(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フーチング上に築造された矩形断面を有する橋脚柱の外周に、鋼板を設置する耐震補強構造であって、
前記橋脚柱の少なくとも塑性ヒンジ領域には、波の山及び谷が水平方向となるように、波形鋼板が設置され、
前記波形鋼板は前記橋脚柱の外周を構成する４つの面にユニットとして設置され、この波形鋼板ユニットは前記波形鋼板とその水平方向両端部に鉛直方向に固定されたフランジとからなり、互いに隣接する前記波形鋼板ユニットの前記フランジは連結部材を介して互いに連結されていることを特徴とする橋脚の耐震補強構造。
【請求項２】
前記連結部材は前記橋脚柱の隅角部外方に鉛直方向に設置された等辺山形鋼であることを特徴とする請求項１記載の橋脚の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、橋脚の耐震補強構造に関し、より詳細には橋脚柱に鋼板を巻立てることにより補強する鋼板巻立て工法の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災以後、設計震度が大幅に改訂され、既設橋の耐震補強は喫緊の課題となっている。橋脚の耐震補強の１つとして鋼板巻立て工法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
この工法は、一般に橋脚柱のじん性向上を図ることを主たる目的とし、さらには曲げ耐力及びせん断耐力の向上を図ることを目的として実施する工法である。従来の鋼板巻立て工法は、図６に示すように、矩形断面の橋脚柱５０の外周にせん断耐力及びじん性を向上させるための平鋼板５１を巻き、この平鋼板５１を無収縮モルタルやエポキシ樹脂により橋脚柱５０と一体化させる。平鋼板５１の橋脚柱５０への取付けに際し、橋脚柱５０の基部においては、平鋼板５１の下端とフーチング５２の上面との間に隙間５３を設ける。この隙間５３を設けるのは、橋梁が大きな地震力を受けて、橋脚基部（橋脚柱５０の基部）に塑性ヒンジが生じた際に、鋼板５１による拘束を受けた状態で橋脚柱５０にじん性のある曲げ破壊が生じるようにするためである。
【０００４】
また、橋脚柱５０の基部においては平鋼板５１の下端部を取り囲むようにＨ型鋼５４を配置する。これは隙間５３を設けた結果、拘束効果が低減するので、橋脚柱５０に対する鋼板５１による横方向の拘束効果を高めるためである。このように、橋脚柱５０に対する拘束効果を高めることにより、曲げ耐力は一定でじん性すなわち変形性能は向上する。しかし、大規模な地震が発生した場合、橋脚柱５０はその変形性能を超えて変位することがある。そこで、従来工法では、フーチング５２に定着アンカー５５を設置して、その上端部をＨ形鋼５４に取り付けている。この定着アンカー５５により橋脚柱５０の曲げ耐力が向上し、塑性変位を減少させて許容値に収めるようにしている。定着アンカー５５としては異形棒鋼を使用し、フーチング５２への定着はエポキシ樹脂によるのが一般的であり、また定着長はアンカー鉄筋径の２０倍以上確保するものとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２２１７１９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記従来の鋼板巻立て工法では、鋼板５１による拘束効果を維持したまま橋脚柱５０にじん性のある曲げ破壊を生じさせるためには、上述のように平鋼板５１の下端とフーチング５２の上面との間に隙間５３を設けなければならない。仮に、この隙間５３を設けないとすると、橋脚柱５０の基部に大きな曲率の変形が生じた場合には、鋼板５１がフーチング５２に衝突し、鋼板５１に予期せぬ圧縮力が作用して座屈し、橋脚柱５０に対する拘束効果を期待できなくなるおそれがある。このような点を考慮して、隙間は５〜１５ｃｍの長さとされている。しかし、隙間５３により橋脚柱内部に配筋された鉄筋が腐食し易いという問題が生じる。その一方、橋脚柱５０に対する拘束効果を発揮させるという観点からは、隙間５３は可能な限り小さいことが望ましい。すなわち、隙間５３は鋼板５１とフーチング５２との接触を防止するために、やむをえずに設けているものであると言える。
