(57)【要約】【課題】柱状の無筋コンクリート構造物を適切に補強する耐震補強方法を提供する。【解決手段】この耐震補強方法は、無筋コンクリート製の橋脚１を補強する耐震補強方法である。この方法では、橋脚１における、コンクリートの打ち継ぎ目Ａよりも上方の橋脚上部１ａと下方の橋脚下部１ｂとの相対的な移動を制限する帯状部材１３を、上記打ち継ぎ目Ａを覆うように設置する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
柱状の無筋コンクリート構造物を補強する耐震補強方法であって、
前記無筋コンクリート構造物において強度が弱い弱点部よりも上方の部分と下方の部分とを連結し相対的な移動を制限する移動制限手段を前記弱点部に設置することを特徴とする無筋コンクリート構造物の耐震補強方法。
【請求項２】
前記移動制限手段は、
変形によってエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材を備えることを特徴とする請求項１に記載の無筋コンクリート構造物の耐震補強方法。
【請求項３】
前記エネルギー吸収部材は、
前記弱点部の上下に亘る幅で前記無筋コンクリート構造物の周囲に巻き付けられる帯状の部材を有することを特徴とする請求項２に記載の無筋コンクリート構造物の耐震補強方法。
【請求項４】
前記弱点部は、前記無筋コンクリート構造物におけるコンクリートの打ち継ぎ目であることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無筋コンクリート構造物の耐震補強方法。
【請求項５】
前記弱点部として前記無筋コンクリート構造物に予め脆弱部を設ける工程を更に備えたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の無筋コンクリート構造物の耐震補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状の無筋コンクリート構造物を補強する耐震補強方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンクリートは、圧縮に対しては高い強度を有するが、引張に対する強度は低いという特性がある。そのため、曲げを受ける部材などの引張力が作用する構造物については、コンクリートに鉄筋等の鋼材を組み合わせた鉄筋コンクリート構造が多く用いられる。これに対して、無筋コンクリート構造は、主に圧縮力が作用する箇所に用いられる場合がほとんどであるが、古い時代の橋梁にあっては、無筋コンクリート製の橋脚も多く現存しており、そのような無筋コンクリート柱の地震時における崩壊を防止するための耐震補強が求められている。
【０００３】
従来、柱状構造物の耐震補強の技術として、例えば、下記特許文献１，２に記載の方法が知られている。特許文献１では、鉄筋コンクリート柱の表面に複数の補強用鋼板を配置し上記柱を覆うことで、この柱の耐震補強を図る方法が開示されている。また、特許文献２では、鉄筋コンクリート柱の四隅に配置されるＬ字の支持材及び当該支持材間を連結する連結材でこの柱を拘束し、耐震補強を図る方法が開示されている。これら以外にも、鉄筋コンクリート柱の耐震補強方法は、数多く知られている。
【特許文献１】特開平９−４１５６５号公報
【特許文献２】特開２０００−１２００２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、無筋コンクリート製の柱状構造物と鉄筋コンクリート製の柱状構造物とでは、地震の際の破壊の形態が大きく異なっている。従って、上記のような鉄筋コンクリート柱の耐震補強方法を、無筋コンクリート構造物にそのまま適用しても、必ずしも適切に補強できるとは限らない
【０００５】
そこで、本発明は、柱状の無筋コンクリート構造物を適切に補強する耐震補強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】
【０００６】
本発明の無筋コンクリート構造物の耐震補強方法は、柱状の無筋コンクリート構造物を補強する耐震補強方法であって、無筋コンクリート構造物において強度が弱い弱点部よりも上方の部分と下方の部分とを連結し相対的な移動を制限する移動制限手段を弱点部に設置することを特徴とする。
【０００７】
この種の柱状の無筋コンクリート構造物が地震による力を受けた場合には、強度が弱い弱点部に亀裂が発生し、その亀裂が水平方向に成長することで、弱点部を含む水平面を境にして構造物が上下に分離されることが知られている。そして、弱点部よりも上方の部分と下方の部分とは、分離により発生した水平な接触面をもって摺動し、上方の部分と下方の部分との摩擦により地震のエネルギーが吸収される。このとき、上記の方法による耐震補強が施された構造物では、移動制限手段によって、弱点部よりも上方の部分と下方の部分とが連結され相対的な移動が制限されているので、移動制限に係る抵抗力によって、さらに地震のエネルギーが吸収される。また、この耐震補強方法では、移動制限手段を、弱点部に対応する位置のみに設置すればよいので、構造物全体に補強を施す場合よりも、部材を節約することができ、効率のよい耐震補強を図ることができる。
