鋼材補修構造及び鋼材補修方法
【課題】簡易な構造で腐食部を補強することができる、鋼材補修構造及び鋼材補修方法を提供する。
【解決手段】鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であり、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の上に配置される補強材３と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４と、を有している。さらに、鋼材補修構造１は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５と、第一補助樹脂層５の上に配置される補助補強材６と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７と、を有している。
【解決手段】鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であり、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の上に配置される補強材３と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４と、を有している。さらに、鋼材補修構造１は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５と、第一補助樹脂層５の上に配置される補助補強材６と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７と、を有している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材補修構造及び鋼材補修方法に関し、特に、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した構造物における腐食部の補修に適した鋼材補修構造及び鋼材補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材（鋼製の材料）は、炭素含有量や熱処理の仕方によって、強度、耐食性、耐熱性、磁気特性、熱膨張率等を調整することができ、種々の種類のものが製造されており、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等、様々な構造物に使用されている。これらの鋼製構造物において、鋼材は荷重を支持する部材として使用されていることが多く、一定の強度を必要とする。一方で、鋼製構造物は、野外に曝露した状態で設置されることが多く、水分の付着等によって鋼材が腐食し易い。鋼材が腐食した場合には、肉厚が部分的に薄くなってしまい、強度が低下し、座屈してしまうおそれがある。そこで、腐食した鋼材を補修する必要があるが、上述した鋼製構造物は、大型であることが多く、部分的な腐食で鋼材全体を交換することは効率が悪く、交換作業も大掛かりなものとなってしまう。特に、鋼製構造物が橋梁等のインフラ設備の場合には、鋼材の交換を行う際に設備の使用を停止しなければならず、社会的に与える影響も大きい。
【０００３】
例えば、特許文献１の従来技術の欄には、補強板を高力ボルトで接合する方法が多用されている旨が記載されており、かかる補修方法の欠点を改善する方法として、既設鋼桁の補強必要部位に鉄筋コンクリートを充填して補修する方法や既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填して補修する方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、橋梁の上部又は底部に補強板（鋼板）を固定して空洞部を形成し、その空洞部にプラスチックや高分子材料等の熱硬化性材料を注入して、鉄道サービスを中断せずに高架鉄道橋を補強又は補修する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、架橋ゴム微粒子を分散させたエポキシ樹脂接着剤を介して強化繊維材料を接着する鋼製構造物の補強方法が記載されている。具体的には、試験例として、Ｉ型鋼の底面に上述したエポキシ樹脂接着剤を塗布してプライマー層を形成し、その上に繊維強化シートを積層させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１９号公報
【特許文献２】特表２００８−５２０８６７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載された補修方法では、コンクリートを使用していることから、補修箇所が重量物となり易く鋼製構造物への負荷を増大させてしまう、コンクリートの施工の準備が面倒であるとともに養生完了までに時間を要してしまう等の問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２及び特許文献３に記載された補修方法を腐食した鋼材の補修に適用することもできる。しかしながら、特許文献２に記載されたような補修方法では、空洞部を形成する補強板を鋼製構造物に固定しなければならず、補強板が重量物となり易く、固定手段も大型化し易く、設置面積及び設置空間が大きくなり易いという問題がある。また、特許文献３に記載されたような補修方法では、腐食した鋼製構造物の表面に繊維強化シートが接着しているが、橋梁等の大型構造物の場合には、繊維強化シートでは十分な強度（例えば、圧縮強度や引張強度）が得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、簡易な構造で腐食部を補強することができる、鋼材補修構造及び鋼材補修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】
【００１０】
本発明によれば、鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、該第一補強樹脂層の上に配置される補強材と、該補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層と、を有することを特徴とする鋼材補修構造が提供される。
【００１１】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層と、該第一補助樹脂層の上に配置される補助補強材と、該補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層と、を有していてもよい。
【００１２】
前記腐食部の外周に配置され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を有していてもよい。また、前記補強材又は前記補助補強材は、前記ズレ止め部材に固定されていてもよい。
【００１３】
前記第一補強樹脂層、前記第二補強樹脂層、前記第一補助樹脂層及び前記第二補助樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されていてもよい。また、前記補強材及び前記補助補強材は、網筋又は薄肉鋼板であってもよい。また、前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有していてもよい。
【００１４】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有する場合に、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成されていてもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修方法であって、前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層を形成する第一補強樹脂層形成工程と、前記第一補強樹脂層の上に補強材を配置する補強材配置工程と、前記補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層を形成する第二補強樹脂層形成工程と、を有することを特徴とする鋼材補修方法が提供される。
【００１６】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層を形成する第一補助樹脂層形成工程と、前記第一補助樹脂層の上に補助補強材を配置する補助補強材配置工程と、前記補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有していてもよい。
【００１７】
前記第一補強樹脂層形成工程又は前記第一補助樹脂層形成工程の前に、少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を前記腐食部の外周に配置するズレ止め部材配置工程を有していてもよい。また、前記ズレ止め部材に前記補強材又は前記補助補強材を固定する補強材固定工程を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る鋼材補修構造及び鋼材補修方法によれば、補強樹脂剤を使用して腐食部を補修するとともに補強樹脂剤に補強材を埋め込むようにしたことにより、簡易な構造で腐食部を補修することができる。また、コンクリートや大型の補強板を使用しないことから、補修構造の軽量化及び作業性の向上を図ることができる。また、腐食部が狭小部や角隅部に存在する場合であっても容易に補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は腐食部を示す平面図及び中央断面図、（ｂ）は補修構造を示す平面図及び中央断面図、である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｃ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｄ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図３】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、（ｅ）は第六実施形態、（ｆ）は第七実施形態、を示している。
