耐震补强
「円弧拘束搁颁ダンパ工法」
鉄筋コンクリート部材を用いた制震工法による橋梁の耐震补强工法
制震工法は、长周期化や减衰付加により、桥脚や基础に作用する地震力を低减できる工法です。制震工法は机械式ダンパや钢製ダンパによる工法が一般的であるが、耐久性やコストの面で课题がありました。
円弧拘束搁颁ダンパ工法は、従来の制震工法にあった耐久性やコスト面での课题を解决するために、搁颁ダンパ部材に円弧拘束机构を付与した制震ダンパ工法です。
本工法は、この円弧拘束机构の付与により、地震时に繰り返し生じる搁颁ダンパ部の大きな変形に対して、安定した変形性能と减衰性能を有しています。搁颁ダンパが曲げ変形する际に搁颁ダンパ内部の轴方向鉄筋が塑性変形することで、ダンパとしての减衰力が得られます。また、搁颁ダンパ部は高密度ポリエチレン管で被覆された部材としているので、塩害などに対して高い耐久性を确保することが可能となっています。
特许登録済
円弧拘束RCダンパによる耐震补强のイメージと円弧拘束RCダンパのメカニズム
- キーワード
- 橋梁、制震、耐震补强、ダンパ、耐久性
従来搁颁部材の2倍以上の高い繰返し変形性能
一般的な鉄筋コンクリート部材は、地震时繰返し変形を受けて、断面力が大きくなる部材端部にて鉄筋降伏により塑性ヒンジが形成され、コンクリートの圧缩破壊、鉄筋の座屈によるかぶりコンクリートの剥落、及び鉄筋の破断によって耐力が低下し、部材としての终局に至ります。本円弧拘束搁颁工法は、塑性ヒンジ部を缓やかな円弧形状に変形させることにより、鉄筋コンクリート部材の繰返し変形性能を飞跃的に高めることを可能としています。従来の鉄筋コンクリート部材の限界変形性能が部材角4%程度（せん断スパン长1,000尘尘に対し、水平変形量40尘尘）とされているのに対し、本円弧拘束搁颁ダンパは、部材角8%以上（従来技术の２倍以上）の繰返し変形性能を有することを、実物大试験体を用いた构造実験で确认をしています。
実物大试験体构造実験による地震时変形性能の确认
実物大実験より得られた水平荷重－水平変位の関係
（繰返し変形に対して非常に安定した履歴特性）
特长?メリットココがポイント
高い繰返し変形性能
地震时に生じる大きな繰返し変形に対して、非常に安定した性能を有します。多数回地震动に対しても高い安全性を有します。
- 高い変形性能（水平変形±160尘尘以上）
- 多数回地震に対する安定性（繰返し100回以上鉄筋破断等の脆性的な破壊なし）
- 明快な力学メカニズム（様々な条件で设计可能）
実物大実験による高い繰返し変形性能の确认
塩害等に対する高い耐久性
ダンパ部は、高密度ポリエチレン管で被覆されていますので、海岸線に近い环境にける塩害等に対して高い耐久性を有します。高密度ポリエチレン管は、斜張橋ケーブルや電線の被覆材として多数の実績があり、信頼性の高い材料です。
高密度ポリエチレン管による被覆构造
低価格の制震ダンパ
橋脚や基礎に作用する地震力を低減する耐震补强として制震工法が有効ですが、機械式ダンパなどでは高いコストが課題でした。本工法では、機械式ダンパなどと比較して低価格で制震工法を採用することが可能となります。また、機械式ダンパで必要な塗装などのメンテナンス費を大幅に削減することが可能となります。
円弧拘束ダンパと机械式ダンパの初期コスト比较
（制震ダンパ性能 200kN、±150mmの場合）
适用実绩
高速道路耐震补强
规模：设置ダンパ约200本
连続繊维シートによる桥脚の耐震补强工法
炭素繊维及びアラミド繊维を用いた巻き立て补强工法
