(57)【要約】【課題】  構築の際の手間を大きくすることなく、振動が発生した際に複数の柱部材同士が確実に接触による摩擦を発生させて高い制震性能を発揮することができる柱状支持構造体および橋脚を提供する。【解決手段】  橋梁Ｂ１における橋脚１は、４本の柱部材１１〜１４を備えている。柱部材１１〜１４は、高さ方向の略中央部に位置する突出部１１Ａ〜１４Ａが１つの突出方向に向けて突出する略同一の湾曲形状をなしている。４本の柱部材１１〜１４は、その突出部１１Ａ〜１４Ａが互いに向き合うようにして配置されて、突出部１１Ａ〜１４Ａには、振動時に互いに接触する摩擦ダンパ３が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高さ方向途中位置に屈曲部が形成され、上方に配置された載荷物を支持する柱部材を複数本備え、
前記複数本の柱部材における前記屈曲部の突出方向が互いに向き合って前記複数本の柱部材が配設され、
前記複数本の柱部材における前記屈曲部に摩擦構造が形成されており、
前記上方載荷物の振動によって前記複数本の柱部材が振動する際、前記複数本の柱部材のうちの隣接する柱部材同士の間における前記摩擦構造同士が当接して生じる摩擦により、前記上方載荷物の振動エネルギーを吸収することを特徴とする柱状支持構造体。
【請求項２】
前記摩擦構造は、摩擦ダンパを備えており、
前記隣接する柱部材における前記摩擦ダンパ同士が当接して、前記上方載荷物の振動エネルギーを吸収する請求項１に記載の柱状支持構造体。
【請求項３】
前記摩擦ダンパが、コンクリート材である請求項２の記載の柱状支持構造体。
【請求項４】
前記摩擦ダンパが、金属材である請求項２に記載の柱状支持構造体。
【請求項５】
前記摩擦ダンパの表面に高摩擦処理が施されている請求項２〜請求項４のうちのいずれか１項に記載の柱状支持構造体。
【請求項６】
前記屈曲部は、湾曲形状または折曲形状をなしている請求項１〜請求項５のうちのいずれか１項に記載の柱状支持構造体。
【請求項７】
前記上方載荷物が橋梁の上部構造であり、
請求項１〜請求項６のうちのいずれか１項に記載の柱状支持構造体を備えることを特徴とする橋脚。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、柱状支持構造体および柱状支持構造体を備える橋脚に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大地震に備えるため、橋梁の上部構造を支持する橋脚などの柱状支持構造体には、制震構造を備えるものが種々提案されている。このような制震構造を備える橋梁として、複数の柱の間にトラスを形成し、トラス格点に相対変位でエネルギー吸収を行う制震装置を配置する制震橋脚がある（たとえば、特許文献１参照）。この制震橋脚では、制震装置の相対変位が上下方向となるように配置して左右のトラスを連結し、地震時の組柱の水平方向のずれをトラス格点位置の上下方向のずれに変換して地震エネルギーを吸収している。
【０００３】
また、複数の部材に分割された部材と、この複数に分割された部材を束ねる拘束部とを備える耐震弾性柱がある（たとえば、特許文献２参照）。この耐震弾性柱では、耐震弾性柱全体としての変形性能を増大し、部材の分割面で摩擦が生じることから、地震時の応答が弾性域内に留めることができる。このため、部材損傷の生じない耐震弾性柱を実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−２０７１１１号公報
【特許文献２】特許第４７６９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記特許文献１に開示された制震橋脚においては、複数の柱の間にトラスを形成し、これらのトラス格点にエネルギー吸収デバイスを配置してエネルギー吸収を行うようにしている。このため、エネルギー吸収デバイスを配置するためにトラスを形成する必要があるので、その分部材を多く必要とするとともに、構築の際の手間がかかるという問題があった。
【０００６】