【図４】第三実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図５】第四実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は補強材固定工程及び補助補強材固定工程、（ｆ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図６】鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図７】トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図８】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る鋼材補修構造及び鋼材補修方法について、図１〜図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は腐食部を示す平面図及び中央断面図、（ｂ）は補修構造を示す平面図及び中央断面図、である。図２は、本発明の第一実施形態に係る鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｃ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｄ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００２１】
本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であり、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の上に配置される補強材３と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４と、を有している。さらに、鋼材補修構造１は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５と、第一補助樹脂層５の上に配置される補助補強材６と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７と、を有している。
【００２２】
前記第一補強樹脂層２は、例えば、エポキシ系樹脂剤等の高強度樹脂剤により構成される。高強度樹脂剤には、鉄等の金属粉末、セラミック粉末、カーボン粉末、短繊維等が配合されていてもよい。かかる高強度樹脂剤は、硬化剤を混合することにより硬化し、接着性に優れ、一定の強度（例えば、圧縮強度及び引張強度）を有する。例えば、鋼材Ｓが１０ｍｍ程度の肉厚を有する場合には、第一補強樹脂層２は５ｍｍ程度に設定される。なお、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤は、エポキシ系樹脂剤に限定されるものではなく、一定の接着性と一定の強度を有する樹脂剤であれば、他の高強度樹脂剤であってもよい。
【００２３】
前記補強材３は、例えば、網筋により構成される。網筋とは、網目状又は格子状に形成された鉄筋（ステンレス鋼筋を含む）を意味する。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、第一補強樹脂層２に接着される。補強材３は、第一補強樹脂層２に保持されることから、高強度樹脂剤の種類や分量等に応じて、網筋の大きさや重量を調整する必要がある。
【００２４】
前記第二補強樹脂層４は、第一補強樹脂層２と同様に、エポキシ系樹脂剤等の高強度樹脂剤により構成される。第二補強樹脂層４は、第一補強樹脂層２と同じ種類の高強度樹脂剤を使用してもよいし、機能性を考慮して異なる高強度樹脂剤を使用してもよい。第二補強樹脂層４の表面には、防水、防錆、美観向上等の効果を有するコーティングや塗装を施すようにしてもよい。
【００２５】
このように、高強度樹脂剤により補強材３を挟持して腐食部Ｃの上面を覆うことにより、腐食部Ｃの減肉分を補い、鋼材Ｓに作用する応力を第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層４を介して補強材３に伝達することができ、座屈や損傷を抑制することができる。
【００２６】
前記第一補助樹脂層５は、腐食部Ｃが存在する表面と反対側の面（裏面）に形成される樹脂層である。第一補助樹脂層５は、第一補強樹脂層２と同じ樹脂剤により、略同じ構成となるように形成される。
【００２７】
前記補助補強材６は、補強材３と同様に、網筋により構成される。補助補強材６は、補強材３と同じ強度を発揮できるように、補強材３と同じ構成を有する。また、前記第二補助樹脂層７は、第二補強樹脂層４と同じ高強度樹脂剤により、略同じ構成となるように形成される。
【００２８】
腐食部Ｃの裏面に配置される第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７は、鋼材Ｓに荷重がかかることによって、表裏の両方に撓むこととなるため、腐食部Ｃの表裏に実質的に同じ構成の補強構造を配置するようにしたものである。また、腐食部Ｃの表裏に補強構造を配置することにより、片面の補強構造を薄く形成することができ、補強構造の軽量化を図ることができる。
【００２９】
ここで、図１に示した鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）は、補修前の状態であり、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。
【００３０】
本実施形態に係る鋼材補修方法は、鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修方法であって、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２を形成する第一補強樹脂層形成工程と、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置する補強材配置工程と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４を形成する第二補強樹脂層形成工程と、を有している。さらに、本実施形態に係る鋼材補修方法は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５を形成する第一補助樹脂層形成工程と、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する補助補強材配置工程と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有している。
【００３１】
図２（ｂ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する範囲（面積）は、腐食部Ｃの大きさや深さによって設定され、補強したい強度を補うことができ、補強材３を支持することができるように設定される。なお、複数の腐食部Ｃを同一の第一補強樹脂層２で覆うようにしてもよい。
【００３２】
図２（ｃ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００３３】
図２（ｄ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。このとき、第二補強樹脂層４は、補強材３及び第一補強樹脂層２の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６及び第二補強樹脂層４の全体を覆うように形成される。第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成することにより、接着性や防水性を向上させることができる。
【００３４】
なお、図２（ｂ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程の前に、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよいし、図２（ｄ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程の後に、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００３５】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造１について、図３を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、（ｅ）は第六実施形態、（ｆ）は第七実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３７】
図３（ａ）に示した第二実施形態は、補強材３及び補助補強材６に薄肉鋼板を使用したものである。このように、補強材３及び補助補強材６は、網筋に限定されるものではなく、他の強度部材により置換するようにしてもよい。さらに、補強材３及び補助補強材６は、所定の強度を有していれば、薄肉鋼板以外の金属板や三次元織物等であってもよい。
【００３８】
図３（ｂ）に示した第三実施形態は、腐食部Ｃの外周に配置され少なくとも第一補強樹脂層２に被覆されるズレ止め部材８を有するものである。ここでは、ズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５の両方に埋め込まれている。ズレ止め部材８は、例えば、スタッドボルト８１とナット８２とにより構成される。ズレ止め部材８は、腐食部Ｃに近接し、ボルト孔を開けても腐食部Ｃに影響を与えない位置に配置される。なお、スタッドボルト８１に替えて、通常のボルト、打ち込み式のスタッドボルト、スタッド溶接ピン、鋼材Ｓを貫通させずに片面又は両面に立設されるボルト（この場合はナット８２は不要）を使用するようにしてもよい。
【００３９】
かかるズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５との結合を強化して、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が鋼材Ｓの表面から脱離しないようにする部材である。したがって、ズレ止め部材８は、強度部材である必要はなく、従来の補修方法において使用されていた高力ボルトよりも径の小さいスタッドボルト８１を使用することができる。すなわち、ボルト孔を小さくすることができることから、ボルト孔を開ける際に減肉した腐食部Ｃに与える影響（例えば、荷重）を小さくすることができ、腐食部Ｃにより近い箇所にズレ止め部材８を配置することができる。よって、従来の補修方法において高力ボルトを使用できなかった腐食部Ｃにおいてもズレ止め部材８を配置することができる場合があり、効果的に腐食部Ｃを補修することができる。
