの仮設設備が不要又は一部で済むことから、工事費も安価で、工期を短縮化でき、さらには施工を簡略化することができ通年施工も可能である。
さらに、橋脚の外周面のうちの、河川の流れ方向に対向して配置された第１の側面のみに剛性部材を設ければ良いので、経済的である。

請求項２の発明は、例えば、図１(a)、(b)に示すように、請求項１に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
前記剛性部材（例えば、角型鋼管６、６）は、予め、前記橋脚１の第１の側面１a、１a
又は前記角部に形成された削孔７，…内に挿入されたアンカー８，…により定着されていることを特徴とする。

請求項２の発明によれば、剛性部材は、予め、橋脚の第１の側面又は角部に形成された削孔内に挿入されたアンカーにより定着されているので、剛性部材を橋脚の所定の位置に強固に定着させることができ、橋脚と剛性部材とを一体化させることができる。よって、この点においてもせん断変形拘束力の向上を図ることができる。

請求項３の発明は、例えば、図３に示すように、請求項１に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
前記剛性部材（例えば、鋼材２１、２１）は前記第１の側面１a、１a又は前記角部に配置されたうえで、その外側に前記橋脚１の全周にわたって鋼棒２２又は長繊維が巻き付けられていることを特徴とする。

請求項３の発明によれば、剛性部材は第１の側面又は角部に配置されたうえで、その外側に橋脚の全周にわたって鋼棒又は長繊維が巻き付けられているので、剛性部材を橋脚の所定の位置に強固に固定することができ、橋脚と剛性部材とを一体化させることができる。よって、この点においてもせん断変形拘束力の向上を図ることができる。

請求項４の発明は、例えば、図３に示すように、請求項３に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
前記鋼棒２２は、ＰＣ鋼材又は鉄筋であり、
前記長繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維を成形してなることを特徴とする。

請求項４の発明によれば、鋼棒は、ＰＣ鋼材又は鉄筋であるので、強度を向上させることができる。また、長繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維を成形してなるので、軽量でかつ引っ張り強度を上げることができる。

請求項５の発明は、例えば、図１〜図３に示すように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
前記剛性部材が、鋼管（例えば、角型鋼管６）、鋼板又はトラス構造に組み付けられた鋼材６Ａであることを特徴とする。

請求項５の発明によれば、剛性部材が、鋼管、鋼板又はトラス構造に組み付けられた鋼材であるので、より一層強度を向上させることができる。

本発明に係る橋脚の段落とし部耐震補強構造によれば、橋脚の段落とし部における外周面のうち、河川の流れ方向に対向して配置される第１の側面に、該第１の側面に直交して配置される第２の側面から突出しない、もしくは、突出量が非常に小さくなるように剛性部材が設けられているので、剛性部材によって橋脚の横方向拘束力を効果的に与えることができ、段落とし部における耐震補強性を向上させることができる。しかも、河川の流れ方向に対して直交する方向に橋脚の断面厚さがほとんど大きくならないので、河川の流れが阻害されることも少なくなる。
また、仮締切りなどの仮設設備が不要又は一部で済み、しかも、橋脚の外周面のうち、一部のみに剛性部材を設ければ良いため、安価でかつ工期の短縮化、施工の簡略化を図ることができる。

以下、本発明の第１〜第４の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［第１の実施の形態］
図１(a)は、本発明の第１の実施の形態を示す橋脚の段落とし部耐震補強構造の縦断面図、図１(b)は、橋脚の段落とし部耐震補強構造の横断面図である。
図１(a)、(b)に示すように、橋脚１は、縦方向に複数の鉄筋２，…が配設されてなる橋脚躯体に帯筋３が設けられた鉄筋コンクリート製であり、横断面視長方形状をなしている。橋脚１の下部はフーチング部４に埋め込まれており、上部には複数の梁５、５が設置されている。
複数の鉄筋２，…のうち外側の鉄筋２は、橋脚１の縦方向のほぼ全長にわたって延びており、内側の鉄筋２は、橋脚１の縦方向の途中のレベルの位置で定着し、この橋脚１の途中の位置が、いわゆる段落とし部（図中Ａ−Ａ間）とされている。

そして、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうち、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１a（すなわち、橋脚１の幅方向に位置する両側面）に、該第１の側面１a、１aから河川の流れ方向Ｂに対して突出し、かつ、第１の側面１a、１aに直交して配置される第２の側面１d、１d（すなわち、橋脚１の厚み方向に位置する両側面）から突出しないように剛性部材６、６がそれぞれ設けられている。
剛性部材６としては角型鋼管が使用されている。この角型鋼管の厚みは、橋脚１の厚みに比べて若干薄くなっている。

