(57)【要約】【課題】柱部材の上部工や下部工との接合端部の損傷を効果的に補強して曲げ耐力や軸力に対する耐力を向上させる複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法およびこの補強方法により補強された構造体を提供する。【解決手段】鋼管杭２の上部工７ａとの損傷した接合端部２ａを含む上下方向領域の外周面に補強鋼板３を巻き立てて固定し、補強鋼板３の外周面にはシアキー３ａを突設して、シアキー３ａが突設された位置から補強鋼板３の上端までの上下方向領域の外周側に型枠８を配置し、上部工７ａの下端部から下方に突出させたアンカー部材５を型枠８の内周面と補強鋼板３とのすき間ｇに配置した状態にして、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料をすき間ｇに打設して固化させることにより、複合材料補強部４を形成し、複合材料補強部４を介して補強鋼板３と上部工７ａとを強固に一体化させる。【選択図】図１
2018150681.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱部材の上部工との接合端部の損傷した部分を含む上下方向領域の外周面に補強鋼板を筒状に巻き立てて固定し、前記補強鋼板の外周面にはシアキーを突設して、前記シアキーが突設された位置から前記柱部材の上端までの上下方向領域の外周側に型枠を配置し、前記上部工の下端部から下方に突出させたアンカー部材を前記型枠の内周面と前記補強鋼板とのすき間に配置した状態にして、前記すき間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して固化させることにより、複合材料補強部を形成し、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記上部工とを一体化させることを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項２】
前記複合材料補強部の下端から下方の上下方向領域の前記補強鋼板の外周面に防食層を形成する請求項１に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項３】
前記複合材料補強部を、下方になるに連れて縮径した縦断面視でテーパ状に形成する請求項１または２に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項４】
柱部材の下部工との接合端部の損傷した部分を含む上下方向領域の外周面に補強鋼板を筒状に巻き立てて固定し、前記補強鋼板の外周面にはシアキーを突設して、前記シアキーが突設された位置から前記柱部材の下端までの上下方向領域の外周側に型枠を配置し、前記下部工の上端部から上方に突出させたアンカー部材を前記型枠の内周面と前記補強鋼板とのすき間に配置した状態にして、前記すき間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して固化させることにより、複合材料補強部を形成し、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記下部工とを一体化させることを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項５】
前記複合材料補強部を、上方になるに連れて縮径した縦断面視でテーパ状に形成する請求項４に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項６】
前記シアキーを、前記補強鋼板の周方向に延在させて環状に形成する請求項１〜５のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項７】
前記シアキーを、上下方向に延在させる請求項１〜６のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法。
【請求項８】
