特開 2024-171221 耐震補強構造

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024171221

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】耐震補強構造

(51)【国際特許分類】

   E01D 22/00 20060101AFI20241204BHJP

   E04G 23/02 20060101ALI20241204BHJP

   E01D 19/02 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

E01D22/00 B

E04G23/02 D

E04G23/02 F

E01D19/02

【審査請求】有

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023088183

(22)【出願日】2023-05-29

(11)【特許番号】

(45)【特許公報発行日】2024-06-13

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(71)【出願人】

【識別番号】507194017

【氏名又は名称】株式会社高速道路総合技術研究所

(71)【出願人】

【識別番号】505398941

【氏名又は名称】東日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505398952

【氏名又は名称】中日本高速道路株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】505398963

【氏名又は名称】西日本高速道路株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100099704

【弁理士】

【氏名又は名称】久寶 聡博

(72)【発明者】

【氏名】武田 篤史

(72)【発明者】

【氏名】後藤 源太

【テーマコード（参考）】

2D059

2E176

【Ｆターム（参考）】

2D059AA03

2D059GG05

2D059GG40

2D059GG55

2E176AA01

2E176AA04

2E176BB29

(57)【要約】

【課題】中間貫通鋼材を用いることなく、なおかつ短工期かつ低コストで耐力あるいは靭性を高めることが可能な耐震補強構造を提供する。
【解決手段】本発明に係る耐震補強構造１１は、ＲＣ柱部材である壁式橋脚１の脚部２を本発明の既設部としてこれを耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部とし、該脚部にあらたな鉄筋コンクリート部１２を新設部として巻き立てて構成してあり、鉄筋コンクリート部１２は、新設側コンクリート３４、該新設側コンクリートに埋設された新設側軸方向鉄筋３７及びこれを取り囲むせん断補強筋３６からなる。ここで、新設側軸方向鉄筋３７は、それらが各々個別の鋼管３８に独立して挿通された状態で新設側コンクリート３４に埋設配置してあり、鋼管３８に挿通された長さ範囲において、それぞれ座屈拘束鉄筋３５として機能する。
【選択図】 図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てた耐震補強構造において、
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したことを特徴とする耐震補強構造。

【請求項2】

前記既設部を構成する既設側軸方向鉄筋のうち、該既設部を構成する既設側コンクリートに露出した状態で該既設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を既設側ボンド鉄筋比率として該既設側ボンド鉄筋比率を７０％以上とするとともに、前記新設側軸方向鉄筋のうち、前記鋼管に挿通された状態で前記新設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を新設側アンボンド鉄筋比率として該新設側アンボンド鉄筋比率を７０％以上とした請求項１記載の耐震補強構造。

【請求項3】

前記既設側ボンド鉄筋比率を９０％以上、前記新設側アンボンド鉄筋比率を９０％以上とした請求項２記載の耐震補強構造。

【請求項4】

前記既設部をＲＣフーチングから立設されたＲＣ柱部材の脚部とし、前記新設側軸方向鉄筋を前記ＲＣフーチングとの境界面を越えて該ＲＣフーチングに延びるように配置するとともに、前記鋼管を前記境界面近傍に位置決めされ少なくとも前記新設側コンクリートの側に延設されるように配置した請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の耐震補強構造。

【請求項5】

前記鋼管の上端に前記新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置することにより、前記新設側コンクリートから前記鋼管に圧縮荷重が伝達しないように構成した請求項４記載の耐震補強構造。

【請求項6】

所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成した請求項１、請求項２、請求項３又は請求項５記載の耐震補強構造。

【請求項7】

所定位置における横断面の曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成した請求項４記載の耐震補強構造。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鉄筋コンクリート部材を耐震補強する際に適用される耐震補強構造に関する。

【背景技術】

【0002】

柱や橋脚といった鉄筋コンクリート部材（以下、ＲＣ柱部材）を耐震補強するにあたっては、これを既設部として該既設部の回りにあらたな鉄筋コンクリートを新設部として巻き立て、場合によってはその周囲をさらに鋼板で拘束することで、柱や橋脚の耐力あるいは靭性を高める方法が広く知られている。