【０００８】
また、移動制限手段は、変形によってエネルギーを吸収するエネルギー吸収部材を備えることが好ましい。この構成によれば、地震の際に構造物の上方の部分と下方の部分との相対的な移動が発生すると、移動に伴うエネルギー吸収部材の変形によって地震のエネルギーが吸収される。
【０００９】
また、このようなエネルギー吸収部材の好適な構成としては、弱点部の上下に亘る幅で無筋コンクリート構造物の周囲に巻き付けられる帯状の部材を有する構成が挙げられる。
【００１０】
また、上記弱点部は、無筋コンクリート構造物におけるコンクリートの打ち継ぎ目であってもよい。この種の柱状の無筋コンクリート構造物が地震による力を受けた場合には、強度が弱いコンクリートの打ち継ぎ目に亀裂が発生する可能性が高い。従って、弱点部として上記打ち継ぎ目の位置に移動制限手段を設置することにより、上述の作用を奏することができる。
【００１１】
また、上記弱点部として無筋コンクリート構造物に予め脆弱部を設ける工程を更に備えてもよい。この構成によれば、予め脆弱部を設けることで意図的に所望の位置を上記弱点部として設定し、その位置に移動制限手段を設置することにより、上述の作用を奏することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の耐震補強方法によれば、柱状の無筋コンクリート構造物を適切に補強することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ本発明に係る耐震補強方法の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１に示す橋梁１００は、複数の無筋コンクリート製の橋脚（柱状の無筋コンクリート構造物）１と、それらの橋脚１に支持され水平方向に延在する橋桁３とを備えている。この橋脚１は、下部に設けられ地盤５に固定されるフーチング７と、上部に設けられ橋桁３を支持する支持部１１とを備えている。
【００１５】
このような無筋コンクリート製の橋脚１の、地震時における破壊の形態は以下の通りである。地震時には、橋脚１は橋桁３からの水平力による曲げモーメントを受け、引張力に弱い橋脚１の側面の一部に亀裂が発生する。発生した亀裂は、水平方向に成長し、その後は、亀裂が発生した位置における水平面を境にして橋脚１の上部１ａと下部１ｂとが分離してしまう。その後は、橋脚上部１ａが橋脚下部１ｂに対して、分離により生じた上記水平面で接触しながら水平方向に摺動し、この摺動の際の摩擦により地震のエネルギーが吸収される。なお、このように橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとが摺動する水平面を、以下「滑動面」という。ここで、橋脚１の構造を考えると、この橋脚１の施工時においてコンクリートを打ち継いだ場合、橋脚１には、水平面をなす打ち継ぎ目（弱点部）Ａが形成される。この打ち継ぎ目Ａは、特に、引張力に弱い部分であるので、地震発生時に最初に亀裂が発生する可能性が高い。従って、上記滑動面は、打ち継ぎ目Ａに一致する可能性が高い。
【００１６】
以上の知見に基づき、この橋脚１の耐震補強方法においては、分離が生じる前における橋脚１側面の打ち継ぎ目Ａを覆い、橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとを連結するように、帯状部材（エネルギー吸収部材）１３を取り付けることとしている。この帯状部材１３は、水平に延びる環状をなし、打ち継ぎ目Ａの上下に亘る位置において橋脚１の全周に巻き付けられ、橋脚１の側面に固定される。なお、橋脚１側面への帯状部材１３の固定には、ボルト止め、接着剤による接着、又はボルト止めと接着剤との併用といった固定手段が用いられる。この種の橋脚においては、上記のような分離が生じる前であっても、橋脚１側面の外観によって打ち継ぎ目Ａを判別できる場合が多いので、その場合、橋脚１側面を目視することにより、上記帯状部材１３を設置すべき打ち継ぎ目Ａの位置を特定すればよい。
【００１７】
この帯状部材１３は、上述のように打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離された場合には、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する水平移動を制限するための移動制限手段として機能する。このような帯状部材１３の好適な材料としては、弾性材料である炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ガラス繊維シート、ナイロンシート、ポリエステルや、弾塑性材料である鋼板等が挙げられる。
【００１８】
