(57)【要約】【課題】コンクリート層の一面側に埋設された鉄筋を一面とは反対側の他面側から補強する補強材として鉄筋を使用する事が可能な技術を提供する。【解決手段】コンクリート層３の互いに反対側に位置する第１の面３ａ及び第２の面３ｂのうちの第１の面３ａ側に埋設された鉄筋４ａを第２の面３ａ側から施工して補強する鉄筋補強方法であって、コンクリート層３に、第２の面３ｂ側から施工して第１の面３ａ側に反る弧状孔６を形成する工程と、弧状孔６の内部に補強材を導入する工程と、弧状孔６の内部に導入された補強材をコンクリート層３に定着させる工程と、を備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンクリート層の互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面のうちの前記第１の面側に埋設された鉄筋を前記第２の面側から施工して補強する鉄筋補強方法であって、
前記コンクリート層に、前記第２の面側から施工して前記第１の面側に反る弧状孔を形成する工程と、
前記弧状孔の内部に補強材を導入する工程と、
前記弧状孔の内部に導入された前記補強材を前記コンクリート層に定着させる工程と、
を備えたことを特徴とする鉄筋補強方法。
【請求項２】
前記弧状孔は、一端側及び他端側が前記第１の面側よりも前記第２の面側に位置し、前記一端側と他端側との間の中間部が前記第２の面側よりも前記第１の面側に位置していることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋補強方法。
【請求項３】
前記弧状孔の前記一端側と前記他端側とは、前記鉄筋の延伸方向に離間していることを特徴とする請求項２に記載の鉄筋補強方法。
【請求項４】
前記弧状孔の前記一端側は前記第２の面に連なり、前記弧状孔の前記他端側は前記コンクリート層の内部で終端していることを特徴とする請求項２又は３に記載の鉄筋補強方法。
【請求項５】
前記補強材の一端側及び他端側は、前記コンクリート層の厚さの中間線よりも前記第２の面側に位置し、
前記補強材の前記一端側と前記他端側との間の中間部は、前記中間線よりも前記第１の面側に位置していることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の鉄筋補強方法。
【請求項６】
前記補強材の前記一端側と前記他端側とは、前記鉄筋の延伸方向に離間していることを特徴とする請求項５に記載の鉄筋補強方法。
【請求項７】
前記補強材は、前記一端側及び他端側に突起を有することを特徴とする請求項５に記載の鉄筋補強方法。
【請求項８】
前記補強材は、曲率が前記弧状孔と同一の弧形状で形成された鉄筋であることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の鉄筋補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄筋補強方法に関し、特に、コンクリート層に埋設された鉄筋を補強する鉄筋補強方法に適用して有効な技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土木構造物としては、例えば、橋梁や桟橋の梁，床版，橋脚、トンネルや立孔の覆工コンクリート、ボックスカルバート、擁壁、ケーソンなどが知られている。また、建築構造物としては、例えば、ビルや建屋の床スラブ，梁，柱、煙突、サイロなどが知られている。これらの構造物の多くは、コンクリート層に鉄筋が埋設された鉄筋コンクリート構造物によって構築されている。
そして、近年、想定される強大な地震に対する安全性を確保する目的や、車両重量の増加と共に、道路の拡幅，増設などに伴う車両通行量の増加による建設当初の想定荷重を上回る荷重に対して安全性を確保する目的で、既存の鉄筋コンクリート構造物を補強する補強工事が増加している。
【０００３】
既存の鉄筋コンクリート構造物においては、コンクリート層に作用する土圧、水圧、車両の重量や積載荷重、地震力などが設計当初よりも増加することで、コンクリート層中の鉄筋に作用する応力が許容値（許容応力度）を超過する。このため、既存の鉄筋コンクリート構造物の補強においては、既存の鉄筋を新たな補強材で補強して既存の鉄筋に作用する応力を低減することが有効である。
【０００４】
ところで、地中に埋設されたボックスカルバートでは頂版、底版、側壁の外面側が土などで覆われるため、このような鉄筋コンクリート構造物の鉄筋を補強するにあたってはコンクリート層の互いに反対側に位置する外面及び内面のうちの内面側からの施工が条件となる。内面側からの施工では、内面側の鉄筋を補強することは十分可能であり、多くの技術が実用化されている。
【０００５】
