(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造物と下部構造物との間に配置された棒状ダンパーと、
前記上部構造物に固定されると共に、下方に向かってラッパ状に開放された上部拘束空間を有し、前記上部拘束空間内に前記棒状ダンパーの上部が挿入される上部拘束部と、
前記下部構造物に固定されると共に、上方に向かってラッパ状に開放された下部拘束空間を有し、前記下部拘束空間内に前記棒状ダンパーの下部が挿入される下部拘束部と、を備えたダンパー構造において、
前記棒状ダンパーは、鉄筋が埋設された棒状のコンクリート部をポリエチレン管で覆ったものであり、前記ポリエチレン管は、前記上部拘束空間から前記下部拘束空間に渡って延在し、
前記ポリエチレン管内には、前記ポリエチレン管の内周面に当接して延在するスパイラル筋が配置され、
前記下部拘束空間を形成する壁面と前記ポリエチレン管の外周面との間の隙間には、塑性変形又は弾性変形可能な間詰材が埋め込まれており、
前記ポリエチレン管の両端にポリエチレン製の蓋板を溶着したことを特徴とするダンパー構造。
【請求項２】
前記間詰材には、斜面をもっている山状の盛り上げ部が、外部に露出して設けられていることを特徴とする請求項１記載のダンパー構造。
【請求項３】
前記ポリエチレン管は、カーボンブラックを添加した高密度ポリエチレン管であることを特徴とする請求項１又は２に記載のダンパー構造。
【請求項４】
上部構造物と下部構造物との間に配置された棒状ダンパーと、
前記上部構造物に固定されると共に、下方に向かってラッパ状に開放された上部拘束空間を有し、前記上部拘束空間内に前記棒状ダンパーの上部が挿入される上部拘束部と、
前記下部構造物に固定されると共に、上方に向かってラッパ状に開放された下部拘束空間を有し、前記下部拘束空間内に前記棒状ダンパーの下部が挿入される下部拘束部と、を備えたダンパー構造において、
前記棒状ダンパーは、鉄筋が埋設された棒状のコンクリート部をポリエチレン管で覆ったものであり、前記ポリエチレン管は、前記上部拘束空間から前記下部拘束空間に渡って延在し、
前記棒状ダンパーは、上部側ダンパー部と下部側ダンパー部とに二分割され、前記上部側ダンパー部の下端と前記下部側ダンパー部の上端との間が離間され、筒状部材が、前記上部側ダンパー部と前記下部側ダンパー部とを架け渡すように、前記上部側及び下部側ダンパー部の外周面に対して隙間をもって配置されていることを特徴とするダンパー構造。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁などが地震による振動エネルギーを効率よく吸収できるようにしたダンパー構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、このような分野の技術として、特開２００８−２４０４８８号公報がある。この公報に記載されたダンパー構造は、橋梁の橋脚と主桁との間に配置されて、地震による振動エネルギーを効率よく吸収することができ、主桁に固定された上側の円弧拘束管(上部拘束部)と、橋脚に固定された下側の円弧拘束管(下部拘束部)と、両端が各円弧拘束管の円弧拘束孔(拘束空間)を貫通する棒状ダンパーと、によって構成されている。この棒状ダンパーは、長手方向に鉄筋が埋設されたコンクリート部によって円柱状又は円筒状に形成されている。このように、橋脚と主桁とを棒状ダンパーで単に連結するのではなく、円弧拘束孔をもった円弧拘束管によって棒状ダンパーが支持されているので、地震による振動エネルギーを効率よく吸収させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４０４８８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、前述した従来のダンパー構造では、地震による棒状ダンパーの変形や経年変化によりコンクリート部が損傷、剥落し、コンクリート部の破片で円弧拘束管内が目詰まりして、ダンパー性能が低下する可能性があった。