(57)【要約】【課題】せん断耐荷力に優れ、補修・補強用の資材が軽量であり、施工性に優れ、さらに、維持管理の労力が少なく、コスト面でも有利である鋼桁の補修・補強構造を提供する。【解決手段】鉛直方向に延びて形成されている板状のウェブ４と、ウェブ４と組み合わせた鉛直方向の断面が逆Ｔ字状になるようにウェブ４の下端に接合されて水平方向に延びて形成されている板状の下フランジ３とを含む鋼桁１に、補修・補強用部材７を固着させてなる鋼桁の補修・補強構造であって、補修・補強用部材７が、ウェブ４の鉛直面と下フランジ３の上面とが交わる線の少なくとも一部を覆うように、かつ、下フランジ３の上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設されており、補修・補強用部材７が、特定の配合物の硬化体からなる鋼桁の補修・補強構造。【選択図】図１
2015031017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直方向に延びて形成されている板状のウェブと、該ウェブと組み合わせた鉛直方向の断面が逆Ｔ字状になるように該ウェブの下端に接合されて水平方向に延びて形成されている板状の下フランジとを含む鋼桁に、補修・補強用部材を固着させてなる鋼桁の補修・補強構造であって、
上記補修・補強用部材が、上記ウェブの鉛直面と上記下フランジの上面とが交わる線の少なくとも一部を覆うように、かつ、上記下フランジの上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設されており、
上記補修・補強用部材が、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）補強用繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなることを特徴とする鋼桁の補修・補強構造。
【請求項２】
上記補修・補強用部材が、上記下フランジの上面の少なくとも一部および上記ウェブの鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように、鉛直方向の断面がＬ字状の部分を含む形状を有する、請求項１に記載の鋼桁の補修・補強構造。
【請求項３】
上記補修・補強用部材が、上記鋼桁との間に接着剤層を介在させて固着されている、請求項１または２に記載の鋼桁の補修・補強構造。
【請求項４】
上記補修・補強用部材が、５〜３０ｍｍの厚さの板状体からなる、請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼桁の補修・補強構造。
【請求項５】
上記補修・補強用部材が、上記ウェブを両側から挟み込みように、一対の部材として配設されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載の鋼桁の補修・補強構造。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の鋼桁の補修・補強構造を構築するための方法であって、上記補修・補強用部材を、接着剤を用いて上記鋼桁に貼付することを特徴とする鋼桁の補修・補強構造の構築方法。
【請求項７】
上記補修・補強用部材の貼付の前に、上記補修・補強用部材の固着面に対応する上記鋼桁の表面部分をブラスト処理する請求項６に記載の鋼桁の補修・補強構造の構築方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼桁の補修・補強構造及びその構築方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高度経済成長期に建設された鋼構造物の老朽化が問題となっており、適切な補修・補強が求められている。
中でも、老朽化した鋼橋において、鋼桁の端支点近傍の下フランジとウェブの首溶接部は水が溜まることで腐食しやすく、該部分に対して早期の対策が必要である。
一般に、鋼構造物の補修・補強方法として、当て板補強工法が多用されている。この工法は、鋼桁に補強用の鋼板をボルトや溶接によって添接する方法である。しかし、この工法は、補強用の鋼板の重量が大きく、施工性に劣ること、補強用の鋼板自体が腐食したときに該鋼板の付け替えや塗装等が必要であり、維持管理の労力やコストが大きいこと、補強用の鋼板の添接時の溶接や削孔によって母材を痛める可能性があること等の問題がある。
このような事情下において、従来より、鋼桁の補修・補強構造に関して、種々の技術が開発されている。一例として、既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填した既設鋼桁の補修・補強構造が提案されている（特許文献１）。また、鋼桁の腹板の表面の一部に、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなる板状部材が固着されている鋼桁の補強構造が提案されている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１９号公報