一方、内面側からの施工で外面側の鉄筋を補強する技術も提案されている。特許文献１には、鉄筋コンクリート構造物の互いに反対側に位置する２つの面のうちの一方の面側から他方の面側に向けて穿孔してなる上方導入孔及び下方導入孔を設ける。そして、この上方導入孔及び下方導入孔を連結するように穿孔してなる収容孔を設ける。そして、この収容孔の内部に補強部を設けることにより、鉄筋コンクリート構造物の内面側（内空側）からの施工で外面側（地山側）の鉄筋の補強を可能とする技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１７−２５１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、この特許文献１の技術は、上方導入孔及び下方導入孔に対して収容孔が直交する方向に延伸しているため、既存の鉄筋の補強材として、可撓性（フレキシビリティ）が低く撓み難い鉄筋などの一般的な材料を収容孔に導入することが困難である。すなわち、既存の鉄筋の補強材として鉄筋などの一般的な材料を使用することが困難であった。
そこで、本発明者らは、補強材を導入する孔の形状に着目し、本発明をなした。
本発明の目的は、コンクリート層の一面側に埋設された鉄筋を一面側とは反対側の他面側から補強するための補強材として鉄筋を使用することが可能な技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係る鉄筋補強方法は、コンクリート層の互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面のうちの第１の面側に埋設された鉄筋を第２の面側から施工して補強する鉄筋補強方法である。そして、コンクリート層に、第２の面側から施工して第１の面側に反る弧状孔を形成する工程と、弧状孔の内部に補強材を導入する工程と、弧状孔の内部に導入された補強材をコンクリート層に定着させる工程と、を備える。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の一態様の鉄筋補強方法によれば、コンクリート層の一面側に埋設された鉄筋を一面とは反対側の他面側から補強する補強材として鉄筋を使用する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための図であって、ボックスカルバートが地中に埋設された状態を示す断面図である。
【図２】図１のボックスカルバートの底版及び側壁が連結された角部付近を拡大して示す要部拡大断面図である。
【図３】図１のボックスカルバートの側壁での鉄筋の配筋状態を部分的に示す要部斜視図である。
【図４】図１のボックスカルバートの外側鉄筋に作用する応力状態を示す図である。
【図５】図１のボックスカルバートの側壁の外側鉄筋に作用する応力状態を示す図である。
【図６】本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための要部断面図である。
【図７】本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための要部断面図である。
【図８】本発明の実施形態１に係る鉄筋補強方法を説明するための要部断面図である。
【図９】本発明の実施形態１に係る補強鉄筋の変形例を示す図である。
【図１０】本発明の実施形態２に係る鉄筋補強方法を説明するための図であって、橋梁の床版の概略構成を示す要部断面図である。
【図１１】図１０の橋梁の床版に作用する応力状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、発明の実施形態を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
（実施形態１）
本実施形態１では、地中に埋設されたボックスカルバートの側壁において、補強材として補強鉄筋を使用して、コンクリート層の外面側に埋設された鉄筋を内面側からの施工により補強する鉄筋補強方法について説明する。
【００１２】
＜ボックスカルバートの構造＞
まず、鉄筋補強方法を説明する前に、ボックスカルバートの構造について説明する。
図１に示すように、ボックスカルバート１は、例えば地中に埋設されて車両通行用の地下トンネルを構築している。そして、ボックスカルバート１上には、車両通行用道路が構築されている。
ボックスカルバート１は、第１の方向としての高さ方向１Ｈにおいて互いに離間して対向する頂版２ａ及び底版２ｂと、第１の方向と直交する第２の方向としての幅方向１Ｗにおいて互いに離間して対向し、かつ頂版２ａ及び底版２ｂの各々に連結された２つの側壁２ｃ，２ｄとを有する。そして、これらの頂版２ａ、底版２ｂ、２つの側壁２ｃ，２ｄの各々は、図１から図３に示すように、各々の厚さ方向において互いに反対側に位置する第１及び第２の面としての外面３ａ及び内面３ｂを有するコンクリート層３と、このコンクリート層３の外面３ａ側に埋設された鉄筋４ａ，４ｂ（以下、外側鉄筋４ａ，４ｂと呼ぶ）と、このコンクリート層３の内面３ｂ側に埋設された鉄筋５ａ，５ｂ（以下、内側鉄筋５ａ，５ｂと呼ぶ）とを具備する鉄筋コンクリート構造物で構築されている。
【００１３】