【0003】

ここで、繰り返し地震荷重によって新設部の軸方向鉄筋が座屈すると、側方への孕み出し、さらにはかぶりコンクリートの剥落、ひいてはＲＣ柱部材の破壊へと進行するおそれがある。

【0004】

かかる事態は、鉄筋コンクリートの巻立てによる耐震補強作用が発揮されない結果となるため、これを防止すべく、ＰＣ鋼棒等で構成された中間貫通鋼材をＲＣ柱部材に貫通させた上、該中間貫通鋼材の各端を、新設部の軸方向鉄筋近傍あるいはその周囲に巻回されるせん断補強筋近傍に定着させる対策が講じられる（特許文献１の図８，９）。

【0005】

かかる対策によれば、中間貫通鋼材によって新設部に配置された軸方向鉄筋の座屈が防止されるため、鉄筋コンクリートの巻立てによる上述の耐力向上作用あるいは靭性向上作用が確実に発揮される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００２－３３２７５０号公報

【特許文献2】特開２０２２－７６５００号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかしながら、上記対策では、中間貫通鋼材を貫通配置するための挿通孔を既設部であるＲＣ柱部材に削孔する際、該ＲＣ柱部材に埋設された鉄筋を傷付けてしまうおそれがあるとともに、それを避けるべく何度も削孔位置を変更すると、ＲＣ柱部材を傷める、工事が遅れる、コストがかさむといった問題を生じていた。

【0008】

加えて、例えば橋脚の場合、フーチングに接合される脚部近傍で曲げモーメントが最大となるため、地盤面以下での作業となって周辺地盤を一定深さまで掘り下げる必要が生じるとともに、削孔された挿通孔に壁厚相当長さの中間貫通鋼材を水平に挿通させるためには、水平方向にも相当の余堀りが必要になるという問題も生じていた。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、中間貫通鋼材を用いることなく、なおかつ短工期かつ低コストで耐力あるいは靭性を高めることが可能な耐震補強構造を提供することを目的とする。

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係る耐震補強構造は請求項１に記載したように、耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てた耐震補強構造において、
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したものである。

【0011】

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設部を構成する既設側軸方向鉄筋のうち、該既設部を構成する既設側コンクリートに露出した状態で該既設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を既設側ボンド鉄筋比率として該既設側ボンド鉄筋比率を７０％以上とするとともに、前記新設側軸方向鉄筋のうち、前記鋼管に挿通された状態で前記新設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を新設側アンボンド鉄筋比率として該新設側アンボンド鉄筋比率を７０％以上としたものである。

【0012】

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設側ボンド鉄筋比率を９０％以上、前記新設側アンボンド鉄筋比率を９０％以上としたものである。

【0013】

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記既設部をＲＣフーチングから立設されたＲＣ柱部材の脚部とし、前記新設側軸方向鉄筋を前記ＲＣフーチングとの境界面を越えて該ＲＣフーチングに延びるように配置するとともに、前記鋼管を前記境界面近傍に位置決めされ少なくとも前記新設側コンクリートの側に延設されるように配置したものである。

【0014】

また、本発明に係る耐震補強構造は、前記鋼管の上端に前記新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置することにより、前記新設側コンクリートから前記鋼管に圧縮荷重が伝達しないように構成したものである。

【0015】

また、本発明に係る耐震補強構造は、所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成したものである。

【0016】

本発明に係る耐震補強構造においては、従来と同様、耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てて構成するが、本発明では、新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態で新設側コンクリートに埋設されるように配置してある。

【0017】

このようにすると、新設側軸方向鉄筋のうち、鋼管に挿通された鉄筋は、鋼管に挿通された範囲においてそれらの曲げ変形が鋼管によって拘束されるため、軸圧縮力による座屈が防止される。

