(57)【要約】【課題】長尺構造物の長手方向に対する強度が向上した長尺構造物の補強構造を提供する。【解決手段】本発明の長尺構造物の補強構造は、長尺構造物と管状補強体３００とを含む。管状補強体３００は、長尺構造物に固定されており、長尺構造物の長手方向の少なくとも一部を占める補強領域において、長尺構造物の外表面の全周を被覆する。また、管状補強体３００は、管状本体部３１０と複数の突条部３２０とを含む。複数の突条部３２０は、管状本体部３１０の内外周面の少なくとも一方の面から突設され、且つ、長手方向に並行して延在する。さらに、管状本体部３１０および突条部３２０は、樹脂が含浸された強化繊維で構成される繊維強化樹脂を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺構造物と、前記長尺構造物に固定され且つ前記長尺構造物の長手方向の少なくとも一部を占める補強領域において前記長尺構造物の外表面の全周を被覆する管状補強体と、を含み、
前記管状補強体が、管状本体部と、前記管状本体部の内外周面の少なくとも一方の面から突設され且つ前記長手方向に並行して延在する複数の突条部とを含み、前記管状本体部および前記突条部が、樹脂が含浸された強化繊維で構成される繊維強化樹脂を含む、
長尺構造物の補強構造。
【請求項２】
前記補強領域において、前記管状補強体が前記長尺構造物の前記外表面に接着されていない、請求項１に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項３】
前記管状補強体と前記長尺構造物とが固定部材で固定されている、請求項２に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項４】
前記固定部材が、前記補強領域の前記長手方向の一端部および他端部の少なくともいずれかで固定している、請求項３に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項５】
前記長尺構造物が部分的に地中に埋設されており、
前記補強領域の前記長手方向の一端部において前記管状補強体が前記地中に差し込まれている、請求項２から４のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項６】
前記長尺構造物が、支柱とベースプレートとリブプレートとを含み、
前記管状補強体が、前記複数の突条部の間に、前記管状本体部を欠失させたスリットを含み、
前記リブプレートが前記スリットに嵌挿させられている、請求項１から４のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項７】
前記強化繊維が、少なくとも前記長手方向に配向されている、請求項１から６のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項８】
前記管状補強体が、前記繊維強化樹脂の部分と、繊維を含まない樹脂の部分とを含み、
前記繊維強化樹脂の部分が前記管状補強体の内外表面を構成し、前記樹脂の部分が前記管状補強体の内部に存在し、かつ、
前記繊維強化樹脂が強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたものであり、前記繊維を含まない樹脂が熱可塑性樹脂である、請求項１から７のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項９】
前記突条部が前記管状本体部の前記一方の面から前記長尺構造物の前記外表面に向かって突設されており、
前記管状本体部の他方の面が塗装されている、請求項１から８のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【請求項１０】
前記管状補強体の前記長手方向の両端面が露出している、請求項１から９のいずれか１項に記載の長尺構造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、長尺構造物の補強構造に関する。たとえば、本発明は、既設の管状または柱状構造物の防錆、補修、および補強、ならびに、新設の管状または柱状構造物の防錆および補強に関する。
【背景技術】
【０００２】
管状または柱状構造体の外周を筒状部材で被覆する方法が知られている。
たとえば、特開２０１４−１５６７３６号公報（特許文献１）には、各種物品を支持する架台の支柱であって、かかる支柱の地際部に合成樹脂製の被膜または塗装膜からなる防錆または紡食膜が施された金属製管体から成る支柱において、かかる防錆または防食膜の外周に、長手方向に１つの切断面を有し、周方向に弾性を有する硬質の合成樹脂製筒状体を巻回したことを特徴とする防錆防食支柱が開示されている。
【０００３】
また、特開２０１４−１６３１８８号公報（特許文献２）には、支柱の外周を包囲する筒状体を形成するように配置される複数の耐食性樋状部材と、耐食性樋状部材の長手方向の辺縁部同士を係脱可能に接合する接合手段と、当該支柱の外周と当該耐食性樋状部材の内周との間に空隙を形成するためのスペーサ部と、を備える支柱保護具が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１５６７３６号公報
【特許文献２】特開２０１４−１６３１８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１の合成樹脂製筒状体および上記特許文献２の支柱保護具のいずれの部材も、被覆対象の支柱の防錆および防食を目的としているに過ぎないため、強度に欠ける。したがって、これらの部材によって支柱を補強することはできない。
【０００６】
