JPH0959937A - コンクリ−ト橋梁の補強方法およびこれに用いる固定具 - Google Patents

コンクリ−ト橋梁の補強方法およびこれに用いる固定具

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 コンクリ−ト橋梁下面に繊維補強樹脂に
より形成された格子状補強部材５を仮配置した後、固定
具６によって格子状補強部材５に面方向の緊張力を与え
つつ格子状補強部材５をコンクリ−ト橋梁下面に固定
し、その後に格子状補強部材５を被覆する被覆層９を形
成する。 【効果】 軽量の繊維補強樹脂製の補強部材を用いるこ
とによって、安全性に優れコンクリート橋梁下面への固
定が容易であるばかりでなく、ハンドドリル取り扱い時
にも弾かれてずれることが無くなり、正確な位置出しが
可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、コンクリート橋梁の桁
や床版（以下床版等という）下面に新たに補強部材を付
加して補強するコンクリート橋梁の補強技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】コンクリート橋梁床版等は、自動車の輪
荷重が直接しかも繰り返し加わり、道路橋の主要部材の
中でも最も過酷な荷重・応力を受ける。このため、特に
床版等下面において、一方向のクラックから縦横のクラ
ックが発生し、さらにはこれらのクラックが成長して細
網化し、最終的にはコンクリートの剥落などの原因とな
る。
【０００３】このような損傷は放置しておくと、クラッ
クがさらに進み鉄筋の腐食へと進展し、最終的には橋梁
の破壊にまで至る。このため、従来よりこのような事態
を避ける方法として、初期のクラックが発生した段階
で、コンクリート橋梁床版下面の適当な補修が行われて
いる。
【０００４】例えば、この補修方法として、床版等のク
ラック内にエポキシ樹脂を注入し、コンクリートとの一
体化を図る樹脂注入工法、床版等への雨水等の浸入を防
止するため、シートや塗布膜等の防止層を形成する防水
工法、床版コンクリート等の引っ張り縁に繊維補強樹脂
〔ＦＲＰ（ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ ｐｌａ
ｓｔｉｃｓ）〕を接着するＦＲＰ接着工法、また床版等
の豆板、空洞、剥離等をセメントモルタルや樹脂モルタ
ルによって埋める断面補修工法等が採用されている。
【０００５】これらの工法によって、ある程度はコンク
リート橋梁床版等の劣化防止や鉄筋の防錆効果が期待で
きるものの、あくまで既設橋梁床版等の補修に留まり、
橋梁床版等自体の強度をアップさせるまでには至ってい
ない。
【０００６】このような問題点を解消するために、本出
願人は、特開昭６１−１４６９０４号公報において、洗
浄した既設橋梁床版裏面に、表面塗布材を塗布し、その
上に金網を取付け、この金網上に表面塗布材を塗布する
橋梁床版等の補修補強工法を開示した。
【０００７】また、上記工法をさらに発展させ、金網の
定着性を向上させることによって、荷重に対して補強前
の構造物と金網とが一体として抵抗できるようにした補
強方法を、特開平７−４２３８号公報において開示し
た。
【０００８】同公報に記載の技術は、網鉄筋を固定する
ために、基端部側から先端部側に向かって断面が拡大す
るテーパ付きの固定具を用いるもので、この固定具を網
鉄筋の交差部に打ち込む。これによって、交差部とテー
パ部とが接触しながら、網鉄筋に面方向の緊張力を付与
し、既設構造と網鉄筋とを一体化するものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】上記工法においては、
固定具の打ち込みに伴って固定具のテーパ部を網鉄筋の
交差部に正確に接触させることが最も重要となり、この
ため、固定具を打ち込むための穴をコンクリート橋梁下
面に正確に形成する必要がある。したがって、従来橋梁
下面に固定具打ち込み用の穴を形成するに当たっては、
補強用網鉄筋をサーポート等によって所定位置に仮配置
し、その状態でハンドリルを用いて固定具打ち込み用の
穴を一枚当たり数カ所穿設し、その後固定具の打ち込み
が行われている。
【００１０】ところが、従来補強部材として、上記した