２つの側壁２ｃ，２ｄにおいて、外側鉄筋４ａ及び内側鉄筋５ａの各々は、高さ方向１Ｈに延伸し、かつ第１の方向及び第２方向と直交する第３の方向としての奥行き方向１Ｌ（図３参照）に所定の配列ピッチで複数本配置されている。また、外側鉄筋４ｂ及び内側鉄筋５ｂの各々は、奥行き方向１Ｌに延伸し、かつ高さ方向１Ｈに所定の配列ピッチで複数本配置されている。そして、外側鉄筋４ａ及び外側鉄筋４ｂは、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれている。また、内側鉄筋５ａ及び内側鉄筋５ｂにおいても、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれている。これらの鉄筋が立体交差する交差部では、細い結束筋や溶接によって固定されている。
なお、頂版２ａ及び底版２ｂでは、外側鉄筋４ａ及び内側鉄筋５ａは幅方向１Ｗに延伸し、外側鉄筋４ｂ及び内側鉄筋５ｂの各々は幅方向１Ｗに所定の配列ピッチで複数配置されている。
【００１４】
外側鉄筋４ａ及び内側鉄筋５ａの各々は、コンクリート層３に働く曲げモーメントによって生じる引張応力に抵抗する役割を担う。ボックスカルバート１の頂版２ａ、底版２ｂ及び側壁２ｃ，２ｄの各々では、スパンの短い短辺方向の負担が大きいため、短辺方向が主筋、長辺方向が配力筋（副筋）となる。この実施形態１では、一例として、高さ方向１Ｈ及び幅方向１Ｗに延伸する外側鉄筋４ａ及び内側鉄筋５ａの各々が主筋をなし、奥行き方向１Ｌに延びる外側鉄筋４ｂ及び内側鉄筋５ｂの各々が配力筋をなす。
【００１５】
＜鉄筋補強構造＞
次に、鉄筋補強構造について、図２及び図３を用いて説明する。
図２及び図３に示すように、ボックスカルバート１の側壁２ｃの外側鉄筋４ａは、鉄筋補強構造９によって補強されている。鉄筋補強構造９は、コンクリート層３に、コンクリート層３の内面３ｂ側から施工されて外面３ａ側に反るように設けられた弧状孔６を具備している。また、鉄筋補強構造９は、弧状孔６の内部に導入されて充填材８によりコンクリート層３に定着され、外側鉄筋４ａに作用する引張応力を低減する補強材としての鉄筋７（以下、補強鉄筋７と呼ぶ）を具備している。すなわち、ボックスカルバート１の側壁２ｃの外側鉄筋４ａは、コンクリート層３に定着された補強鉄筋７により補強され、外側鉄筋４ａに作用する引張応力が低減される。
【００１６】
弧状孔６は、一端側及び他端側がコンクリート層３の外面３ａ側よりも内面３ｂ側に位置し、一端側と他端側との間の中間部がコンクリート層３の内面３ｂ側よりも外面３ａ側に位置している。そして、弧状孔６の一端側と他端側とは、外側鉄筋４ａの延伸方向に離間している。そして、弧状孔６の一端側はコンクリート層３の内面３ｂに連なり、弧状孔６の他端側はコンクリート層３の内部で終端している。弧状孔６の形状としては、応力集中を避けるため、弧状円筒形状が好ましい。
【００１７】
補強鉄筋７は、弧状孔６の内部において、コンクリート層３の内面３ｂ側から外面３ａ側に反る弧形状になっている。そして、補強鉄筋７は、一端側及び他端側の各々に定着部７ａを有し、一端側と他端側との間の中間部に補強部７ｂを有する。そして、一端側及び他端側の各々の定着部７ａはコンクリート層３の厚さの中間線３ｓよりも内面３ｂ側に位置し、中間部の補強部７ｂは中間線３ｓよりも外面３ａ側に位置している。そして、補強鉄筋７の一端側の定着部７ａと他端側の定着部７ａとは、外側鉄筋４ａの延伸方向に離間している。そして、補強鉄筋７は、曲率が弧状孔６と同一の弧形状で形成されている。補強鉄筋７としては、応力集中を避けるため弧状円柱形状が好ましい。また、補強鉄筋７としては、外周面が凹凸の無い滑らかな曲面形状の鉄筋を用いてもよいが、コンクリート層３との定着性を高めるため、既存の異形鉄筋のように外周面がリブや節などの凹凸を有する曲面形状の鉄筋を用いてもよい。
【００１８】
充填材８としては、流動性及び硬化性があるものを用いることが好ましい。例えば、無収縮モルタル、コンクリート、有機系材料、セメント系無機系材料などを用いることができる。
外側鉄筋４ａに作用する引張応力を補強鉄筋７で効果的に低減させるためには、補強鉄筋７の定着部７ａをコンクリート層３の厚さの中間線３ｓよりも内面３ｂ側でコンクリート層３に定着させ、補強鉄筋７の補強部７ｂをコンクリート層３の厚さの中間線３ｓよりも外面３ａ側で定着させることが重要である。
【００１９】
なお、この実施形態１では、補強材として補強鉄筋７を用いた場合について説明している。しかしながら、本発明は補強材として補強鉄筋７の使用を可能とするが、この補強鉄筋７に限定されるものではない。補強材としては、補強鉄筋７の他に、弧状孔６に導入するときにフレキシブル性を有す材料、例えば鋼線、鋼より線、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などを用いることができる。補強材としては、コンクリート層３よりも引張強度が高い材料、好ましくは、外側鉄筋４ａと同等以上の引張強度を有する材料であればよい。本発明の鉄筋補強方法では、既存の鉄筋を補強するための補強材として可撓性が低く撓み難い鉄筋も使用することができる。
【００２０】
＜外側鉄筋に作用する応力＞
次に、ボックスカルバート１の外側鉄筋４ａに作用する応力について、図４を用いて説明する。
地中に埋設されたボックスカルバート１には、頂版２ａ上の車両通行用道路を通行する車両の重量や積載量の増加と共に、道路幅の拡張や道路の増設などに伴う車両通行量の増加により建設当初の想定荷重を上回る荷重が負荷される。そして、ボックスカルバート１に負荷される荷重が建設当初の想定荷重を上回ると、コンクリート層３中の鉄筋に作用する引張応力が許容値（許容応力度）を超過する。