また、橋脚１の第１の側面１a、１aには、該第１の側面１a、１aから橋脚１の幅方向に向けて削孔７，…が形成されている。削孔７は、前記第１の側面１a、１aの厚み方向に２箇所並び、かつ、橋脚１の高さ方向に沿って複数所定間隔に形成されている。
これら削孔７，…内にはそれぞれアンカー８，…が挿入されており、アンカー８，…に角型鋼管６が差し込まれ、アンカー８，…の橋脚１の第１の側面１a、１aから突出する先端部にナット９，…が螺合されて締め付けられることによって角型鋼管６が橋脚１の第１の側面１a、１aに定着されている。
このとき、段落とし部（Ａ−Ａ）だけでなく、橋脚１の上端部にも角型鋼管６がアンカー８，…により定着されており、これによって橋脚１がさらに補強されている。
また、角型鋼管６内には、強度を上げるためにコンクリート１０が充填されている。

次に、上述した橋脚の段落とし部耐震補強構造を施工する耐震補強方法について説明する。
図１(a)、(b)に示すように、まず、河川内に立設された橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうち、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１aに、該第１の側面１a、１aから橋脚１の幅方向に向けてコアボーリングマシン等を使用して所定の位置に削孔する。
次いで、形成された削孔７，…内にそれぞれアンカー８，…を挿入し、アンカー８，…の先端部に角型鋼管６に形成されたアンカー用孔を差し込む。そして、アンカー８，…の先端部にナット９，…を螺合し締め付けることにより角型鋼管６、６をそれぞれ第１の側面１a、１aに定着させる。
最後に、角型鋼管６内にコンクリート１０を充填して締め固める。

以上、本発明の第１の実施の形態によれば、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうち、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１aに、該第１の側面１a、１aに直交して配置される第２の側面１d、１dから突出しないように角型鋼管６、６が設けられているので、橋脚１の横方向拘束力を効果的に与えることができ、段落とし部（Ａ−Ａ）における耐震補強性を向上させることができる。
しかも、従来と異なり、河川の流れ方向Ｂに対して直交する方向に橋脚１の厚さが大きくならないので、角型鋼管６、６を設けることで河川の流れが阻害されることも少ない。
また、仮締切りなどの仮設設備が不要又は一部で済むため、工事費も安価で、工期を短縮化でき、さらには施工を簡略化することができ通年施工も可能である。
さらに、橋脚１の外周面のうちの、第１の側面１a、１aのみに角型鋼管６、６を設ければ良いので、経済的である。
角型鋼管６、６は、予め橋脚１の第１の側面１a、１aの削孔７，…内に挿入されたアンカー８，…により第１の側面１a、１aに定着されているので、橋脚１と角型鋼管６、６とを強固に一体化させることができる。よって、この点においてもせん断変形拘束力の向上を図ることができる。

なお、上述した角型鋼管６内にはコンクリート１０が充填されていたが、これに限らず例えばモルタル等を充填しても良い。また、特にコンクリート１０やモルタル等を充填しなくても構わない。

また、上述の剛性部材としては角型鋼管６を使用した場合を例に挙げたが、角型鋼管６、６にかえて、図２に示すように、例えば鉄筋がトラス構造に組まれた鋼材６Ａ、６Ａを第１の側面１a、１aに設けても良い。図２中、図１と同様の構成部分については同様の符号を付した。

さらに、角型鋼管６は、第２の側面１d、１dから突出しないように設けられていたが、全く突出しないのではなく、河川の流れが阻害されない程度、例えば２０ｍｍ程度の突出量であれば多少突出しても構わない。

［第２の実施の形態］
図３は、本発明の第２の実施の形態を示す橋脚の段落とし部耐震補強構造の横断面図である。
図３に示すように、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうち、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１aに、該第１の側面１a、１aから河川の流れ方向Ｂに対して突出し、かつ、該第１の側面１a、１aに直交して配置される第２の側面１d、１dから突出しないように剛性部材２１、２１がそれぞれ設けられている。
剛性部材２１としては、横断面視略台形状をなした厚さの薄い鋼材が使用されている。この鋼材２１は、その角部が丸みを帯びた曲面形状となっている。
そして、鋼材２１、２１は橋脚１の第１の側面１a、１aにそれぞれ配置されたうえで、鋼材２１、２１の外周面に鋼棒２２が当接し、橋脚１の全周にわたって緩みがないように巻き付けられることによって橋脚１に鋼材２１、２１が一体化されている。

また、鋼棒２２は、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）の外周面に高さ方向に所定間隔を隔てて複数巻き付けられている（図示しない）。

使用する鋼棒２２は防錆処理が施され、この防錆処理としては、例えば、溶融亜鉛メッキ等が挙げられる。このように防錆処理を施すことで、錆の発生により鋼棒２２の強度が低下することを防止でき、また、水中での施工が可能となる。
鋼棒２２には、例えば、強度の高いＰＣ鋼材や鉄筋等を使用することができる。

