JPH07293000A - プレストレス導入装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 橋梁桁や建築物の梁等の構造部材にプレスト
レス力を導入する装置に係り、特にひび割れや疲労損傷
等の補修や耐荷力不足に対する補強等に好適なプレスト
レス導入装置に関し、簡単な構成で効果的に補修・耐力
の増強を行うことが可能なプレストレス導入装置を提供
する。 【構成】 互いに一端部同士が回動可能に連結されて略
Ｖ字状または略逆Ｖ字状をなし、各他端部が部材におけ
るプレストレス導入対象部位を挟む両側位置に回動可能
に取付けられる一対の緊張材と、一対の緊張材の連結部
に連結され、緊張材にその軸方向における連結部側に向
かう引張力を付与する緊張装置と、を備え、各緊張材の
他端部には互いに逆向きの力、すなわち部材のプレスト
レス導入対象部位に対する圧縮力が働き、この圧縮力が
プレストレス力として作用するので、ひび割れ等のプレ
ストレス導入部位が補強される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、橋梁桁や建築物の梁等
の構造部材にプレストレス力を導入する装置に係り、特
にひび割れや疲労損傷等の補修や耐荷力不足に対する補
強等に好適なプレストレス導入装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、道路、鉄道橋等の桁や梁におい
て、経年的な劣化や載荷荷重の増加によりひび割れ、疲
労損傷等が発生したり、対荷力不足が発生することがあ
る。

【０００３】従来、このような部材の補修の対荷力不足
の補強の方法として、鋼板接着工法、プレストレッシン
グ工法、断面増加工法、あるいは部材の増設工法等が知
られている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
補修工事、補強工事を行う場所は交通事情の制約を受け
ることが多く、通行を許しながらの施工では大がかりな
施工機械の使用が制限されてしまう。

【０００５】また、例えば、鋼板接着工法によって補強
する場合、構造物を使用しながら補強工事を行うには、
大がかりな仮設工事や大型施工機械を必要とし、コスト
が高くなるばかりでなく、既設構造物へ補強鋼材を取付
けるなどの作業には、作業空間や作業時間の制約を受け
るという問題点もあった。

【０００６】従って、本発明は簡単な構成で効果的に補
修・耐力の増強を行うことが可能なプレストレス導入装
置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、互いに一端部同士が回動可
能に連結されて略Ｖ字状または略逆Ｖ字状をなし、各他
端部が部材におけるプレストレス導入対象部位を挟む両
側位置に回動可能に取付けられる一対の緊張材と、前記
一対の緊張材の連結部に連結され、当該緊張材にその軸
方向における前記連結部側に向かう引張力を付与する緊
張装置と、を備えて構成される。

【０００８】また、請求項２記載の発明は、互いに一端
部同士が回動可能に連結されて略Ｖ字状または略逆Ｖ字
状をなし、各他端部が部材におけるプレストレス導入対
象部位を挟む両側位置に回動可能に取付けられる一対の
第１緊張材と、互いに一端部同士が回動可能に連結され
て略Ｖ字状または略逆Ｖ字状をなし、各他端部が前記第
１緊張材との間に適当な間隔をおいて前記部材に回動可
能に取付けられる一対の第２緊張材と、前記第１緊張材
と第２緊張材の各連結部相互間引張力を付与する緊張装
置と、を備えて構成される。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、緊張装置によっ
て緊張材の連結部に引張力を付与することにより、各緊
張材にはその軸方向の引張力が作用する。

【００１０】このとき、各緊張材の他端部には互いに逆
向きの力、すなわち部材のプレストレス導入対象部位に
対する圧縮力が働き、この圧縮力がプレストレス力とし
て作用するので、ひび割れ等のプレストレス導入部位が
補強されることになる。