【特許文献２】特開２０１１−１６２９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の特許文献１に記載の鋼桁の補修・補強構造は、補修部が腐食せず、鋼板の付け替えや塗装といった維持管理の必要がないという利点があるものの、コンクリートの充填作業等を要し、施工性に劣るものである。特許文献２に記載の鋼桁の補強構造は、鋼桁の腹板の補強を対象としたものであり、鋼桁の端支点近傍の下フランジとウェブの首溶接部の補修・補強に関しては記載されていない。
一方、鋼桁の補修・補強に際しては、せん断耐荷力を向上させることも重要である。
本発明は、せん断耐荷力に優れ、補修・補強用の資材が軽量であり、コンクリートの充填作業等を要しないので施工性に優れ、さらに、維持管理の労力が少なく、コスト面でも有利である鋼桁の補修・補強構造及びその構築方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、特定の材料を含む配合物の硬化体からなる補修・補強用部材を、鋼桁の特定の領域に固着させることによって、上記目的を達成することができることを見出し、本発明を完成した。
すなわち、本発明は、以下の［１］〜［７］を提供するものである。
［１］  鉛直方向に延びて形成されている板状のウェブと、該ウェブと組み合わせた鉛直方向の断面が逆Ｔ字状になるように該ウェブの下端に接合されて水平方向に延びて形成されている板状の下フランジとを含む鋼桁に、補修・補強用部材を固着させてなる鋼桁の補修・補強構造であって、上記補修・補強用部材が、上記ウェブの鉛直面と上記下フランジの上面とが交わる線の少なくとも一部を覆うように、かつ、上記下フランジの上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設されており、上記補修・補強用部材が、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）補強用繊維、及び（Ｇ）水を含む配合物の硬化体からなることを特徴とする鋼桁の補修・補強構造。
［２］  上記補修・補強用部材が、上記下フランジの上面の少なくとも一部および上記ウェブの鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように、鉛直方向の断面がＬ字状の部分を含む形状を有する、前記［１］に記載の鋼桁の補修・補強構造。
［３］  上記補修・補強用部材が、上記鋼桁との間に接着剤層を介在させて固着されている、前記［１］または［２］に記載の鋼桁の補修・補強構造。
［４］  上記補修・補強用部材が、５〜３０ｍｍの厚さの板状体からなる、前記［１］〜［３］のいずれかに記載の鋼桁の補修・補強構造。
［５］  上記補修・補強用部材が、上記ウェブを両側から挟み込みように、一対の部材として配設されている、前記［１］〜［４］のいずれかに記載の鋼桁の補修・補強構造。
［６］  前記［１］〜［５］のいずれかに記載の鋼桁の補修・補強構造を構築するための方法であって、上記補修・補強用部材を、接着剤を用いて上記鋼桁に貼付することを特徴とする鋼桁の補修・補強構造の構築方法。
［７］  上記補修・補強用部材の貼付の前に、上記補修・補強用部材の固着面に対応する上記鋼桁の表面部分をブラスト処理する前記［６］に記載の鋼桁の補修・補強構造の構築方法。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の鋼桁の補修・補強構造によれば、鋼桁のせん断耐荷力を向上させることができる。
また、本発明の鋼桁の補修・補強構造は、特定の材料を含む配合物（超高強度繊維補強モルタル）の硬化体からなる部材を用いているため、通常のモルタルを用いる場合と比べて、部材の厚みを小さくしても、十分な補修・補強効果を有し、補修・補強用の資材の軽量化を図ることができる。
また、本発明の鋼桁の補修・補強構造は、部材を鋼桁の表面に固着させるという簡易な作業により、鋼桁の補修・補強構造を構築することができ、コンクリートの打設作業を要しない等の点で施工性に優れている。
また、本発明の鋼桁の補修・補強構造は、鋼桁の端支点近傍の下フランジとウェブの首溶接部の腐食を防止することができる。
さらに、本発明の鋼桁の補修・補強構造に用いられる部材は耐久性に優れているため、補修・補強用の部材として鋼板を用いる場合に比べて、補修・補強用の部材の定期的な付け替えや防錆のための塗装の必要がない。
これらの事から、本発明の鋼桁の補修・補強構造によれば、維持管理の労力の軽減、及びコストの削減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の鋼桁の補修・補強構造を示す斜視図である。