ような網鉄筋を使用しているため、ハンドリルを用いて
穴を形成する際に、高速で回転しているドリルが鉄筋に
少しでも接触すると、仮配置している網鉄筋が弾かれて
全体がずれ、正確な位置出しが困難である。特に、補強
用網鉄筋は一枚数十Ｋｇの重量があるため、構造物の上
面あるいは側面に配置されるものと異なり、橋梁の下面
に正確に配置すること自体非常な困難を伴う。
【００１１】さらには、網鉄筋を下方から支持するサポ
ートは足場板上に立てられるが、作業者の通行等に伴っ
て足場板が撓んだり、またサポートの緩み等によって網
鉄筋がずれ、甚だしい場合には重量のある網鉄筋が落下
する危険性がある。
【００１２】そこで、本発明において解決すべき課題
は、ドリルによる位置出しを正確に行うことが可能であ
り、また安全性の高いコンクリート橋梁の補強方法およ
びこれに用いる固定具を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明のコンクリート橋
梁の補強方法は、上記課題を解決するために、コンクリ
ート橋梁下面に繊維補強樹脂により形成された格子状補
強部材を仮配置した後、固定具によって前記格子状補強
部材に面方向の緊張力を与えつつ前記格子状補強部材を
前記コンクリート橋梁下面に固定し、その後に前記補強
部材を被覆する被覆層を形成することを特徴とする。
【００１４】繊維補強樹脂としては、ガラス繊維やカー
ボン繊維、またアラミド繊維などの連続繊維を使用する
ことができ、また樹脂には特に耐薬品性に優れたビニー
ルエステル（Ｖｉｎｙｌ Ｅｓｔｅｒ）を使用すること
ができる。
【００１５】市販品としては、ネフコム株式会社販売の
ネフコム（登録商標）が好適に使用可能である。このネ
フコムは、カーボン繊維やガラス繊維、あるいはアラミ
ド繊維等の連続繊維に樹脂を含浸させながら間隔が５
０，１００，１５０ｍｍなどの格子状に一体成形したも
ので、比重が、１．３〜１．７と鋼材の１／４〜１／６
で、引っ張り強度はＰＣ鋼材より線なみで鉄筋の４〜５
倍、また、引っ張り弾性率は、鋼材の２／３〜１／４で
あり、弾性変形の領域もＰＣ鋼より線の２〜５倍であ
る。さらには、格子交差部分は繊維を交互に重ね合わせ
たいわゆるラミネート構造であるため結束力に優れ、固
定具によって交差部に緊張力を与える際にも充分な強度
が確保されている。また、鉄筋の場合と異なり交差部が
同一平面上にあるため、被りを薄くすることができる。
【００１６】また、このコンクリート橋梁の補強方法に
使用する固定具として、コンクリート橋梁に形成された
穴に挿入固定する棒状の挿入部と、同挿入部に連設され
前記挿入部側から他端側に向かって連続的に断面が拡大
するテーパ部と、同テーパ部に連設された皿状の頭部と
を備え、さらに前記テーパ部の外周面に樹脂層を形成し
たコンクリート橋梁の補強用固定具を使用することがで
きる。
【００１７】ここで、テーパ部の外周面を被覆する樹脂
層は、固定具を補強部材の格子交差部に接触させながら
打ち込む際に、繊維補強部材によって形成された補強部
材の格子交差部の損傷を防止し、また交差部との摩擦を
軽減し打ち込み効率を向上させるためのもので、特に、
補強部材と同材質の樹脂を用いるのが好ましい。
【００１８】
【作用】繊維補強樹脂製の補強部材は、その軽量性によ
ってコンクリート橋梁下面への固定が容易であるばかり
でなく、その表面硬度が鋼材に比べて遙に低く、このた
め、ハンドドリルが仮に接触した場合にもその表面が若
干削られるだけですみ、鋼材からなる鉄筋のように弾か
れてずれることが無くなる。
【００１９】また、上記したように繊維補強樹脂は、弾
性変形の領域もＰＣ鋼より線の２〜５倍もあるため、塑
性変形させることなく鉄筋の場合よりかなり高い面方向
の緊張力を付与することが可能となり、これによって、
さらに補強部材と既設構造物との一体化が確実なものと
なる。
【００２０】
【実施例】以下本発明の特徴を図面に示す実施例に基づ
いて具体的に説明する。
【００２１】図１は本発明を適用したコンクリート橋梁
の全体図を示し、１は鉄筋コンクリート床版で、床版１
の両端には地覆２が形成され、床版１の下面には３列の
橋桁３が設けられている。そして床版１の下面全面に本
実施例による補強用被覆層９が形成されている。
【００２２】次いで図２，図３を参照して、上記被覆層