【０００７】
また、上記従来の鋼板巻立て工法では、橋脚柱５０の曲げ耐力を向上させるために定着アンカー５５を設置している。しかしながら、定着アンカー５５の設置には、フーチング５２への孔あけ、エポキシ樹脂の充填等の工程を必要とし、施工コストが割高となる。また、エポキシ樹脂は経年劣化し、接着力が低下する。
【０００８】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、鋼板とフーチングとの間に隙間を設けなくとも橋脚柱に対する拘束効果を発揮させ、橋脚柱のじん性の向上を図ることができる、橋脚の耐震補強構造を提供することにある。
この発明の別の目的は、拘束効果を発揮させると同時に、曲げ耐力の向上も図ることができ、さらには隙間をなくすことにより鉄筋の防食性の向上を図ることができる、橋脚の耐震補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、フーチング上に築造された矩形断面を有する橋脚柱の外周に、鋼板を設置する耐震補強構造であって、
前記橋脚柱の少なくとも塑性ヒンジ領域には、波の山及び谷が水平方向となるように、波形鋼板を設置することを特徴とする橋脚の耐震補強構造にある。
【００１０】
上記耐震補強構造において、前記波形鋼板は前記橋脚柱の外周を構成する４つの面にユニットとして設置され、この波形鋼板ユニットは前記波形鋼板とその水平方向両端部に鉛直方向に固定されたフランジとからなり、互いに隣接する前記波形鋼板ユニットの前記フランジは連結部材を介して互いに連結されている構成を採用することができる。前記連結部材は等辺山形鋼である構成を採用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明によれば、鋼板とフーチングとの間に隙間を設けなくとも橋脚柱に対する拘束効果を発揮させ、橋脚柱のじん性向上を図ることができる。また、拘束効果を発揮させると同時に、曲げ耐力及び鉄筋の防食性の向上も図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の実施形態を示し、橋脚の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ線矢視断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。
【図５】橋脚に水平力が作用したときの変形を示す正面図である。
【図６】従来工法を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１〜図４はこの発明の実施形態を示し、図１は橋脚の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図、図３は図２のＢ−Ｂ線矢視断面図、図４は図１のＣ−Ｃ線矢視断面図である。橋脚１は、鉄筋コンクリート製のものであり、基礎であるフーチング２と、その上に築造される柱部（以下、橋脚柱という）３と梁部４とで構成される。この発明が適用される橋脚柱３は断面が矩形のものである。
【００１４】
橋脚柱３には、この発明により、塑性ヒンジ領域Ｌp の外周に波形鋼板４が設置される。塑性ヒンジ領域Ｌp の上方の橋脚柱３には、その外周に、従来と同様に平鋼板５が設置される。ここに、塑性ヒンジ領域Ｌp は次式で与えられる。
【００１５】
Ｌp＝0.2ｈ−0.1Ｄ
ただし、0.1Ｄ≦Ｌp≦0.5Ｄ
ｈ：橋脚基部から上部構造の慣性力の作用位置までの距離（ｍｍ）
Ｄ：橋脚柱の断面高さ（ｍｍ）（円形断面のときは直径、矩形断面のときは解析方向に対する断面寸法）
なお、「橋脚基部」とは橋脚柱３の基部のことをいい、特に上記式においてｈを定義するのに用いられる「橋脚基部」に限っては、橋脚柱３の下端を意味する。
【００１６】
波形鋼板４は橋脚柱３の外周を構成する４つの面のそれぞれに、ユニット１０として配置される。波形鋼板ユニット１０は、波形鋼板４と１対の鋼製フランジ１１とで構成される。波形鋼板４は、波の山４ａ及び谷４ｂが水平方向となるように、言い換えれば山４ａ及び谷４ｂが繰り返し連続する方向が鉛直方向となるように配置される。フランジ１１は、この波形鋼板４の水平方向両端部に鉛直方向となるように溶接等により固定される。