また、このようなダンパー構造を海浜地域で適用した場合、棒状ダンパーのコンクリート部の表面から塩分が浸透し、鉄筋の腐食が問題となり、棒状ダンパーの耐久性を低下させる。この対策として、鉄筋自体の耐食性を高めるためにエポキシ樹脂塗装鉄筋などを用いるか、十分なかぶり厚さを確保する必要があるが、コストの増加およびエネルギー吸収性能の効率低下に繋がってしまう。さらに、棒状ダンパーが繰り返し変形することによりコンクリート部が損傷、剥落すると、安定したダンパー履歴特性を示さない虞がある。
【０００５】
本発明は、棒状ダンパーのコンクリート部の剥落を防止し、棒状ダンパーの耐久性や耐候性を向上させ、棒状ダンパーの繰り返し変形に対する安定したダンパー性能の維持を図るようにしたダンパー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】
本発明は、上部構造物と下部構造物との間に配置された棒状ダンパーと、
上部構造物に固定されると共に、下方に向かってラッパ状に開放された上部拘束空間を有し、上部拘束空間内に棒状ダンパーの上部が挿入される上部拘束部と、
下部構造物に固定されると共に、上方に向かってラッパ状に開放された下部拘束空間を有し、下部拘束空間内に棒状ダンパーの下部が挿入される下部拘束部と、を備えたダンパー構造において、
棒状ダンパーは、鉄筋が埋設された棒状のコンクリート部をポリエチレン管で覆ったものであり、ポリエチレン管は、上部拘束空間から下部拘束空間に渡って延在し、
ポリエチレン管内には、ポリエチレン管の内周面に当接して延在するスパイラル筋が配置され、
下部拘束空間を形成する壁面とポリエチレン管の外周面との間の隙間には、塑性変形又は弾性変形可能な間詰材が埋め込まれており、
前記ポリエチレン管の両端にポリエチレン製の蓋板を溶着したことを特徴とする。 
【０００７】
このダンパー構造に適用されている棒状ダンパーは、鉄筋が埋設された棒状のコンクリート部をポリエチレン管で覆ったものであるので、このダンパー構造を海浜地域で適用した場合、棒状ダンパーの表面から塩分が浸透し難く、鉄筋の腐食が問題になり難く、棒状ダンパーの耐久性を向上させ、ダンパー構造の海浜地区における高耐久性、高耐候性が得られる。また、ポリエチレン管でコンクリート部が被覆されているので、繰り返しの曲げ変形でコンクリート部が圧壊しても、ポリエチレン管がコンクリート部を拘束するため、棒状ダンパーの断面欠損を防ぐことができる。よって、繰返しの変形に対して耐力が低下しにくく、安定したダンパー履歴特性を実現できる。また、ポリエチレン管は、変形性能に富むため、繰返し変形に対してポリエチレン管自体が損傷を受け難い。また、市販されているポリエチレン管は、元来、水圧等の内圧に対する基準があるため、安定したコンクリート拘束効果が期待できる。また、コンクリート部が剥落することがないので、下部拘束部の下部拘束空間内にコンクリート部の破片が入ることもなく、期待通りのダンパー性能を維持させることができる。さらに、ポリエチレン管は、外型枠として利用することができるので、このポリエチレン管の端から鉄筋を挿入させた後、コンクリート材を流し込むだけで、棒状ダンパーを簡便に製作することができる。この場合、外型枠を兼ねるポリエチレン管の脱型作業が不要となり、棒状ダンパーの製作効率を向上させている。また、ポリエチレン管の端部にポリエチレン製の蓋板を溶着することにより、完全に鉄筋コンクリート部をポリエチレン材で密封することが可能となる。また、ポリエチレン管は、水道管を主な用途として利用されており、入手が容易である。また、ポリエチレン管の弾性係数は、コンクリート部に比較して非常に小さな値になっているので、ポリエチレン管が、上部拘束空間から下部拘束空間に渡って延在することで、上部拘束空間や下部拘束空間に小石やゴミ等が入り込んだ場合でも、地震時にポリエチレン管が緩衝材として機能するので、局所的な応力を緩和して、上部及び下部拘束空間内でのコンクリート部の損傷を防止することができる。