以上の問題に鑑み、本発明の目的は、長尺構造物の長手方向に対する強度が向上した長尺構造物の補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するため、本発明は以下の発明を含む。
【０００８】
（１）
本発明の長尺構造物の補強構造は、長尺構造物と管状補強体とを含む。
管状補強体は、長尺構造物に固定されており、長尺構造物の長手方向の少なくとも一部を占める補強領域において、長尺構造物の外表面の全周を被覆する。また、管状補強体は、管状本体部と複数の突条部とを含む。複数の突条部は、管状本体部の内外周面の少なくとも一方の面から突設され、且つ、長手方向に並行して延在する。さらに、管状本体部および突条部は、樹脂が含浸された強化繊維で構成される繊維強化樹脂を含む。
【０００９】
このように、管状補強体が繊維強化樹脂を含んで構成される上に、その突条部が長尺構造物の長手方向に延在するため、当該方向に対する強度が著しく高い。このような高強度の管状補強体が長尺構造物に固定されることで、長尺構造物の当該方向に対する強度を著しく向上させることができる。
なお、管状補強体が長尺構造物に固定されているとは、管状補強体が長尺構造物に対して、長尺構造部の長手方向へのずれが拘束されている状態をいう。
【００１０】
（２）
上記（１）の長尺構造物の補強構造は、補強領域において、管状補強体が長尺構造物の外表面に接着されていないものであってよい。
【００１１】
これによって、たとえば長尺構造体が既設のものである場合、長尺構造物の補強領域の外周面に存在しうる塗膜または錆をケレンにより除去する必要がない。また、たとえば長尺構造体が既設のものおよび新設すべきもののいずれの場合であっても、将来的な補強構造体の更新時に、既存の管状補強体の除去が容易となる。
【００１２】
（３）
上記（２）の長尺構造物の補強構造は、管状補強体と長尺構造物とが固定部材で固定されていてよい。
【００１３】
このように固定部材によって機械的に固定することで、施工が容易であり、かつ、将来的な補強構造体の更新時に固定部材を外せばよく、既存の管状補強体の除去がより容易となる。
【００１４】
（４）
上記（３）の長尺構造物の補強構造は、固定部材が、補強領域の（長尺構造物の）長手方向の一端部および他端部の少なくともいずれかで固定していてよい。
【００１５】
これによって、少ない固定部材で固定することができるため、施工がより容易である。
【００１６】
（５）
上記（２）から（４）のいずれかの長尺構造物の補強構造は、長尺構造物が部分的に地中に埋設されており、補強領域の（長尺構造物の）長手方向の一端部において管状補強体が地中に差し込まれていてよい。
【００１７】
上述のように長尺構造物の補強領域となる外周面に存在しうる塗膜または錆をケレンにより除去する必要がないため、地際処理において表面処理のためのスペースを確保する必要がなく、管状補強体を差し込むスペースさえあれば施工できる。したがって、掘削量が少なくて済む。
【００１８】
（６）
上記（１）から（４）の長尺構造物の補強構造は、長尺構造物が、支柱とベースプレートとリブプレートとを含むものであってよい。この場合、管状補強体は、複数の突条部の間に、管状本体部を欠失させたスリットを含む。さらに、リブプレートがスリットに嵌挿させられている。
【００１９】
このように、長尺構造物の複雑な形状の部分も容易に補強することができる。
なお、ベースプレートとは、支柱を長手方向の一端で支持する部材であり、リブプレートは、ベースプレートに立設されベースプレートと支柱との両方に接合された部材である。
【００２０】
（７）
上記（１）から（６）のいずれかの長尺構造物の補強構造は、管状補強体中の強化繊維が、少なくとも長手方向に配向されていてよい。
【００２１】
これによって、長尺構造物の当該方向に対する強度をさらに著しく向上させることができる。
【００２２】
（８）
上記（１）から（７）のいずれかの長尺構造物の補強構造は、管状補強体が、繊維強化樹脂の部分と、繊維を含まない樹脂の部分とを含むものであってよい。この場合、繊維強化樹脂の部分が管状補強体の内外表面を構成し、樹脂の部分が管状補強体の内部に存在する。さらに、繊維強化樹脂は強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されたものであり、繊維を含まない樹脂は熱可塑性樹脂である。
【００２３】
このように、管状補強体が熱可塑性樹脂をベースに構成され、かつ、繊維を含まない樹脂の部分が内部に存在することにより、突条部の成形が容易となるとともに、突条部を成形した補強シートを管状化して管状補強体を作成する場合に、シート端面同士の液密な連結も容易となる。
【００２４】
（９）
上記（１）から（８）のいずれかの長尺構造物の補強構造は、突条部が管状本体部の一方の面から長尺構造物の外表面に向かって突設されており、管状本体部の他方の面が塗装されていてよい。
【００２５】
これによって、表面が平坦かつ平滑となるため、外観良好となる。
【００２６】
（１０）
上記（１）から（９）のいずれかの長尺構造物の補強構造は、管状補強体の長手方向の両端面が露出していてよい。
【００２７】
これによって、管状補強体の両端面で突条部間の空間が外部と連通するため、長尺構造物と管状補強体との間で、長手方向の通気性が確保される。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】第１実施形態の長尺構造物の補強構造の一例の模式的外観図を示す。
【図２】図１における管状補強体の外観斜視図を示す。
【図３】図２の一部拡大断面図を示す。
【図４】第２実施形態の長尺構造物の補強構造の外観図斜視図を示す。