図４は、図１のボックスカルバート１の外側鉄筋４ａに作用する応力状態を示した図である。図中、Ａは、ボックスカルバート１を埋設してトンネルを建設した建設当初において外側鉄筋４ａに作用する応力である。また、図中、Ｂは、ボックスカルバート１に負荷される荷重が建設当初の想定荷重を上回った時点において外側鉄筋４ａに作用する応力である。
【００２１】
図１及び図４に示すように、頂版２ａ及び底版２ｂと２つの側壁２ｃ，２ｄとは、各々の端部で互いに連結されている。このため、図４に示すように、外側鉄筋４ａに作用する応力Ａ及び応力Ｂは、頂版２ａ、底版２ｂ及び２つの側壁２ｃ，２ｄの各々の端部側、換言すればボックスカルバート１の角部側で引張応力となり、頂版２ａ、底版２ｂ及び２つの側壁２ｃ，２ｄの各々の中央部で圧縮応力となる。そして、引張応力及び圧縮応力の何れも荷重増加後の応力Ｂの方が建設当初の応力Ａよりも増加している。
【００２２】
鉄筋コンクリート構造物では、主に、コンクリートが圧縮応力に抵抗する役割を担い、鉄筋が引張応力に抵抗する役割を担う。したがって、既存の鉄筋を補強材で補強するにあたっては、既存の鉄筋のうちの引張応力が作用する部分を補強することが好ましい。本実施形態１では、図２に示すように、ボックスカルバート１の側壁２ｃにおいて、外側鉄筋４ａの引張応力作用部分を補強鉄筋７で補強し、外側鉄筋４ａに作用する引張応力を低減している。
【００２３】
＜外側鉄筋に作用する引張応力の低減効果＞
次に、ボックスカルバート１の側壁２ｃにおいて、外側鉄筋４ａに作用する引張応力の低減効果について、図５を用いて説明する。
図５は、図２のボックスカルバート１の外側鉄筋４ａに作用する引張応力状態を示した図である。図中、Ａ１は、ボックスカルバート１を埋設してトンネルを建設した建設当初において外側鉄筋４ａに作用する引張応力である。また、図中、Ｂ１は、ボックスカルバート１に負荷される荷重が建設当初の想定荷重を上回った時点において外側鉄筋４ａに作用する引張応力である。また、図中、Ｃ１は、補強鉄筋７で補強した後の外側鉄筋４ａに作用する引張応力である。図中、Ｍ１は許容応力度、Ｎ１は応力ゼロ基準である。
【００２４】
図５に示すように、外側鉄筋４ａに作用する建設当初の引張応力Ａ１は、外側鉄筋４ａの許容応力度Ｍ１よりも低くなっている。そして、外側鉄筋４ａに作用する荷重増加後の引張応力Ｂ１は、外側鉄筋４ａの許容応力度を超過している。そして、補強後の外側鉄筋４ａに作用する引張応力Ｃ１は、外側鉄筋４ａの許容応力度Ｍ１よりもピーク値が低くなっており、しかも、建設当初の引張応力Ａ１よりもピーク値が低くなっている。
したがって、外側鉄筋４ａに作用する引張応力を補強鉄筋７により低減できることが分かる。これは、補強鉄筋７の設置により、下側鉄筋４ａの合計断面積が増加し、その効果によって下側鉄筋４ａに作用する引張応力が減少したことに起因する。
【００２５】
＜鉄筋補強方法＞
次に、ボックスカルバート１の側壁２ｃにおいて、コンクリート層３の外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａを内面３ｂ側から施工して補強する鉄筋補強方法について、図６から図８を用いて説明する。
まず、図６に示すように、ボックスカルバート１の側壁２ｃにおいて、コンクリート層３に、コンクリート層３の内面３ｂ側から施工して外面３ａ側に反る弧状孔６を形成する。この弧状孔６は、外側鉄筋４ａのうち、引張応力が作用する部分の近傍に形成する。この弧状孔６は、コアボーリングマシンやウォータジェットなどの公知の技術によりコンクリート層３を切削することで容易に形成することができる。例えば、特開２００６−２８７５１号公報には、トンネルの側壁に曲線孔を削孔可能な曲線削孔装置が開示されている。
【００２６】
この弧状孔形成工程において、弧状孔６は、一端側及び他端側がコンクリート層３の外面３ａ側よりも内面３ｂに位置し、一端側と他端側との間の中間部がコンクリート層３の内面３ｂ側よりも外面３ａ側に位置している。そして、弧状孔６の一端側と他端側とは、外側鉄筋４ａの延伸方向に離間している。そして、弧状孔６の一端側はコンクリート層３の内面３ｂに連なり、弧状孔６の他端側はコンクリート層３の内部で終端している。
【００２７】
次に、図７に示すように、弧状孔６の内部に、外側鉄筋４ａに作用する引張応力を低減する補強材として補強鉄筋７を導入する。補強鉄筋７は、弧状孔６の内径よりも小さい外径寸法で形成されている。また、補強鉄筋７は、曲率が弧状孔６と同一の弧形状で形成されている。
この補強鉄筋導入工程において、補強鉄筋７は、曲率が弧状孔６と同一の弧形状で形成されているので、弧状孔６の内部に補強鉄筋７を容易に導入することができる。
【００２８】
次に、弧状孔６の内部に導入された補強鉄筋７をコンクリート層３に定着させる。補強鉄筋７の定着は、例えば、図７に示すように、弧状孔６の内部に補強鉄筋７が導入された状態で弧状孔６の内部に充填材８を充填し、その後、充填材８を硬化させることによって行う。