【００１１】また、請求項２記載の発明によれば、第１
緊張材と第２緊張材の連結部の相互間に緊張装置による
引張力を付与することにより、第１緊張材の他端部相互
間には圧縮力が作用し、第２緊張材の他端部相互間には
前記第１緊張材の圧縮力とは逆向きの引張力が作用す
る。その結果、部材のプレストレス導入対象部位に対す
る第１緊張材による圧縮力の作用を第２緊張材に対する
引張力が助けるよう作用し、効果的にプレストレス力を
導入することができる。

【００１２】

【実施例】次に本発明の好適な実施例を図面に基づいて
説明する。第１実施例 図１および図２に本発明の第１実施例を示す。

【００１３】本実施例は、Ｉ型鋼を用いた橋桁等の補修
対象部材１００に発生した曲げひび割れＣ₁ および付着
割裂ひび割れＣ₂ を同時に補修可能なプレストレス導入
装置４Ａを開示する。

【００１４】すなわち、図１、図２に示すように、プレ
ストレス導入装置４Ａは補修対象部材１００のウエブ２
を貫通可能な鋼棒等の係止部材５，１２を有している。
軸方向一端部には、係止部材５の周方向に回動可能な連
結部６（ヒンジ）を介して金属製ワイヤーロープ等から
なる緊張部材８が連結され、同様に係止部材１２の軸方
向一端部に係止部材１２の周方向に回動可能な連結部１
３を介して金属製ワイヤロープ等の緊張部材１５が連結
されている。緊張部材８の端部と緊張部材１５の端部は
互いに回動可能に連結部１０（ヒンジ）によって連結さ
れ、緊張部材８と緊張部材１５は全体として略Ｖ字状に
連結されている。連結部１０には鉛直方向に配された引
張部材１７が連結され、この引張部材１７の他端部には
ねじが形成され、緊張装置を構成する底当て部材１９に
締付ナット２０によって締結されている。

【００１５】同様にして、係止部材５の軸方向他端部に
は、係止部材５の周方向に回動可能な連結部７（ヒン
ジ）を介して金属製ワイヤロープ等の緊張部材９が連結
され、また係止部材１２の軸方向他端部に係止部材１２
の周方向に回動可能な連結部１４（ヒンジ）を介して金
属製ワイヤロープ等の緊張部材１６が連結されている。
緊張部材９と緊張部材１６の端部は互いに回動可能に連
結部１１（ヒンジ）によって連結され、緊張部材９と緊
張部材１６は全体として略Ｖ字状に連結されている。連
結部１１には鉛直方向に配された引張部材１８が連結さ
れ、この引張部材１８の他端部にはねじが形成され、こ
のねじ部において締付ナット２１により金属製底当て部
材１９に締結されている。

【００１６】プレストレス導入装置４Ａの補修対象部材
１００への取付けあるいは装着に際しては、曲げひび割
れＣ₁ の両側に亘る位置に係止部材５，１２の挿通孔を
穿設して係止部材５，１２を貫通させ、係止部材５，１
２の各端部にそれぞれ緊張部材８，１５および緊張部材
９，１６を取付ける。このとき、緊張部材８，１５、引
張部材１７，と緊張部材９，１６、引張部材１８はウエ
ブ２の両面に位置するようにする。次いで、引張部材１
７，１８をフランジ３に貫通させ、フランジ３の下面に
底当て部材１９を当てがったのち、引張部材１７，１８
を締付ナット２０，２１によりそれぞれ締結する。

【００１７】次に、作用を説明する。上述したように、
プレストレス導入装置４Ａを補修対象部材１００に取付
けたのち、締付ナット２０，２１を締付け、引張部材１
７，１８に軸張力Ｐを与える。軸張力Ｐの大きさは、締
付ナット２０，２１の締付け量の調整により行う。

【００１８】引張部材１７，１８に与えられた軸張力Ｐ
は緊張部材８，１５および緊張部材９，１６にそれぞれ
伝達され、その結果、係止部材５および１２には次式に
示される力が作用する。