また、上記特許文献２に開示された耐震弾性柱では、複数に分割された部材を拘束部で束ねている。ところが、単に拘束部で複数の部材を束ねているだけであるため、拘束部の拘束力が大きくない場合などには、振動が生じた際に部材同士が離間してしまうことがある。この場合には、部材の分割面が接触せず、摩擦が発生しないことから、制震性能が低くなってしまうという問題があった。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、構築の際の手間を少なくし、振動が発生した際に複数の柱部材同士が確実に接触による摩擦を発生させて高い制震性能を発揮することができる柱状支持構造体および橋脚を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１記載の発明は、高さ方向途中位置に屈曲部が形成され、上方に配置された載荷物を支持する柱部材を複数本備え、複数本の柱部材における屈曲部の突出方向が互いに向き合って複数本の柱部材が配設され、複数本の柱部材における屈曲部に摩擦構造が形成されており、上方載荷物の振動によって複数本の柱部材が振動する際、複数本の柱部材のうちの隣接する柱部材同士の間における摩擦構造同士が当接して生じる摩擦により、上方載荷物の振動エネルギーを吸収することを特徴とする柱状支持構造体である。
【０００９】
本発明に係る柱状支持構造体は、振動のエネルギーを吸収する際に、摩擦部材同士が当接して生じる摩擦を利用している。このため、トラスなどの複雑な構造を構築してエネルギー吸収デバイスを設ける必要がないので、構築の際の手間を少なくすることができる。また、柱部材には、高さ方向途中位置に屈曲部が形成されており、複数本の柱部材における屈曲部の突出方向が互いに向き合って複数本の柱部材が配設されている。このため、柱部材が上方載荷物の重量を受けて撓みながら振動する際に、摩擦構造同士が押し付けられる方向に柱部材が撓むこととなる。したがって、摩擦構造同士が確実に接触による摩擦を発生させることができるので、高い制震性能を発揮することができる。
【００１０】
請求項２記載の発明は、摩擦構造は、摩擦ダンパを備えており、隣接する柱部材における摩擦ダンパ同士が当接して、上方載荷物の振動エネルギーを吸収するようにする柱状支持構造体である。
【００１１】
このように、摩擦構造として摩擦ダンパを好適に利用することができる。ここで、摩擦ダンパとしては、柱部材に取り付けられた柱部材と異なる部材を用いることもできるし、柱部材自体を摩擦ダンパとして用いることもできる。
【００１２】
請求項３記載の発明は、摩擦ダンパが、コンクリート材である柱状支持構造体である。摩擦ダンパが、コンクリート材であることにより、摩擦ダンパを簡易に形成することができるとともに、破損した際の補修・交換やメンテナンスなどを容易に行うことができる。
【００１３】
請求項４記載の発明は、摩擦ダンパが、金属材である柱状支持構造体である。このように、摩擦ダンパとしては金属材を用いることもできる。
【００１４】
請求項５記載の発明は、摩擦ダンパに高摩擦処理が施されている柱状支持構造体である。摩擦ダンパに高摩擦処理が施されていることにより、摩擦ダンパ同士の摩擦力が大きくなるので、さらに制震性能を高めることができる。ここでの高摩擦処理としては、たとえば表面粗度の調整などを挙げることができる。
【００１５】
請求項６記載の発明は、屈曲部は、湾曲形状または折曲形状をなしている柱状支持構造体である。このように、屈曲部としては、湾曲形状または折曲形状をなすようにすることができる。
【００１６】
さらに、請求項７記載の発明は、上方載荷物が橋梁の上部構造であり、上記柱状支持構造体を備えることを特徴とする橋脚である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る柱状支持構造体および橋脚によれば、構築の際の手間を少なくし、振動が発生した際に複数の柱部材同士が確実に接触による摩擦を発生させて高い制震性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】第１の実施形態に係る橋梁の斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る橋脚の斜視図である。
【図３】図２のIII-III線断面図である。