【００４０】
また、ここではズレ止め部材８は、二本配置した場合を図示しているが、ズレ止め部材８は、少なくとも一本配置されていればよく、腐食部Ｃの大きさや深さに応じて本数を増減させるようにしてもよい。
【００４１】
図３（ｃ）に示した第四実施形態は、補強材３及び補助補強材６をズレ止め部材８に固定したものである。ズレ止め部材８に補強材３及び補助補強材６を固定する場合には、スタッドボルト８１が補強材３及び補助補強材６を貫通する長さに設定し、ズレ止め部材８を固定するナット８２の外側から第二ナット８３を締め付けることによって、補強材３及び補助補強材６をナット８２と第二ナット８３との間で挟持させるようにすればよい。ナット８２は、補強材３及び補助補強材６の位置決めを行うスペーサとしても機能する。ナット８２は、締付機能を有しない単なるスペーサに置換するようにしてもよい。また、第二ナット８３を含むズレ止め部材８は、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７によって被覆される。
【００４２】
このように補強材３及び補助補強材６をズレ止め部材８に固定した場合には、鋼材Ｓに負荷される応力を、ズレ止め部材８を介して確実に補強材３及び補助補強材６に伝達することができ、効果的に腐食部Ｃを補強することができる。なお、鋼材Ｓが一方向にのみ撓み易い場合には、補強材３又は補助補強材６のいずれか一方のみをズレ止め部材８に固定するようにしてもよい。
【００４３】
図３（ｄ）に示した第五実施形態は、腐食部Ｃの表面に補強構造を形成し、腐食部Ｃの裏面に補強構造を形成しないようにしたものである。すなわち、鋼材補修構造１は、第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７により構成される。かかる実施形態によっても、腐食部Ｃの減肉を補うことができ、鋼材Ｓを補修することができる。
【００４４】
図３（ｅ）に示した第六実施形態は、第五実施形態に係る鋼材補修構造１にズレ止め部材８を配置したものである。このように腐食部Ｃの片面のみを補修した場合であっても、ズレ止め部材８を配置して、物理的性質（圧縮強度や引張強度）を向上させることができる。ズレ止め部材８は、図示したように、少なくとも一本あればよいが、二本以上配置するようにしてもよい。ズレ止め部材８は、例えば、普通ボルト８４及びナット８２により構成される。なお、腐食部Ｃの裏面に露出したズレ止め部材８を樹脂剤で被覆したり、塗装を施したり、キャップを被せたりすることによって、防水対策及び防錆対策を施すようにしてもよい。
【００４５】
図３（ｆ）に示した第七実施形態は、第六実施形態に係る鋼材補修構造１のズレ止め部材８に補強材３を固定するようにしたものである。ズレ止め部材８に補強材３を固定する場合には、普通ボルト８４が補強材３を貫通する長さに設定し、ズレ止め部材８を固定するナット８２の外側から第二ナット８３を締め付けることによって、補強材３をナット８２と第二ナット８３との間で挟持させるようにすればよい。
【００４６】
このように腐食部Ｃの片面のみを補修した場合であっても、ズレ止め部材８に補強材３を固定して、第四実施形態と同様に、物理的性質（圧縮強度や引張強度）を向上させることができる。なお、腐食部Ｃの裏面に露出したズレ止め部材８を樹脂剤で被覆したり、塗装を施したり、キャップを被せたりすることによって、防水対策及び防錆対策を施すようにしてもよい。
【００４７】
次に、上述した第三実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、第三実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００４８】
図４（ａ）に示した補修前の状態は、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。この状態において、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよい。
【００４９】
図４（ｂ）に示したズレ止め部材配置工程は、少なくとも第一補強樹脂層２に被覆されるズレ止め部材８を腐食部Ｃの外周に配置する工程である。具体的には、腐食部Ｃの近傍の健全な鋼材Ｓにボルト孔を穿設し、スタッドボルト８１をボルト孔に挿通し、鋼材Ｓの両面からナット８２を螺合する。かかる処理により、スタッドボルト８１が鋼材Ｓに固定され、鋼材Ｓの表裏から突出したズレ止め部材８を容易に形成することができる。
【００５０】
図４（ｃ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。このとき、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５にズレ止め部材８を埋設することにより、補強材３及び補助補強材６とズレ止め部材８との干渉を抑制し、補強材３及び補助補強材６の接着性の維持することができる。
【００５１】
また、図示しないが、補強材３及び補助補強材６が網筋やパンチングメタルのように複数の開口部を有し、かかる開口部によってズレ止め部材８との干渉を回避できる場合には、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５からズレ止め部材８の先端部が突出するようにしてもよい。この場合、ズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層４並びに第一補助樹脂層５及び第二補助樹脂層７に埋設することとなり、ズレ止め効果を向上させることができる。
【００５２】
図４（ｄ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００５３】
図４（ｅ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。第二補強樹脂層４は、補強材３及び第一補強樹脂層２の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６及び第二補強樹脂層４の全体を覆うように形成される。なお、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成するようにしてもよいし、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００５４】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００５５】
また、図３（ｅ）に示した第六実施形態の鋼材補修構造１を形成する場合には、上述した第三実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法において、第一補助樹脂層形成工程、補助補強材配置工程及び第二補助樹脂層形成工程を省略するようにすればよい。
【００５６】
次に、上述した第四実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、第四実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は補強材固定工程及び補助補強材固定工程、（ｆ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００５７】
図５（ａ）に示した補修前の状態は、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。この状態において、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよい。
【００５８】
図５（ｂ）に示したズレ止め部材配置工程は、補強材３及び補助補強材６を固定できるように構成されたズレ止め部材８を腐食部Ｃの外周に配置する工程である。具体的には、腐食部Ｃの近傍の健全な鋼材Ｓにボルト孔を穿設し、スタッドボルト８１をボルト孔に挿通し、鋼材Ｓの両面からナット８２を螺合する。かかる処理により、スタッドボルト８１が鋼材Ｓに固定される。
【００５９】
図５（ｃ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。このとき、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５にズレ止め部材８の一部（ナット８２）を埋設する。
【００６０】
図５（ｄ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００６１】
図５（ｅ）に示した補強材固定工程及び補助補強材固定工程は、ズレ止め部材８に補強材３及び補助補強材６を固定する工程である。具体的には、補強材３及び補助補強材６の上から第二ナット８３を螺合させる。かかる処理によって、補強材３及び補助補強材６は、ナット８２と第二ナット８３との間で締め付けられてズレ止め部材８に固定される。かかる工程は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が硬化した後に行うようにしてもよいが、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が硬化する前に第二ナット８３を螺合させることにより、補強材３及び補助補強材６を第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５に押し付けることができ接着性を容易に向上させることができる。
【００６２】
図４（ｆ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。第二補強樹脂層４は、補強材３、第一補強樹脂層２及びズレ止め部材８の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６、第二補強樹脂層４及びズレ止め部材８の全体を覆うように形成される。なお、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成するようにしてもよいし、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００６３】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００６４】
次に、上述した本実施形態に係る鋼材補修構造１及び鋼材補修方法を橋梁に適用した場合について、図６及び図７を参照しつつ説明する。ここで、図６は、鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。図７は、トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【００６５】