【図５】第３実施形態の長尺構造物の補強構造の外観斜視図を示す。
【図６】図５における管状補強体の外観斜視図を示す。
【図７】図２の変形例を示す。
【図８】図２の他の変形例を示す。
【図９】管状補強体の作成方法の一例を示す。
【図１０】管状補強体の作成方法で得られる中間体（補強シート）の外観斜視図を示す。
【図１１】管状補強体の作成方法の他の例を示す。
【図１２】参考例１で用いられた長尺構造体の新品の模式的外観図を示す。
【図１３】比較例１、比較例２、実施例１、および実施例２で用いられた長尺構造体の模擬劣化品の模式的外観図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
［１．第１実施形態］
［１−１．基本構造］
図１に、第１実施形態の長尺構造物の補強構造の一例の模式的外観図を示し、図２に、図１における補強管の管状体の外観斜視図を示し、図３に、図２の一部拡大断面図を示す。図１に示す長尺構造物の補強構造体１００は、長尺構造物２００と、管状補強体３００とを含む。
【００３０】
［１−２．長尺構造物］
本実施形態の長尺構造物２００は、管状または柱状の構造物であり、より具体的には、照明柱および標識柱などの支柱構造物である。長尺構造物２００は、既設のものであってもよいし、新設されるべきものであってもよい。長尺構造物２００が既設のものである場合、劣化が生じているものであってよい。
【００３１】
長尺構造物２００の材質としては特に限定されず、金属、樹脂、およびモルタル硬化物などが挙げられる。
長尺構造物２００の断面形状としては限定されず、円および多角形をはじめ、あらゆる形状のものが許容され、中実および中空も問わない。
【００３２】
長尺構造物の補強構造体１００では、長尺構造物２００の長手方向の一部を占める補強領域Ａにおいて、長尺構造物２００の外表面２１０の全周が管状補強体３００によって被覆されている。
【００３３】
［１−３．管状補強体］
管状補強体３００は、図２に示すように、管状本体部３１０と複数の突条部３２０とを含む。管状本体部３１０は、周方向に連続した管状である。複数の突条部３２０は、図３に示すように管状本体部３１０の内周面３１１から突設されており、長尺構造物２００の長手方向に並行して延在している。突条部３２０の断面形状は、その延在方向全体において一定である。このような突条部３２０の延在態様によって、管状補強体３００は、突条部３２０の延在方向つまり長尺構造物２００の長手方向に対する強度に著しく優れる。さらに、突条部３２０は、管状補強体３００の、長尺構造物２００の長手方向全体に亘って連続して設けられている。これによって、管状補強体３００の強度をより良好に高めることができる。
【００３４】
管状補強体３００の内周Ｃｉの長さ、つまり突条部３２０の先端面３２１同士を周状に結ぶ長さは、長尺構造物２００外周の長さと略同じとなるように形成される。これによって、管状補強体３００の長尺構造物２００への固定が容易となり、効果的な補強が可能となる。
【００３５】
［１−３−１．突条部の配設位置および配設割合］  
突条部３２０は、管状本体部３１０の内周面３１１の周方向に亘って略等間隔で突設されている。これによって、管状補強体３００の周方向に亘って均等に強度が高められる。
管状本体部３１０と突条部３２０とは、一体的に構成されている。したがって、管状補強体３００の強度を安定的に高めることができる。
【００３６】
管状本体部３１０の内周面３１１を滑らかにつなぐ周Ｃｖの全周（突条部３２０が無いと仮定した場合における全周）で取り囲まれる面積に対し、突条部３２０の断面積の合計の比率は、１％以上４０％以下、好ましくは５％以上２０％以下であってよい。当該比率が上記下限以上であることは管状補強体３００の強度確保の点で好ましく、当該比率が上記上限以下であることは、軽量化などの点で好ましい。
【００３７】
管状本体部３１０の内周面３１１の周Ｃｖ（全周）の長さに対し、複数の突条部３２０それぞれが占める幅ｗの合計の比率は、１０％以上７０％以下、好ましくは１５％以上５０％以下であってよい。当該比率が上記下限以上であることは管状補強体３００の強度確保の点で好ましく、当該比率が上記上限以下であることは、軽量化などの点で好ましい。
【００３８】
さらに、管状本体部３１０一個あたり、突条部３２０の個数は４個以上１８０個以下、好ましくは８個以上６０個以下であってよい。当該個数が上記下限以上であることは、効果的な補強の点で好ましく、当該個数が上記上限以下であることは、軽量化などの点で好ましい。
【００３９】
［１−３−２．突条部の大きさおよび形状］
突条部３２０の高さｈは、管状補強体３００の内周Ｃｉの幅（直径）の１％以上３０％以下、好ましくは２％以上２０％以下であってよい。当該比率が上記下限以上であることは、管状補強体３００の強度確保の点で好ましく、当該比率が上記上限以下であることは、管状補強体３００の長尺構造物２００への固定が容易となり、効果的な補強が可能となる点で好ましい。
【００４０】
より具体的には、突条部３２０の高さｈは、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、好ましくは１０ｍｍ以上３０ｍｍ以下であってよい。当該高さｈが上記下限以上であることは、管状補強体３００の強度確保の点で好ましく、当該比率が上記上限以下であることは、管状補強体３００の長尺構造物２００への固定が容易となり、効果的な補強が可能となる点で好ましい。
【００４１】
管状本体部３１０の厚みｔは、突条部３２０の高さｈの１％以上６０％以下、好ましくは２％以上３０％以下であってよい。当該比率が上記下限以上であることは、管状補強体３００の強度確保の点で好ましく、当該比率が上記上限以下であることは、軽量化および長尺構造物２００の外表面２１０への沿わせ易さなどの点で好ましい。