この橋脚１が地震による大きなエネルギーを受けると、上記のとおり、打ち継ぎ目Ａの側面に亀裂が発生する可能性が高い。その後、亀裂が成長し打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離されると、図３に示すように、滑動面となった打ち継ぎ目Ａを境にして、橋脚上部１ａが橋脚下部１ｂに対して水平に摺動する。この摺動に伴う摩擦によって地震のエネルギーが吸収される。更にこのとき、橋脚上部１ａの移動に対応して帯状部材１３が弾性的な伸縮変形を繰り返すことになる。また、弾塑性材料からなる帯状部材１３を用いた場合には、帯状部材１３が更にエネルギーを受けて塑性変形する場合もある。このような帯状部材１３の変形により、地震のエネルギーが更に吸収される。
【００１９】
従って、この橋脚１では、滑動面における橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとの摩擦、及び帯状部材１３の変形により地震の大きなエネルギーを吸収することができ、地震時における橋脚１の崩壊を抑制することができる。また、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する移動量が、帯状部材１３により制限されることから、橋脚上部１ａが橋脚下部１ｂから極端にズレて橋脚１が崩壊に至ることを抑制することができる。また、帯状部材１３は、橋脚１の全周に巻かれているので、橋脚上部１ａが水平な何れの方向に移動する場合にも、帯状部材１３の変形が追従し、地震のエネルギー吸収が行われる。
【００２０】
なお、帯状部材１３の剛性が高すぎると、上述のような帯状部材１３の伸縮による地震エネルギーの吸収が十分に行われないので、橋脚１が地震による水平力を受けた際の帯状部材１３の最大の変形が０．２％以上になるように、帯状部材１３の剛性を適度に抑えることが好ましい。このため、帯状部材１３の材質、寸法は、橋脚１及び想定される地震のエネルギーに基づいて調整される。また、帯状部材１３の剛性が低すぎると、地震の際の橋脚上部１ａのズレが大きくなり、橋脚１の崩壊のおそれが高まってしまうので、橋脚１が地震による水平力を受けた際の帯状部材１３の最大の変形が５０％以下になるように、帯状部材１３の剛性を確保することが好ましい。
【００２１】
また、この耐震補強方法では、滑動面が発生する可能性が最も高い打ち継ぎ目Ａの周囲にのみ予め帯状部材１３を設置しているので、橋脚１の側面全部に補強を施す場合よりも、補強用の部材を節約することができ、効率のよい耐震補強を図ることができる。
【００２２】
（第２実施形態）
図４に示すように、本実施形態に係る橋脚１の耐震補強方法においては、打ち継ぎ目Ａを境とした橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとを予め連結する連結鋼（エネルギー吸収部材）２３が取り付けられる。この連結鋼２３は、鎹形状をなしており、連結鋼１３の両端部は、橋脚上部１ａ、橋脚下部１ｂの各側面に予め形成された穴に挿入され、穴に充填されるモルタルによって橋脚上部１ａ，橋脚下部１ｂに固定される。このような連結鋼２３を、橋脚１の両側面において２本１組でＸ字状に交差させながら橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂと上下に連結させる。なお、図４における橋脚１の向こう側の側面にも、同様に２本１組の連結鋼２３が取り付けられる。これらの連結鋼２３は、上述のように打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離された場合に、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する水平移動を制限するための移動制限手段として機能する。なお、この連結鋼２３としては、弾塑性部材である鉄筋、ＰＣ鋼棒、鋼材、ＰＣ鋼線等を好適に用いることができる。
【００２３】
この場合、橋脚１が地震による大きいエネルギーを受け、打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離されると、図５に示すように、滑動面となった打ち継ぎ目Ａを境にして、橋脚上部１ａが橋脚下部１ｂに対して水平に摺動する。この摺動に伴う摩擦によって地震のエネルギーが吸収される。更にこのとき、橋脚上部１ａの移動に対応して連結鋼２３が弾性的な伸縮変形を繰り返すことになる。また、連結鋼２３は、更にエネルギーを受けて塑性変形する場合もある。このような連結鋼２３の変形により、地震のエネルギーが更に吸収される。従って、この橋脚１では、滑動面における橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとの摩擦、及び連結鋼２３の変形により地震の大きなエネルギーを吸収することができ、地震時における橋脚１の崩壊を抑制することができる。また、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する移動量が、連結鋼２３により制限されることから、橋脚上部１ａが橋脚下部１ｂから極端にズレて橋脚１が崩壊に至ることを抑制することができる。