上部工に接合されている柱部材と、この柱部材の前記上部工との損傷した接合端部を含む上下方向領域の外周面に筒状に巻き立てて固定された補強鋼板と、この補強鋼板の外周面に突設されたシアキーと、前記上部工の下端部から下方に突出されたアンカー部材と、前記シアキーが突設された位置から前記補強鋼板の上端までの上下方向領域で前記補強鋼板および前記シアキーを覆うとともに前記アンカー部材が埋設された状態になっている複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が固化して形成された複合材料補強部とを有して、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記上部工とが一体化していることを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項９】
前記複合材料補強部の下端から下方の上下方向領域で前記補強鋼板の外周面に固定された防食層を有する請求項８に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項１０】
前記複合材料補強部が、下方になるに連れて縮径して縦断面視でテーパ状になっている請求項８または９に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項１１】
下部工に接合されている柱部材と、この柱部材の前記下部工との損傷した接合端部を含む上下方向領域の外周面に筒状に巻き立てて固定された補強鋼板と、この補強鋼板の外周面に突設されたシアキーと、前記下部工の上端部から上方に突出されたアンカー部材と、前記シアキーが突設された位置から前記補強鋼板の下端までの上下方向領域で前記補強鋼板および前記シアキーを覆うとともに前記アンカー部材が埋設された状態になっている複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が固化して形成された複合材料補強部とを有して、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記下部工とが一体化していることを特徴とする複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項１２】
前記複合材料補強部が、上方になるに連れて縮径して縦断面視でテーパ状になっている請求項１１に記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項１３】
前記シアキーが、前記補強鋼板の周方向に延在する環状である請求項８〜１２のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【請求項１４】
前記シアキーが、上下方向に延在している請求項８〜１３のいずれかに記載の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法および構造体に関し、さらに詳しくは、柱部材の上部工や下部工との接合端部の損傷を効果的に補強して曲げ耐力や軸力に対する耐力を向上させることができる複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法およびこの補強方法により補強された構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
桟橋や道路橋などを支える鋼管杭などの柱部材を補強する際に、例えば、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料（以下、ＨＰＦＲＣＣという）を用いたライニング方法や構造体が提案されている（特許文献１、２参照）。ＨＰＦＲＣＣは、通常のコンクリートに比べて引張力に対する変形性能に優れ、複数の微細なひび割れを形成して擬似ひずみ硬化特性を示すので、引張強度および靭性の向上を期待することができる。
【０００３】
ところで、桟橋の上部工を支えている鋼管杭の上端部が減肉または孔食する等によって著しく損傷した場合、または道路橋などの上部工を支えている鉄筋コンクリート柱の下端部が損傷した場合には、ＨＰＦＲＣＣを用いたとしても従来構造では十分な曲げ耐力を確保することが難しい。そのため、鋼管杭の上端部の損傷を効果的に補強して曲げ耐力を向上させるには改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−１８４８５９号公報
