既設コンクリート構造物の補強方法
【課題】コンクリート構造物の補強が必要な場合には打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのか、または、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強を行うのかを決める既設コンクリート構造物の補強方法を提供する。
【解決手段】
想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力Ｐｕと既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力Ｍｕとを算出し、想定せん断力Ｐｄと現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較し、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行う。
【解決手段】
想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力Ｐｕと既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力Ｍｕとを算出し、想定せん断力Ｐｄと現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較し、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震のための既設コンクリート構造物の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎の上面に対して略垂直に複数穿孔された所定深さの孔と、これら孔内に挿入された棒状の補強部材と、これら孔内に充填された自己硬化型充填材とを備えたコンクリート構造物が知られている（例えば、特許文献１，２など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７３０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したコンクリート構造物では、補強が必要である場合、地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのが適しているのか、それとも、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強をするのが良いのかを決めることができないという問題があった。
本発明は、コンクリート構造物の補強の要否を判定するとともに、補強が必要な場合には打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのか、または、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強を行うのかを決める既設コンクリート構造物の補強方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うので、補強が必要な場合には打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのか、または、既設コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強を行うのかを決めることができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定せん断力を算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力を算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行うので、地震により打ち継ぎ面でずれる既設コンクリート構造物の補強の要否を決めることができる。また、既設コンクリート構造物が地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを防ぐことができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定曲げモーメントを算出し、既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力を算出し、想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うので、地震荷重に対して既設コンクリート構造物にじん性、曲げ耐力を向上させる補強を行うことができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物に鋼管による補強を行うので、コンクリート構造物の曲げに対する補強を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】打ち継ぎ面を備えた既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図２】コンクリート層が地震荷重により打ち継ぎ面でずれる状態を示す既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図３】既設橋脚が地震荷重によって曲がる状態を示す既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図４】既設橋脚の地震荷重と変位量との関係を表す特性図（実施形態１）。
【図５】既設橋脚の補強要否判定方法のフローチャート（実施形態１）。
【図６】打ち継ぎ面のずれを抑制する補強を行った既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図７】既設橋脚の曲げ破壊を抑制する補強を行った既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図８】緊張材をアンボンド鋼材とした既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図９】既設橋脚の補強方法のフローチャート（実施形態２）。
【図１０】既設橋脚の補強方法のフローチャート（実施形態３）。
【図１１】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態４）。
【図１２】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態５）。
【図１３】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態４）。
【図１４】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚の施工方法を示す図（実施形態５）。
【図１５】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚の施工方法を示す図（実施形態６）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
図１に示すように、既設コンクリート構造物としての既設橋脚１は、基礎部２と橋脚本体３とにより形成される。
基礎部２は例えばフーチング基礎であり、地盤１０に設けられる。
橋脚本体３は、基礎部２上に、コンクリートを複数回に分けて打ち継いで形成される。橋脚本体３の高さは例えば２〜３ｍ以上である。
基礎部２及び橋脚本体３は、コンクリートを複数回に分けて打ち継いで形成された打ち継ぎコンクリート構造体１４を構成する。打ち継ぎコンクリート構造体１４は、鉄筋コンクリート構造、または、無筋コンクリート構造である。当該打ち継ぎコンクリート構造体１４は、水平断面形状が、例えば、円形状または矩形状または多角形状に形成される。
上述の既設橋脚１が地震荷重に対する補強が必要である場合、地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを抑制する鋼材による補強を行うのが適しているのか、それとも、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する既設コンクリート構造物に圧縮力を加える補強を行うのかを判別して、既設橋脚１の補強を行う。
【０００８】
図１に基づいて具体的に説明する。
橋脚本体３は、例えば、コンクリートを３回に分けて打ち継いで形成される。まず、基礎部２の上面８にコンクリートを打ち継いで所定高さの第１コンクリート層１１を形成した後に１日以上放置してから第１コンクリート層１１の上に同様に第２コンクリート層１２を形成する。以後同様に、第２コンクリート層１２の上に第３コンクリート層１３を形成する。つまり、水平方向に延長する打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２が、上下方向に所定の間隔を隔てて３箇所に設けられる。
第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化されていない既設橋脚１（１Ａ）の場合、地震が発生し、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士のせん断伝達耐力（以後、現有せん断伝達耐力Ｐｕという）よりも大きなせん断力を受けると、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の上部に設置された第１コンクリート層１１〜第３コンクリート層１３が打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることがある。例えば、図２の破線で示すように、地震荷重Ｐとしてのせん断力が打ち継ぎ面２１；２１の現有せん断伝達耐力Ｐｕよりも大きい場合には、打ち継ぎ面２１；２１の上部に設置された第１コンクリート層１１及び第２コンクリート層１２とが打ち継ぎ面２１；２１に沿ってずれることがある。また、第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化するようにコンクリートが打ち継がれて形成された既設橋脚１（１Ｂ）、または、第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化するようにコンクリートが打ち継がれて形成されたと仮定する既設橋脚１（１Ｂ）の場合、図３の破線で示すように、地震が発生して、既設橋脚１の弾性耐力（以後現有曲げ耐力Ｍｕという）よりも大きな曲げモーメントを受けると既設橋脚１が破壊されることがある。
実施形態１では、どちらの既設橋脚１（１Ａ，１Ｂ）であっても補強の要否を判定する。つまり、当該打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２のずれを抑制するために、想定する地震時のせん断力（以下、想定せん断力Ｐｄという）を算出し、既設橋脚１の補強要否の判定を行うとともに、既設橋脚１の破壊を防ぐために、想定する地震時の既設橋脚１の曲げモーメント（以後、想定曲げモーメントＭｄという）を算出し既設橋脚１の補強要否の判定を行う。
【０００９】
既設橋脚１の補強要否を判定する方法を説明する。
図４に示すように、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕより大きい、または、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕより大きければ既設橋脚１の補強を行う。また、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であるとともに、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わない。尚、現有曲げ耐力Ｍｕは既設橋脚の降伏点Ｍｙ、後述の数式３、数式４により算出する。