【００２４】
このように、この耐震補強方法によっても、上述した第１実施形態における耐震補強方法と同様の作用効果が奏される。また、２本１組の連結鋼２３を、橋脚１の両側面においてＸ字状に交差させているので、橋脚上部１ａが橋脚１の広い幅の方向に水平移動する場合には、連結鋼２３がほぼ軸方向に伸縮することになり、連結鋼２３が破壊されにくい。なお、本実施形態の耐震補強方法において、上記第１実施形態と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２５】
（第３実施形態）
図６に示すように、本実施形態に係る橋脚１の耐震補強方法においては、打ち継ぎ目Ａを境とした橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとを予め連結する連結鋼（エネルギー吸収部材）３３が取り付けられる。この連結鋼３３は、鎹形状をなしており、連結鋼１３の両端部は、橋脚上部１ａ、橋脚下部１ｂの各側面に予め形成された穴に挿入され、穴に充填されるモルタルによって橋脚上部１ａ，橋脚下部１ｂに固定される。このような連結鋼３３が、橋脚１の側面全周に多数配列されることで、橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとは、全周に亘って予め上下に連結される。そして、これらの連結鋼３３が、上述のように打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離された場合に、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する水平移動を制限するための移動制限手段として機能する。なお、この連結鋼３３としては、弾塑性部材である鉄筋、ＰＣ鋼棒、鋼材、ＰＣ鋼線等を好適に用いることができる。
【００２６】
このような耐震補強方法によっても、第１実施形態と同様に、橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとの摺動に伴う摩擦及び連結鋼３３の変形によって地震のエネルギーが吸収され、連結鋼３３による橋脚上部１ｃの移動量制限によって橋脚１が崩壊に至ることが抑制される。また、連結鋼３３は、打ち継ぎ目Ａの周囲において橋脚１の全周に配置されているので、橋脚上部１ａが水平な何れの方向に移動する場合にも、連結鋼３３の変形により地震のエネルギー吸収が行われる。なお、本実施形態の耐震補強方法において、上記各実施形態と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２７】
（第４実施形態）
図７に示すように、本実施形態に係る橋脚１の耐震補強方法においては、打ち継ぎ目Ａを境とした橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとを予め連結する連結部（エネルギー吸収部材）３５が取り付けられる。この連結部３５は、短冊形状をなしており、連結鋼１３の両端部は、ボルト止め、接着剤による接着、又はボルト止めと接着剤との併用といった固定手段を用いて、橋脚上部１ａ、橋脚下部１ｂの各側面にそれぞれ固定される。このような連結部３５が、橋脚１の側面全周に多数配列されることで、橋脚上部１ａと橋脚下部１ｂとは、全周に亘って予め上下に連結される。そして、これらの連結部３５が、上述のように打ち継ぎ目Ａを境にして橋脚１が上下に分離された場合に、橋脚上部１ａの橋脚下部１ｂに対する水平移動を制限するための移動制限手段として機能する。このような連結部３５の好適な材料としては、弾性材料である炭素繊維シート、アラミド繊維シート、ガラス繊維シート、ナイロンシート、ポリエステルや、弾塑性材料である鋼板等が挙げられる。
【００２８】
このような耐震補強方法によっても、第１実施形態と同様に、橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとの摺動に伴う摩擦及び連結部３５の変形によって地震のエネルギーが吸収され、連結部３５による橋脚上部１ｃの移動量制限によって橋脚１が崩壊に至ることが抑制される。また、連結部３５は、打ち継ぎ目Ａの周囲において橋脚１の全周に配置されているので、橋脚上部１ａが水平な何れの方向に移動する場合にも、連結部３５の変形により地震のエネルギー吸収が行われる。なお、本実施形態の耐震補強方法において、上記各実施形態と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【００２９】
（第５実施形態）