【特許文献２】特開２０１３−２５６７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、柱部材の上部工や下部工との接合端部の損傷を効果的に補強して曲げ耐力や軸力に対する耐力を向上させることができる複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法およびこの補強方法により補強された構造体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法は、柱部材の上部工との接合端部の損傷した部分を含む上下方向領域の外周面に補強鋼板を筒状に巻き立てて固定し、前記補強鋼板の外周面にはシアキーを突設して、前記シアキーが突設された位置から前記柱部材の上端までの上下方向領域の外周側に型枠を配置し、前記上部工の下端部から下方に突出させたアンカー部材を前記型枠の内周面と前記補強鋼板とのすき間に配置した状態にして、前記すき間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して固化させることにより、複合材料補強部を形成し、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記上部工とを一体化させることを特徴とする。
【０００７】
本発明の別の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法は、柱部材の下部工との接合端部の損傷した部分を含む上下方向領域の外周面に補強鋼板を筒状に巻き立てて固定し、前記補強鋼板の外周面にはシアキーを突設して、前記シアキーが突設された位置から前記柱部材の下端までの上下方向領域の外周側に型枠を配置し、前記下部工の上端部から上方に突出させたアンカー部材を前記型枠の内周面と前記補強鋼板とのすき間に配置した状態にして、前記すき間に複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を打設して固化させることにより、複合材料補強部を形成し、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記下部工とを一体化させることを特徴とする。
【０００８】
本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体は、上部工に接合されている柱部材と、この柱部材の前記上部工との損傷した接合端部を含む上下方向領域の外周面に筒状に巻き立てて固定された補強鋼板と、この補強鋼板の外周面に突設されたシアキーと、前記上部工の下端部から下方に突出されたアンカー部材と、前記シアキーが突設された位置から前記補強鋼板の上端までの上下方向領域で前記補強鋼板および前記シアキーを覆うとともに前記アンカー部材が埋設された状態になっている複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が固化して形成された複合材料補強部とを有して、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記上部工とが一体化していることを特徴とする。
【０００９】
本発明の別の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた構造体は、下部工に接合されている柱部材と、この柱部材の前記下部工との損傷した接合端部を含む上下方向領域の外周面に筒状に巻き立てて固定された補強鋼板と、この補強鋼板の外周面に突設されたシアキーと、前記下部工の上端部から上方に突出されたアンカー部材と、前記シアキーが突設された位置から前記補強鋼板の下端までの上下方向領域で前記補強鋼板および前記シアキーを覆うとともに前記アンカー部材が埋設された状態になっている複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料が固化して形成された複合材料補強部とを有して、この複合材料補強部を介して前記補強鋼板と前記下部工とが一体化していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、柱部材の損傷した接合端部は、筒状に巻き立てて固定された補強鋼板によって補強される。また、数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料により形成された複合材料補強部はシアキーの存在によって補強鋼板の外周面と強固に接合され、アンカー部材の存在によって上部工の下端部や下部工の上端部と強固に接合される。そのため、複複合材料補強部を介して補強鋼板と上部工や下部工とは強固に一体化する。これに伴い、柱部材の接合端部は損傷していながらも効果的に補強されて、水平力により生じる曲げ圧縮応力および曲げ引張り応力に十分に対抗できる曲げ耐力を得ることができる。また、軸圧縮力に対しても十分な耐力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の構造体を正面視で例示する説明図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】上端部が損傷した図１の鋼管杭を正面視で例示する説明図である。
