(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被補強構造物の外面に沿う形状とされた鋼板と、該鋼板の外面側に配置されるとともに鋼板の外面に固定され、鋼板の形状を一定に保つ補剛枠とを備え、
前記補剛枠は、前記鋼板の外面から離間して配置されるとともに、長さ変更可能な連結部材を介して鋼板に対して着脱自在かつ鋼板との間の離間距離を調節可能に連結されて固定されていることを特徴とする補強用構造体。
【請求項２】
請求項１に記載された補強用構造体において、被補強構造物を柱状体として、前記鋼板は柱状体の周囲を囲んで縦割りに分割された形状とされ、前記補剛枠は分割された鋼板のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする補強用構造体。
【請求項３】
請求項２に記載された補強用構造体において、前記柱状体を囲んで配置された鋼板には、その隣り合う辺部をお互いに重ね合せた状態で接合する継手部がそれぞれ設けられ、これら継手部の重ね合わせ面にはお互いに係合し鋼板の隣接方向への移動を拘束する凹凸部がそれぞれ形成されるとともに、重ね合わされた継手部は螺子止めによって固定されていることを特徴とする補強用構造体。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載された補強用構造体を用いた構造物の補強方法であって、
被補強構造物の外側に、鋼板の外側に連結部材を介して補剛枠を着脱自在かつ鋼板との間の離間距離を調節可能に連結して固定した補強用構造体を配置して、該補強用構造体における鋼板を被補強構造物の外面に対向させ、それら被補強構造物と鋼板との間に硬化性充填材を注入し、該硬化性充填材が硬化した後、鋼板から連結部材を取り外して、鋼板を残して補剛枠を連結部材とともに撤去することを特徴とする補強用構造体を用いた構造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の建築構造物や土木構造物等を補強するための補強用構造体および構造物の補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既設の鉄筋コンクリート構造物等の構造物は十分な耐震性を備えているが、近年、これら既設のコンクリート構造物、例えば鉄道や道路の橋梁について、大規模な地震に対しても有効な耐震性を発揮すべく種々の補強が進められている。
【０００３】
ここで、一般的な円柱状の橋脚を対象とする補強の方法としては、あらかじめ橋梁の形状に合わせて曲げ加工された短冊状の鋼板を、橋梁の外面との間に間隙を設けた状態で橋梁を囲むように複数配置し、隣り合う鋼板の辺部どうしを溶接して鋼板を筒状としたうえで間隙にエポキシ樹脂やモルタル等を充填する方法がある。この補強方法によれば、橋脚に作用する圧縮等の負荷による径方向への膨張力に対して特に有効である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような補強方法には次のような問題が残されている。すなわち、工場等においてあらかじめ曲げ加工された鋼板を現場まで搬送する間や、現場において鋼板を吊り下げ支持したときに鋼板に歪みが生じ、これによって鋼板どうしの合わせ目にずれが生じることがあり、このずれを正さなければ溶接が行えなかった。
【０００５】
加えて、施工規模に応じて多数の熟練した溶接工を確保する必要があり、さらに溶接作業そのものについても、野外の気温や湿度が変化しやすい環境下において作業を実施するために溶接部分を均質に保つのが非常に困難であった。
【０００６】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、従来の工法に比べて格段に合理化、省力化することができ、工期の大幅な短縮と工費の削減を実現することができる補強用構造体およびこれを用いた構造物の補強方法を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された補強用構造体は、被補強構造物の外面に沿う形状とされた鋼板と、該鋼板の外面側に配置されるとともに鋼板の外面に固定され、鋼板の形状を一定に保つ補剛枠とを備え、前記補剛枠は、前記鋼板の外面から離間して配置されるとともに、長さ変更可能な連結部材を介して鋼板に対して着脱自在かつ鋼板との間の離間距離を調節可能に連結されて固定されていることを特徴とする
