イマー ) とコテ塗用 ( 断面増厚 ) の仕様の異なる 2 種類のポリマーセメントモルタルを交互に施工することによって, 既設床版と補強部材の一体化を強固に図っている さらに施工を下面から行うため, 交通に障害を与えず, 床版振動下にあっても既設床版と増厚部が一体化するものである 位計を設置してた

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1 コンクリート工学年次論文集,Vol.38,No.2,2016 報告下面増厚工法によって補強された大垣橋 RC 床版の 20 年経過後の補強効果について 財津公明 *1 細井正也 *2 松井繁之 *3 三ツ井達也 *4 要旨 : 補強後 20 年経過時点における下面増厚工法 (PSR 工法 ) の補強効果の持続性を確認することを目的として, 基礎データ採取のために現場にて走行試験を実施した なお, 補強 5 年後の平成 11 年, 補強約 10 年後の平成 18 年にも補強効果について調査しており, 今回はその継続調査である データをまとめた結果, 補強後 20 年経過時においても補強効果が持続されていることが判明し, 下面増厚工法が有効であることが確認できた さらに今回, 補強部下面から衝撃弾性波による補強部の剥離箇所の調査を行った 剥離発生時期は特定できないが, 今後の補強効果の持続確認に役立つことが期待される キーワード : 大垣橋,RC 床版, 下面増厚,PSR 工法, 補強効果試験 1. はじめに一般国道 9 号大垣橋は兵庫県朝来市山東町大垣に位置し, 一級河川与布土川を渡河する橋長 47.2m( 鋼単純合成鈑桁橋 +PC 桁橋 ) の跨川橋である 本橋は昭和 35 年に竣工されたが, 床版下面に交通荷重の影響と思われる 2 方向ひび割れ ( 一部は貫通ひび割れ ) が発生するなど疲労損傷が確認された このため, 平成 6 年に鋼単純合成鈑桁部分の床版下面を PAE 系ポリマーセメントモルタル (PP モルタル ) による下面増厚工法 (PCM 工法 ) により補強が行われた 1) 本調査は補強後 20 年経過時点における下面増厚の補強効果の持続性を確認することを目的としており, トラックの走行試験を実施し, 補強効果の評価を行った 補強前後, 補強 5 年後の平成 11 年, 補強約 11 年後の平成 18 年にも補強効果について調査しており 2),3),4), 今回の調査はそれらの継続調査である また今回は, 補強部下面から衝撃弾性波による補強部の剥離箇所の調査も行った 本報告はこれらの調査結果を示し, 下面増厚工法の効果の持続性について報告するものである 補強実施年月 : 平成 6 年 10 月補強工法 : 下面増厚 ( 鉄筋 D6 D10) 橋長 :47.2m 支間割 : m 幅員 :8.1m( 有効幅員 7.0m) 図 -1 一般図 ( 側面 ) 2. 走行試験の概要, 測定結果及び考察 2.1 橋梁諸元橋梁名 : 大垣橋 ( おおかいばし ) 路線名 : 一般国道 9 号所在地 : 兵庫県朝来市山東町大垣地先架橋位置 : 与布土川上部工形式 : 鋼単純合成鈑桁橋 (4 主桁 ) 竣工 : 昭和 35 年 (1960 年 ) 適用示方書 : 昭和 31 年一等橋 図 -2 一般図 ( 平面 ) 2.2 補強工法概要本橋は, 平成 6 年 10 月に橋軸方向が D6@50, 橋軸直角方向を D10@90 の補強鉄筋を,PP モルタルによって既設床版下面に合成させる PSR 工法によって補強されている この工法は図 -3 1) に示すように, 吹付用 ( プラ *1 東亜コンサルタント ( 株 ) 専務取締役 ( 正会員 ) *2 国土交通省近畿地方整備局豊岡河川国道事務所副所長 *3 大阪大学名誉教授工博 ( 正会員 ) *4 一社 PCM 工法協会

