JP4735223B2

JP4735223B2 - 既設壁体の改修補強構造

Info

Publication number: JP4735223B2
Application number: JP2005354878A
Authority: JP
Inventors: 誠金井; 音三武安; 要安部; 絢三徳田; 郁夫小澤; 敏雄野村; 智浩早川
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2005-12-08
Filing date: 2005-12-08
Publication date: 2011-07-27
Anticipated expiration: 2025-12-08
Also published as: JP2007154600A

Description

本発明は既存壁体の改修補強構造に係わり、特に、鉄道や道路に設置されている高欄等の既設壁体の補強や強度・機能向上を図る上で有用な既存壁体の改修補強構造の技術に関する。

壁体として、例えば鉄道や道路等の高架部に設置されている高欄等がある。当該高欄は車両落下の防止を図る防護壁、車両に対する横風の影響を低減する防風壁、車両走行騒音の周囲への拡散を防止する防音壁等の各種機能を担うべく設けられており、一般的に、床版上にこれと一体的にＲＣ造で所定高さまで地覆部を打設形成し、この地覆部の上に所望の高さまでコンクリートブロックを積み上げて築造されている。

ところで、このような既存の壁体にあっては、コンクリートの中性化等の経年劣化による強度低下が生じたり、風や地震等による水平方向作用力の見直しに伴う耐力の増強化や、車両の高速化に伴う防音対策等に起因した高さ寸法の嵩上げ等の要求が生じた場合に、当該既存壁体の改修補強が必要になることがある。そして、このような場合において従来にあっては、その既存壁体を全て撤去した後に、要求される強度や諸機能の各種条件を満たす新たな壁体を構築し直すのが一般的であった。

また、特開２００４−１１２２６号公報には、上記のような改修補強に用いる改修パネルの提案がなされている。当該提案の改修パネルは、繊維シートと補強板とを接着剤で接合して一体化するとともに、下端部には床版に埋設するアンカー部を一体的に設け、かつ繊維シートの面内にも既存壁体内に埋設するアンカー部を突出させて設けて形成されるようになっている。

そして、当該改修パネルは、改修補強が必要になった既設壁体に対して、高強度無収縮モルタルやエポキシ樹脂、ＥＶＡ系、高分子樹脂系、酢酸ビニル系、ゴムラテックス系、アクリルエマルジョン系、再生ゴム系、シリコーン系などの接合材を介して一体化され、かつ下端部のアンカー部は床版に設けたアンカー孔に挿入固定され、繊維シートの面内に設けたアンカー部は既設壁体に尖設したアンカー孔に挿入固定されて取り付けられる。
特開２００４−１１２２６

しかしながら、上述したように既設の壁体を解体撤去してから新設の壁体を構築し直すようにすると、毀し工による騒音の発生や解体したコンクリートガラ等の産業廃棄物の処分といった環境負荷の面での問題が大きくなってしまうのを否めず、さらに工期も長くなってしまい建設コストが肥大化するという問題もあった。

一方、上記提案の改修パネルを用いた補強では、当該改修パネルを既設壁体の一側表面に一体化させて補強する構造となっているので、当該既設壁体に作用する曲げモーメントを大幅に低減させることはできない。また、補強後におけるコンクリートの更なる酸化による中性化の進行を防止することはできず充分な耐久性が得られないと言う問題がある。

本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、既設壁体を解体撤去することなく利用して合理的に耐力の向上を図ることができ、もって工期の短縮化及び環境負荷低減化によるコスト低減が可能で、しかも耐久性の高い既存壁体の改修補強構造を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明の請求項１に係る既存壁体の改修補強構造にあっては、床版に一体的に立設された既存壁体を挟んで両面に接着材を介して貼着されて一体化された補強板と、該既存壁体を貫通して該両面の補強板同士を連結する連結部材と、該両面の補強板の上端部同士を相互に一体的に繋いで設けられて該既存壁体の上部を覆う笠板と、を備え、該補強板は平板状をなして上端部から下端部までを１枚で形成されている、ことを特徴とする。

ここで、請求項２に示すように、前記請求項１において、前記両面の補強板の下端を前記床盤に固定するアンカーを設けた構成となし得る。

また、請求項３に示すように、前記請求項１または２において、前記補強板が前記既存壁体の上端部よりも上方に所定長さ延設されて、該既存壁体の上部に嵩上げ部が形成され、該嵩上げ部にも両補強板同士を連結する連結部材を設けた構成となし得る。

