(57)【要約】【課題】  剥離し難く、施工し易い当て板を提供する。【解決手段】  本発明の当て板は、母材の補強、二以上の母材に接着剤で接着して、母材を補強、連結可能な当て板であり、所定の板厚、サイズ、強度等を備えた本体部の端部表面に、本体部よりも肉厚の薄い薄肉部を備えたものである。薄肉部は本体部から端部に向けて表面側から接着面側に窪んで本体部よりも肉薄になる湾曲面、テーパー面、本体部より薄肉で均一厚の細長板状等であってもよい。補強母材は前記当て板を母材に接着固定したものである。連結母材は前記当て板を連結する二以上の母材に跨がせて接着固定したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材に接着剤で接着して母材の補強、二以上の母材の連結に使用される当て板において、
一枚の当て板の本体部の端部に本体部の肉厚よりも薄肉である薄肉部を備え、薄肉部は端部表面側から母材に接着される接着面側に薄肉である、
ことを特徴とする当て板。
【請求項２】
母材に接着剤で接着して母材の補強、二以上の母材の連結に使用される当て板において、
一枚の当て板の本体部の端部に本体部の肉厚よりも薄肉である薄肉部を備え、薄肉部よりも端部先端側に延長部を備え、延長部がその長手方向に均一肉厚である、
ことを特徴とする当て板。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の当て板において、
薄肉部が表面側から母材に接着される接着面側に円弧状に窪んだものである、
ことを特徴とする当て板。
【請求項４】
請求項１又は請求項２記載の当て板において、
薄肉部が本体部側から端部先端に向けて段階的に薄肉になる階段状である、
ことを特徴とする当て板。
【請求項５】
請求項１又は請求項２記載の当て板において、
薄肉部が本体部側から端部先端途中まで次第に薄肉になるテーパー部の先に、長手方向に均一肉厚の延長部を備えた、
ことを特徴とする当て板。
【請求項６】
請求項１記載の当て板において、
薄肉部が本体部側から端部先端まで次第に薄肉である、
ことを特徴とする当て板。
【請求項７】
請求項１記載の当て板において、
薄肉部が本体部側から端部先端まで均一肉厚である、
ことを特徴とする当て板。
【請求項８】
母材に当て板を接着固定して母材を補強又は連結した補強母材において、
当て板が請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の当て板であり、
当て板の薄肉部が母材に掛かる荷重方向に向けて母材に宛がって、又は連結する二以上の母材に跨がせて宛がって、接着剤で、又は接着剤と連結具との併用により接着固定された、
ことを特徴とする補強母材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材やコンクリートを使用した高架道路や高速道路、河川橋、ビル、鉄塔等の構造物の母板（母材）の補強、補修等（以下、これらを「補強」という。）、二以上の母材の連結に用いる当て板（連結板、添接板、補強板等とも言われている。）と、母材に当て板を接着固定して補強した補強母材、二以上の母材に当て板を接着固定してそれら母材を連結した連結母材に関する。以下の説明では、補強母材と連結母材をまとめて補強母材ということもある。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼橋の鋼材、特に、桁端部に経年劣化による腐食が発生し、中には、腐食が進行して穴があいている桁端部も見受けられる。これら腐食は当然のことながら鋼橋の強度劣化の一因となる。強度劣化は腐食ばかりでなく何らかの原因で鋼材に損傷が生じた場合も生ずる。腐食箇所、損傷箇所や不陸部等（以下、これらを「劣化部」という。）を補強するには、従来は図９（ａ）に示すように、母材Ａの劣化部Ｂに当て板Ｃを添接して補強（業界では「当て板補強」という。）をしていた。この場合、母材Ａと当て板Ｃに孔Ｄをあけ（削孔し）、孔Ｄに差込んだ高力ボルトＥをナットＦで締め付けて、母材Ａに当て板Ｃを固定していた。