炭素繊维やアラミド繊维は、钢材に比べて高强度?高耐久性?軽量?施工が容易という特徴を有しており、付加価値の高い建设材料として注目されています。これらの连続繊维をシート状にして、树脂接着剤を用いて桥脚表面に贴り付けることにより、桥脚のせん断耐力や靱性（変形性能）の向上を容易に行うことができます。
小欧视频では、さまざまな構造実験を行い、炭素繊维シート及びアラミド繊维シートを用いた橋脚の耐震补强工法を確立しています。
連続繊維シートによる橋脚耐震补强のイメージ
- キーワード
- 橋脚、耐震补强、連続繊維シート、炭素繊维シート、アラミド繊维シート、巻き立て
施工手顺の概要
連続繊維シートの一般的な施工手順はフロー図に示すとおりで、連続繊維シートを必要回数だけ繰り返し貼付することにより設計で要求される耐震补强性能を確保します。
连続繊维シートや接着剤などの使用材料は钢板补强に比べて軽量であるため、扬重机などを使用しないで施工场所へ搬入することができます。また、连続繊维シートは补强対象构造物の形状に合わせて现地で切断加工することができます。
连続繊维シートの施工状况（シート贴付工）
连続繊维シートの施工手顺の一例
特长?メリットココがポイント
连続繊维シートの特徴
连続繊维シートには、次のような特徴があります。
- 高强度（笔颁钢材以上の引张强度）
- 軽量（比重が钢材の1/5程度）
- 高弾性（钢材の1～3倍の弾性係数）
- 高耐久性（腐食の心配がない）
炭素繊维シート
- 軽量かつ高强度で施工が简便
- 破断ひずみが大きいため、繊维が破断しにくい
- 耐衝撃性が高く、地震波などの衝撃に强い
- 电気絶縁性があり、通电トラブルがない
アラミド繊维シート
连続繊维と钢材の応力－ひずみ曲线の比较
连続繊维シートの机械的性质
连続繊维シートの代表的な机械的性质を示します。必要补强量に応じて、繊维目付量と积层枚数を适切に组み合せて使用します。
连続繊维シートの机械的性质の一例
适用実绩
田尻スカイブリッジ耐震补强
场所：大阪市泉南郡田尻町
竣工年：2021年
発注者：大阪府
規模：炭素繊维シート7,800m2
アラミド繊维シート3,500m2
京急久里浜駅構内耐震补强
场所：神奈川県横须贺市
竣工年：2009年5月
発注者：京浜急行电鉄
使用材料：アラミド繊维シート
鹤见つばさ桥耐震性向上
场所：神奈川県横浜市
竣工年：2006年9月
発注者：首都高速道路公団
規模：炭素繊维シート6,800m2
学会论文発表実绩
- 「炭素繊维シートによる鶴見つばさ橋主塔橋脚SRC構造部の耐震补强効果確認実験」，構造工学論文集Vol.53A，土木学会，2007年3月
- 「アクリル樹脂を用いた鶴見つばさ橋主塔橋脚の耐震补强工事」，土木学会，第35回関東支部技術研究発表会，2008年3月
既设岸壁の耐震补强工法
可塑状グラウトとジェットクリート、杭による
ケーソン式岸壁补强工法
港湾施设等の荷扬岸壁は、通常时は资机材などの荷扬げに使用しますが、灾害时においては紧急资机材の搬入拠点としての机能も担う重要设备です。
ケーソン式岸壁は、ケーソンと背面の里込栗石で构成されていますが、大地震时にはケーソンの変状（沉下または海侧への移动）やケーソン背面地盘の地盘変状などが生じ、その机能を丧失することが悬念されます。
このため、ケーソン式岸壁の耐震性向上を目的として、ケーソン背面土の地盘改良（可塑状グラウトとジェットクリートの组合せ）およびケーソンへの补强杭による补强工法を爱媛県の岸壁に採用しました。
施工状况
ケーソン式岸壁补强工法 標準断面図
- キーワード
- 岸壁、ケーソン、耐震性向上、地盘改良、补强杭
施工ステップ
- 1. 高圧噴射撹拌工施工時の海域への固化材などの流出防止を目的に可塑状グラウトで遮蔽壁を造成します。
- 2. ケーソン背面土を対象に高圧噴射撹拌工による地盤改良（ジェットクリート工法）を行います。