尚、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕは打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の上部に設置されたコンクリート層の自重と打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の摩擦係数μとを乗算した値により求められる。例えば、図２；図３に示すように、打ち継ぎ面２１ｂ；２１ｂの現有せん断伝達耐力Ｐｕは、打ち継ぎ面２１ｂ；２１ｂの摩擦係数μと、第１コンクリート層１１と第２コンクリート層１２との自重の和とを乗算した値により求められる。
尚、摩擦係数μの固体接触に関する平均値は０．４５である。打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の不確実性を考慮してもμ＝０．４５／２程度は確保できると推測し、安全率を考慮して摩擦係数μは０．２０を用いる。
【００１０】
次に、既設橋脚１の補強要否判定方法を図５のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定せん断力Ｐｄと想定曲げモーメントＭｄとを算定する（ステップＳ１）。次に、既設橋脚１の現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕの算定を行う（ステップＳ２）。そして、既設橋脚の現有曲げ耐力Ｍｕの算定を行う（ステップＳ３）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較するとともに、現有曲げ耐力Ｍｕと想定曲げモーメントＭｄとを比較する（ステップＳ４）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ以上であるとともに、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ以上であれば、既設橋脚１に補強を行わない（ステップＳ４のＹｅｓ）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満、もしくは、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合には、既設橋脚１に補強を行う。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合、想定せん断力Ｐｄを超える現有せん断伝達耐力Ｐｕとして必要せん断耐力Ｐｕｄを算定する。また、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合、想定曲げモーメントＭｄを超える現有曲げ耐力Ｍｕとして必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定する（ステップＳ５）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ６）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合（ステップＳ６のＮｏ）、既設橋脚１を打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれる既設橋脚１Ａとして、必要せん断耐力Ｐｕｄを満たす既設橋脚１Ａの補強のための設計を行う。この既設橋脚１Ａの補強のための設計は、例えば、補強材としての鋼材の断面積の設定、鋼材の設置箇所の設定、鋼材の設置本数の設定等により行われる（ステップＳ７）。尚、ステップＳ６で現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄより大きい場合、既設橋脚１を打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることのない既設橋脚１Ｂであると想定する。この既設橋脚１ＢはステップＳ４のＮｏを経由しており、当該既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満である。このため、既設橋脚１Ｂに想定曲げモーメントＭｄを超える必要曲げ耐力Ｍｕｄを満たす補強のための設計を行う。この既設橋脚１Ｂの補強の設計は、例えば、既設橋脚１Ｂに圧縮力を与える補強材としての緊張材に加える圧縮力、緊張材の断面積の設定、緊張材の設置箇所の設定、緊張材の設置本数の設定等により行われる（ステップＳ８）。次に、鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定、または、既設橋脚１Ｂに圧縮力を加えるための挿入緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定を行う。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は後述の数式により求められる（ステップＳ９）。次に、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ１０）。既設橋脚１Ａの補強である鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば、（ステップＳ７を経由したステップＳ１０がＮｏ）鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすように既設橋脚１Ａの補強のための設計をやり直す（ステップ７に戻る）。また、既設橋脚１Ｂの補強のための緊張材周辺の押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば、（ステップＳ８を経由したステップＳ１０がＮｏ）緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすように既設橋脚１Ｂの補強のための設計をやり直す（ステップ８に戻る）。鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ａが地震荷重により打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることを抑制する補強を行うことができる。または、緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ｂが地震荷重による打ち継ぎコンクリート構造体１４の曲げによる破壊を抑制する補強を行うことができる（ステップＳ１０のＹＥＳ）。
【００１１】
補強体（鋼材，緊張材）の押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄは次の数式１により算定する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ここで、
τα１：コンクリートの許容押し抜きせん断応力度で０．８〜１．１
γｂ：部材係数で１．３
Ａτ：せん断抵抗面積
とする。
せん断抵抗面積Ａτは次の数式２により算定する。
【００１４】
【数２】
【００１５】
ここで、
ｎ：鋼棒（鋼材）本数
ｄ：鋼棒（鋼材）中心から外縁までの距離
φ：鋼棒（鋼材）の直径
Ｌ：鋼棒（鋼材）の純間隔（＝鋼棒芯間隔−φ）
とする。
緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は、前述の数式の説明で用いられた「鋼棒（鋼材）」を「緊張材」と読み替えて求めればよい。
【００１６】
現有曲げ耐力Ｍｕは次の数式３，数式４に算定する。尚、数式４は簡易式である。
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】
ここで、
Ａｓ：鋼棒（鋼材）の断面積（ｍｍ２）
ｆｐｕｄ：アンボンド鋼棒（緊張材）の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｐｙｄ：アンボンド鋼棒（緊張材）の設計引張降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｄ：有効高さ（ｍｍ）
ｐｔ:引張鋼材比（鉄筋）
ｆ’ｃｄ：コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
とする。
【００２０】
既設橋脚１Ａの補強について説明する。
図６に示すように、既設橋脚１Ａの補強は、孔４と補強体５と、充填材６とにより形成される。
【００２１】
孔４は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の外面に開口した有底孔である。例えば、孔４は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７から基礎部２に延長するように形成され、橋脚本体３中に形成された１つ以上の打ち継ぎ面２１；２１及び基礎部２の上面８と橋脚本体３との境界である打ち継ぎ面２２；２２を貫通するように設けられた一端有底で他端開口の有底孔により形成される。
補強体５は、すべての打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように孔４内に設置される。補強体５としては、鋼材（鋼棒５０）、その他の棒材などが用いられる。
充填材６は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように孔４内に設置された補強体５と孔４の内壁９との間に充填される。充填材６としては、高流動性、不分離性、無収縮性を有したモルタルやセメントミルクなどを用いる。
【００２２】
図６に基づいて具体的に説明する。
孔４の形成場所は施工条件により決め、孔４の個数は設計に基づき決めればよい。例えば、孔４は、橋脚本体３の上端面７から下方に鉛直に延長し、３箇所の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように形成される。
そして、補強体５を一端側から孔４内に挿入し、補強体５の一端を孔４の孔底２０に接触させて補強体５の他端部を孔４の他端開口４１より孔４外に突出させた状態、または、他端部を他端開口４１より孔４内に挿入した状態、または、他端部を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７と面一となるような状態に設置させる。そして、当該補強体５が挿入された孔４内に充填材６を充填する。充填材６は、孔４の内壁９と孔４内に設置された補強体５の外周面との間に充填される。つまり、充填材６は、補強体５が挿入された孔４内全体に充填される。尚、孔４内への充填材６の充填は実施形態４で説明する充填装置４２を用いて行えばよい。孔４を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に開口した有底孔により形成したので、孔４の形成が容易となり、また、孔４及び補強体５を鉛直または鉛直に近い状態に設置できるようになるので、地震力に対するせん断耐力や曲げ耐力、じん性がより向上する橋脚１００を形成することができる。さらに、補強体５が挿入された孔４内全体に充填材６を容易に充填することができるようになり、作業性を向上できる。
また、補強体５が挿入された孔４内全体に充填材を充填したので、地震力が加わった場合、孔４内に空間がある場合に比べて補強体５のずれ防止効果が向上する。