図６（ａ）に示した鋼桁橋９は、例えば、両端部及び中間部に配置された橋桁９１と、橋桁９１の上の支持された鋼材９２と、鋼材９２の上に支持された道路や線路を構成する上部構造物９３と、を有する。鋼材９２は、例えば、Ｉ型鋼により構成され、長手方向に配列された複数の垂直補強鋼材９４を有する。
【００６６】
図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＡ部拡大図である。図示したように、鋼材９２（Ｉ型鋼）は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂを有し、垂直補強鋼材９４は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂに溶接されている。鋼材９２のフランジ９２ｂは、略水平面を形成するように形成されていることから、表面に雨水等の水分が溜まり易く腐食し易い。例えば、フランジ９２ｂに腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００６７】
図６（ｃ）に示したように、鋼材９２に垂直補強鋼材９４が配置されている場合には、第一補強樹脂層２は、隣接する垂直補強鋼材９４間の全域に渡って形成される。したがって、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれかの鋼材補修構造１が、隣接する垂直補強鋼材９４の間におけるフランジ９２ｂの表面の全域に渡って形成されることとなる。このように垂直補強鋼材９４の間を鋼材補修構造１で埋めることにより、フランジ９２ｂに生じる応力分布を均一にすることができ、応力集中を抑制することができる。なお、鋼材補修構造１は、実際には、フランジ９２ｂの外側まで拡張するように（フランジ９２ｂの端面を覆うように）施工されるが、ここでは腐食部Ｃの様子を表示するために、フランジ９２ｂの外側に拡張された部分は仮想線（一点鎖線）で図示している。
【００６８】
図７（ａ）に示したトラス橋１０は、例えば、外形を構成する上弦材１０１及び下弦材１０２と、上弦材１０１又は下弦材１０２に固定されるガセットプレート１０３と、両端がガセットプレート１０３に固定される斜材１０４と、を有する。一般に、トラス橋１０では、上弦材１０１、下弦材１０２、ガセットプレート１０３及び斜材１０４は、いずれも鋼材により構成されており、例えば、斜材１０４はＨ型鋼により構成されることが多い。また、トラス橋１０は、図示した上路式のワーレントラスに限定されるものではなく、下路式であってもよいし、プラットトラス、ハウトラス等の他のトラス構造であってもよい。かかるトラス橋では、ガセットプレート１０３と上弦材１０１、下弦材１０２及び斜材１０４との接続部には、リベットやボルト等の締結具が使用されており、この接続部に雨水等の水分が溜まり易くなっている。
【００６９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＢ部拡大断面図である。図示したように、斜材１０４は、ガセットプレート１０３の上部に接続されていることが多く、斜材１０４とガセットプレート１０３との接続部に溜まった水分がガセットプレート１０３の表面を伝って下方に流れ易くなっている。したがって、斜材１０４の接続部の周辺におけるガセットプレート１０３が腐食し易い。
【００７０】
例えば、図７（ｃ）に示したように、ガセットプレート１０３の表面に腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００７１】
最後に、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造１について、図８を参照しつつ説明する。ここで、図８は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００７２】
図８（ａ）〜（ｄ）に示した実施形態は、第一補強樹脂層２の下に配置される副補強材１１を有するものである。副補強材１１は、減肉された腐食部Ｃの強度をさらに補強するための部材であり、例えば、薄板鋼板により形成される。副補強材１１は、腐食部Ｃを覆うことができる程度の最小限の面積を有し、両ネジボルト８１及びナット８２や普通ボルト８４及びナット８２により鋼材Ｓの表面に直に固定される。かかる構成により、腐食部Ｃを覆って効果的に強度を補強することができる。なお、腐食部Ｃと副補強材１１との隙間には、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤で充填してもよいし、空洞のままであってもよい。
【００７３】
図８（ａ）に示した第八実施形態は、図３（ｂ）に示した第三実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。また、図８（ｂ）に示した第九実施形態は、図３（ｃ）に示した第四実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。また、図８（ｃ）に示した第十実施形態は、図３（ｅ）に示した第六実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。このとき、副補強材１１を固定するためには二本以上の普通ボルト８４を使用することが好ましい。図８（ｄ）に示した第十一実施形態は、図３（ｆ）に示した第七実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。なお、これらの実施形態についても、適宜、図６に示した鋼桁橋９や図７に示したトラス橋１０等の腐食部Ｃに使用することができる。
【００７４】
本発明は上述した実施形態に限定されず、橋梁以外の、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した様々な構造物における腐食部の補修に適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 鋼材補修構造
２ 第一補強樹脂層
３ 補強材
４ 第二補強樹脂層
５ 第一補助樹脂層
６ 補助補強材
７ 第二補助樹脂層
８ ズレ止め部材
１１ 副補強材
９４ 垂直補強鋼材（補強鋼材）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材補修構造及び鋼材補修方法に関し、特に、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した構造物における腐食部の補修に適した鋼材補修構造及び鋼材補修方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼材（鋼製の材料）は、炭素含有量や熱処理の仕方によって、強度、耐食性、耐熱性、磁気特性、熱膨張率等を調整することができ、種々の種類のものが製造されており、橋梁、水門、建築物、海洋構造物、プラント等、様々な構造物に使用されている。これらの鋼製構造物において、鋼材は荷重を支持する部材として使用されていることが多く、一定の強度を必要とする。一方で、鋼製構造物は、野外に曝露した状態で設置されることが多く、水分の付着等によって鋼材が腐食し易い。鋼材が腐食した場合には、肉厚が部分的に薄くなってしまい、強度が低下し、座屈してしまうおそれがある。そこで、腐食した鋼材を補修する必要があるが、上述した鋼製構造物は、大型であることが多く、部分的な腐食で鋼材全体を交換することは効率が悪く、交換作業も大掛かりなものとなってしまう。特に、鋼製構造物が橋梁等のインフラ設備の場合には、鋼材の交換を行う際に設備の使用を停止しなければならず、社会的に与える影響も大きい。
【０００３】
例えば、特許文献１の従来技術の欄には、補強板を高力ボルトで接合する方法が多用されている旨が記載されており、かかる補修方法の欠点を改善する方法として、既設鋼桁の補強必要部位に鉄筋コンクリートを充填して補修する方法や既設鋼桁の補強必要部位にスタッドを溶着し、該スタッドを利用して鉄筋を取り付け、ついでコンクリートを充填して補修する方法が記載されている。
【０００４】
また、特許文献２には、橋梁の上部又は底部に補強板（鋼板）を固定して空洞部を形成し、その空洞部にプラスチックや高分子材料等の熱硬化性材料を注入して、鉄道サービスを中断せずに高架鉄道橋を補強又は補修する方法が記載されている。
【０００５】
また、特許文献３には、架橋ゴム微粒子を分散させたエポキシ樹脂接着剤を介して強化繊維材料を接着する鋼製構造物の補強方法が記載されている。具体的には、試験例として、Ｉ型鋼の底面に上述したエポキシ樹脂接着剤を塗布してプライマー層を形成し、その上に繊維強化シートを積層させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２６６３１９号公報
【特許文献２】特表２００８−５２０８６７号公報
【特許文献３】特開２００４−１０７９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した特許文献１に記載された補修方法では、コンクリートを使用していることから、補修箇所が重量物となり易く鋼製構造物への負荷を増大させてしまう、コンクリートの施工の準備が面倒であるとともに養生完了までに時間を要してしまう等の問題があった。
【０００８】
また、上述した特許文献２及び特許文献３に記載された補修方法を腐食した鋼材の補修に適用することもできる。しかしながら、特許文献２に記載されたような補修方法では、空洞部を形成する補強板を鋼製構造物に固定しなければならず、補強板が重量物となり易く、固定手段も大型化し易く、設置面積及び設置空間が大きくなり易いという問題がある。また、特許文献３に記載されたような補修方法では、腐食した鋼製構造物の表面に繊維強化シートが接着しているが、橋梁等の大型構造物の場合には、繊維強化シートでは十分な強度（例えば、圧縮強度や引張強度）が得られないという問題がある。
【０００９】
本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、簡易な構造で腐食部を補強することができる、鋼材補修構造及び鋼材補修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】
【００１０】