【図４】第２の実施形態に係る橋梁の斜視図である。
【図５】第３の実施形態に係る橋梁における橋脚部分の拡大斜視図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。
【図７】第４の実施形態に係る橋梁の斜視図である。
【図８】第５の実施形態に係る橋梁の斜視図である。
【図９】第６の実施形態に係る橋梁の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明する。なお、各実施形態において、同一の機能を有する部分については同一の符号を付し、重複する説明は省略することがある。
【００２０】
〔第１の実施形態〕
図１は、本発明の第１の実施形態に係る橋梁の斜視図である。図１に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ１は、本発明における柱状支持構造体である橋脚１を備えている。橋脚１の上方には、橋桁や床版を備える上部構造２が形成されている。橋脚１は、上方に形成された上方載荷物である上部構造２を支持している。
【００２１】
橋脚１は、図２にも示すように、複数本、本実施形態では４本の柱部材１１〜１４を備えている。これらの柱部材１１〜１４は、いずれも略同一形状をなしている。その形状について、柱部材１１を用いて説明する。柱部材１１は、断面略正四角形の湾曲形状をなす屈曲部を備えている。また、この湾曲形状は、高さ方向の略中央部に位置する突出部１１Ａが１つの突出方向に向けて突出する形状をなしており、この高さ方向途中位置である略中央部から上方または下方に進むにしたがって、突出方向と相反する方向に曲がった弓形状をなしている。そして、上端部１１Ｂに上部構造２が固定され、下端部１１Ｃが地盤Ｇに設けられた図示しない基礎やフーチングＦに固定されている。
【００２２】
さらに、柱部材１１における突出部１１Ａには、切欠き部１１Ｄが形成されており、切欠き部１１Ｄには、摩擦構造を形成する摩擦ダンパ３が設けられている。柱部材１１は、いわゆる鉄筋コンクリートによって形成されており、摩擦ダンパ３は、コンクリートによって形成されている。他の柱部材１２〜１４についても、同様の摩擦ダンパ３が設けられている。
【００２３】
また、図２に示すように、４本の柱部材１１〜１４は、その突出部１１Ａ〜１４Ａが互いに向き合うようにして配置されている。このため、図１および図２に示すように、橋脚１の全体的な形状として、上端部から下降していくと中央方向に向けて狭まっていき、高さ方向略中央部が最も狭い状態となる。さらに下降していくと、今度は外側に向けて広がっている形状をなしている。
【００２４】
また、図３に示すように、４本の柱部材１１〜１４のそれぞれに設けられた摩擦ダンパ３は、隣接する柱部材における摩擦ダンパ３と互いに近接または当接して配置されている。たとえば、第１柱部材１１における摩擦ダンパ３は、隣接する第２柱部材１３および第４柱部材１４における摩擦ダンパ３と近接または当接している。
【００２５】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ１においては、４本の柱部材１１〜１４を備える橋脚１によって、上部構造２を支持している。橋脚１には上部構造２の重量が載荷されており、橋脚１における柱部材１１〜１４は湾曲形状をなしていることから、柱部材１１〜１４は、上部構造２の重量によって撓むこととなる。
【００２６】
柱部材１１〜１４が撓むと、突出部１１Ａ〜１４Ａの方向にずれようとする。このとき、橋脚１を構成する柱部材１１〜１４は、互いに突出部１１Ａ〜１４Ａが向き合うように配置されている。このため、柱部材１１〜１４に形成された切欠き部１１Ｄ〜１４Ｄに配設された摩擦ダンパ３同士が押し付け合うこととなり、互いに対する押圧力が生じる。
【００２７】
また、摩擦ダンパ３は、柱部材１１〜１４に形成された切欠き部１１Ｄ〜１４Ｄにそれぞれ配設されている。このため、たとえばトラスなどの複雑な構造のエネルギー吸収デバイスを設ける必要がないので、構築の際の手間を少なくすることができる。
【００２８】