【０００３】
（従来の当て板補強工法）
当て板補強工法では、現場で母材Ａにフィルム型を当てて削孔位置を決め、孔あけ機で削孔することが多い。この削孔作業は狭い場所で、不安定な姿勢での作業となることがあるため作業しにくく、作業者の労力負担が大きい。また、孔数が多く、高力ボルトＥの本数も多いことから時間が掛かり、コストアップにもなる。作業員の労力負担を軽減し、コストダウンを図る必要があり、近年、作業員数が減少していること等から、作業の省力化が要求されている。
【０００４】
（従来の接着剤を用いた当て板補強工法）
前記要求に応えるべく、本件出願人は先に図９（ｂ）に示す工法を開発した。この工法は、当て板Ｃの接着面に接着剤を塗布し、その当て板Ｃを母材Ａに宛がって接着し、更に、当て板Ｃの周囲四隅の孔に高力ボルトＥを差し込んでナットＦで締め付けて、当て板Ｃを母材Ａに連結固定して、母材Ａの劣化部Ｂを補強する方法である。この場合、母材Ａに凹凸や変形（いわゆる不陸）がある場合は、母材Ａに不陸吸収材を宛がうこともある（特許文献１）。
【０００５】
（従来の接着剤を用いた当て板補強工法課題）
前記接着剤を用いた当て板補強工法では、削孔数も使用する高力ボルト及びナットの数も減るため、大幅な省力化とコストダウンが可能になるというメリットがある。しかし、次のような課題も残る。当て板は通常工場において製作される。工場では当て板表面の塗料や錆、汚れ、黒皮等を除去するために当て板表面にブラスト加工を施し、ブラスト面に無機ジンクリッチペイントや長ばく形エッチングプライマー等の防錆塗料を塗布し塗装膜を成膜する。塗装膜を成膜するのは、鋼材の地肌が露出しているため錆びやすいブラスト面の発錆を防止するためである。この当て板を工事現場に搬送し、ブラスト面の塗装膜の上に接着剤を塗布し、その接着剤塗布面を母材の補強箇所に接着する。このとき当て板と母材の間には塗装膜と接着剤が存在する。一般に防錆塗料は接着剤と異なり接着強度を重視していないため接着剤に比べて接着強度が小さく、当て板もしくは母材またはその両方に力が作用したときに、接着剤の強度が作用した力に対して十分大きくても接着剤よりも強度が小さい塗装膜が裂けて当て板と母材がはがれてしまうことがある。そのためこの工法では接着剤の強度を十分に活用することができなかった。
【０００６】
（従来の接着剤を用いた防錆被膜付き当て板補強工法）
本件出願人は先に、前記接着剤を用いた当て板補強工法における課題を解決し接着剤の強度を十分に活用できる当て板補強工法を開発した（特許文献２）。この工法は、前記のように当て板にブラスト加工してから、そのブラスト面に錆が発生する前に工事現場ではく離可能な防錆被膜を成膜する工法である。この当て板補強工法は既存構造物の補強に使用可能であるのみならず、新設構造物の母材の連結にも使用可能である。
【０００７】
間隔をあけて配置された二枚の母材を、前記接着剤を用いた防錆被膜付き当て板補強工法で連結する場合は、図１０（ａ）（ｂ）に示すように、母材Ａの上面と下面の双方に当て板Ｃを宛がい、それら当て板Ｃを接着剤で母材Ａに接着して両母材Ａを連結する。母材Ａの劣化部を補強する場合は、図１０（ｃ）（ｄ）のように、母材Ａの両面に当て板Ｃを宛がって接着剤で接着する。当て板Ｃには鋼板、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）板、その他の材質製の板材を使用することができる。この当て板補強工法で施工した場合は、自動車の通過などによって、母材Ａに図１０（ａ）〜（ｄ）の矢印方向の荷重がかかると、接着剤にせん断応力やピール応力が発生する。せん断応力は母材Ａと当て板Ｃがずれようとするのに抵抗する力のことをいい、ピール応力は当て板Ｃや母材Ａの変形により当て板Ｃが母材Ａから離れようとするのに抵抗する力をいう。ピール応力は剥離応力ということもある。