これにより、ボックスカルバート１の側壁２ｃの外側鉄筋４ａを補強するための鉄筋補強構造９がほぼ完成する。
【００２９】
＜実施形態１の効果＞
以上のように、本実施形態１の鉄筋補強方法によれば、コンクリート層３に、コンクリート層３の内面３ａ側から施工して外面３ａ側に反る弧状孔６を形成し、この弧状孔６の内部に補強材として補強鉄筋７を導入してコンクリート層３に定着させることにより、コンクリート層３の互いに反対側に位置する外面３ａ及び内面３ｂのうちの外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａを内面３ｂ側から補強することができる。
また、埋設されたボックスカルバート１のように、頂版２ａ、底版２ｂ及び側壁２ｃ，２ｄが土など覆われていて、側壁２ｃの外面３ａ側から外側鉄筋４ａの補強が困難な場合であっても、コンクリート層３の外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａをコンクリート層３の内面３ｂ側から補強することができる。
【００３０】
また、曲率が弧状孔６と同一の弧形状の補強鉄筋７を用いることにより、弧状孔６の内部に補強鉄筋７を容易に導入することができる。したがって、コンクリート層３の外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａを外面３ａとは反対側の内面３ｂ側から補強するための補強材として補強鉄筋７を使用することができる。
また、補強材として補強鉄筋７を使用できることから、特殊な材料を使用する必要がなく、しかも安価で大量の材料調達ができるため、施工管理が容易である。
【００３１】
また、コンクリート層３に１つの弧状孔６を形成することで鉄筋補強構造９を構築することができるので、従来のように３つの孔（上方導入孔，下方導入孔，収容孔）を形成して補強鉄筋構造を構築する場合と比較して、外側鉄筋３ａの補強に要する工期及びコストを低減することができる。
また、コンクリート層３の内面３ｂ側から施工して外面３ａ側に反る弧状孔６を用いるので、外側鉄筋４ａの補強を部分的に行うことができる。
また、弧状孔６は他端側がコンクリート層３の内部で終端しているので、充填材８の漏れを抑制することができると共に、定着後の補強鉄筋７の抜けを抑制することができる。
【００３２】
（実施形態１の変形例）
上述の実施形態１では、弧状円柱状の補強鉄筋７を用いた場合について説明したが、図９に示すように、補強鉄筋７に突起７ｃを設けてもよい。図９（ａ）では、補強鉄筋７の両端に突起７ｃを設けている。図９（ｂ）では、補強鉄筋７の両端側に突起７ｃを設けている。何れにおいても、突起７ｃは、補強鉄筋７の定着部７ａに設けることが好ましい。
なお、上述の実施形態１では、地中に埋設されたボックスカルバート１の側壁２ｃの外側鉄筋４ａを補強する鉄筋補強方法について説明した。しかしながら、本発明は、この側壁２ｃの外側鉄筋４ａを補強する鉄筋補強方法に限定されるものではない。例えば、本発明は、ボックスカルバート１の頂版２ａ、底版２ｂの各々の外側鉄筋４ａを補強する鉄筋補強方法にも適用することができる。
【００３３】
また、上述の実施形態１では、コンクリート層３の外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａを内面３ｂ側から施工して補強する鉄筋補強方法について説明した。しかしながら、本発明は、このコンクリート層３の外面３ａ側に埋設された外側鉄筋４ａを内面３ｂ側から施工して補強する鉄筋補強方法に限定されるものではない。例えば、本発明は、コンクリート層３の内面３ｂ側からの施工が困難であり、コンクリート層３の外面３ａ側からの施工が可能である場合には、コンクリート層３の内面３ｂ側に埋設された内側鉄筋５ａを外面３ａ側からの施工で補強する補強方法にも適用することができる。
また、本発明は、外側鉄筋４ｂ及び内側鉄筋５ｂの補強にも適用することができる。
【００３４】
（実施形態２）
本実施形態２では、橋梁の床版の下側鉄筋を補強する鉄筋補強方法について、図１０及び図１１を用いて説明する。
＜橋梁の構成＞
まず、鉄筋補強方法を説明する前に、橋梁の構成について説明する。
図１０に示すように、橋梁１０は、床版（床スラブ）１１と、この床版１１を支持する梁１２と、この梁１２を支持する橋脚（図示せず）とを具備している。
床版１１は、第１の方向としての厚さ方向１１Ｔにおいて互いに反対側に位置する第１の面及び第２の面としての下面１３ａ及び上面１３ｂを有するコンクリート層１３と、このコンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された鉄筋１４ａ，１４ｂ（以下、下側鉄筋１４ａ，１４ｂと呼ぶ）と、このコンクリート層１３の上面１３ｂ側に埋設された鉄筋１５ａ，１５ｂ（以下、上側鉄筋１５ａ，１５ｂと呼ぶ）とを具備する鉄筋コンクリート構造物で構築されている。
【００３５】