橋梁Ｂ１が設けられた領域に大きな地震が生じて橋梁Ｂ１が振動した場合を想定する。このとき、柱部材１１〜１４は、上部構造２の重量による上方からの載荷を受けて互いに押し付け合っているため、柱部材１１〜１４が地震によって震動すると、摩擦ダンパ３同士が押し付け合わされた状態のまま擦れ合うこととなる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
【００２９】
また、振動エネルギーの吸収により、摩擦ダンパ３が擦れ合って消耗することが多い。さらに、地震等がない場合でも、通常時の上部構造２の載荷によって、摩擦ダンパ３同士が擦れ合って、徐々に摩耗することが想定される。この点、摩擦ダンパ３はコンクリートで形成されているので、摩耗した際の補修や交換、さらに破損に至る前の過程におけるメンテナンスなどを容易に行うことができる。
【００３０】
〔第２の実施形態〕
次に、本発明の第２の実施形態について説明する。図４は、第２の実施形態に係る橋梁の斜視図である。図４に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ２は、上記の第１の実施形態に係る橋梁Ｂ１と比較して、橋脚の構造、特に橋脚の形状が異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３１】
図４に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ２における橋脚２０は、４本の柱部材２１〜２４を備えている。４本の柱部材２１〜２４は、いずれも略同一形状をなしている。その形状について、柱部材２１を用いて説明する。柱部材２１は、略断面四角形の折曲形状をなしている。また、この折曲形状は、中部２１Ａ、上部２１Ｂ、および下部２１Ｃによって形成されている。
【００３２】
中部２１Ａの上方に上部２１Ｂが形成され、中部２１Ａの下方に下部２１Ｃが形成されている。中部２１Ａは、鉛直方向に沿って形成されており、上部２１Ｂは、上方にいくにしたがって、柱部材２１の中央位置から遠ざかるように傾斜が付されて形成されている。また、下部２１Ｃは、下方にいくにしたがって、柱部材２１の中央位置から遠ざかるように傾斜が付されて形成されている。こうして、上部２１Ｂと中部２１Ａとの間、および中部２１Ａと下部２１Ｃとの間がそれぞれ折曲している。
【００３３】
さらに、中部２１Ａにおける側方位置には、切欠き部２１Ｄが形成されており、切欠き部２１Ｄに、コンクリートからなる摩擦ダンパ３が設けられている。摩擦ダンパ３は、中部２１Ａ〜２４Ａの互いに隣接する柱部材間に近接または当接して配置されている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００３４】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ２においては、４本の柱部材２１〜２４における下部２１Ｃ〜２４Ｃと中部２１Ａ〜２４Ａとの間、および中部２１Ａ〜２４Ａと下部２１Ｃ〜２４Ｃとの間がそれぞれ折曲しており、中部２１Ａ〜２４Ａに摩擦ダンパ３が設けられている。このため、橋脚２０に上部構造２の重量が載荷されると、上部２１Ｂ〜２４Ｂと中部２１Ａ〜２４Ａとの間の折曲部および中部２１Ａ〜２４Ａと下部２１Ｃ〜２４Ｃとの間の折曲部が撓んで、中部２１Ａ〜２４Ａがそれぞれを押し付け合う方向に押圧力が加わる。
【００３５】
ここで、柱部材２１〜２４における中部２１Ａ〜２４Ａには、それぞれ摩擦ダンパ３が設けられており、橋脚２０を平面視したとき、中部２１Ａ〜２４Ａの互いに隣接する柱部材間に近接または当接して配置されている。このため、柱部材２１〜２４における中部２１Ａ〜２４Ａがそれぞれを押し付け合う方向に押圧力が加わることにより、中部２１Ａ〜２４Ａに設けられた摩擦ダンパ３同士が押し付け合うこととなる。
【００３６】
さらに、橋梁Ｂ２が設けられた領域に大きな地震が生じて橋梁Ｂ２が振動した場合を想定する。このとき、前述のように柱部材２１〜２４には、中部２１Ａ〜２４Ａにいずれも摩擦ダンパ３が設けられており、互いに押し付け合う押圧力が生じている。このため、地震によって上部構造２が水平方向の振動によって、摩擦ダンパ３同士を確実に擦れ合わせることができる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
