(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設のコンクリート橋梁の床版の下面を、格子状に配筋された鉄筋を含む補強用被覆する施工に使用する補強用網鉄筋の固定治具であって、
床版に打ち込むアンカーピンと、このアンカーピンの軸線方向の中途に一体または別体として連接され床版と補強用網鉄筋との間に間隔を持たせるためのスペーサとを備え、
アンカーピンは、補強用網鉄筋を格子状に組む鉄筋棒の下面を拘束して保持可能なヘッドと、このヘッドとスペーサとの間に設けられヘッド側が大径となるテーパとを備え、このテーパを鉄筋棒が交差する部分に突き当て可能としてなり、
スペーサは、金属を素材とし、逆円錐台状の断面形状を持つ本体ブロックの上下の両端面に円形のフランジを形成するとともに、外周には４枚の補強リブを備え、さらに、本体ブロックにはアンカーピンを差し通すための貫通孔を同軸上に開けてなる、
コンクリート橋梁の補強用鉄筋の固定治具。
【請求項２】
請求項１記載の固定治具を用いるコンクリート橋梁の床版の補強方法であって、床版の下面に沿って鉄筋棒を格子状に配筋した補強用網鉄筋を仮置きし、アンカーピンのテーパが鉄筋棒の格子部分に突き当たる位置に相当してこのアンカーピンの先端を床版中に打ち込むとともに、スペーサによって床版と補強用網鉄筋との間に間隔を持たせてこの補強用網鉄筋をヘッドにより保持し、テーパの鉄筋棒への当接によって補強用網鉄筋に対して面方向の緊張力を付与し、前記固定治具によって床版に固定された補強用網鉄筋の全体を含めて、床版の下面に接合される被覆層によって被覆するコンクリート橋梁の床版の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンクリート橋梁の桁や床版等（以下、「床版」と記す）の下面に新たに補強用網鉄筋を含む補強用皮膜層の施工に係り、補強用網鉄筋を床版に固定するための固定治具及びこの固定治具を用いた床版の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
コンクリート橋梁の床版等は、自動車等の車両の動荷重が直接しかも繰り返し加わり、道路橋の主要部材の中でも最も過酷な荷重・応力を受ける。このため、特に床版等の下面には、一方向のクラックから縦横のクラックが発生し、さらにはこれらのクラックが成長して細網化し、最終的にはコンクリートの剥落などの原因となる。
【０００３】
このような損傷は、放置しておくとクラックがさらに進み鉄筋の腐食へと進展し、最終的には橋梁の破壊にまで至る。このため、このような事態を避けるために、初期のクラックが発生した段階で、コンクリート橋梁の床版の下面を補修してこれを補強する施工が従来から行われている。
【０００４】
この補修方法の一例として、本願出願人が提案して特願平７−１７２８１０号として出願し、特開平８−３３８００５号として出願公開されたものがある。
これは、図５の（ａ）に示すように、鉄筋棒５１ａ，５１ｂを格子状にしてその格子点部分を溶接によって接合した補強用網鉄筋５１を予め製作しておき、この補強用網鉄筋５１を同図の（ｂ）に示すようにコンクリート橋梁の床版５０の下面に沿わせて配置することによって補強するようにしたものである。そして、補強用網鉄筋５１は床版５０に打ち込むアンカーピン式の固定具５２によって固定され、この固定の後に３層の被覆層５３ａ，５３ｂ，５３ｃによって被覆した補強構造が施工される。
【０００５】
固定具５２は、そのヘッド５２ａに連なるピン５２ｂの基端部分を先細りするテーパ５２ｃとしたものである。そして、同図の（ａ）に示すように、固定具５２のピン５２ｂの先端を補強用網鉄筋５１の格子点に接する位置で床版５０に打ち込むことにより、テーパ５２ｃが補強用網鉄筋５１の互いに交差する鉄筋棒に突き当てる。これにより、同図の（ａ）において矢印で示す方向に補強用網鉄筋５１の格子部分を押す力が作用し、補強用網鉄筋５１の全体にプレストレスを負荷することができる。
【０００６】
