(57)【要約】【課題】構造が簡単でレベル２又はレベル２以上の地震動による水平力，慣性力により下部構造と支承部材を含む上部構造を分離し、双方の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承装置の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造を提供することを目的とする。【解決手段】上部構造と下部構造との間に配置される支承部材と、下部構造の表面に配置されたベースプレートと、下部構造に埋設されたアンカーボルトと、ベースプレートを下部構造に固定する固定ボルトと、下部構造のベースプレート下面に配置され上部に固定ボルト用雌ねじ穴、下部にアンカーボルト用雌ねじ穴を形成したカップラーと、を備え、カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴の内径をアンカーボルト用雌ねじ穴の内径より小さくし、所定以上の地震動による水平力、慣性力によりベースプレート下面の固定ボルトを先行破断することを特徴とする。【選択図】  図3
2020169503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造と下部構造との間に配置される支承部材と、
下部構造の表面に配置されたベースプレートと、
下部構造に埋設されたアンカーボルトと、
ベースプレートを下部構造に固定する固定ボルトと、
下部構造のベースプレート下面に配置され上部に固定ボルト用雌ねじ穴、下部にアンカーボルト用雌ねじ穴を形成したカップラーと、
を備え、
カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴の内径をアンカーボルト用雌ねじ穴の内径より小さくし、所定以上の地震動による水平力、慣性力によりベースプレート下面の固定ボルトを先行破断することを特徴とする橋梁用損傷制御機能付支承構造。
【請求項２】
アンカーボルト１本当たりのせん断耐力をＲＨ（N/mm2）とし、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈ（（N/mm2）とした時、ＲＨ＞Ｒｈとし、アンカーボルト１本当たりのせん断耐力せん断耐力ＲＨから、アンカーボルトの断面積Aaを下記（１）式で求め、アンカーボルトの必要直径Daを下記（２）式で求め、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈから、固定ボルトの断面積Aｂを下記（３）式で求め、固定ボルト必要直径Dｂを下記（４）式で求めることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
Aa=ＲＨ/τa・・・・・・・・（１）
Da =・・・・・・・・（２）
Aｂ＝Ｒｈ/τb・・・・・・・（３）
Db =  ・・・・・・・(4)
【請求項３】
カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴とアンカーボルト用雌ねじ穴を連通させないことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
【請求項４】
固定ボルトのベースプレートの挿入部の直径を固定ボルトのカップラーの固定ボルト用雌ねじ穴に螺着される雄ねじ部の直径より大きくすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋脚等の下部構造と主桁等の上部構造との間に配置される橋梁用損傷制御機能付支承構造に関し、特に、レベル２又はレベル２以上の地震動で下部構造と支承部材を含む上部構造を分離し、レベル２又はレベル２以上の地震動による下部構造と支承部装置を含む上部構造の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承部装置の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の橋梁用支承装置は、橋脚等の下部構造と主桁等の上部構造の間に配置され、レベル２の地震動に耐える耐震性能を備えるように設定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−２１６０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の橋梁用支承装置においては、レベル２又はレベル２以上の地震動が負荷された場合、大きな水平力、慣性力により下部構造及び支承部材を含む上部構造の双方が大きく損傷し、復元に多くの日数がかかるという問題を有していた。
【０００５】
本発明は、従来技術の課題を解決する構造が簡単でレベル２又はレベル２以上の地震動による水平力，慣性力により下部構造と支承部材を含む上部構造を分離し、双方の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承装置の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造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】
【０００６】