【０００９】
請求項２に記載された補強用構造体は、請求項１に記載された補強用構造体に対する被補強構造物を柱状体とし、前記鋼板が柱状体の周囲を囲んで縦割りに分割された形状とされ、前記補剛枠は分割された鋼板のそれぞれに取り付けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載された補強用構造体は、請求項２に記載された補強用構造体における被補強構造物としての柱状体を囲んで配置された鋼板に、その隣り合う辺部をお互いに重ね合せた状態で接合する継手部がそれぞれ設けられ、これら継手部の重ね合わせ面にはお互いに係合し鋼板の隣接方向への移動を拘束する凹凸部がそれぞれ形成されるとともに、重ね合わされた継手部は螺子止めによって固定されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載された構造物の補強方法は、請求項１〜３のいずれかに記載された補強用構造体を用いた構造物の補強方法であって、被補強構造物の外側に、鋼板の外側に連結部材を介して補剛枠を着脱自在かつ鋼板との間の離間距離を調節可能に連結して固定した補強用構造体を配置して、該補強用構造体における鋼板を被補強構造物の外面に対向させ、それら被補強構造物と鋼板との間に硬化性充填材を注入し、該硬化性充填材が硬化した後、鋼板から連結部材を取り外して、鋼板を残して補剛枠を連結部材とともに撤去することを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明に係る補強用構造体およびこれを用いた構造物の実施の形態を図１ないし図６に示して説明する。なお、本実施の形態における被補強構造物は、鉄道等の橋梁に備わる円柱状の橋脚とし、特に、下部ほど太く、上部に向かうほど細く形成されたテーパ形状を有するものとする。
【００１３】
図１に示す補強用構造体１０は、橋脚１の外面に沿う形状とされた鋼板２０と、この鋼板２０の外面２１側に配置されるとともに鋼板２０の外面２１に固定され、鋼板２０の形状を一定に保つ補剛枠３０とを備えている。
【００１４】
鋼板２０は、橋脚１の周囲を囲んで縦割りに均等に３分割された短冊状であり、その幅方向に沿って円弧状に曲げ加工されている。ここで、鋼板２０の曲げ加工は、鋼板２０と橋脚１との間に一定の間隙を持たせつつ、橋脚１のテーパ形状に合わせて橋脚１の下部に配される側ほどの曲率が大きく、上部に配される側ほど曲率が小さく施されている。
【００１５】
また、鋼板２０には、橋脚１を囲んで配置されたときに隣り合う辺部に、お互いに重ね合せた状態で接合する継手部２２、２３がそれぞれ設けられている。
【００１６】
継手部２２、２３は、鋼板２０の長さにほぼ等しく幅の狭い板状部材であり、図２に示すように、鋼板２０とは別に加工されて溶接により固定されている。
【００１７】
継手部２２、２３の重ね合わせ面２２ａ、２３ａは、鋼板２０と同様の曲面状に加工されており、その曲率は鋼板２０の下部の最小曲率と同一とされて長さ方向のどの部分についても同様の曲面が与えられている。
さらに、この重ね合わせ面２２ａ、２３ａには、お互いに係合し鋼板２０どうしの隣接方向への移動を拘束する凹凸部２２ｂ、２３ｂがそれぞれ形成されており、これら凹凸部２２ｂ、２３ｂには、お互に当接し隣接方向に対して垂直な係止面Ｈが、鋼板２０の長さ方向に沿って複数形成されている。
【００１８】
さらに、一方の継手部２２には貫通孔２２ｃが形成され、他方の継手部２３には継手部２２と接合されたときに貫通孔２２ｃと連通する貫通孔２３ｃが形成されており、継手部２３の内面には、貫通孔２３ｃと同一の軸線を有してナット２４が配され、溶接により固定されている。このナット２４には、継手部２２側からボルト２５が螺入されるようになっており、このボルト２５をナット２４に締着させることによって鋼板２０どうしを接合することができる。
