(57)【要約】【課題】水中に設けられる鉄筋コンクリート脚柱の塑性ヒンジとしての機能を劣化しにくくする。【解決手段】鉄筋コンクリート脚柱１０の躯体２の芯部を、上下方向に複数積み重ねられたコンクリートブロック２１によって構成する。このようにすれば、躯体２は、コンクリートブロック２１とコンクリートブロック２１との間に不連続面２ａを有したものとなるので、地震等により躯体２が曲げ変形したときに、躯体２外周部のコンクリート２２には、不連続面２ａの延長上にひび割れが入り、コンクリートブロック２１にはひび割れが発生しにくくなる。外周部のコンクリート２２に入ったひび割れから浸入した水は不連続面２ａを出入りするだけとなるので、コンクリートブロック２１の内部にひび割れが進行することはなく、躯体２は塑性ヒンジとして機能し続けることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水底に設けられたフーチングと、前記フーチングから上方へと立設される躯体と、前記フーチングと前記躯体とに跨って配設される主鉄筋と、を備える鉄筋コンクリート脚柱であって、
前記躯体の芯部は、上下方向に複数積み重ねられたコンクリートブロックによって構成されていることを特徴とする鉄筋コンクリート脚柱。
【請求項２】
前記コンクリートブロックの上面および／または下面に、溝が、少なくともその一端が前記上面または下面の端まで達するように形成されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート脚柱。
【請求項３】
前記溝が橋軸方向に延びるように形成されていることを特徴とする請求項２に記載の鉄筋コンクリート脚柱。
【請求項４】
前記溝が前記上面または下面の端に向かうに従って、水平方向および／または深さ方向に広がるように形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の鉄筋コンクリート脚柱。
【請求項５】
前記コンクリートブロックが防水材で覆われていることを特徴とする請求項１から４の何れか一項に記載の鉄筋コンクリート脚柱。
【請求項６】
前記コンクリートブロックが、前記フーチングから、前記躯体の橋軸方向の幅を超える高さまでの間に複数積み重ねることが可能な厚さとなっていることを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の鉄筋コンクリート脚柱。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁の橋脚等に用いられる鉄筋コンクリート脚柱に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋脚として橋桁等の上部構造を支持するのに用いられる鉄筋コンクリート脚柱には、フーチングと呼ばれる基礎と、フーチングの上に設けられる躯体とによって構成される。このような構成は、陸上に設けられる場合であっても、河川等の水に漬かるように設けられる場合であっても、基本的に同じである。
地震が発生すると、橋梁には、躯体を曲げ変形させるような応力が作用する。このような応力は特に躯体下部に大きく作用するため、地震による揺れが大きいと、躯体下部のコンクリートにひび割れが入る等して剛性が低下する場合がある。そうなると、鉄筋コンクリート脚柱は、一定期間、躯体下部が塑性変形することにより振動のエネルギーを吸収する塑性ヒンジとして機能するようになる。
【０００３】
従来、脚柱の下部を繊維補強コンクリートで形成して、脚柱下部の靭性を高めることにより、地震時における芯部のコンクリートや主鉄筋の損傷を抑え、塑性ヒンジとして長く機能できるようにする技術が提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１４４３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、河川等に設けられた鉄筋コンクリート脚柱の場合、塑性ヒンジとなることが予想される躯体下部が水中に位置することになるので、躯体が曲げ変形した際に開く表層部のひび割れから水が浸入することになる。そして、躯体の曲げ変形が元に戻り、反対側に曲げ変形する過程で、ひび割れが一旦閉じることになるが、その際にコンクリートとコンクリートの間に挟まれた水が上下のコンクリートから圧迫される。そのため、高圧の水が更に内部のコンクリートを割ってしまういわゆるくさび効果と呼ばれる現象が生じる。このくさび効果は躯体が揺れ続ける限り繰り返され、その間に芯部のコンクリートのひび割れが進行していく。