【図２】本発明の鋼桁の補修・補強構造を示す断面図である。
【図３】下部欠損タイプの鋼桁供試体の構造及び寸法を示す図である。
【図４】鋼桁に対する部材の接着位置を示す図である。
【図５】荷重と鉛直変位の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
まず、本発明で用いる補修・補強用部材の材料について説明する。
本発明で用いる補修・補強用部材は、（Ａ）セメント、（Ｂ）ＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇの微粒子、（Ｃ）ブレーン比表面積が３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇの無機粉末、（Ｄ）最大粒径が２ｍｍ以下の細骨材、（Ｅ）減水剤、（Ｆ）補強用繊維、及び（Ｇ）水、を含む配合物の硬化体からなる。以下、各成分について詳しく説明する。
【０００９】
［（Ａ）成分］
（Ａ）成分として用いられるセメントの種類としては、特に限定されないが、例えば、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、中庸熱ポルトランドセメント、低熱ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメントが挙げられる。
本発明において、硬化体の早期強度を向上させようとする場合には、早強ポルトランドセメントを使用することが好ましく、配合物の流動性（施工性）を向上させようとする場合には、中庸熱ポルトランドセメントや低熱ポルトランドセメントを使用することが好ましい。
【００１０】
［（Ｂ）成分］
（Ｂ）成分として用いられる微粒子のＢＥＴ比表面積は、５〜２５ｍ２／ｇ、好ましくは７〜２０ｍ２／ｇである。該ＢＥＴ比表面積が５ｍ２／ｇ未満であると、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性が低下する。該ＢＥＴ比表面積が２５ｍ２／ｇを超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性が低下する。
上記微粒子としては、例えば、シリカフューム、シリカダスト、フライアッシュ、スラグ、火山灰、シリカゾル、沈降シリカ、石灰石粉末等が挙げられる。中でも、シリカフュームやシリカダストは、そのＢＥＴ比表面積が５〜２５ｍ２／ｇであり、（Ｂ）成分として用いる際に粉砕等をする必要がないことから、好適である。また、被粉砕性や流動性等の観点から、石灰石粉末も好適である。
（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは５〜５０質量部、より好ましくは１０〜４０質量部である。該配合量が５質量部未満であると、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性が低下する場合がある。該配合量が５０質量部を超えると、所定の流動性を得るための水量が多くなり、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性が低下する場合がある。また、該配合量が前記の数値範囲外では、鋼桁のせん断耐荷力が低下する場合がある。
【００１１】
［（Ｃ）成分］
（Ｃ）成分として用いられる無機粉末のブレーン比表面積は、３，５００〜１０，０００ｃｍ２／ｇ、好ましくは４，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇ、より好ましくは５，０００〜９，０００ｃｍ２／ｇである。該ブレーン比表面積が３，５００ｃｍ２／ｇ未満であると、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性が低下する。該ブレーン比表面積が１０，０００ｃｍ２／ｇを超えると、配合物の流動性や、硬化体の強度、緻密性、及び耐衝撃性や、鋼桁のせん断耐荷力が低下する。
上記無機粉末としては、セメント以外の無機粒子、例えば、スラグ、石灰石粉末、長石類、ムライト類、アルミナ粉末、石英粉末、フライアッシュ、火山灰、シリカゾル、炭化物粉末、窒化物粉末等が挙げられる。中でも、コストの低減や硬化体の品質安定性の観点から、好ましくはスラグ、フライアッシュ、石灰石粉末、石英粉末である。
（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは５〜５５質量部、より好ましくは１０〜５０質量部である。該配合量が上記数値範囲外であると、配合物の流動性や、硬化体の強度、緻密性、耐衝撃性や、鋼桁のせん断耐荷力が低下する場合がある。
【００１２】
［（Ｄ）成分］
（Ｄ）成分として用いられる細骨材としては、例えば、川砂、陸砂、海砂、砕砂、珪砂、及びこれらの混合物等が挙げられる。