【００１９】
補剛枠３０は、図１に示すように、鋼板２０の幅方向に沿って配された横棧３１と、横棧３１に交して鋼板２０の長さ方向に配された縦棧３２とを備え、その交わりの部分で強固に接合されている。このうち横棧３１は、鋼板２０の上部側および下部側に配される主横棧３１ａ、３１ａと、これら主横棧３１ａの間に複数配される副横棧３１ｂとからなる。主横棧３１ａと縦棧３２とはＨ鋼によって構成され、主横棧３１ａの間に配される副横棧３１ｂはＴ字状に組み合わされた２本のＬ字鋼によって構成されている。
【００２０】
主横棧３１ａは、３枚の鋼板２０が組み合わされたときに他の補剛枠３０の主横棧３１ａとともに水平面に沿って正六角形をなすように両端が鋼板２０側に１２０゜の角度を有して屈曲状態に形成されている。また、副横棧３１ｂは、同じく３枚の鋼板２０が組み合わされたときに他の副横棧３１ｂとともに水平面に沿って円をなすように円弧状に形成されている。
ここで、主横棧３１ａどうしは同じ大きさであり、副横棧３１ｂもすべて同じ大きさであり、これによって補助枠３０は軸線方向に内径の等しい円筒形の骨組をなすような形状とされている。
【００２１】
補剛枠３０は、図３に示すように、鋼板２０の外面２１から離間して配置され、長さ変更可能な連結プレート（連結部材）４０を介して鋼板２０に対して着脱自在かつその鋼板２０との間の離間距離を調節可能に連結されて固定されている。連結プレート４０は、副横棧３１ｂに、鋼板２０の幅方向に間隔を空けて一端が固定され、さらに他端が相対する鋼板２０に固定されている。
【００２２】
連結プレート４０は複数のボルト４１によって固定された２分割式となっており、その一片４２は副横棧３１ｂに溶接により固定されている。また、連結プレート４０の他片４３の先端はＬ字形に屈曲されて貫通孔４４が形成されており、かたや相対する鋼板２０にも貫通孔２６が形成され、その内面には貫通孔２６と同一の軸線を有してナット２７が配されて溶接により固定されており、連結プレート４０は貫通孔４４、２６を通してナット２７にボルト４５が締着されることにより鋼板２０に着脱可能に連結されるようになっており、かつ他片４３を交換することで連結プレート４０の長さを変更できるようになっている。
【００２３】
上記のように構成された補強用構造体１０によれば、堅固な補剛枠３０を、橋脚１の形状に合わせて曲げ加工された鋼板２０に連結プレート４０を介して固定しておくことによって、工場からの搬出時、搬送途中、現地で積み下ろし時、および現地での組み立て作業時においてもその形状を一定に保つことができ、これによって鋼板２０の歪みを防止して鋼板２０どうしの合わせ目を正確に一致させることができる。
【００２４】
また、鋼板２０どうしを接合する際、鋼板２０の隣り合う辺部に設けられた継手部２２、２３を重ね合わせて凹凸部２２ｂ、２３ｂを係合させるとともに、継手部２２、２３どうしをボルト２５およびナット２４によって固定することによって、溶接を行わなくても鋼板２０どうしを強固に接合することができ、これによって鋼板２０の幅方向、すなわちお互いに固定された鋼板２０を引き離す方向に作用する負荷に対して高い強度を有する。
【００２５】
また、補剛枠３０は、鋼板２０から離間して配置されて連結プレート４０によって鋼板２０に固定されており、さらに連結プレート４０は他片４３を交換することによって長さの変更が可能であるので、連結プレート４０の長さを変更することによって大きさ、形状の異なる鋼板２０に取り付けることが可能である。
【００２６】
次に、上記のように構成された補強用構造体１０を用いた構造物の補強方法を説明する。
［１．鋼板製作］
工場において、橋梁１の形状に合わせて鋼板に曲げ加工を行い、必要に応じて切断、溶接を行って補剛枠３０に取り付けられる大きさの鋼板２０を製作する。さらに、連結プレート４０を固定するための貫通孔２６の形成およびナット２７の固定を行った後、鋼板２０にブラスト処理および亜鉛ジンク処理を施して下地の耐錆処理を終らせておく。
【００２７】