【００２３】
次に、既設橋脚１Ｂの補強について説明する。図７に示すように、既設橋脚１Ｂの補強は既設橋脚１Ｂにプレストレスを導入する補強であって、孔４と補強体５と、充填材６と、定着部材５６とにより形成される。
補強体５としては、緊張材が用いられる。緊張材としては、ＰＣ鋼材、炭素繊維により形成された緊張材等が用いられる。ＰＣ鋼材としては、例えば、ＰＣ鋼棒（直径１０ｍｍ以上の高強度鋼）、ＰＣ鋼より線（直径８ｍｍ以下の高強度鋼であるＰＣ鋼線をより合わせたもの）などが用いられる。
定着部材５６は、補強体５の一端部に取付けられる一端側定着部材５７と、補強体５の他端部に取付けられる他端側定着部材５８とにより構成される。一端側定着部材５７は、補強体５の一端部の周面より突出する突出体により形成される。突出体は、例えば補強体５の一端部の周面に形成された図外のねじ部に螺着されて当該補強体５の一端部に固定されるナット部材により形成される。他端側定着部材５８は、孔４の他端開口４１を覆うように打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に設置されるプレート５８ａと、プレート５８ａの中央に形成された貫通孔５８ｂを貫通する補強体５の他端部の周面に形成された図外のねじ部に螺着されて当該補強体５の一端部に固定されるナット部材５８ｃとにより形成される。
【００２４】
補強体５の設置された孔４内に充填材６を充填して、孔４外に突出する補強体５の他端部にプレート５８ａの貫通孔５８ｂを通すとともにナット部材５８ｃを螺着し、充填材６が固化した後に補強体５の他端を図外の引張装置により引張った状態でナット部材５８ｃをプレート５８ａに締結することにより、既設橋脚１に圧縮力を加える。すなわち、打ち継ぎコンクリート構造体１４のコンクリートは、予め圧縮力が加えられて打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が増加したプレストレスコンクリートに形成される。
【００２５】
図７に基づいて具体的に説明する。
一端側定着部材５７を取付けた補強体５を一端側から孔４内に挿入し、補強体５の一端を孔４の孔底２０に接触させて補強体５の他端部を孔４の他端開口４１より孔４外に突出させた状態で、当該補強体５が挿入された孔４内に充填材６を充填する。充填材６は、孔４の内壁９と孔４内に設置された補強体５及び一端側定着部材５７の外周面との間に充填される。つまり、充填材６は、一端側定着部材５７を取付けた補強体５が挿入された孔４内全体に充填される。尚、孔４内への充填材６の充填は実施形態４で説明する充填装置４２を用いて行えばよい。そして、孔４外に突出する補強体５の他端部にプレート５８ａの貫通孔５８ｂを通すとともにナット部材５８ｃを螺着する。充填材６が固化した後に、補強体５の他端部に図外の引張装置を取付けて補強体５を引張った状態でナット部材５８ｃをプレート５８ａに締結する。これにより、充填材６が補強体５の一端部に取付けられた一端側定着部材５７によって圧縮され、この圧縮力が充填材６と孔４の内壁９との付着部を介して打ち継ぎコンクリート構造体１４のコンクリートに伝達される。よって、打ち継ぎコンクリート構造体１４は、上記圧縮力が加えられて打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が増加したプレストレスコンクリートに形成されることになる。
【００２６】
既設橋脚１Ｂの補強によれば、プレストレスの導入により打ち継ぎコンクリート構造体１４の打継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が大きくなり、打ち継ぎコンクリート構造体１４の打ち継ぎ面のずれ防止効果が高い橋脚１００となる。
また、一端側定着部材５７を取付けた補強体５が挿入された孔４内全体に充填材６を充填したので、補強体５の定着が安定する。
【００２７】
図８に示すように、既設橋脚１Ｂの緊張材としてアンボンド鋼材６９を用いてもよい。アンボンド鋼材６９としてはアンボンド鋼棒、アンボンド鋼より線等が用いられる。
アンボンド鋼材６９は、ＰＣ棒体７０と、被覆部７５とを備える。被覆部７５はＰＣ棒体７０の周面７６に塗布した塗布材、あるいは、ＰＣ棒体７０の周面７６に被覆した被覆材によって形成される。塗布材は、例えば、アスファルト系ポリマーが用いられる。被覆材は、防錆材とポリプロピレンとポリエチレンシース等が用いられる。被覆材はＰＣ棒体７０の周面に巻きつけられる。
【００２８】
アンボンド鋼材６９を用いることによって、緊張材を用いる効果に加えて、以下の効果が得られる。アンボンド鋼材６９を用いた場合、被覆部７５によってＰＣ棒体７０と充填材６とが縁切りされるので、ＰＣ棒体７０の中間部が充填材６に付着せず、図外の引張装置でＰＣ棒体７０を容易に引張ることができるので、容易にＰＣ棒体７０に緊張力を加えることができる。また、硬化した充填材６とＰＣ棒体７０との付着を防止できるので、ＰＣ棒体７０を引張って緊張させる場合において、硬化した充填材６が破壊されにくくなり、品質の良い橋脚１００となる。
【００２９】
尚、既設橋脚１Ａと既設橋脚１Ｂとの補強に際して、後述するスペーサ兼吊り部２３と同様の図外のスペーサを補強体５の外周面に溶接などで取り付けておけば、孔４内に補強体５を設置した場合に補強体５の中心軸と孔４の中心軸とを一致させることができ、補強体５が傾いて孔４内に設置されることを防止できて好ましい。図外のスペーサは、少なくとも、補強体５の一端部の外周面と補強体５の他端部の外周面とに設けておけば、補強体５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。
【００３０】
実施形態１によれば、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと既設橋脚の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを算定するとともに、想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚の現有曲げ耐力Ｍｕとを算定する。また、想定せん断力Ｐｄと打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに、想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較する。これにより、既設橋脚１Ａまたは既設橋脚１Ｂに地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。また、地震荷重Ｐに対して適した補強の設計を決めることができる。つまり、既設橋脚１にずれ対策の補強を行うか、破壊防止のための曲げ抑制の補強を行うかを決めることができる。また、必要せん断耐力Ｐｕｄを算定することにより既設橋脚１に想定せん断力Ｐｄに耐える補強を行うことができ、必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定することにより、既設橋脚１に想定曲げモーメントＭｄに耐える補強を行える。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを算定し、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較をしたので、補強体５が打ち継ぎコンクリート構造体１４に挿入された補強体５の周辺のコンクリートにひび割れを発生させる押し抜き破壊の発生を防止できる。
【００３１】
実施形態２
実施形態１では、既設橋脚１Ａ，１Ｂの両方について補強の要否を判定したが、実施形態２では、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２のずれを抑制するために、想定せん断力Ｐｄを算出し、既設橋脚１Ａの補強要否の判定を行う。この場合は、図９のフローチャートに従えばよい。
【００３２】
既設橋脚１Ａの補強の要否を判定する方法を説明する。
想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１Ａの打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の実際の現有せん断伝達耐力Ｐｕより大きければ既設橋脚１Ａの補強を行うと判定する。また、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１Ａの打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であれば補強を行わないと判定する。
【００３３】
次に、図９のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定せん断力Ｐｄを算定する（ステップＳ２１）。次に、既設橋脚１Ａの現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１Ａの現有せん断伝達耐力Ｐｕの算定を行う（ステップＳ２２）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ２３）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ以上であれば、既設橋脚１の補強を行わない（ステップＳ２３のＹｅｓ）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合には、既設橋脚１Ａの補強を行う。そして、想定せん断力Ｐｄを超える現有せん断伝達耐力Ｐｕとして必要せん断耐力Ｐｕｄを算定する（ステップＳ２４）。次に、必要せん断耐力Ｐｕｄを満たす既設橋脚１Ａの補強の設計を行う（ステップＳ２５）。次に、鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定を行う。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は前述の数式１、数式２とにより求められる（ステップＳ２６）。次に、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ２７）。押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすような補強ができるように設計しなおす（ステップＳ２５に戻る）。鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ａが地震荷重Ｐにより打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることを抑制する補強を行うことができる（ステップＳ２７のＹＥＳ）。
【００３４】
実施形態２によれば、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと既設橋脚の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを算定して、想定せん断力Ｐｄと打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するので、既設橋脚１Ａに地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。また、必要せん断耐力Ｐｕｄを算定することにより、既設橋脚１Ａは、想定せん断力Ｐｄに耐える補強を行える。また、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを算定し、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較したので、補強体５が地震時の想定せん断力Ｐｄによって打ち継ぎコンクリート構造体１４に挿入さされた補強体５の周辺のコンクリートににひび割れを発生させる押し抜き破壊の発生を防止できる。