【００３７】
〔第３の実施形態〕
続いて、本発明の第３の実施形態について説明する。図５は、第３の実施形態に係る橋梁における橋脚部分の拡大斜視図、図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図である。図５に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ３は、上記の第１の実施形態に係る橋梁Ｂ１と比較して、橋脚の構造が異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００３８】
図５に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ３における橋脚３０は、３本の柱部材３１〜３３を備えている。３本の柱部材３１〜３３は、いずれも略同一形状をなしている。その形状について、柱部材３１を用いて説明する。柱部材３１は、略断面六角形の折曲形状をなしている。また、この折曲形状は、上記第２の実施形態と同様、中部３１Ａ、上部３１Ｂ、および下部３１Ｃによって形成されている。
【００３９】
中部３１Ａの上方に上部３１Ｂが形成され、中部３１Ａの下方に下部３１Ｃが形成されている。中部３１Ａは、鉛直方向に沿って形成されており、上部３１Ｂは、上方にいくにしたがって、柱部材３１の中央位置から遠ざかるように傾斜が付されて形成されている。また、下部３１Ｃは、下方にいくにしたがって、柱部材３１の中央位置から遠ざかるように傾斜が付されて形成されている。こうして、上部３１Ｂと中部３１Ａとの間、および中部３１Ａと下部３１Ｃとの間がそれぞれ折曲している。
【００４０】
さらに、中部３１Ａにおける側方の一面には、切欠き部３１Ｄが形成されており、切欠き部３１Ｄにコンクリートからなる摩擦ダンパ３が設けられている。摩擦ダンパ３は、図６にも示すように、中部３１Ａ〜３３Ａの互いに隣接する柱部材間に近接または当接して配置されている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００４１】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ３においては、３本の柱部材３１〜３３における上部３１Ｂ〜３３Ｂと中部３１Ａ〜３３Ａとの間、および中部３１Ａ〜３３Ａと下部３１Ｃ〜３３Ｃとの間がそれぞれ折曲しており、中部３１Ａ〜３３Ａに摩擦ダンパ３が設けられている。このため、橋脚３０に上部構造２の重量が載荷されると、上部３１Ｂ〜３３Ｂと中部３１Ａ〜３３Ａとの間の折曲部および中部３１Ａ〜３３Ａと下部３１Ｃ〜３３Ｃとの間の折曲部が撓んで、中部３１Ａ〜３３Ａがそれぞれを押し付け合う方向に押圧力が加わる。
【００４２】
ここで、柱部材３１〜３３における中部３１Ａ〜３３Ａには、それぞれ摩擦ダンパ３が設けられており、中部３１Ａ〜３３Ａの互いに隣接する柱部材間に近接または当接して配置されている。このため、柱部材３１〜３３における中部３１Ａ〜３３Ａがそれぞれを押し付け合う方向に押圧力が加わることにより、中部３１Ａ〜３３Ａに設けられた摩擦ダンパ３同士が押し付け合うこととなる。
【００４３】
さらに、橋梁Ｂ３が設けられた領域に大きな地震が生じて橋梁Ｂ３が振動した場合を想定する。このとき、柱部材３１〜３３には、中部３１Ａ〜３３Ａがいずれも摩擦ダンパ３が設けられている方向に互いに押し付け合う押圧力が生じている。このため、地震による振動に伴って、摩擦ダンパ３同士を確実に擦れ合わせることができる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
【００４４】
〔第４の実施形態〕
次に、本発明の第４の実施形態について説明する。図７は、第４の実施形態に係る橋梁の斜視図である。図７に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ４は、上記の第１の実施形態に係る橋梁Ｂ１と比較して、橋脚の構造が異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。