【００１９】係止部材５および１２に作用する鉛直力Ｐ
_V Ｐ_V ＝１／２・Ｐ …（１） 係止部材５および１２に作用する水平力Ｐ_H Ｐ_H ＝Ｐ／２ｔａｎθ …（２） ここで、θ：係止部材５と１２を結ぶ線分と引張部材１
７（または１８）の軸線とが交差する角度である。

【００２０】このように、軸張力Ｐが係止部材５，１２
において鉛直力Ｐ_V と水平力Ｐ_H に分解され、曲げひび
割れＣ₁ には水平力Ｐ_H によるプレストレスが導入され
るため、曲げひび割れＣ₁ の補修を簡単な構成で実現可
能である。

【００２１】そして（２）式からわかるように、交差角
θを小さくすることにより、引張部材１７に小さな軸引
張力を加えても係止部材５と１２との間に大きな圧縮力
を作用させることができる。その結果、大掛かりな装置
を必要とせず、簡単な構成で効果的な補修・耐力の増強
が可能となる。

【００２２】また、付着割裂ひび割れＣ₂ の発生部位に
おけるフランジ３の下面に底当て部材１９が添接され、
引張部材１７と締付ナット２０による軸張力Ｐの反力に
よってフランジ３が締付けられるので、付着割裂ひび割
れＣ₂ 部位におけるウエブ２とフランジ３の割裂をも同
時に補修することができ、また、曲げ耐力の増強にも有
効である。

【００２３】さらに、本プレストレス導入装置４Ａを橋
梁の桁や建築物の床等に適用する場合、本プレストレス
導入装置４Ａの設置作業は桁等の下で行われるため、橋
の上での交通を妨げることがない。

【００２４】さらにまた、プレストレス導入装置４Ａの
構造が簡単であるため、取付け、プレストレスの導入を
簡単に行うことができ、装置自体の製作も容易に行い得
る。加えて、プレストレス導入装置４Ａ自体は比較的小
型で構成できるため、大掛かりな足場等の仮設を必要と
せず、狭い場所での設置作業が可能となるので、設置作
業の効率化、作業時間の短縮化を図ることが可能であ
る。

【００２５】以上の効果は、後述する第２、第３の実施
例においても同様である。以上の説明では、曲げひび割
れＣ₁ や付着割裂ひび割れＣ₂ の存在を前提として説明
したが、曲げひび割れＣ₁ 、付着割裂ひび割れＣ₂ が発
生していない場合でも必要と思われる部位にプレストレ
ス導入装置４Ａを装着することにより、補修対象部材１
００の補強を達成することができるので、使用方法は上
記態様に限定されない。

【００２６】また、以上の説明では、橋桁等を想定して
いるため、引張部材１７が鉛直方向に配されているとし
たが、プレストレス導入装置４Ａの設置態様によって
は、各要素の方向が変わるので、この態様のみに限定さ
れないし、従って、また、鉛直力Ｐ_V 、水平力Ｐ_H の名
称もその方向性に限定されるものではない、さらにま
た、緊張材８，１５は金属製ワイヤロープとしたが、鋼
棒、鋼パイプ等を使用するとことも可能である。第２実施例 図２に本発明の第２実施例を示す。

【００２７】本実施例は、補修対象部材１００のウエブ
２の複数箇所（図では２カ所）の曲げひび割れＣ₃ ，Ｃ
₄ が存在するような場合の補修に好適なバイプレストレ
ッシング方式のプレストレス導入装置４Ｂを開示する。

【００２８】すなわち、図３（ａ），（ｂ）に示すよう
に、ウエブ２の上部を貫通する鋼棒等の係止部材２４の
一端に連結部２２を介して、金属パイプ等の圧縮部材６
７を回動可能に連結し、かつ、同じくウエブ２の上部を
貫通する係止部材２９の一端に連結部２７を介して金属
パイプ等の圧縮部材６８を連結する。係止部材２４と連
結部２７との離間位置は曲げひび割れＣ₃ ，Ｃ₄ より外
方に位置させる。次に、緊張部材６７と６８とを連結部
２５において回動可能に連結する。緊張部材６７と６８
とは逆Ｖ字状に連結される。

