(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造に固定された上沓であって、下部に半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付孔を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承において、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記半円筒形ボス部の軸方向端面と前記キャップの蓋部の内面との間の軸方向隙間（ｂ）の寸法とが等しくなるように蓋部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法。
【請求項２】
上部構造に固定された上沓であって、下部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付穴を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承において、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記リブと前記キャップの円筒形部の端面との間の軸方向隙間（ｃ）の寸法とが等しくなるように円筒形部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法。
【請求項３】
上部構造に固定された上沓であって、下部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付穴を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承において、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記半円筒形ボス部の軸方向端面と前記キャップの蓋部の内面との間の軸方向隙間（ｂ）の寸法とが等しくなるように蓋部を形成するとともに、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記リブと前記キャップの円筒形部の端面との間の軸方向隙間（ｃ）の寸法とが等しくなるように円筒形部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設ピン支承の耐震化方法に関し、より詳細には橋梁において上下部構造間に設置された既設ピン支承の耐震性を高めるための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の上下部構造間に設置され、上部構造を回転可能に鉛直支持する支承としてピン支承が知られている。このピン支承の形式として、上下沓にそれぞれ設けた半円筒形ボス部にピンを嵌め合わせるようにしたものがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
この形式のピン支承は支圧形式と称され、上下部構造間での橋軸直角方向の水平力の伝達は、ピンを介してなされる。具体的には、上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の軸方向中間部内周に半環状凸部が設けられ、他方ピンの軸方向中間部には縮径部を形成することによって、これら半環状凸部が嵌り合う環状溝が設けられている。また、半環状凸部の端面と環状溝の壁面との間には上部構造の回転を阻害しないように軸方向隙間が形成されている。このような構造により、上部構造に橋軸直角方向の水平力が作用すると、荷重は半環状凸部が環状溝の壁面に当接してピンに伝達され、さらに下部構造に伝達される。
【０００４】
しかしながら、上記ピン支承において橋軸直角方向の水平力の伝達は、半環状凸部と環状溝の壁面との当接によってのみなされる。このため、例えばレベル２地震動（「道路橋示方書（Ｖ耐震設計編）・同解説」（社団法人 日本道路協会編）に示されている地震動）のような大きな地震動が発生すると、環状溝を形成するピンの縮径部に過大な応力が加わって破損し、上部構造の落下につながるとういう懸念がある。
【０００５】
既設ピン支承を耐震性を考慮した新たな支承と交換すれば、上記のような問題を解消することができるが、支承全体の交換は多大な施工費用が発生するだけでなく、車両通行に与える影響も大きい。このようなことから、既設ピン支承をそのまま使用した状態で、耐震性を高める対策が望まれている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】佐伯彰一編著「図解  橋梁用語事典」株式会社山海堂、１９９３年５月２０日（第６刷）、ｐ．２５６−２５７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、既設ピン支承の全体を交換することなく、使用したままの状態でその耐震性を高めることができ、施工費用を極めて安価に抑えることができる方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、上沓及び下沓の各半円筒形ボス部を覆うようにピンの両端軸部に螺着されているキャップに着目した。そして、上部構造に水平力が作用した際に、半環状凸部と環状溝の壁面とが当接するのみならず、同時に半円筒形ボス部の端面がキャップにも当接するようにすれば、水平力がキャップとピンとの螺着部を介してピンの両端軸部に伝達され、水平力はピンの軸方向中間部の縮径部に加えて両端軸部の計３箇所で分担することになるので、ピンの損傷が防止されることを見出した。
【０００９】
この発明は上記のような知見に基づくもので、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明の第１は、上部構造に固定された上沓であって、下部に半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付孔を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承において、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記半円筒形ボス部の軸方向端面と前記キャップの蓋部の内面との間の軸方向隙間（ｂ）の寸法とが等しくなるように蓋部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法にある。
