(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
従来の橋脚の補強構造では、鋼板を配置した部分は、十分に補強されるが、鋼板が配置されていない部分は、鋼板を配置した部分と比較して強度が弱い可能性がある。また、補強鋼板の有無に起因する、補強鋼板上端付近における橋脚強度の不連続性のために、構造的な弱点ができる可能性がある。
【0005】
一方、鋼板を配置した部分についても、既存のく体に設置されている鉄筋の量によっては、鋼板のみでは補強強度が不足する場合がある。その際、市場に通常に流通しているサイズの鋼板ではなく、板厚等を増してビルドアップした鋼板を用いることもできるが、その結果、補強コストが上がるという課題がある。
【0006】
本発明の目的は、このような問題点を解決するためになされたものであり、強度バランスの良好な橋脚補強構造及び橋脚補強方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明に係る橋脚補強構造は、柱又は壁状のく体を有する橋脚を補強する橋脚補強構造において、前記く体の周囲を囲むように設置される補強用板状部材と、前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙の少なくとも一部に設置されると共に、前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に設置される補強材と、前記補強用板状部材と前記く体とで形成される間隙及び前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に打設される硬化材と、
前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙のうち、前記補強材の設置されない部分に前記硬化材と強度が異なる充填材と、を備えることを特徴とする。
【0009】
また、前記充填材の強度は、前記硬化材の強度よりも弱いことを特徴とする。
【0010】
また、前記く体のうち、周囲に前記補強用板状部材が設置されない上方部分の少なくとも一部に打ち込まれ、前記硬化材を打設することで一体化されるアンカーを備えることを特徴とする。
【0011】
また、前記橋脚のフーチングと前記補強用板状部材との少なくとも一部に間隙を有することを特徴とする。
【0012】
本発明に係る橋脚補強方法は、柱又は壁状のく体を有する橋脚を補強する橋脚補強方法において、前記く体の周囲を囲むように補強用板状部材を設置される工程と、前記く体と前記補強用板状部材との間隙を掘削する工程と、前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙の少なくとも一部及び前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に補強材を設置する工程と、前記補強用板状部材と前記く体とで形成される間隙及び前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に硬化材を打設する工程と、を有することを特徴とする。
【0013】
また、前記く体と前記補強用板状部材との間隙を掘削する工程の後、前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙のうち、前記補強材の設置されない部分に前記硬化材と強度が異なる充填材を充填する工程を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【0014】
本発明に係る橋脚補強構造は、柱又は壁状のく体を有する橋脚を補強する橋脚補強構造において、前記く体の周囲を囲むように設置される補強用板状部材と、前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙の少なくとも一部に設置されると共に、前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に設置される補強材と、前記補強用板状部材と前記く体とで形成される間隙及び前記補強用板状部材が存在しない前記く体の周囲の少なくとも一部に打設される硬化材と、を備えるので、強度バランスが良好であり、且つ、既存の橋脚の補強を短期間で安価に施工することが可能となる。
【0015】
また、本発明に係る橋脚補強構造では、前記く体と前記補強用板状部材とで形成される間隙のうち、前記補強材の設置されない部分に前記硬化材と強度が異なる充填材を備えるので、すべて硬化材を打設する場合と比較して、安価な充填材を選択すれば橋脚補強構造を安価に形成することが可能となり、強度の強い充填材を選択すれば狭強度の橋脚補強構造を形成することが可能となる。
【0016】
また、本発明に係る橋脚補強構造では、前記充填材の強度は、前記硬化材の強度よりも弱いので、すべて硬化材を打設する場合と比較して、橋脚補強構造を安価に形成することが可能となる。
【0017】
また、本発明に係る橋脚補強構造では、前記く体のうち、周囲に前記補強用板状部材が設置されない上方部分の少なくとも一部に打ち込まれ、前記硬化材を打設することで一体化されるアンカーを備えるので、く体と橋脚補強構造とが一体化され、補強強度を増強させることが可能となる。
【0018】