【0018】

ここで、新設側軸方向鉄筋は、鋼管に挿通された範囲においてコンクリートと付着しない形となるため、コンクリートとの間で荷重伝達が行われないが、既設側軸方向鉄筋が既設側コンクリートとの間で荷重伝達を行うので、新設側コンクリートを既設側コンクリートに連続一体化させておけば、既設側軸方向鉄筋によって新設側コンクリートに生じるひび割れが分散され、それゆえ新設側コンクリートの鋼管付近で割れが集中するおそれはない。

【0019】

このように、鋼管の曲げ拘束による新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用と、既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用とが相俟って、新設部では、圧縮引張に伴う履歴減衰によるエネルギー吸収作用が確実に発揮されることとなり、かくして巻立てが行われた部位の靭性を大幅に向上させることが可能となる。

【0020】

耐震補強は、柱、梁、壁といった部材全体を対象とする場合のほか、部材の脚部や頂部といった部分領域に限定されることも多いため、本願では、全体のみならず、部分領域も含める主旨で、耐震補強の対象を鉄筋コンクリート部と呼ぶ。

【0021】

新設側軸方向鉄筋は、鉄筋コンクリートを柱や梁として扱う際にそれらの材軸方向に沿って配置された鉄筋という意味で一般的に用いられているが、本願においては、かかる意味を含め、広く曲げ補強を目的とした鉄筋という意味で用いるものとし、せん断補強筋は除外されるものとする。

【0022】

耐震補強の対象となる既設部は、曲げモーメントが大きくなる部位に広く適用することが可能であって、ＲＣ柱部材の脚部や頂部、ＲＣ壁の脚部や頂部、ＲＣ梁の端部などが該当するが、ＲＣ柱部材の脚部、特に横断面の縦横比が大きい壁状をなすＲＣ柱部材の脚部が典型例となり、より具体的には、ＲＣフーチングから立設された橋脚の脚部が該当する。

【0023】

この場合、新設側軸方向鉄筋をＲＣフーチングとの境界面を越えて該ＲＣフーチングに延びるように配置するとともに、鋼管を境界面近傍に位置決めされ少なくとも上記脚部の側に延設されるように配置したならば、橋脚等のＲＣ柱部材の脚部を適切に耐震補強することが可能となる。

【0024】

新設側軸方向鉄筋を鋼管に挿通するにあたり、該鋼管は、曲げ補強が必要となる断面位置の範囲に応じて、新設側軸方向鉄筋の所定長さにわたり該新設側軸方向鉄筋に被せられれば足りるものであって、新設側軸方向鉄筋の全長にわたって被せる必要はない。

【0025】

なお、以下の記載においては、新設側軸方向鉄筋のうち、鋼管に挿通された長さ範囲を、鋼管を含めた概念として座屈拘束鉄筋と呼ぶ。

【0026】

本発明においては、必ずしも新設側軸方向鉄筋の全てを鋼管に挿通する必要はなく、それらの一部を鋼管に挿通し、残りを通常の鉄筋、すなわちコンクリートに露出する形で該コンクリートに埋設された鉄筋（以下、ボンド鉄筋と呼ぶ）としてもかまわないし、既設側軸方向鉄筋もその一部にアンボンド鉄筋（コンクリートとの付着が切れる形で該コンクリートに埋設された鉄筋。本発明の座屈拘束鉄筋もこれに含まれる）が含まれていてもかまわないが、既設部においては、既設側軸方向鉄筋全体に対するボンド鉄筋の断面積割合（既設側ボンド鉄筋比率）を７０％以上とするとともに、新設側においては、新設側軸方向鉄筋全体に対する座屈拘束鉄筋の断面積割合（新設側アンボンド鉄筋比率）を７０％以上とした構成が望ましく、これらに代えて、それぞれ９０％以上とした構成がさらに望ましい。

【0027】

これは、既設側でボンド鉄筋の割合が９０％未満、新設側で座屈拘束鉄筋の割合が９０％未満になると、上述した既設側軸方向鉄筋によるひび割れ抑制作用及び座屈拘束鉄筋による座屈防止作用が若干不足して、巻立てが行われた部位の靭性を十分に向上させることができないおそれがあるからであり、それぞれ７０％未満になると、上記２つの作用が大幅に不足して、巻立て部位の靭性向上が困難になるからである。