９の形成方法について説明する。図２（ａ）に示す通
り、まず、ウォータサンドブラスト等によってコンクリ
ート床版１表面の劣化物を除去し、さらに２００ｋｇｆ
／ｃｍ2 以上のジェット水による高圧水洗ケレンによっ
て全面を洗浄する。
【００２３】次いで、図２（ｂ）に示すように、繊維補
強樹脂を１．８×３〜４ｍの格子状に形成した補強部材
５を、サーポート２０によって下面より支持しコンクリ
ート床版１の下面に仮配置する。
【００２４】図４はこの補強部材５を示す斜視図で、ガ
ラス繊維やカーボン繊維、またアラミド繊維などの連続
繊維を使用し、樹脂には特に耐薬品性に優れたビニール
エステル（Ｖｉｎｙｌ Ｅｓｔｅｒ）を用いている。こ
の補強部材５は、比重が、１．３〜１．７、引っ張り強
度は鉄筋の４〜５倍、引っ張り弾性率は鋼材の２／３〜
１／４、弾性変形の領域もＰＣ鋼より線の２〜５倍であ
る。また、部分拡大図に示すように、格子交差部は、繊
維が交互に積層されているので、樹脂の接着強度に加
え、繊維同志の拘束効果により充分な強度が得られる。
さらには鉄筋の場合と異なり交差部が同一平面上にある
ため被りを薄くすることができる。
【００２５】図２（ｃ）に戻って、補強部材５の格子交
差部に沿ってコンクリート床版１の下面に、後述する固
定具挿入用の穴１ａをドリルを用いて穿設する。このよ
うに、実際に補強部材５を仮配置した状態で固定具挿入
穴１ａを穿設することにより、予め固定具挿入穴を穿設
する場合に比べ、より精度の良い位置への穿設が可能と
なる。
【００２６】次いで、図２（ｄ）に示すように、この固
定具挿入穴１ａに固定具６を挿入し、バイブレーション
ハンマによって打ち込むことにより補強部材５をコンク
リート床版１下面に固定する。
【００２７】図５はこの固定具６を示し、先端に割り溝
７ａを形成し床版１内に挿入する棒状の挿入部７ｂと、
この挿入部７ｂに連設され挿入部７ｂ側から他端側に向
かって連続的に断面が拡大するテーパ部７ｃと、テーパ
部７ｃに連設された皿状の頭部７ｄとを備えたアンカー
本体７、及びアンカー本体７の軸線方向に形成された貫
通孔（図示せず）に挿入される固定用の打ち込みピン８
とからなる。７ｅはテーパ部７ｃの外周面に形成された
ビニールエステルからなる樹脂層で、これによって、固
定具６を補強部材５の格子交差部に接触させながら打ち
込む際に、繊維補強部材によって形成された補強部材５
の格子交差部の損傷を防止すると共に、また交差部との
摩擦を軽減し打ち込み効率を向上させることができる。
【００２８】この固定具６の大きさは、補強部材５の格
子の大きさにもよるが、挿入部７ｂが６〜８ｃｍ，テー
パ部７ｃが２〜３ｃｍのものが適当である。
【００２９】固定具６をコンクリート床版１に形成され
た固定具挿入穴１ａ打ち込みむことにより、テーパ部７
ｃの楔作用によって、図６の矢印に示す方向、すなわ
ち、面方向に補強部材５全体に面的に緊張力が付加され
た状態となる。また、このテーパ部７ｃの存在によっ
て、予め形成された固定具６の挿入穴１ａが正規の位置
から多少ずれたり、また補強部材５の交差部が多少ずれ
た場合にも確実に固定することができるようになる。本
実施例においては、床版１のスパン中央、すなわち、撓
みの最も大きい部分から外側に向かって緊張力を与えて
いる。
【００３０】さらにこの状態から、図３に示すように、
コンクリート橋梁下面を強化させ、既設鉄筋の防錆効果
及び接着力を向上させるための塗布層９ａ（図３
（ａ））、塗布層９ａの表面に補強部材５を覆うように
形成され、補強部材５の防錆効果及び塩害抑制効果等を
有する中塗層９ｂ（図３（ｂ））、さらに、中塗層９ｂ
の表面に形成され、中性化防止効果，塩害抑制効果，ア
ルカリ骨材反応抑制効果，低透水効果を有する上塗層９
ｃ（図３（ｂ））からなる被覆層９を形成する。ここ
で、塗布層９ａは吹き付けにより、また中塗層９ｂおよ
び上塗層９ｃはコテ塗りで施工する。
【００３１】図７は、補修完了後、床版１の撓みによる
補強部材５及び固定具６の挙動を示す説明図で、同図に
示すように、補強部材５の交差部に固定具６によって、
矢印方向の緊張力Ｆが付与され、これによって補強部材
５には、それぞれＦx ，Ｆyのプレストレスが導入され
たこととなる。したがって、一点鎖線に示す通り、床版
１の撓みによって固定具６が移動した場合も、これに追
