(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存壁式橋脚の厚み方向に貫通された複数の穿孔に挿通される複数のＰＣ鋼棒と、断面円弧状が連続する柱体であって、その円弧の幅方向両側に連結用フランジを一体に設けた鋼製セグメントとを有し、各鋼製セグメントを前記既存壁式橋脚の壁面に複数段設置し、前記ＰＣ鋼棒のフランジ貫通端部をねじ止めすることで、各鋼製セグメントを壁面に固定し、次いで各鋼製セグメントと壁面との間の円弧状の空間部を構成する断落し部分に、コンクリートを打設して既存橋脚の壁面に一体化させた壁式橋脚の補強工法において、
前記既存橋脚の壁面と直交する厚み方向の端面に補強体を設け、前記鋼製セグメントの端部に連結したことを特徴とする既存壁式橋脚の補強工法。
【請求項２】
前記補強体が新設コンクリートブロックであって、このコンクリートブロックの前記壁面と面一となる位置に鋼製セグメントの端部フランジを位置させ、このフランジおよびコンクリートブロックを貫通してＰＣ鋼棒を固定したことを特徴とする請求項１に記載の壁式橋脚の補強工法。
【請求項３】
前記補強体が鋼製セグメントの端部に溶接によって一体化される平形鋼板であることを特徴とする請求項１に記載の壁式橋脚の補強工法。
【請求項４】
前記補強体が鋼製セグメントの端部に溶接によって一体化され、かつ既存壁式橋脚の端面を囲繞する曲面鋼板と、曲面鋼板と既存壁式橋脚の端面との間に形成される段落し部分に打設されるコンクリートにより構成されるものであることを特徴とする請求項１に記載の壁式橋脚の補強工法。
【請求項５】
前記コンクリートの打設養生後に、前記ＰＣ鋼材を緊張させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかの項に記載の壁式橋脚の補強工法。
【請求項６】
前記鋼製セグメント横一列に配列される複数の円弧状柱体と、各柱体間を一体に連結したフランジとからなるユニットであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかの項に記載の壁式橋脚の補強工法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄筋コンクリート造の壁式橋脚などに好適な既設壁式橋脚の補強工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
鉄筋コンクリート造の既設橋脚の補強のために、従来では、鋼板巻立て工法とコンクリート巻立て工法とが知られている。これに加え、先に本出願人が開発した特開平９−２０９５８０号公報に開示される鋼製セグメントを用いる方法がある。
【０００３】
この工法では、図８（ａ），（ｂ）に示すように、橋台１上に配置された壁式の既存橋脚２の厚み方向に貫通した複数の穿孔に挿通される複数のＰＣ鋼棒３と、断面円弧状をなす柱体であって、その円弧の幅方向両側に連結用フランジを一体に設けた複数の鋼製セグメント４とを有し、横方向に隣合う各鋼製セグメント４同士を前記フランジ４ａを重ね合せて前記橋脚２の壁面に複数段設置し、ＰＣ鋼棒３のフランジ貫通端部をねじ止めすることで、各鋼製セグメント４を壁面に固定し、次いで各鋼製セグメント４と壁面との間の円弧状の空間部を構成する断落し部分に、コンクリート５を打設して橋脚２の壁面に一体化させ、次いでＰＣ鋼棒３に緊張力を導入することで、コンクリートに拘束力を与える。
【０００４】
この工法にあっては、鉛直方向および水平方向とも複数の鋼製セグメントによって分割され、任意断面に適用可能である。
【０００５】
また、鋼板巻立て、或はコンクリート巻立て工法に比べて構造が簡略であって、コンクリートの拘束効果が大であり、耐震性が向上するだけでなく、コンクリート巻立て工法に比べて型枠が不要であり、施工の省力化と工期の短縮化を図ることができる。
【０００６】
なお、図８中（ａ）は鋼製セグメント一枚あたり２本のＰＣ鋼材を配備した事例を、（ｂ）は鋼製セグメント一枚あたり３本のＰＣ鋼材を配備した事例を示している。