【００４２】
本実施形態では、突条部３２０の断面形状は長方形（または正方形）であるが、これに限定されるものではない。たとえば、周Ｃｖ側（図３参照）よりも内周Ｃｉ側（図３参照）の底の幅が大きいまたは小さい台形であってもよいし、三角形であってもよいし、五角形以上の多角形であってもよい。また、半円状および半楕円状などの、先端面３２１が丸味をおびた形状であってもよい。
【００４３】
［１−３−３．材質］
管状補強体３００は、繊維強化樹脂を含んで構成されている。これによって、管状補強体３００の強度が非常に良好となる。繊維強化樹脂は、強化繊維に樹脂が含浸されている。樹脂としては、熱硬化性樹脂の硬化物であってもよいし、熱可塑性樹脂であってもよいが、本実施形態では、管状補強体３００の製造の観点などから熱可塑性樹脂である。
【００４４】
熱可塑性樹脂としては、必要な加温条件下で適切な粘度となる熱可塑性樹脂が好ましい。熱可塑性樹脂の具体例としては、ポリオレフィン樹脂、ポリアミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリスチレン樹脂、およびポリエステル樹脂等が挙げられる。ポリオレフィン樹脂としては、ポリエチレン樹脂及びポリプロピレン樹脂等が挙げられる。ポリアミド樹脂としては、脂肪族ポリアミド樹脂が挙げられ、具体的にはポリアミド６６、ポリアミド６、及びポリアミド１２等が挙げられる。ポリスチレン樹脂としては、スチレン重合体樹脂、ＡＳ樹脂、およびＡＢＳ樹脂等が挙げられる。ポリエステル樹脂としては、脂肪族ポリエステル樹脂が挙げられ、具体的にはポリ乳酸樹脂等が挙げられる。これらの中でも、諸物性に優れる観点、および樹脂の含浸性などを良好に得る観点からは、ポリオレフィン樹脂が好ましい。
【００４５】
強化繊維としては、ガラス繊維、アラミド繊維、及び炭素繊維等が挙げられる。炭素繊維の好ましい例としては、ＰＡＮ系炭素繊維、ＰＩＴＣＨ系炭素繊維等が挙げられる。ガラス繊維の好ましい例としては、Ｅガラス繊維等が挙げられる。
強化繊維は、強度を高める観点から、複数の繊維がまとめられた繊維束の態様であることが好ましい。繊維束の形態は、平織であってもよく、綾織であってもよく、朱子織であってもよい。
【００４６】
繊維の平均繊維径は、たとえば６μｍ以上２７μｍ以下であってよい。平均繊維径は、任意の１０か所以上の繊維径（最大径）を平均することにより求められる。
【００４７】
繊維束一束あたりの繊維の本数は特に限定されないが、たとえば１０００本以上５００００本以下であってよい。より具体的には、繊維束の材料が炭素繊維である場合、繊維束一束あたりの繊維の本数はたとえば１０００本以上５００００本以下であってよく、繊維束の材料がガラス繊維である場合、繊維束一束あたりの繊維の本数はたとえば１０００本以上、好ましくは２００００本以下であってよい。
【００４８】
繊維束の形態は特に限定されないが、たとえば、ステッチ等により形成された繊維シートであってよい。
【００４９】
強化繊維の目付量はたとえば１００ｇ／ｍ２以上１０００ｇ／ｍ２以下であってよい。目付量が上記下限以上であることは、繊維束の強度がより一層高くなる点で好ましく、目付量が上記上限以下であることは、樹脂の含浸性がより一層高くなる点で好ましい。
さらに、強化繊維に熱可塑性樹脂が含浸されている場合は、製造上の観点（連続成形）から、上述の目付量範囲の中でも、たとえば１００ｇ／ｍ２以上４００ｇ／ｍ２以下であることがより好ましい。一方、強化繊維に熱硬化性樹脂が含浸されている場合は、補強性能を考慮するとさらに高い目付量（４００ｇ／ｍ２超）を選択することがより好ましく、長尺構造物２００の外表面２１０への沿わせやすさを考慮すると１０００ｇ／ｍ２以下であることが好ましい。
【００５０】
強化繊維を構成する各繊維には製造段階で張力が付与されてもよい。繊維に張力が付与されると、繊維間距離が狭くなる傾向がある。したがって、強化繊維を構成しうる繊維束は、繊維間距離を広げる処理がされていることが好ましい。具体的には、繊維間距離を広げるスペーサ粒子を含ませることができる。このように繊維間距離を広げておくことで、繊維に高い張力が付与されても、繊維間の距離が予め広くされているので、樹脂の含浸が容易になる。また、繊維に張力が付与されても、繊維間距離が狭くなりにくい。
【００５１】
スペーサ粒子の材料は特に限定されないが、樹脂含浸時の温度および圧力で粒子形状が過度に変形しない材料であることが好ましい。たとえば、スペーサ粒子の材料としては、ナフトキサジン樹脂および無機物が挙げられる。ナフトキサジン樹脂は炭化しやすく、管状補強体３００の製造時の温度および圧力の条件下であっても、過度に軟化しにくい。また、無機物の粒子は管状補強体３００の製造時の温度および圧力の条件下でも変化しない。このため、繊維間距離が十分に確保され、樹脂の含浸性がより一層高くなる。無機物としては、金属が除かれることが好ましい。
【００５２】
［１−３−４．内部断面構造］
本実施形態の管状補強体３００は、図３に示すように、上述の繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２と、繊維を含まない樹脂の部分Ｒとを含む。樹脂の部分Ｒは、熱可塑性樹脂で構成される。樹脂の部分Ｒを構成する樹脂としては、上述で繊維強化樹脂に含ませる樹脂として挙げたものが同様に挙げられる。繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２と繊維を含まない樹脂の部分Ｒとの一体性の観点から、両部分における樹脂は同じであることが好ましい。