下側鉄筋１４ａ及び上側鉄筋１５ａの各々は、第１の方向と直交する第２の方向としての幅方向１１Ｗに延伸し、かつ第１の方向及び第２の方向と直交する第３の方向としての奥行き方向（図示せず）に所定の配列ピッチで複数本配置されている。また、下側鉄筋１４ｂ及び上側鉄筋１５ｂの各々は、奥行き方向に延伸し、かつ幅方向１１Ｗに所定の配列ピッチで複数本配置されている。そして、下側鉄筋１４ａ及び下側鉄筋１４ｂは、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれている。また、上側鉄筋１５ａ及び上側鉄筋１５ｂにおいても、各々の一部が互いに重なり合って立体交差するように組まれている。これらの鉄筋が立体交差する交差部では、細い結束筋や溶接によって固定されている。
【００３６】
下側鉄筋１４ａ及び上側鉄筋１５ａの各々は、コンクリート層３に働く曲げモーメントによって生じる引張応力に抵抗する役割を担う。床版１１では、スパンの短い短辺方向の負担が大きいため、短辺方向が主筋、長辺方向が配力筋（副筋）となる。この実施形態２では、一例として、幅方向１１Ｗに延伸する下側鉄筋１４ａ及び上側鉄筋１５ａの各々が主筋をなし、奥行き方向に延伸する下側鉄筋１４ｂ及び上側鉄筋１５ｂの各々が配力筋をなす。
【００３７】
＜鉄筋補強構造＞
次に、鉄筋補強構造について、図１０を用いて説明する。
図１０に示すように、橋梁１０の床版１１の下側鉄筋１４ａは、鉄筋補強構造１９によって補強されている。鉄筋補強構造１９は、コンクリート層１３に、コンクリート層１３の上面１３ｂ側から施工されて下面１３ａ側に反るように設けられた弧状孔１６を具備している。また、鉄筋補強構造１９は、弧状孔１６の内部に導入されて充填材１８によりコンクリート層１３に定着され、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力を低減する補強材としての鉄筋１７（以下、補強鉄筋１７と呼ぶ）を具備している。すなわち、橋梁１０の床版１１の下側鉄筋１４ａは、コンクリート層１３に定着された補強鉄筋１７により補強され、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力が低減されている。
【００３８】
弧状孔１６は、一端側及び他端側がコンクリート層１３の下面１３ａ側よりも上面１３ｂ側に位置し、一端側と他端側との間の中間部がコンクリート層３の上面１３ｂ側よりも下面１３ａ側に位置している。そして、弧状孔１６の一端側と他端側とは、下側鉄筋１４ａの延伸方向に離間している。そして、弧状孔１６の一端側はコンクリート層１３の上面１３ｂに連なり、弧状孔１６の他端側はコンクリート層１３の内部で終端している。弧状孔１６の形状としては、応力集中を避けるため、弧状円筒形状が好ましい。
【００３９】
補強鉄筋１７は、弧状孔１６の内部において、コンクリート層１３の上面１３ｂ側から下面１３ａ側に反る弧形状になっている。そして、補強鉄筋１７は、一端側及び他端側の各々に定着部１７ａを有し、一端側と他端側との間の中間部に補強部１７ｂを有する。そして、一端側及び他端側の各々の定着部１７ａはコンクリート層１３の厚さの中間線１３ｓよりも上面１３ｂ側に位置し、中間部の定着部１７ａは中間線１３ｓよりも下面１３ａ側に位置している。そして、補強鉄筋１７の一端側の定着部１７ａと他端側の定着部１７ａとは、下側鉄筋１４ａの延伸方向に離間している。そして、補強鉄筋１７は、曲率が弧状孔１６と同一の弧形状で形成されている。補強鉄筋１７としては、応力集中を避けるため弧状円柱形状が好ましい。また、補強鉄筋１７としては、外周面が凹凸の無い滑らかな曲面形状の鉄筋を用いてもよいが、コンクリート層３との定着性を高めるため、既存の異形鉄筋のように外周面がリブや節などを設けて凹凸を有する曲面形状の鉄筋を用いてもよい。
【００４０】
充填材１８としては、流動性及び硬化性があるものを用いることが好ましい。例えば、無収縮モルタル、コンクリート、有機系材料、セメント系無機系材料などを用いることができる。
下側鉄筋１４ａに作用する引張応力を補強鉄筋１７で効果的に低減させるためには、補強鉄筋１７の定着部１７ａをコンクリート層１３の厚さの中間線１３ｓよりも上面１３ｂ側でコンクリート層１３に定着させ、補強鉄筋１７の補強部１７ｂをコンクリート層１３の厚さの中間線１３ｓよりも下面１３ａ側で定着させることが重要である。
【００４１】
なお、この実施形態２では、補強材として補強鉄筋１７を用いた場合について説明している。しかしながら、本発明は補強材として補強鉄筋１７の使用を可能とするが、この補強鉄筋１７に限定されるものではない。補強材としては、補強鉄筋１７の他に、弧状孔１６に導入するときにフレキシブル性を有す材料、例えば鋼線、鋼より線、炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維などを用いることができる。補強材としては、コンクリート層１３よりも引張強度が高い材料、好ましくは、下側鉄筋１４ａと同等以上の引張強度を有する材料であればよい。本発明の鉄筋補強方法では、既存の鉄筋を補強するための補強材として可撓性が低く撓み難い鉄筋も使用することができる。
【００４２】
＜外側鉄筋に作用する引張応力の低減効果＞
次に、橋梁１０の床版１１において、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力の低減効果について、図１１を用いて説明する。