【図６】図５の鋼管杭の外周面に補強鋼板を巻き立てて固定した状態を正面視で例示する説明図である。
【図７】図６の補強鋼板の外周側に型枠を設置した状態を一部を透視して正面視で例示する説明図である。
【図８】図７の型枠内に打設したＨＰＦＲＣＣによって補強鋼板と上部工とを一体化した状態を正面視で例示する説明図である。
【図９】構造体の別の実施形態を正面視で例示する説明図である。
【図１０】構造体のさらに別の実施形態を正面視で例示する説明図である。
【図１１】構造体のさらに別の実施形態を正面視で例示する説明図である。
【図１２】試験サンプルＡとその曲げ試験方法を縦断面視で例示する説明図である。
【図１３】試験サンプルＢとその曲げ試験方法を縦断面視で例示する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料を用いた柱部材の補強方法および構造体を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１３】
図１〜図４に例示するように、本発明の構造体１は、桟橋等の上部工７ａを支えて立設されている鋼管杭２と、鋼管杭２の上部工７ａとの接合端部２ａの外周面に筒状に巻き立てて固定された補強鋼板３と、補強鋼板３の外周面に突設されたシアキー３ａと、上部工７ａの下端部から下方に突出されたアンカー部材５と、補強鋼板３およびシアキー３ａを覆う複合材料補強部４とを有している。鋼管杭２の内部の所定の位置には中詰コンクリート２ｄが充填されている。鋼管杭２は横断面が円形状になっているが、その他の形状の場合もある。
【００１４】
この構造体１は、図５に例示する鋼管杭２を本発明の補強方法を用いて補強したものである。図５の鋼管杭２は、接合端部２ａの付近が減肉または孔食する等によって著しく損傷した損傷部分になっている。図５では、損傷部分を破線の網目模様で示している。接合端部２ａよりも下方は健全な部分２ｂになっている。
【００１５】
補強鋼板３は所定厚さ（例えば６ｍｍ以上２５ｍｍ以下）の鋼板が筒状に形成されたものであり、損傷した接合端部２ａを含む上下方向領域を覆って配置されている。即ち、鋼管杭２の損傷部分２ａだけでなく、健全な部分２ｂも若干覆って補強鋼板３が巻き立てられている。円筒状の補強鋼板３は例えば、円筒状の鋼板を周方向に分割した複数の分割体を鋼管杭２の外周側で溶接等によって接合して形成する。鋼管杭２と補強鋼板３とは補強鋼板３の上下端で溶接等によって接合する。
【００１６】
この実施形態では、円筒状の補強鋼板３の下端部には、周方向に間隔をあけて切り欠き部が形成されている。この切り欠き部によって、溶接長さを十分に確保できるので、補強鋼板３の下端部の接合を確実に行えるというメリットがある。補強鋼板３は、下端部に切り欠き部がない仕様にすることもできる。
【００１７】
シアキー３ａには、異形鉄筋や丸棒鉄筋などの種々の金属棒を用いることができる。異形鉄筋としては例えば、呼び名Ｄ６〜Ｄ１９の仕様を採用する。この実施形態では、シアキー３ａは補強鋼板３の周方向に延在する円環状になっている。このシアキー３ａは補強鋼板３の筒軸方向（上下方向）に間隔をあけて複数設けることが好ましい。
【００１８】
シアキー３ａは補強鋼板３の外周面に溶接等によって固定する。補強鋼板３に対するシアキーの固定は点溶接に限らず、シアキー３ａの全長に渡って溶接することもできる。補強鋼板３の外周面からシアキー３ａの外周側への突出量は例えば、６ｍｍ以上３５ｍｍ以下にする。この突出量を６ｍｍ以上にすることで、補強鋼板３と複合材料補強部４との一体性を高い水準に維持することができる。
【００１９】
アンカー部材５には、例えば異形鉄筋、丸棒鉄筋などの種々の金属棒を用いる。異形鉄筋としては例えば、呼び名Ｄ６〜Ｄ３５の仕様を採用する。アンカー部材５の上部工７ａからの下方への突出量は例えば３０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。この突出量を３０ｍｍ以上にすることで、上部工７ａと複合材料補強部４との一体性を高い水準に維持することができる。尚、上部工７ａに対するアンカー部材５の埋設深さはアンカー径にも依るが例えば１００ｍｍ以上にする。アンカー部材５は、鋼管杭２の周方向に間隔をあけて複数本（鋼管杭２の外径にも依るが例えば６本〜１６本）配置する。