本発明によれば、鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、該第一補強樹脂層の上に配置される補強材と、該補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層と、を有することを特徴とする鋼材補修構造が提供される。
【００１１】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層と、該第一補助樹脂層の上に配置される補助補強材と、該補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層と、を有していてもよい。
【００１２】
前記腐食部の外周に配置され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を有していてもよい。また、前記補強材又は前記補助補強材は、前記ズレ止め部材に固定されていてもよい。
【００１３】
前記第一補強樹脂層、前記第二補強樹脂層、前記第一補助樹脂層及び前記第二補助樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されていてもよい。また、前記補強材及び前記補助補強材は、網筋又は薄肉鋼板であってもよい。また、前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有していてもよい。
【００１４】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有する場合に、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成されていてもよい。
【００１５】
また、本発明によれば、鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修方法であって、前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層を形成する第一補強樹脂層形成工程と、前記第一補強樹脂層の上に補強材を配置する補強材配置工程と、前記補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層を形成する第二補強樹脂層形成工程と、を有することを特徴とする鋼材補修方法が提供される。
【００１６】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層を形成する第一補助樹脂層形成工程と、前記第一補助樹脂層の上に補助補強材を配置する補助補強材配置工程と、前記補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有していてもよい。
【００１７】
前記第一補強樹脂層形成工程又は前記第一補助樹脂層形成工程の前に、少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を前記腐食部の外周に配置するズレ止め部材配置工程を有していてもよい。また、前記ズレ止め部材に前記補強材又は前記補助補強材を固定する補強材固定工程を有していてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
上述した本発明に係る鋼材補修構造及び鋼材補修方法によれば、補強樹脂剤を使用して腐食部を補修するとともに補強樹脂剤に補強材を埋め込むようにしたことにより、簡易な構造で腐食部を補修することができる。また、コンクリートや大型の補強板を使用しないことから、補修構造の軽量化及び作業性の向上を図ることができる。また、腐食部が狭小部や角隅部に存在する場合であっても容易に補修することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は腐食部を示す平面図及び中央断面図、（ｂ）は補修構造を示す平面図及び中央断面図、である。
【図２】本発明の第一実施形態に係る鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｃ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｄ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図３】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、（ｅ）は第六実施形態、（ｆ）は第七実施形態、を示している。
【図４】第三実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図５】第四実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は補強材固定工程及び補助補強材固定工程、（ｆ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【図６】鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図７】トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【図８】本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る鋼材補修構造及び鋼材補修方法について、図１〜図８を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は腐食部を示す平面図及び中央断面図、（ｂ）は補修構造を示す平面図及び中央断面図、である。図２は、本発明の第一実施形態に係る鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｃ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｄ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００２１】
本発明の第一実施形態に係る鋼材補修構造１は、図１（ａ）及び（ｂ）に示したように、鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修構造であり、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２と、第一補強樹脂層２の上に配置される補強材３と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４と、を有している。さらに、鋼材補修構造１は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５と、第一補助樹脂層５の上に配置される補助補強材６と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７と、を有している。
【００２２】
前記第一補強樹脂層２は、例えば、エポキシ系樹脂剤等の高強度樹脂剤により構成される。高強度樹脂剤には、鉄等の金属粉末、セラミック粉末、カーボン粉末、短繊維等が配合されていてもよい。かかる高強度樹脂剤は、硬化剤を混合することにより硬化し、接着性に優れ、一定の強度（例えば、圧縮強度及び引張強度）を有する。例えば、鋼材Ｓが１０ｍｍ程度の肉厚を有する場合には、第一補強樹脂層２は５ｍｍ程度に設定される。なお、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤は、エポキシ系樹脂剤に限定されるものではなく、一定の接着性と一定の強度を有する樹脂剤であれば、他の高強度樹脂剤であってもよい。
【００２３】
前記補強材３は、例えば、網筋により構成される。網筋とは、網目状又は格子状に形成された鉄筋（ステンレス鋼筋を含む）を意味する。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、第一補強樹脂層２に接着される。補強材３は、第一補強樹脂層２に保持されることから、高強度樹脂剤の種類や分量等に応じて、網筋の大きさや重量を調整する必要がある。
【００２４】
前記第二補強樹脂層４は、第一補強樹脂層２と同様に、エポキシ系樹脂剤等の高強度樹脂剤により構成される。第二補強樹脂層４は、第一補強樹脂層２と同じ種類の高強度樹脂剤を使用してもよいし、機能性を考慮して異なる高強度樹脂剤を使用してもよい。第二補強樹脂層４の表面には、防水、防錆、美観向上等の効果を有するコーティングや塗装を施すようにしてもよい。
【００２５】
このように、高強度樹脂剤により補強材３を挟持して腐食部Ｃの上面を覆うことにより、腐食部Ｃの減肉分を補い、鋼材Ｓに作用する応力を第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層４を介して補強材３に伝達することができ、座屈や損傷を抑制することができる。
【００２６】
前記第一補助樹脂層５は、腐食部Ｃが存在する表面と反対側の面（裏面）に形成される樹脂層である。第一補助樹脂層５は、第一補強樹脂層２と同じ樹脂剤により、略同じ構成となるように形成される。
【００２７】
前記補助補強材６は、補強材３と同様に、網筋により構成される。補助補強材６は、補強材３と同じ強度を発揮できるように、補強材３と同じ構成を有する。また、前記第二補助樹脂層７は、第二補強樹脂層４と同じ高強度樹脂剤により、略同じ構成となるように形成される。
【００２８】
腐食部Ｃの裏面に配置される第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７は、鋼材Ｓに荷重がかかることによって、表裏の両方に撓むこととなるため、腐食部Ｃの表裏に実質的に同じ構成の補強構造を配置するようにしたものである。また、腐食部Ｃの表裏に補強構造を配置することにより、片面の補強構造を薄く形成することができ、補強構造の軽量化を図ることができる。
【００２９】
ここで、図１に示した鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図２を参照しつつ説明する。図２（ａ）は、補修前の状態であり、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。
【００３０】