このような補強構造であれば、補強用網鉄筋５１によって床版５０が裏打ちされて床版５０の強度が補強されると同時に、補強用網鉄筋５１にはプレストレスが負荷されているので、床版５０が荷重によって撓んだり変位したりしたときでも、補強用網鉄筋５１はこれらの撓みや変位に追従可能なので、補強用網鉄筋５１と既設の床版５０との一体化が強化され、その補強効果が長期間に亘って維持される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、補強用網鉄筋５１は床版５０の下面に直に接した状態として固定具５２によって固定されているので、これらの床版５０と補強用網鉄筋５１との間は、コンクリートと金属棒という剛性や弾性等が全く相違する性状の部材どうしが接合されることになる。このため、床版５０が動荷重によって繰り返して撓み変形するとき、床版５０と鉄筋棒５１ａ，５１ｂの間の特に伸び変形の差等によって、撓み部分でこれらの鉄筋棒５１ａ，５１ｂが床版５０の下面から離れて浮き上がりを生じる可能性がある。
【０００８】
このような鉄筋棒５１ａ，５１ｂの挙動によって補強用網鉄筋５１の一部が床版５０の下面から離れてしまうと、床版５０に対する裏打ち効果がなくなる。そして、床版５０から浮き上がる補強用網鉄筋５１の広さが大きくなるに従って、床版５０に対する補強効果も減衰してしまうことになる。
【０００９】
また、固定具５２のピン５２ｂのテーパ５２ｃによる鉄筋５１ａ，５１ｂどうしの交点部分への突き当てを利用して、補強用網鉄筋５１の全体にプレストレスを与えていても、先のような床版５０からの浮き上がりを生じると、固定具５２のテーパ５２ｃと鉄筋棒５１ａ，５１ｂとの間の位置関係が変わってしまう。そして、この位置関係の変化が、テーパ５２ｃが鉄筋棒５１ａ，５１ｂの交点部分から離れる向きであると、このテーパ５２ｃによる鉄筋棒５１ａ，５１ｂに対する作用力の負荷が消滅する。したがって、補強用網鉄筋５１に対するプレストレスが低下してしまい、この床版５０の撓み変形に対する追従性も損なわれ、床版５０に対する補強が減衰してしまう。
【００１０】
このように、従来の床版５０の補強構造では、補強用網鉄筋５１が直に床版５０の下面に接するような配置であることから、これらの補強用網鉄筋５１及び床版５０の間の金属棒とコンクリートという材質の相違が一つの原因となって、補強強度の低下を招く恐れがある。
【００１１】
本発明において解決すべき課題は、補強用網鉄筋が床版から浮き上がることなく確実に裏打ちして補強強度が保てるとともに、補強用網鉄筋に付与したプレストレスが減衰することなく床版の変形に対する追従性を高く維持できる補強構造を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のコンクリート橋梁の補強用鉄筋の固定治具は、既設のコンクリート橋梁の床版の下面を、格子状に配筋された鉄筋を含む補強用被覆層で補強する施工に使用する補強用網鉄筋の固定治具であって、床版に打ち込むアンカーピンと、このアンカーピンの軸線方向の中途に一体または別体として連接され床版と補強用鉄筋との間に間隔を持たせるためのスペーサとを備え、アンカーピンは、補強用網鉄筋を格子状に組む鉄筋棒の下面を拘束して保持可能なヘッドと、このヘッドとスペーサとの間に設けられヘッド側が大径となるテーパとを備え、このテーパを鉄筋棒が交差する部分の外周に突き当て可能としてなることを特徴とする。
【００１３】
また、この固定治具を用いるコンクリート橋梁の床版の補強方法は、床版の下面に沿って鉄筋棒を格子状に配筋した補強用網鉄筋を仮置きし、アンカーピンのテーパが鉄筋棒の格子部分に突き当たる位置に相当してこのアンカーピンの先端を床版中に打ち込むとともに、スペーサによって床版と補強用網鉄筋との間に間隔を持たせてこの補強用網鉄筋をヘッドにより保持し、テーパの鉄筋棒への当接によって補強用網鉄筋に対して面方向の緊張力を付与することを特徴とする。
【００１４】
