(57)【要約】【課題】既設の鉄筋コンクリート構造物に十分な強度を付与する補強構造を簡易かつ低コストで実現する。【解決手段】鉄筋コンクリート構造物にその内面側から外面側に向けて形成されたスリット１０と、スリット１０内に配置された繊維補強部材１３と、繊維補強部材１３が配置されたスリット１０内に充填された充填材１４とを有し、繊維補強部材１３には複数の貫通孔が設けられている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート構造物の補強構造であって、
前記鉄筋コンクリート構造物にその内面側から外面側に向けて形成されたスリットと、
前記スリット内に配置された補強部材と、
前記補強部材が配置された前記スリット内に充填された充填材と、を有し、
前記補強部材には複数の貫通孔が設けられていることを特徴とする鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項２】
前記補強部材が高強度繊維により格子状に編成された繊維補強部材であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項３】
前記補強部材が鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【請求項４】
前記鋼板が前記スリット内に筋交い状に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の鉄筋コンクリート構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋コンクリート構造物の補強構造に関するものであり、特に、せん断補強構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、大規模地震の発生が強く懸念されており、既設の鉄筋コンクリート構造物に対する耐震補強の必要性が高まっている。しかし、既設の鉄筋コンクリート構造物に対する補強は決して容易ではない。特に、地中に埋設されたボックスカルバートなどによって構築されている地下道やトンネルなどの鉄筋コンクリート構造物では、地山に覆われている外面側からの補強は極めて困難であり、コストも高くなる。
【０００３】
そこで、特許文献１には、既設のボックスカルバートの外壁内面に形成したスリット内に鉄板を挿入するとともに、グラウト材を充填した補強構造が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−３５５６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、特許文献１に記載されている補強構造には次のような課題があった。すなわち、グラウト材として一般的に用いられるモルタルは鉄板に対する付着力が弱いので、鉄板とグラウト材とから構成される補強体が一体として働きにくい。また，既存の横補強筋を切断するため，切断された鉄筋を添筋を介して溶接で接合するなどの対策が煩雑であった。
本発明の目的は、既設の鉄筋コンクリート構造物に十分な強度を付与する補強構造を簡易かつ低コストで実現することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強構造は、鉄筋コンクリート構造物にその内面側から外面側に向けて形成されたスリットと、前記スリット内に配置された補強部材と、前記補強部材が配置された前記スリット内に充填された充填材とを有し、前記補強部材には複数の貫通孔が設けられている。
【０００７】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強構造では、補強部材が高強度繊維により格子状に編成された繊維補強部材である。
【０００８】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強構造では、前記補強部材が鋼板である。
【０００９】
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強構造では、前記鋼板が前記スリット内に筋交い状に配置されている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、既設の鉄筋コンクリート構造物に十分な強度を付与する補強構造が簡易かつ低コストで実現される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施形態１に係るボックスカルバートを示す斜視図である。
【図２】図１に示されている平面Ｘに沿って切断されたボックスカルバートの断面図である。
【図３】図２のａ−ａ拡大断面図である。
【図４】図３に示されている補強構造の構築工程の一部を示す拡大断面図である。