【００１０】
また、この発明の第２は、上部構造に固定された上沓であって、下部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付穴を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承の交換用キャップであって、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記リブと前記キャップの円筒形部の端面との間の軸方向隙間（ｃ）の寸法とが等しくなるように円筒形部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法にある。
【００１１】
さらに、この発明第３は、上部構造に固定された上沓であって、下部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に周方向に沿った半環状凸部が形成された上沓と、
下部構造に固定された下沓であって、上部に複数のリブに支持された半円筒形ボス部を有し、その軸方向中間部内周に半環状凸部が形成された下沓と、
前記上沓及び下沓の各半円筒ボス部がそれぞれ嵌め合わされたピンであって、その軸方向中間部に前記上沓及び下沓の各半環状凸部がそれぞれ嵌め合わされた環状溝を規定する縮径部を有し、各半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面との間に軸方向隙間が形成されているピンと、
このピンの両端部に形成された軸部に螺着されたキャップであって、前記軸部が挿入される取付穴を中央に有する蓋部と、この蓋部の外周に設けられて前記上沓及び下沓の各半円筒形ボス部の端部を覆う円筒形部とを有するキャップとを備えた既設ピン支承において、
前記キャップを、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記半円筒形ボス部の軸方向端面と前記キャップの蓋部の内面との間の軸方向隙間（ｂ）の寸法とが等しくなるように蓋部を形成するとともに、前記半環状凸部の軸方向端面と前記環状溝の壁面との間の軸方向隙間（ａ）の寸法と、前記リブと前記キャップの円筒形部の端面との間の軸方向隙間（ｃ）の寸法とが等しくなるように円筒形部を形成した交換キャップと取り替えることを特徴とする既設ピン支承の耐震化方法にある。
【発明の効果】
【００１２】
この発明の第１によれば、上部構造に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面とが当接すると同時に、半円筒形ボス部の軸方向端面と交換キャップの蓋部の内面とが当接し、水平力はキャップとピンとの螺着部を介してピンの両端軸部に伝達される。したがって、水平力はピンの軸方向中間部の縮径部に加えて両端軸部の計３箇所で分担することになるので、ピンの損傷が防止される。これにより、キャップを交換するだけで既設ピン支承の耐震性向上を図ることができ、施工費用も極めて安価に抑えることができる。
【００１３】
この発明の第２によれば、上部構造に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面とが当接すると同時に、リブの軸方向端面と交換キャップの円筒形部の端面とが当接し、水平力はキャップとピンとの螺着部を介してピンの両端軸部に伝達される。したがって、水平力はピンの軸方向中間部の縮径部に加えて両端軸部の計３箇所で分担することになるので、ピンの損傷が防止され、この発明の第１と同様の効果が得られる。
【００１４】
この発明の第３によれば、上部構造に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部の軸方向端面と環状溝の壁面とが当接すると同時に、半円筒形ボス部の軸方向端面と交換キャップの蓋部の内面とが当接し、またリブの軸方向端面と交換キャップの円筒形部の端面とが当接し、水平力はキャップとピンとの螺着部を介してピンの両端軸部に伝達される。したがって、水平力はピンの軸方向中間部の縮径部に加えて両端軸部の計３箇所で分担することになるので、ピンの損傷が防止され、この発明の第１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】既設ピン支承の鉛直方向半断面図である。
【図２】同既設ピン支承の分解斜視図である。
【図３】この発明によって交換用キャップを取り付けた状態を示す断面図である。
【図４】蓋部内面を誇張して示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１，図２は、この発明により耐震化の対象としている既設ピン支承を示している。ピン支承は上部構造５０に固定される上沓１と、下部構造５１に固定される下沓２とを備えている。上沓１は、上部構造５０に嵌め込まれるせん断キー３が設けられたベース４を有している。ベース４の下部には複数のリブ５が設けられ、これらのリブ５に半円筒形ボス部６が設けられている。
【００１７】
下沓２も上沓１とほぼ同じ構成であり、下部構造５１に埋め込まれる定着部７が設けられたベース８を有している。このベース８はアンカーボルト９を介して下部構造５１に固定されている。ベース８の上部には複数のリブ１０が設けられ、これらのリブ１０に半円筒形ボス部１１が設けられている。リブ５，１０は半円筒形ボス部６，１１をそれぞれ支持する支持部材である。
【００１８】
上沓１及び下沓２の半円筒形ボス部６，１１は、それらの軸方向に沿って延びる端面が互いに対向するように配置されて全体として円筒形となり、内側にピン孔が形成される。これらの半円筒形ボス部６，１１の軸方向中間部内周には半環状凸部１２，１３が設けられている。これらの半環状凸部１２，１３も、半円筒形ボス部６，１１が対向配置された状態で、全体として環状となる。