2 イマー ) とコテ塗用 ( 断面増厚 ) の仕様の異なる 2 種類のポリマーセメントモルタルを交互に施工することによって, 既設床版と補強部材の一体化を強固に図っている さらに施工を下面から行うため, 交通に障害を与えず, 床版振動下にあっても既設床版と増厚部が一体化するものである 位計を設置してたわみ量を測定した 1 か所あたりの変位計は, 図 -5 に示す通り床版支間中央部 1 か所, 1/4 支間点 2 か所である (3) ひび割れの動き量写真 -1 に示す 3 方向の動きを測定する変位計を使用して, 過去の測定箇所を箱抜きにして存置している 2 箇所について, ひび割れの開閉 ( 橋軸方向変位 ), 横ずれ ( 橋軸直角方向変位 ), 段差 ( ひび割れ両面の上下方向相対変位 ) を測定した 図 -3 標準補強断面 2.3 試験項目試験は, 交通規制を必要としないことを前提として, 図 -2 に示す荷重測定済みのダンプトラックの後輪を図 -5 の矢印に示す位置で走行させ, 種々の測定を行った 図 -5 測定機器位置図 図 -4 測定に使用したダンプトラックの諸元 2.4 測定項目測定は補強効果の持続を検証する目的で, 補強前, 補強直後, 補強 5 年後および補強 11 年後において共通で実施した以下の項目について行った なお, 計測は図 -1, 2 に示される P1-P2 間で実施した 計測時のサンプリングタイムは約 10 秒とした 各測定センサーの種類と位置を図 -5 に示す (1) 主桁ひずみ 4 本の主桁のうち, 上流側の 2 主桁 (G1,G2) の支間中央部の鋼桁のひずみ分布を測定した 測定箇所は上フランジ, 下フランジである (2) 床版たわみ 1 か所あたり 3 台の変位計を 2 か所, 合計 6 台の変 写真 -1 3 方向ひび割れ変位計 2.5 荷重試験車 ( ダンプトラック ) 荷重の補正過去に実施した載荷試験の荷重試験車の重量は異なるため, 全てのデータを 25tf 換算に補正して比較を行った 2),3),4)

3 2.6 走行試験の測定結果および考察 (1) 主桁ひずみ各測定時期の載荷実験時における G1 主桁および G2 主桁のひずみ分布を図 -6,7 に示す 測定値は, 計測された数値の最大値である ウエブ高さ H = 997 値とほぼ同様の数値を示していることから, 大きな問題は生じていないと考えられる (2) 床版たわみ各時期の載荷実験時における床版たわみの分布を図 -8 に示す 床版のたわみについては, 経年によるたわみ量の増大は見られず, 既設床版と補強部の合成が弱まったことによる剛性の低下は見られない (3) ひび割れ変位各時期の載荷実験時におけるひび割れの開閉, ずれおよび段差は, 既設床版と補強部の合成による剛性の変化に大きく影響を受ける その値の変化を表 -1,3 に示す 表 -1 ひび割れ変位 (G1-G2 間 ) 2),3),4) 図 -6 経年による G1 桁のひずみ分布 2,3,4) ウエブ高さ H = 997 表 -2 補強前の測定値との比 (G1-G2 間 ) 2),3),4) 図 -7 経年による G2 桁のひずみ分布 2,3,4) 表 -3 ひび割れ変位 (G2-G3 間 ) 2),3),4) 表 -4 補強前の測定値との比 (G2-G3 間 ) 2),3),4) 図 -8 経年による床版たわみ量の変化 2,3,4) 本結果より,G1 桁およびG2 桁とも中立軸の位置が徐々に若干下方に移動してきている傾向がみられた ただし下フランジの発生ひずみについては,G1 桁では小さくなっていること,G2 桁においてもこれまでの測定

4 G1-G2 間においては, 表 -2 より, ずれ, 開閉においては補強直後からの数値がほとんど変化していないことが分かる 段差については, 増加の傾向があるが, 床版たわみの増加がみられないことから局所的と考えられる よって, 補強部と既設床版の合成による剛性の低下の現象は顕著には見られておらず, 補強効果は持続していると考えられる G2-G3 間は, 表 -4 からも分る通り, ひび割れの開閉, ずれおよび段差について, その値は顕著な増加傾向は見られず, 補強効果は現時点でも持続しているものと考えられる 3. 衝撃弾性波試験の概要, 測定結果および考察補強後 20 年経過した PCM による下面増厚工法の既設床板との一体性の良否を推定する目的で, 衝撃弾性波試験を実施した 図 -9 に, 今回実施した試験個所の位置および試験状況を写真 -2,3,4 に示す また併せて, 補強部の外観変状調査および衝撃弾性波試験個所において検査ハンマーによる打音調査を実施した その結果, 特に変状は見られなかった 写真 -4 衝撃弾性波試験 : 測定状況 図 -9 衝撃弾性波試験個所 写真 -2 測定箇所状況 (P2 橋脚付近 ) 3.1 測定概要本橋は平成 6 年の補強工事後, これまで載荷試験による補強効果の持続性の確認を実施してきた 今回は, それに加え既設床版と補強部との間の剥離の有無を非破壊試験 ( 衝撃弾性波法 :itecs 法 ( アイテックス法 )) により測定した 測定方法は下面に増厚した PP モルタルの表面を φ10mm の鋼球で打撃し, 表面に発生する振動を測定した ( 写真 -4) 3.2 判定基準値判定基準値は式 (1) に示す振幅加算値 Ys の平均値 m と標準偏差 σ から設定する その判定基準値の設定結果を表 -5 に示す 振幅加算値が 56.6 以上となれば異常値であり,PP モルタルと母材コンクリートとの間に剥離があると判断される 5) 3.0ms YS = y( t) (1) t = 0 ここで y(t) は, 時間 t での測定波形の振幅値 y(t) の絶対値である 写真 -3 測定箇所状況 (P2-A2 間 )