【０００７】
しかしながら、以上のセグメント工法にあっても次に述べる技術的課題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
セグメントおよびＰＣ鋼棒によって橋軸方向、すなわち壁面側に対する拘束力は大となり、十分な耐震効果を得るものの、橋軸と直交する方向、すなわち側面（端面）に対しては無処理であるため、側面方向に大きな振動が加わった際には、側面の主筋座屈によってかぶりコンクリートを押出し、この部分からダメージが進展し、耐震性の効果を損うばかりか、景観を損うおそれがあった。
【０００９】
また、セグメントが水平方向に複数に分割されているため、拘束力の導入に限界があり、また実際の組付けにあたっては、フランジの重ね合せ作業が面倒で、クレーン作業も煩雑となっていた。
【００１０】
本発明は、鋼製セグメントを用いた補強工法における以上の課題を解決するものであって、その目的は、既存壁式橋脚の端面に対する拘束力も付加することによって、端面の座屈も防止でき、さらに耐震性を増した壁式橋脚の補強工法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の補強工法は、既存壁式橋脚の厚み方向に貫通された複数の穿孔に挿通される複数のＰＣ鋼棒と、断面円弧状が連続する柱体であって、その円弧の幅方向両側に連結用フランジを一体に設けた鋼製セグメントとを有し、各鋼製セグメントを前記既存壁式橋脚の壁面に複数段設置し、前記ＰＣ鋼棒のフランジ貫通端部をねじ止めすることで、各鋼製セグメントを壁面に固定し、次いで各鋼製セグメントと壁面との間の円弧状の空間部を構成する断落し部分に、コンクリートを打設して既存橋脚の壁面に一体化させた壁式橋脚の補強工法において、前記既存橋脚の壁面と直交する厚み方向の端面に補強体を設け、前記鋼製セグメントの端部に連結したことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、本発明工法では、既存壁式橋脚の厚み方向と直交する端面も拘束され、耐震補強されることになる。
【００１３】
また、補強体としては、前記補強体が新設コンクリートブロックであって、このコンクリートブロックの前記壁面と面一となる位置に鋼製セグメントの端部フランジを位置させ、このフランジおよびコンクリートブロックを貫通してＰＣ鋼棒を固定する構造としてもよいし、鋼製セグメントの端部に溶接によって一体化される平形鋼板でもよいし、さらには、鋼製セグメントの端部に溶接によって一体化され、かつ既存壁式橋脚の端面を囲繞する曲面鋼板と、曲面鋼板と既存壁式橋脚の端面との間に形成される段落し部分に打設されるコンクリートにより構成されるものとしてもよい。
【００１４】
また、本発明工法では、前記コンクリートの打設養生後に、前記ＰＣ鋼材を緊張させることにより、能動的な拘束効果を得ることができる。
【００１５】
さらに、前記鋼製セグメント横一列に配列される複数の円弧状柱体と、各柱体間を一体に連結したフランジとからなるユニットとすることにより、セグメント配置作業が簡単となり、ＰＣ鋼棒による拘束力導入時における制限も緩和される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。図１、図２は、本発明を壁式既存橋脚に適用した第一実施形態を示す。なお、各実施形態において、従来と同一箇所には同一符号を付し、異なる部材或は新たに付加した部材にのみ異なる符号を用いて説明する。
【００１７】
この補強工法に用いる鋼製セグメント１０は、横並び方向に設けた３つの円弧状柱体１０ａの間をフランジ１０ｂで一体に連結したユニットであり、既存橋脚２の両面に３段縦列配置し、橋脚２に貫通された穿孔に挿通されたＰＣ鋼棒３により、対向する鋼製セグメント１０のフランジ１０ｂ間を連結している。
【００１８】
このＰＣ鋼棒３の配置数は、従来の図８（ａ）に示したタイプと同様に、各フランジ１０ｂに対して上下二カ所となっている。