【００１９】
半円筒形ボス部６，１１の内周にはピン１４が嵌め合わされている。ピン１４は軸方向中間部に縮径部１４ａを設けることによって環状溝１５が形成され、この環状溝１５に半環状凸部１２，１３が嵌め合わされている。半円筒形ボス部６，１１はピン１４が嵌った状態で、それらの軸方向に沿う対向端面間に所定大きさの隙間１６が形成され、この隙間の大きさ範囲で上沓１が鉛直方向に回転可能である。また、上部構造５０に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部１２，１３の軸方向端面が環状溝１５の壁面に当接し、水平力はピン１４を介して上沓１から下沓２に、すなわち上部構造５０から下部構造５１に伝達される。
【００２０】
ピン１４は両端部に軸部１７を有し、この軸部１７にキャップ１８が取り付けられている。図２に示すように、キャップ１８は蓋部１９とその外周に形成された円筒形部２０とからなり、蓋部１９には中央に軸部１７の取付穴２１が形成されている。キャップ１８は取付穴２１に軸部１７を挿入し、軸部１７に形成された雄ねじにナット２２を螺着することによって軸部１７に固定されている。このキャップ１８の取付け状態で、半円筒形ボス部６，１１の各軸方向端部がキャップ１８の円筒形部２０によって覆われる。
【００２１】
この発明は上記既設ピン支承の耐震化を図るために、キャップ１８を新たな交換キャップと取り替えるものである。図３に示すように、交換キャップ３０はその基本構成は既設のキャップ１８と同じである。すなわち、交換キャップ３０はピン１４の軸部１７の取付穴３１を有する蓋部３２と、蓋部３２の外周に形成されて、半円筒形ボス部６，１１の軸方向端部を覆う円筒形部３３とからなっている。
【００２２】
図１，図２を参照しての説明では図面の都合上記載しなかったが、半円筒形ボス部６，１１に形成された半環状凸部１２，１３の軸方向端面と、ピン１４に形成された環状溝１５の壁面との間には隙間ａが形成されている。また、ピン１４は半円筒形ボス部６，１１の軸方向端面から外方に僅かに突出しており、したがって、半円筒形ボス部６，１１の軸方向端面と交換キャップ３０の蓋部３２の内面との間にも隙間ｂが形成されている。さらに、交換キャップ３０の円筒形部３３の端面と、リブ５との間にも隙間ｃが形成されている。
【００２３】
これらの隙間ａ，ｂ，ｃは、上沓１の回転を阻害しないように既設ピン支承においても形成されているのであるが、既設ピン支承では隙間ａの寸法が最も小さくなっている。このため、上部構造５０に作用する橋軸直角方向の水平力は、上述したように、半環状凸部１２，１３の軸方向端面と環状溝１５の壁面とが当接することによってのみ伝達され、地震時には環状溝１５を規定するピン１４の縮径部１４ａに過大な応力が加わる。
【００２４】
交換キャップ３０は、隙間ａの寸法と隙間ｂの寸法とが等しくなるように蓋部３２が形成されている。具体的には、図４に誇張して示すように、蓋部３２の内面に環状の段差３４が設けられている。この段差３４は、これを境としてその内周側の内面部分３５すなわちピン１４の端面に当接する内面部分３５が環状凹部となるような段差である。これにより、半円筒形ボス部６，１１の端面と、これに対向する段差３４よりも外周側の内面部分３６との間の隙間ｂの寸法を、隙間ａの寸法と等しくすることができる。隙間ａの寸法は既設ピン支承の設計図書から容易に知ることができ、この寸法をもとに交換キャップ３０蓋部３２の内面を加工することができる。なお、いうまでもなく交換キャップ３０はピン１４の一方の端部にのみ取り付けられるのではなく両端部に取り付けられる。
【００２５】
図３に示すように、この実施形態では、交換キャップ３０の取付穴３１に雌ねじが形成されている。交換キャップ３０は、この雌ねじにピン１４の軸部１７に形成した雄ねじ１７ａを螺着することによってピン１４に直接固定されるが、既設ピン支承に取り付けられているキャップ１８のように、ナットで固定するようにしてもよい。
【００２６】
上記のような交換キャップ３０によれば、上部構造５０に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部１２，１３の軸方向端面と環状溝１５の壁面とが当接すると同時に、半円筒形ボス部６，１１の軸方向端面と交換キャップ３０の蓋部３２の内面とが当接する。この結果、水平力はピン１４の縮径部１４ａのみならず、キャップ３０とピン１４との螺着部１７ａを介してピン１４の両端軸部１７にも伝達される。したがって、水平力はピン１４の軸方向中間部の縮径部１４ａに加えて、両端軸部１７の計３箇所で分担することになるので、ピンの損傷が防止される。
【００２７】
上記と同様の作用は、隙間ａの寸法と隙間ｃの寸法とを等しくすることによっても得ることができる。すなわち、上部構造５０に橋軸直角方向の水平力が作用すると、半環状凸部１２，１３の軸方向端面と環状溝１５の壁面とが当接すると同時に、リブ５の軸方向端面と交換キャップ３０の円筒形部３３の端面とが当接する。このような寸法関係とするには、交換キャップ３０を加工成形する際に、円筒形部３３の高さを調整すればよい。また、この場合、隙間ｂの寸法も隙間ａの寸法と等しくなるようにしてもよい。すなわち、隙間ａ、隙間ｂ及び隙間ｃの各寸法を全て等しくなるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１      上沓
２      下沓
４      ベース
５      リブ
６      半円筒形ボス部
８      ベース
１０      リブ
１１      半円筒形ボス部
１２，１３      半環状凸部
１４      ピン
１４ａ    縮径部
１５      環状溝
１７      軸部
１８      既設キャップ
３０      交換用キャップ
３１      取付穴
３２      蓋部
３３      円筒形部
５０      上部構造
５１      下部構造
【図１】
0005385250.tif 000002
【図２】
0005385250.tif 000003
【図３】
0005385250.tif 000004
【図４】
0005385250.tif 000005