また、本発明に係る橋脚補強構造では、前記橋脚のフーチングと前記補強用板状部材との少なくとも一部に間隙を有するので、大きな石等によってフーチングと補強用板状部材とに間隙が生じていたとしても硬化材や後述する充填材等によって間隙を埋めることが可能なので、フーチングと補強用板状部材とを無理矢理当接させる必要がない。したがって、補強用板状部材を埋め込むための時間を短縮することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本実施形態の橋脚補強構造について、以下説明する。
【0021】
図1は、第1実施形態の橋脚補強構造1を示す図である。
図2は、
図1に示した第1実施形態の橋脚補強構造の面Aでの断面を示す図である。
図3は、
図1に示した第1実施形態の橋脚補強構造の面Bでの断面を示す図である。
【0022】
橋脚補強構造1は、既存の橋脚10の補強を行う。既存の橋脚10は、フーチング11と、く体12を有する。フーチング11は、後述するように、地中Lに埋設され土台となる部分である。く体12は、地中Lに設置されるフーチング11から地中L及び水中Wを通って上方に延び、図示しない橋本体を支持する柱となる部分である。フーチング11とく体12は、一体に形成される。
【0023】
橋脚補強構造1は、補強用板状部材としての鋼板部材2と、軸方向鉄筋3と、帯鉄筋帯鉄筋4と、硬化材6と、を有する。橋脚補強構造1は、橋脚10のフーチング11の上方及びく体12の周囲に設けられる。なお、軸方向とは、く体12の長手方向であって、通常、鉛直方向を示すが、多少傾斜していてもよい。
【0024】
鋼板部材2は、鋼板からなり長方形状又は長方形状の板部部分の短辺に曲率を付与した形状の板部2aと、板部2aの長手方向両側に設けられた継手部2bと、を有する。橋脚補強構造1では、複数の鋼板部材2がく体12の周囲を囲むように水中又は地中に設置される。設置の際は、隣接する鋼板部材2の継ぎ手部2bをそれぞれつなげながら地中に埋設すればよい。なお、補強用板状部材としては、鋼板等の鉄に限らず、樹脂及び繊維補強樹脂等でもよい。
【0025】
また、フーチング11と鋼板部材2との少なくとも一部に間隙を有してもよい。大きな石等によってフーチング11と鋼板部材2とに間隙が生じていたとしても硬化材6や後述する充填材等によって間隙を埋めることが可能なので、フーチング11と鋼板部材2とを無理矢理当接させる必要がない。したがって、鋼板部材2を埋め込むための時間を短縮することが可能となる。
【0026】
軸方向鉄筋3は、く体12の周囲に沿って、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部及び鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部に設置される。軸方向鉄筋3の長さは、橋脚10が必要な補強強度に応じて決定すればよい。
【0027】
帯鉄筋4は、く体12の周囲に沿って、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部及び鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部に設置される。帯鉄筋4は、軸方向鉄筋3に連結されてもよい。帯鉄筋4の長さは、橋脚10が必要な補強強度に応じて決定すればよい。すなわち、必ずしもく体12を1周する必要はない。
【0028】
なお、補強材としての軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4は、それぞれ補強強度に応じて、種類等を選択して用いてもよい。例えば、補強材としては、鉄筋、PC鋼棒、PC鋼より線等の鋼材を用いる。また、材質は鉄に限らず、樹脂及び繊維補強樹脂等でもよい。
【0029】
さらに、軸方向鉄筋3を鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部及び鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部に設置した場合、帯鉄筋4は、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部又は鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部のいずれかに設置されればよい。
【0030】
また、帯鉄筋4を鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部及び鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部に設置した場合、軸方向鉄筋3は、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部又は鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部のいずれかに設置されればよい。
【0031】
さらに、軸方向鉄筋3を鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部又は鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部の一方に設置した場合、帯鉄筋4は、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙の少なくとも一部又は鋼板部材2の設置されていない部分の少なくとも一部の他方に設置されればよい。
