JP5558742B2

JP5558742B2 - 桁の補強方法

Info

Publication number: JP5558742B2
Application number: JP2009132216A
Authority: JP
Inventors: 仁松田; 一平榊
Original assignee: Shinko Wire Co Ltd
Current assignee: Kobelco Wire Co Ltd
Priority date: 2009-06-01
Filing date: 2009-06-01
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2029-06-01
Also published as: JP2010275837A

Description

本発明は、橋梁の桁等の補強に関する。

近年、橋の落下事故が続き、多くの橋で老朽化が問題となっている。また、近い将来、大きな地震の発生が予測されており、既設橋梁の監視および補強の必要性が高まっている。
既設橋梁の健全性の監視については、橋梁の一定区間（例えば渡行始点から終点までの区間）に光ファイバーを敷設して、光ファイバーに入力した光の反射の受光の有無により判別する技術が提案されている（特許文献１）。

特開２００１−３１８０２８号公報

特許文献１に開示された技術は、橋梁が落下または大きく変形等したのちの使用に耐える状態であるか否かを監視することが可能であるが、使用可能な状態における既設橋梁の健全さの程度を監視することはできず、また既設橋梁を補強するための施策は別途行う必要がある。
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、橋梁の桁等における歪みの程度を監視して桁等の補強を適切に行うことが可能な桁の補強方法を提供することを目的とする。

本発明に係る桁の補強方法は、外ケーブル方式による桁の補強方法であって、軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、前記補強ケーブルの両端間の導入張力を前記ひずみ検出手段がひずみを検出する直前の強さとし、前記桁の変形が所定の大きさ以上となったときに前記ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる。
本発明に係る他の桁の補強方法は、外ケーブル方式による桁の補強方法であって、軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、前記ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間に張力を導入し、前記ひずみ検出手段が検出するひずみが予め定めた大きさ以上となったときに前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる。

また、本発明に係る他の桁の補強方法は、外ケーブル方式による桁の補強方法であって、軸方向のひずみを検出する計測専用ひずみ検出手段が設けられた計測用ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、前記計測用ケーブルの両端間の導入張力を前記計測専用ひずみ検出手段がひずみを検出する直前の強さとし、軸方向のひずみを検出する補強ひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を、前記桁の互いに異なる端に前記補強ひずみ検出手段がひずみを検出しない強さで連結し、前記計測専用ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさを超えたときに前記補強ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる。

好ましくは、前記補強ケーブルは、前記桁の両端間に配されたデビエータを介して前記桁に連結される。

本発明によると、橋梁の桁等における歪みの程度を監視して桁等の補強を適切に行うことが可能な桁の補強方法を提供することができる。

図１は補強ケーブルの部分正面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。図３は補強ケーブルにより補強された橋梁の桁の正面図である。図４は図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図である。図５は桁に補強ケーブルが連結される様子を示す図である。図６は他の補強ケーブルの部分正面図である。図７は図６におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。図８は補強にデビエータが使用された橋梁の桁の正面図である。図９は図８におけるＤ−Ｄ矢視断面図である。図１０はデビエータの正面図である。図１１はデビエータの側面図である。図１２は１対のデビエータが使用された橋梁の桁の正面図である。図１３は図１２におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。

図１は補強ケーブル１の部分正面図、図２は図１におけるＡ−Ａ矢視断面図である。
補強ケーブル１は、ケーブル本体３およびひずみゲージ４で構成される。
ケーブル本体３は、図２に示されるように、ＰＣ鋼である素線１１が７本撚られたＰＣ鋼より線である。素線１１は、表面が亜鉛めっきにより被覆され、ケーブル本体３としては樹脂に被覆されず、素線１１，…，１１は外気に露出する。
ひずみゲージ４は、伸縮に応じて抵抗値が変化する金属を用いた箔ひずみゲージである。ひずみゲージ４は、複数の素線１１，…，１１の中の１つの表面に、接着剤１２により固着される。