【００２０】
複合材料補強部４は、シアキー３ａが突設された位置から補強鋼板３の上端までの上下方向領域に配置される。この複合材料補強部４には、アンカー部材５が埋設された状態になっている。複合材料補強部４を介して補強鋼板３と上部工７ａとが一体化している。
【００２１】
複合材料補強部４は、複数微細ひび割れ型繊維補強セメント複合材料（以下、ＨＰＦＲＣＣという）が固化して形成されたものである。ＨＰＦＲＣＣの構成材料は、セメント、細骨材、混和材、混和剤、強化繊維、水である。セメントとしては、例えば、低熱ポルトランドセメントを用いる。細骨材としては、例えば、珪砂を用いる。混和材としては、例えば、フライアッシュを用いる。混和剤としては、例えば、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤および収縮低減剤を用いる。強化繊維としては、例えば、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）繊維、高強度ポリエチレン繊維を用いて、これら繊維の直径は、０．０４ｍｍ程度、長さ１２ｍｍ程度、弾性係数４０．６ＧＰａ程度、引張破断強度１６９０ＭＰａ程度である。補強繊維混入率は、体積割合で０．５％〜２．０％程度である。
【００２２】
ＨＰＦＲＣＣの中でも、超高強度および超高靭性を併せ持つ超高強度ひずみ硬化型セメント系材料（以下、ＵＨＰ−ＳＨＣＣという）を用いるとよい。ＵＨＰ−ＳＨＣＣの構成材料は、セメント、細骨材、混和材、混和剤、強化繊維、水である。セメントとしては、例えば、低熱ポルトランドセメントを用いる。細骨材としては、例えば、珪砂を用いる。混和材としては、例えば、シリカフュームおよび膨張材を用いる。混和剤としては、例えば、高性能ＡＥ減水剤、消泡剤および収縮低減剤を用いる。強化繊維としては、例えば、高強度ポリエチレン繊維（直径０．０１２ｍｍ程度、密度０．９７ｇ／ｃｍ３程度、弾性係数８８ＧＰａ程度、引張破断強度２７００ＭＰａ程度）を用いる。
【００２３】
複合材料補強部４の層厚や形状は、補強に必要な強度等に基づいて決定されるが、補強鋼板３やシアキー３ａの腐食等を防止するために、ＨＰＦＲＣＣのかぶり厚は３０ｍｍ以上にすることが望ましい。この実施形態では、複合材料補強部４が下方になるに連れて縮径して縦断面視でテーパ状になっている。
【００２４】
この構造体１では、損傷した接合端部２ａは、巻き立てて固定された補強鋼板３によって補強される。即ち、接合端部２ａに作用する曲げに対しては、巻き立てられた補強鋼板３によって耐力が担保される。
【００２５】
ＨＰＦＲＣＣにより形成された複合材料補強部４はシアキー３ａの存在によって補強鋼板３の外周面と強固に接合される。また、アンカー部材５が上部工７ａと複合材料補強部４とに連通して埋設されている。そのため、複合材料補強部４はアンカー部材５の存在によって上部工７ａの下端部と強固に接合される。シアキー３ａとアンカー部材５とＨＰＦＲＣＣとを使用することによる相乗効果によって、複合材料補強部４を介して補強鋼板３と上部工７ａとは強固に一体化する。ひいては、鋼管杭２と上部工７ａとが複合材料補強部４を介して強固に一体化する。したがって、接合端部２ａの付近は損傷していながらも効果的に補強されて、水平力により生じる曲げ圧縮応力および曲げ引張り応力に十分に対抗できる曲げ耐力を得ることができる。また、接合端部２ａの付近では軸力に対する耐力も向上する。それ故、本発明は接合端部２ａが著しく損傷した場合に適した補強方法であり、構造体１である。
【００２６】
詳述すると、複合材料補強部４にＨＰＦＲＣＣを使用した場合、鋼管杭２（補強鋼板３）が負荷を受けて変形した際に、引張応力下においてＨＰＦＲＣＣに複数の微細ひび割れが発生することで、通常のセメント材料に比して高い靭性や強度を発揮する。さらに、補強鋼板３の外周面に固定されたシアキー３ａによって、補強鋼板３と複合材料補強部４との剥離が生じ難くなっている。そのため、微細なひび割れがＨＰＦＲＣＣのより広い範囲に分散されて、ＨＰＦＲＣＣが有する擬似ひずみ硬化特性を効果的に発揮させることができ、一段と耐力を向上させた補強が可能になる。
【００２７】
この構造体１を構築して鋼管杭２を補強する手順は、以下のとおりである。
【００２８】