また、請求項４に示すように、前記請求項３において、前記嵩上げ部の内部に発泡樹脂を充填した構成となし得る。

また、請求項５に示すように、前記補強板がビニロン繊維等の補強繊維をセメントに混練して形成される高靱性セメント板である構成となし得る。

あるいは、請求項６に示すように、前記補強板が繊維補強樹脂板である構成とすることもできる。

さらに、請求項７に示すように、前記補強板がステンレス鋼板やアルミニウム合金板、高耐食溶融メッキ鋼板等のステンレス鋼板である構成ともなし得る。

また、請求項８に示すように、前記笠板はステンレス鋼板やアルミニウム合金板、高耐食溶融メッキ鋼板等の高耐食性の金属板とするのが望ましい。

上述のように構成される本発明の既存壁体の改修補強構造によれば、平板状をなして上端部から下端部までを１枚で形成されている補強板を既存壁体の両面に一体化させることによって、壁体に作用する曲げモーメントを両面の補強板の圧縮力と引張力とで負担しつつ、せん断力は既存の壁体と連結部材及び笠板とで負担して風荷重や地震荷重等の水平力に対して抵抗することができる。

即ち、既存の壁体を解体撤去することなく、これをせん断力伝達部材として利用して合理的に補強しつつ、その強度や機能の向上を図ることができ、もって毀し工や産業廃棄物処理を不要にして環境負荷の低減化が図れるばかりか、工期の短縮化とともにコストダウンも図れるようになる。

また、既存壁体はその両面が補強板で覆われ、かつ上面が笠板で覆われることによって、その全面が外気から遮断されて雨水の浸透も可及的に防止されるので、その改修補強後に既存壁体の中性化等による経時劣化か進行してしまうことを可及的に抑制することができ、耐久性が著しく向上する。

また、補強板を前記既存壁体の上端部よりも所定長さ上方に延設して、既存壁体の上部に嵩上げ部を形成するように構成すれば、壁の高さを容易に増大させることができ、例えば鉄道や道路等の既設壁体の改修補強に適用して、車両の走行騒音が沿線に拡散するのを防止する防音壁としての機能を高めることができる。

以下に本発明の実施の形態例について添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係る既存壁体の改修補強構造の第１の実施形態を示すものであり、ここでは鉄道高架の高欄をその改修補強の対象の既存壁体とした例を示している。図示するように、既存壁体２としての高欄は床版４上にこれと一体的に所定の高さで形成された地覆部６と、この地覆部６の上に所望の高さで形成されたコンクリートブロック部８とからなり、地覆部６は鉄筋１０が配筋されて床版４とともにＲＣ造で一体的に形成されており、コンクリートブロック部８は予め工場などで形成されて上記地覆部６上に一体的に載置されている。

この様にして床版４上に一体的に立設されている既設壁体２に対する改修補強構造は、当該既存壁体２を挟んでその両面に設けられる補強板１２ａ，１２ｂと、この両面の補強板１２ａ，１２ｂと既存壁体２とを貫通して当該補強板１２ａ，１２ｂ同士を連結する連結部材１６と、これら両面の補強板１２ａ，１２ｂの上端部同士を相互に一体的に繋いで設けられて、当該既存壁体２の上部を覆う笠板１８とを備えて構成されている。

上記補強板１２ａ，１２ｂは平板状をなして、その上端部から下端部までを１枚で形成されており、硬化性樹脂からなる接着材１４を介して既存壁体２の表面に密着して貼着されることで一体化される。ここで上記補強板１２ａ，１２ｂには高靱性セメント板を採用するのが望ましい。この高靱性セメント板は高強度ビニロン繊維等の補強繊維を抄造法によりセメントに混練して形成されるが、高靱性・高曲げ強度の特性を与えつつ６〜９ｍｍ程度の薄板に成形して工場等で高品質に廉価に大量生産することができ、孔明けや切断等の加工も現場で容易になし得、運搬・施工性に優れたものである。なお、下表１は高強度ビニロン繊維を用いて作製した高靱性セメント板の一例の性能を示すものである。

また、上記補強板１２ａ，１２ｂには上記高靱性セメント板以外にも、繊維補強樹脂板、あるいはステンレス鋼板やアルミニウム合金板、高耐食溶融メッキ鋼板等の高耐食性の金属板を採用し得る。