【０００８】
母材Ａに作用する荷重に基づくせん断応力やピール応力（両者を単に「応力」という。）は、当て板Ｃの長手方向全体に均一に作用するわけではなく、接着端部Ｇ（図１０（ｂ）（ｄ））に集中して生じる。特に、荷重の作用方向と直角方向に急激な肉厚変化があると、肉厚変化部に応力が集中し易くなり、接着剤による接着が剥離し易くなることが一般的に知られている。母材Ａに当て板Ｃを接着すると母材Ａの当て板接着部分で急激な肉厚変化になるため、接着した当て板Ｃの接着端部（荷重の作用方向と直角方向）Ｇが急激な肉厚変化になる。このため、その接着端部Ｇに大きな応力が作用したり、応力が繰り返し作用したりすると、接着端部Ｇから接着剤が裂けはじめて剥がれが生じる。
【０００９】
従来、橋脚に架設されたコンクリート製の橋桁の補強構造として、コンクリート製橋桁の下面に複数枚の強化繊維シートが接着されたものがある（特許文献３）。このコンクリート補強構造は、長さの異なる強化繊維シートを二層以上積層して接着する補強工法が提案されている。この補強工法は緊張させた強化繊維シートを接着する工法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第５２５０１８９号公報
【特許文献２】特願２０１５−０５０１８５号
【特許文献３】特開２００１−１４６８４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の解決課題は、母材に接着しても剥離し難い当て板と、その当て板を母材に接着固定した補強母材を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の当て板は、母材の補強や連結のために母材に接着剤で接着する当て板であり、当て板の本体部の端部に、当該本体部の肉厚よりも肉厚の薄い薄肉部を備え、薄肉部は当て板の表面側から接着面側に薄肉であることを特徴とするものである。薄肉部は本発明の目的を達成可能な限りにおいて各種形状とすることができる。
【００１３】
本発明の補強母材は、当て板が母材の補強箇所或いは二以上の母材の連結部の表裏両面又はいずれか一方の片面に宛がわれ、その当て板が接着剤で母材に接着されたものであり、当て板として本発明の前記当て板が使用され、その当て板の薄肉部を母材に作用する荷重側に向けて母材に接着固定されたものである。この場合、接着剤の接着のみで十分な連結固定となるのが望ましいが、必要であれば、ボルト、ナット等の他の連結具を併用して当て板を母材に連結固定することもできる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の当て板は、薄肉部があるため、当て板に接着固定しても、当て板に作用する荷重方向と直角方向への当て板の接着端部の急激な肉厚変化が少なく、当て板の接着端部に応力集中し難くなり、当て板の接着端部における接着剤の亀裂、剥離が生じ難い当て板となる。
【００１５】
本発明の補強母材は、端部に薄肉部を備えた当て板が母材に接着剤で接着固定されているので、母材に作用する荷重が当て板の薄肉部に応力集中し難くなり、当該薄肉部における接着剤の亀裂、剥離が生じ難い補強母材となる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の当て板の一例を示す斜視図。
【図２】（ａ）〜（ｃ）は本発明の当て板における薄肉部の寸法の異なる例の説明図。
【図３】（ａ）〜（ｊ）は本発明の当て板の異なる例を示す側面図。
【図４】（ａ）は本発明の長方形の当て板の平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は（ａ）の側面図。
【図５】（ａ）は本発明の円形の当て板の平面図、（ｂ）は（ａ）の正面図、（ｃ）は（ａ）の側面図。
【図６】（ａ）は本発明の六角形の当て板の平面図、（ｂ）〜（ｄ）は（ａ）の側面図。