【００４５】
図７に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ４における橋脚４０は、２本の柱部材４１，４２を備えている。柱部材４１，４２は、いずれも略同一形状をなしている。その形状について、柱部材４１を用いて説明する。柱部材４１は、板状の部材を上部構造２の橋軸方向に湾曲させた湾曲形状をなしている。その断面形状は、略長方形状とされており、この湾曲形状は、高さ方向の略中央部に位置する突出部４１Ａが１つの突出方向に向けて突出する形状をなしている。この高さ方向途中位置である略中央部から上方または下方に進むにしたがって、突出方向に相反する方向にずれていく形状をなしている。そして、上端部４１Ｂに上部構造２が固定され、下端部４１Ｃが地盤Ｇに設けられた図示しない基礎またはフーチングＦに固定されている。
【００４６】
さらに、突出部４１Ａには、切欠き部４１Ｄが形成されており、切欠き部４１Ｄには、摩擦構造を形成する摩擦ダンパ３が設けられている。柱部材４１は、いわゆる鉄筋コンクリートによって形成されており、摩擦ダンパ３は、コンクリートによって形成されている。他の柱部材４２についても、同様の摩擦ダンパ３が設けられている。これらの柱部材４１，４２に設けられた摩擦ダンパ３は、互いに近接または当接している。その他の点については、上記第１の実施形態と同様の構成を有している。
【００４７】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ４においては、橋脚４０に上部構造２の重量が載荷されており、柱部材４１，４２が湾曲形状をなしていることから、柱部材４１，４２は、上部構造２の重量によって撓むこととなる。柱部材４１，４２が撓むと、突出部４１Ａ，４２Ａの方向に押し付け合う押圧力が生じる。このとき、柱部材４１，４２は、互いに突出部４１Ａ，４２Ａが向き合うように配置されているため、柱部材４１，４２に形成された切欠き部４１Ｄ，４２Ｄに配設された摩擦ダンパ３同士が互いに押し付け合うこととなる。
【００４８】
また、橋梁Ｂ４が設けられた領域に大きな地震が生じると、橋梁Ｂ４が振動する。このとき、上部構造２の振動により、柱部材４１，４２は、上部構造２の重量によって上方からの載荷を受けて振動するが、柱部材４１，４２は、いずれも突出部４１Ａ，４２Ａの方向に撓みながら振動を繰り返す。このため、摩擦ダンパ３同士が互いに押し付けられる方向に柱部材４１，４２が撓むので、柱部材４１，４２の振動に伴って、柱部材４１，４２に設けられた摩擦ダンパ３同士を確実に擦れ合わせることができる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
また、柱部材４１，４２は、橋梁Ｂ４の橋軸方向に沿って立設されているため、橋軸方向の振動に対して高い減衰効果を発揮することができる。鉄道の橋梁では、橋軸方向の変動に対しては比較的大きな変位を許容でき、橋軸直交方向に対する変位を抑制して、脱線防止を図ることが求められる。このため、本実施形態に係る柱部材４１，４２は、鉄道の橋梁における橋脚に好適に用いることができる。
【００４９】
〔第５の実施形態〕
続いて、本発明の第５の実施形態について説明する。図８は、第５の実施形態に係る橋梁の斜視図である。図８に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ５は、上記の第１の実施形態に係る橋梁Ｂ１と比較して、橋脚の構造が異なっている。また、本実施形態に係る橋梁Ｂ５は、上記第４の実施形態に係る橋梁Ｂ４と同様、２本の柱部材５１，５２を有する橋脚５０を備えている。
【００５０】
ここで、２本の柱部材５１，５２の形状等は、上記第４の実施形態に係る橋梁Ｂ４と同様の構成を有している。上記第４の実施形態に係る橋梁Ｂ４では、橋梁Ｂ４の橋軸方向に湾曲する２本の柱部材４１，４２が橋軸方向に前後に並設されている。これに対して、本実施形態に係る橋梁Ｂ５では、橋梁Ｂ５の橋軸方向に対する交差方向、ここでは直交方向に湾曲する２本の柱部材５１，５２が橋軸方向に対する直交方向に並設されている点で異なっている。その他の点については、上記第４の実施形態と同様である。