まず、図６に例示するように、鋼管杭２の損傷した接合端部２ａを含む上下方向領域の外周面に補強鋼板３を筒状に巻き立てて固定する。補強鋼板３の外周面にはシアキー３ａを突設した状態にする。
【００２９】
次いで、図７に例示するように、シアキー３ａが突設された位置から補強鋼板３の上端までの上下方向領域の外周側に型枠８を配置する。型枠８は補強鋼板３に溶接したアングル材を用いるなどの適宜の方法で所望の位置に固定する。上部工７ａの下端部から下方に突出させたアンカー部材５は、型枠８の内周面と補強鋼板３とのすき間ｇに配置した状態にする。
【００３０】
次いで、すき間ｇにＨＰＦＲＣＣを打設して固化させる。例えば、型枠８の下端部に注入管を設けて上端部にエア抜き管を設ける。そして、注入管からＨＰＦＲＣＣを注入してエア抜き管からエアを抜きつつ、すき間ｇにＨＰＦＲＣＣを打設、充填する。
【００３１】
打設したＨＰＦＲＣＣを所定期間養生した後に型枠８を取り外すことにより、図８に例示するように複合材料補強部４が形成される。複合材料補強部４の上端面は上部工７ａの下端面に接合した状態になり、複合材料補強部４の内周面は補強鋼板３の外周面およびシアキー３ａと接合した状態になる。即ち、複合材料補強部４を介して補強鋼板３と上部工７ａとを一体化させた構造体１が構築される。尚、この実施形態では柱部材として鋼管杭２を例にして説明しているが、本発明は、鉄筋コンクリート構造など種々の柱部材の補強に対しても適用することができる。
【００３２】
上部工７ａの下端面はＨＰＦＲＣＣを打設する前にハツっておいて適度に粗しておくとよい。これにより、複合材料補強部４の上端面と上部工７ａの下端面とをより強固に接合させることができる。同様に、補強鋼板３の外周面を適度に粗しておくと、複合材料補強部４の内周面と補強鋼板３の外周面とをより強固に接合させることができる。
【００３３】
次いで、複合材料補強部４の下端から下方の上下方向領域の補強鋼板３の外周面に防食層６を形成するとよい。具体的には、ＬＷＬ（朔望平均干潮面）−１．０ｍの位置から複合材料補強部４の下端位置までの範囲に防食層６を形成する。防食層６は例えば、補強鋼板３の外周面にペトロタム系防食材を塗布した後、その塗布面をＦＲＰ製の防食カバーにより被覆して形成する。防食層６の上端と複合材料補強部４の下端との境界には例えばエポキシ樹脂をコーキングする。防食層６を形成することで図１に例示した構造体１になる。
【００３４】
この実施形態の構造体１は、複合材料補強部４が縦断面視でテーパ状になっているので、上部工７ａと複合材料補強部４との境界付近への応力集中が抑制される。そのため、構造体１の耐力を向上させるには益々有利になっている。
【００３５】
図９に例示する構造体１の別の実施形態は図１に例示した実施形態とは、シアキー３ａのみが異なっていてその他は実質的に同じ仕様になっている。このシアキー３ａは補強鋼板３の筒軸方向（上下方向）に延在している。本発明では、補強鋼板３の周方向に延在して環状に形成されたシアキー３ａと上下方向に延在するシアキー３ａを組み合わせて、格子状にすることもできる。或いは、シアキー３ａを補強鋼板３の筒軸方向に対して傾斜させて直線状に延在させることも、螺旋状に巻き付けた状態（スパイラル形状）にすることもできる。補強鋼板３と複合材料補強部４との一体性を高い水準に維持するには、補強鋼板３の周方向に延在するシアキー３ａを有する仕様が有利である。
【００３６】
図１０に例示する構造体１の実施形態は、図１に例示した実施形態とは、複合材料補強部４の形状のみが異なっていてその他は実質的に同じ仕様になっている。この実施形態では、複合材料補強部４が縦断面視でＬ字状に形成されている。上部工７ａと複合材料補強部４との境界付近への応力集中が問題にならない場合は、複合材料補強部４をこのような形状にして複合材料補強部４の体積を低減することもできる。
【００３７】
図１１に例示する構造体１の別の実施形態は、鋼管杭２の下部工７ｂとの損傷した接続端部２ｃを補強したものである。下部工７ｂとしては、コンクリート製のフーチングを例示できる。この構造体１は、図１に例示した実施形態を実質的に上下反対にして防食層６を省略した形態になっていて、その他は実質的に同じ仕様になっている。
【００３８】