上記細骨材の最大粒径は、２ｍｍ以下、好ましくは１．５ｍｍ以下、より好ましくは１ｍｍ以下である。細骨材の最大粒径が２ｍｍを超えると、硬化体の強度が低下する場合がある。また、硬化体を薄肉化（例えば厚さ５〜３０ｍｍ）することが困難となる場合がある。
（Ｄ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して、好ましくは５０〜２５０質量部、より好ましくは８０〜１８０質量部である。該配合量が上記数値範囲外であると、硬化体の強度の低下、収縮の増大、鋼桁のせん断耐荷力の低下する場合がある。
【００１３】
［（Ｅ）成分］
（Ｅ）成分として用いられる減水剤としては、リグニン系、ナフタレンスルホン酸系、メラミン系又はポリカルボン酸系の減水剤、ＡＥ減水剤、高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤が挙げられる。中でも、好ましくはポリカルボン酸系の高性能減水剤又は高性能ＡＥ減水剤である。減水剤を配合することにより、配合物の流動性や、硬化体の強度及び緻密性を向上させることができる。
上記減水剤の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して固形分換算で、好ましくは０．１〜４．０質量部、より好ましくは０．１〜１．０質量部である。該配合量が０．１質量部未満では、配合物の混練が困難となるうえ、流動性が極端に低くなるため成形が困難となる場合がある。該配合量が４．０質量部を超えると、配合物の材料分離が発生する場合がある。また、硬化体の強度、緻密性や、鋼桁のせん断耐荷力が低下する場合がある。
【００１４】
［（Ｆ）成分］
（Ｆ）成分として用いられる補強用繊維としては、金属繊維、有機質繊維、炭素繊維等が挙げられる。
金属繊維としては、例えば、鋼繊維、アモルファス繊維等が挙げられる。中でも鋼繊維は、高強度であり、低コストでしかも入手し易いなどの観点から好ましい。
金属繊維は、直径が０．０１〜１．０ｍｍであり、かつ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．０１ｍｍ未満であると、繊維自体の強度が不足し、張力を受けた際に破断しやすくなる。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果が低下する場合がある。また、該長さが２ｍｍ未満では、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果が低下する場合がある。該長さが３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールを生じやすくなる。
金属繊維の配合量は、配合物の全体積中、好ましくは０．１〜４．０％、より好ましくは０．５〜３．０％、特に好ましくは０．７〜３．０％である。該配合量が０．１％未満では、硬化体の曲げ強度や破壊エネルギーが小さくなり、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果が低下する場合がある。該配合量が４．０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなる場合がある。また、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果も低下する場合がある。
【００１５】
有機質繊維としては、例えば、ビニロン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維等が挙げられる。中でも、強度、コストや入手のし易さ等の観点から、ビニロン繊維が好ましい。
炭素繊維としては、例えば、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。
有機質繊維、炭素繊維は、直径が０．００５〜１．０ｍｍ、長さが２〜３０ｍｍであることが好ましい。該直径が０．００５ｍｍ未満では、繊維自身の耐力が不足し、張力を受けた際に破断し易くなる場合がある。該直径が１．０ｍｍを超えると、同一配合量での本数が少なくなり、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する場合がある。該長さが２ｍｍ未満では、マトリックスに対する付着力が低下して、破壊エネルギー等を向上させる効果が低下する場合がある。該直径が３０ｍｍを超えると、混練の際にファイバーボールが生じ易くなる場合がある。
有機質繊維又は炭素繊維の配合量は、配合物の全体積中、好ましくは０．５〜１０％、より好ましくは１．０〜７．０％、特に好ましくは１．５〜５．０％である。該配合量が０．５％未満では、硬化体の破壊エネルギーが小さくなり、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果が低下する場合がある。該配合量が１０％を超えると、混練時の作業性等を確保するために多量の水が必要となるため、硬化体の強度、破壊エネルギー等が小さくなり、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果が低下する場合がある。