図８に示すように、本実施形態に係る橋脚１の耐震補強方法においては、まず、橋脚１の側面に予め断面欠損部（脆弱部）４１を形成することにより、その部分に地震時の亀裂を発生し易くする。この断面欠損部４１は、水平に延びるＶ溝として全周に亘って形成される。次に、図９に示すように、この断面欠損部４１を覆い、断面欠損部４１の上下に亘る位置に、帯状部材１３を取り付ける。なお、帯状部材１３の構成及び設置の仕方は、上記第１実施形態で説明した通りである。
【００３０】
この場合、橋脚１が地震による大きいエネルギーを受けると、最も脆弱な断面欠損部４１に亀裂が発生し、その亀裂が水平方向に成長することで、当該断面欠損部４１を含む水平面を境にして橋脚上部１ｃ及び橋脚下部１ｄとが上下に分離される。このように、橋脚１側面に予め断面欠損部４１を設けておくことで、帯状部材１３が予め設けられた所望の位置に上記分離を誘発することができる。その後は、第１実施形態と同様に、橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとの摺動に伴う摩擦及び帯状部材１３の変形によって地震のエネルギーが吸収され、帯状部材１３による橋脚上部１ｃの移動量制限によって橋脚１が崩壊に至ることが抑制される。
【００３１】
また、この耐震補強方法では、滑動面が誘発される断面欠損部４１の周囲にのみ予め帯状部材１３を設置しているので、橋脚１の側面全部に補強を施す場合よりも、補強用の部材を節約することができ、効率のよい耐震補強を図ることができる。
【００３２】
また、この場合、帯状部材１３に代えて、図１０に示すように、断面欠損部４１を境とした橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとを予め連結する連結鋼２３が取り付けられてもよい。または、帯状部材１３に代えて、図１１に示すように、橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとを予め連結する連結鋼３３が取り付けられてもよい。または、帯状部材１３に代えて、図１２に示すように、橋脚上部１ｃと橋脚下部１ｄとを予め連結する連結部３５が取り付けられてもよい。この場合、連結鋼２３、連結鋼３３、及び連結部３５の構成及び設置の仕方は、それぞれ、上記第２〜第４実施形態で説明した通りである。このような耐震補強方法によっても、上記同様の作用効果が奏される。なお、本実施形態の耐震補強方法において、上記各実施形態と同一又は同等な構成については、図面に同一符号を付し、その説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に係る耐震補強方法が適用される橋脚が用いられる橋梁の一例を示す図である。
【図２】本発明に係る耐震補強方法の第１実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図３】図２の橋脚の地震時の動きを示す側面図である。
【図４】本発明に係る耐震補強方法の第２実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図５】図４の橋脚の地震時の動きを示す側面図である。
【図６】本発明に係る耐震補強方法の第３実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図７】本発明に係る耐震補強方法の第４実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図８】本発明に係る耐震補強方法の第５実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図９】本発明に係る耐震補強方法の第５実施形態を示す橋脚の斜視図である。
【図１０】第５実施形態の変形例を示す橋脚の斜視図である。
【図１１】第５実施形態の他の変形例を示す橋脚の斜視図である。
【図１２】第５実施形態の更に他の変形例を示す橋脚の斜視図である。
【符号の説明】
【００３４】
１…橋脚（無筋コンクリート構造物）、１ａ…橋脚上部（弱点部よりも上方の部分）、１ｂ…橋脚下部（弱点部よりも下方の部分）、１ｃ…橋脚上部（弱点部よりも上方の部分）、１ｄ…橋脚下部（弱点部よりも下方の部分）、１３…帯状部材（移動制限手段、エネルギー吸収部材）、２３…連結鋼（移動制限手段、エネルギー吸収部材）、３３…連結鋼（移動制限手段、エネルギー吸収部材）、３５…連結部（移動制限手段、エネルギー吸収部材）、４１…断面欠損部（弱点部、脆弱部）、Ａ…コンクリートの打ち継ぎ目（弱点部）。
【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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【図１１】
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【図１２】
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