【図７】（ａ）は本発明の当て板を二枚用いて、母材の劣化部を補強する場合の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図８】（ａ）は本発明の当て板を二枚用いて、二枚の母材を連結する場合の一例を示す平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図。
【図９】（ａ）、（ｂ）は従来の母材補強方法の異なる例の説明図。
【図１０】従来技術の説明図であって（ａ）は二枚の当て板で二枚の母材を連結する場合の平面図、（ｂ）は（ａ）の側面図、（ｃ）は二枚の当て板で二枚の母材の劣化部を補強する場合の平面図、（ｄ）は（ｃ）の側面図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
（当て板の実施形態１）
本発明の当て板の一例を、図面を参照して説明する。本発明の当て板１は、構造物の部材（母材）の劣化部の補強や、二枚の母材の連結等に用いるものであって、補強する母材或いは連結する二以上の母材に宛がって接着剤で貼り付けて使用するものである。前記母材は鋼材、コンクリート、その他の材質製であってもよいが、以下では鋼板の場合を一例として説明する。
【００１８】
本発明の当て板の一例として図１に示すものは長方形の中実の鋼板である。この当て板１は本体部２の長軸方向両端部に薄肉部３が形成されている。本体部２は肉厚及び縦・横寸法（サイズ）や強度が、母材の使用箇所に合わせて設計されたものである。
【００１９】
［薄肉部の形状１］
図１の薄肉部３は、当て板１の表面４を裏面（接着面）５側に円弧状に切削して、接着面５側に窪んだ湾曲面６を形成することにより、本体部２側から端部先端７に向けて次第に薄肉にし、端部先端７を均一肉厚にしてある。湾曲面６はエンドミル等の既存の切削工具で切削することができる。薄肉部３の半径Ｒ、端部先端７の肉厚ｔ等は任意に設計することができる。一例として図２（ａ）〜（ｃ）に示すものはいずれも、本体部２の肉厚Ｔが９ｍｍの場合であり、（ａ）はＲ２０、Ｌ１＝１５．２ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ、（ｂ）はＲ３０、Ｌ１＝１９．３ｍｍ、ｔ＝２ｍｍ、（ｃ）はＲ２０、Ｌ１＝１６．０ｍｍ、ｔ＝１ｍｍの場合である。
【００２０】
［薄肉部の形状２］
薄肉部３の形状は図３（ａ）のようにすることもできる。この薄肉部３は図１のように、当て板１の表面４側から接着面５側に窪んだ湾曲面６を形成することにより、本体部２側から端部先端７に向けて次第に薄肉にし、湾曲面６の先に延長部８を設けて、湾曲面６の長さＬ１と延長部８の長さＬ２のトータル長（薄肉部３の全長）ＴＬを図１の場合よりも長くし、端部先端７を均一肉厚にしたものである。延長部８はその長さ方向に均一肉厚であり、当て板接着部分での急激な厚さ変更を避けるために薄肉部３を薄く長くするためのものである。
【００２１】
図３（ａ）の湾曲面６の半径Ｒ、湾曲面６の長さＬ１、延長部８の長さＬ２、薄肉部３の長さ（湾曲面６の長さＬ１と延長部８の長さＬ２のトータル長）ＴＬ、端部先端７の肉厚ｔ等も、本体部２の形状やサイズ等に応じて設計することができる。一例として図３（ａ）に示すものは、Ｔ＝９ｍｍ、Ｒ２０、Ｌ１＝１５．２ｍｍ、Ｌ２＝４ｍｍ、ＴＬ＝１９．２ｍｍ、ｔ＝２ｍｍである。これら数値は課題を解決可能な任意の数値とすることができる。
【００２２】
［薄肉部の形状３］
薄肉部３の例として図３（ｂ）に示すものは、本体部２の端部を段階的に薄肉にして、薄肉部３を階段状にしたものである。各段部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの肉厚や長さは異なるものとすることもできる。例えば、先端の段９ｄが最も薄肉で長く、本体部２側になるにつれて厚肉で短くなるようにすることができる。
【００２３】
［薄肉部の形状４］