補強ケーブル１では、ひずみゲージ４は、ケーブル全長に渡って沿わせるのではなく、ケーブル本体３の一部に取り付けられる。補強ケーブル１は、例えば高価な光ファイバセンサーをケーブル全長に渡って長さ方向に沿わせることによる、初期費用の増大を回避することができる。
図３は補強ケーブル１により補強された橋梁の桁２の正面図、図４は図３におけるＢ−Ｂ矢視断面図、図５は桁２に補強ケーブル１が連結される様子を示す図である。
桁２は、図４に示されるように、断面が略「Ｉ」字状であり、上端及び下端が水平方向両側に張り出す桁上部１３および桁下部１４となっている。桁下部１４には、長手方向にプレストレスが導入されたＰＣ鋼による内ケーブル１５が７箇所に配されている。

補強ケーブル１は、その一方の端が桁２の長手方向の一方の端に固定（連結）され、その他方の端が桁２の長手方向の他方の端に張りの程度が調整可能に繋がれている。補強ケーブル１は、外ケーブルとして桁２に取り付けられている。
図５は、長手方向の他方の端における、張りの程度が調整可能な補強ケーブル１の支持の様子を示すものである。補強ケーブル１は、その両端がそれぞれ、定着金具１６，１６、あと施工アンカーボルト１７，１７，１７および定着部材１８により、桁２に連結される。

定着金具１６は、いずれも厚板で形成された底板２１および支圧板２２を有する。底板２１は、桁下部１４の下面２３に、あと施工アンカーボルト１７，１７，１７によって固定される。支圧板２２は、桁２の両端のそれぞれにおいて、底板２１が桁２の一方の端に固定されたときに、垂直になりかつ他方の支圧板２２に対向するように形成されている。また、支圧板２２には貫通孔２４が設けられ、桁２の両側における定着金具１６，１６の貫通孔２４は、その中心が一致している。
張りの程度が調整可能な側の定着部材１８は、本体２５、シムプレート２６およびナット２７からなる。本体２５は、外観が略円柱状であってその軸心で補強ケーブル１の一端に固着されている。本体２５は、その外周に緊張用雄ねじを備える。本体２５は、補強ケーブル１側の端を貫通孔２４に貫通させ、支圧板２２から桁２の端側に突出する部分にシムプレート２６が嵌め入れられて、ナット２７が緊張用雄ねじに螺合される。

シムプレート２６は、その厚さの違いまたは有無により補強ケーブル１の張力（緊結力）の強弱を調整するためのものである。シムプレート２６およびナット２７は、いずれも貫通孔２４を通過不能であり、補強ケーブル１は、シムプレート２６およびナット２７が支圧板２２に係止されることにより桁２に接続されている。
図６は他の補強ケーブル１Ｂの部分正面図、図７は図６におけるＣ−Ｃ矢視断面図である。
補強ケーブル１Ｂは、ケーブル本体３Ｂおよびひずみゲージ４で構成される。

ケーブル本体３Ｂは、鋼線である素線１１Ｂが束ねられ、外側がポリエチレン樹脂２８で被覆されたパラレルワイヤストランドである。
ひずみゲージ４は、伸縮に応じて抵抗値が変化する金属を用いた箔ひずみゲージである。ひずみゲージ４は、補強ケーブル１と同様に、素線１１Ｂ，…，１１Ｂの１つの表面に、接着剤１２により固着されている。
補強ケーブル１Ｂは、図３および図４に示された補強ケーブル１と同様に、プレストレスが導入されたＰＣ鋼による内ケーブル１５が配された桁２に、さらに外ケーブルとして取り付けられる。

なお、補強ケーブル１Ｂを桁２に取り付ける場合、パラレルワイヤストランドを被覆するポリエチレン樹脂２８における定着金具１６に接続される部分は、さらにオーバーラップ管に覆われ、熱収縮チューブにより養生されて、雨水の浸入等が防止される。
補強ケーブル１，１Ｂは、新設の橋梁および既設の橋梁のいずれの桁２にも外ケーブルとして取り付けることができる。以下に、補強ケーブル１，１Ｂを外ケーブルとして使用した場合の桁の補強について説明する。
新設の橋梁では、内ケーブルはシース（円筒管）内に収容されてまたはそのままで桁に埋め込まれる。