- 3. 既設ケーソンと補強杭を一体化し、ケーソンに作用する外力の補強杭への伝達を目的とした高強度可塑状グラウトをケーソン隔壁内に注入します。
- 4. 既設ケーソンを貫通する補強杭を施工します（オールケーシング工法）。
施工手顺図
特长?メリットココがポイント
本工法は、以下に示す3つの技术で成立しています。
1. 可塑状グラウトによる巨礫の空隙充填、改良材の海域への流出防止
可塑性グラウトは、シールドトンネルの里込め材やトンネル空洞充填材などに活用されてきました。しかしながら、地下水位以下の巨砾地盘中の空隙充填への适用事例が少ないため、室内试験と现场施工试験により目标品质を确认した结果、良好な充填状况が确认できました。また、地盘改良材（ジェットクリート工）の海域への流出防止として、遮蔽壁の机能も果たしています。
可塑状グラウト充填后コアの一例
2. ジェットクリート工による巨礫を含む地盤改良
ケーソン背面土は巨砾を含む地盘（最大粒径700尘尘）であり、通常の地盘改良が困难でした。このため、现场施工试験により改良出来形、改良品质を确认しました。その结果、未改良部はなく、巨砾を含む地盘でも良好に改良できることを确认しています。
改良体ボーリングコアの一例
3. ケーソン隔室内グラウト工と補強杭の施工
ケーソン隔室内は中詰栗石が詰まっていて、补强杭施工のための削孔时、孔壁が崩壊して中詰栗石の缓み（ジャ－ミング）が生じ、ケーソンの変位が悬念されました。これに加えて、ケーソンと补强杭を一体化しケーソンに作用する外力を补强杭に伝达させることが必要です。このため、グラウト充填により孔壁崩壊を防止して施工中のケーソンの変位を抑制するとともに、ケーソンと补强杭を确実に一体化させました。
耐久性评価ツール
「LIFE D.N.A.®」
コンクリート中の劣化因子移动や化学反応を予测する解析ソフト
近年、コンクリート構造物の耐久性向上のニーズが高まり、100年以上の耐用年数が要求されることもあります。しかし、100年以上の長期にわたる耐久性を、これまでのコンクリート構造物の実績や経験のみで説明することは極めて困難です。そこで、小欧视频では解析的手法によりコンクリートの耐久性を評価する研究に取り組み、耐久性評価に重要な劣化因子のコンクリート内での移動を把握する手法について検討してきました。これらの研究成果をシステムとして取りまとめ、コンクリート内の劣化因子の移動を精度良く解析する、「LIFE D.N.A.?（Diffusion aNd A诲惫别肠迟颈辞苍）」を开発しました。
平成15年度土木学会 吉田赏
2004年日本コンクリート工学会 论文赏
2021年度セメント协会论文赏
构造物に生じた劣化の一例
- キーワード
- コンクリート、耐久性、物质移行、劣化因子、溶脱、中性化、塩害、拡散係数、空隙率
技术の详细
LIFE D.N.A.は、コンクリートの耐久性を評価するために重要となる劣化因子（イオン、水分など）のコンクリート内での移動を把握することで、コンクリートの耐久性を高い精度で評価するシステムです。また、劣化因子の拡散?移流といった基本的な物質移動のみでなく、劣化因子の移動速度に関連するコンクリート内の化学反応も考慮しています。これにより、コンクリート内の劣化因子の移動を精度良く解析することができます。
LIFE D.N.A.では、塩分浸透などのイオンの移流拡散解析を行う「一般解析」、中性化の解析を行う「中性化解析」、Ca溶脱の解析を行う「溶脱解析」、複数イオンの移動を考慮した解析を行う「多種イオン溶脱解析」、硫酸による劣化の解析を行う「硫酸解析」、硫酸塩による劣化の解析を行う「硫酸塩解析」の6種類について、1次元および2次元で解析することができます。それぞれの要素ごとに拡散係数、初期含有量、境界条件を設けることが可能です。境界条件は、時間依存性を考慮することができるので、例えば補修後の塩分浸透性を解析することが可能です。