そして、上記両補強板１２ａ，１２ｂ間を繋いで既存壁体２を貫通して設けられる連結部材１６には、ボルト１６ａが採用されており、その両端部にナット１６ｂが螺合されて両補強板１２ａ，１２ｂと既存壁体２とが一体的に締結固定される。そして、このボルト１６ａとナット１６ｂとには耐食性に優れたステンレス製のものを使用するのが望ましい。この際、既設壁体２の地覆部６の内部には鉄筋１０が配筋されているので、当該地覆部６内に配設するボルト１６ａには外周面を樹脂コーティングしたものを使用して、鉄筋１０との異種金属間で腐蝕が進行してしまうのを防止するようにする。また、ボルト１６ａは既存壁体２と両補強板１２，１２とを貫通して尖設形成された挿通孔内に挿通配置されるが、その挿通孔内の隙間には雨水の浸入を防止するための止水材として樹脂が充填されている。

また、両面の補強板１２ａ，１２ｂの下端にはこれらを床盤４に固定するアンカー２０，２２が設けられている。ここで、この図示例にあっては、高架高欄をなす既存壁体２の外面側に設けられる補強板１２ａは、その下端部が床版４の側面の下縁まで延長されていて、この側面まで延長されている部分に当該補強板１２ａを貫通してアンカー２０があと施行で床版４に埋設固定される。また、当該アンカー２０の突出端部には雄ねじ部が形成されていて、当該雄ねじ部にナット２０ａが螺号されて補強板１２ａの下端部が床版４に一体的に締結固定される。

一方、既存壁体２の内面側に設けられるアンカー２２はＬ字金物２４を介して床版４の上面側に配置されている。このＬ字型金物はその屈曲した一側部が既存壁体２の地覆部６と補強板１２ｂとの間に挟まれて接着材１４によって一体化されており、他側部は床版４の上面に沿って内側方に延びて補強板１２ｂの下端縁から側方に突出し、この突出部分に当該Ｌ字金物２４を貫通してアンカー２２が配設されている。また、このアンカー２２も突出端に雌ねじが刻設されていて、当該雄ねじにナット２２ｂが螺合されて床版４一体的に取り付けられている。そして、これらのアンカー２０，２２とナット２０ａ，２２ａ、及びＬ字型金物２４にもステンレス製のものが使用されていて、かつアンカー２０，２２とナット２０ａ，２２ａには外周面を樹脂コーティングしたものを使用する。

また、既存壁体２とこれを挟んで一体化されて設けられた補強板１２ａ，１２ｂとの上端部に設けられる笠板１８にもステンレス製のものが使用されている。

そして、上記のように構成された既存壁体２の補強構造にあっては、当該既存壁体２に横方向からの力として、例えば風荷重が外面側に加わったとすると、図２に示すように、そのせん断力は連結部材１６と既存壁体２の地覆部６及びコンクリートブロック部８とによって内面側の補強板１２ｂに伝えられる。また、曲げモーメントに対しては、風荷重を直接受ける外面側の補強板１２ａに引張力が作用し、内面側の補強板１２ｂに圧縮力が作用してこれらの両補強板１２ａ，１２ｂによってその曲げモーメントの大半が負担されることになる。よって既存壁体２の部分には曲げモーメントは殆ど作用せずにせん断力が支配的となる。このため、既存壁体２の耐曲げモーメント力が不足していても支障が生じることはなく、せん断力伝達部材として充分に機能し得て、当該既設壁体２を解体撤去することなく利用して合理的に耐力の向上を図ることができる。従って、工期の短縮化及び環境負荷低減化によるコスト低減が可能となる。

また、既存壁体２はその両面が補強板１２ａ，１２ｂで覆われ、かつ上面が笠板１８で覆われることによって、その全面が外気から遮断され雨水の浸透も可及的に防止されるので、その改修補強後に既存壁体２の中性化等による経時劣化か進行してしまうことを可及的に抑制することができ、耐久性が著しく向上する。

さらに、高靱性セメント板を用いた場合でも、その厚みは６〜９ｍｍ程度なので、改修補強後の壁体の厚みの増大分は２０ｍｍ未満に抑制し得て肥大化してしまうことがないばかりか、軽量であるためその重量増大分による床版４への荷重負担も強度に支障を来さない程度に充分抑制することができる。

図３は本発明に係る既存壁体の改修補強構造の第２の実施形態を示すものである。ここで、この第２の実施形態における既存壁体の改修補強構造にあっても、その基本構成は前述した第１の実施形態と概ね同様であるので、同一の部材には同一の符合を付して詳しい説明は省略し、以下には相違する点について詳述する。