【０００８】
更に、ポリエチレン管内には、ポリエチレン管の内周面に当接して延在するスパイラル筋が配置されている。
スパイラル筋は、少し引き伸ばした状態でポリエチレン管に挿入させることができるので、スパイラル筋の挿入後に、スパイラル筋の両端を押すことで、ポリエチレン管の内壁面にスパイラル筋を容易に圧着させることができ、ポリエチレン管とスパイラル筋との摩擦によりスパイラル筋をポリエチレン管内で確実に固定させることができる。
【０００９】
更に、下部拘束空間を形成する壁面とポリエチレン管の外周面との間の隙間には、塑性変形又は弾性変形可能な間詰材が埋め込まれている。
このように、下部拘束空間を間詰材で埋め込んでいるので、小石やゴミ等が侵入することがなく、期待通りのダンパー性能を長期に渡って維持させることができる。
【００１０】
また、ポリエチレン管は、カーボンブラックを添加した高密度ポリエチレン管であると好適である。
紫外線によるポリエチレン管の劣化を防止して、棒状ダンパーの高耐久性、高耐候性をさらに向上させることができる。
【００１１】
また、本発明は、上部構造物と下部構造物との間に配置された棒状ダンパーと、
上部構造物に固定されると共に、下方に向かってラッパ状に開放された上部拘束空間を有し、上部拘束空間内に棒状ダンパーの上部が挿入される上部拘束部と、
下部構造物に固定されると共に、上方に向かってラッパ状に開放された下部拘束空間を有し、下部拘束空間内に棒状ダンパーの下部が挿入される下部拘束部と、を備えたダンパー構造において、
棒状ダンパーは、鉄筋が埋設された棒状のコンクリート部をポリエチレン管で覆ったものであり、ポリエチレン管は、上部拘束空間から下部拘束空間に渡って延在し、
棒状ダンパーは、上部側ダンパー部と下部側ダンパー部とに二分割され、上部側ダンパー部の下端と下部側ダンパー部の上端との間が離間され、筒状部材が、上部側ダンパー部と下部側ダンパー部とを架け渡すように、上部側及び下部側ダンパー部の外周面に対して隙間をもって配置されていることを特徴とする。
棒状ダンパーの軸方向鉄筋が塑性変形すると、地震後に鉄筋にひずみが残留するため、棒状ダンパーの長さが長くなることがある。このような場合でも、上記の構成を採用すれば棒状ダンパーの軸方向の伸びを二分割されたダンパーの離間部で吸収することができる。また、温度伸縮に起因する変位など、繰返し作用する微少な変位は、上部側及び下部側ダンパー部の外周面における筒状部材との隙間により吸収して、ダンパーに地震以外の荷重が作用することを防ぐことができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、棒状ダンパーのコンクリート部の剥落を防止し、棒状ダンパーの耐久性や耐候性を向上させ、棒状ダンパーの繰り返し変形に対する安定したダンパー性能の維持を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るダンパー構造が適用される橋梁の一実施形態を示す正面図である。
【図２】本発明に係るダンパー構造を示す斜視図である。
【図３】本発明に係るダンパー構造を示す断面図である。
【図４】棒状ダンパーの横断面図である。
【図５】スパイラル筋をポリエチレン管内に挿入した状態を示す断面図である。