本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、前記課題を解決するために、上部構造と下部構造との間に配置される支承部材と、下部構造の表面に配置されたベースプレートと、下部構造に埋設されたアンカーボルトと、ベースプレートを下部構造に固定する固定ボルトと、下部構造のベースプレート下面に配置され上部に固定ボルト用雌ねじ穴、下部にアンカーボルト用雌ねじ穴を形成したカップラーと、を備え、カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴の内径をアンカーボルト用雌ねじ穴の内径より小さくし、所定以上の地震動による水平力、慣性力によりベースプレート下面の固定ボルトを先行破断することを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、アンカーボルト１本当たりのせん断耐力をＲＨ（N/mm2）とし、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈ（（N/mm2）とした時、ＲＨ＞Ｒｈとし、アンカーボルト１本当たりのせん断耐力ＲＨから、アンカーボルトの断面積Aaを下記（１）式で求め、アンカーボルトの必要直径Daを下記（２）式で求め、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈから、固定ボルトの断面積Aｂを下記（３）式で求め、固定ボルト必要直径Dｂを下記（４）式で求めることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
Aa=ＲＨ/τa・・・・・・・・（１）
Da =・・・・・・・・（２）
Aｂ＝Ｒｈ/τb・・・・・・・・  （３）
Db =  ・・・・・・・(4)
【０００８】
また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴とアンカーボルト用雌ねじ穴を連通させないことを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、固定ボルトのベースプレートの挿入部の直径を固定ボルトのカップラーの固定ボルト用雌ねじ穴に螺着される雄ねじ部の直径より大きくすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上部構造と下部構造との間に配置される支承部材と、下部構造の表面に配置されたベースプレートと、下部構造に埋設されたアンカーボルトと、ベースプレートを固定する固定ボルトと、下部構造のベースプレート下面に配置され上部に固定ボルト用雌ねじ穴、下部にアンカーボルト用雌ねじ穴を形成したカップラーと、を備え、カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴の内径をアンカーボルト用雌ねじ穴の内径より小さくし、所定以上の地震動による水平力、慣性力によりベースプレート下面の固定ボルトを先行破断することで、先行破断する部分を特定することで、下部構造と支承部材を含む上部構造に大きな損傷を与えることなく分離し、地震後の橋梁機能を早急に復元することが可能となる。
アンカーボルト１本当たりのせん断耐力をＲＨ（N/mm2）とし、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈ（（N/mm2）とした時、ＲＨ＞Ｒhとし、アンカーボルト１本当たりのせん断耐力ＲＨから、アンカーボルトの断面積Aa、アンカーボルトの必要直径Daを求め、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈから、固定ボルトの断面積Aｂ、固定ボルト必要直径を求めることで、明確に先行破断箇所を特定することが可能となる。
カップラーの固定ボルト用雌ねじ穴とアンカーボルト用雌ねじ穴を連通させないことで、固定ボルトの螺着長さ及ぶアンカーボルトの螺着長さを正確に実施することが可能となる。
固定ボルトのベースプレートの挿入部の直径を固定ボルトのカップラーの固定ボルト用雌ねじ穴に螺着される雄ねじ部の直径より大きくすることで、ベースプレート下面の固定ボルトにくびれ部が形成され先行破断箇所を明確に特定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の実施形態を示す図である。
【図２】本発明の実施形態を示す図である。
【図３】本発明の実施形態を示す図である。
【図４】(a)(b)本発明の実施形態を示す図である。
【図５】(a)(b)本発明の実施形態を示す図である。
【図６】(a)(b)本発明の実施形態を示す図である。
【図７】従来技術を示す図である。
【図８】(a)(b) 従来技術を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の実施の形態を図により説明する。図１、図２は、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造の一実施形態を示す図である。
【００１３】
橋梁用損傷制御機能付支承構造１は、橋脚等の下部構造２と主桁等の上部構造３との間に設置される。橋梁用損傷制御機能付支承構造１は、下部構造２に固定されるベースプレート４にゴム系又は金属系の各種支承部材５が載置される。図１、図２に示される実施形態では支承部材５をゴム系固定支承としているが、金属系固定支承、スライド支承、積層ゴムに鉛プラグを挿入した免震支承や、高減衰性ゴムを用いた免震支承であっても良い。
【００１４】
下部構造２に埋設されたアンカーボルト６の上部が下部構造２のベースプレート４下に配置されたカップラー７の雌ねじ穴の下部に螺着される。ベースプレート４を下部構造２に固定する固定ボルト８がカップラー7の雌ねじ穴の上部に螺着される。
【００１５】
図に示す実施形態の支承部材５は、補強板とゴムを鉛直方向に積層し上下に上連結鋼板、下連結鋼板を配置し加硫成形で一体化したものである。支承部材５をベースプレート４と上部構造３にセットボルト９で固定されたソールプレート１０に固定する。
【００１６】