【００１６】
［（Ｇ）成分］
（Ｇ）成分（水）としては、水道水等を用いることができる。
配合物における水／セメント比は、配合物の流動性や、硬化体の強度、耐久性、緻密性、耐衝撃性等を適切にする観点から、好ましくは１０〜３０質量％、より好ましくは１５〜２５質量％である。該比が１０質量％未満では、配合物の混練が困難であるうえ、流動性が極端に小さくなるので、成形が困難となる。該比が３０質量％を超えると、硬化体の強度や緻密性等が低下することがあり、鋼桁のせん断耐荷力を向上させる効果も低下する。
【００１７】
［その他］
上記配合物は、さらに繊維状粒子及び／又は薄片状粒子を含むことができる。繊維状粒子及び／又は薄片状粒子を用いることにより、硬化体の靭性を高めることができる。
繊維状粒子としては、例えば、ウォラストナイト、ボーキサイト、ムライト等が挙げられる。薄片状粒子としては、例えば、マイカフレーク、タルクフレーク、バーミキュライトフレーク、アルミナフレーク等が挙げられる。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子は、平均粒度が１ｍｍ以下であることが好ましい。このような粒度を有する粒子を用いることによって、硬化体の靭性を向上させることができる。平均粒度が１ｍｍを超えると、配合物の流動性や硬化体の強度等が低下する場合があり好ましくない。なお、粒子の粒度とは、その最大寸法の大きさ（特に、繊維状粒子ではその長さ）である。
繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量（これら２種の粒子を併用する場合は、その合計量）は、セメント（（Ａ）成分）１００質量部に対して、好ましくは３５質量部以下、より好ましくは０．１〜２０質量部である。繊維状粒子及び／又は薄片状粒子の配合量を上記範囲内とすることにより、配合物の流動性や、硬化体の靭性等を高めることができる。
なお、繊維状粒子としては、硬化体の靭性を高める観点から、長さ／直径の比で表される針状度が３以上のものを用いることが好ましい。
【００１８】
本発明において、上記配合物の混練方法は、特に限定されるものではなく、通常の方法を用いることができる。また、混練に用いる装置も、特に限定されるものではなく、通常のコンクリートの混練に用いられるどのタイプのものでもよいが、例えば、オムニミキサ、パン型ミキサ、二軸練りミキサ、傾胴ミキサ等が用いられる。
配合物の成形、養生方法も、特に限定されるものではないが、硬化体（補修・補強用部材）の生産性、強度発現性等を考慮すると、一次養生及び二次養生を行う方法が好ましい。このような方法としては、例えば、以下のような方法が挙げられる。
まず、混練した配合物を所定の型枠を用いて成形し、一次養生を行う。ここで、成形方法としては、特に限定されるものではなく、流し込み成形等の慣用の成形方法を採用することができる。一次養生の方法としては、型枠に混練した配合物を収容した状態で、５〜４０℃で所定時間、例えば３〜４８時間静置する方法が挙げられる。一次養生終了後、脱型し、その後、二次養生を行い、硬化体（補修・補強用部材）を製造する。一次養生後の脱型時の硬化体の圧縮強度は、１０Ｎ／ｍｍ２以上であることが好ましい。圧縮強度が１０Ｎ／ｍｍ２未満であると、脱型が困難となる。二次養生の方法としては、例えば、７５〜９５℃で１０〜４８時間蒸気養生する方法が挙げられる。
【００１９】
得られる硬化体の圧縮強度は、好ましくは１２０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは１３０Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは１４０Ｎ／ｍｍ２以上である。また、該硬化体の曲げ強度は、好ましくは２０Ｎ／ｍｍ２以上、より好ましくは２３Ｎ／ｍｍ２以上、特に好ましくは２５Ｎ／ｍｍ２以上である。
なお、上記圧縮強度、曲げ強度は、各々、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定される値である。
上記圧縮強度と曲げ強度を有することより、上記硬化体からなる補修・補強用部材は、鋼桁に対して十分な補修・補強効果を発揮することができる。また、十分な補修・補強効果を維持しながら、上記補修・補強用部材の厚みを小さくすることができ、補修・補強用の資材の軽量化を図ることができる。
【００２０】
次に、本発明の鋼桁の補修・補強構造について、図１、２を参照しながら説明する。