【００２９】同様に、係止部材２４の他端に連結部２３
を介して圧縮部材６７と同様な圧縮部材（図示せず）を
回動可能に連結し、かつ、係止部材２９の他端に連結部
２３を介して圧縮部材６８と同様な圧縮部材（図示せ
ず）を連結する。

【００３０】一方、ウエブ２の下部における曲げひび割
れＣ₃ の側方において、鋼棒等の係止部材３４の一端に
連結部３３を介して金属製ワイヤロープ等の緊張部材６
５を回動可能に連結し、かつ、同じく、ウエブ２の下部
における曲げひび割れＣ₄ の側方において、係止部材３
６の一端に連結部３５を介して金属製ワイヤロープ等の
緊張部材６６を回動可能に連結する。このようにして、
緊張部材６５，６６とは逆Ｖ字状に連結される。

【００３１】同様に、係止部材３４の他端に連結部３３
を介して緊張部材６５と同様な緊張部材（図示せず）を
回動可能に連結し、かつ、同じくウエブ２の下部におけ
る曲げひび割れＣ₄ の側方において、係止部材３６の他
端に連結部３３を介して緊張部材６６と同様な緊張部材
（図示せず）を回動可能に連結する。

【００３２】そして、図３（ｂ）からわかるように、ウ
エブ２の一方の面側において鉛直方向に連結部２５に鋼
棒等の引張部材３７を、また連結部３０に同じく鋼棒等
の引張部材３８をそれぞれ回動可能に連結する。引張部
材３７及び３８の先端部には、互いに逆向きのネジが切
られており、袋ナット等の締付ナット３９に螺合されて
いる。同様にウエブ２の他方の面側にも鋼棒等の引張部
材４０，４１が連結されて、これらの引張部材４０，４
１も逆ネジで締付ナット４２に螺合されている。

【００３３】次に、作用を説明する。図３に示すプレス
トレス導入装置４Ｂにおいて、締付ナット３９を回転さ
せて、引張部材３７に軸張力Ｐ₁ を印加し、引張部材３
８に軸張力Ｐ₂ を印加する。同様に締付ナット４２を回
転させて、引張部材４０に軸張力Ｐ₁ ，引張部材４１に
軸張力Ｐ₂ をそれぞれ印加する。

【００３４】引張部材３７，３８に与えられた軸張力Ｐ
₁ ，Ｐ₂ はそれぞれ伝達された緊張部材６５，６６，緊
張部材６７，６８にそれぞれ伝達され、その結果、係止
部材２４，２９，３４，３６には以下に示す力が作用す
る。

【００３５】係止部材２４および２９に作用する鉛直力
Ｐ_V1 Ｐ_V1＝１／２・Ｐ₁ …（３） 係止部材２４および２９に作用する水平力Ｐ_H1 Ｐ_H1＝Ｐ₁ ／２ｔａｎθ₁ …（４） ここで、θ₁ ：係止部材２４と２９を結ぶ線分と引張部
材３７（または４０）の軸線とが交差する角度である。
なお、水平力Ｐ_H1は引張力として作用する。

【００３６】また、係止部材３４および３６に作用する
鉛直力Ｐ_V2 Ｐ_V2＝１／２・Ｐ₂ …（５） 係止部材３４および３６に作用する水平力Ｐ_H2 Ｐ_H2＝Ｐ₂ ／２ｔａｎθ₂ …（６） ここで、θ₂ ：係止部材３４と３６を結ぶ線分と引張部
材３８（または４１）の軸線とが交差する角度である。
なお、水平力Ｐ_H2は圧縮力として作用する。