このような橋梁用支承は、橋梁の耐震性能としてレベル２の地震動に対して耐えるように設定されている。しかし、２０１１年の東日本大震災のようにそれ以上の地震動が橋梁に負荷された場合、上部構造と下部構造の間に設置される支承部材が耐震性能を超える大きな変位を伝達する手段として機能し、下部構造及び支承部装置を含む上部構造が大きな損傷を受け、橋梁の復旧に多くの時間が必要になる。
【００１７】
図7．図８(a)(b)は、従来のベースプレート4の固定構成を示す。下部構造２のベースプレート4の下面に配置されたカップラー１１には同一内径の雌ねじ穴１１aが形成され、カップラー１１の雌ねじ穴１１aの下部にアンカーボルト１２の上部が、螺着され、カップラー１１の雌ねじ穴１１aの上部に固定ボルト１３の雄ねじ部１３aが螺着される。アンカーボルト１２と固定ボルト１３の雄ねじ部１３aは同一直径とする。そのため、所定以上地震動により破断する箇所は、アンカーボルト１２か固定ボルト１３か特定できず、アンカーボルト１２が破断すると下部構造２に大きな損傷が発生し、橋梁の復旧に多くの時間が必要になる。
【００１８】
本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造１は、先行破断箇所を特定して、レベル２以上の地震動に対して下部構造２及び支承部材５を含む上部構造３に過度の負荷を与えることなく分離し、橋梁機能を早急に復元することが可能とするものである。
【００１９】
図３、図４(a)(b)、図５(a)(b)、図６(a)(b)で、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造１について説明する。図４(a)(b)は、本発明に用いるカップラー７を示す図である。カップラー７の上部には、固定ボルト用雌ねじ穴７aが形成され、カップラー７の下部には、アンカーボルト用雌ねじ穴７ｂが形成される。固定ボルト用雌ねじ穴７aの内径は、アンカーボルト用雌ねじ穴７ｂの内径より小さくする。固定ボルト用雌ねじ穴７aとアンカーボルト用雌ねじ穴７ｂは連通するように形成しても良いが、図に示すように連通しないように形成して、固定ボルト8とアンカーボルト６の螺着長さを正確に実施する。
【００２０】
図５(a)(b)は、本発明の固定ボルト８を示す図である。固定ボルト８は、ヘッド部８aとベースプレート穴対応部８ｂとカップラー７の固定ボルト用雌ねじ穴７aに螺着する雄ねじ部８ｃにより構成される。ベースプレート穴対応部８ｂの直径は雄ねじ部８ｃの直径Ｄｂより若干大きくする。そうすることで、ベースプレート穴対応部８ｂと雄ねじ部８ｃとの境界にくびれ部が形成される。
【００２１】
図６(a)(b)は、本発明のアンカーボルト６を示す図である。アンカーボルト６の上部は、カップラー７のアンカーボルト用雌ねじ穴７ｂに螺着される。アンカーボルト７の直径Ｄaとする。
【００２２】
アンカーボルト６の直径Ｄa＞固定ボルトの雄ねじ部の直径Ｄｂに設定する。アンカーボルト６の直径Ｄaと固定ボルトの雄ねじ部の直径Ｄbは、次のようにして設定される。
【００２３】
先ず、アンカーボルト１本当たりのせん断耐力をＲＨ（N/mm2）とし、固定ボルトの１本当たりのせん断耐力をＲｈ（（N/mm2）とし、ＲＨ＞Ｒｈとする。設定されたアンカーボルト１本当たりのせん断耐力をＲＨから、アンカーボルトの断面積Aaを下記（１）式で求め、アンカーボルトの必要直径Daを下記（２）式で求める。
Aa=ＲＨ/τa・・・・・・・・（１）
（例えば、τaはアンカーボルト（Ｓ３５ＣＮ）の許容せん断応力度＝１．７ｘ１１０＝１８７Ｎ/mm2）
Da =・・・・・・・・（２）
【００２４】
固定ボルトの断面積Aｂを下記（３）式で求め、固定ボルト必要直径Dｂを下記（４）式で求める。
Aｂ＝Ｒｈ/τb・・・・・・（３）
（例えば、τｂは固定ボルト（強度区分８．８）の許容せん断応力度＝１．７ｘ２００＝３４０Ｎ/mm2）
Db =  ・・・・・・・(4)
【００２５】
上記のように、固定ボルト８の雄ねじ部８ｃの直径Ｄｂと、アンカーボルト６の直径Daを設定することで、所定以上の地震動の負荷により、ベースプレート４下の固定ボルト８の雄ねじ部８ｃが先行破断し、下部構造２及び支承部材５を含む上部構造３に過度の負荷を与えることなく分離し、橋梁機能を早急に復元することが可能とする。固定ボルト８のベースプレート穴対応部８ｂの直径を雄ねじ部８ｃの直径Ｄｂより若干大きくし、ベースプレート穴対応部８ｂと雄ねじ部８ｃとの境界にくびれ部を形成することで、先行破断箇所をより明確に特定することが可能となる。
【００２６】
以上のように、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造によれば、先行破断する部分を特定することで、下部構造と支承部材を含む上部構造に大きな損傷を与えることなく分離し、地震後の橋梁機能を早急に復元することが可能となる。
【符号の説明】
【００２７】
１：橋梁用損傷制御機能付支承構造、２：下部構造、３：上部構造、４：ベースプレート、５：支承部材、６：アンカーボルト、７：カップラー、７a：固定ボルト用雌ねじ穴、７ｂ：アンカーボルト用雌ねじ穴、８：固定ボルト、８a：ヘッド部、８ｂ：アンカーボルト穴対応部、８ｃ：雄ねじ部、９：セットボルト、１０：ソールプレート、１１：カップラー、１１a：雌ねじ穴、１２：アンカーボルト、１３：固定ボルト、１３a：固定ボルト１３の雄ねじ部
【図１】
2020169503.tif 000003
【図２】
2020169503.tif 000004
【図３】
2020169503.tif 000005
【図４】
2020169503.tif 000006
【図５】
2020169503.tif 000007
【図６】
2020169503.tif 000008
【図７】
2020169503.tif 000009
【図８】
2020169503.tif 000010