【００３５】
実施形態３
実施形態１では、既設橋脚１Ａ，１Ｂの両方について補強の要否を判定したが、実施形態３では、既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕよりも大きな地震による曲げモーメントを受けることによる既設橋脚１の破壊を防ぐために、想定曲げモーメントＭｄを算出し、既設橋脚１Ｂの補強要否の判定を行う。この場合は、図１０のフローチャートに従えばよい。
【００３６】
既設橋脚１Ｂの補強の要否を判定する方法を説明する。
想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の実際の現有曲げ耐力Ｍｕより大きければ既設橋脚１Ｂの補強を行うと判定する。また、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わないと判定する。
【００３７】
次に、図１０のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定曲げモーメントＭｄを算定する（ステップＳ３１）。次に、既設橋脚１Ｂの現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕの算定を行う（ステップＳ３２）。次に、現有曲げ耐力Ｍｕと想定曲げモーメントＭｄとを比較する（ステップＳ３３）。現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ以上であれば、既設橋脚１Ｂの補強を行わない（ステップＳ３３のＹｅｓ）。次に、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合には、既設橋脚１Ｂの補強を行う。つまり、想定曲げモーメントＭｄを超える必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定する（ステップＳ３４）。次に、必要曲げ耐力Ｍｕｄを満たすための既設橋脚１Ｂの補強のための設計を行う（ステップＳ３５）。
【００３８】
実施形態３によれば、想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕとを算定して、想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕとを比較するので、既設橋脚１に地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。尚、必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定することにより、既設橋脚１Ｂに想定曲げモーメントＭｄに耐えうる補強を行うことができる。つまり、既設橋脚１Ｂにじん性、曲げ耐力を向上させる補強を行うことができる。
【００３９】
実施形態４
図１１に示すように、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄとを算出し、打ち継ぎコンクリート構造体１４の実際の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕと打ち継ぎコンクリート構造体１４の実際の現有曲げ耐力Ｍｕとを算出し、想定せん断力Ｐｄと現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較し、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であるとともに想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わず、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ以上であれば、打ち継ぎコンクリート構造体１４に鋼管１５による補強を行う。つまり、補強体５としての管体を用いる。管体として鋼管１５を用いる場合は、打ち継ぎコンクリート構造体１４にプレストレスを導入しない。鋼管１５は、孔４の径よりも外径が小さく、かつ、孔４の長さよりも短い全長の鋼管１５を用いる。鋼管１５の外周面には、孔４内に鋼管１５を設置した場合に鋼管１５の中心軸と孔の中心軸とを一致させるためのスペーサ兼吊り部２３が溶接されて設けられる。このスペーサ兼吊り部２３は、少なくとも、鋼管１５の一端部の外周面と鋼管１５の他端部の外周面とに設けておけば、鋼管１５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。また、鋼管１５を用いることにより打ち継ぎコンクリート構造体１４の曲げに対する補強を行うことができる。
【００４０】
実施形態４の既設橋脚１を施工する方法は打ち継ぎコンクリート構造体１４を形成した後に、図１３（ａ）に示すように、橋脚本体３の上端面７に鋼管支持台２５を設け、鋼管支持台２５より吊るした吊り具２６を孔４内に設置される鋼管１５のスペーサ兼吊り部２３に取付けることで鋼管１５を孔４内に吊るす。すなわち、鋼管１５の下端１６が孔底２０から離れた状態に維持される。そして、充填装置４２を用いて孔４内に充填材６を充填する。充填装置４２は、注入管２４、第１連結管１７、開閉弁装置２７、第２連結管１８、ポンプ２８、第３連結管１９、充填材貯蔵部２９を備える。
【００４１】
充填装置４２を用いた充填方法について説明する。鋼管１５内に可撓性を有した注入管２４の一端側を挿入し、注入管２４の下端１６を孔底２０から離れた状態に維持させ、注入管２４の他端は孔４の一端開口４１より上方に突出させた状態とする。第１連結管１７の一端が注入管２４の他端に着脱可能に繋げられ、第１連結管１７の他端が開閉弁装置２７の出口に繋げられる。第２連結管１８の一端が開閉弁装置２７の入口に繋げられ、第２連結管１８の他端がポンプ２８の吐出し口に繋げられる。第３連結管１９の一端がポンプ２８の吸込み口に繋げられ、第３連結管１９の他端が充填材貯蔵部２９の出口に繋げられる。開閉弁装置２７の開閉弁を開いてポンプ２８を駆動することで、充填材６が、充填材貯蔵部２９から第３；２；１連結管１９；１８；１７及び注入管２４を経由して注入管２４の下端開口３０から鋼管１５の外周面と孔４の内壁９との間に充填される。充填材６が橋脚本体３の上端面７まで到達したら、図１３（ｂ）に示すように、第１連結管１７の一端を注入管２４よりはずし、孔４の一端開口４１より上方に突出させた注入管２４の他端を切断する。以上により、充填材６が、孔４の内壁９と鋼管１５の外周面との間、及び、鋼管１５の管内に充填された橋脚１００が完成する（図１１；図１３（ｃ）参照）。
【００４２】
実施形態４の既設橋脚１によれば、孔４を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に開口した有底孔により形成したので、孔４の形成が容易となり、また、孔４及び補強体５を鉛直または鉛直に近い状態に設置できるようになるので、地震力に対するせん断耐力や曲げ耐力、じん性がより向上する橋脚１００となる。
さらに、鋼管１５の管内経由で孔４内全体に充填材６を速く容易に充填することができるようになり、作業性を向上できる。
【００４３】
実施形態５
図１２に示すように、補強体５として下端側の周壁に管の充填材排出口３１を備えた管体を用いた橋脚１００とした。管体としては、鋼管３５を用いる。鋼管３５は、充填材排出口３１を備える他は上記鋼管１５と同じである。充填材排出口３１は、例えば、図１４（ｃ）に示すように、鋼管３５の下端部における周壁の一部を除去することにより形成される。
実施形態５の既設橋脚１を施工する方法は、まず、図１４（ａ）に示すように、既設橋脚１の上端面７から孔４内に鋼管３５を挿入し、鋼管３５の下端３６を孔底２０に突き付ける。そして、上述した充填装置４２を用いて孔４内に充填材６を充填することにより、充填材６が、鋼管３５の管内及び充填材排出口３１を経由して孔４の内壁９と鋼管３５の外周面との間に充填される。よって、鋼管３５の管内及び孔４の内壁９と鋼管３５の外周面との間に充填材が充填された橋脚１００が完成する（図１２；図１４（ｂ）参照）。
【００４４】
実施形態５によれば、実施形態４の効果に加えて、吊り具２６が不要となるので、作業性が向上する。
尚、鋼管３５の外周面に上述と同様のスペーサを設けておけば、孔４内に鋼管３５を設置した場合に鋼管３５の中心軸と孔４の中心軸とを一致させることができ、鋼管３５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。
【００４５】
充填材排出口３１は、鋼管３５の下端の周壁に管の内外に貫通する貫通孔により形成してもよい。また、充填材排出口３１は、鋼管３５の下端部に鋼管３５の下端より突出する突出部を設けることによって突出部の下端を鋼管３５の下端３６として孔底２０に突き付ける場合には、鋼管３５の下端（突出部の下端）３６と孔底２０との間に形成される空間により形成される。
【００４６】
実施形態６
上述したように、鋼管１５；３５を用いる場合は、図１５に示すように短尺な鋼管１５ａや図外の鋼棒を継ぎ足していくようにしてもよい。
実施形態６によれば、実施形態３の効果に加えて、鋼管１５ａや図外の鋼棒を孔４内に挿入する作業が容易となる。
【００４７】
補強体５として孔４の長さと同程度の全長の鋼管を用いてもよい。当該鋼管を用いる場合には、鋼管の下端（一端）３６を孔底２０に突き付けて鋼管を孔４内に設置する。そして、孔４内に設置された補強体５と孔４の内壁９との間と、鋼管の管内とに充填材６を充填させればよい。
【００４８】
尚、本発明は、複数回のコンクリートの打継ぎにより施工されるコンクリート構造物に適用でき、橋脚以外に、橋台、擁壁のようなコンクリート構造物にも適用できる。
【００４９】
既設橋脚１は打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の無い橋脚としてもよい。すなわち、既設橋脚１は、連続したコンクリートの打設（例えば１回）で打ち継ぎコンクリート構造体１４を形成する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 既設コンクリート構造物（既設橋脚）、２１；２２ 打ち継ぎ面、
Ｍｕ 現有曲げ耐力、Ｍｄ 想定曲げモーメント、Ｐｄ 想定せん断力、
Ｐｕ 現有せん断伝達耐力。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震のための既設コンクリート構造物の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
基礎の上面に対して略垂直に複数穿孔された所定深さの孔と、これら孔内に挿入された棒状の補強部材と、これら孔内に充填された自己硬化型充填材とを備えたコンクリート構造物が知られている（例えば、特許文献１，２など参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−２４７３０２号公報
【特許文献２】特開２００７−２３９４４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述したコンクリート構造物では、補強が必要である場合、地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのが適しているのか、それとも、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強をするのが良いのかを決めることができないという問題があった。