薄肉部３の一例として図３（ｃ）に示すものは、端部先端７を均一肉厚の平行部にせずに、本体部２側から端部先端７までを次第に薄肉の下りテーパー面１０にしたものである。テーパー面１０の長さＬ３、勾配、端部先端７の肉厚ｔ等は当て板接着部分での急激な肉厚変更を回避できる範囲で任意に設計することができる。図３（ｃ）に示す端部先端７は薄肉先鋭状であるが、仮想線で示すように肉厚にすることもできる。
【００２４】
［薄肉部の形状５］
薄肉部３の一例として図３（ｄ）に示すものは、本体部２側から端部先端７までを、本体部２よりも薄肉の均一肉厚にしたものである。この場合も、延長部８の長さＬ２、肉厚ｔを、当て板接着部分での急激な肉厚変更を回避できるように設計する。
【００２５】
［薄肉部の形状６］
薄肉部３の一例として図３（ｅ）に示すものは、本体部２側から端部先端７の途中までを次第に薄肉になるテーパー面１０にし、テーパー面１０の先に薄肉で均一肉厚の延長部８を連設したものである。この場合のテーパー面１０の勾配、長さＬ３、延長部８の長さＬ２及びその肉厚も当て板接着部分での急激な肉厚変更を回避できる範囲で任意に設計することができる。
【００２６】
図３（ｂ）〜（ｅ）のいずれの場合も連続コーナー部Ｘは、図３（ｇ）〜（ｊ）に示すように弧状にすることもできる。
【００２７】
［薄肉部の他の形状］
本発明の薄肉部３は図示した以外の形状であってもよい。例えば、図３（ｆ）のように、円弧状に窪んだ段部９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄで階段状にすることもできる。要は、接着した母材に作用する荷重の作用方向と直角方向に急激な肉厚変化が生じないようにできれば任意の形状、厚さとすることができる。
【００２８】
（当て板の実施形態２）
本発明では図４（ａ）〜（ｃ）に示すように長方形の当て板１の四辺の全ての端部に薄肉部３を形成することもできる。
【００２９】
（当て板の実施形態３）
本発明では図５（ａ）〜（ｃ）に示すように円盤状の当て板１の全周縁に薄肉部３を設けることもできる。可能であれば、一部の周縁に設けることもできる。当て板１が楕円形の場合も同様である。
【００３０】
（当て板の実施形態４）
当て板１が図６（ａ）〜（ｄ）に示すような六角形状の円盤の場合は、薄肉部３を当て板１の全周辺に設けることも、一部の周辺に設けることもできる。
【００３１】
［当て板の実施形態２〜４の薄肉部］
前記実施形態２〜４のいずれの場合も、薄肉部３の形状は、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｅ）のいずれかの形状とすることも、それ以外の形状とすることもできる。
【００３２】
［薄肉部の長さ制限］
通常、既存の当て板１は補強に必要な強度、形状、サイズ、肉厚に設計されている。本発明において本体部２の端部に薄肉部３を設けると、本体部２と薄肉部３のトータル寸法が長くなる。長くなると当て板１が大きくなり重くなり、当て板１の保管、運搬、作業性に難点が生じる。これら難点を回避するには薄肉部３の長さを無制限に長くするのではなく、本発明の目的を達成可能な範囲で短くするのが望ましい。本発明では、本体部２の寸法を本来必要な寸法（基本寸法）よりも短くすることができれば、本体部２の端部に薄肉部３を設けても、本体部２と薄肉部３のトータル寸法を、基本寸法と同じか又はそれよりも短くすることもできる。
【００３３】
［接着面の粗面化］
本発明の当て板１は、接着面５をショットブラストや他の方法で粗面化することもできる。粗面化は接着剤を塗布する直前に行うことも、予め行っておくこともできる。粗面化することで接着剤の食いつきが良くなる。
【００３４】
［当て板の材料］
前記実施形態では、当て板１が鋼板の場合を一例として説明しているが、当て板１はＦＲＰ（例えば、ＣＦＲＰ＝炭素繊維強化プラスチック等）、その他の材料製であってもよい。
【００３５】
（補強母材の実施形態１）