つまり、河川等、水に浸るように設けられる鉄筋コンクリート脚柱は、このような現象の影響により、地上に設けられるものに比べ塑性ヒンジとしての機能が早く低下していってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、水中に設けられる鉄筋コンクリート脚柱の塑性ヒンジとしての機能を劣化しにくくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は、水底に設けられたフーチングと、前記フーチングから上方へと立設される躯体と、前記フーチングと前記躯体とに跨って配設される主鉄筋と、を備える鉄筋コンクリート脚柱であって、
前記躯体の芯部は、上下方向に複数積み重ねられたコンクリートブロックによって構成されていることを特徴とする。
【０００８】
このようにすれば、躯体は、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間に不連続面を有したものとなるので、地震等により躯体が曲げ変形したときに、躯体外周部のコンクリートには、不連続面の延長上にひび割れが入り、コンクリートブロックにはひび割れが発生しにくくなる。外周部のコンクリートに入ったひび割れから浸入した水は不連続面を出入りするだけとなるので、コンクリートブロックの内部にひび割れが進行することはなく、躯体は塑性ヒンジとして機能し続けることができる。仮に、コンクリートブロックにひび割れが入ったとしても、水のくさび作用は発生しにくくなる。
また、個々のコンクリートブロックの厚さ（高さ）や、積み重ねる個数、積み重ねる位置等を調節することにより、躯体外周部のコンクリートに生じるひび割れの位置を制御することができるので、橋の構造などの諸条件に応じた塑性ヒンジを形成することができる。
【０００９】
なお、好ましくは、上記発明において、前記コンクリートブロックの上面および／または下面に、溝が前記上面または下面の端まで達するように形成されたものとするとよい。
このようにすれば、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間にコンクリートブロックの外側へと繋がる細長い空間が形成されるので、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間に入った水が、コンクリートブロックから圧力を受けても、溝に流れ込むことでその圧力を逃がすようになるので、高い水圧によってコンクリートブロックの内部にひび割れが進行してしまうのを防ぐことができる。
【００１０】
また、好ましくは、上記発明において、前記溝が橋軸方向に延びるように形成されるようにするとよい。
躯体は橋軸方向に揺れるので、ひび割れに入り込んだ水によるくさび作用は橋軸方向に大きく作用することになるが、このようにすれば、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間に入った水の圧力を、より効率よく逃がすことが出来る。
【００１１】
また、上記発明において、前記溝が前記上面または下面の端に向かうに従って、水平方向および／または深さ方向に広がるように形成されるようにするとよい。
このようにすれば、溝の出口が大きくなるので、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間に入った水の圧力を、より効率よく逃がすことが出来る。
【００１２】
また、好ましくは、上記発明において、前記コンクリートブロックが防水材で覆われたものとするとよい。
このようにすれば、コンクリートブロックにひび割れが入ったとしても、防水材によってそのひび割れに水が浸入するのを防ぐことが出来るため、コンクリートブロックとコンクリートブロックとの間に入った水によってコンクリートブロックのひび割れが進行してしまうのをより確実に防ぐことができる。
【００１３】
また、好ましくは、上記発明において、前記コンクリートブロックが、前記フーチングから、前記躯体の橋軸方向の幅を超える高さまでの間に複数積み重ねることが可能な厚さとなっているものとするとよい。