従して補強部材５も一点鎖線に示すように移動し、補強
部材５と固定具６との間に従来のような隙間が生じるこ
ともなくなる。
【００３２】このように本実施例においては、補強部材
５として鉄筋よりも遙に軽量の繊維補強樹脂製の補強部
材を用いることによって、コンクリート橋梁下面への固
定が容易であるばかりでなく、その表面硬度が鋼材に比
べて遙に低く、このため、ドリルが仮に接触した場合に
もその表面が若干削られるだけですみ、鋼材からなる鉄
筋のように弾かれてずれることが無くなる。
【００３３】また、上記したように繊維補強樹脂は、弾
性変形の領域もＰＣ鋼より線の２〜５倍もあるため、塑
性変形させることなく鉄筋の場合よりかなり高い面方向
の緊張力を付与することが可能となり、これによって、
さらに補強部材と既設構造物との一体化が確実なものと
することができる。
【００３４】本実施例に示す要領で試験施行を行った結
果、既設床版鉄筋の引っ張り応力度は２０ｔ荷重に対
し、補強後は補強前の０．２倍程度の発生応力度で８０
％応力の減少がみられ、補強部材による補強効果が確認
された。このように、本実施例の補強方法によれば、床
版ひびわれを防ぎ、コンクリートの有効断面を保つこと
により、曲げのみならず、剪断、疲労破壊による床版劣
化の進行を防止する効果が得られる。
【００３５】なお、本実施例の方法は、損傷したコンク
リート構造物の補修に止まらず、例えば、Ｔ２０で設計
された橋梁をＴ２５に増強する場合にも適用できること
は勿論である。また、床版のみならず桁下面の補強にも
同様に適用できる。特に施工中においても通過交通によ
って絶えず撓みが繰り返される床版や桁において最も効
果を発揮するものである。
【００３６】
【発明の効果】本発明によって以下の効果を奏すること
ができる。
【００３７】（ａ）補強部材として鉄筋よりも遙に軽量
の繊維補強樹脂製の補強部材を用いることによって、安
全性に優れコンクリート橋梁下面への固定が容易である
ばかりでなく、ハンドドリル取り扱い時にも弾かれてず
れることが無くなり、正確な位置出しが可能となる。
【００３８】（ｂ）繊維補強樹脂は、弾性変形の領域も
ＰＣ鋼より線の２〜５倍もあるため、さらに補強部材と
既設構造物との一体化が確実なものとすることができ
る。
【００３９】（ｃ）固定具のテーパ部に樹脂層を形成す
ることによって、固定具打ち込み時における、補強部材
交差部の損傷を軽減することができ、また接触摩擦を軽
減することにより、施工性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を適用した橋梁の全体図である。
【図２】 本発明の施工手順を示す説明図である。
【図３】 本発明の施工手順を示す説明図である。
【図４】 補強部材の斜視図である。
【図５】 固定具の正面図である。
【図６】 図１のＡ−Ａ線矢視図である。
【図７】 床版の撓みによる補強部材及び固定具の挙動
を示す図である。
【符号の説明】
１ 床版 ２ 地覆 ３ 橋桁 ５ 補強部材 ６ 固定具 ７ アンカー本体 ７ａ 割り溝 ７ｂ 挿入部 ７ｃ テーパ部 ７ｄ 頭部 ７ｅ 樹脂層 ８ 打ち込みピン ９ 被覆層 ９ａ 塗布層 ９ｂ 中塗層 ９ｃ 上塗層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 コンクリート橋梁下面に繊維補強樹脂に
    より形成された格子状補強部材を仮配置した後、固定具
    によって前記格子状補強部材に面方向の緊張力を与えつ
    つ前記格子状補強部材を前記コンクリート橋梁下面に固
    定し、その後に前記補強部材を被覆する被覆層を形成す
    るコンクリート橋梁の補強方法。
  2. 【請求項２】 請求項１記載のコンクリート橋梁の補強
    方法に使用する固定具であって、コンクリート橋梁に形
    成された穴に挿入固定する棒状の挿入部と、同挿入部に
    連設され前記挿入部側から他端側に向かって連続的に断
    面が拡大するテーパ部と、同テーパ部に連設された皿状
    の頭部とを備え、さらに前記テーパ部の外周面に樹脂層
    を形成していることを特徴とするコンクリート橋梁の補
    強用固定具。
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