【0032】
硬化材6は、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙及び鋼板部材2が存在しないく体12の周囲の少なくとも一部に打設される。したがって、軸方向鉄筋3又は帯鉄筋4が設置されている箇所は、それらの部材を囲むように打設される。硬化材6としては、コンクリート等を使用することが好ましい。
【0033】
このような橋脚補強構造1とすることで、鋼板部材2を配置した部分及び鋼板部材2を配置されていない部分が、十分な強度で補強されると共に、補強鋼板の有無に起因する鋼板部材2の上端付近における橋脚10の強度の構造的な弱点を克服することが可能性となる。したがって、強度バランスが良好であり、既存の橋脚10の補強を短期間で安価に施工することが可能となる。
【0034】
次に、橋脚補強構造1の施工方法について説明する。
【0035】
図4は、第1実施形態の橋脚補強構造1の施工方法のフローチャートを示す図である。第1実施形態の橋脚補強構造1を施工するには、
図4のフローチャートに記載されたように、以下の工程を実行する。
【0036】
まず、ステップ1で、既存の橋脚のく体12の周囲に鋼板部材2を設置する(ST1)。
図5は、第1実施形態の橋脚補強構造1の鋼板部材2を設置する工程を示す図である。鋼板部材2は、く体12から所定の間隙をあけて、水中W及び地中L内に設置される。鋼板部材2の上端は、水面より上方に設置する。鋼板部材2は、フーチング11に当接するまで埋め込むことが好ましいが、設計的にく体12の下方の強度が足りていて補強が必要ない場合や、大きな石等により邪魔される場合には、フーチング11に当接しなくてもよい。
【0037】
次にステップ2で、く体12と鋼板部材2との間隙を掘削する(ST2)。
図6は、第1実施形態の橋脚補強構造1のく体12と鋼板部材2との間隙を掘削する工程を示す図である。掘削は、例えば、高圧ジェット水等によって掘削した後、吸引することで、水、泥、及び土等を除去することが好ましい。
【0038】
次にステップ3で、鉄筋としての軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4を設置する(ST3)。
図7は、第1実施形態の橋脚補強構造1の鉄筋を設置する工程を示す図である。
【0039】
軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4は、く体12の周囲に設置される。く体12と鋼板部材2との間隙に設置される軸方向鉄筋3と帯鉄筋4は、あらかじめ鋼板部材2の設置されていない上方部分で連結された後、く体12と鋼板部材2との間隙に挿入されて設置されることが好ましい。
【0040】
次にステップ4で、硬化材6を打設する(ST4)。
図2は、第1実施形態の橋脚補強構造1の硬化材6を打設する工程を示す図である。硬化材6は、まず、く体12と鋼板部材2との間隙に打設され、続いて、く体12の周囲の鋼板部材2の設置されていない部分に打設される。
【0041】
このように、橋脚補強構造1を施工することで、既存の橋脚10の補強を短期間で安価に施工することが可能となる。
【0042】
図8は、第1実施形態の橋脚補強構造1において、軸方向鉄筋3を用いない例を示す図である。
図9は、第1実施形態の橋脚補強構造1において、帯鉄筋4を用いない例を示す図である。
【0043】
橋脚補強構造1は、計算でもとめた補強強度や補強したい力の方向にあわせて鉄筋を選択して使用してもよい。鋼板部材2は、厚さによって強度が異なる。例えば、強度の大きい鋼板部材2を使用する場合、
図8又は
図9に示すように、軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4の少なくとも一方を用いなくてもよい。また、せん断応力に対する補強をする場合、
図8に示すように、帯鉄筋4を用い、曲げ応力に対する補強をする場合、
図9に示すように、軸方向鉄筋3を用いることが好ましい。
【0044】
また、軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4を設置する長さも補強強度にあわせて設定すればよい。例えば、強度の小さい鋼板部材2を使用する場合、
図8に示すように、軸方向鉄筋3が設置される箇所を上下方向に長くすればよい。
【0045】
このように、補強材としての軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4は、補強強度に応じて、種類及び設置箇所等を選択して用いてもよいので、さらに短期間で安価に施工することが可能となる。
【0046】
図10は、第2実施形態の橋脚補強構造1を示す図である。第2実施形態の橋脚補強構造1は、帯鉄筋4をループ状に形成した構造である。第2実施形態の橋脚補強構造1の帯鉄筋4以外の構造は、第1実施形態の橋脚補強構造1と同様なので、帯鉄筋4以外の構造の説明は省略する。
【0047】
図10に示すように、帯鉄筋4は、ループ状に一体に形成してもよい。
【0048】
第2実施形態のように、帯鉄筋4を、ループ状に形成することによって、より短時間に施工することが可能となる。
【0049】
図11は、第3実施形態の橋脚補強構造1を示す図である。第3実施形態の橋脚補強構造1は、