【0028】

ちなみに、本発明は、耐震補強の対象となる既設部の既設側軸方向鉄筋が実質的にほぼすべてボンド鉄筋であることから、新設部のひび割れ抑制作用についてはこれらのボンド鉄筋に委ねることができるとともに、それによって新設側軸方向鉄筋のほぼすべてを所定長さ範囲にわたって座屈拘束鉄筋で構成することが可能になり、それによって新設側軸方向鉄筋の座屈を確実に防止することができるものであって、言い換えれば、既設部を耐震補強するにあたって該既設部自体の性能を積極的に有効利用することにより、座屈拘束鉄筋の作用を最大限に発揮させることができる点に特徴があるものであり、通常の鉄筋（ボンド鉄筋）と座屈拘束鉄筋とを当初から混在させて新規の鉄筋コンクリート部を構築する特許文献２記載の発明とは一線を画する。

【0029】

既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用と新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用との相乗作用によって巻立て部位の靭性を大幅に向上させることができるという上述の効果を得るためには、鋼管がせん断力によって破損する事態を可能な限り回避可能な構成とするのが望ましいが、所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成したならば、鋼管による座屈防止作用が発揮される前にせん断ひび割れが生じて該せん断ひび割れに沿ったせん断すべりで鋼管が破損する事態を未然に回避することができる。

【0030】

鋼管は、それに挿通される新設側軸方向鉄筋の座屈を防止するための部材であるため、自ら座屈しないように厚みや径を適宜設定する必要があるとともに、周囲に拡がる新設側コンクリートから圧縮荷重が作用しないようにすることが望ましく、具体的には、鋼管の上端に新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置する構成を採用することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本実施形態に係る耐震補強構造１１とそれが適用された壁式橋脚１の図であり、(a)は側面図、(b)はＡ－Ａ線に沿う水平断面図、(c)はＢ－Ｂ線に沿う水平断面図。

【図2】耐震補強構造の図であり、(a)は従来構成に係る耐震補強構造１１´の水平断面図、(b)は本実施形態に係る耐震補強構造１１の水平断面図、(c)はＣ－Ｃ線に沿う鉛直断面図。

【図3】座屈拘束鉄筋を示した図であり、(a)は材軸を含む鉛直断面図、(b)はＤ－Ｄ線に沿う水平断面図。

【図4】耐震補強構造１１の施工手順を示した説明図。

【図5】変形例に係る耐震補強構造の説明図。

【図6】別の変形例に係る耐震補強構造の詳細鉛直断面図。

【図7】正負交番載荷実験の結果を示したグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0032】

以下、本発明に係る耐震補強構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。

【0033】

本実施形態に係る耐震補強構造１１は図１に示すように、ＲＣ柱部材である壁式橋脚１の脚部２を本発明の既設部としてこれを耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部とし、該脚部にあらたな鉄筋コンクリート部１２を新設部として巻き立てて構成してある。

【0034】

壁式橋脚１は、その脚部２でＲＣフーチング３に立設してあるとともに、頂部４で上部工５に連結してあり、該上部工からの鉛直荷重及び水平荷重を、ＲＣフーチング３を介して地盤６に伝達するようになっている。

【0035】

一方、壁式橋脚１のうち、脚部２を除く高さ範囲、その代表である頂部４についても、鉄筋コンクリート１２´を巻き立てることで耐震補強構造１１´を構成してある。

【0036】

図２は、耐震補強構造１１´及び耐震補強構造１１を示したものであり、同図(a)でわかるように、頂部４は、コンクリート２１、該コンクリートに埋設された軸方向鉄筋２２及びこれを取り囲むせん断補強筋２３からなり、該頂部に、同じくコンクリート２４、該コンクリートに埋設された軸方向鉄筋２５及びこれを取り囲むせん断補強筋２６からなる鉄筋コンクリート１２´を巻き立てるとともに、ＰＣ鋼棒等で構成された中間貫通鋼材２７を頂部４に貫通させた上、該中間貫通鋼材の各端を、軸方向鉄筋２５の近傍あるいはその周囲に巻回されるせん断補強筋２６近傍に定着させることで耐震補強構造１１´を構成してあるが、鉄筋コンクリート１２´は従来公知の構成であるため、ここでは詳細な説明を省略する。