橋梁１０の床版１１には、床版１１上の車両通行用道路を通行する車両の重量や積載量の増加などにより建設当初の想定荷重を上回る荷重が負荷される。そして、床版１１に負荷される荷重が建設当初の想定荷重を上回ると、コンクリート層１３中の鉄筋に作用する引張応力が許容値（許容応力度）を超過する。
【００４３】
図１１は、図１０の床版１１の下側鉄筋１４ａに作用する応力状態を示した図である。図中、Ａ２は、橋梁１０を建設した建設当初において下側鉄筋１４ａに作用する応力である。また、図中、Ｂ２は、床版１１に負荷される荷重が建設当初の想定荷重を上回った時点において下側鉄筋１４ａに作用する応力である。また、図中、Ｃ２は、補強鉄筋１７で補強した後の下側鉄筋１４ａに作用する応力である。また、図中、Ｍ２は許容応力度、Ｎ２は応力ゼロ基準、Ｇ１は建設当初の想定荷重、Ｇ２建設当初の想定荷重を上回った荷重である。
【００４４】
図１０及び図１１に示すように、床版１１は、幅方向１１Ｗにおいて互いに離間する２つの支点部がそれぞれ梁１２に支持されている。このため、図１１に示すように、下側鉄筋１４ａに作用する応力Ａ２及び応力Ｂ２は、床版１１の２つの支点部近傍で圧縮応力となり、２つの支点部の間の中間部で引張応力Ａ２ａ，Ｂ２ａとなる。そして、引張応力及び圧縮応力の何れも荷重増加後の応力Ｂ２の方が建設当初の応力Ａ２よりも増加している。
【００４５】
鉄筋コンクリート構造物では、主に、コンクリートが圧縮応力に抵抗する役割を担い、鉄筋が引張応力に抵抗する役割を担う。したがって、既存の鉄筋を補強材で補強するにあたっては、既存の鉄筋のうちの引張応力が作用する部分を補強することが好ましい。本実施形態２では、図１０に示すように、床版１１において、下側鉄筋１４ａの引張応力作用部分を補強鉄筋１７で補強し、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力を低減している。
【００４６】
図１１に示すように、下側鉄筋１４ａに作用する建設当初の引張応力Ａ２ａは、下側鉄筋１４ａの許容応力度Ｍ２よりも低くなっている。そして、下側鉄筋１４ａに作用する荷重増加後の引張応力Ｂ２ａは、下側鉄筋１４ａの許容応力度Ｍ２を超過している。そして、補強後の下側鉄筋１４ａに作用する引張応力Ｃ２は、下側鉄筋１４ａの許容応力度Ｍ２よりもピーク値が低くなっており、しかも、建設当初の引張応力Ａ２ａよりもピーク値が低くなっている。
したがって、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力を補強鉄筋１７により低減できることが分かる。これは、補強鉄筋１７の設置により、下側鉄筋１４ａの合計断面積が増加し、その効果によって下側鉄筋１４ａに作用する引張応力が減少したことに起因する。
【００４７】
＜鉄筋補強方法＞
次に、橋梁１の床版１１において、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａを上面側から施工して補強する鉄筋補強方法について、図１０を用いて説明する。
まず、図１０に示すように、橋梁１０の床版１１において、コンクリート層１３に、コンクリート層１３の上面１３ｂ側から施工して下面１３ａ側に反る弧状孔１６を形成する。この弧状孔１６は、下側鉄筋１４ａのうち、引張応力が作用する部分の近傍に形成する。この弧状孔１６は、コアボーリングマシンやウォータジェットなどの公知の技術によりコンクリート層１３を切削することで容易に形成することができる。
【００４８】
この弧状孔形成工程において、弧状孔１６は、一端側及び他端側がコンクリート層１３の下面１３ａ側よりも上面１３ｂに位置し、一端側と他端側との間の中間部がコンクリート層１３の上面１３ｂ側よりも下面１３ａ側に位置している。そして、弧状孔１６の一端側と他端側とは、下側鉄筋１４ａの延伸方向に離間している。そして、弧状孔１６の一端側はコンクリート層１３の上面１３ｂに連なり、弧状孔１６の他端側はコンクリート層１３の内部で終端している。
【００４９】
次に、図１０に示すように、弧状孔１６の内部に、下側鉄筋１４ａに作用する引張応力を低減する補強材として補強鉄筋１７を導入する。補強鉄筋１７は、弧状孔１６の内径よりも小さい外径寸法で形成されている。また、補強鉄筋７は、曲率が弧状孔と同一の弧形状で形成されている。
この工程において、補強鉄筋１７は、曲率が弧状孔１６と同一の弧形状で形成されているので、弧状孔１６の内部に補強鉄筋１７を容易に導入することができる。
【００５０】
次に、弧状孔１６の内部に導入された補強鉄筋１７をコンクリート層１３に定着させる。補強鉄筋１７の定着は、例えば、図１０に示すように、弧状孔１６の内部に補強鉄筋１７が導入された状態で弧状孔１６の内部に充填材１８を充填し、その後、充填材１８を硬化させることによって行う。
これにより、橋梁１０の床版１１の下側鉄筋１４ａを補強するための鉄筋補強構造１９がほぼ完成する。
【００５１】
＜実施形態２の効果＞