【図６】(ａ)は、ポリエチレン管内に軸方向鉄筋を配置した状態を示す断面図であり、(ｂ)は、ポリエチレン管内にコンクリート材を打設した状態を示す断面図であり、(ｃ)は、ポリエチレン管に蓋をした状態を示す断面図である。
【図７】本発明に係るダンパー構造の他の実施形態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、図面を参照しつつ本発明に係るダンパー構造の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１５】
図１に示すように、橋梁１において、橋脚(下部構造物)２と主桁(上部構造物)３との間には、地震による振動エネルギーを効率よく吸収することができように、地震に対する橋梁１の耐震補強として利用されるダンパー構造１０が備えられている。このダンパー構造１０は、既存の橋脚であっても新設の橋脚であっても採用することが可能であり、また、橋脚以外であっても適用することができる。
【００１６】
図２〜図４に示すように、ダンパー構造１０は、主桁３と橋脚２との間に配置された棒状ダンパー１１と、主桁３に固定されると共に、下方に向かってラッパ状に開放された上部拘束空間Ｓ１を有し、上部拘束空間Ｓ１内に棒状ダンパー１１の上部が挿入される上部拘束部１２と、橋脚２に固定されると共に、上方に向かってラッパ状に開放された下部拘束空間Ｓ２を有し、下部拘束空間Ｓ２内に棒状ダンパー１１の下部が挿入される下部拘束部１３とからなる。なお、上部拘束部１２及び下部拘束部１３は、いずれもコンクリート材によって円筒ブロック状に成形されている。
【００１７】
棒状ダンパー１１は、鉄筋籠１４が埋設された棒状のコンクリート部１５をポリエチレン管１６で覆ったものである。このポリエチレン管１６は、棒状ダンパー１１の全長に渡って延在し、これによって、ポリエチレン管１６は、上部拘束空間Ｓ１から下部拘束空間Ｓ２に渡って延在することになる。そして、鉄筋籠１４は、帯鉄筋１７と、この帯鉄筋１７に等間隔でワイヤ又は溶接で固定された軸方向鉄筋１８とからなる。
【００１８】
この棒状ダンパー１１の上部が、ラッパ状の上部拘束空間Ｓ１の下側から挿入され、棒状ダンパー１１の下部が、ラッパ状の下部拘束空間Ｓ２の上側から挿入されることで、ダンパー構造１０のユニット化が図られている。よって、新設の橋梁１にあっては、このダンパー構造１０の上部拘束部１２は、主桁３に埋設され、下部拘束部１３は橋脚２に埋設される。また、既存の橋梁にあっては、このダンパー構造１０の上部拘束部１２は、主桁３の側面にボルトなどにより固定され、下部拘束部１３も橋脚２の側面にボルトなどにより固定される。この場合、棒状ダンパー１１の抜け落ちを防止するために、有底の下部拘束空間Ｓ２を利用する。
【００１９】
さらに、上部拘束空間Ｓ１を形成する湾曲状壁面２１とポリエチレン管１６の外周面との隙間には、間詰材２２が埋め込まれ、同様に、下部拘束空間Ｓ２を形成する湾曲状壁面２３とポリエチレン管１６の外周面との隙間にも、間詰材２４が埋め込まれている。この間詰材２２，２４は、図２に示すように、上部及び下部拘束空間Ｓ１，Ｓ２内での棒状ダンパー１１の動きを規制し難いものであればあるほど良く、塑性変形又は弾性変形可能な材質が好ましい。例えば、間詰材２２，２４としてゴムや樹脂(例えば、発泡スチロール、ウレタン、モルタル)が好適である。
【００２０】
また、間詰材２２，２４を、棒状ダンパー１１と上部拘束空間Ｓ１の壁面２１と下部拘束空間Ｓ２の壁面２３とに密着させることで、隙間への水や小石の侵入を防止することができる。そして、間詰材２２，２４には、外部に露出する山状の盛り上げ部２２ａ，２４ａが設けられ、この盛り上げ部２２ａ，２４ａによって、水はけを良好にしている。