【0037】

一方、耐震補強構造１１は同図(b)及び同図(c)に示すように、既設側コンクリート３１、該既設側コンクリートに埋設された既設側軸方向鉄筋３２及びこれを取り囲むせん断補強筋３３からなる脚部２に、新設側コンクリート３４、該新設側コンクリートに埋設された新設側軸方向鉄筋３７及びこれを取り囲むせん断補強筋３６からなる鉄筋コンクリート部１２を巻き立てて構成してある。

【0038】

ここで、新設側軸方向鉄筋３７は、それらが各々個別の鋼管３８に独立して挿通された状態で新設側コンクリート３４に埋設配置してあり、鋼管３８に挿通された長さ範囲において、それぞれ座屈拘束鉄筋３５として機能する。

【0039】

既設側軸方向鉄筋３２は、その全てをボンド鉄筋として既設側コンクリート３２に露出した状態で該既設側コンクリートに埋設してあり、既設側軸方向鉄筋全体に対するボンド鉄筋の断面積割合（既設側ボンド鉄筋比率）は本実施形態では１００％となっている。

【0040】

一方、新設側軸方向鉄筋３７は、その全てを鋼管３８に挿通した状態で新設側コンクリート３４に埋設してあり、新設側軸方向鉄筋全体に対する座屈拘束鉄筋の断面積割合（新設側アンボンド鉄筋比率）は本実施形態では１００％となっている。

【0041】

また、新設側軸方向鉄筋３７は、鉄筋コンクリート部１２とＲＣフーチング３との境界面を越えて、該ＲＣフーチングに延びるように配置してあるとともに、鋼管３８は、その下端がＲＣフーチング３に埋め込まれた状態で鉄筋コンクリート部１２の側に延設されるように上述の境界面近傍に位置決めしてある。

【0042】

鋼管３８は、橋軸方向に沿った脚部２の幅にその両側に設けられる鉄筋コンクリート部１２の厚みを加えた全体幅をＤとしたとき（図２(b)参照）、上記境界面から該鋼管の上端までの高さＬ₁を、０．２５Ｄ以上、望ましくは０．５Ｄ以上、さらに望ましくはＤ以上とするのがよい。

【0043】

このようにすれば、新設側軸方向鉄筋３７に対する鋼管３８の座屈防止作用がより確実となる。

【0044】

新設側軸方向鉄筋３７は図３に示すように、鋼管３８の曲げ剛性による座屈防止機能を享受できないような空隙が該鋼管との間に形成されることがないよう、該新設側軸方向鉄筋の外周面と鋼管３８の内周面との間に充填材４１を充填してある。

【0045】

鋼管３８は、新設側軸方向鉄筋３７や新設側コンクリート３４から圧縮力が作用して自ら座屈することがないよう、内周面及び外周面に凹凸がない構造用鋼管を用いるのがよい。

【0046】

充填材４１は、新設側軸方向鉄筋３７と鋼管３８との付着が切れるようにすることで、新設側軸方向鉄筋３７からの圧縮力が鋼管３８に実質的に伝達しないようにするのが望ましく、例えばモルタル又はセメントペーストで構成することができる。

【0047】

モルタル又はセメントペーストは、標準よりも水量を多くした配合とすればよい。

【0048】

本実施形態に係る耐震補強構造１１を構築するには、鉄筋コンクリート部１２の巻立てに先立ち、まず、図４(a)に示すように、本発明の既設部である脚部２の表面に複数の凹部５１を格子状に離間形成する。凹部５１は、例えば円筒体の先端側周縁に刃先が設けられたコアビット（コアドリル）を用いて形成すればよい。