［２．鋼板と補剛枠との一体化］
あらかじめ製作された補剛枠３０に鋼板２０を組み付け、連結プレート４０と鋼板２０とをボルト４５によって固定し、鋼板２０と補剛枠３０とを一体化する。
【００２８】
［３．補強用構造体の搬走］
工場において一体化された補強用構造体１０を、トラックを使って橋梁１が設置された現地に搬走する。
【００２９】
［４．補強用構造体の現地組み立て］
現地に搬入された補強用構造体１０を、クレーンを使用して吊り下げ支持し、橋脚１の外側に鋼板２０を沿わせ、図４に示すように橋脚１との間に一定の間隙Ｋを持たせた状態で立設する。同様の要領で橋脚１の周囲に補強用構造体１０を次々に立設し、３個の補強用構造体１０によって橋脚１を取り囲んだ状態とする。
続いて、立設された各補強用構造体１０の継手部２２、２３を重ね合わせ、凹凸部２２ｂ、２３ｂを噛み合わせて係合状態としたうえで、ボルト２５をナット２４に締着して鋼板２０どうしを接合する。その際足場は組まず、高所作業車を用いて締着作業を行う。
【００３０】
［５．モルタル（硬化性充填材）の注入および養生］
図５に示すように、鋼板２０と橋脚１との間隙ＫにモルタルＭを注入して充填するとともに、十分に固化するまで養生させる。このとき、鋼板２０のはらみ、すなわち注入されるモルタルＭによる鋼板２０の膨らみを防止するために、必要に応じて鋼板２０と補剛枠３０との間に束等の支保工をたてておく。
【００３１】
［６．補剛枠撤去］
モルタルＭが硬化して養生が終了したら、連結プレート４０と鋼板２０とを固定しているボルト４５を外し、橋脚１側に鋼板２０を残して補剛枠３０を連結プレート４０とともに橋脚１から撤去する。撤去に際しては、補強用構造体１０の現地組み立ての際に使用したクレーンを再び使用するものとし、撤去された補剛枠３０は工場に送り返して新たな鋼板２０に取り付け、繰り返して使用する。
【００３２】
［７．塗装および防水処理］
鋼板２０の外面２１に仕上げの塗装を行った後、塗装の乾燥を待って外部に露出した継手部２２、２３の合わせ目に沿ってコーキング材を付設するとともに、鋼板２０の上端に水切りプレートを配して橋脚１の補強を完了する。ここで、水切りプレートは、鋼板２０の上端と橋脚１との間に露出したモルタルＭを覆って橋脚１の周囲に笠状に配置されて鋼板２０の内側に水が侵入するのを防ぐもので、鋼板２０の外側に折り曲げられた部分を鋼板２０にリベット止めするとともに橋脚１と接する部分に周方向に沿ってコーキング材を付設することによって橋脚１に固定する。
【００３３】
以上のように、補強用構造体１０を用いて橋脚１の補強を行うことによって、橋脚１への鋼板２０の設置や鋼板２０どうしの接合に係わる作業を従来の工法に比べて格段に合理化、省力化することができ、工期の大幅な短縮と工費の削減を実現することができる。
【００３４】
例えば、補剛枠３０によって鋼板２０の形状を一定に保つことができるので、鋼板２０どうしの目合わせを行なう作業が廃される。また、螺子止めによって鋼板２０どうしの接合がなされるので、従来のような溶接による接合作業が廃されるとともに、大掛かりな足場を設置する必要がなくなる。
さらに、従来は多くの溶接作業を現地で行なっていたため、溶接後に下地の耐錆処理から仕上げ塗装までを現地で行なっていたが、現地での溶接作業が廃されるので、下地の耐錆処理はあらかじめ工場にて行ない、現地での塗装作業を大幅に省略することができる。
【００３６】
また、本実施の形態における補剛枠３０は、主横棧３１ａを補剛枠３０の上部と下部に１本ずつ配して構成したが、補剛枠３０自体の剛性をさらに高めるために主横棧３１ａを増やして補剛枠３０を構成しても構わない。
【００３７】
上記実施の形態においては、被補強構造物として円柱状の橋脚１を取り上げ、この橋脚１を補強するための補強構造体１０およびこれを用いた橋脚１の補強の方法について説明したが、本発明は形状の異なる別の建築構造物に対しても実施可能である。
【００３８】
例えば、橋脚１のような柱状体ではなく、図６（ａ）に示すような壁体１０１を補強する場合には、まず、壁体１０１の全面を覆う鋼板１２０を製作し、この鋼板１２０に補剛枠１３０を取り付けて補強用構造体１１０を組み立てる。