【００３７】このように、締付ナット３９，４２によっ
て印加される軸張力Ｐ₁ ，Ｐ₂ が係止部材２４，２９あ
るいは係止部材３４，３６において鉛直力Ｐ_V1と水平力
Ｐ_H1に、また鉛直力Ｐ_V2と水平力Ｐ_H2にそれぞれにおい
て分解され、曲げひび割れＣ ₃ およびＣ₄ に対してと水
平力Ｐ_H1，Ｐ_H2によるプレストレス（圧縮力）が導入さ
れるため、曲げひび割れＣ₃ およびＣ₄ がそれぞれにお
いて密着され、各ひび割れの補修を行うことができるの
で、補修対象部材１００の健全性を簡単な構成で維持す
ることができ、また、曲げ耐力の増強にも有効である。第３実施例 図４に本発明の第３実施例を示す。

【００３８】本実施例において、プレストレス導入装置
４Ｃは例えば、コンクリート製の補修対象部材１００に
発生した曲げひび割れＣ₄ のひび割れ面相互を密着させ
るように作用する水平部材Ｐ_H を発生させてプレストレ
スを与えることにより補修対象部材１００の補修を行う
例である。

【００３９】すなわち、図４（ａ）（ｂ）に示すよう
に、補修対象部材１０１のウエブ４３の上側部に補修対
象部材１０１の横断方向に貫通する鋼製係止バー５８が
設けられている。この係止バー５８の両端は桁７５の下
面から垂下された懸吊材７０，７３および固定ナット７
１，７４により懸吊支持されている。

【００４０】一方、フランジ４４の下面には、ウエブ４
３およびフランジ４４にかけて発生した曲げせん断ひび
割れＣ₅ を挟む位置（２カ所）に、補修対象部材１０１
の横断方向に延在する底当て部材４９，５４が添設され
ている。

【００４１】係止バー５８の一方の端部には固定ナット
５９によって締結された鋼棒等からなる引張部材５７が
垂下され、この引張部材５７には連結部５６を介して逆
Ｖ字状に金属製ワイヤロープ等からなる緊張部材５０，
５５が回動可能に連結されている。緊張部材５０の端部
は底当て部材４９の一端部に固定ナット４８によって固
定された固定ボルト４７の連結部４６に回動可能に連結
されている。緊張部材５５の端部には底当て部材５４の
一端部に固定ナット５３によって固定された固定ボルト
５２の連結部５１に回動可能に連結されている。

【００４２】係止バー５８の端部にも上述と同様な構成
で、引張部材６９，６３および図示していない他方の緊
張部材が係止バー５８と底当て部材５４との間に逆Ｖ字
状のプレストレス導入装置４Ｃが形成されている。

【００４３】以上の構成において、固定ナット５９，７
２を締付けることにより引張部材５７，６９に軸張力Ｐ
が作用し、その軸張力Ｐは連結部４６，５１，６２およ
び図示しない連結部において、鉛直力Ｐ_V と水平力Ｐ_H
に分解される。このとき水平力Ｐ_H は図４（ａ）に示す
方向に作用するため、曲げせん断ひび割れＣ₅ に対して
は、圧縮力として作用することになる。

【００４４】連結部４６，５１，６２および図示しない
連結部における鉛直力Ｐ_V 、水平力Ｐ_H はそれぞれ次の
ように表せられる。 Ｐ_V ＝１／２・Ｐ …（７） Ｐ_H ＝Ｐ／２ｔａｎθ …（８） ここに、θ：連結部４６と５１（または連結部６２と図
示しない連結部）を結ぶ線分と引張部材５７（または６
９）の軸線とが交差する角度である。

【００４５】このように、本実施例によれば、曲げせん
断ひび割れＣ₅ に対して水平力Ｐ_Hによる圧縮力のプレ
ストレスが導入されるため、曲げせん断ひび割れＣ₅ が
密着されてフランジ４４およびウエブ４３の補修を行う
ことができる。

【００４６】本実施例もまた他の実施例と同様に、曲げ
せん断ひび割れＣ₅ が存在しない場合に補修対象部材１
０１の補強装置として用いることが可能である。

【００４７】

【発明の効果】以上の通り、請求項１記載の発明によれ
ば、緊張装置により一対の緊張材に引張力を付与するこ
とで一対の緊張材の部材への各取付部（係止部）に互い
に内向きの水平力を発生させることができるので、簡単
な装置構成で曲げひび割れに対する補修および補強が可
能となる。