【0049】

凹部５１を穿孔するにあたっては、その深さが脚部２に埋設されている既設側軸方向鉄筋３２のかぶり厚さ未満となるように設定する。

【0050】

次に、図４(b)に示すように、脚部２の周囲に新設側軸方向鉄筋３７を配置するとともに、所定長さ範囲では該新設側軸方向鉄筋を鋼管３８に挿通して座屈拘束鉄筋３５とした上、それらの回りにせん断補強筋３６を巻回する。

【0051】

次に、新設側コンクリート３４の厚みに相当する位置に型枠（図示せず）を立て込んだ後、該型枠の内側にコンクリートを打設する。

【0052】

なお、適当なタイミング、遅くとも上記コンクリート打設の前に新設側軸方向鉄筋３７の外周面と鋼管３８の内周面との間に充填材４１を充填しておく。

【0053】

上述のようにコンクリート打設を行うと、脚部２と型枠との間に新設側コンクリート３４が構築されるとともに、該コンクリートが脚部２の凹部５１に流入し、該凹部に嵌合する凸部５２が新設側コンクリート３４に形成される。

【0054】

そして、突設形成された凸部５２は、該凸部が嵌合される凹部５１との協働作用によってシヤキーとして機能するので、脚部２の既設側コンクリート３１と新設側コンクリート３４とを一体化させることができる。

【0055】

鋼管３８は、新設側軸方向鉄筋３７を配筋した後、それに被せるように配置してもよいし、新設側軸方向鉄筋３７を挿通した状態で一括配置するようにしてもよい。

【0056】

以上説明したように、本実施形態に係る耐震補強構造１１によれば、新設側軸方向鉄筋３７を、それらが各々個別の鋼管３８に独立して挿通された状態で新設側コンクリート３４に埋設されるように配置したので、新設側軸方向鉄筋３７のうち、鋼管３８に挿通された長さ範囲では、それらの曲げ変形が鋼管３８によって拘束されるため、軸圧縮力による座屈が防止される。

【0057】

ここで、新設側軸方向鉄筋３７は、鋼管３８に挿通された範囲において新設側コンクリート３４と付着しない形となるため、該新設側コンクリートとの間で荷重伝達が行われないが、新設側コンクリート３４を既設側コンクリート３１に連続一体化させてあるので、既設側軸方向鉄筋３２によって新設側コンクリート３４に生じるひび割れが分散され、それゆえ鋼管３８の付近で新設側コンクリート３４の割れが集中するおそれはない。

【0058】

このように、鋼管３８の曲げ拘束による新設側軸方向鉄筋３７の座屈防止作用と、既設側軸方向鉄筋３２による新設側コンクリート３４のひび割れ抑制作用とが相俟って、新設部である鉄筋コンクリート部１２では、圧縮引張に伴う履歴減衰によるエネルギー吸収作用が確実に発揮されることとなり、かくして、従来のように中間貫通鋼材を用いずとも、巻立てが行われた部位の靭性を大幅に向上させることが可能となる。

【0059】

本実施形態では、壁式橋脚１の脚部２を既設部としてこれを耐震補強の対象としたが、本発明の耐震補強構造は、曲げモーメントが大きくなる部位に広く適用することが可能であって、壁式橋脚１の脚部２に代えて、ＲＣ柱部材の脚部や頂部、ＲＣ壁の脚部や頂部、ＲＣ梁の端部などに広く適用することができる。

【0060】

また、本実施形態では、既設部である脚部２の既設側コンクリート３１にせん断補強筋３３が埋設され、新設部である新設側コンクリート３４にせん断補強筋３６が埋設されるものとしたが、これらのせん断補強筋については適宜省略することが可能である。