【００２１】
このように、上部及び下部拘束空間Ｓ１，Ｓ２に間詰材２２，２４が埋め込まれているので、上部及び下部拘束空間Ｓ１，Ｓ２内に小石等が侵入することがなく、期待通りのダンパー性能を長期に渡って維持させることができる。特に、下部拘束空間Ｓ２内に小石やゴミ等が侵入し易いので、下部拘束空間Ｓ２のみを間詰材２４で埋め込んでもよい。
【００２２】
このように、棒状ダンパー１１は、鉄筋１７，１８が埋設された棒状のコンクリート部１５をポリエチレン管１６で覆ったものであるので、このダンパー構造１０を海浜地域で適用した場合、棒状ダンパー１１の表面から塩分が浸透し難く、鉄筋１７，１８の腐食が問題になり難く、棒状ダンパー１１の耐久性を向上させ、ダンパー構造１０の海浜地区における高耐久性、高耐候性が得られる。
【００２３】
また、ポリエチレン管１６でコンクリート部１５が被覆されているので、繰り返しの曲げ変形でコンクリート部１５が圧壊しても、ポリエチレン管１６がコンクリート部１５を拘束するため、断面欠損を防ぐことができる。よって、繰返しの変形に対して耐力が低下しにくく、安定したダンパー履歴特性を実現できる。
【００２４】
また、ポリエチレン管１６は、変形性能に富むため、繰返し変形に対してポリエチレン管１６自体が損傷を受け難い。また、市販されているポリエチレン管は、元来、水圧等の内圧に対する基準があるため、安定したコンクリート拘束効果が期待できる。
【００２５】
また、コンクリート部１５が剥落することがないので、下部拘束部１３の下部拘束空間Ｓ２内にコンクリート部１５の破片が入ることもなく、期待通りのダンパー性能を維持させることができる。
【００２６】
さらに、ポリエチレン管１６は、外型枠として利用することができるので、このポリエチレン管１６の端から鉄筋を挿入させた後、コンクリート部１５を流し込むだけで、棒状ダンパー１１を簡便に製作することができる。この場合、外型枠を兼ねるポリエチレン管１６の脱型作業が不要となり、棒状ダンパー１１の製作効率を向上させている。
【００２７】
また、ポリエチレン管１６の端部にポリエチレン製の蓋板を溶着することにより、完全に鉄筋コンクリートをポリエチレン材で密封することが可能となる。ポリエチレン管１６は、水道管を主な用途として利用されており、入手が容易でもある。
【００２８】
また、例えば、コンクリートのヤング率は、２２〜３５ＧＰａであり、高密度ポリエチレン管のヤング率は、０，４〜１，２ＧＰａであり、ポリエチレン管の弾性係数は、コンクリートに比較して非常に小さな値(１／３０程度)になっているので、上部及び下部拘束空間Ｓ１，Ｓ２を間詰材２２，２４で埋め込んでいない場合であっても、ポリエチレン管１６が、上部拘束空間Ｓ１から下部拘束空間Ｓ２に渡って延在することで、上部拘束空間Ｓ１や下部拘束空間Ｓ２に小石やゴミ等が入り込んだ場合でも、地震時にポリエチレン管１６が緩衝材として機能するので、局所的な応力を緩和して、上部拘束空間Ｓ１及び下部拘束空間Ｓ２内でのコンクリート部１５の損傷を防止することができる。
【００２９】
本発明は、前述した実施形態に限定されないことは言うまでもない。
【００３０】
図５に示すように、他の棒状ダンパー３１には、スパイラル筋３２が利用されている。このスパイラル筋３２は、実線の定常状態から矢印Ａ方向に引き伸ばすことで、二点鎖線で示すようにその外径を絞ることができるので、ポリエチレン管１６に容易に挿入させることができる。スパイラル筋３２を少し引き伸ばした状態でポリエチレン管１６に挿入させた後、矢印Ｂ方向にスパイラル筋３２の両端を押し戻すことで、ポリエチレン管１６の内壁面にスパイラル筋３２を容易に圧着させることができ、ポリエチレン管１６とスパイラル筋３２との摩擦によりスパイラル筋３２をポリエチレン管１６内で確実に固定することができる。