本発明の補強母材の実施形態を図７（ａ）（ｂ）に示す。この補強母材は母材Ａの劣化部Ｂに前記当て板１を接着固定して、母材Ａの劣化部Ｂを被覆して補強したものである。当て板１は母材Ａの表裏両面（図７（ｂ）では上下）に接着固定されているが、母材Ａの片面のみが損傷しているときはその面にのみ接着固定することもできる。
【００３６】
（補強母材の実施形態２）
本発明の補強母材の他の実施形態を図８（ａ）（ｂ）に示す。この実施形態は水平方向（図８（ａ）（ｂ）の横方向）に離して配置した二枚の母材Ａ間の隙間Ｓを跨いで両母材Ａの表裏両面（図８（ｂ）の上下）に配置し、当て板１の接着面５を接着剤で二枚の母材Ａに接着固定した場合である。当て板１は母材Ａの上下いずれか一方の面にのみ重ねて接着することもできる。
【００３７】
［接着剤］
前記母材Ａへの当て板１の接着に使用する接着剤は、既存のもの或いは今後開発されるものを使用することができるが、母材Ａの材質と当て板１の材質を考慮して、接着し易く、剥離しにくい接着強度の接着剤を使用するのがよい。例えば、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤といった樹脂系接着剤、セメント系接着剤（例えば、ＳＢＲモルタル）等を使用することができる。
【００３８】
［接着剤と連結具の併用］
本発明の補強母材では、当て板１を母材Ａに接着剤で接着し、更に、ボルトとナット、その他の連結具を併用して母材に連結固定することもできる。
【００３９】
［母材の材料］
本発明の補強母材における母材Ａは、鋼材、コンクリート材、ＦＲＰ材、その他の材料製であってもよい。
【００４０】
［不陸吸収材の使用］
補強母材の実施形態１、２において、母材Ａと当て板１の間に、母材Ａの不陸を吸収可能な不陸吸収材、例えばスポンジ、その他の樹脂、ゴム等を介在させることもできる。この不陸吸収材は接着剤を含浸したものであっても含浸していないものであってもよい。含浸していない場合は、いずれかの時点で接着剤を含ませるのがよい。
【００４１】
［シミュレーション例］
本件出願人は、本件出願に先立ち、当て板１の端部を薄肉にすることが、当て板１の接着端部Ｇ（図７、図８）における接着剤に生じる応力集中の緩和、すなわち、接着端部Ｇのせん断応力及びピール応力の最大値の減少に効果があるかを検証するためのシミュレーションを行った。母材Ａに前記実施形態のいずれの当て板を接着した場合も、せん断応力及びピール応力の最大値の減少が確認された。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明の当て板は、橋梁の桁、床版、その他、各種構造物の補強や連結に使用することができ、その当て板を各種構造物の母材に接着固定した補強母材とすることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１      当て板
２      本体部
３      薄肉部
４      表面
５      接着面（裏面）
６      湾曲面
７      端部先端
８      延長部
９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ      段部
１０    テーパー面
Ａ      母材
Ｂ      劣化部
Ｃ      当て板
Ｄ      孔
Ｅ      高力ボルト
Ｆ      ナット
Ｇ      接着端部
Ｌ１    湾曲面の長さ
Ｌ２    延長部の長さ
Ｌ３    テーパー面の長さ
ＴＬ    薄肉部の長さ
Ｓ      （母材間の）隙間
Ｔ      （本体部の）肉厚
ｔ      （端部先端の）肉厚
Ｘ      連続コーナー部
【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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