【0061】

また、本実施形態では、鋼管３８をその下端がＲＣフーチング３に根入れされるように、なおかつ該ＲＣフーチングとの境界面からの高さＬ₁が全体幅Ｄの０．２５Ｄ以上、望ましくは０．５Ｄ以上、さらに望ましくはＤ以上としたが、鋼管を根入れするかどうか、あるいはその高さ（長さ）をどのように設定するかは、座屈防止による曲げ補強がどの断面位置で必要になるのか等を勘案しながら適宜決定すればよい。

【0062】

また、本実施形態では、既設側軸方向鉄筋３２の全てをボンド鉄筋として既設側コンクリート３２に露出した状態で該既設側コンクリートに埋設した構成（既設側ボンド鉄筋比率が１００％）とするとともに、新設側軸方向鉄筋３７の全てを鋼管３８に挿通した状態で新設側コンクリート３４に埋設した構成（新設側アンボンド鉄筋比率が１００％）としたが、必ずしも既設側軸方向鉄筋の全てがボンド鉄筋である必要はなく、その一部にアンボンド鉄筋が含まれていてもかまわないし、新設側軸方向鉄筋の全てが鋼管に挿通されている必要もなく、その一部がボンド鉄筋であってもかまわない。

【0063】

但し、既設側ボンド鉄筋比率や新設側アンボンド鉄筋比率が７０％未満の場合には、上述した既設側軸方向鉄筋によるひび割れ抑制作用及び座屈拘束鉄筋による座屈防止作用が大幅に不足して巻立て部位の靭性向上が困難になるため、上記各比率を７０％以上とするのが望ましく、巻立て部位の靭性を確実に高めるためには、９０％以上とするのがさらに望ましい。

【0064】

また、本実施形態では、脚部２に予め凹部５１を設けた上、該凹部に嵌合する凸部５２を新設側コンクリート３４に形成することにより、脚部２の既設側コンクリート３１と新設側コンクリート３４とを一体化させるようにしたが、既設側コンクリート３１と新設側コンクリート３４とを一体化させる具体的な手段は任意であって、例えばチッピングによって既設側コンクリート３１の表面を目荒らしするようにしてもかまわない。

【0065】

また、本実施形態では特に言及しなかったが、既設側軸方向鉄筋による新設側コンクリートのひび割れ抑制作用と新設側軸方向鉄筋の座屈防止作用との相乗作用によって巻立て部位の靭性を大幅に向上させることができるという上述の効果を得るためには、鋼管がせん断力によって破損する事態を可能な限り回避可能な構成とするのが望ましい。

【0066】

ここで、所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成したならば、鋼管による座屈防止作用が発揮される前にせん断ひび割れが生じて該せん断ひび割れに沿ったせん断すべりで鋼管が破損する事態を未然に回避することができる。

【0067】

例えば壁式橋脚の場合であれば、図５に示したように、その脚部における曲げ耐力をＭ_u、せん断ひび割れ耐力をＱ_cとすると、曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍ_uに達したときのせん断力Ｑが、
Ｑ＜Ｑ_c
となるように断面を設計する。

【0068】

ここで、壁式橋脚の場合、図５に示すように、上部工に作用する水平力をＱ´、その作用位置とＲＣフーチングの天端位置までの距離（せん断スパン）をａとすると、
Ｍ＝ａ・Ｑ´
であるから、中間荷重がないとすれば、
Ｑ´＝Ｑ
であるので、
Ｍ＝ａ・Ｑ
となる。したがって、ＭがＭ_uに達したときのせん断力Ｑは、
Ｑ＝Ｍ_u／ａ
となるから、
Ｍ_u／ａ＜Ｑ_c
となるように断面を設計すればよい。

【0069】

また、本実施形態では特に言及しなかったが、図６に示すように、鋼管３８の上端に新設側軸方向鉄筋３７が挿通される形で環状の縁切り材６１を当接配置するようにしてもよい。

