(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
緊張されたＰＣケーブルの緊張力をコンクリート構造物に圧縮力として付与することでコンクリート構造物を補強するコンクリート構造物の補強体であって、
一端がコンクリート構造物とは異なる不動体に固定され、他端が前記不動体とはコンクリート構造物を挟んで反対側にある別の不動体に固定されるＰＣケーブルと、
前記ＰＣケーブルの中間部を鉛直上方に凸となるように湾曲させて支持する湾曲部を有し、前記コンクリート構造物の上端部に配置されるブロック体と、
前記ブロック体とコンクリート構造物の上端面との間に介在されて、ブロック体に支持されるＰＣケーブルを緊張された状態に維持すると共に、そのＰＣケーブルの緊張力の一部をコンクリート構造物の上端面に伝達する緊張力伝達体と、
を備えることを特徴とするコンクリート構造物の補強体。
【請求項２】
前記湾曲部は、前記ＰＣケーブルが挿通される湾曲された管体であり、
この管体は、前記ブロック体中に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項３】
前記湾曲部は、前記ＰＣケーブルが案内される湾曲された樋状のガイド体であり、
このガイド体は、その内周面がブロック体の上端面に露出するようにブロック体に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項４】
前記ＰＣケーブルは、グラウトにより前記湾曲部に固定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項５】
前記緊張力伝達体は、前記ブロック体をコンクリート構造体の上端面から持ち上げるジャッキであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項６】
前記緊張力伝達体は、前記ブロック体とコンクリート構造体の上端面との間に介在される支持ブロックであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項７】
前記ＰＣケーブルは、マルチケーブルであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強体。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載のコンクリート構造物の補強体を、一つのコンクリート構造物に複数設けることで形成されるコンクリート構造物の補強構造。
【請求項９】
前記コンクリート構造物がダムの場合、
前記補強体は、ダムの幅方向に複数並列されていることを特徴とする請求項８に記載のコンクリート構造物の補強構造。
【請求項１０】
緊張されたＰＣケーブルの緊張力をコンクリート構造物に圧縮力として付与することでコンクリート構造物を補強するためのコンクリート構造物の補強方法であって、
コンクリート構造物の上端部にジャッキを配置する工程と、
鉛直上方に凸となるように湾曲した湾曲部を有するブロック体を、前記ジャッキの上に配置する工程と、
前記ＰＣケーブルの中間部を前記湾曲部に配置すると共に、ＰＣケーブルの一端と他端をそれぞれ、コンクリート構造物を挟んだ位置にある別々の不動体に固定する工程と、
前記ジャッキで前記ブロック体を鉛直上方に持ち上げて、両端部が固定されたＰＣケーブルを緊張する工程と、
を備え、
前記ＰＣケーブルの緊張力の一部で前記ブロック体をコンクリート構造物に向かって引き下げて、コンクリート構造物に圧縮力を付与することを特徴とするコンクリート構造物の補強方法。
【請求項１１】
さらに、鉛直上方に持ち上げたブロック体と、前記コンクリート構造物の上端面との間に緊張力伝達体を介在させ、前記ジャッキを取り除く工程を備え、
前記緊張力伝達体を介してコンクリート構造物に圧縮力を付与することを特徴とする請求項１０に記載のコンクリート構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ダムや地下の駅舎など、改築の困難なコンクリート構造物をＰＣケーブルで補強するコンクリート構造物の補強方法と、その補強方法により構築されたコンクリート構造物の補強体、およびこの補強体を複数備えてなるコンクリート構造物の補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、阪神・淡路大震災の教訓から、既設のダムや防波堤、地下の駅舎など、容易に改築することができない環境にあるコンクリート構造物を補強することが推奨されている。例えば、特許文献１〜３には、ＰＣケーブルを用いたアンカー構造によりコンクリート構造物を補強する構造が提案されている。