塑性ヒンジは、躯体の、フーチングから橋軸方向の幅程度の高さまでの部位に形成され易く、他の部位に比べて躯体外周部のコンクリートのひび割れや水の浸入が多くなることが予想されるが、このようにすれば、複数の不連続面が塑性ヒンジ内に形成されることになるので、水によるコンクリートブロックのひび割れ進行を抑える効果を更に高めることができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、水中に設けられる鉄筋コンクリート脚柱の塑性ヒンジとしての機能を劣化しにくくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る鉄筋コンクリート脚柱を示した図であり、（ａ）はその縦断面図、（ｂ）は横断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１７】
まず、本実施形態における鉄筋コンクリート脚柱（以下、脚柱１０）について説明する。図１（ａ）は脚柱１０を橋軸と水平に直交する方向（橋梁の幅方向）から見たときの縦断面図であり、図１（ｂ）は脚柱１０を上方から見たときの横断面図である。
【００１８】
図１（ａ）に示すように、脚柱１０は、水底に埋設されたフーチング１と、フーチング１から上方に向かって立設された躯体２と、で構成されている。また、躯体２は、フーチングの上面から上方向へと複数積み重ねられたブロック状のコアコンクリート（コンクリートブロック）２１と、コアコンクリート２１周囲のかぶりコンクリート（外周部コンクリート）２２と、かぶりコンクリート２２の内部に配設された主鉄筋２３と、からなる。躯体２の上には、橋座部や橋桁（図示省略）が設けられる。
【００１９】
コアコンクリート２１は、橋軸方向と水平に直交する方向が長手方向となるように横たわる角柱状をなしており、水面より上になるまで複数個積み重ねられている。コアコンクリート２１の上面および下面には、長手方向一端から他端へ延びる溝２１ａが形成されている。また、コアコンクリート２１の上面および下面には、短手方向一端から他端へと延び、溝２１ａと直交する複数の溝２１ｂが形成されている。各溝２１ｂは、コアコンクリートの長手方向に沿って等間隔に形成されており、溝２１ａと直交する中心から端へ向かうに従って、水平方向および深さ方向（上面に形成された溝であれば下方、下面に形成された溝であれば上方）に広がるように形成されている。コアコンクリート２１が積み重ねられると、上側のコアコンクリート２１の下面に形成された溝２１ａ，２１ｂと、下側のコアコンクリート２１の上面の溝２１ａ，２１ｂとａが重なり、図１ａに示すような円形断面の流路２ｃが形成される。また、コアコンクリート２１の表面は防水材２１ｃでコーティングされている。
なお、図では、コアコンクリート２１を厚めに示しているが、躯体２の、下端から脚柱１０の橋軸方向の幅と同程度の高さまでの部位は、大きな地震が発生した際に塑性ヒンジとなることが予想されるので、この部位の中に複数積み重ねられるよう厚さを調節するのが好ましい。
【００２０】
主鉄筋２３は、コアコンクリート２１の側周面に沿って、コアコンクリート２１の周囲を囲むように、かつ、上下方向に延びるように複数本配設されている。主鉄筋２３の下端部はフーチング１に定着し、上端部は図示しない橋座部に定着している。
かぶりコンクリート２２は、躯体２の外周部をなす。かぶりコンクリート２２とコアコンクリート２１とは一体化しているが、かぶりコンクリート２２を打設する際、重なり合うコアコンクリート２１とコアコンクリート２１との間にモルタルペーストは入り込めないので、上下に重なるコアコンクリート２１とコアコンクリート２１とは一体化されず、躯体２は、内部に複数の不連続面２ａを有した状態となっている。
【００２１】
次に、大きな地震が発生した際の脚柱１０の挙動について説明する。
例えば、橋梁に、上部構造を橋軸方向（図１（ａ）の左右方向）一端側へ移動させるような応力が作用した場合、まず、躯体２が橋軸方向一端側へ撓むように曲げ変形をし始める。そして、躯体２の橋軸方向他端側の側面が上下に引っ張られ、変形量がある程度の大きさに達すると、かぶりコンクリート２２にひび割れが入る。かぶりコンクリート２２とコアコンクリート２１とは一体化しているが、コアコンクリート２１とコアコンクリート２１との間が不連続面２ａとなっているので、ひび割れは、主として不連続面２ａの延長上に生じるようになる。また、引張応力を受け持っていた橋軸方向他端側の主鉄筋２３が降伏する。以降、躯体２の下部は塑性ヒンジとして機能するようになる。
【００２２】