【００１７】
橋脚柱３の隅角部外方には連結部材としての等辺山形鋼（アングル）１２が鉛直方向に配置される。互いに隣接する波形鋼板ユニット１０は、そのフランジ１１が山形鋼１２に溶接等により固定されることにより連結される。これにより、橋脚柱３の４面に配置された波形鋼板ユニット１０が一体化される。なお、図面において符号１４は橋脚柱３からフーチング２に亘って内部に配置される主筋を示している。
【００１８】
補強施工に際しては、まず波形鋼板ユニット１０を橋脚柱３の外周に設置する。その際、波形鋼板４は、従来工法のように、その下端とフーチング２の上面との間に隙間が形成されることなく設置される。次いで、波形鋼板４の上方の橋脚柱３の外周に平鋼板５が設置される。波形鋼板ユニット１０と平鋼板５とを連結するために、山形鋼１２の上端部には三角形の連結プレート１３が設けられている（図４参照）。平鋼板５の下端部は、この連結プレート１３と波形鋼板４の上端部に溶接等により固定される。
【００１９】
波形鋼板４及び平鋼板５と橋脚柱３との間には無収縮モルタルやエポキシ樹脂等の裏込め材が充填され、これにより波形鋼板４及び平鋼板５が橋脚柱３に固定される。なお、平鋼板５は、従来工法で用いられるものと同様であり、詳細には示さないが、橋脚柱３の周方向に関して複数に分割されている。
【００２０】
上記のような耐震補強構造によれば、橋脚柱３のせん断耐力は従来工法における平鋼板のみによる場合と同等若しくはそれ以上に向上させることができる。また、図５に示すように、地震により橋脚１に水平力Ｐが作用すると、橋脚基部に塑性ヒンジが発生して橋脚柱３に曲げ破壊が生じるが、その際、波形鋼板４はアコーディオン効果により伸縮する。すなわち、水平力Ｐの作用方向と平行に配置された波形鋼板４は力作用方向の一方の端部側に縮みが生じるとともに、他方の端部側に伸びが生じる。また水平力Ｐの作用方向と直角方向に配置された波形鋼板４は、全体に伸び又は縮みが生じる。このような波形鋼板４のアコーディオン効果により、橋脚柱３はその下端までが確実に拘束を受けた状態で曲げ破壊が生じるので、橋脚柱３のじん性は向上する。また、橋脚柱３の基部には隙間がないので、水分等の侵入がなく、鉄筋の腐食を防ぐのに有効である。
【００２１】
さらに、波形鋼板ユニット１０はフランジ１１を有しているので、このフランジ１１により橋脚柱の曲げ耐力の向上を期待することができる。
【００２２】
上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、波形鋼板４を橋脚柱３の塑性ヒンジ領域に設置したが、波形鋼板４を橋脚柱３の全体に亘って設置するようにしてもよい。上記実施形態では、波形鋼板４としては波の山及び谷の形状が台形のものが示されているが、波の山及び谷の形状は湾曲形状等種々の形状とすることができる。要は、橋脚柱に作用する水平力に対してアコーディオン効果を発揮することができるものであればよい。
【符号の説明】
【００２３】
１      橋脚
２      フーチング
３      柱部（橋脚柱）
４      波形鋼板
５      平鋼板
１０      波形鋼板ユニット
１１      フランジ
１２      等辺山形鋼
【要約】
【課題】鋼板とフーチングとの間に隙間を設けなくとも橋脚柱に対する拘束効果を発揮させ、じん性の向上を図ることことができる、橋脚の耐震補強構造を提供する。
【解決手段】フーチング２上に築造された矩形断面を有する橋脚柱３の外周に、鋼板を設置する耐震補強構造であって、橋脚柱３の少なくとも塑性ヒンジ領域Ｌpには、波の山４ａ及び谷４ｂが水平方向となるように、波形鋼板４を設置する。波形鋼板４は、その水平方向両端部にフランジが鉛直方向に固定されたユニット１０として設置される。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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