本発明は、コンクリート構造物の補強の要否を判定するとともに、補強が必要な場合には打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのか、または、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強を行うのかを決める既設コンクリート構造物の補強方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うので、補強が必要な場合には打ち継ぎ面でずれることを抑制する補強を行うのか、または、既設コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する補強を行うのかを決めることができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定せん断力を算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力を算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行うので、地震により打ち継ぎ面でずれる既設コンクリート構造物の補強の要否を決めることができる。また、既設コンクリート構造物が地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを防ぐことができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定曲げモーメントを算出し、既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力を算出し、想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うので、地震荷重に対して既設コンクリート構造物にじん性、曲げ耐力を向上させる補強を行うことができる。
また、もう一つの発明によれば、想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物に鋼管による補強を行うので、コンクリート構造物の曲げに対する補強を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】打ち継ぎ面を備えた既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図２】コンクリート層が地震荷重により打ち継ぎ面でずれる状態を示す既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図３】既設橋脚が地震荷重によって曲がる状態を示す既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図４】既設橋脚の地震荷重と変位量との関係を表す特性図（実施形態１）。
【図５】既設橋脚の補強要否判定方法のフローチャート（実施形態１）。
【図６】打ち継ぎ面のずれを抑制する補強を行った既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図７】既設橋脚の曲げ破壊を抑制する補強を行った既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図８】緊張材をアンボンド鋼材とした既設橋脚の断面図（実施形態１）。
【図９】既設橋脚の補強方法のフローチャート（実施形態２）。
【図１０】既設橋脚の補強方法のフローチャート（実施形態３）。
【図１１】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態４）。
【図１２】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態５）。
【図１３】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚を示す断面図（実施形態４）。
【図１４】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚の施工方法を示す図（実施形態５）。
【図１５】補強体として鋼管を用いた場合の橋脚の施工方法を示す図（実施形態６）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
実施形態１
図１に示すように、既設コンクリート構造物としての既設橋脚１は、基礎部２と橋脚本体３とにより形成される。
基礎部２は例えばフーチング基礎であり、地盤１０に設けられる。
橋脚本体３は、基礎部２上に、コンクリートを複数回に分けて打ち継いで形成される。橋脚本体３の高さは例えば２〜３ｍ以上である。
基礎部２及び橋脚本体３は、コンクリートを複数回に分けて打ち継いで形成された打ち継ぎコンクリート構造体１４を構成する。打ち継ぎコンクリート構造体１４は、鉄筋コンクリート構造、または、無筋コンクリート構造である。当該打ち継ぎコンクリート構造体１４は、水平断面形状が、例えば、円形状または矩形状または多角形状に形成される。
上述の既設橋脚１が地震荷重に対する補強が必要である場合、地震荷重により打ち継ぎ面でずれることを抑制する鋼材による補強を行うのが適しているのか、それとも、コンクリート構造物の曲げによる破壊を抑制する既設コンクリート構造物に圧縮力を加える補強を行うのかを判別して、既設橋脚１の補強を行う。
【０００８】
図１に基づいて具体的に説明する。
橋脚本体３は、例えば、コンクリートを３回に分けて打ち継いで形成される。まず、基礎部２の上面８にコンクリートを打ち継いで所定高さの第１コンクリート層１１を形成した後に１日以上放置してから第１コンクリート層１１の上に同様に第２コンクリート層１２を形成する。以後同様に、第２コンクリート層１２の上に第３コンクリート層１３を形成する。つまり、水平方向に延長する打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２が、上下方向に所定の間隔を隔てて３箇所に設けられる。
第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化されていない既設橋脚１（１Ａ）の場合、地震が発生し、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士のせん断伝達耐力（以後、現有せん断伝達耐力Ｐｕという）よりも大きなせん断力を受けると、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の上部に設置された第１コンクリート層１１〜第３コンクリート層１３が打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることがある。例えば、図２の破線で示すように、地震荷重Ｐとしてのせん断力が打ち継ぎ面２１；２１の現有せん断伝達耐力Ｐｕよりも大きい場合には、打ち継ぎ面２１；２１の上部に設置された第１コンクリート層１１及び第２コンクリート層１２とが打ち継ぎ面２１；２１に沿ってずれることがある。また、第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化するようにコンクリートが打ち継がれて形成された既設橋脚１（１Ｂ）、または、第１コンクリート層〜第３コンクリート層１１；１２；１３同士、または、基礎部２と橋脚本体３とが一体化するようにコンクリートが打ち継がれて形成されたと仮定する既設橋脚１（１Ｂ）の場合、図３の破線で示すように、地震が発生して、既設橋脚１の弾性耐力（以後現有曲げ耐力Ｍｕという）よりも大きな曲げモーメントを受けると既設橋脚１が破壊されることがある。
実施形態１では、どちらの既設橋脚１（１Ａ，１Ｂ）であっても補強の要否を判定する。つまり、当該打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２のずれを抑制するために、想定する地震時のせん断力（以下、想定せん断力Ｐｄという）を算出し、既設橋脚１の補強要否の判定を行うとともに、既設橋脚１の破壊を防ぐために、想定する地震時の既設橋脚１の曲げモーメント（以後、想定曲げモーメントＭｄという）を算出し既設橋脚１の補強要否の判定を行う。
【０００９】
既設橋脚１の補強要否を判定する方法を説明する。
図４に示すように、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕより大きい、または、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕより大きければ既設橋脚１の補強を行う。また、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であるとともに、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わない。尚、現有曲げ耐力Ｍｕは既設橋脚の降伏点Ｍｙ、後述の数式３、数式４により算出する。
尚、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕは打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の上部に設置されたコンクリート層の自重と打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の摩擦係数μとを乗算した値により求められる。例えば、図２；図３に示すように、打ち継ぎ面２１ｂ；２１ｂの現有せん断伝達耐力Ｐｕは、打ち継ぎ面２１ｂ；２１ｂの摩擦係数μと、第１コンクリート層１１と第２コンクリート層１２との自重の和とを乗算した値により求められる。
尚、摩擦係数μの固体接触に関する平均値は０．４５である。打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の不確実性を考慮してもμ＝０．４５／２程度は確保できると推測し、安全率を考慮して摩擦係数μは０．２０を用いる。
【００１０】