5 表 -5 判定基準値の設定結果 全平均値 m 標準偏差 σ m+3σ 剥離試験測定結果 (P2 付近 ) P2 橋脚付近の測定結果を図 -10,11 に示す この付近は,P2 橋脚の伸縮装置の近傍であり, 全体的に振幅加算値が大きくなっている この範囲内では,7 点で振幅加算値が判定基準値以上の異常値となった また 1 点の大きさは 5 cm 5cm 程度である これらは測定範囲全体の約 4% にあたる 測定箇所 : P2 橋脚付近 橋軸方向測定位置 : 目地部からの距離 (mm) 横断方向測定位置 :G2 からの距離 (mm) 図 -10 振幅加算値測定結果 図 -11 剥離箇所測定結果 3.3 剥離試験測定結果 (P2-A2 間 ) 測定結果を図 -12,13 に示す 測定箇所のうち 5 点で振幅加算値が判定基準値以上の異常値となった 範囲は 1 点あたり 5cm 5cm 程度であり, この領域でも測定面積の約 4% 程度であり, かつ局所的であった

6 測定箇所 : P2 橋脚 -A2 橋台間 横断方向測定位置 : G 1 からの距離 ( mm) 橋軸方向測定位置 : 横桁からの距離 (mm) 図 -12 振幅加算値測定結果 (4) 外観的に異常な箇所はほとんどない (5) 衝撃弾性波法による剥離調査結果では, 測定範囲の約 4% に剥離箇所がみられたが, その 1 か所の大きさは 5cm 5cm 程度の範囲であり, 非常に小さいことからこの剥離は施工時から発生していた可能性が高いと考えられる ただし今回の測定が初めてであることから, 剥離の進行は今後の測定結果を待つ必要がある (6) 剥離調査個所における検査ハンマーによる打音検査では浮き箇所は判明しなかった 以上より, 本橋においては, 補強後 20 年が経過した時点においても,PSR 工法の補強効果が持続しており, 床版の疲労損傷の防止に十分寄与していることが判明した その結果, 交通量が多く, 常に振動下にある過酷な状況にある床版補強において, 施工に際し交通規制を伴わない下面増厚工法による補強が有効であることの確認ができた また, 下面増厚工法の補強効果について,20 年にわたって継続調査を行っている事例はなく, 補強工法の持続的な耐久性の検証のためにも, 大垣橋の調査は今後も引き続き行う必要があると考えている 最後に, 本調査結果は, 一社 ) 災害科学研究所社会基盤維持管理研究会, 一社 )PCM 工法協会, ならびにリック ( 株 ) の多大なご協力を得て, とりまとめたものである ここに記して謝意を表します 図 -13 剥離箇所測定結果 4. まとめ以下に, 今回実施した調査結果を取りまとめる (1) 主桁のひずみ分布においては,G1 桁,G2 桁ともに中立軸が下方に若干移動する結果となったが, 下フランジの応力はG1 桁,G2 桁ともその値は同等もしくは小さくなる傾向にあり, 応力の増加は認められない (2) 床版たわみについては, 補強直後からほとんど変化していない (3) ひび割れ変位は, 開き, ずれ, 段差の 3 成分ともに顕著な変化は見られない 参考文献 1) 財団法人道路保全技術センター : 大垣橋設計報告書, ) 軽尾助夫, 末田彰助, 松井繁之 :PP モルタルを用いた下面増厚工法の床版補強効果確認実験, 橋梁と基礎,Vol.31,No.5,1997 3) 伊藤利和, 松井繁之, 牧添幸徳, 財津公明 : 下面増厚工法によって補強された RC 床版の経年調査結果, 床版シンポジウム講演論文集, 第 2 回, ) 海洋架橋 橋梁調査会 : 平成 17 年度 9 号大垣橋床版補強効果事後調査業務報告書,2005 5) 岩野聡史, 内田明, 多田大史, 岡田慎哉 : 衝撃弾性波を用いた接着工法における接合面の剥離判定方法への一考察 ; コンクリート工学年次論文集,Vol.35, No.1,

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近畿地方整備局福知山河川国道事務所 資料配付 配布日時 平成 22 年 10 月 28 日 14 時 00 分 件 名 まいづる国道 27 号舞鶴市市場 いちばあおばの青葉 おおはしにおける 大橋高欄 遮音壁取替工事のおしらせ ~ 昼間片側交互通行規制を行います ~ 概 要 福知山河川国道事務所では 近畿地方整備局福知山河川国道事務所 資料配付 配布日時 平成 22 年 10 月 28 日 14 時 00 分 件 名 まいづる国道 27 号舞鶴市市場 いちばあおばの青葉 おおはしにおける 大橋高欄 遮音壁取替工事のおしらせ ~ 昼間片側交互通行規制を行います ~ 概 要 福知山河川国道事務所では青葉大橋 ( 昭和 42 年完成 ) の耐震補強工事及び騒音振動対策工事を進めています この度 国道

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