本実施形態に係る鋼材補修方法は、鋼材Ｓの表面に形成された腐食部Ｃを補修する鋼材補修方法であって、腐食部Ｃに充填されるとともに腐食部Ｃの外周を被覆する第一補強樹脂層２を形成する第一補強樹脂層形成工程と、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置する補強材配置工程と、補強材３及び第一補強樹脂層２を被覆する第二補強樹脂層４を形成する第二補強樹脂層形成工程と、を有している。さらに、本実施形態に係る鋼材補修方法は、腐食部Ｃの裏面に第一補強樹脂層２と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層５を形成する第一補助樹脂層形成工程と、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する補助補強材配置工程と、補助補強材６及び第一補助樹脂層５を被覆する第二補助樹脂層７を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有している。
【００３１】
図２（ｂ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する範囲（面積）は、腐食部Ｃの大きさや深さによって設定され、補強したい強度を補うことができ、補強材３を支持することができるように設定される。なお、複数の腐食部Ｃを同一の第一補強樹脂層２で覆うようにしてもよい。
【００３２】
図２（ｃ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００３３】
図２（ｄ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。このとき、第二補強樹脂層４は、補強材３及び第一補強樹脂層２の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６及び第二補強樹脂層４の全体を覆うように形成される。第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成することにより、接着性や防水性を向上させることができる。
【００３４】
なお、図２（ｂ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程の前に、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよいし、図２（ｄ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程の後に、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００３５】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００３６】
次に、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造１について、図３を参照しつつ説明する。ここで、図３は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、（ｄ）は第五実施形態、（ｅ）は第六実施形態、（ｆ）は第七実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００３７】
図３（ａ）に示した第二実施形態は、補強材３及び補助補強材６に薄肉鋼板を使用したものである。このように、補強材３及び補助補強材６は、網筋に限定されるものではなく、他の強度部材により置換するようにしてもよい。さらに、補強材３及び補助補強材６は、所定の強度を有していれば、薄肉鋼板以外の金属板や三次元織物等であってもよい。
【００３８】
図３（ｂ）に示した第三実施形態は、腐食部Ｃの外周に配置され少なくとも第一補強樹脂層２に被覆されるズレ止め部材８を有するものである。ここでは、ズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５の両方に埋め込まれている。ズレ止め部材８は、例えば、スタッドボルト８１とナット８２とにより構成される。ズレ止め部材８は、腐食部Ｃに近接し、ボルト孔を開けても腐食部Ｃに影響を与えない位置に配置される。なお、スタッドボルト８１に替えて、通常のボルト、打ち込み式のスタッドボルト、スタッド溶接ピン、鋼材Ｓを貫通させずに片面又は両面に立設されるボルト（この場合はナット８２は不要）を使用するようにしてもよい。
【００３９】
かかるズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５との結合を強化して、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が鋼材Ｓの表面から脱離しないようにする部材である。したがって、ズレ止め部材８は、強度部材である必要はなく、従来の補修方法において使用されていた高力ボルトよりも径の小さいスタッドボルト８１を使用することができる。すなわち、ボルト孔を小さくすることができることから、ボルト孔を開ける際に減肉した腐食部Ｃに与える影響（例えば、荷重）を小さくすることができ、腐食部Ｃにより近い箇所にズレ止め部材８を配置することができる。よって、従来の補修方法において高力ボルトを使用できなかった腐食部Ｃにおいてもズレ止め部材８を配置することができる場合があり、効果的に腐食部Ｃを補修することができる。
【００４０】
また、ここではズレ止め部材８は、二本配置した場合を図示しているが、ズレ止め部材８は、少なくとも一本配置されていればよく、腐食部Ｃの大きさや深さに応じて本数を増減させるようにしてもよい。
【００４１】
図３（ｃ）に示した第四実施形態は、補強材３及び補助補強材６をズレ止め部材８に固定したものである。ズレ止め部材８に補強材３及び補助補強材６を固定する場合には、スタッドボルト８１が補強材３及び補助補強材６を貫通する長さに設定し、ズレ止め部材８を固定するナット８２の外側から第二ナット８３を締め付けることによって、補強材３及び補助補強材６をナット８２と第二ナット８３との間で挟持させるようにすればよい。ナット８２は、補強材３及び補助補強材６の位置決めを行うスペーサとしても機能する。ナット８２は、締付機能を有しない単なるスペーサに置換するようにしてもよい。また、第二ナット８３を含むズレ止め部材８は、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７によって被覆される。
【００４２】
このように補強材３及び補助補強材６をズレ止め部材８に固定した場合には、鋼材Ｓに負荷される応力を、ズレ止め部材８を介して確実に補強材３及び補助補強材６に伝達することができ、効果的に腐食部Ｃを補強することができる。なお、鋼材Ｓが一方向にのみ撓み易い場合には、補強材３又は補助補強材６のいずれか一方のみをズレ止め部材８に固定するようにしてもよい。
【００４３】
図３（ｄ）に示した第五実施形態は、腐食部Ｃの表面に補強構造を形成し、腐食部Ｃの裏面に補強構造を形成しないようにしたものである。すなわち、鋼材補修構造１は、第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７により構成される。かかる実施形態によっても、腐食部Ｃの減肉を補うことができ、鋼材Ｓを補修することができる。
【００４４】
図３（ｅ）に示した第六実施形態は、第五実施形態に係る鋼材補修構造１にズレ止め部材８を配置したものである。このように腐食部Ｃの片面のみを補修した場合であっても、ズレ止め部材８を配置して、物理的性質（圧縮強度や引張強度）を向上させることができる。ズレ止め部材８は、図示したように、少なくとも一本あればよいが、二本以上配置するようにしてもよい。ズレ止め部材８は、例えば、普通ボルト８４及びナット８２により構成される。なお、腐食部Ｃの裏面に露出したズレ止め部材８を樹脂剤で被覆したり、塗装を施したり、キャップを被せたりすることによって、防水対策及び防錆対策を施すようにしてもよい。
【００４５】
図３（ｆ）に示した第七実施形態は、第六実施形態に係る鋼材補修構造１のズレ止め部材８に補強材３を固定するようにしたものである。ズレ止め部材８に補強材３を固定する場合には、普通ボルト８４が補強材３を貫通する長さに設定し、ズレ止め部材８を固定するナット８２の外側から第二ナット８３を締め付けることによって、補強材３をナット８２と第二ナット８３との間で挟持させるようにすればよい。
【００４６】
このように腐食部Ｃの片面のみを補修した場合であっても、ズレ止め部材８に補強材３を固定して、第四実施形態と同様に、物理的性質（圧縮強度や引張強度）を向上させることができる。なお、腐食部Ｃの裏面に露出したズレ止め部材８を樹脂剤で被覆したり、塗装を施したり、キャップを被せたりすることによって、防水対策及び防錆対策を施すようにしてもよい。
【００４７】
次に、上述した第三実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図４を参照しつつ説明する。ここで、図４は、第三実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００４８】
図４（ａ）に示した補修前の状態は、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。この状態において、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよい。
【００４９】
図４（ｂ）に示したズレ止め部材配置工程は、少なくとも第一補強樹脂層２に被覆されるズレ止め部材８を腐食部Ｃの外周に配置する工程である。具体的には、腐食部Ｃの近傍の健全な鋼材Ｓにボルト孔を穿設し、スタッドボルト８１をボルト孔に挿通し、鋼材Ｓの両面からナット８２を螺合する。かかる処理により、スタッドボルト８１が鋼材Ｓに固定され、鋼材Ｓの表裏から突出したズレ止め部材８を容易に形成することができる。
【００５０】
図４（ｃ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。このとき、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５にズレ止め部材８を埋設することにより、補強材３及び補助補強材６とズレ止め部材８との干渉を抑制し、補強材３及び補助補強材６の接着性の維持することができる。
【００５１】
また、図示しないが、補強材３及び補助補強材６が網筋やパンチングメタルのように複数の開口部を有し、かかる開口部によってズレ止め部材８との干渉を回避できる場合には、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５からズレ止め部材８の先端部が突出するようにしてもよい。この場合、ズレ止め部材８は、第一補強樹脂層２及び第二補強樹脂層４並びに第一補助樹脂層５及び第二補助樹脂層７に埋設することとなり、ズレ止め効果を向上させることができる。
【００５２】