【図５】繊維補強部材の斜視図である。
【図６】補強構造の変形例を示す拡大断面図である。
【図７】補強構造の他の変形例を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（実施形態１）
本発明の鉄筋コンクリート構造物の補強構造（以下「補強構造」と略称する。）の実施形態の一例について図面を参照しながら詳細に説明する。ここでは、地下に埋設されている既設のボックスカルバートの側壁に設けられた補強構造について説明する。
【００１３】
図１には、本発明の補強構造を備えた２つのボックスカルバート１ａ，１ｂが示されている。それぞれのボックスカルバート１ａ，１ｂは、対向する一対の側壁Ｗ１，Ｗ２、頂版Ｔおよび底版Ｂを有し、全体として略角筒状の外観を呈する。側壁Ｗ１，Ｗ２、頂版Ｔおよび底版Ｂの内部には主鉄筋および配力鉄筋が配置されている。具体的には、側壁Ｗ１，Ｗ２、頂版Ｔおよび底版Ｂの内部には、複数本の主鉄筋が埋め込まれ、それら主鉄筋と交差するように複数本の配力鉄筋が埋め込まれている。換言すれば、主鉄筋と配力鉄筋とが格子状に埋め込まれている。
【００１４】
以下、図１に示されているボックスカルバート１ａ，１ｂの２つの側壁Ｗ１，Ｗ２に設けられている補強構造について具体的に説明する。もっとも、それぞれのボックスカルバート１ａ，１ｂの２つの側壁Ｗ１，Ｗ２には同一の補強構造が設けられている。そこで、重複する説明を回避すべく、それぞれのボックスカルバート１ａ，１ｂの側壁Ｗ１に設けられている補強構造についてのみ説明し、側壁Ｗ２に設けられている補強構造についての説明は省略する。
【００１５】
図２は、図１に示されている平面Ｘに沿って切断されたボックスカルバート１ａ，１ｂの断面図である。すなわち、図２には、ボックスカルバート１ａ，１ｂの側壁Ｗ１の内面が示されている。ここで、ボックスカルバート１ａ，１ｂの外面とは地山に接している面を意味し、内面とは外面と反対側の面を意味する。
【００１６】
それぞれのボックスカルバート１ａ，１ｂの側壁Ｗ１には、複数箇所に補強構造が設けられている。図２では、各側壁Ｗ１における補強箇所が破線により模式的に示されている。すなわち、ボックスカルバート１ａの側壁Ｗ１には、補強箇所が２箇所あり（補強箇所３ａ，３ｂ）、ボックスカルバート１ｂの側壁Ｗ１には、補強箇所が３箇所ある（補強箇所４ａ，４ｂ，４ｃ）。もっとも、各補強箇所３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，４ｃに設けられている補強構造は同一の構造を備えている。そこで、重複する説明を回避すべく、補強箇所３ａに設けられている補強構造について以下に説明し、他の補強箇所に３ｂ，４ａ，４ｂ，４ｃに設けられている補強構造についての説明は省略する。
【００１７】
図３に示されているように、側壁Ｗ１上の補強箇所３ａには、その内面側から外面側へ向けてスリット１０が設けられている。さらに、スリット１０の内部には補強部材としての繊維補強部材１３が配置されるとともに、充填材１４が充填されている。
【００１８】
図３に示されている補強構造は、次のようにして構築することができる。図４（ａ）に示されているように、コンクリートカッターやウォータージェットなどの任意の手段やＦＯＮドリル工法（登録商標）などの任意の方法を用いて側壁Ｗ１にスリット１０を形成する。図示されているスリット１０の高さ（Ｈ）は２ｍであり、幅（Ｗ）は５０ｍｍである。なお、スリット１０の数や間隔は任意に設定することができるが、２〜３ｍ間隔でスリット１０を形成することが好ましい。
【００１９】
スリット１０を形成する際には、側壁Ｗ１に埋め込まれている鉄筋（主鉄筋や配力鉄筋）の一部が切断される場合もある。もっとも、鉄筋を切断する場合には、配鉄図や非破壊検査の結果などの情報に基づいて安全性や強度についての十分な事前検討が行われる。
【００２０】
次に、図４（ｂ）に示されているように、スリット１０の開口部１０ａからスリット１０の内部に繊維補強部材１３を挿入する。その後、繊維補強部材１３が配置されているスリット１０の内部に充填材１４（図３）を充填する。このとき、充填材１４をスリット１０の内部に保持するために、必要に応じて型枠を設置する。例えば、型枠としての板材などでスリット１０の開口部１０ａを塞ぐ。板材は充填材１４が硬化した後に撤去する。
【００２１】
図５に示されているように、繊維補強部材１３は、高強度繊維（カーボン繊維）によって格子状に編成されており（編まれており）、伸縮性、屈曲性および弾力性を備えている。なお、繊維補強部材１３を編成する高強度繊維はカーボン繊維に限られず、アラミド繊維やガラス繊維などの他の高強度繊維であってもよい。
【００２２】