【００１９】
また、橋脚２の橋軸方向に直交する両側面（端面）には、予め補強体としてのコンクリートブロック１２が一体に形成されている。
【００２０】
このコンクリートブロック１２は、橋脚２の両側壁面と面一であり、鋼製セグメント１０の組立により、この部分に端部フランジ１０ｂが当接し、コンクリートブロック１２に貫通された穿孔を通じてＰＣ鋼棒１４が挿通され、その両端を鋼製セグメント１０の端部フランジ１０ｂに連結されている。
【００２１】
以上の補強構造における基本的な施工手順は、次の通りである。
▲１▼橋脚２のコンクリート躯体表面にチッピングなどの表面荒し処理を行う。
▲２▼側面に型枠を組み、新設コンクリートを打設する。このときＰＣ鋼棒１４が挿通する孔となる部分を型枠により予め形成しておいてもよいし、後ほど穿孔してもよい。
▲３▼このコンクリート打設作業と平行して橋脚２の壁面にトンネル用ドリル、およびこれに加えて超音波などにより所定ピッチで穿孔し、穿孔部を厚み方向に開口する。
▲４▼穿孔部にグリスなどの壁面付着切り処理を行った後、穿孔部にＰＣ鋼棒３を挿通する。
▲５▼新設コンクリートによるコンクリートブロック１２の養生硬化後、型枠を脱型し、次いでＰＣ鋼棒をコンクリートブロック１２に形成された穿孔に差込み、次いで鋼製セグメント１０を両側壁面に設置し、ＰＣ鋼棒３，１４のフランジ１０ｂの突出端をナットにより締付け、鋼製セグメント１０に結合する。
この鋼製セグメント１０の設置作業は作業はクレーンなどにより下部側から順に吊り込まれるが、従来に比べて、横一列に一体化されているため、その作業は簡単である。
▲６▼断落し部分にコンクリート５を打設し、養生する。
▲７▼次いでＰＣ鋼棒３，１４にナットを締付け、ポストテンションを加えることで能動的な拘束効果を得ることができる。
【００２２】
以上により施工を完了する。完成状態で橋脚２の外観は、橋脚２の前後を円弧上の筒体が横一列に配列された形状となり、意匠的にも新規な外観となる。
【００２３】
図２における矢印は、その拘束方向を示すものであり、コンクリートブロック１２によって橋脚２の側面にも拘束力が加わっている。これは、端面の座屈に対して端部のＰＣ鋼棒１４にポストテンションを加えることで、曲げ補強が行われ、コンクリートブロック１２に曲げ剛性が付与されるためである。
【００２４】
図３（ａ），（ｂ）は、以上の一体の鋼製セグメント１０を用いた場合と、従来のフランジ重ね合せによる水平分割タイプとの外力による変形度合を比較して示すものである。
【００２５】
そして、図柱矢印に示すように、橋軸方向と直交する引張り力が加わった場合には、従来のフランジ重ね合せタイプでは、（ｂ）に示すように、ＰＣ鋼棒３の位置から離れるにつれてセグメント４同士のずれが著しくなり、ＰＣ鋼棒３間の中央位置を最大としてその拘束力が減少する。
【００２６】
これに対し、本発明のフランジ一体タイプを用いた場合には、以上のずれは全くないものとなり、フランジの剛性に応じた拘束力が維持されているため、拘束力の損失を低減できるものとなる。
【００２７】
また、それ故、従来型では図８（ｂ）に示すように、フランジの上下方向に対し、三カ所ＰＣ鋼棒を配置することによって拘束力減少分を補っているが、本発明は、少なくともフランジの上下二カ所であっても十分な拘束効果を得ることができる。
【００２８】
図４，５は本発明の第二実施形態を示す。図において、鋼製セグメント２０は、横並び方向に設けた３つの円弧状柱体２０ａの間をフランジ２０ｂで一体に連結したユニットである。
【００２９】
これに加え、このユニットの両側端部は橋脚２の側面で折返され、この折返し部２０ｃを既存橋脚２の両側部に位置させ、同じく両側部に配置された補強体としての平型鋼板２２に溶接２４によって一体に接合している。
【００３０】
以上のユニットは橋脚２の両面に３段縦列配置し、橋脚２に貫通された穿孔に挿通されたＰＣ鋼棒３により、対向する鋼製セグメント２０のフランジ２０ｂ間を連結している。このＰＣ鋼棒３の配置数は、従来の図８（ａ）タイプと同様に、各フランジ２０ｂに対して上下二カ所となっている。