この補強方法においては、固定治具によって床版に固定された補強用網鉄筋の全体を含めて、床版の下面に接合される被覆層によって被覆するようにしてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の固定治具によって補強用網鉄筋を床版に固定して補強施工した橋梁の全体を示す概略図である。
【００１６】
図において、３列の橋桁３によって鉄筋コンクリート製の床版１が支持され、この床版１の幅員方向の両端には地覆２を一体に形成している。そして、既設の床版１に対して、その下面のほぼ全体を覆う補強用被覆層４が現場施工によって施されている。
【００１７】
補強用被覆層４は、図５の（ａ）に示したような格子状の補強用網鉄筋を含むものであり、図２に床版１に対する固定構造の要部の断面図を示す。
【００１８】
補強用網鉄筋５は、従来例で説明したものと同様に、鉄筋棒５ａ，５ｂを格子状に予め組み立てたものであり、鉄筋棒５ａ，５ｂはそれぞれ図５の補強用網鉄筋５１の鉄筋棒５１ａ，５１ｂに相当する。すなわち、下配置の鉄筋棒５ａを一定の間隔をおいて互いに平行に配列し、これらの鉄筋棒５ａの上に上配置の鉄筋棒５ｂを同様に一定間隔をおいて平行に配列したものとし、これらの鉄筋棒５ａ，５ｂの交差する部分を溶接により一体化することで、図５の（ａ）のように格子状の補強用網鉄筋５が得られる。なお、鉄筋棒５ａ，５ｂはその直径が６〜１０ｍｍ程度とし、補強用網鉄筋５の大きさは８×３〜４ｍ程度としておけば、施工の際のハンドリングが容易であり施工後の補強強度も十分である。
【００１９】
補強用網鉄筋５は、床版１にその下方から打ち込む固定治具６によって床版１の下面との間に適切な間隔を持つようにして固定され、この固定の後にたとえばポリマーセメントモルタル等を約２０ｍｍの厚さで打設する被覆層（後述）によって被覆施工する。
【００２０】
固定治具６はスペーサ７とこれを貫通するアンカーピン８との組合わせとしたものであり、図３にその詳細を示す。
【００２１】
スペーサ７は、その逆円錐台状の断面形状を持つ本体ブロック７ａの上下の両端面に円形のフランジ７ｂ，７ｃを形成するとともに、外周には４枚の補強リブ７ｄを備えたものであり、本体ブロック７ａにはアンカーピン８を差し通すための貫通孔７ｅを同軸上に開けている。なお、このスペーサ７は床版１の撓み変形による補強用網鉄筋５との間での圧縮に耐え得るように、金属を素材とすることが好ましい。
【００２２】
アンカーピン８は、適切な強度を持つ鋼または鋳鉄等の金属を素材とし、一端側には円形状のヘッド８ａを形成してこれから同軸上に中空状の結合軸８ｂを突き出したものである。結合軸８ｂは、ヘッド８ａ側の基端部を除いてスペーサ７の貫通孔７ｅに自在に通せる程度の外径とし、ヘッド８ａに連なる部分には先端側に向けて先細りするテーパ８ｃを形成している。そして、結合軸８ｂの先端部分には、従来周知のコンクリート打設用のアンカーピンと同様に、周面に複数のスリット８ｄを切開するとともにコーン状のピンブロック９を嵌合している。
【００２３】
このようなピンブロック９を嵌合したアンカーピン８では、これをコンクリートに開けた孔に打ち込んでいくときにコーン状のピンブロック９が結合軸８の先端に深く圧入され、このときスリット８ｄどうしの間の周壁を膨出変形させることにより、コンクリートの中に食い込ませて抜け止め固定される。
【００２４】
なお、アンカーピン８の大きさは、鉄筋棒５ａ，５ｂの外径にもよるが、テーパ８ｃ部分の長さは２〜３ｃｍ程度であり、これに連なる結合軸８ｂの先端までの長さは６〜８ｃｍ程度とすることが好ましい。
【００２５】
このような固定治具６による補強用網鉄筋５の床版１への固定及び被覆層の施工要領は次のとおりである。
【００２６】
まず、ウォータサンドブラスト等によってコンクリート床版１の下面の劣化物を除去し、２００ｋｇｆ／ｃｍ２  以上のジェット水による高圧水洗ケレンによって全面を洗浄する。次いで、床版１の下面に補強用網鉄筋５を、たとえばその下面を支持するサポート材を利用して仮配置し、鉄筋棒５ａ，５ｂの交差部に沿ってコンクリート床版１の下端面から結合軸８ｂを嵌合するための保持孔１ａ（図２参照）をドリルで穿つ。