この構造体１を構築して鋼管杭２を補強する手順も上述した実施形態と実質的に同じである。具体的には、鋼管杭２の下部工７ｂとの接合端部２ｃの損傷した部分を含む上下方向領域の外周面に補強鋼板３を筒状に巻き立てて固定する。次いで、補強鋼板３の外周面にはシアキー３ａを突設して、シアキー３ａが突設された位置から鋼管杭２の下端までの上下方向領域の外周側に型枠８を配置する。次いで、下部工７ｂの上端部から上方に突出させたアンカー部材５を型枠８の内周面と補強鋼板３とのすき間ｇに配置した状態にして、すき間ｇにＨＰＦＲＣＣを打設して固化させることにより、複合材料補強部４を形成する。この複合材料補強部４を介して補強鋼板３と下部工７ｂとを一体化させる。
【００３９】
この実施形態においても上述した実施形態と同様の効果を得ることができる。この実施形態では、複合材料補強部４が、上方になるに連れて縮径して縦断面視でテーパ状になっている。これにより、下部工７ｂと複合材料補強部４との境界付近への応力集中が抑制されるので、構造体１の耐力を向上させるには有利になっている。また、上述した実施形態で説明した種々の仕様を、この実施形態に対しても適宜採用できる。
【実施例】
【００４０】
図１２、１３に例示する試験サンプルＳａ、Ｓｂを用いて曲げ試験を行った。試験サンプルＳａ、Ｓｂは、鋼製の基部枠Ｂｓの内部に立設した鋼管杭２（材質ＳＴＫ４００、外径４５７．２ｍｍ、壁厚６．４ｍｍ）と、鋼製の基部枠Ｂｓの内部で固化した無収縮モルタルＭ、中詰コンクリート２ｄ（圧縮強度２８〜３３Ｎ／ｍｍ2）、複合材料補強部４（ＨＰＦＲＣＣ製で圧縮強度８８〜９３Ｎ／ｍｍ2程度、静弾性係数２４〜２６ｋＮ／ｍｍ2程度）と、鋼管杭２の外周面に突設されたシアキー３ａ（材質ＳＲ２３５、外径１６ｍｍ）と、中詰コンクリート２ｄおよび複合材料補強部４に埋設されたアンカー部材５（Ｍ２２ボルト、複合材料補強部４への埋設長さ４０ｍｍ）とで構成されている。鋼管杭２の外側の中詰コンクリート２ｄが上部工７ａを模していて、鋼管杭２と上部工７ａとが複合材料補強部４を介して一体化している。鋼管杭２の上端部には金属製のアタッチメントＴが固定されている。試験サンプルＳａとＳｂとの相違点は、実質的に複合材料補強部４の形状のみである。複合材料補強部４は、試験サンプルＳａでは縦断面視でＬ字形状であり、試験サンプルＳｂでは縦断面視でテーパ形状である。
【００４１】
無収縮モルタルＭは、基部枠Ｂｓを構成する円筒枠の内周面に沿って円筒状に形成されている。無収縮モルタルＭの内周面と鋼管杭２の外周面とに接合して、中詰コンクリート２ｄおよび複合材料補強部４が円筒状に形成されている。鋼管杭２の外周面に固定された円環状の金属製のフランジプレートＦＰが中詰コンクリート２ｄと複合材料補強部４の境界になっている。シアキー３ａは鋼管杭２の周方向に延在する円環状であり、上下に隣り合うどうしが１００ｍｍの間隔をあけて４本設けられている。アンカー部材５は、鋼管杭２の周方向に等間隔で１４本配置されている。鋼管杭２の内部では、中詰コンクリート２ｄが８４０ｍｍの高さまで充填されている。
【００４２】
基部枠Ｂｓを強固に地盤に固定した状態で、鋼管杭２の外周面の所定位置にひずみゲージを取り付けて、鋼管杭２の一端から高さ２４５０ｍｍの位置を載荷点として水平荷重Ｆを負荷して曲げ試験を行った。即ち、この曲げ試験は、上部工７ａを下方に配置して鋼管杭２を上下反対にした状態で鋼管杭２に水平荷重Ｆが作用した状態を模した試験である。また、試験サンプルＳａ、Ｓｂには本発明の構成要素である補強鋼板３が鋼管杭２の外周面に筒状に巻き立て固定されていないが、鋼管杭２自体を補強鋼板として代用している。
【００４３】
試験サンプルＳａ、Ｓｂともに、鋼管杭２の一端から上方に３００ｍｍの位置周辺よりも先に上方に６００ｍｍの位置周辺で鋼管杭２が降伏した。試験サンプルＳａに比して試験サンプルＳｂは降伏荷重が大きく、最大荷重は大幅に大きくなることが確認できた。また、試験サンプルＳａに比して試験サンプルＳｂは、降伏荷重時の載置点での水平変位が小さいことが確認できた。
【符号の説明】
【００４４】
１  構造体
２  鋼管杭（柱部材）
２ａ  上部工との接合端部（損傷部分）
２ｂ  健全な部分
２ｃ  下部工との接合端部（損傷部分）
２ｄ  中詰コンクリート
３  補強鋼板
３ａ  シアキー
４  複合材料補強部
５  アンカー部材
６  防食層
７ａ  上部工
７ｂ  下部工
８  型枠
ｇ  すき間
Ｓａ、Ｓｂ  試験サンプル
Ｂｓ  基部枠
Ｔ  アタッチメント
ＦＰ  フランジプレート
Ｍ  無収縮モルタル
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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