【００５１】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ５においては、上記第４の実施形態と同様、柱部材５１，５２は、互いに突出部５１Ａ，５２Ａが向き合うように配置されているため、柱部材５１，５２に形成された切欠き部５１Ｂ，５２Ｂに配設された摩擦ダンパ３同士がそれぞれを押し付け合う方向に押圧する押圧力が加わる。
【００５２】
また、橋梁Ｂ５が設けられた領域に大きな地震が生じると、橋梁５が振動する。このとき、柱部材５１，５２に設けられた摩擦ダンパ３同士が互いに押し付けられる方向に柱部材５１，５２が撓むこととなる。このため、柱部材５１，５２の振動に伴って、柱部材５１，５２に設けられた摩擦ダンパ３同士を確実に擦れ合わせることができる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
また、柱部材５１，５２は、橋梁Ｂ５の橋軸方向に直交する方向に沿って立設されているため、橋軸方向に直交する方向の振動に対して高い減衰効果を発揮することができる。ここで、橋の両端が堅固な橋台では、橋軸に対する直交方向の地震動に対して制震効果を発揮することが求められる。したがって、本実施形態に係る橋脚Ｂ５は、橋の両端が堅固な橋台である場合など橋軸方向には制震効果を必要としない場合に好適に用いることができる。
【００５３】
〔第６の実施形態〕
さらに、本発明の第６の実施形態について説明する。図９は、第６の実施形態に係る橋梁の斜視図である。図９に示すように、本実施形態に係る橋梁Ｂ６は、上記の第１の実施形態に係る橋梁Ｂ１と比較して、橋脚の構造が異なっている。また、本実施形態に係る橋梁Ｂ６は、上記第４の実施形態に係る橋梁Ｂ４と同様、２本の柱部材６１，６２を有する橋脚６０を備えている。
【００５４】
これらの柱部材６１，６２は、第３の実施形態に係る橋梁Ｂ３における柱部材３１〜３３と同様、中部６１Ａ，６２Ａ、上部６１Ｂ，６２Ｂ、および下部６１Ｃ，６２Ｃを備えて構成されている。また、中部６１Ａ，６２Ａ同士が近接または接触している。さらに、中部６１Ａ，６２Ａにそれぞれ切欠き部６１Ｄ，６２Ｄが形成されており、切欠き部６１Ｄ，６２Ｄに摩擦ダンパ３が設けられている。その他の点については、上記第１の実施形態と同様である。
【００５５】
また、柱部材６１，６２における上部６１Ｂ，６２Ｂは、いずれも上方にいくにしたがって、それぞれ橋軸方向に対して左右に広がる方向に傾斜が付されて形成されている。また、下部６１Ｃ，６２Ｃは、いずれも下方にいくにしたがって、橋軸方向に対してそれぞれ左右に広がる方向に傾斜が付されて形成されている。
【００５６】
以上の構成を有する本実施形態に係る橋梁Ｂ６においては、柱部材６１，６２における上部６１Ｂ，６２Ｂおよび下部６１Ｃ，６２Ｃは、いずれも上方または下方にいくにしたがって左右に広がる方向に傾斜が付されて形成されている。このため、橋脚６０に上部構造２の重量が載荷されると、中部６１Ａ，６２Ａが互いに押し付け合う方向に力が加わる。このため、中部６１Ａ，６２Ａに設けられた摩擦ダンパ３同士がそれぞれを押し付け合う方向に押圧する押圧力が加わる。
【００５７】
また、橋梁Ｂ６が設けられた領域に大きな地震が生じると、橋梁Ｂ６が振動する。このとき、柱部材６１，６２に設けられた摩擦ダンパ３同士が互いに押し付けられる方向に柱部材６１，６２が撓むこととなる。このため、柱部材６１，６２の振動に伴って、柱部材６１，６２に設けられた摩擦ダンパ３同士を確実に擦れ合わせることができる。したがって、確実に上部構造２の振動エネルギーを吸収することができる。その結果、制震性能を高めることができる。
また、柱部材６１，６２の上部６１Ｂ，６２Ｂは、上方にいくにしたがって、それぞれ橋軸方向に対して左右に広がる方向に傾斜が付されて形成されており、下部６１Ｃ，６２Ｃは、下方にいくにしたがって、それぞれ橋軸方向に対して左右に広がる傾斜が付されて形成されている。このため、橋軸方向に直交する方向の振動に対して高い減衰効果を発揮することができる。