本発明において、補修・補強用部材７を固着させる鋼桁１は、鉛直方向に延びて形成されている板状のウェブ４と、ウェブ４と組み合わせた鉛直方向の断面が逆Ｔ字状になるようにウェブ４の下端に接合されて水平方向に延びて形成されている板状の下フランジ３とを含むものである。また、鋼桁１は、通常、ウェブ４の上部に上フランジ２を有する鋼Ｉ桁（断面がＩ字形状である鋼桁）である。さらに、鋼桁１は、水平補剛材５、鉛直補鋼材６を有してもよい。なお、車両や人が通行する床板は、上フランジ２の上面に配設される。
本発明の補修・補強構造は、補修・補強用部材７が、鋼桁１のウェブ４の鉛直面と下フランジ３の上面とが交わる線（接合線８）の少なくとも一部を覆うように、かつ、下フランジ３の上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設されているものである。
上記領域に、補修・補強用部材７を配設することによって、鉛直方向の荷重（例えば、橋梁上の通行車両による鉛直下方への荷重）に対して、優れたせん断耐荷力を発揮することができる。
また、補修・補強用部材７を、ウェブ４の鉛直面と下フランジ３の上面とが交わる線上の腐食の発生が予想される領域や、すでに腐食が発生している領域を覆うように配設することで、母材（鋼桁）における腐食の発生や、すでに発生した腐食の進行を防ぐことができる。
【００２１】
本発明で用いられる補修・補強用部材７の形状は、鋼桁１のウェブ４の鉛直面と下フランジ３の上面とが交わる線（接合線８）の少なくとも一部を覆うように、かつ、下フランジ３の上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設することができればよく、特に限定されるものではない。
例えば、図２の（ａ）〜（ｅ）に示すように、鉛直方向の断面がＬ字状の部分を含む形状であり、Ｌ字状の断面の鉛直方向の長さと水平方向の長さが等しい山形の補修・補強用部材９（以下、「等辺山形部材」ともいう。）や、鉛直方向の断面がＬ字状の部分を含む形状であり、Ｌ字状の断面の鉛直方向の長さと水平方向の長さが異なる山形の補修・補強用部材１１（以下、「不等辺山形部材」ともいう。）や、ウェブ４の下部の領域、下フランジ３の上面、側面及び下面を覆うことができるように、鋼桁１の形状に合わせて成型された補修・補強用部材１２（以下、「ギプス型部材」ともいう。）や、板状の補修・補強用部材１３（以下、「板状部材」ともいう。）等が挙げられる。
【００２２】
上記補修・補強用部材は、下フランジ３の上面の、ウェブ４を挟んでいずれか一方の面のみに配設してもよいが、せん断耐荷力の向上の観点から、ウェブ４を両側から挟み込みように、一対の部材として配設されていることが好ましい（図２の（ａ）〜（ｅ）参照）。
【００２３】
本発明で用いる補修・補強用部材の、下フランジの上面と向かい合う固着面の形状は、通常、該固着面の長手方向がウェブと長手方向と平行である長方形である。
上記補修・補強用部材の長さ（上記長方形の長手方向の長さ）は、鋼桁の大きさによっても異なるが、取付け時の作業性の観点から、好ましくは３００ｃｍ以内、より好ましくは２５０ｃｍ以内、特に好ましくは２００ｃｍ以内である。
上記補修・補強用部材の長さの下限値は、小さ過ぎると、補修・補強用部材を多数用いる必要が生じ、取付け作業が煩雑になることから、好ましくは３０ｃｍ以上、より好ましくは５０ｃｍ以上である。    
また、補修・補強用部材の、下フランジの上面と向かい合う固着面の幅（上記長方形の短手方向の長さ）は、十分な補修・補強効果を得る観点から、ウェブの鉛直面と下フランジの上面が交わる線と、下フランジの上面の縁辺までの長さの、好ましくは１００％以上、より好ましくは１００〜１２０％の長さである。
具体的には、下フランジの大きさによっても異なるが、上記幅は、好ましくは３〜２０ｃｍ、より好ましくは４〜１５ｃｍである。特に好ましくは５〜１０ｃｍである。    
【００２４】
さらに、上記補修・補強用部材は、鋼桁のウェブの鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着されていてもよい。該領域に補修・補強用部材を固着させることで、母材（鋼桁）における腐食の発生や、すでに発生した腐食の進行を防ぐことができる。また、鋼桁のせん断耐荷力が向上する。
具体的には、図２の（ａ）、（ｂ）が示すように、等辺山形部材９又は不等辺山形部材１１が、下フランジ３の上面の少なくとも一部およびウェブ４の鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設される。
また、図２の（ｃ）が示すように、ギプス型部材１２を、下フランジ３の上面、側面、下面の少なくとも一部およびウェブ４の鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有するように配設される。ギプス型部材１２を用いることで、下フランジ３全体を補修・補強用部材で覆うことができ、下フランジ３全体の腐食を防ぐことができる。また、荷重増加に伴う補修・補強用部材（ギプス型部材１２）の剥離および落下を防ぐことができ、経年劣化に伴う接着剤の劣化に対しても耐久性を高くすることができる。