以上のように、本実施形態２の鉄筋補強方法によれば、コンクリート層１３に、コンクリート層１３の上面１３ｂ側から施工して下面１３ａ側に反る弧状孔１６を形成し、この弧状孔１６の内部に補強材として補強鉄筋１７を導入してコンクリート層１３に定着させることにより、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａをコンクリート層１３の上面１３ｂ側から補強することができる。
【００５２】
また、橋梁１０の床版１１において、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａを下面１３ａ側から補強する場合は、足場を組む必要があった。これに対し、本実施形態２では、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａをコンクリート層１３の上面１３ｂ側から補強することができるので、足場を組む必要がない。したがって、下側鉄筋１４ａの補強に要する工期及びコストを低減することができる。
【００５３】
また、曲率が弧状孔１６と同一の弧形状の補強鉄筋１７を用いることにより、弧状孔６の内部に補強鉄筋１７を容易に導入することができる。したがって、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａを下面１３ａとは反対側の上面１３ｂ側から補強するための補強材として補強鉄筋１７を使用することができる。
また、補強材として補強鉄筋１７を使用できることから、特殊な材料を使用する必要がなく、しかも安価で大量の材料調達ができるため、施工管理が容易である。
【００５４】
また、コンクリート層１３に１つの弧状孔１６を形成することで鉄筋補強構造１９を構築することができるので、従来のように３つの孔（上方導入孔，下方導入孔，収容孔）を形成して補強鉄筋構造を構築する場合と比較して、外側鉄筋１３ａの補強に要する工期及びコストを低減することができる。
また、コンクリート層１３の上面１３ｂ側から施工して下面１３ａ側に反る弧状孔１６を用いるので、下側鉄筋１４ａの補強を部分的に行うことができる。
また、弧状孔１６は他端側がコンクリート層１３の内部で終端しているので、充填材１８の漏れを抑制することができると共に、定着後の弧状孔１６の抜けを抑制することができる。
【００５５】
なお、本実施形態２においても、図９に示す補強鉄筋７を用いることができる。
また、上述の実施形態２では、コンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａを上面１３ｂ側から施工して補強する鉄筋補強方法について説明した。しかしながら、本発明は、このコンクリート層１３の下面１３ａ側に埋設された下側鉄筋１４ａを上面３ｂ側から施工して補強する鉄筋補強方法に限定されるものではない。例えば、本発明は、コンクリート層１３の上面１３ｂ側からの施工が困難であり、コンクリート層１３の下面１３ａ側からの施工が可能である場合には、コンクリート層１３の上面１３ｂ側に埋設された上側鉄筋１５ａを下面１４ａ側からの施工で補強する補強方法にも適用することができる。
また、本発明は、下側鉄筋１４ｂ及び上側鉄筋１５ｂの補強にも適用することができる。
【００５６】
以上、本発明を上記実施形態に基づき具体的に説明したが、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において種々変更可能であることは勿論である。
例えば、本発明は、土木構造物として、例えば、橋梁や桟橋の梁，床版，橋脚、トンネルや立孔の覆工コンクリート、ボックスカルバート、擁壁、ケーソンなどの鉄筋コンクリート構造物の補強に適用することができる。
また、本発明は、建築構造物として、例えば、ビルや建屋の床スラブ，梁，柱、煙突、サイロなどの鉄筋コンクリート構造物の補強に適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１…ボックスカルバート（コンクリート構造物）
１Ｈ…高さ方向（第１の方向）
１Ｗ…幅方向（第２の幅方向）
１Ｌ…奥行き方向（第３の方向）
２ａ…頂版
２ｂ…底版
２ｃ，２ｄ…側壁
３…コンクリート層
３ａ…外面（第１の面）
３ｂ…内面（第２の面）
４ａ，４ｂ…外側鉄筋
５ａ，５ｂ…内側鉄筋
６…弧状孔
７…補強鉄筋（補強材）
７ａ…定着部
７ｂ…補強部
７ｃ…突起
８…充填材
９…鉄筋補強構造
１０…橋梁
１１…床版（コンクリート構造物）
１１Ｔ…厚さ方向（第１の方向），
１１Ｗ…幅方向（第２の方向）
１２…梁
１３…コンクリート層
１３ａ…下面（第１の面）
１３ｂ…上面（第２の面）
１４ａ，１４ｂ…下側鉄筋
１５ａ，１５ｂ…上側鉄筋
１６…弧状孔
１７…補強鉄筋（補強材）
１８…充填材
１９…鉄筋補強構造
【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】
2019019590.tif 000009
【図８】
2019019590.tif 000010
【図９】
2019019590.tif 000011
【図１０】
2019019590.tif 000012
【図１１】
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