再び図３を参照する。スリット１０の内部に配置されている繊維補強部材１３の外寸はスリット１０の内寸よりも小さい。すなわち、繊維補強部材１３はスリット１０の内部に完全に納まる寸法を有している。本実施形態では、繊維補強部材１３の長さ及び幅は、スリット１０の高さ及び奥行きよりもそれぞれ５０ｍｍ程度小さい。また、繊維補強部材１３の厚みは１０ｍｍ程度である。ここで、繊維補強部材１３の厚みとはスリット１０の幅方向の寸法を意味する。
【００２３】
スリット１０に充填されている充填材１４には、セメント系モルタルが用いられている。本実施形態では、セメント、シリカヒュームや石英粉などのポラゾン物質、増粘材および水の混合物が充填材１４として用いられている。充填材１４は、繊維補強部材１３の周囲に充填されており、スリット１０の内部を隙間なく満たしている。
【００２４】
ここで、充填材１４の繊維補強部材１３に対する付着力は、鉄板に対する付着力に比べて強い。このため、図３に示されている繊維補強部材１３と充填材１４とは強固に一体化している。さらに、本実施形態における繊維補強部材１３は格子状に編成されている。換言すれば、繊維補強部材１３には、該繊維補強部材１３を厚み方向に貫通する複数の貫通孔が設けられている。よって、スリット１０に充填された充填材１４は、繊維補強部材１３に開いている貫通孔を通して該繊維補強部材１３の表側から裏側へ、または、裏側から表側へ流動し、スリット１０の内部を隙間なく満たす。そして、充填材１４が硬化した後においては、充填材１４が繊維補強部材１３に絡み付き、両者がより強固に一体化される。なお、充填材１４はセメント系モルタルに限定されるものではなく、例えば、樹脂系材料や繊維混入モルタルなどを充填材１４として用いることもできる。もっとも、充填材１４は、スリット１０に隙間なく充填可能な流動性を有していることが好ましい。
【００２５】
本実施形態の補強構造に用いられている繊維補強部材１３は、伸縮性、屈曲性および弾力性を備えているとともに、ハサミやカッターなどで容易に切断することができる。よって、繊維補強部材１３を上記寸法に切断する作業は施工現場において短時間で行うことが可能であり、その作業には特別な工具や機械を必要としない。もちろん、予め上記寸法に切断された繊維補強部材１３を準備しておいてもよい。
【００２６】
また、高強度繊維によって編成されている繊維補強部材１３は、鋼材製の補強部材などに比べて高い強度を有するので、少ない数の繊維補強部材１３によって十分な補強強度を得ることができる。さらに、鋼材製の補強部材などに比べて厚みが薄い繊維補強部材１３によっても十分な補強強度を得ることができる。このため、繊維補強部材１３を用いることにより、補強部材の少数化や薄型化を図ることができる。
【００２７】
また、繊維補強部材１３は腐食の恐れがないので、長期間に亘って高い補強強度が維持される。さらに、腐食の恐れがない繊維補強部材１３は、かぶりコンクリートを打設できない部分や漏水が多い場所にも設置することができる。
【００２８】
加えて、伸縮性、屈曲性および弾力性を備えている繊維補強部材１３は、直線的ではないスリット１０の内部にも配置することができる。また、伸縮性、屈曲性および弾力性を備えている上に軽量でもある繊維補強部材１３は狭い施工現場においてもその取り扱いが容易である。
【００２９】
（実施形態２）
以下、本発明の補強構造の第２の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。もっとも、本実施形態に係る補強構造は、第１の実施形態に係る補強構造と共通の基本構造を有する。そこで、第１の実施形態に係る補強構造との相違点についてのみ以下に説明し、共通する構造についての説明は適宜省略する。また、既に説明した構成と同一の構成については同一の符号を用いて重複する説明は省略する。
【００３０】
本実施形態に係る補強構造では、図６（ａ）に示されているように、スリット１０の開口部１０ａが板材１５によって塞がれている。図６（ａ）に示されている補強構造は次のようにして構築されている。図６（ｂ）に示されているように、端面に板材１５が一体的に設けられた繊維補強部材１３を開口部１０ａからスリット１０の内部に挿入する。次に、板材１５を若干斜めにした状態で保持し、板材１０の裏面１５ａとスリット１０の開口部１０ａとの間に隙間を形成し、その隙間からスリット１０の内部に充填材１４を充填する。十分な量の充填材１４が充填されたら板材１５を垂直にし、該板材１５により開口部１０ａを塞ぐ。このように、板材１５は充填材１４を充填する際には型枠として機能し、充填材１４が硬化した後はスリット１０を塞ぐ蓋として機能する。すなわち、本実施形態に係る補強構造を構築する際には、充填材１４が硬化した後に型枠を撤去する必要がない。
【００３１】