かぶりコンクリート２２にひび割れが生じると、そのひび割れから水が浸入する。ひび割れが生じる際、内部で互いに接触していたコアコンクリート２１同士が僅かに離れ隙間を形成するので、浸入した水はその隙間へと入り込む。水が隙間に入り込んだ状態で躯体２の撓みが元に戻ると、隙間に入り込んだ水は、上下のコアコンクリートから圧力を受けることになるが、この水は溝２１aに流れ込み、側方へと排出されることにより、水の圧力が低減される。また、コアコンクリート２１の表面は防水材２１ｃによって防水処理されているので、コアコンクリート２１の内部に水が入り込むこともない。この後、躯体２の曲げ変形が一度元に戻り、橋軸方向他端側へ曲げ変形する場合も同様に作用する。地震後、ひび割れたかぶりコンクリート２２が剥落することがあるが、コアコンクリート２１は損傷しないため、脚柱１０の耐力は地震前と同程度に維持される。
【００２３】
以上のように、本実施形態の鉄筋コンクリート脚柱１０が備える躯体２の芯部は、上下方向に複数積み重ねられたコアコンクリート（コンクリートブロック）２１によって構成されている。
こうすることで、躯体２は、コアコンクリート２１とコアコンクリート２１との間に不連続面２ａを有したものとなるので、地震等により躯体２が曲げ変形したときに、かぶりコンクリート２２（外周部コンクリート）には、不連続面２ａの延長上にひび割れが入り、コアコンクリート２１にはひび割れが発生しにくくなる。かぶりコンクリート２２に入ったひび割れから浸入した水は不連続面２ａを出入りするだけとなるので、コアコンクリート２１の内部にひび割れが進行することはなく、躯体２は塑性ヒンジとして機能し続けることができる。仮に、コアコンクリート２１にひび割れが入ったとしても、水のくさび作用は発生しにくい。
また、個々のコアコンクリート２１の厚さ（高さ）や、積み重ねる個数、積み重ねる位置等を調節することにより、かぶりコンクリート２２に生じるひび割れの位置を制御することができるので、橋の構造などの諸条件に応じた塑性ヒンジを形成することができる。
【００２４】
また、本実施形態では、コアコンクリート２１の上面およびまたは下面に、溝２１ａが上面または下面の端まで達するように形成されている。
こうすることで、コアコンクリート２１とコアコンクリート２１との間にコアコンクリート２１の外側へと繋がる細長い空間が形成されるので、コアコンクリート２１とコアコンクリートとの間に入った水が、コアコンクリート２１から圧力を受けても、溝２１ａに流れ込むことでその圧力を逃がすようになるので、高い水圧によってコアコンクリート２１の内部にひび割れが進行してしまうのを防ぐことができる。
【００２５】
また、本実施形態では、コアコンクリート２１が防水材２１ｃで覆われている。
こうすることで、コアコンクリート２１にひび割れが入ったとしても、防水材２１ｃによってそのひび割れに水が浸入するのを防ぐことが出来るため、コアコンクリート２１とコアコンクリート２１との間に入った水によってコアコンクリートのひび割れが進行してしまうのをより確実に防ぐことができる。
【００２６】
また、本実施形態では、コアコンクリート２１が、フーチング１から、躯体２の橋軸方向の幅を超える高さまでの間に複数積み重ねることが可能な厚さとなっている。
塑性ヒンジは、躯体２の、フーチング１から橋軸方向の幅程度の高さまでの部位に形成され易く、他の部位に比べてかぶりコンクリート２２のひび割れや水の浸入が多くなることが予想されるが、このようにすれば、複数の不連続面２ａが塑性ヒンジ内に形成されることになるので、水によるコアコンクリート２１のひび割れ進行を抑える効果を更に高めることができる。
【００２７】
以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明してきたが、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で変更可能である。
例えば、本実施形態では、溝をコアコンクリートの長手方向に沿って１本形成したが、短手方向に形成したり、複数本平行或いは放射状に形成したりするようにしてもよい。
また、上記実施形態では、溝をコアコンクリートの上下両面に形成したが、コアコンクリートとコアコンクリートとの間に流路が形成されさえすれば良いので、上面または下面の何れかとしてもよい。
また、本実施形態では、コアコンクリートの製造場所を特に限定しなかったが、型枠を設置できる箇所であれば工場でも良いし施工現場でもよい。施工現場近くで製造しておくようにすれば、コアコンクリートの運搬距離が短くなるので、脚柱の施工を容易にすることができる。
【符号の説明】
【００２８】
１０  鉄筋コンクリート脚柱
１  フーチング
２  躯体
２１  コアコンクリート（コンクリートブロック）
２１ａ，２１ｂ  溝
２１ｃ  防水材
２２  かぶりコンクリート（外周部コンクリート）
２３  主鉄筋
【図１】
2015048700.tif 000003