【００３１】
図５における矢印はその拘束方向を示すものである。側面に対する拘束力は平型鋼板２２によって行われ、平面でかぶりコンクリートの押出しに対抗するため、前記第一実施形態にくらべ拘束力はやや小さなものとなるが、ＰＣ鋼棒３の本数が少なく、またこれによる穿孔本数も少なくてよい。加えて、単なる溶接によって側面に配置されるため、構造、施工とも容易になるといった利点がある。
【００３２】
図６，７は本発明の第三実施形態を示す。図において、鋼製セグメント３０は、横並び方向に設けた３つの円弧状柱体３０ａの間をフランジ３０ｂで一体に連結したユニットである。
【００３３】
これに加え、このユニットの両側柱体３０ａは既存橋脚２の両側に配置された補強体としての曲面鋼板３２の両側部に溶接３４によって一体に接合している。
【００３４】
以上のユニットは橋脚２の両面に３段縦列配置し、橋脚２に貫通された穿孔に挿通されたＰＣ鋼棒３により、対向する鋼製セグメント３０のフランジ３０ｂ間を連結している。このＰＣ鋼棒３の配置数は、従来の図８（ａ）タイプと同様に、各フランジ３０ｂに対して上下二カ所となっている。
【００３５】
なお、曲面鋼板３２は図では鋼製セグメント３０と同数の縦三段配置としているが、第二実施形態と同じく一段としてもよい。
【００３６】
以上に加え、曲面鋼板３２と橋脚２の側面とで囲われる段落し部分に前記充填コンクリート５と同じく、コンクリート３６が打設され、この空隙部分を充填している。
【００３７】
従って、本実施形態では、側面に対する拘束力は、曲面鋼板３２とこれの内側に充填されたコンクリート３６によって行われ、図７に矢印で示すように、その拘束力は曲面状の幾何学的構造によりきわめて大きく、また第一実施形態に比べてＰＣ鋼棒３並びにその穿孔本数も少なく、構造、施工とも簡単になる。
【００３８】
なお、以上の各実施形態において、ＰＣ鋼棒３，１４の締付け作業は行ってもよいし、行わなくてもよい。締付け作業を行った場合には能動的拘束状態とすることができ、行わない場合には、受動的拘束状態となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上各実施形態で説明したように、本発明の既存壁式橋脚の補強工法は、端面に対する拘束力も付加することによって、端面の座屈も防止でき、さらに耐震性を増すことができる。
【００４１】
また、本発明では、セグメント配置作業が簡単となり、ＰＣ鋼棒による拘束力導入時における制限が緩和され、またこれによりＰＣ鋼棒の本数および穿孔数を減ずることができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を既存橋脚の補強に適用した場合の第一実施形態を示す斜視図である。
【図２】同上平断面図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は橋軸方向と直交する方向の力が加わった場合における本発明と、従来の変形挙動を比較して示す説明図である。
【図４】本発明を既存橋脚の補強に適用した場合の第二実施形態を示す斜視図である。
【図５】同上平断面図である。
【図６】本発明を既存橋脚の補強に適用した場合の第三実施形態を示す斜視図である。
【図７】同上平断面図である。
【図８】（ａ），（ｂ）は従来の補強工法により形成された橋脚の斜視図である。
【符号の説明】
２  既存橋脚
３，１４  ＰＣ鋼棒
５，３６  コンクリート
１０，２０，３０  鋼製セグメント
１２，２２，３２  補強体
（１２  コンクリートブロック、２２  平面状鋼板、３２  曲面状鋼板）
【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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【図８】
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