【００５３】
本実施形態において、繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２は、管状補強体３００の内外表面（突条部３２０の表面を含む）を構成する。より具体的には、図３に示すように、繊維強化樹脂の部分Ｆは当該内外表面において層状であってよく、本実施形態では、突条部３２０が形成されている側である内表面側の層を構成する繊維強化樹脂の部分Ｆ１と、突条部３２０が形成されていない側である外表面側の層を構成する繊維強化樹脂の部分Ｆ２とを含む。樹脂の部分Ｒは、繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２の層間に充填されていてよい。これによって、突条部３２０の成形および管状化などの点で、管状補強体３００の作成が容易となる。
【００５４】
繊維は、少なくとも、長尺構造物２００の長手方向に配向されていることが好ましい。これによって、管状補強体３００の当該方向に対する強度がさらに著しく良好となるため、長尺構造物の補強構造体１００の当該方向に対する強度をさらに著しく向上させることができる。特に、突条部３２０が形成されている側である内表面側の層を構成する繊維強化樹脂の部分Ｆ１では、繊維は、突条部３２０の延在方向（長尺構造物２００の長手方向）のみに配向を有することが好ましい。これによって、突条部３２０の成形の点で、管状補強体３００の作成が容易となる。一方、突条部３２０が形成されていない側である外表面側の層を構成する繊維強化樹脂の部分Ｆ２では、繊維は、上記の長手方向への配向に加え、周方向への配向を有してよい。
【００５５】
［１−４．固定］
補強領域Ａにおいては、管状補強体３００と長尺構造物２００の外表面２１０とは互いに接着されていない。このため、補強前の長尺構造物２００の外表面２１０に塗膜が設けられている場合または錆が生じている場合も、塗膜または錆を除去することなく補強構造体１００を構成することができる。さらに、補強構造体１００を更新するために新たな管状補強体３００を設ける時に、既存の管状補強体３００の除去も容易となる。
【００５６】
しかしながら本発明では、管状補強体３００は長尺構造物２００の長手方向へのずれが拘束されるように、長尺構造物２００に固定されている。
本実施形態の管状補強体３００は、図１に示すように、補強領域Ａの長手方向の両端部において固定部材４００によって長尺構造物２００に固定されている。本実施形態の固定部材４００は、長尺構造物２００の外表面２１０に対応する断面内径を有する管状体と、管状補強体３００の外周面３１２に対応する断面内径を有する管状体が連設された変形管状体である。固定部材４００は、長尺構造物２００の外表面２１０と管状補強体３００の外周面３１２との両方にまたがり、外表面２１０および外周面３１２の両方に固定される。固定部材４００の、外表面２１０および外周面３１２への具体的な固定態様としては、接着剤による接着でもよいし、機械的部材による連結でもよい。
【００５７】
なお、本実施形態では固定部材４００として変形管状体を挙げたが、固定部材はこれに限定されるものではない。このような変形管状体を用いる代わりに、たとえば締結バンドによる管状補強体３００の長尺構造物２００への拘束、押しボルトによる管状補強体３００と長尺構造物２００との連結などが挙げられる。
【００５８】
固定部材４００として、図示された変形管状体の代わりに上述した締結バンドまたは押しボルトなどを用いる場合、管状補強体３００の両端面を露出させることができる。この場合、突条部３２０間の空間が外部と連通するため、長尺構造物２００と管状補強体３００との間で、長手方向の通気性が確保される。
【００５９】
［１−５．その他］
本実施形態では、管状補強体３００の突条部３２０が管状本体部３１０の内周面３１１から内部方向のみに突出するように形成されているため、外観上、管状補強体３００の表面は管状本体部３１０の平坦な外周面３１２（図３参照）となる。また、当該外周面３１２が塗装されていることで、より平滑に仕上げられていてもよい。さらに、外周面３１２に設けられてよい塗装は、バリア機能を有する樹脂で構成されてもよい。
【００６０】
［２．第２実施形態］
図４に、第２実施形態の長尺構造物の補強構造の模式的外観図を示す。第２実施形態では、主に第１実施形態と異なる部分について説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００６１】
図４に示す長尺構造物の補強構造１００ａは、長尺構造物２００ａと管状補強体３００とを含む。長尺構造物２００ａは、支柱２５０ａと、ベースプレート２６０ａと、リブプレート２７０ａとを含んで構成され、下部が地中に埋設されている。ベースプレート２６０ａは、支柱２５０ａをその一端で支持する平面部材である。リブプレート２７０ａは、ベースプレート２６０ａに立設されベースプレート２６０ａと支柱２５０ａとの両方に溶接により接合されている。
【００６２】
補強領域Ａは、長尺構造物２００ａが最も劣化の影響を受ける地面ＧＬの位置を含むように設けられている。
【００６３】
本実施形態においては、管状補強体３００の下端部でその端面がリブプレート２７０ａの上端面２７１ａで衝止されており、管状補強体３００の上端部で第１実施形態と同様に固定部材４００で固定されている。
【００６４】
長尺構造物の補強構造１００ａは、管状補強体３００の下部が地面ＧＬの中に差し込まれている。補強領域Ａにおいては、管状補強体３００と長尺構造物２００ａの外表面に接着されていないため、補強領域Ａに存在しうる塗膜または錆をケレンにより除去する必要がない。したがって、地際処理においてもケレン処理などの表面処理のためのスペースを確保する必要がなく、管状補強体３００の下部を地面ＧＬ中に差し込むスペースさえあれば得られる。したがって、施工の際に地面ＧＬ中を掘削する量が少なくて済む。