なお、板材１５の寸法はスリット１０の開口部１０ａの寸法よりも大きく、開口部１０ａを塞いでいる板材１５の裏面周縁部は開口部１０ａの周囲に被さっている。もっとも、板材１５の寸法をスリット１０の開口部１０ａの寸法よりも小さくしてもよい。この場合、板材１５をスリット１０の内側に嵌め込んで、板材１５の表面と側壁Ｗ１の内面とを面一にすることができる。
【００３２】
（実施形態３）
以下、本発明の補強構造の第３の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。もっとも、本実施形態に係る補強構造は、第１の実施形態に係る補強構造と共通の基本構造を有する。そこで、第１の実施形態に係る補強構造との相違点についてのみ以下に説明し、共通する構造についての説明は適宜省略する。また、既に説明した構成と同一の構成については同一の符号を用いて重複する説明は省略する。
【００３３】
本実施形態に係る補強構造では、図７に示されているように、スリット１０の内部に、補強部材としての鋼板２３が配置されるとともに、スリット１０の内部に充填材１４が充填されている。具体的には、スリット１０の内部に、該スリット１０の対角線に沿って延びる筋交状の鋼板２３が配置されている。なお、図示されている鋼板２３は、スリット１０の一方の対角線に沿って延びる部分と、他方の対角線に沿って延びる部分とが一体成形されているが、各部分を構成する別々の鋼板を図示されているような形状に組み合わせてもよい。この場合、図示されているような形状に組み合わされた別々の鋼板を予め一体化させた上でスリット１０の内部に配置してもよく、一体化されていない別々の鋼板をスリット１０の内部にそれぞれ配置し、スリット１０の内部において図示されているような形状に組み合わせてもよい。何れにしても、鋼板２３は、スリット１０の大きさ（高さ×奥行き）と同様の大きさを有する矩形板状の鋼材に比べて軽量であり、現場における取り扱いが容易である。特に、一体化されていない別々の鋼板をスリット１０の内部において図示されているような形状に組み合わせる場合には、それぞれ鋼板は寸法が小さく、重量も軽いので、現場における取り扱いが極めて容易である。
【００３４】
さらに、スリット１０の内部に充填された充填材１４が鋼板２３の表面側から裏面側へ、または、裏面側から表面側へ流動するように、鋼板２３に複数の貫通孔を形成してもよい。鋼板２３に複数の貫通孔が形成されている場合、スリット１０に充填された充填材１４は、貫通孔を通して鋼板２３の表側から裏側へ、または、裏側から表側へ流動し、スリット１０の内部を隙間なく満たす。そして、充填材１４が硬化した後においては、充填材１４と鋼板２３とが強固に一体化される。なお、鋼板２３の形状は図示されている形状に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００３５】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上記実施形態におけるスリット１０は新規に形成されたものであったが、自然に発生した割れ目など利用したスリットの内部に補強部材が配置された実施形態も本発明の範囲に含まれる。例えば、誘発目地を拡幅して形成したスリットの内部に補強部材が配置された実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００３６】
また、上記実施形態では、１つの側壁上にある複数の補強箇所に同一の補強構造が設けられていた。しかし、１つの側壁上にある複数の補強箇所に異なる補強構造が設けられている実施形態も本発明の範囲に含まれる。例えば、図２に示されている補強箇所３ａには図３に示されている補強構造が設けられ、補強箇所３ｂには図７に示されている補強構造が設けられている実施形態も本発明の範囲に含まれる。さらに、図２に示されている補強箇所４ａ、４ｂには図３に示されている補強構造が設けられ、補強箇所４ｃには図６に示されている補強構造が設けられている実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００３７】
また、上記実施形態におけるスリット１０の幅は一定であったが、幅が奥行き方向に沿って次第に拡大または縮小する実施形態も本発明の範囲に含まれる。さらに、スリット１０の内面が粗面化された実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１ａ、１ｂ  ボックスカルバート
Ｗ１，Ｗ２  側壁
Ｔ  頂版
Ｂ  底版
１０  スリット
１３  繊維補強部材
１４  充填材
２３  鋼板
【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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【図７】
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