【０００３】
図５は、ダムの堤体Ｃ（コンクリート構造物）にアンカー構造を適用することで形成したコンクリート構造物の補強体の概略図である。この補強体では、堤体Ｃを貫通し地盤Ｇにまで到達する削孔Ｈ内にＰＣケーブル１０を挿入し、ＰＣケーブル１０の一端を地盤Ｇに固定すると共に、ＰＣケーブル１０の他端を定着具Ｄにより堤体Ｃの上部に定着している。このような構成を備える補強体により、堤体Ｃに圧縮力を付与して堤体Ｃを補強することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１７４５５３号公報
【特許文献２】特開２０１０−１７４５５４号公報
【特許文献３】特開２０１０−１７４５５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述したアンカー構造によりコンクリート構造物を補強するには、コンクリート構造物に削孔を形成しなければならず、その削孔の形成の際に、コンクリート構造物の耐久性が低下するのではないかとの懸念がある。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的の一つは、改築の困難なコンクリート構造物を、コンクリート構造物に削孔を形成することなく補強できるコンクリート構造物の補強体、およびその補強体を複数備えてなるコンクリート構造物の補強構造を提供することにある。また、本発明の別の目的は、コンクリート構造物に削孔を形成することなく補強するためのコンクリート構造物の補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明コンクリート構造物の補強体は、緊張されたＰＣケーブルの緊張力をコンクリート構造物に圧縮力として付与することでコンクリート構造物を補強するコンクリート構造物の補強体であって、ＰＣケーブルと、ブロック体と、緊張力伝達体と、を備える。ＰＣケーブルは、その一端がコンクリート構造物とは異なる不動体に固定され、他端が前記不動体とはコンクリート構造物を挟んで反対側にある別の不動体に固定される。また、ブロック体は、コンクリート構造物の上端部に配置される部材であって、ＰＣケーブルの中間部を鉛直上方に凸となるように湾曲させて支持する湾曲部を有する。そして、緊張力伝達体はブロック体とコンクリート構造物の上端面との間に介在されて、ブロック体に支持されるＰＣケーブルを緊張された状態に維持すると共に、そのＰＣケーブルの緊張力の一部をコンクリート構造物の上端面に伝達する部材である。
【０００８】
上記本発明コンクリート構造物の補強体によれば、コンクリート構造物に孔を空けることなくコンクリート構造物を補強することができる。
【０００９】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、ＰＣケーブルが挿通される湾曲された管体により上記湾曲部を形成しても良い。その場合、管体は、ブロック体中に埋設されていることが好ましい。
【００１０】
管体により湾曲部を形成することで、精度良くＰＣケーブルを湾曲させることができる。また、湾曲されたＰＣケーブルを外部から保護することができる。この管体は、鋼管やポリエチレン管で構成することができる。
【００１１】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、ＰＣケーブルが案内される湾曲された樋状のガイド体により湾曲部を形成しても良い。その場合、ガイド体は、その内周面がブロック体の上端面に露出するようにブロック体に埋設されていることが好ましい。
【００１２】
ガイド体により湾曲部を形成することで、コンクリート構造物から剥き出しになったガイド体にＰＣケーブルの中間部を引っ掛けるように配置するだけで、ブロック体にＰＣケーブルの中間部を配置できる。
【００１３】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、ＰＣケーブルは、グラウトにより湾曲部に固定されていることが好ましい。
【００１４】
上記構成によれば、湾曲部に対するＰＣケーブルの移動を抑制できる。その結果、ＰＣケーブルの外周面が湾曲部に擦れて損傷することを防止できる。
【００１５】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、緊張力伝達体は、ブロック体をコンクリート構造体の上端面から持ち上げるジャッキであっても良い。
【００１６】