内ケーブルが桁にそのまま埋め込まれる橋梁では、補強用の外ケーブルのほかに、ひずみゲージ付きの計測用細径ケーブルが外ケーブルとして設置される。
さて、新設の橋梁では、新設時において外ケーブルとして桁に取り付けられた補強ケーブル１，１Ｂは、張力が導入されない状態に設定される。橋梁の使用が開始されると、桁のたわみ（桁の老朽化）は、計測用細径ケーブルのひずみゲージにより監視される。
桁２における所定のひずみまたは鉛直変位が観察された段階で、補強用の外ケーブルにＰＳ（プレストレス）が導入される。つまり、桁のたわみが特定の大きさ以上になったとき、一方の側の張りの程度が調整可能な定着金具１６のナット２７を、ひずみゲージ４に検出されるひずみが所定の大きさになるまで締め付ける。このときから、外ケーブルとしての補強ケーブル１，１Ｂは、桁の補強機能を発揮し始める。この後は、補強ケーブル１，１Ｂに取り付けられたひずみゲージ４により、桁のたわみが監視され、橋梁の老朽化の進行がモニターされる。

なお、新設の橋梁において、当初より外ケーブルにもプレストレスを導入し（ひずみゲージ４が僅かにひずみを検出する程度にナット２７を締め）、桁の強度の向上に寄与させる場合には、ひずみゲージ付きの計測用細径ケーブルの設置は不要である。
既設の橋梁では、観察された桁の変形（たわみ）を参考として、補強ケーブル１，１Ｂを外ケーブルに使用して桁の補強がなされる。補強ケーブル１，１Ｂの桁への導入張力（取り付け時にひずみゲージ４が示すひずみの程度に対応）は、桁の変形の程度を考慮して決定される。例えば、桁の変形の程度が大きい場合には、施工時における補強ケーブル１，１Ｂへの導入張力は大きな値が設定される。

また、既設の橋梁では、施工後に桁の変形によりひずみゲージ４が示すひずみが予め定めた大きさ以上となったときに、補強ケーブル１，１Ｂの両端間の導入張力を人為的に増加させて、補強ケーブル１，１Ｂの補強機能を高めてもよい。
このように、補強ケーブル１，１Ｂは、新設の橋梁および既設の橋梁において、桁２の補強を行うとともに、経年した橋梁の継続使用の可否を監視する手段として機能する。
なお、新設の橋梁においても、計測用細径ケーブルを設けることなく、桁の変形（たわみ）を観察して補強ケーブル１，１Ｂの桁への導入張力を増加させてもよい。

図８は補強にデビエータ５が使用された橋梁の桁２の正面図、図９は図８におけるＤ−Ｄ矢視断面図、図１０はデビエータ５の正面図、図１１はデビエータ５の側面図である。
なお、図８（ｂ）は図８（ａ）における一点鎖線で囲まれた部分６を示す。
桁２は、補強ケーブル１による補強にデビエータ（偏向部材）５が使用される。
桁２および補強ケーブル１は、上に説明した桁２および補強ケーブル１と同一のものである。
補強ケーブル１は、両端が桁２のそれぞれ異なる一方に繋がれている。補強ケーブル１の両端の桁２への取り付けは、先に図５を参照して説明した取り付け方法と同じである。

デビエータ５は、桁２の長手方向の略中央における桁下部１４の下面２３に、あと施工アンカーボルト３１，…，３１によって固定されている。デビエータ５は、その下端近傍に、桁２の長手方向と同じ方向に伸びた溝３２が設けられている。デビエータ５は、溝３２にケーブル本体３の一部を収容し、蓋３３で溝３２の開口を閉じることにより補強ケーブル１を支持する。
図８ないし図１１において、図１ないし図５と同一の構成を有するものについてはこれらにおける符合と同じ符合を付し、その説明を省略する。

デビエータ５を使用したときの、補強ケーブル１，１Ｂを外ケーブルとする桁の補強要領は、上に説明したデビエータ５を使用しない場合と同様である。補強ケーブル１，１Ｂは、デビエータ５を使用しない場合と同じく、新設の橋梁および既設の橋梁において、桁２の補強を行うとともに、経年した橋梁の継続使用の可否を監視する手段として機能する。
デビエータ５を使用して補強ケーブル１，１Ｂを取り付けた場合には、デビエータ５ａは、桁２のたわみとともに下方に移動する（図８（ｂ）のデビエータ５ｂ）。そのため、補強ケーブル１，１Ｂのひずみは、デビエータ５を使用しない場合（図８（ｂ）の１ａ）に比べて大きくなり（図８（ｂ）の１ｂ）、桁のたわみ（変形）が同一の場合、より確実に補強ケーブル１，１Ｂのひずみを検出することができる。