【００２７】
次いで、スペーサ７にアンカーピン８を差し込んだ固定治具６を、図２に示すようにスペーサ７のフランジ７ｂ，７ｃが床版１の下面と上配置の鉄筋棒５ｂの上面との間に組み込み、テーパ８ｃが鉄筋棒５ａ，５ｂの交差する部分に当たるように位置させる。この操作は、結合軸８ｂを保持孔１ａに差し込む位置に合わせることによって可能であり、結合軸８ｂを保持孔１ａに少し嵌め込んだ後にバイブレーションハンマによって操作ピン９と一体に打設する。
【００２８】
この打設によって、図２に示すように結合軸８ｂが保持孔１ａの中に入り込むと同時に操作ピン９の先端のコーン９ｂが結合軸８ｂの中に嵌合していくので、スリット８ｄどうしの間の周壁部分が外側に膨出変形し、この変形した部分が床版１内に食い込む。したがって、結合軸８ｂは保持孔１ａの中に強固に嵌合し、ヘッド８ａが下配置の鉄筋棒５ａを床版１側に狭持することで、補強用網鉄筋５を固定することができる。
【００２９】
以上のアンカーピン８の打設のときには、結合軸８ｂの基端部分に形成したテーパ８ｃが鉄筋棒５ａ，５ｂの交差部分に突き当たるので、結合軸８ｂの打設深さに従って、図５の（ａ）で示した矢印方向に向けて補強用網鉄筋５の格子部分に対して押圧力を作用させることができる。したがって、補強用網鉄筋５の全体は従来例のものと同様にプレストレスを付与することができ、床版１が撓み変形したときの補強用網鉄筋５の追従変形を促すことができる。
【００３０】
床版５の下面全体への補強用網鉄筋５の固定が完了した後には、図２に示すように、床版１の下面から補強用網鉄筋５より下までに至る厚さとなるように被覆層１０を形成する。この皮膜層１０は、たとえばポリマーセメントモルタル等を素材とするものであって、コテ塗り等の施工法によって補強用網鉄筋５が外に露出しないように均一厚さとして成形する。
【００３１】
なお、被覆層１０としては、従来技術の項で挙げた特開平８−３３８００５号公報にも記載されているように、既設鉄筋の防錆効果及び接着力を向上させるための第１の塗布層，補強用網鉄筋５の防錆効果及び塩害抑制のための第２の塗布層及び中性化防止，塩害抑制効果，アルカリ骨材反応抑制及び非透水のための第３の塗布層の３層構造としてもよい。
【００３２】
図４は、補修完了後、床版１の撓みによる補強用網鉄筋５の鉄筋棒５ａ，５ｂ５及び固定治具６の挙動を示す説明図である。
【００３３】
鉄筋棒５ａ，５ｂが直交に交差していて、補強用網鉄筋５の格子点に相当する部分にはアンカーピン８のテーパ８ｃが突き当たることによって、矢印方向の緊張力Ｆが付与され、これによって鉄筋棒５ａ，５ｂにはそれぞれＦｘ  ，Ｆｙ  のプレストレスが付与される。したがって、床版１の撓みによって固定治具６が移動した場合も、これに追従して鉄筋棒５ａ，５ｂも一点鎖線に示すように移動し、固定具６との間に隙間が生じることもない。このため、鉄筋棒５ａ，５ｂの床版１側への拘束力が変動することがなく、補強用網鉄筋５が床版１から大きく変位したりすることが防止される。
【００３４】
以上の構成において、図２に示すように、補強用網鉄筋５はスペーサ７によって床版１の下面と間隔をおいた位置にあり、しかもポリマーセメントモルタル等を素材とする被覆層１０を介在させているので、コンクリート素材の床版１と金属素材の補強用網鉄筋５とは直に接触しない。このため、床版１が動荷重によって繰り返して撓み変形するときでも、この床版１の変形による歪み力は床版１と補強用網鉄筋５との間の被覆層１０によって一旦緩衝されて鉄筋棒５ａ，５ｂに伝達される。
【００３５】
すなわち、補強用網鉄筋５は既設の床版１の補修のために後付けされた被覆層１０の中に封止されているので、床版１が撓み変形するときには、補強用網鉄筋５は被覆層１０自身の変形によって支配される。そして、被覆層１０をモルタル等のようにコンクリートの素材に近い性状のものとしておけば、床版１の撓み変形に倣うような被覆層１０の変形が可能であり、この被覆層１０に含まれた補強用網鉄筋５は床版１の変形とは無縁で、被覆層１０の変形と同じ挙動をする。したがって、床版１と鉄筋棒５ａ，５ｂの間での一定荷重に対する伸び変形量が相違していても、撓み部分でこれらの鉄筋棒５ａ，５ｂが床版１の下面から離れて浮き上がったりすることがない。