そして、補強用構造体１１０を壁体１０１の両面に相対してそれぞれ配置し、壁体１０１を貫通する固定部材１５０で壁体１０１の厚さ方向への広がりを制限した状態で固定し、壁体１０１と鋼板１２０との間にモルタルＭを注入して充填し、養生が終了したら補剛枠１３０を取り外す。このようにして壁体１０１を補強して高い強度を与えることができる。
さらに、図６（ｂ）に示すように、壁体１０１とその上方に張り出した梁１０２とを同時に補強することも可能である。このとき、連結プレート１４０の長さは、鋼板１２０の段付き形状に合わせて２段階に設定される。
【００３９】
【発明の効果】
本発明に係る補強用構造体によれば、補剛枠を、橋脚の形状に合わせて曲げ加工された鋼板に固定しておくことによって、工場からの搬出時、搬送途中、現地で積み下ろし時、および現地での組み立て作業時においてもその形状を一定に保つことができ、これによって鋼板の歪みを防止して鋼板どうしの合わせ目を正確に一致させて溶接や螺子止め等による接合作業を行ない易くすることができる。
また、鋼板どうしを接合させる際、鋼板の隣り合う辺部に設けられた継手部を重ね合わせて凹凸部を係合させるとともに、継手部どうしを螺子止めによって固定する構成とすれば、溶接を行わなくても鋼板どうしを強固に接合することができ、これによって鋼板の幅方向、すなわちお互いに固定された鋼板どうしを引き離す方向に作用する負荷に対して高い強度を得ることができる。
さらに、本発明に係る補強用構造体は、補剛枠は、鋼板から離間して配置されて長さ変更可能な連結部材によって着脱自在に鋼板に固定されているので、補剛枠を鋼板に対して容易に着脱できるばかりでなく、連結部材の長さを変更することによって補剛枠と鋼板との間の離間距離を容易に調節可能であるので、大きさ、形状の異なる鋼板を対象として繰り返し転用することが可能である。
【００４０】
さらに、本発明に係る補強用構造体を用いた構造物の補強方法によれば、補剛枠によって鋼板の形状を一定に保つことができるので、鋼板どうしの目合わせを行なう作業を省略することができることはもとより、補剛枠は容易に着脱できるし、連結部材の長さを変更することによって補剛枠を大きさ、形状の異なる様々な鋼板に対して繰り返し転用することが可能であるので、橋脚等の被補強構造物への鋼板の設置や鋼板どうしの接合に係わる作業を従来の工法に比べて格段に合理化、省力化することができ、工期の大幅な短縮と工費の削減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る補強用構造体の実施の形態を示す斜視図である。
【図２】鋼板に設けられる継手部の接合状態を示す概略断面図である。
【図３】図１におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線矢視断面図である。
【図４】橋脚の周囲に補強用構造体が立設された状態を示す概略側方図である。
【図５】橋脚と鋼板との間にモルタルが注入された状態を示す概略断面図である。
【図６】本発明に係る補強用構造体を形状の異なる別の構造物に適用した他の実施の形態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１  橋脚（被補強構造体）
１０  補強用構造体
２０  鋼板
２２、２３  継手部
２２ａ、２３ａ  重ね合わせ面
２２ｂ、２３ｂ  凹凸部
３０  補剛枠
３１  横棧
３２  縦棧
４０  連結プレート（連結部材）
１０１  壁体（被補強構造体）
１１０  補強用構造体
１２０  鋼板
１３０  補剛枠
１４０  連結プレート（連結部材）
Ｋ  間隙
Ｈ  係止面
Ｍ  モルタル（硬化性充填材）
【図１】
0003799367.tif 000002
【図２】
0003799367.tif 000003
【図３】
0003799367.tif 000004
【図４】
0003799367.tif 000005
【図５】
0003799367.tif 000006
【図６】
0003799367.tif 000007