図１２は補強に１対のデビエータ５Ｃ，５Ｃが使用された橋梁の桁２の正面図、図１３は図１２におけるＥ−Ｅ矢視断面図である。
図１２および図１３において、１対のデビエータ５Ｃ，５Ｃは、桁２の長手方向の略中央における桁上部１３の幅方向両側の下面２９，２９に、それぞれあと施工アンカーボルト３１，３１によって固定されている。
桁２、補強ケーブル１およびデビエータ５Ｃ，５Ｃは、図８ないし図１１に示された桁２、補強ケーブル１およびデビエータ５と略同一である。

図１２および図１３において、図８ないし図１１と同一の構成を有するものについてはこれらにおける符合と同じ符合を付し、その説明を省略する。
デビエータ５Ｃ，５Ｃを使用したとき、橋梁の桁２に外ケーブルとして使用された補強ケーブル１，１Ｂは、桁２の補強を行うとともに、経年した桁のたわみの程度を監視する手段として機能する。
また、デビエータ５Ｃ，５Ｃは、先に説明したデビエータ５と同様に、桁２のたわみに伴うひずみが大きくなり、より確実におよび精度よく補強ケーブル１，１Ｂのひずみを検出することができる。

桁２にデビエータ５，５Ｃが設置されていない場合、外ケーブルのひずみは全長に渡り一様に生ずるので、ひずみゲージ４がケーブル本体３，３Ｂに１つ固着されたものを使用すれば、桁２の変形の程度を知ることができる。桁２にデビエータ５，５Ｃが設置された場合には、桁２の設置環境およびデビエータ５，５Ｃと補強ケーブル１，１Ｂとの間の摩擦損失等によりデビエータ５，５Ｃの両側でひずみの程度が異なることがあるため、補強ケーブル１，１Ｂは、ひずみゲージ４がデビエータ５，５Ｃの両側それぞれに固着されたものを使用するのが好ましい。いずれにしても、補強ケーブル１，１Ｂは、その軸方向歪を検出する手段をケーブル本体３の一部のみに設置すれば、ケーブル全長、ひいては構造体全体のモニタリングを経済的に行うことができる。

上述の実施形態において、補強ケーブル１，１Ｂの桁２への取り付けを、一端を張りの程度を調整可能とし他端を固定としたが、両端のいずれも張りの程度を調整可能としてもよい。
補強ケーブル１，１Ｂ、および補強ケーブル１，１Ｂの各構成または全体の構造、形状、寸法、個数、材質などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

本発明は、橋梁の桁等の補強に利用することができる。

１，１Ｂ補強ケーブル
２（橋梁の）桁
４ひずみ検出手段、補強ひずみ検出手段（ひずみゲージ）
５，５Ｃデビエータ
１１，１１Ｂ素線

Claims

外ケーブル方式による桁の補強方法であって、
軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、
前記補強ケーブルの両端間の導入張力を前記ひずみ検出手段がひずみを検出する直前の強さとし、
前記桁の変形が所定の大きさ以上となったときに前記ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる
ことを特徴とする桁の補強方法。
外ケーブル方式による桁の補強方法であって、
軸方向のひずみを検出するひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、
前記ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間に張力を導入し、
前記ひずみ検出手段が検出するひずみが予め定めた大きさ以上となったときに前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる
ことを特徴とする桁の補強方法。
外ケーブル方式による桁の補強方法であって、
軸方向のひずみを検出する計測専用ひずみ検出手段が設けられた計測用ケーブルの両端を前記桁の互いに異なる端に連結し、
前記計測用ケーブルの両端間の導入張力を前記計測専用ひずみ検出手段がひずみを検出する直前の強さとし、
軸方向のひずみを検出する補強ひずみ検出手段が一体化された補強ケーブルの両端を、前記桁の互いに異なる端に前記補強ひずみ検出手段がひずみを検出しない強さで連結し、
前記計測専用ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさを超えたときに前記補強ひずみ検出手段が検出するひずみが所定の大きさになるように前記補強ケーブルの両端間の導入張力を増加させる
ことを特徴とする桁の補強方法。
前記補強ケーブルは、前記桁の両端間に配されたデビエータを介して前記桁に連結される
請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の桁の補強方法。