【００６５】
管状補強体３００は、管状本体部３１０が周方向に連続しているため、長尺構造物２００ａを劣化影響因子（たとえば、動物の排泄物、土、融雪剤など）による接触から完全に隔離することができる。従って、長尺構造物の補強構造１００ａは、防錆性および防食性にも優れる。
【００６６】
本実施形態では、支柱２５０ａをその一端で支持する構造としてベースプレート２６０ａを挙げたが、これに限定されるものではない。たとえばコンクリート基礎などの基礎構造も許容する。
【００６７】
［３．第３実施形態］
図５は、第３実施形態の長尺構造物の補強構造も模式的外観図を示し、図６は、図５における管状補強体の外観斜視図を示す。第３実施形態では、主に第１実施形態および第２実施形態と異なる部分について説明し、同じ部分については説明を省略する。
【００６８】
図５に示す長尺構造物の補強構造１００ｂは、長尺構造物２００ａと管状補強体３００ｂとを含む。長尺構造物２００ａは、第２実施形態と同じ長尺構造物であり、支柱２５０ａと、ベースプレート２６０ａと、リブプレート２７０ａとを含んで構成され、下部が地中に埋設されている。
【００６９】
管状補強体３００ｂは、スリット３７０ｂが設けられていることを除いて、上述の第１実施形態および第２実施形態における管状補強体３００と同じである。
スリット３７０ｂは、突条部３２０と突条部３２０との間（本実施形態では、隣り合う突条部３２０間）の管状本体部３１０ｂが欠失させられている。
【００７０】
本実施形態においては、管状補強体３００ｂの下端部でその端面がベースプレート２６０ａの上面２６１ａで衝止されており、管状補強体３００ｂの上端部で第１実施形態と同様に固定部材４００で固定されている。
【００７１】
さらに、リブプレート２７０ａが管状補強体３００ｂのスリット３７０ｂに嵌挿されることで管状補強体３００ｂの外部に露出している。したがって、管状補強体３００ｂの内周（図３の管状補強体３００の内周Ｃｉ参照）が長尺構造物２００ａの支柱２５０ａの外周に容易に沿わせることができる。したがって、長尺構造物２００ａのリブプレート２７０ａが接合されている複雑形状の部分も容易に補強することができる。
【００７２】
長尺構造物の補強構造１００ｂは、管状補強体３００ｂの下部が地面ＧＬの中に差し込まれている。このため、長尺構造物の補強構造１００ｂも、管状補強体３００ｂの下部を地面ＧＬ中に差し込むスペースさえあれば得られる。
【００７３】
［４．変形例］
上記の実施形態においては、管状補強体３００の内部断面構造として図２に示したように繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２と繊維を含まない樹脂の部分Ｒとを含む構造を挙げたが、繊維強化樹脂を含んでいれば、管状補強体３００はこのような内部断面構造のものに限定されない。
【００７４】
図７および図８に、管状補強体の変形例を示す。
図７に示す管状補強体３００ｃは、繊維強化樹脂が管状本体部３１０ｃの部分から延びて突条部３２０ｃの樹脂の部分Ｒ中に入り込んでいる。図８に示す管状補強体３００ｄは、管状本体部３１０ｄ中の樹脂の部分Ｒが実質的に失われることで管状本体部３１０ｄが実質的に繊維強化樹脂のみで構成され、樹脂の部分Ｒは実質的に突条部３２０ｄの内部のみに局在する。
【００７５】
上記のほか、本発明は、管状補強体が樹脂の部分Ｒを含まず繊維強化樹脂のみで構成される態様も許容する。
【００７６】
［５．管状補強体の作成］
管状補強体の作成方法は特に限定されず、当業者が適宜選択することができる。具体的には、押出し法およびプレス法が挙げられる。図９にプレス法による作成方法および図１１に押出し法による作成方法を示す。
【００７７】
図９（ａ）に示すように、プレス法では、まず、樹脂ｒ層と、その両面に積層された繊維強化樹脂層ｆ１，ｆ２とで構成されるプリプレグシートを作成する。具体的には、複数の繊維強化樹脂シート、複数の熱可塑性樹脂シート、および複数の繊維強化樹脂シートをこの順に積層して積層体を得て、当該積層体を溶融してそれぞれのシートを相互に接合しし、一体化したプリプレグシートを得る。この例では、繊維強化樹脂層ｆ１中の繊維が一方向に配向されており、繊維強化樹脂層ｆ２中の繊維が二方向に配向されている。
【００７８】
図９（ｂ）に示すように、得られたプリプレグシートを金型Ｍ１，Ｍ２の間に挟んで加熱しながら圧縮する。この場合、金型の一方（金型Ｍ１）の加工面には一方向に並列して延在する複数の凹条が刻設されており、金型の他方（金型М２）の加工面は平坦に形成されている。プリプレグシートは、一方向に配向した繊維を含む繊維強化樹脂層ｆ１を金型М１側に向け、かつ、繊維強化樹脂層ｆ１の繊維の配向方向と金型の凹条の延在方向とが合致するようにセットされる。加熱圧縮によって、金型の加工面形状に沿ってプリプレグが変形する。プリプレグが内層として繊維を含まない樹脂ｒ層で構成されているため、加熱圧縮により内層の流動性が相対的に高くなり、金型М１の凹条の形状に沿ってプリプレグが変形しやすくなる。したがって、突条部３２０の成形が容易となる。さらに、繊維強化樹脂層ｆ１の繊維の配向方向を、金型М１の凹条の延在方向と同じ一方向のみとすることも、金型М１の凹条の形状に沿ったプリプレグの変形を助ける。
【００７９】