後述する本発明コンクリート構造物の補強方法に示すように、本発明コンクリート構造物の補強体を構築するには、ブロック体をコンクリート構造物の上端面から持ち上げるジャッキを用いる。このジャッキをそのまま、本発明補強体の緊張力伝達体として利用すれば、必要に応じてジャッキによるＰＣケーブルの再緊張を速やかに行うことができる。
【００１７】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、緊張力伝達体は、ブロック体とコンクリート構造体の上端面との間に介在される支持ブロックであっても良い。
【００１８】
上記構成によれば、ジャッキを用いて本発明コンクリート構造物の補強体を構築した後、そのジャッキを取り外してもコンクリート構造物に所定の圧縮力を付与することができる。この場合、ジャッキを別の用途に使いまわしできる。例えば、一つのコンクリート構造物に複数の補強体を形成する場合、少数のジャッキで各補強体を順次構築することができる。もちろん、取り外したジャッキは、本発明補強体を構築する以外の用途にも利用できる。
【００１９】
本発明コンクリート構造物の補強体の一形態として、ＰＣケーブルは、マルチケーブルであることが好ましい。
【００２０】
複数の素線を撚り合せたストランドをさらに複数本撚り合わせてシースに収納したマルチケーブルであれば、複数の素線を一体に扱うことができる。複数素線を一体に扱えることで、各素線に導入される緊張力のバラツキを低減でき、コンクリート構造物に付与する圧縮力にバラツキが生じることを回避できる。
【００２１】
ところで、本発明補強体では、ＰＣケーブルの大部分が外部に露出する構成である。これに対して、最外周にシースを有するマルチケーブルは、外部環境に晒されても損傷し難いため、マルチケーブルを備える補強体であれば、長期に亘ってコンクリート構造物に圧縮力を付与できる。
【００２２】
上述した本発明コンクリート構造物の補強体を用いて実際にコンクリート構造物を補強する際は、当該補強体を複数用いることが好ましい。即ち、本発明補強体を、一つのコンクリート構造物に複数設けることで形成されるコンクリート構造物の補強構造とする。
【００２３】
一つの補強体でコンクリート構造物に付与できる圧縮力には限界がある。そのため、コンクリート構造物に所望の圧縮力を付与することができるように、複数の補強体によりコンクリート構造物の補強構造を構築すると良い。
【００２４】
上記補強構造を構築するコンクリート構造物がダムの場合、本発明補強体は、ダムの幅方向に複数並列されていることが好ましい。
【００２５】
ダムの幅方向に補強体を並べることで、ダム全体を確実に補強することができる。ここで、ダムの幅方向とは、川幅の方向のことである。
【００２６】
一方、本発明コンクリート構造物の補強方法は、緊張されたＰＣケーブルの緊張力をコンクリート構造物に圧縮力として付与することでコンクリート構造物を補強するためのコンクリート構造物の補強方法であって、以下の工程を備えることを特徴とする。
・コンクリート構造物の上端部にジャッキを配置する工程。
・鉛直上方に凸となるように湾曲した湾曲部を有するブロック体を、前記ジャッキの上に配置する工程。
・前記ＰＣケーブルの中間部を前記湾曲部に配置すると共に、ＰＣケーブルの一端と他端をそれぞれ、コンクリート構造物を挟んだ位置にある別々の不動体に固定する工程。
・前記ジャッキで前記ブロック体を鉛直上方に持ち上げて、両端部が固定されたＰＣケーブルを緊張する工程。
以上の工程を経ることで、ＰＣケーブルの緊張力の一部でブロック体をコンクリート構造物に向かって引き下げて、コンクリート構造物に圧縮力を付与する。
【００２７】
上記本発明コンクリート構造物の補強方法によれば、コンクリート構造物に削孔を空けることなくコンクリート構造物を補強することができる本発明コンクリート構造体の補強体および補強構造を構築することができる。
【００２８】
本発明コンクリート構造物の補強方法の一形態として、さらに、鉛直上方に持ち上げたブロック体と、前記コンクリート構造物の上端面との間に緊張力伝達体を介在させ、前記ジャッキを取り除く工程を備えることが好ましい。この場合、緊張力伝達体を介してコンクリート構造物に圧縮力が付与される。
【００２９】
上記構成によれば、ジャッキを取り外してもコンクリート構造物に圧縮力を付与し続けることができる本発明コンクリート構造物の補強体および補強構造を構築することができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明コンクリート構造物の補強体、および補強構造によれば、コンクリート構造部に削孔を空けることなくコンクリート構造物を補強することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】実施形態１に係る補強構造により補強した砂防ダムの概略図である。