【００３６】
このように、床版１が撓み変形を繰り返しても、補強用網鉄筋５は床版１の下面との間の距離が変動することなく保持され、被覆層１０を介して安定状態に床版１を裏打ちすることができる。したがって、床版１に対する補強効果が減衰してしまうことが防止され、補強用網鉄筋５を長期間に亘って床版１の補強材として活用することができる。
【００３７】
また、床版１に対する補強用網鉄筋５の浮き上がりが防止されることから、固定治具６と鉄筋棒５ａ，５ｂとの位置関係が変化してしまうことも抑えられる。このため、固定治具６のアンカーピン８はそのテーパ８ｃ部分が鉄筋棒５ａ，５ｂの交差部分にきっちりと当たった状態に維持され、テーパ８ｃによる鉄筋棒５ａ，５ｂよる作用力の変動が生じない。したがって、テーパ８ｃによる補強用網鉄筋５に対するプレストレスは初期の設定値を維持することができ、床版１の撓み変形に対する補強用網鉄筋５の追従性が低下することはなく、床版１に対する補強強度が良好に維持される。
【００３８】
【発明の効果】
請求項１の発明の固定治具では、スペーサによってコンクリート橋梁の床版と補強用網鉄筋とが直に接触しない配置の施工となるので、床版の撓み変形による補強用網鉄筋に対する歪みを抑えることができ、補強用網鉄筋が無用に床版の下面に対して位置が変動することがなく、床版に対する補強用網鉄筋の補強を安定させることができる。
【００３９】
また、アンカーピンのテーパの突き当たりによって格子状の補強用網鉄筋にプレストレスを付与できるだけでなく、補強用網鉄筋の無用な変動が抑えられることから、このプレストレスの減衰を避けることができる。したがって、床版の撓み変形に対する補強用網鉄筋の追従性を高く保つことができ、床版の補強がより確実に達成される。
【００４０】
請求項２の補強方法でも、先の固定治具を使用することによって、補強用網鉄筋の無用な変動が阻止するように施工されるので、同様の補強用網鉄筋のプレストレスの減衰がなく床版の変形への追従性を高く維持でき、強度を十分に保った補強が可能となる。
【００４１】
請求項２の補強方法では、被覆層によって補強用網鉄筋の全体が封止されるので、その錆の発生や劣化が防止できるとともに、被覆層をモルタル等のように床版と同じような素材とすれば、床版の変形による歪みに対してこの被覆層が緩衝帯として作用し、補強用網鉄筋の無用な変動や変形を阻止することができ、より一層安定した補強構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の固定治具を用いて補強用被覆層を床版の下面に施工した橋梁を示す概略図である。
【図２】固定治具による補強用網鉄筋の固定構造を被覆層とともに示す要部の断面図である。
【図３】固定治具の詳細であって、（ａ）はスペーサとアンカーピンの一部切欠分解図、（ｂ）はスペーサの平面図である。
【図４】床版の撓みによる鉄筋棒及び固定治具の挙動を示すための説明図である。
【図５】従来例であって、（ａ）は格子状の補強用網鉄筋及びこれを床版に固定するための固定具の配置を示す底面図、（ｂ）は固定具による固定構造を示す要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１  床版
１ａ  保持孔
２  地覆
３  橋桁
４  補強用被覆層
５  補強用網鉄筋
５ａ，５ｂ  鉄筋棒
６  固定治具
７  スペーサ
７ａ  本体ブロック
７ｂ，７ｃ  フランジ
７ｄ  補強リブ
７ｅ  貫通孔
８  アンカーピン
８ａ  ヘッド
８ｂ  結合軸
８ｃ  テーパ
８ｄ  スリット
９  ピンブロック
１０  被覆層
【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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