さらに加熱圧縮をすることで、図９（ｃ）に示すように、金型Ｍ１の凹条の形状に成形された突条部３２０が得られる。その後、金型М１，М２を外すことで、図１０に示すような補強シート３００’が得られる。その後、補強シート３００’を管状化することで、管状補強体３００（図２参照）が得られる。補強シート３００’は熱可塑性樹脂をベースにして構成されているため、管状化の場合に補強シート３００’の端面同士を溶着により液密に連結することが容易である。管状化は、現場施工の場合、補強シート３００’を長尺構造物２００（図１参照）の外表面２１０に巻きつけた後に行うことができる。
【００８０】
なお、加熱圧縮時における樹脂の流動の状況によっては、得られる補強シートの内部断面構造が図７に示した管状補強体３００ｃのようになる場合もある。
【００８１】
一方、押出し法では、図１１（ａ）に示すようにまず強化繊維シートｆ１’を用意する。この例においては、強化繊維シートｆ１’の繊維は一方向に配向している。強化繊維シートｆ１’は、樹脂を含んでいなくてもよいし、不完全に樹脂を含浸していてもよい。
【００８２】
強化繊維シートｆ１’には、図１１（ｂ）に示すように複数の条を形成する。この条は、突条部３２０ｄ（後述（ｅ））の形状を決定するものであり、強化繊維シートｆ１’の繊維の配向方向と同じ方向に延在するように形成される。このような条の形成には、異形ローラを用いることができる。
【００８３】
条が形成された強化繊維シートｆ１’には、図１１（ｃ）に示すように形成された条の凹部に熱可塑性の樹脂ｒを充填する。その後、図１１（ｄ）に示すように、充填した樹脂ｒ（溶融物）を強化繊維シートｆ１’に含浸させる。これによって、強化繊維シートｆ１’から繊維強化樹脂層ｆ１が形成される。
【００８４】
最後に、図１１（ｅ）に示すように、繊維強化樹脂層ｆ２を構成する繊維強化樹脂シートを積層し一体化することで、補強シートが得られる。得られた補強シートを管状化することで、管状補強体が得られる。
この例では、得られる補強シートの内部断面構造が図８に示した管状補強体３００ｄとなるが、樹脂ｒの量をより多く用いた場合は、図３に示した管状補強体３００のようにもなる。
【実施例】
【００８５】
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００８６】
［参考例１］
（長尺構造体の想定）
鋼製柱モデルとして、図１２に示す長尺構造物２００ａを想定した。長尺構造物２００ａは、直管である支柱２５０ａ（高さ２０２５ｍ、外径１６５．２ｍｍ、肉厚４．５ｍｍ）、ベースプレート２６０ａ（３５０ｍｍ×３５０ｍｍ×２５ｍｍ）、およびリブプレート２７０ａ（１８０ｍｍ高さ×７５ｍｍ底×１２ｍｍ厚、リブ溶接脚長５ｍｍ）で構成される。リブプレート２７０ａは、支柱２５０ａの周方向に４箇所均等に配置されている。
【００８７】
支柱２５０ａは、後述の荷重試験で、その頭頂部に対して水平方向に負荷Ｆが荷重される。ベースプレート２６０ａは、負荷Ｆの方向で対向する辺のうち、負荷Ｆによって圧縮を受ける側の辺においては上下方向に固定され、反対側の辺では水平方向に固定される。
支柱の材質はＳＳ４００を想定し、物性は、弾性率２００ＧＰａ、ポアソン比０．２９、密度７．８２ｋｇ／ｍ３、強度４００ＭＰａとした。
【００８８】
（荷重試験）
上述のように想定した長尺構造物２００ａの頭頂部へ水平方向に一定の負荷Ｆ（荷重２５９０Ｎ）かけた時に、リブプレート２７０ａの上端部（支柱２５０ａとの接合点近傍）の最大発生応力を解析により求めた。解析は、Abaqus/Standard 6.14を用い、ＦＥＭ（有限要素法）解析により行った。その結果を下記表１に示す。
【００８９】
［比較例１］
鋼製柱モデルとして、図１３に示す長尺構造物２００ａ’を想定した。長尺構造物２００ａ’は、ベースプレート２６０ａの上面２６１ａより２００ｍｍ以上２５０ｍｍ以下の範囲において支柱２５０ａ’の肉厚が２．２５ｍｍに減少している模擬劣化部Ｄを有し、劣化支柱を模擬したものとして取り扱った。その他については参考例１の長尺構造物２００ａと同じと想定した。
参考例１と同様の条件で、リブプレート２７０ａの上端部（支柱２５０ａ’との接合点近傍）および模擬劣化部Ｄの下端近傍の最大発生応力をＦＥＭ解析した。その結果を下記表１に示す。
【００９０】
［比較例２］
模擬劣化部Ｄを有する長尺構造物２００ａ’（図１３）の外周を、図２および図３に示した管状補強体３００で被覆した。管状補強体３００の下端がリブプレート２７０ａの上端面２７１ａに当接するように設置した。この場合、管状補強体３００は長尺構造物２００ａ’に固定しなかった。
【００９１】
本例で用いた管状補強体３００は、長尺構造物２００ａ’の長手方向の長さが３７５ｍｍであり、内周Ｃｉの長さが支柱２５０ａ’（模擬劣化部Ｄでない部分）の外周の長さに合致するように設定した。
管状補強体３００は、周方向に均等に配設された突条部３２０を２６個有し、突条部３２０の高さｈは１５ｍｍ、幅ｗは７．５ｍｍとした。管状補強体３００の管状本体部３１０は周方向に継ぎ目なく連続しているものとして想定した。
【００９２】
管状補強体３００は、内周側と外周側とに繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２を層状に有し、内部に樹脂の部分Ｒを有する。繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２と樹脂の部分Ｒとは、互いに接着固定されていると想定した。
【００９３】
繊維強化樹脂の部分Ｆ１は一軸（長尺構造物２００ａ’の長手方向に配向）炭素繊維シートに含浸されたポリプロピレンで構成され、長手方向の弾性率は２４５ＧＰａ、密度１．８ｋｇ／ｍ３、強度３４００ＭＰａ、厚み０．１６７ｍｍとし、周方向は樹脂の部分Ｒと同じ物性とした。
【００９４】