次に、既設橋脚１の補強要否判定方法を図５のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定せん断力Ｐｄと想定曲げモーメントＭｄとを算定する（ステップＳ１）。次に、既設橋脚１の現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕの算定を行う（ステップＳ２）。そして、既設橋脚の現有曲げ耐力Ｍｕの算定を行う（ステップＳ３）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較するとともに、現有曲げ耐力Ｍｕと想定曲げモーメントＭｄとを比較する（ステップＳ４）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ以上であるとともに、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ以上であれば、既設橋脚１に補強を行わない（ステップＳ４のＹｅｓ）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満、もしくは、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合には、既設橋脚１に補強を行う。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合、想定せん断力Ｐｄを超える現有せん断伝達耐力Ｐｕとして必要せん断耐力Ｐｕｄを算定する。また、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合、想定曲げモーメントＭｄを超える現有曲げ耐力Ｍｕとして必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定する（ステップＳ５）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ６）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合（ステップＳ６のＮｏ）、既設橋脚１を打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれる既設橋脚１Ａとして、必要せん断耐力Ｐｕｄを満たす既設橋脚１Ａの補強のための設計を行う。この既設橋脚１Ａの補強のための設計は、例えば、補強材としての鋼材の断面積の設定、鋼材の設置箇所の設定、鋼材の設置本数の設定等により行われる（ステップＳ７）。尚、ステップＳ６で現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄより大きい場合、既設橋脚１を打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることのない既設橋脚１Ｂであると想定する。この既設橋脚１ＢはステップＳ４のＮｏを経由しており、当該既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満である。このため、既設橋脚１Ｂに想定曲げモーメントＭｄを超える必要曲げ耐力Ｍｕｄを満たす補強のための設計を行う。この既設橋脚１Ｂの補強の設計は、例えば、既設橋脚１Ｂに圧縮力を与える補強材としての緊張材に加える圧縮力、緊張材の断面積の設定、緊張材の設置箇所の設定、緊張材の設置本数の設定等により行われる（ステップＳ８）。次に、鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定、または、既設橋脚１Ｂに圧縮力を加えるための挿入緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定を行う。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は後述の数式により求められる（ステップＳ９）。次に、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ１０）。既設橋脚１Ａの補強である鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば、（ステップＳ７を経由したステップＳ１０がＮｏ）鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすように既設橋脚１Ａの補強のための設計をやり直す（ステップ７に戻る）。また、既設橋脚１Ｂの補強のための緊張材周辺の押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば、（ステップＳ８を経由したステップＳ１０がＮｏ）緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすように既設橋脚１Ｂの補強のための設計をやり直す（ステップ８に戻る）。鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ａが地震荷重により打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることを抑制する補強を行うことができる。または、緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ｂが地震荷重による打ち継ぎコンクリート構造体１４の曲げによる破壊を抑制する補強を行うことができる（ステップＳ１０のＹＥＳ）。
【００１１】
補強体（鋼材，緊張材）の押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄは次の数式１により算定する。
【００１２】
【数１】
【００１３】
ここで、
τα１：コンクリートの許容押し抜きせん断応力度で０．８〜１．１
γｂ：部材係数で１．３
Ａτ：せん断抵抗面積
とする。
せん断抵抗面積Ａτは次の数式２により算定する。
【００１４】
【数２】
【００１５】
ここで、
ｎ：鋼棒（鋼材）本数
ｄ：鋼棒（鋼材）中心から外縁までの距離
φ：鋼棒（鋼材）の直径
Ｌ：鋼棒（鋼材）の純間隔（＝鋼棒芯間隔−φ）
とする。
緊張材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は、前述の数式の説明で用いられた「鋼棒（鋼材）」を「緊張材」と読み替えて求めればよい。
【００１６】
現有曲げ耐力Ｍｕは次の数式３，数式４に算定する。尚、数式４は簡易式である。
【００１７】
【数３】
【００１８】
【数４】
【００１９】
ここで、
Ａｓ：鋼棒（鋼材）の断面積（ｍｍ２）
ｆｐｕｄ：アンボンド鋼棒（緊張材）の設計引張強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｆｐｙｄ：アンボンド鋼棒（緊張材）の設計引張降伏強度（Ｎ／ｍｍ２）
ｄ：有効高さ（ｍｍ）
ｐｔ:引張鋼材比（鉄筋）
ｆ’ｃｄ：コンクリートの設計圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）
とする。
【００２０】
既設橋脚１Ａの補強について説明する。
図６に示すように、既設橋脚１Ａの補強は、孔４と補強体５と、充填材６とにより形成される。
【００２１】
孔４は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の外面に開口した有底孔である。例えば、孔４は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７から基礎部２に延長するように形成され、橋脚本体３中に形成された１つ以上の打ち継ぎ面２１；２１及び基礎部２の上面８と橋脚本体３との境界である打ち継ぎ面２２；２２を貫通するように設けられた一端有底で他端開口の有底孔により形成される。
補強体５は、すべての打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように孔４内に設置される。補強体５としては、鋼材（鋼棒５０）、その他の棒材などが用いられる。
充填材６は、打ち継ぎコンクリート構造体１４の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように孔４内に設置された補強体５と孔４の内壁９との間に充填される。充填材６としては、高流動性、不分離性、無収縮性を有したモルタルやセメントミルクなどを用いる。
【００２２】
図６に基づいて具体的に説明する。
孔４の形成場所は施工条件により決め、孔４の個数は設計に基づき決めればよい。例えば、孔４は、橋脚本体３の上端面７から下方に鉛直に延長し、３箇所の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２を貫通するように形成される。
そして、補強体５を一端側から孔４内に挿入し、補強体５の一端を孔４の孔底２０に接触させて補強体５の他端部を孔４の他端開口４１より孔４外に突出させた状態、または、他端部を他端開口４１より孔４内に挿入した状態、または、他端部を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７と面一となるような状態に設置させる。そして、当該補強体５が挿入された孔４内に充填材６を充填する。充填材６は、孔４の内壁９と孔４内に設置された補強体５の外周面との間に充填される。つまり、充填材６は、補強体５が挿入された孔４内全体に充填される。尚、孔４内への充填材６の充填は実施形態４で説明する充填装置４２を用いて行えばよい。孔４を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に開口した有底孔により形成したので、孔４の形成が容易となり、また、孔４及び補強体５を鉛直または鉛直に近い状態に設置できるようになるので、地震力に対するせん断耐力や曲げ耐力、じん性がより向上する橋脚１００を形成することができる。さらに、補強体５が挿入された孔４内全体に充填材６を容易に充填することができるようになり、作業性を向上できる。
また、補強体５が挿入された孔４内全体に充填材を充填したので、地震力が加わった場合、孔４内に空間がある場合に比べて補強体５のずれ防止効果が向上する。
【００２３】
次に、既設橋脚１Ｂの補強について説明する。図７に示すように、既設橋脚１Ｂの補強は既設橋脚１Ｂにプレストレスを導入する補強であって、孔４と補強体５と、充填材６と、定着部材５６とにより形成される。
補強体５としては、緊張材が用いられる。緊張材としては、ＰＣ鋼材、炭素繊維により形成された緊張材等が用いられる。ＰＣ鋼材としては、例えば、ＰＣ鋼棒（直径１０ｍｍ以上の高強度鋼）、ＰＣ鋼より線（直径８ｍｍ以下の高強度鋼であるＰＣ鋼線をより合わせたもの）などが用いられる。
定着部材５６は、補強体５の一端部に取付けられる一端側定着部材５７と、補強体５の他端部に取付けられる他端側定着部材５８とにより構成される。一端側定着部材５７は、補強体５の一端部の周面より突出する突出体により形成される。突出体は、例えば補強体５の一端部の周面に形成された図外のねじ部に螺着されて当該補強体５の一端部に固定されるナット部材により形成される。他端側定着部材５８は、孔４の他端開口４１を覆うように打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に設置されるプレート５８ａと、プレート５８ａの中央に形成された貫通孔５８ｂを貫通する補強体５の他端部の周面に形成された図外のねじ部に螺着されて当該補強体５の一端部に固定されるナット部材５８ｃとにより形成される。
【００２４】
補強体５の設置された孔４内に充填材６を充填して、孔４外に突出する補強体５の他端部にプレート５８ａの貫通孔５８ｂを通すとともにナット部材５８ｃを螺着し、充填材６が固化した後に補強体５の他端を図外の引張装置により引張った状態でナット部材５８ｃをプレート５８ａに締結することにより、既設橋脚１に圧縮力を加える。すなわち、打ち継ぎコンクリート構造体１４のコンクリートは、予め圧縮力が加えられて打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が増加したプレストレスコンクリートに形成される。
【００２５】
図７に基づいて具体的に説明する。
一端側定着部材５７を取付けた補強体５を一端側から孔４内に挿入し、補強体５の一端を孔４の孔底２０に接触させて補強体５の他端部を孔４の他端開口４１より孔４外に突出させた状態で、当該補強体５が挿入された孔４内に充填材６を充填する。充填材６は、孔４の内壁９と孔４内に設置された補強体５及び一端側定着部材５７の外周面との間に充填される。つまり、充填材６は、一端側定着部材５７を取付けた補強体５が挿入された孔４内全体に充填される。尚、孔４内への充填材６の充填は実施形態４で説明する充填装置４２を用いて行えばよい。そして、孔４外に突出する補強体５の他端部にプレート５８ａの貫通孔５８ｂを通すとともにナット部材５８ｃを螺着する。充填材６が固化した後に、補強体５の他端部に図外の引張装置を取付けて補強体５を引張った状態でナット部材５８ｃをプレート５８ａに締結する。これにより、充填材６が補強体５の一端部に取付けられた一端側定着部材５７によって圧縮され、この圧縮力が充填材６と孔４の内壁９との付着部を介して打ち継ぎコンクリート構造体１４のコンクリートに伝達される。よって、打ち継ぎコンクリート構造体１４は、上記圧縮力が加えられて打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が増加したプレストレスコンクリートに形成されることになる。