さらに、図２の（ｅ）が示すように、複数の板状部材１３、１４を用意して、下フランジ３の上面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有する板状部材１３を、下フランジ３の上面に配設し、ウェブ４の鉛直面の少なくとも一部を含む領域に固着面を有する板状部材１４を、ウェブ４の鉛直面に、板状部材１３の上面と接触するように固着してもよい。ここで、ウェブ４の鉛直面に固着した板状部材１４と、下フランジ３の上面に固着した板状部材１３との間に隙間が生じないようにすることが、母材（鋼桁）の浸食を防ぐ観点から好ましい。
【００２５】
中でも、せん断耐荷力向上の観点から、補修・補強用部材が一体化している山形部材（例えば、等辺山形部材、不等辺山形部材）が好ましい。また、上記山形部材の、Ｌ字状の断面の鉛直方向の長さと水平方向の長さの比（鉛直方向の長さ／水平方向の長さ）は、好ましくは１．０〜３．０、より好ましくは１．５〜２．０である。
なお、上記補修・補強用部材の、ウェブと向き合う固着面の鉛直方向の長さは、鋼桁の大きさによっても異なるが、取付け時の作業性の観点から、好ましくは３〜３０ｃｍ、より好ましくは４〜２０ｃｍ、特に好ましくは５〜１５ｃｍである。
【００２６】
また、本発明で用いる補修・補強用部材は、好ましくは５〜３０ｍｍ、より好ましくは５〜２０ｍｍ、特に好ましくは５〜１５ｍｍの厚さの板状体からなる。該厚さが５ｍｍ未満では、製造が困難になるとともに、補修・補強用部材に反り等の変形が生じることがある。また、この場合、せん断耐荷力を向上させる効果も低下する場合がある。該厚さが３０ｍｍを超えると、補修・補強用部材の重量が大きくなるために、鋼桁への貼り付け作業が困難となり、また、材料費が高くなるため好ましくない。
なお、上記補修・補強用部材が、鉛直方向の断面がＬ字状の山形部材（例えば、等辺山形部材、不等辺山形部材）の場合、該山形部材の鉛直方向に伸びる部分の補修・補強用部材の厚みと、水平方向に伸びる部分の補修・補強用部材の厚みは同じであっても、異なっていてもよい。
【００２７】
本発明で用いる補修・補強用部材は、鋼桁１との間に、接着剤層１０を介在させて固着されることが好ましい。補修・補強用部材の固着作業において接着剤を用いることで、補強対象物である鋼桁を傷付けることなく、容易かつ迅速に作業を行なうことができる。
接着剤層１０を形成するための接着剤としては、例えば、アクリル樹脂系接着剤、エポキシ樹脂系接着剤等の合成樹脂系接着剤が挙げられる。アクリル樹脂系接着剤の市販品としては、三菱レイヨン社製の「アクリシラップ」等が挙げられる。エポキシ樹脂系接着剤の市販品としては、コニシ社製の「Ｅ２５６」、「Ｅ２５８」等が挙げられる。
なお、ギプス型部材１２を用いる場合、上記接着剤は、鋼桁１とギプス型部材１２との隙間へ、圧力をかけることによって注入、充填される。
本発明においては、接着剤とともに、アンカーを使用することもできる。また、ボルトやナット等を併用して上記補修・補強用部材を鋼桁に固着させてもよい、
補修・補強用部材を固着させる際に、上記補修・補強用部材の固着面に対応する上記鋼桁の表面部分をブラスト処理することが望ましい。ブラスト処理によって、腹板の表面が粗化され、固着強度を向上させることができる。
【実施例】
【００２８】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
［１．材料の準備］
配合物の材料として、以下に示すものを使用した。
（Ａ）セメント：低熱ポルトランドセメント（太平洋セメント社製）
（Ｂ）微粉末：シリカフューム（ＢＥＴ比表面積１０ｍ２／ｇ）
（Ｃ）無機粉末：石英粉末（ブレーン比表面積７，０００ｃｍ２／ｇ）
（Ｄ）細骨材：珪砂５号（最大粒径０．６ｍｍ以下）
（Ｅ）減水剤：ポリカルボン酸系高性能減水剤
（Ｆ）金属繊維：鋼繊維（直径：０．２ｍｍ、長さ：１５ｍｍ）
（Ｇ）水：水道水
【００２９】
［２．配合物の調製、及び、硬化体の物性の測定］
低熱ポルトランドセメント１００質量部、シリカフューム３２質量部、石英粉末３５質量部、細骨材１０５質量部、減水剤０．８質量部（固形分換算）、水２２質量部、及び鋼繊維（鋼繊維の量は、セメント組成物の全体積の２％となるように定めた。）を、二軸練りミキサに投入し、混練して配合物を得た。得られた配合物のフロー値（０打ち）は２７０ｍｍであった。
なお、配合物のフロー値（０打ち）は、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）１１．フロー試験」に記載の方法において、１５回の落下運動を行わずに測定した値である。
次いで、上記配合物を用いて硬化体を製造し、圧縮強度及び曲げ強度測定用の試供体とした。