【００３１】
その後、図６(ａ)に示すように、軸方向鉄筋３３をポリエチレン管１６に挿入して、スパイラル筋３２に沿って軸方向鉄筋３３を等間隔で環状に配列させ、軸方向鉄筋３３の両端部をスパイラル筋３２にワイヤや溶接で固定する。その後、図６(ｂ)に示すように、ポリエチレン管１６内にコンクリート材を流し込んで、ポリエチレン管１６内に棒状のコンクリート部３４を形成する。
【００３２】
そして、図６(ｃ)に示すように、ポリエチレン管１６の両端にポリエチレン製の蓋板３５を溶着することにより、コンクリート部３４がポリエチレン材で密封されることになる。これによって、棒状ダンパー３１の内部に隙間があっても、この隙間への水の侵入を防止することでき、鉄筋３２，３３の腐食を確実に防止することができる。
【００３３】
なお、図示しないが、ポリエチレン管１６の内壁面に凹凸を設けることにより、スパイラル筋３２の固定や位置出しを確実に行うことができる。
【００３４】
図７に示すように、他のダンパー構造４０に適用される棒状ダンパー４１は、ポリエチレン管内に鉄筋が配置された状態でコンクリート材が打設されてなる上部側ダンパー部４２と下部側ダンパー部４３とに二分割され、上部側ダンパー部４２の下端と下部側ダンパー部４３の上端との間が離間され、筒状部材４４が、上部側ダンパー部４２と下部側ダンパー部４３とを架け渡すように、上部側及び下部側ダンパー部４２，４３の外周面に対して隙間をもって配置されている。そして、筒状部材４４は、下部側ダンパー部４３に固定された環状のストッパ４５によって支持されている。
【００３５】
このような構成を採用すると、大地震時に棒状ダンパー４１が大きく塑性変形して、その長さが長くなる場合でも図７(ａ)に示すように上部側ダンパー部４２の下端と下部側ダンパー部４３の上端との間の離間によって、棒状ダンパー４１の軸方向の変形を吸収することができ、安定したエネルギー吸収性能を発揮することができる。この構造は、棒状ダンパー４１の上端および下端が上部拘束部１２及び下部拘束部１３に固定されている場合に最適である。
【００３６】
また、温度変化による上部側及び下部側ダンパー部４２，４３の伸縮は、上部側ダンパー部４２の下端と下部側ダンパー部４３の上端との隙間によって吸収させることができる。
【００３７】
また、ポリエチレン管１６が、カーボンブラックを添加した高密度ポリエチレン管であると、紫外線によるポリエチレン管１６の劣化を防止して、棒状ダンパー１１の高耐久性、高耐候性をさらに向上させることができる。
【００３８】
図示しないが、熱収縮チューブをコンクリート部１５，３４の表面に密着させてもよい。これによって、様々な断面形状のコンクリート部を容易に被覆することができる。
【００３９】
本発明は、橋梁以外であっても杭頭免震構造への適用が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１…橋梁、２…下部構造物、３…上部構造物、１０，４０…ダンパー構造、１１，３１，４１…棒状ダンパー、１２…上部拘束部、１３…下部拘束部、１５，３４…コンクリート部、１６…ポリエチレン管、１７，１８，３２，３３…鉄筋、２２，２４…樹脂(間詰材)、３２…スパイラル筋、４２…上部側ダンパー部、４３…下部側ダンパー部、Ｓ１…上部拘束空間、Ｓ２…下部拘束空間。
【図１】
0005484825.tif 000002
【図２】
0005484825.tif 000003
【図３】
0005484825.tif 000004
【図４】
0005484825.tif 000005
【図５】
0005484825.tif 000006
【図６】
0005484825.tif 000007
【図７】
0005484825.tif 000008