次に、上述した橋脚の段落とし部耐震補強構造を施工する耐震補強方法について説明する。
図３に示すように、まず、河川内に立設された橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）における外周面のうちの、河川の流れ方向Ｂに対向して配置される第１の側面１a、１aに前記鋼材２１、２１をそれぞれ配置し、図示しないが接着剤やボルト、ナット等により仮固定する。
次いで、鋼材２１、２１の外周面に鋼棒２２を当接させ、橋脚１の全周にわたって緩みがないように巻き付けることによって、橋脚１に鋼材２１、２１を一体化させる。
すなわち、鋼棒２２は、その一端部を鋼材２１の外周面に固定して、ジャッキで所定の力で押し曲げていき、鋼棒２２の一端部から橋脚１の全周にわたって緩みがないように巻回する。特に、鋼材２１の外周に沿って巻回する際には、鋼棒２２は鋼材２１の外周に沿ってＲをつけながら巻回する。そして、一端部が固定された箇所で他端部を固定する。
このようにして鋼棒２２を、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）の外周面に橋脚１の高さ方向において所定間隔を隔てて複数巻き付ける。

以上、本発明の第２の実施の形態によれば、鋼材２１、２１は第１の側面１a、１aに配置されたうえで、その外側に橋脚１の全周にわって鋼棒２２が巻き付けられているので、橋脚１と鋼材２２、２２とを強固に一体化させることができる。よって、せん断変形拘束力の向上を図ることができる。
また、その他、第１の実施の形態と同様の構成部分については、同様の効果を得ることができるのでその説明を省略する。

なお、上記剛性部材は、横断面視略台形状をなした厚さの薄い鋼材２１であるとしたが、鋼棒２２を巻き付けることのできる形状であれば特に限定されるものではなく、例えば、第１の実施の形態のように角型鋼管６や、トラス構造に組み付けられた鋼材６Ａや、鋼板（図示しない）であっても良い。

また、橋脚１の全周にわたって鋼棒２２が巻き付けられているが、鋼棒２２に限らず、長繊維であっても良い。この長繊維としては、例えば、炭素繊維やアラミド繊維からなる成形体であって、成形体はこれら繊維の非常に細い糸束を数十〜数百単位で束ねて、繊維の束の端部を一定強度で引っ張りながら接着剤の中を通過させ、その後、成型用型枠を通してロープ状に成形することによって得られる。

また、鋼棒２２はジャッキを用いて固定する他に、例えば、鋼棒２２の一端部に楔を設けてこの楔を鋼材２１に固定し、鋼棒２２の他端部にも楔を設け、鋼棒２２を橋脚１の全周にわたって緩みがないように巻回し、鋼棒２２の端部の楔を鋼材２１に固定するようにしても良い。
さらに、鋼棒２２は、橋脚１の段落とし部（Ａ−Ａ）のみでなく、橋脚１の補強したい箇所にも適用することができる。

また、鋼材２１、２１は、第２の側面１d、１dから突出しないように設けられていたが、全く突出しないのではなく、河川の流れが阻害されない程度、例えば２０ｍｍ程度の突出量であれば多少突出しても構わない。

本発明の第１の実施の形態を示すためのもので、(a)は、橋脚の段落とし部耐震補強構造の縦断面図、(b)は、横断面図である。 同、橋脚の段落とし部耐震補強構造の横断面図である。 本発明の第２の実施の形態を示すためのもので、橋脚の段落とし部耐震補強構造の縦断面図である。

符号の説明

１ 橋脚
１a 第１の側面
１d 第２の側面
２ 鉄筋
６ 角型鋼管（剛性部材）
６Ａ トラス構造に組み付けられた鋼材
７ 削孔
８ アンカー
２１ 鋼材（剛性部材）
２２ 鋼棒
Ａ−Ａ 段落とし部
Ｂ 河川の流れ方向

Claims (5)

1. 橋脚の縦方向鉄筋の配筋が段落としとされた橋脚の段落とし部における外周面のうち、河川の流れ方向に対向して配置される第１の側面に、該第１の側面に直交して配置される第２の側面から突出しない、もしくは、該第２の側面から突出する突出量が非常に小さくなるように剛性部材が設けられていることを特徴とする橋脚の段落とし部耐震補強構造。
2. 請求項１に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
   前記剛性部材は、予め、前記第１の側面又は前記角部に形成された削孔内に挿入されたアンカーにより定着されていることを特徴とする橋脚の段落とし部耐震補強構造。
3. 請求項１に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
   前記剛性部材は前記第１の側面又は前記角部に配置されたうえで、その外側に前記橋脚の全周にわたって鋼棒又は長繊維が巻き付けられていることを特徴とする橋脚の段落とし部耐震補強構造。
4. 請求項３に記載の段落とし部耐震補強構造において、
   前記鋼棒は、ＰＣ鋼材又は鉄筋であり、
   前記長繊維は、炭素繊維又はアラミド繊維を成形してなることを特徴とする段落とし部耐震補強構造。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の橋脚の段落とし部耐震補強構造において、
   前記剛性部材が、鋼管、鋼板又はトラス構造に組み付けられた鋼材であることを特徴とする橋脚の段落とし部耐震補強構造。

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