図2に示した第1実施形態の橋脚補強構造1に加えて、アンカー7を用いた構造である。第3実施形態の橋脚補強構造1のアンカー7以外の構造は、第1実施形態の橋脚補強構造1と同様なので、アンカー7以外の構造の説明は省略する。
【0050】
アンカー7は、く体12にあらかじめ打ち込まれ、
図2に示した硬化材7を打設することで、く体12と橋脚補強構造1とを一体化するためのものである。アンカー7は、く体12のうち、周囲に鋼板部材2が設置されない上方部分の少なくとも一部に打ち込まれる。アンカー7を使用する代わりに、く体12にブラスト処理を施してもよい。
【0051】
なお、アンカー7は、必要な補強強度にあわせて径及び本数等を決定して用いればよい。例えば、鉄筋のみで補強強度が足りていれば用いる必要はない。また、アンカー7を使用する代わりに、軸方向鉄筋3及び帯鉄筋4のうち、少なくとも一つを用いなくてもよい。
【0052】
アンカー7は、
図4に示したフローチャートのステップ3の前にく体12に打ち込むことが好ましい。
【0053】
アンカー7を打ち込むことによって、く体12と橋脚補強構造1とが一体化され、補強強度を増強させることが可能となる。
【0054】
図12は、第4実施形態の橋脚補強構造1を示す図である。第4実施形態の橋脚補強構造1は、く体12と鋼板部材2との間隙の少なくとも一部に充填材8を充填する構造である。
【0055】
充填材8は、硬化材6よりも安価で強度が低い材料でよい。充填材8は、
図4に示したフローチャートのステップ3又はステップ4の前に充填すると好ましい。
【0056】
充填材8をく体12と鋼板部材2との間隙の少なくとも一部に充填することによって、すべて硬化材6を打設する場合と比較して、安価な充填材8を選択すれば橋脚補強構造1を安価に形成することが可能となり、強度の強い充填材8を選択すれば狭強度の橋脚補強構造1を形成することが可能となる。
【0057】
図13は、第4実施形態の橋脚補強構造1において、充填材8を上方に充填する例を示す図である。
【0058】
図13に示すように、この例の橋脚補強構造1は、第1帯鉄筋4a及び硬化材6aをく体12と鋼板部材2との間隙の下方に打設し、充填材8をく体12と鋼板部材2との間隙の上方に打設し、その上方に第2帯鉄筋4b及び第2硬化材6bを打設する。
【0059】
このような橋脚補強構造1とすることによって、下方の補強強度が必要な場合であっても、補強強度を満足しつつ橋脚補強構造1を安価に形成することが可能となる。
【0060】
図14は、第4実施形態の橋脚補強構造1において、充填材8を上方及び下方に充填する例を示す図である。
【0061】
図14に示すように、この例の橋脚補強構造1は、第1充填材8aをく体12と鋼板部材2との間隙の下方に打設し、第1帯鉄筋4a及び硬化材6aをく体12と鋼板部材2との間隙のさらに上方に打設し、第2充填材8bをく体12と鋼板部材2との間隙のさらに上方に打設し、その上方に第2帯鉄筋4b及び第2硬化材6bを打設する。
【0062】
このような橋脚補強構造1とすることによって、選択された箇所の補強強度を満足しつつ橋脚補強構造1を安価に形成することが可能となる。
【0063】
本実施形態は、フーチング11と、フーチング11から上方に伸びる柱状のく体12と、を有する橋脚10を補強する橋脚補強構造1において、く体12の周囲を囲むように設置される鋼板部材2と、く体12と鋼板部材2とで形成される間隙の少なくとも一部に設置されると共に、鋼板部材2が存在しないく体12の周囲の少なくとも一部に設置される鉄筋3,4と、鋼板部材2とく体12とで形成される間隙及び鋼板部材2が存在しないく体12の周囲の少なくとも一部に打設される硬化材6と、を備えるので、強度バランスが良好であり、且つ、既存の橋脚10の補強を短期間で安価に施工することが可能となる。
【0064】
また、本実施形態では、く体12と鋼板部材2とで形成される間隙のうち、鉄筋3,4の設置されない部分に硬化材6と強度が異なる充填材8を備えるので、すべて硬化材6を打設する場合と比較して、安価な充填材8を選択すれば橋脚補強構造1を安価に形成することが可能となり、強度の強い充填材8を選択すれば狭強度の橋脚補強構造1を形成することが可能となる。
【0065】
また、本実施形態では、充填材8の強度は、硬化材6の強度よりも弱いので、すべて硬化材6を打設する場合と比較して、橋脚補強構造1を安価に形成することが可能となる。
【0066】
また、本実施形態では、く体12のうち、周囲に鋼板部材2が設置されない上方部分の少なくとも一部に打ち込まれ、硬化材6を打設することで一体化されるアンカー7を備えるので、く体12と橋脚補強構造1とが一体化され、補強強度を増強させることが可能となる。
【0067】
また、本実施形態では、フーチング11と鋼板部材2との少なくとも一部に間隙を有するので、大きな石等によってフーチング11と鋼板部材2とに間隙が生じていたとしても硬化材6や後述する充填材等によって間隙を埋めることが可能なので、フーチング11と鋼板部材2とを無理矢理当接させる必要がない。したがって、鋼板部材2を埋め込むための時間を短縮することが可能となる。
【0068】
以上、本発明の種々の実施形態について説明したが、本発明はこれらの実施形態のみに限られるものではなく、それぞれの実施形態の構成を適宜組み合わせて構成した実施形態も本発明の範疇となるものである。