繊維強化樹脂の部分Ｆ２は、二軸（長尺構造物２００ａ’の長手方向と周方向）で織られた炭素繊維に含浸されたポリプロピレンで構成され、長手方向の弾性率は２４５ＧＰａ、密度１．８ｋｇ／ｍ３、強度２９００ＭＰａ、厚み０．０８３ｍｍとし、周方向の物性も同じ値とした。
【００９５】
樹脂の部分Ｒはポリプロピレンで構成される。内層のＰＰは弾性率１．２ＧＰａ、ポアソン比０．３、密度０．９ｋｇ／ｍ３、強度３３ＭＰａとした。
【００９６】
参考例１と同様の条件で、リブプレート２７０ａの上端部（支柱２５０ａ’との接合点近傍）および模擬劣化部Ｄの下端近傍の最大発生応力をＦＥＭ解析した。その結果を下記表１に示す。
【００９７】
［実施例１］
模擬劣化部Ｄを有する長尺構造物２００ａ’（図１３）の外周を、図２および図３に示した管状補強体３００で被覆した。管状補強体３００の下端がリブプレート２７０ａの上端面２７１ａに当接するように設置した。さらに、管状補強体３００の上部は固定部材（図４の固定部材４００に相当）を用い、接着剤によって固定部材の内周面と支柱２５０ａ’の表面および管状補強体３００の表面とを接着したと想定した。
【００９８】
参考例１と同様の条件で、リブプレート２７０ａの上端部（支柱２５０ａ’との接合点近傍）および模擬劣化部Ｄの下端近傍の最大発生応力をＦＥＭ解析した。その結果を下記表１に示す。
【００９９】
［実施例２］
模擬劣化部Ｄを有する長尺構造物２００ａ’（図１３）の外周を、図２および図３に示した管状補強体３００で被覆した。管状補強体３００の下端がリブプレート２７０ａの上端面２７１ａに当接するように設置した。さらに、補強領域Ａの全体において、接着剤によって支柱２５０ａ’の表面と管状補強体３００の内周面（突条部３２０の先端面３２１）とを接着したと想定した。
【０１００】
参考例１と同様の条件で、リブプレート２７０ａの上端部（支柱２５０ａ’との接合点近傍）および模擬劣化部Ｄの下端近傍の最大発生応力をＦＥＭ解析した。その結果を下記表１に示す。
【０１０１】
【表１】
2017160661.tif 000003
【０１０２】
実施例１に示すとおり、管状補強体の端部を固定した長尺構造物の補強体では、模擬劣化部近傍の発生応力およびリブプレート近傍の発生応力が著しく緩和できていることが確認された。さらに、実施例２においても、模擬劣化部近傍の発生応力およびリブプレート近傍の発生応力が著しく緩和できていることが確認された。
実施例１及び実施例２のうち、施工性（塗装または錆をケレンにより除去する表面処理を予め行う必要がないため、地中に埋設された支柱に対して表面処理の作業スペース確保のための大々的な掘削作業が必要なくなる）を考慮すると、実施例１のほうがより好ましい。
【０１０３】
本発明の好ましい実施形態は上記の通りであるが、本発明はそれらのみに限定されるものではなく、本発明の趣旨から逸脱することのない様々な実施形態が他になされる。
【０１０４】
［実施形態における各部と請求項の各構成要素との対応関係］
本明細書において、長尺構造物の補強構造１００，１００ａ，１００ｂが請求項における「長尺構造物の補強構造」に相当し、長尺構造物２００，２００ａが「長尺構造物」に相当し、外表面２１０が「外表面」に相当し、支柱２５０ａが「支柱」に相当し、ベースプレート２６０ａが「ベースプレート」に相当し、リブプレート２７０ａが「リブプレート」に相当し、管状補強体３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄが「管状補強体」に相当し、管状本体部３１０，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄが「管状本体部」に相当し、内周面３１１が「管状本体部の一方の面」に相当し、外周面３１２が「管状本体部の他方の面」に相当し、突条部３２０，３２０ｃ，３２０ｄが「突条部」に相当し、スリット３７０ｂが「スリット」に相当し、固定部材４００が「固定部材」に相当し、補強領域Ａが「補強領域」に相当し、強化繊維シートｆ１’が「強化繊維」に相当し、繊維強化樹脂層ｆ１が「繊維強化樹脂」に相当し、繊維強化樹脂の部分Ｆ１，Ｆ２が「繊維強化樹脂の部分」に相当し、繊維を含まない樹脂の部分Ｒが「繊維を含まない樹脂の部分」に相当する。
【符号の説明】
【０１０５】
１００，１００ａ，１００ｂ  長尺構造物の補強構造
２００，２００ａ  長尺構造物
２１０  外表面
２５０ａ  支柱
２６０ａ  ベースプレート
２７０ａ  リブプレート
３００，３００ｂ，３００ｃ，３００ｄ  管状補強体
３１０，３１０ｂ，３１０ｃ，３１０ｄ  管状本体部
３１１  内周面  （管状本体部の一方の面）
３１２  外周面  （管状本体部の他方の面）
３２０，３２０ｃ，３２０ｄ  突条部
３７０ｂ  スリット
４００  固定部材
Ａ  補強領域
ｆ１’  強化繊維シート（強化繊維）
ｆ１  繊維強化樹脂層（繊維強化樹脂）
Ｆ１，Ｆ２  繊維強化樹脂の部分
Ｒ  繊維を含まない樹脂の部分
【図１】
2017160661.tif 000004
【図２】
2017160661.tif 000005
【図３】
2017160661.tif 000006
【図４】
2017160661.tif 000007
【図５】
2017160661.tif 000008
【図６】
2017160661.tif 000009
【図７】
2017160661.tif 000010
【図８】
2017160661.tif 000011
【図９】
2017160661.tif 000012
【図１０】
2017160661.tif 000013
【図１１】
2017160661.tif 000014
【図１２】
2017160661.tif 000015
【図１３】
2017160661.tif 000016