【００２６】
既設橋脚１Ｂの補強によれば、プレストレスの導入により打ち継ぎコンクリート構造体１４の打継ぎ面２１；２１，２２；２２同士の摩擦力が大きくなり、打ち継ぎコンクリート構造体１４の打ち継ぎ面のずれ防止効果が高い橋脚１００となる。
また、一端側定着部材５７を取付けた補強体５が挿入された孔４内全体に充填材６を充填したので、補強体５の定着が安定する。
【００２７】
図８に示すように、既設橋脚１Ｂの緊張材としてアンボンド鋼材６９を用いてもよい。アンボンド鋼材６９としてはアンボンド鋼棒、アンボンド鋼より線等が用いられる。
アンボンド鋼材６９は、ＰＣ棒体７０と、被覆部７５とを備える。被覆部７５はＰＣ棒体７０の周面７６に塗布した塗布材、あるいは、ＰＣ棒体７０の周面７６に被覆した被覆材によって形成される。塗布材は、例えば、アスファルト系ポリマーが用いられる。被覆材は、防錆材とポリプロピレンとポリエチレンシース等が用いられる。被覆材はＰＣ棒体７０の周面に巻きつけられる。
【００２８】
アンボンド鋼材６９を用いることによって、緊張材を用いる効果に加えて、以下の効果が得られる。アンボンド鋼材６９を用いた場合、被覆部７５によってＰＣ棒体７０と充填材６とが縁切りされるので、ＰＣ棒体７０の中間部が充填材６に付着せず、図外の引張装置でＰＣ棒体７０を容易に引張ることができるので、容易にＰＣ棒体７０に緊張力を加えることができる。また、硬化した充填材６とＰＣ棒体７０との付着を防止できるので、ＰＣ棒体７０を引張って緊張させる場合において、硬化した充填材６が破壊されにくくなり、品質の良い橋脚１００となる。
【００２９】
尚、既設橋脚１Ａと既設橋脚１Ｂとの補強に際して、後述するスペーサ兼吊り部２３と同様の図外のスペーサを補強体５の外周面に溶接などで取り付けておけば、孔４内に補強体５を設置した場合に補強体５の中心軸と孔４の中心軸とを一致させることができ、補強体５が傾いて孔４内に設置されることを防止できて好ましい。図外のスペーサは、少なくとも、補強体５の一端部の外周面と補強体５の他端部の外周面とに設けておけば、補強体５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。
【００３０】
実施形態１によれば、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと既設橋脚の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを算定するとともに、想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚の現有曲げ耐力Ｍｕとを算定する。また、想定せん断力Ｐｄと打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに、想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較する。これにより、既設橋脚１Ａまたは既設橋脚１Ｂに地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。また、地震荷重Ｐに対して適した補強の設計を決めることができる。つまり、既設橋脚１にずれ対策の補強を行うか、破壊防止のための曲げ抑制の補強を行うかを決めることができる。また、必要せん断耐力Ｐｕｄを算定することにより既設橋脚１に想定せん断力Ｐｄに耐える補強を行うことができ、必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定することにより、既設橋脚１に想定曲げモーメントＭｄに耐える補強を行える。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを算定し、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較をしたので、補強体５が打ち継ぎコンクリート構造体１４に挿入された補強体５の周辺のコンクリートにひび割れを発生させる押し抜き破壊の発生を防止できる。
【００３１】
実施形態２
実施形態１では、既設橋脚１Ａ，１Ｂの両方について補強の要否を判定したが、実施形態２では、打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２のずれを抑制するために、想定せん断力Ｐｄを算出し、既設橋脚１Ａの補強要否の判定を行う。この場合は、図９のフローチャートに従えばよい。
【００３２】
既設橋脚１Ａの補強の要否を判定する方法を説明する。
想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１Ａの打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の実際の現有せん断伝達耐力Ｐｕより大きければ既設橋脚１Ａの補強を行うと判定する。また、想定せん断力Ｐｄが既設橋脚１Ａの打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であれば補強を行わないと判定する。
【００３３】
次に、図９のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定せん断力Ｐｄを算定する（ステップＳ２１）。次に、既設橋脚１Ａの現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１Ａの現有せん断伝達耐力Ｐｕの算定を行う（ステップＳ２２）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ２３）。現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ以上であれば、既設橋脚１の補強を行わない（ステップＳ２３のＹｅｓ）。次に、現有せん断伝達耐力Ｐｕが想定せん断力Ｐｄ未満の場合には、既設橋脚１Ａの補強を行う。そして、想定せん断力Ｐｄを超える現有せん断伝達耐力Ｐｕとして必要せん断耐力Ｐｕｄを算定する（ステップＳ２４）。次に、必要せん断耐力Ｐｕｄを満たす既設橋脚１Ａの補強の設計を行う（ステップＳ２５）。次に、鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定を行う。尚、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄの算定は前述の数式１、数式２とにより求められる（ステップＳ２６）。次に、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較する（ステップＳ２７）。押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ未満であれば（ステップＳ２７のＮｏ）、押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを満たすような補強ができるように設計しなおす（ステップＳ２５に戻る）。鋼材周辺のコンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄが想定せん断力Ｐｄ以上の場合、既設橋脚１Ａが地震荷重Ｐにより打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２でずれることを抑制する補強を行うことができる（ステップＳ２７のＹＥＳ）。
【００３４】
実施形態２によれば、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと既設橋脚の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを算定して、想定せん断力Ｐｄと打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するので、既設橋脚１Ａに地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。また、必要せん断耐力Ｐｕｄを算定することにより、既設橋脚１Ａは、想定せん断力Ｐｄに耐える補強を行える。また、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄを算定し、コンクリートの押し抜きせん断耐力Ｖｐｃｄと想定せん断力Ｐｄとを比較したので、補強体５が地震時の想定せん断力Ｐｄによって打ち継ぎコンクリート構造体１４に挿入さされた補強体５の周辺のコンクリートににひび割れを発生させる押し抜き破壊の発生を防止できる。
【００３５】
実施形態３
実施形態１では、既設橋脚１Ａ，１Ｂの両方について補強の要否を判定したが、実施形態３では、既設橋脚１の現有曲げ耐力Ｍｕよりも大きな地震による曲げモーメントを受けることによる既設橋脚１の破壊を防ぐために、想定曲げモーメントＭｄを算出し、既設橋脚１Ｂの補強要否の判定を行う。この場合は、図１０のフローチャートに従えばよい。
【００３６】
既設橋脚１Ｂの補強の要否を判定する方法を説明する。
想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１の実際の現有曲げ耐力Ｍｕより大きければ既設橋脚１Ｂの補強を行うと判定する。また、想定曲げモーメントＭｄが既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わないと判定する。
【００３７】
次に、図１０のフローチャートに基づいて詳説する。
まず、想定曲げモーメントＭｄを算定する（ステップＳ３１）。次に、既設橋脚１Ｂの現有耐力の算定を行う。すなわち、既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕの算定を行う（ステップＳ３２）。次に、現有曲げ耐力Ｍｕと想定曲げモーメントＭｄとを比較する（ステップＳ３３）。現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ以上であれば、既設橋脚１Ｂの補強を行わない（ステップＳ３３のＹｅｓ）。次に、現有曲げ耐力Ｍｕが想定曲げモーメントＭｄ未満の場合には、既設橋脚１Ｂの補強を行う。つまり、想定曲げモーメントＭｄを超える必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定する（ステップＳ３４）。次に、必要曲げ耐力Ｍｕｄを満たすための既設橋脚１Ｂの補強のための設計を行う（ステップＳ３５）。
【００３８】
実施形態３によれば、想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕとを算定して、想定曲げモーメントＭｄと既設橋脚１Ｂの現有曲げ耐力Ｍｕとを比較するので、既設橋脚１に地震荷重Ｐに耐えるための補強が必要かどうかを判別することができる。尚、必要曲げ耐力Ｍｕｄを算定することにより、既設橋脚１Ｂに想定曲げモーメントＭｄに耐えうる補強を行うことができる。つまり、既設橋脚１Ｂにじん性、曲げ耐力を向上させる補強を行うことができる。
【００３９】
実施形態４