具体的には、上記配合物を、所定の型枠（圧縮強度測定用の型枠；φ５０×１００ｍｍ、曲げ強度測定用の型枠；４×４×１６ｃｍ）を用いて成形し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、硬化体を得た。そして、得られた硬化体の圧縮強度及び曲げ強度を、各々、「ＪＩＳ  Ａ  １１０８（コンクリートの圧縮強度試験方法）」、「ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１（セメントの物理試験方法）」に準じて測定した。
その結果は、圧縮強度２１０Ｎ／ｍｍ２、曲げ強度４７Ｎ／ｍｍ２であった。
なお、結果は、硬化体３本に対する平均値である。
【００３０】
［３．鋼桁の準備］
鋼Ｉ桁供試体（断面がＩ字形状である鋼桁）として、健全タイプの供試体と、未溶接区間を設けることによって、下フランジが腐食によって欠損していることを模擬した下部欠損タイプの供試体（図３参照）の二種類を準備した。なお、上記健全タイプの供試体は、図３の鋼桁において、未溶接区間が溶接されたものである。
【００３１】
［実施例１］
上記「２．配合物の調製、及び、硬化体の物性の測定」で調製した配合物と同様の配合物を用いて、断面の寸法がＬ−８０×８０×１０ｍｍであり、長さが５００ｍｍである型枠を用いて成型し、２０℃で２４時間静置（一次養生）した後脱型し、さらに９０℃で４８時間蒸気養生（二次養生）して、補修・補強用部材９（断面の寸法がＬ−８０×８０×１０ｍｍであり、長さが５００ｍｍである等辺山形部材。）を得た。
図４（図２（ａ）の断面図の右側を示す。）に示すように、得られた補修・補強用部材９を、接着剤を用いて、下部欠損タイプの鋼桁の未溶接区間を含む領域に接着した。補修・補強用部材９の数は、下フランジ３のウェブ４を挟んで一方の面に１つ、他方の面に１つの合計２つである（図２（ａ）、図４参照）。なお、接着前に、鋼桁１の接着面はブラスト処理し、補修・補強用部材９の接着面はグラインダによって表面処理した。接着剤としては、アクリル樹脂系接着剤（三菱レイヨン社製、商品名「アクリシラップ」）を用いた。接着作業は、鋼桁１と補修・補強用部材９の両方に接着剤を塗布した後に、鋼桁１と補修・補強用部材９を圧着して固定し、その状態で２４時間静置することにより行なった。
得られた補修・補強供試体に対して、１，０００ｋＮ万能試験機を用いて、鋼桁のせん断耐荷力試験を行なった。なお、載荷点１６、及び、支点１５は、図３に示すとおりである。
得られた荷重と鉛直変位の関係を図５に示す。
【００３２】
［実施例２］
補修・補強用部材として、ギプス型部材１２を用いた（図２（ｃ）参照）以外は、実施例１と同様にして、鋼桁のせん断耐荷力試験を行なった。
なお、ギプス型部材１２は、ウェブ４と向かい合う固着面の鉛直方向の長さが８０ｍｍである。また、ギプス型部材１２の長手方向の長さは５００ｍｍであり、厚みは１０ｍｍである。さらに、ギプス型部材１２の形状は、一対のギプス型部材１２を鋼桁１に配設することにより、下フランジ３全体を覆うことができるように成型されたものである。接着作業は、鋼桁１にギプス型部材１２を配設した後、鋼桁１とギプス型部材１２の隙間から接着剤を注入することによって行った。    
得られた荷重と鉛直変位の関係を図５に示す。
【００３３】
［比較例１］
健全タイプの鋼Ｉ桁供試体を使用し、かつ、補修・補強用部材を貼り付けない以外は実施例１と同様にして、鋼桁のせん断耐荷力試験を行なった。
得られた荷重と鉛直変位の関係を図５に示す。
［比較例２］
下部欠損タイプの鋼Ｉ桁供試体を使用し、かつ、補修・補強用部材を張り付けない以外は実施例１と同様にして、鋼桁のせん断耐荷力試験を行なった。
得られた荷重と鉛直変位の関係を図５に示す。
【００３４】
比較例１のピーク荷重を１．０とした場合、下部欠損タイプの鋼Ｉ桁供試体（比較例２）のピーク荷重は０．８３と低いものである。
これに対して、下部欠損タイプの鋼Ｉ桁供試体に対して、等辺山形部材を用いて補強を行った実施例１では、ピーク荷重が１．０４まで上昇した。
また、下部欠損タイプの鋼Ｉ桁供試体に対して、ギプス型部材を用いて補強を行った実施例２では、ピーク荷重が１．０７まで上昇した。
【符号の説明】
【００３５】
１    鋼桁
２    上フランジ
３    下フランジ
４    ウェブ
５    水平補剛材
６    鉛直補剛材
７    補修・補強用部材
８    接合線
９    補修・補強用部材（等辺山形部材）
１０  接着剤層
１１  補修・補強用部材（不等辺山形部材）
１２  補修・補強用部材（ギプス型部材）
１３  補修・補強用部材（板状部材）
１４  補修・補強用部材（板状部材）
１５  支点
１６  載荷点
【図１】
2015031017.tif 000003
【図２】
2015031017.tif 000004
【図３】
2015031017.tif 000005
【図４】
2015031017.tif 000006
【図５】
2015031017.tif 000007