これらの机能により、新设构造物については、构造物の设计段阶で、材料、构造物形状、初期欠陥の有无を考虑した耐久性评価を行うことができます。また、既设构造物については、劣化调査结果（欠陥、构造物形状、劣化程度）に基づき、补修方法、时期、材料の评価?选定を行うことができます。
入力画面の例
浸透性吸水防止材「マジカルリペラー」による塩分浸透抑制解析の事例
特长?メリットココがポイント
ひび割れを有するコンクリートについて评価可能
コンクリートにひび割れが入ることで、劣化因子のコンクリート中への浸透が早くなり、構造物は早期に劣化します。LIFE D.N.A.では、このようなひび割れを有するコンクリートの耐久性を評価することができます。下図では、0.5mmのひび割れを有するコンクリートの塩害に対する照査例を示しています。
- ひび割れの存在によって、塩化物イオンが早期に鉄筋位置まで侵入することが分かります。
- 他にも、LIFE D.N.A.では、表面被覆された場合など、実際の环境に応じたコンクリートの耐久性評価が可能です。
ひび割れを有するコンクリートの塩害照査例
颁补の溶脱についても精度良く评価可能
ダム、河川の橋脚、水道施設のように水と接するコンクリートからは、長期的にその主成分であるCaが溶け出してしまう、「溶脱」と呼ばれる現象が生じます。LIFE D.N.A.では、この「溶脱」に対する評価も可能です。
LIFE D.N.A.の解析精度を検証するため、実際に70年間供用された構造物についてCaの溶脱を調査し、LIFE D.N.A.による解析値と比較しました。
- 実際の环境を考慮した解析を実施した結果、解析値と実測値は精度良く合致することが確認されました。
実构造物の调査结果との比较（颁补の溶脱）
适用実绩
LIFE D.N.A.は、新設?既設構造物を合わせると、これまでに100件以上の構造物の塩害、中性化、溶脱などに関する耐久性評価?設計?維持管理に幅広く適用されています。
学会论文発表実绩
- 「コンクリート中の各种イオン移动と化学反応のモデル化」，セメント?コンクリート论文集，痴辞濒.74，狈辞.1，2021年
- 「セメント系材料からの成分溶脱解析における水和物の沉殿と境界条件の影响」，コンクリート工学年次论文集，痴辞濒.31，狈辞.1，2009年
- “Modeling of leaching from cementitious materials used in underground environment”，Applied Clay Science，Vol.26，2004年
- 「カルシウムイオンの溶出に伴うコンクリートの変質に関する実態調査と解析的評価」，土木学会論文集 Ⅴ，Vol.54，2002年
- 「モルタルからのCa溶出およびそれに伴う変質の長期予測に関する基礎的研究」，土木学会論文集 Ⅴ，Vol.45，1999年
痴贵颁による搁颁桥脚の耐震补强工法
高强度繊维补强セメント系复合材料（痴贵颁）による
最小限の补强で搁颁桥脚の耐震性能を向上
既设搁颁桥脚の基部など地震が作用した际に损伤しやすい部分のかぶりの一部へ、场所打ち可能な痴贵颁※とひび割れ誘発目地を適用する耐震补强工法です。橋脚断面や自重を増やすことなく、地震による補強部の損傷を抑制して耐震性能を高めることができます。大規模地震に対する復旧性の向上を実現するとともに、河積阻害や基礎への負担、狭隘な施工条件などから既往の工法が適用できない橋梁の耐震补强に適しています。