即ち、当該第２の実施形態では、前記補強板１２ａ，１２ｂは前記既存壁体２の上端部よりも更に上方に所定長さ延設されて、当該既存壁体２の上部に嵩上げ部が形成されている。そして、当該嵩上げ部にも両補強板１２ａ，１２ｂを一体的に繋ぐ連結部材１６としてボルト１６ａとナット１６ｂが複数配設されている。ここで、図３に示す実施形態例では嵩上げ部の内部は空洞とされていて、両補強板１２ａ，１２ｂはそれぞれ表裏に設けられた２つのナット１６ｂ，１６ｂに挟まれて締結固定されることで、その間隔を維持されるようになっている。また、当該図示例では嵩上げ部の内部は空洞となしているが、当該部位には発泡スチロール等の発泡樹脂を充填するようにしても良い。

そして、この様に嵩上げ部を設けた第２の実施形態にあっても前述の第１の実施形態と同様に、例えば横方向からの力として風荷重が加わったとすると、図４に示すように、そのせん断力は連結部材１６と既存壁体２の地覆部６、コンクリートブロック部８、及び笠板１８とによって内面側の補強板１２ｂに伝えられる。また、曲げモーメントに対しては、風荷重を直接受ける外面側の補強板１２ａに引張力が作用し、内面側の補強板１２ｂに圧縮力が作用してこれらの両補強板１２ａ，１２ｂによってその曲げモーメントの大半が負担されることになる。

そして、嵩上げ部にあっては、その内部が空洞であっても、当該部位に作用するせん断力と曲げモーメントは、そのいずれもがさほど大きなものとはならないので、連結部材１６で一体化させておくことで充分な強度が得られる。また、当該空洞部に発泡樹脂を充填しておくようにすれば、この発泡樹脂を介してせん断力の伝達も行わせることができるようになるのでより望ましく、しかも発泡樹脂は極めて軽量であるため、その重量の増加は微々たるものにしかならず、床版４に対する荷重付加の増大は生じることがない。

従って、当該第２の実施形態にあっては、前述した第１の実施形態と同等の作用効果が得られるだけでなく、嵩上げ部によって防音壁としての機能を高めることができ、車両の走行騒音が沿線地域に拡散してしまうことを可及的に防止して、走行速度の向上を図る際の騒音増大対策にとって極めて有用なものとなる。

本発明に係る既存壁体の改修補強構造の第１の実施形態を示す縦断面図である。図１の既存壁体の改修補強構造において風荷重が加わっている時のせん断力と曲げモーメントとの作用状態を説明する図である。本発明に係る既存壁体の改修補強構造の第２の実施形態を示す縦断面図である。図３の既存壁体の改修補強構造において風荷重が加わっている時のせん断力と曲げモーメントとの作用状態を説明する図である。

符号の説明

２既存壁体
４床版
６地覆部
８コンクリートブロック部
１０鉄筋
１２ａ，１２ｂ補強板
１４接着材
１６連結部材
１６ａボルト
１６ｂナット
１８笠板
２０，２２アンカー
２４Ｌ字型金具

Claims

床版に一体的に立設された既存壁体の改修補強構造であって、
該既存壁体を挟んで両面に接着材を介して貼着されて一体化された補強板と、
該既存壁体を貫通して該両面の補強板同士を連結する連結部材と、
該両面の補強板の上端部同士を相互に一体的に繋いで設けられて該既存壁体の上部を覆う笠板と、
を備え、
該補強板は平板状をなして上端部から下端部までを１枚で形成されている、
ことを特徴とする既存壁体の改修補強構造。
前記両面の補強板の下端を前記床盤に固定するアンカーを設けたことを特徴とする請求項１に記載の既存壁体の改修補強構造。
前記補強板が前記既存壁体の上端部よりも上方に所定長さ延設されて、該既存壁体の上部に嵩上げ部が形成され、該嵩上げ部にも両補強板同士を連結する連結部材が設けられていることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の既存壁体の改修補強構造。
前記嵩上げ部の内部に発泡樹脂を充填したことを特徴とする請求項３に記載の既存壁体の改修補強構造。
前記補強板がビニロン繊維等の補強繊維をセメントに混練して形成される高靱性セメント板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既存壁体の改修補強構造。
前記補強板が繊維補強樹脂板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既存壁体の改修補強構造。
前記補強板がステンレス鋼板やアルミニウム合金板、高耐食溶融メッキ鋼板等の高耐食性の金属板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既存壁体の改修補強構造。
前記笠板がステンレス鋼板やアルミニウム合金板、高耐食溶融メッキ鋼板等の高耐食性の金属板であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の既存壁体の改修補強構造。