【0070】

縁切り材６１は、圧縮剛性がコンクリートよりも格段に小さい材料、例えばスポンジやゴムなどで構成する。

【0071】

かかる構成によれば、新設側コンクリート３４から鋼管３８に圧縮荷重が伝達しないため、鋼管３８が自ら座屈するのを未然に防ぐことが可能となる。

【0072】

次に、座屈拘束鉄筋により曲げ補強された壁式橋脚の変形性能を確認すべく、正負交番載荷実験を行ったので、以下にその概略を説明する。

【0073】

試験体は、図１及び図２で説明した形状の壁式橋脚を実構造物の１／５程度のスケールで２つ製作し、一方を鋼管なし、もう一方を鋼管ありとした。

【0074】

既設側軸方向鉄筋及び新設側軸方向鉄筋はいずれの試験体もＤ１０とし、鋼管ありとした試験体では、外径が１５ｍｍ、厚みが１．２ｍｍの構造用鋼管を用いた。

【0075】

図７は、上記試験の結果を示したスケルトンカーブであり、実線が鋼管あり、破線が鋼管なしの結果であり、鋼管ありの試験体では、鋼管なしの試験体に比べ、変形性能が大幅に向上していることがわかる。

【符号の説明】

【0076】

１ 壁式橋脚（ＲＣ柱部材）
２ 脚部（既設部）
３ ＲＣフーチング
１１ 耐震補強構造
１２ 鉄筋コンクリート部
３１ 既設側コンクリート
３２ 既設側軸方向鉄筋
３４ 新設側コンクリート
３５ 座屈拘束鉄筋
３７ 新設側軸方向鉄筋
３８ 鋼管
６１ 縁切り材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【手続補正書】

【提出日】2024-04-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てた耐震補強構造において、
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態でなおかつ該各鋼管内に同一鉄筋のみが配置された形で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したことを特徴とする耐震補強構造。

【請求項2】

前記既設部を構成する既設側軸方向鉄筋のうち、該既設部を構成する既設側コンクリートに露出した状態で該既設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を既設側ボンド鉄筋比率として該既設側ボンド鉄筋比率を７０％以上とするとともに、前記新設側軸方向鉄筋のうち、前記鋼管に挿通された状態で前記新設側コンクリートに埋設された鉄筋の断面積割合を新設側アンボンド鉄筋比率として該新設側アンボンド鉄筋比率を７０％以上とした請求項１記載の耐震補強構造。

【請求項3】

前記既設側ボンド鉄筋比率を９０％以上、前記新設側アンボンド鉄筋比率を９０％以上とした請求項２記載の耐震補強構造。

【請求項4】

前記既設部をＲＣフーチングから立設されたＲＣ柱部材の脚部とし、前記新設側軸方向鉄筋を前記ＲＣフーチングとの境界面を越えて該ＲＣフーチングに延びるように配置するとともに、前記鋼管を前記境界面近傍に位置決めされ少なくとも前記新設側コンクリートの側に延設されるように配置した請求項１乃至請求項３のいずれか一記載の耐震補強構造。

【請求項5】

前記鋼管の上端に前記新設側軸方向鉄筋が挿通される形で環状の縁切り材を当接配置することにより、前記新設側コンクリートから前記鋼管に圧縮荷重が伝達しないように構成した請求項４記載の耐震補強構造。

【請求項6】

所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成した請求項１、請求項２又は請求項３記載の耐震補強構造。

【請求項7】

所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成した請求項５記載の耐震補強構造。

【請求項8】

所定横断面における曲げモーメントＭが曲げ耐力Ｍｕに達したときの該横断面におけるせん断力Ｑがせん断ひび割れ耐力Ｑcより小さくなるように構成した請求項４記載の耐震補強構造。

【手続補正2】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正の内容】

【0010】

上記目的を達成するため、本発明に係る耐震補強構造は請求項１に記載したように、耐震補強の対象となる鉄筋コンクリート部を既設部とし、該既設部にあらたな鉄筋コンクリート部を新設部として巻き立てた耐震補強構造において、
前記新設部を構成する新設側軸方向鉄筋のうち、一部又は全部を、それらが各々個別の鋼管に独立して挿通された状態でなおかつ該各鋼管内に同一鉄筋のみが配置された形で前記新設部を構成する新設側コンクリートに埋設されるように配置したものである。