【図２】図１に示す砂防ダムの堤体の上端面近傍における補強構造の設置状態を示す概略図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施形態１に係る補強構造に備わる各補強体の構築方法を経時的に示す説明図である。
【図４】実施形態２に係る補強構造に備わる補強体の一部を示す概略図である。
【図５】従来のアンカー構造により補強した砂防ダムの堤体の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、本発明コンクリート構造物の補強構造を砂防ダムの堤体の補強に適用した例を図面に基づいて説明する。
【００３３】
＜実施形態１＞
図１，２に示すように、本発明コンクリート構造物の補強構造１は、砂防ダムの堤体Ｃの幅方向に複数設けられるコンクリート構造物の補強体２からなる（図１においては、紙面奥行き方向に補強体２が並んでいる）。各補強体２は、ＰＣケーブル１０と、ブロック体２０と、支持ブロック（緊張力伝達部材）３０とを備え、砂防ダムの堤体Ｃに圧縮力を付与することで、当該堤体Ｃを補強する。以下、補強構造１の構築方法を説明すると共に、補強構造１の各補強体２に備わる構成についても詳細に説明する。
【００３４】
まず、補強構造１の各補強体２を構築するにあたって、ＰＣケーブル１０を用意する。ＰＣケーブル１０には、例えば、複数本の素線を撚り合せてエポキシなどの絶縁被覆で一体化したストランドをさらに複数本撚り合わせた上で、ワックスなどの防錆剤と共にポリエチレンシースに収納したマルチケーブルなどを利用することができる。その他、特許文献１〜３に記載のように、単数あるいは複数のストランドをコルゲートシースに収納したＰＣケーブルなどを利用することもできる。
【００３５】
また、補強体２の構築にあたって、ＰＣケーブル１０の他、堤体Ｃの上端面に配置できる大きさを有するブロック体２０を用意する。このブロック体２０には、その内部に湾曲した管体（湾曲部）２１が埋設されている。管体２１の両端部は、ブロック体２０の側面に開口しており、管体２１の内部にＰＣケーブル１０を挿通できるようになっている。ブロック体２０の材質は、所定の強度を有するものであれば特に限定されない。例えば、コンクリートなどを利用できる。また、管体２１の材質は、所定の強度を有し、耐食性に優れるものであれば特に限定されない。例えば、剛性、耐食性に優れる鋼や、安価で耐食性に優れるポリエチレンなどを使用することができる。
【００３６】
ＰＣケーブル１０とブロック体２０を用意したら、図３（Ａ）に示すように、堤体Ｃの上端面にジャッキＪを配置し、そのジャッキＪの上にブロック体２０を載置する。さらに、ブロック体２０の管体２１内にＰＣケーブル１０を挿通させる。管体２１に挿通されるＰＣケーブル１０の中間部は、管体２１により支持されて鉛直上方に凸となるように湾曲する。
【００３７】
次いで、ＰＣケーブル１０の両端部のシースを剥ぎ取り、ＰＣケーブル１０のストランドを剥き出しにして、その剥き出しの部分をグラウトなどで不動体に固定する。本実施形態では、図１に示すように、ＰＣケーブル１０の一端１１を、ブロック体２０よりも低い位置にある地盤Ｇのうち堤体Ｃよりも紙面左側にある部分に固定し、ＰＣケーブル１０の他端１２を、地盤Ｇのうち堤体Ｃよりも紙面右側にある部分に固定する。これら一端１１と他端１２の固定の際は、ＰＣケーブル１０をでき得る限り緩みなく張られた状態とする。なお、図面上、水没している他端１２を固定する際は、その近傍の水を抜いておく。
【００３８】
ここで、ＰＣケーブル１０の一端１１と他端１２を固定する位置は、堤体Ｃに近い位置であることが好ましい。例えば、重力の方向に直交する水平面に対するＰＣケーブル１０の傾きをθとすると、θは４５°以上とすることが好ましく、６０°以上とすることがより好ましい（９０°未満）。上記θを大きくするほど、ＰＣケーブル１０の全長を短くできる。また、θを大きくするほど、ＰＣケーブル１０の緊張力のうち、鉛直方向の成分が大きくなるので、一本のＰＣケーブル１０で堤体Ｃに付与できる圧縮力を強くすることができる。
【００３９】
ＰＣケーブル１０の両端部の固定が終了したら、図３（Ａ）の白抜き矢印に示すように、ジャッキＪで鉛直上方にブロック体２０を持ち上げる。そうすることで、両端部が固定されたＰＣケーブル１０の中間部も鉛直上方に持ち上げられ、ＰＣケーブル１０が緊張される。ＰＣケーブル１０を緊張することでＰＣケーブル１０に導入される導入荷重は、規格引張荷重の６０％前後とすることが好ましい。
【００４０】