図１１に示すように、想定する地震時の想定せん断力Ｐｄと想定する地震時の想定曲げモーメントＭｄとを算出し、打ち継ぎコンクリート構造体１４の実際の打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の現有せん断伝達耐力Ｐｕと打ち継ぎコンクリート構造体１４の実際の現有曲げ耐力Ｍｕとを算出し、想定せん断力Ｐｄと現有せん断伝達耐力Ｐｕとを比較するとともに想定曲げモーメントＭｄと現有曲げ耐力Ｍｕとを比較し、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ未満であるとともに想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ未満であれば補強を行わず、想定せん断力Ｐｄが現有せん断伝達耐力Ｐｕ以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントＭｄが現有曲げ耐力Ｍｕ以上であれば、打ち継ぎコンクリート構造体１４に鋼管１５による補強を行う。つまり、補強体５としての管体を用いる。管体として鋼管１５を用いる場合は、打ち継ぎコンクリート構造体１４にプレストレスを導入しない。鋼管１５は、孔４の径よりも外径が小さく、かつ、孔４の長さよりも短い全長の鋼管１５を用いる。鋼管１５の外周面には、孔４内に鋼管１５を設置した場合に鋼管１５の中心軸と孔の中心軸とを一致させるためのスペーサ兼吊り部２３が溶接されて設けられる。このスペーサ兼吊り部２３は、少なくとも、鋼管１５の一端部の外周面と鋼管１５の他端部の外周面とに設けておけば、鋼管１５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。また、鋼管１５を用いることにより打ち継ぎコンクリート構造体１４の曲げに対する補強を行うことができる。
【００４０】
実施形態４の既設橋脚１を施工する方法は打ち継ぎコンクリート構造体１４を形成した後に、図１３（ａ）に示すように、橋脚本体３の上端面７に鋼管支持台２５を設け、鋼管支持台２５より吊るした吊り具２６を孔４内に設置される鋼管１５のスペーサ兼吊り部２３に取付けることで鋼管１５を孔４内に吊るす。すなわち、鋼管１５の下端１６が孔底２０から離れた状態に維持される。そして、充填装置４２を用いて孔４内に充填材６を充填する。充填装置４２は、注入管２４、第１連結管１７、開閉弁装置２７、第２連結管１８、ポンプ２８、第３連結管１９、充填材貯蔵部２９を備える。
【００４１】
充填装置４２を用いた充填方法について説明する。鋼管１５内に可撓性を有した注入管２４の一端側を挿入し、注入管２４の下端１６を孔底２０から離れた状態に維持させ、注入管２４の他端は孔４の一端開口４１より上方に突出させた状態とする。第１連結管１７の一端が注入管２４の他端に着脱可能に繋げられ、第１連結管１７の他端が開閉弁装置２７の出口に繋げられる。第２連結管１８の一端が開閉弁装置２７の入口に繋げられ、第２連結管１８の他端がポンプ２８の吐出し口に繋げられる。第３連結管１９の一端がポンプ２８の吸込み口に繋げられ、第３連結管１９の他端が充填材貯蔵部２９の出口に繋げられる。開閉弁装置２７の開閉弁を開いてポンプ２８を駆動することで、充填材６が、充填材貯蔵部２９から第３；２；１連結管１９；１８；１７及び注入管２４を経由して注入管２４の下端開口３０から鋼管１５の外周面と孔４の内壁９との間に充填される。充填材６が橋脚本体３の上端面７まで到達したら、図１３（ｂ）に示すように、第１連結管１７の一端を注入管２４よりはずし、孔４の一端開口４１より上方に突出させた注入管２４の他端を切断する。以上により、充填材６が、孔４の内壁９と鋼管１５の外周面との間、及び、鋼管１５の管内に充填された橋脚１００が完成する（図１１；図１３（ｃ）参照）。
【００４２】
実施形態４の既設橋脚１によれば、孔４を打ち継ぎコンクリート構造体１４の上端面７に開口した有底孔により形成したので、孔４の形成が容易となり、また、孔４及び補強体５を鉛直または鉛直に近い状態に設置できるようになるので、地震力に対するせん断耐力や曲げ耐力、じん性がより向上する橋脚１００となる。
さらに、鋼管１５の管内経由で孔４内全体に充填材６を速く容易に充填することができるようになり、作業性を向上できる。
【００４３】
実施形態５
図１２に示すように、補強体５として下端側の周壁に管の充填材排出口３１を備えた管体を用いた橋脚１００とした。管体としては、鋼管３５を用いる。鋼管３５は、充填材排出口３１を備える他は上記鋼管１５と同じである。充填材排出口３１は、例えば、図１４（ｃ）に示すように、鋼管３５の下端部における周壁の一部を除去することにより形成される。
実施形態５の既設橋脚１を施工する方法は、まず、図１４（ａ）に示すように、既設橋脚１の上端面７から孔４内に鋼管３５を挿入し、鋼管３５の下端３６を孔底２０に突き付ける。そして、上述した充填装置４２を用いて孔４内に充填材６を充填することにより、充填材６が、鋼管３５の管内及び充填材排出口３１を経由して孔４の内壁９と鋼管３５の外周面との間に充填される。よって、鋼管３５の管内及び孔４の内壁９と鋼管３５の外周面との間に充填材が充填された橋脚１００が完成する（図１２；図１４（ｂ）参照）。
【００４４】
実施形態５によれば、実施形態４の効果に加えて、吊り具２６が不要となるので、作業性が向上する。
尚、鋼管３５の外周面に上述と同様のスペーサを設けておけば、孔４内に鋼管３５を設置した場合に鋼管３５の中心軸と孔４の中心軸とを一致させることができ、鋼管３５が傾いて孔４内に設置されることを効果的に防止できて好ましい。
【００４５】
充填材排出口３１は、鋼管３５の下端の周壁に管の内外に貫通する貫通孔により形成してもよい。また、充填材排出口３１は、鋼管３５の下端部に鋼管３５の下端より突出する突出部を設けることによって突出部の下端を鋼管３５の下端３６として孔底２０に突き付ける場合には、鋼管３５の下端（突出部の下端）３６と孔底２０との間に形成される空間により形成される。
【００４６】
実施形態６
上述したように、鋼管１５；３５を用いる場合は、図１５に示すように短尺な鋼管１５ａや図外の鋼棒を継ぎ足していくようにしてもよい。
実施形態６によれば、実施形態３の効果に加えて、鋼管１５ａや図外の鋼棒を孔４内に挿入する作業が容易となる。
【００４７】
補強体５として孔４の長さと同程度の全長の鋼管を用いてもよい。当該鋼管を用いる場合には、鋼管の下端（一端）３６を孔底２０に突き付けて鋼管を孔４内に設置する。そして、孔４内に設置された補強体５と孔４の内壁９との間と、鋼管の管内とに充填材６を充填させればよい。
【００４８】
尚、本発明は、複数回のコンクリートの打継ぎにより施工されるコンクリート構造物に適用でき、橋脚以外に、橋台、擁壁のようなコンクリート構造物にも適用できる。
【００４９】
既設橋脚１は打ち継ぎ面２１；２１，２２；２２の無い橋脚としてもよい。すなわち、既設橋脚１は、連続したコンクリートの打設（例えば１回）で打ち継ぎコンクリート構造体１４を形成する。
【符号の説明】
【００５０】
１ 既設コンクリート構造物（既設橋脚）、２１；２２ 打ち継ぎ面、
Ｍｕ 現有曲げ耐力、Ｍｄ 想定曲げモーメント、Ｐｄ 想定せん断力、
Ｐｕ 現有せん断伝達耐力。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項２】
想定する地震時の想定せん断力を算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力を算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項３】
想定する地震時の想定曲げモーメントを算出し、既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力を算出し、想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項４】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物に鋼管による補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項１】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項２】
想定する地震時の想定せん断力を算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力を算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項３】
想定する地震時の想定曲げモーメントを算出し、既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力を算出し、想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物にプレストレスを導入する補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【請求項４】
想定する地震時の想定せん断力と想定する地震時の想定曲げモーメントとを算出し、既設コンクリート構造物の実際の打ち継ぎ面の現有せん断伝達耐力と既設コンクリート構造物の実際の現有曲げ耐力とを算出し、想定せん断力と現有せん断伝達耐力とを比較するとともに想定曲げモーメントと現有曲げ耐力とを比較し、想定せん断力が現有せん断伝達耐力未満であるとともに想定曲げモーメントが現有曲げ耐力未満であれば補強を行わず、想定せん断力が現有せん断伝達耐力以上であれば、鋼材による補強を行い、想定曲げモーメントが現有曲げ耐力以上であれば、既設コンクリート構造物に鋼管による補強を行うことを特徴とした既設コンクリート構造物の補強方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１１−８０２３９（Ｐ２０１１−８０２３９Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３２８９８（Ｐ２００９−２３２８９８）
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ▲１▼ 刊行物名 第６４回年次学術講演会講演概要集 ▲２▼ 発行日 平成２１年８月３日 ▲３▼ 発行所 社団法人土木学会 ▲４▼ 該当ページ 第９６５頁〜第９６６頁 ▲５▼ 公開者 徳永 光宏、田所 敏弥、谷村 幸裕、西村 昭彦、星 秀朋、村田 義行、大本 晋士郎 ▲６▼ 公開の内容 「鋼棒挿入による無筋コンクリート橋脚打継部の耐震補強効果」
【出願人】（５０３１１９１１１）株式会社ジェイアール総研エンジニアリング (12)
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月６日（２００９．１０．６）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り ▲１▼ 刊行物名 第６４回年次学術講演会講演概要集 ▲２▼ 発行日 平成２１年８月３日 ▲３▼ 発行所 社団法人土木学会 ▲４▼ 該当ページ 第９６５頁〜第９６６頁 ▲５▼ 公開者 徳永 光宏、田所 敏弥、谷村 幸裕、西村 昭彦、星 秀朋、村田 義行、大本 晋士郎 ▲６▼ 公開の内容 「鋼棒挿入による無筋コンクリート橋脚打継部の耐震補強効果」
【出願人】（５０３１１９１１１）株式会社ジェイアール総研エンジニアリング (12)
【出願人】（０００００１３１７）株式会社熊谷組 (551)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（３９００２９０８９）高周波熱錬株式会社 (288)
【Ｆターム（参考）】
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