【００４８】請求項２記載の発明によれば、緊張装置に
より同時に第１緊張材と第２緊張材に引張力を付与する
ことで、各第１および第２緊張材の部材への各取付部
（係止部）のそれぞれにおいて、互いに内向きの水平力
を発生させることができるので、簡単な構成で曲げひび
割れに対して請求項１の発明に比して倍の大きさのプレ
ストレスを導入することができ、補修ならびに補強が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプレストレス導入装置の第１の実施例
を示す斜視図である。

【図２】本発明のプレストレス導入装置の第１の実施例
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図におけるＡ
−Ａ断面図である。

【図３】本発明のプレストレス導入装置の第２の実施例
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図におけるＢ
−Ｂ断面図である。

【図４】本発明のプレストレス導入装置の第３の実施例
を示し、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）図におけるＣ
−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

Ｃ₁ ，Ｃ₃ ，Ｃ₄ …曲げひび割れ Ｃ₂ …付着割裂ひび割れ Ｃ₅ …曲げせん断ひび割れ Ｐ，Ｐ₁ ，Ｐ₂ …軸張力 Ｐ_H ，Ｐ_H1，Ｐ_H2…水平力 Ｐ_V ，Ｐ_V1，Ｐ_V2…鉛直力 １…フランジ ２…ウエブ ３…フランジ ４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…プレストレス導入装置 ５…係止部材 ６，７…連結部 ８，９…緊張部材 １０，１１…連結部 １２…係止部材 １３，１４…連結部 １５，１６…緊張部材 １７，１８…引張部材 １９…底当て部材 ２０，２１…締付ナット ２２，２３…連結部 ２４…係止部材 ２５，２６，２７，２８…連結部 ２９…係止部材 ３０，３１，３２，３３…連結部 ３４…係止部材 ３５…連結部 ３６…係止部材 ３７，３８…引張部材 ３９…締付ナット ４０，４１…引張部材 ４２…締付ナット ４３…ウエブ ４４…フランジ ４６…連結部 ４７…固定ボルト ４８…固定ナット ４９…底当て部材 ５０…緊張部材 ５１…連結部 ５２…固定ボルト ５３…固定ナット ５４…底当て部材 ５５…緊張部材 ５６…連結部 ５７…引張部材 ５８…係止バー ５９…固定ナット ６０…固定ボルト ６１…固定ナット ６２…連結部 ６３…緊張部材 ６４…連結部 ６５，６６，６７，６８…緊張部材 ６９…引張部材 ７０…懸吊材 ７１，７２…固定ナット ７３…懸吊材 ７４…固定ナット ７５…桁 １００，１０１…補修対象部材

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 互いに一端部同士が回動可能に連結され
   て略Ｖ字状または略逆Ｖ字状をなし、各他端部が部材に
   おけるプレストレス導入対象部位を挟む両側位置に回動
   可能に取付けられる一対の緊張材と、 前記一対の緊張材の連結部に連結され、当該緊張材にそ
   の軸方向における前記連結部側に向かう引張力を付与す
   る緊張装置と、 を備えたことを特徴とするプレストレス導入装置。
2. 【請求項２】 互いに一端部同士が回動可能に連結され
   て略Ｖ字状または略逆Ｖ字状をなし、各他端部が部材に
   おけるプレストレス導入対象部位を挟む両側位置に回動
   可能に取付けられる一対の第１緊張材と、 互いに一端部同士が回動可能に連結されて略Ｖ字状また
   は略逆Ｖ字状をなし、各他端部が前記第１緊張材との間
   に適当な間隔をおいて前記部材に回動可能に取 付けられる一対の第２緊張材と、前記第１緊張材と第２
   緊張材の各連結部相互間に引張力を付与する緊張装置
   と、 を備えたことを特徴とするプレストレス導入装置。