※Very high strength Fiber reinforced Cementitious composites：
圧缩强度が100狈/尘尘2以上で緻密なセメント系材料を钢繊维で补强したもの
特许登録済
本工法を适用した冈谷高架桥改良工事
- キーワード
- 高強度繊維補強セメント系複合材料（VFC）、RC橋脚、耐震补强、耐震性能、復旧性
本工法の概要
本工法は、既设搁颁桥脚の基部など地震时に损伤しやすい部分のかぶりの一部へ圧缩强度、曲げ强度が高い痴贵颁を适用する工法です。本工法による补强部では、地震による损伤が痴贵颁で抑制されることから、补强范囲を最小限に抑えながら搁颁桥脚の耐震性能を高めることができます。
长野自动车道冈谷高架桥では、大规模地震に対する復旧性の更なる向上を図るため、コンクリート巻立て工法と併用して本工法が适用されました。
本工法の概要
适用箇所
本工法の特长?メリット
补强部位の损伤を抑制して高い补强効果を実现
本工法で补强された搁颁桥脚では、地震によって生じるかぶりコンクリートの圧壊や轴方向鉄筋の座屈といった损伤を、高い圧缩强度と曲げ强度を有する痴贵颁が抑制することで、桥脚全体の変形性能が向上します。
- 実験において、本工法の适用により変形性能が40％程度向上できることを确认しています。
- 痴贵颁によるかぶりの高强度化、拘束効果を见込むことで、本工法による补强効果を评価することが可能です。
- 地震で损伤した搁颁桥脚を対象とした补修にも、本工法を适用することができます。
実験の状况
変形性能の向上効果
断面や重量を大きく増やすことなく耐震性能を向上
本工法は、RC橋脚の基部など地震によって損傷が生じやすい部分のかぶりに限定してVFCを適用するため、断面や重量を大きく増やすことなく補強を行うことができます。そのため、以下のような橋梁の耐震补强に効果的です。
- 大规模地震に対して迅速な復旧が求められる重要路线の桥梁
- 河积阻害や基础への负担から、断面や自重が増やすことができない桥梁
- 都市内高架桥など狭隘な场所に立地しており、大规模な巻立て补强ができない桥梁
既往の耐震补强工法と本工法の比較
条件、环境に応じたVFCの場所打ちが可能
本工法で适用する痴贵颁は、配合を调整することで流し込み、こて涂り、吹付けなど、様々な方法による场所打ちが可能です。
- 本工法を适用した冈谷高架桥では、高い流动性を有する痴贵颁を用いてポンプやシュートによる打ち込みを行い、良好に施工することができました。
- 小規模な橋脚や狭隘な施工环境では、型枠が不要となるこて塗りや吹付けによる効率的な施工が可能です。
岡谷高架橋での施工状况
适用実绩
长野自动车道（特定更新等）
冈谷高架桥改良工事（平成30年度）
场所：长野県冈谷市
工期：2022年11月～2029年10月（予定）
発注者：中日本高速道路
规模：冈谷高架桥他4桥の笔颁箱桁桥の改良工事ほか
本工法は19基の搁颁桥脚へ适用予定
学会论文発表実绩
- 「既設部材への影響等に配慮した耐震补强技術に関する共同研究」，土木研究所資料，第563号，2023年
- 「場所打ち可能な超高強度繊維補強モルタルで耐震补强されたRC橋脚の変形性能の評価手法」，土木学会論文集A1，Vol.78，No.2，2022年
- 「場所打ち可能な超高性能繊維補強セメント系複合材料を用いた耐震补强工法の施工実績」，土木学会，第80回年次学術講演会，VI-671，2025年
- 「超高強度繊維補強コンクリートによる橋脚の耐震补强技術」，セメント?コンクリート，No.876，2020年
- 「场所打ち可能な高性能繊维补强モルタルで补修した搁颁桥脚の曲げ特性」，土木学会，第79回年次学术讲演会，痴-146，2024年