図４（ｄ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００５３】
図４（ｅ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。第二補強樹脂層４は、補強材３及び第一補強樹脂層２の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６及び第二補強樹脂層４の全体を覆うように形成される。なお、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成するようにしてもよいし、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００５４】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００５５】
また、図３（ｅ）に示した第六実施形態の鋼材補修構造１を形成する場合には、上述した第三実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法において、第一補助樹脂層形成工程、補助補強材配置工程及び第二補助樹脂層形成工程を省略するようにすればよい。
【００５６】
次に、上述した第四実施形態に係る鋼材補修構造１による鋼材補修方法について、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は、第四実施形態に係る鋼材補修構造による鋼材補修方法を示す図であり、（ａ）は補修前の状態、（ｂ）はズレ止め部材配置工程、（ｃ）は第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程、（ｄ）は補強材配置工程及び補助補強材配置工程、（ｅ）は補強材固定工程及び補助補強材固定工程、（ｆ）は第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程、を示している。
【００５７】
図５（ａ）に示した補修前の状態は、鋼材Ｓの一部に腐食部Ｃが形成された状態を示している。この状態において、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５を形成する部分（腐食部Ｃ内及び鋼材Ｓ表面）を洗浄やケレンするようにしてもよい。
【００５８】
図５（ｂ）に示したズレ止め部材配置工程は、補強材３及び補助補強材６を固定できるように構成されたズレ止め部材８を腐食部Ｃの外周に配置する工程である。具体的には、腐食部Ｃの近傍の健全な鋼材Ｓにボルト孔を穿設し、スタッドボルト８１をボルト孔に挿通し、鋼材Ｓの両面からナット８２を螺合する。かかる処理により、スタッドボルト８１が鋼材Ｓに固定される。
【００５９】
図５（ｃ）に示した第一補強樹脂層形成工程及び第一補助樹脂層形成工程は、腐食部Ｃの表面に第一補強樹脂層２を形成し、腐食部Ｃの裏面に第一補助樹脂層５を形成する工程である。このとき、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５にズレ止め部材８の一部（ナット８２）を埋設する。
【００６０】
図５（ｄ）に示した補強材配置工程及び補助補強材配置工程は、第一補強樹脂層２の上に補強材３を配置し、第一補助樹脂層５の上に補助補強材６を配置する工程である。補強材３は、第一補強樹脂層２が硬化する前に配置され、補助補強材６は、第一補助樹脂層５が硬化する前に配置される。このとき、補強材３及び補助補強材６の表面が各樹脂層に食い込むように押し付けるようにしてもよい。
【００６１】
図５（ｅ）に示した補強材固定工程及び補助補強材固定工程は、ズレ止め部材８に補強材３及び補助補強材６を固定する工程である。具体的には、補強材３及び補助補強材６の上から第二ナット８３を螺合させる。かかる処理によって、補強材３及び補助補強材６は、ナット８２と第二ナット８３との間で締め付けられてズレ止め部材８に固定される。かかる工程は、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が硬化した後に行うようにしてもよいが、第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５が硬化する前に第二ナット８３を螺合させることにより、補強材３及び補助補強材６を第一補強樹脂層２及び第一補助樹脂層５に押し付けることができ接着性を容易に向上させることができる。
【００６２】
図４（ｆ）に示した第二補強樹脂層形成工程及び第二補助樹脂層形成工程は、補強材３の上から第二補強樹脂層４を形成し、補助補強材６の上から第二補助樹脂層７を形成する工程である。第二補強樹脂層４は、補強材３、第一補強樹脂層２及びズレ止め部材８の全体を覆うように形成され、第二補助樹脂層７は、補助補強材６、第二補強樹脂層４及びズレ止め部材８の全体を覆うように形成される。なお、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７の外周部はテーパ状に形成するようにしてもよいし、第二補強樹脂層４及び第二補助樹脂層７を塗装するようにしてもよい。
【００６３】
上述した実施形態では、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）と裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）とを同時に形成する場合について説明したが、腐食部Ｃの表面側の補強構造（第一補強樹脂層２、補強材３及び第二補強樹脂層４）を形成してから、腐食部Ｃの裏面側の補強構造（第一補助樹脂層５、補助補強材６及び第二補助樹脂層７）を形成するようにしてもよい。
【００６４】
次に、上述した本実施形態に係る鋼材補修構造１及び鋼材補修方法を橋梁に適用した場合について、図６及び図７を参照しつつ説明する。ここで、図６は、鋼桁橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）は鋼桁橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。図７は、トラス橋の腐食部を補修する場合の説明図であり、（ａ）はトラス橋の構成図、（ｂ）は補修前の腐食部、（ｃ）は補修後の腐食部、を示している。
【００６５】
図６（ａ）に示した鋼桁橋９は、例えば、両端部及び中間部に配置された橋桁９１と、橋桁９１の上の支持された鋼材９２と、鋼材９２の上に支持された道路や線路を構成する上部構造物９３と、を有する。鋼材９２は、例えば、Ｉ型鋼により構成され、長手方向に配列された複数の垂直補強鋼材９４を有する。
【００６６】
図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＡ部拡大図である。図示したように、鋼材９２（Ｉ型鋼）は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂを有し、垂直補強鋼材９４は、ウェブ９２ａ及びフランジ９２ｂに溶接されている。鋼材９２のフランジ９２ｂは、略水平面を形成するように形成されていることから、表面に雨水等の水分が溜まり易く腐食し易い。例えば、フランジ９２ｂに腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００６７】
図６（ｃ）に示したように、鋼材９２に垂直補強鋼材９４が配置されている場合には、第一補強樹脂層２は、隣接する垂直補強鋼材９４間の全域に渡って形成される。したがって、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれかの鋼材補修構造１が、隣接する垂直補強鋼材９４の間におけるフランジ９２ｂの表面の全域に渡って形成されることとなる。このように垂直補強鋼材９４の間を鋼材補修構造１で埋めることにより、フランジ９２ｂに生じる応力分布を均一にすることができ、応力集中を抑制することができる。なお、鋼材補修構造１は、実際には、フランジ９２ｂの外側まで拡張するように（フランジ９２ｂの端面を覆うように）施工されるが、ここでは腐食部Ｃの様子を表示するために、フランジ９２ｂの外側に拡張された部分は仮想線（一点鎖線）で図示している。
【００６８】
図７（ａ）に示したトラス橋１０は、例えば、外形を構成する上弦材１０１及び下弦材１０２と、上弦材１０１又は下弦材１０２に固定されるガセットプレート１０３と、両端がガセットプレート１０３に固定される斜材１０４と、を有する。一般に、トラス橋１０では、上弦材１０１、下弦材１０２、ガセットプレート１０３及び斜材１０４は、いずれも鋼材により構成されており、例えば、斜材１０４はＨ型鋼により構成されることが多い。また、トラス橋１０は、図示した上路式のワーレントラスに限定されるものではなく、下路式であってもよいし、プラットトラス、ハウトラス等の他のトラス構造であってもよい。かかるトラス橋では、ガセットプレート１０３と上弦材１０１、下弦材１０２及び斜材１０４との接続部には、リベットやボルト等の締結具が使用されており、この接続部に雨水等の水分が溜まり易くなっている。
【００６９】
図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＢ部拡大断面図である。図示したように、斜材１０４は、ガセットプレート１０３の上部に接続されていることが多く、斜材１０４とガセットプレート１０３との接続部に溜まった水分がガセットプレート１０３の表面を伝って下方に流れ易くなっている。したがって、斜材１０４の接続部の周辺におけるガセットプレート１０３が腐食し易い。
【００７０】
例えば、図７（ｃ）に示したように、ガセットプレート１０３の表面に腐食部Ｃが生じている場合、上述した第一実施形態〜第六実施形態のいずれの鋼材補修構造１を使用して、鋼材Ｓを補修することができる。
【００７１】
最後に、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造１について、図８を参照しつつ説明する。ここで、図８は、本発明の他の実施形態に係る鋼材補修構造を示す図であり、（ａ）は第八実施形態、（ｂ）は第九実施形態、（ｃ）は第十実施形態、（ｄ）は第十一実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態に係る鋼材補修構造１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。
【００７２】