【００５８】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。たとえば、上記各実施形態では、柱状支持構造体として橋脚を対象としているが、駐車場、水タンク、スラブ・柱構造を備える建築物、給水塔、ペデストリアンデッキの柱部材等の構造物脚部など他の柱状支持構造体を対象とすることもできる。また、摩擦ダンパとしてコンクリートを用いているが、その他の素材、たとえば鋼材やステンレスなどの金属材や樹脂、あるいはゴムなどを用いることもできるし、柱自体を摩擦ダンパとすることもできる。さらに、摩擦ダンパ同士が擦れ合う部分について、高摩擦処理を施すことが好適である。鋼摩擦処理としては、摩擦ダンパの表面にやすりなどを行って表面目荒らしを行い、凹凸を形成したり、高摩擦材料を被覆したりすることができる。ここでの高摩擦材料としては、たとえばセラミック球体を配合したゴム材料や炭素繊維シートなどを挙げることがでる。さらには、この高摩擦材料自体を摩擦ダンパとすることもできる。
【００５９】
また、上記各実施形態において、摩擦ダンパ３が摩耗等によって劣化することが想定される。このような想定の下、所定期間が経過したときに摩擦ダンパ３を交換するようにすることもできる。この場合、各橋梁における柱部材はいずれもある程度の弾性を備えているので、たとえば２本以上の柱部材の間に対して、水平方向にジャッキを挿入し、あるいは楔形状のものを押し込み、柱部材同士を押し広げることで、摩擦ダンパ３の交換を行うことができる。あるいは、柱部材の上部または下部から楔形状のものを押し込んで柱部材同士を押し広げるようにすることもできる。さらに、柱部材を押し広げる際などに、上部構造をジャッキ等で持ち上げておくこともできる。また、これらの手段を併用することもできる。
【００６０】
さらに、上記実施形態における摩擦ダンパに対してトリガ構造を設けたものとすることもできる。ここでのトリガ構造としては、摩擦ダンパが設けられた複数の柱部材の間に作用する相対的な外力の差が所定の大きさ以下の場合には、複数の柱部材に設けられた摩擦ダンパ同士の相対的な移動を規制し、その外力の差が所定の大きさを超えた場合に、複数の柱部材に設けられた摩擦ダンパ同士の相対的な移動を許容するものである。
【００６１】
トリガ構造の具体的な構造としては、たとえば以下のものとすることができる。このトリガ構造は、棒状の金属部材における中央部分に脆弱部を形成しておき、金属部材の両端部をそれぞれ複数の柱部材に設けられた摩擦ダンパに固定した構造とすることができる。そして、脆弱部の強度を調整しておき、小規模地震や風などの外力が柱部材に作用した場合には脆弱部が破断されることなく、橋梁に損傷が発生するようなある程度以上の震度の地震が発生した場合に脆弱部が破断して、複数の柱部材に設けられた摩擦ダンパ同士が相対的に移動可能となり、互いに擦れ合うようにすることができる。
【００６２】
トリガ構造における脆弱部は、たとえば金属部材の他の部分よりも細径として脆弱性を付与することもできるし、金属部材の他の部分よりも強度を低くする加工、逆に金属部材の他の部分を脆弱部よりも強度を高くする加工を施すこともできる。また、棒状の金属部材以外の構造を用いることもできる。
【符号の説明】
【００６３】
１，２０，３０，４０，５０，６０…橋脚
２…上部構造
３…摩擦ダンパ
１１〜１４，２１〜２４、３１〜３３、４１，４２，５１，５２，６１，６２…柱部材
１１Ａ〜１４Ａ…突出部
１１Ｂ〜１４Ｂ…上端部
１１Ｃ〜１４Ｃ…下端部
１１Ｄ〜１４Ｄ…切欠き部
２１Ａ〜２４Ａ…中部
２１Ｂ〜２４Ｂ…上部
２１Ｃ〜２４Ｃ…下部
２１Ｄ〜２４Ｄ…切欠き部
３１Ａ〜３４Ａ…中部
３１Ｂ〜３４Ｂ…上部
３１Ｂ〜３４Ｃ…下部
３１Ｄ〜３４Ｄ…切欠き
４１Ａ，４２Ａ…突出部
４１Ｂ，４２Ｂ…上端部
４１Ｃ，４２Ｃ…下端部
４１Ｄ，４２Ｄ…切欠き部
５１Ａ，５２Ａ…突出部
５１Ｂ，５２Ｂ…切欠き部
６１Ａ，６２Ａ…中部
６１Ｂ，６２Ｂ…上部
６１Ｃ，６２Ｃ…下部
６１Ｄ，６２Ｄ…切欠き部
Ｂ１〜Ｂ６…橋梁
Ｄ…台座
Ｇ…地盤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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