なお、緊張し終えたＰＣケーブル１０は、グラウトにより管体２１と一体化しても良い。その場合、管体２１の開口端と、ＰＣケーブル１０との隙間は、例えば、特開２００７−３０９０２８号公報の図１などに記載されるゴムブーツなどの公知の止水構造により封止すると良い。
【００４１】
ジャッキＪでＰＣケーブル１０を緊張し、ＰＣケーブル１０に所定の荷重を導入したら、図３（Ｂ）に示すように、ブロック体２０と堤体Ｃの上端面との間に、コンクリートなどでできた支持ブロック３０を複数介在させる。そして、ジャッキＪを緩めて、堤体Ｃの上端面からジャッキＪを取り外し、図３（Ｃ）に示すように、支持ブロック３０のみでブロック体２０が支持された状態とする。さらに図３（Ｃ）の状態から堤体Ｃから上の部分全体を防錆キャップなどで覆って、キャップ内に防錆剤を充填するなど、防錆構造を構築しても良い。
【００４２】
以上説明した一連の工程により、図１，２に示す補強体１を一つ完成させることができる。以降は、図２に示すように、補強体１の形成を堤体Ｃの幅方向に繰り返して、堤体Ｃの幅方向に並列される複数の補強体２からなるコンクリート構造物の補強構造１を構築する。
【００４３】
完成された補強構造１の各補強体２では、図１に示すように、ＰＣケーブル１０に導入された緊張力のうち、鉛直下方の成分によりブロック体２０が鉛直下方に引き下げられる。そのブロック体２０が支持ブロック３０を介して堤体Ｃを圧縮し、堤体Ｃが補強される。
【００４４】
＜変形実施形態＞
実施形態１に示す補強体２において、ブロック体２０を持ち上げるジャッキＪを緊張力伝達体として利用しても良い。その場合、補強体２の構築にあたり、図３（Ａ）に示すようにブロック体２０をジャッキＪで持ち上げた後、そのジャッキＪをそのまま堤体Ｃの上端面に配置しておく。
【００４５】
上記構成によれば、補強体２の構築後に経年的にＰＣケーブル１０の緊張力が緩んだとしても、速やかにＰＣケーブル１０を再緊張することができる。ＰＣケーブル１０の再緊張は、自動で行っても良い。その場合、ＰＣケーブル１０の緊張力を監視するセンサを設け、そのセンサの検知結果に基づいてジャッキＪを制御する制御機構を設けると良い。
【００４６】
＜実施形態２＞
上述した実施形態１とは、ブロック体に設けられる湾曲部の構成が異なる補強体を図４に基づいて説明する。
【００４７】
図４は、堤体Ｃの上端面近傍における本実施形態の補強体２´の形成状態を示す概略図である。この図４に示すように、補強体２´のブロック体２０´は、実施形態１に示す管体と同様に、ＰＣケーブル１０を鉛直上方に凸となるように湾曲させるガイド体２２を備える。このガイド体２２は、湾曲管を半割りすることで作製した樋状の部材であって、その内周面がブロック体２０´から露出するようにブロック体２０´の上端面に埋設されている。
【００４８】
上記ガイド体２２によれば、ＰＣケーブル１０をガイド体２２に配置するときに、ガイド体２２の上方からＰＣケーブル１０を引っ掛けるようにして配置することができるため、補強体２´の形成が容易になる。ここで、ガイド体２２に配置されるＰＣケーブル１０はグラウトなどでガイド体２２に一体化させてもかまわない。
【００４９】
なお、本発明の実施形態は、上述した実施形態に限定されるわけではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において適宜変更することができる。例えば、図２のように補強構造１を完成させた後、補強構造１の全てのブロック体２０を、図中の二点鎖線で示すように、コンクリートで一体に覆ってしまっても良い。そうすることで、堤体Ｃの嵩を増すことができるし、堤体Ｃの上面をフラットにしてメンテナンスのための通路を確保することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明コンクリート構造物の補強体および補強構造は、ダムや防波堤、地下の駅舎など、改築が容易でないコンクリート構造物の補強に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００５１】
Ｃ  堤体（コンクリート構造物）
Ｇ  地盤
Ｈ  削孔
Ｄ  定着具
１  補強構造
２，２´  補強体
１０  ＰＣケーブル  １１  一端  １２  他端
２０，２０´  ブロック体
２１  管体（湾曲部）  ２２  ガイド体（湾曲部）
３０  支持ブロック（緊張力伝達体）
Ｊ  ジャッキ
【図１】
0005476654.tif 000002
【図２】
0005476654.tif 000003
【図３】
0005476654.tif 000004
【図４】
0005476654.tif 000005
【図５】
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