図８（ａ）〜（ｄ）に示した実施形態は、第一補強樹脂層２の下に配置される副補強材１１を有するものである。副補強材１１は、減肉された腐食部Ｃの強度をさらに補強するための部材であり、例えば、薄板鋼板により形成される。副補強材１１は、腐食部Ｃを覆うことができる程度の最小限の面積を有し、両ネジボルト８１及びナット８２や普通ボルト８４及びナット８２により鋼材Ｓの表面に直に固定される。かかる構成により、腐食部Ｃを覆って効果的に強度を補強することができる。なお、腐食部Ｃと副補強材１１との隙間には、第一補強樹脂層２を形成する高強度樹脂剤で充填してもよいし、空洞のままであってもよい。
【００７３】
図８（ａ）に示した第八実施形態は、図３（ｂ）に示した第三実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。また、図８（ｂ）に示した第九実施形態は、図３（ｃ）に示した第四実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。また、図８（ｃ）に示した第十実施形態は、図３（ｅ）に示した第六実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。このとき、副補強材１１を固定するためには二本以上の普通ボルト８４を使用することが好ましい。図８（ｄ）に示した第十一実施形態は、図３（ｆ）に示した第七実施形態に係る鋼材補修構造１に対して、副補強材１１を配置したものである。なお、これらの実施形態についても、適宜、図６に示した鋼桁橋９や図７に示したトラス橋１０等の腐食部Ｃに使用することができる。
【００７４】
本発明は上述した実施形態に限定されず、橋梁以外の、水門、建築物、海洋構造物、プラント等の鋼材を使用した様々な構造物における腐食部の補修に適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００７５】
１ 鋼材補修構造
２ 第一補強樹脂層
３ 補強材
４ 第二補強樹脂層
５ 第一補助樹脂層
６ 補助補強材
７ 第二補助樹脂層
８ ズレ止め部材
１１ 副補強材
９４ 垂直補強鋼材（補強鋼材）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、
前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、
該第一補強樹脂層の上に配置される補強材と、
該補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層と、
を有することを特徴とする鋼材補修構造。
【請求項２】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層と、該第一補助樹脂層の上に配置される補助補強材と、該補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼材補修構造。
【請求項３】
前記腐食部の外周に配置され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼材補修構造。
【請求項４】
前記補強材又は前記補助補強材は、前記ズレ止め部材に固定されている、ことを特徴とする請求項３に記載の鋼材補修構造。
【請求項５】
前記第一補強樹脂層、前記第二補強樹脂層、前記第一補助樹脂層及び前記第二補助樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項６】
前記補強材及び前記補助補強材は、網筋又は薄肉鋼板である、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項７】
前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項８】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有する場合に、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項９】
鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修方法であって、
前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層を形成する第一補強樹脂層形成工程と、
前記第一補強樹脂層の上に補強材を配置する補強材配置工程と、
前記補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層を形成する第二補強樹脂層形成工程と、
を有することを特徴とする鋼材補修方法。
【請求項１０】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層を形成する第一補助樹脂層形成工程と、前記第一補助樹脂層の上に補助補強材を配置する補助補強材配置工程と、前記補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有することを特徴とする請求項９に記載の鋼材補修方法。
【請求項１１】
前記第一補強樹脂層形成工程又は前記第一補助樹脂層形成工程の前に、少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を前記腐食部の外周に配置するズレ止め部材配置工程を有する、ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の鋼材補修方法。
【請求項１２】
前記ズレ止め部材に前記補強材又は前記補助補強材を固定する補強材固定工程を有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の鋼材補修方法。
【請求項１】
鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修構造であって、
前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層と、
該第一補強樹脂層の上に配置される補強材と、
該補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層と、
を有することを特徴とする鋼材補修構造。
【請求項２】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層と、該第一補助樹脂層の上に配置される補助補強材と、該補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の鋼材補修構造。
【請求項３】
前記腐食部の外周に配置され少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を有する、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の鋼材補修構造。
【請求項４】
前記補強材又は前記補助補強材は、前記ズレ止め部材に固定されている、ことを特徴とする請求項３に記載の鋼材補修構造。
【請求項５】
前記第一補強樹脂層、前記第二補強樹脂層、前記第一補助樹脂層及び前記第二補助樹脂層は、エポキシ系樹脂剤により構成されている、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項６】
前記補強材及び前記補助補強材は、網筋又は薄肉鋼板である、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項７】
前記第一補強樹脂層の下に配置される副補強材を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項８】
前記鋼材が長手方向に配列された複数の補強鋼材を有する場合に、前記第一補強樹脂層は、隣接する前記補強鋼材間の全域に渡って形成される、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の鋼材補修構造。
【請求項９】
鋼材の表面に形成された腐食部を補修する鋼材補修方法であって、
前記腐食部に充填されるとともに前記腐食部の外周を被覆する第一補強樹脂層を形成する第一補強樹脂層形成工程と、
前記第一補強樹脂層の上に補強材を配置する補強材配置工程と、
前記補強材及び前記第一補強樹脂層を被覆する第二補強樹脂層を形成する第二補強樹脂層形成工程と、
を有することを特徴とする鋼材補修方法。
【請求項１０】
前記腐食部の裏面に前記第一補強樹脂層と同等の領域を被覆する第一補助樹脂層を形成する第一補助樹脂層形成工程と、前記第一補助樹脂層の上に補助補強材を配置する補助補強材配置工程と、前記補助補強材及び前記第一補助樹脂層を被覆する第二補助樹脂層を形成する第二補助樹脂層形成工程と、を有することを特徴とする請求項９に記載の鋼材補修方法。
【請求項１１】
前記第一補強樹脂層形成工程又は前記第一補助樹脂層形成工程の前に、少なくとも前記第一補強樹脂層に被覆されるズレ止め部材を前記腐食部の外周に配置するズレ止め部材配置工程を有する、ことを特徴とする請求項９又は請求項１０に記載の鋼材補修方法。
【請求項１２】
前記ズレ止め部材に前記補強材又は前記補助補強材を固定する補強材固定工程を有する、ことを特徴とする請求項１１に記載の鋼材補修方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１４９４９（Ｐ２０１３−１４９４９Ａ）
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４８７８０（Ｐ２０１１−１４８７８０）
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【特許番号】特許第４８８５３２７号（Ｐ４８８５３２７）
【特許公報発行日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（３９５０１３２１２）株式会社ＩＨＩインフラ建設 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月２４日（２０１３．１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月５日（２０１１．７．５）
【特許番号】特許第４８８５３２７号（Ｐ４８８５３２７）
【特許公報発行日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（３９５０１３２１２）株式会社ＩＨＩインフラ建設 (10)
【Ｆターム（参考）】
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