(57)【要約】【課題】上部構造のジャッキアップを必要とすることがなく、また部品交換点数も少なく、施工が簡単でコストも安価に抑えることができる、既設鋼製支承の耐震補強方法を提供する。【解決手段】ソールプレート８の溶接部分を斫る工程と、上沓１の取付部位における下フランジ４ａの両側を拡幅する工程と、拡幅された部分３０を含む下フランジ４ａの下面に、上沓と所定間隔を置いて橋軸方向及び橋軸直角方向に沿ってストッパ３２，３３を取り付ける工程と、セットボルトに代えて、ボルト軸中間部に破断予定部を有するノックオフボルト３７を、破断予定部が下フランジとソールプレート８との境界面に位置するように、新たなセットボルトとして取り付ける工程とを備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼桁の下フランジの下面にソールプレートが溶接によって固定され、このソールプレートの下面に、上沓が前記下フランジの上面から前記ソールプレートを貫通して該上沓に取り付けられた複数のセットボルトによって固定された既設鋼製支承の耐震補強方法であって、
前記ソールプレートの溶接部分を斫る工程と、
前記上沓の取付部位における前記下フランジ両側を拡幅する工程と、
拡幅された部分を含む前記下フランジの下面に、前記上沓と所定間隔を置いて橋軸方向及び橋軸直角方向に沿ってストッパを取り付ける工程と、
前記セットボルトに代えて、ボルト軸部の中間部に破断予定部を有するノックオフボルトを、前記破断予定部が前記下フランジと前記ソールプレートとの境界面に位置するように、新たなセットボルトとして取り付ける工程と
を備えてなることを特徴とする既設鋼製支承の耐震補強方法。
【請求項２】
前記ストッパには前記上沓と対向する面に緩衝材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の既設鋼製支承の耐震補強方法。
【請求項３】
前記下フランジ上面の前記セットボルトの取付穴周縁に、補強用の座板を取り付ける工程を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の既設鋼製支承の耐震補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既設鋼製支承の耐震補強方法に関し、より詳細には橋梁において上部構造と下部構造との間に設置された既設鋼製支承の耐震補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路橋示方書・同解説  ｖ耐震設計編（平成１４年  社団法人日本道路協会）によれば、橋梁の支承の設計手法にはタイプＡとタイプＢとがあり、後者のタイプＡはレベル１地震動及びレベル２地震動により生じる水平力及び鉛直力に対して支承部の性能を満足するものであると規定されている。他方、前者のタイプＡはレベル１地震動により生じる水平力及び鉛直力に対しては支承部単独で、レベル２地震動により生じる水平力に対しては別途設けられる変位制限構造と補完し合って抵抗するものと規定されている。
【０００３】
このため、タイプＡで設計した鋼製支承は、レベル２地震動により損傷が顕著に現れる。図５〜図７は、鋼製支承の１つである複数ローラ支承を示し、Ｘは橋軸方向、Ｙは橋軸直角方向を示している。このローラ支承それ自体は周知のものであり、上沓１、下沓２及び底板３を有している。
【０００４】
上沓は鋼桁４に固定される。より具体的には、鋼桁４の下フランジ４ａの下面には溶接５によってソールプレート６が固定され、このソールプレート６に設けられたボス孔に上沓１上面のボス７が嵌合されるとともに、複数のセットボルト９が下フランジ４ａの上面からソールプレート６を貫通して上沓１のプレート部８に取り付けられることにより、上沓１が鋼桁４に固定される。
【０００５】
上沓１はプレート部８の下部に半円筒形部１０を有し、下沓２もプレート部１１の上部に半円筒形部１２を有している。これらの２つの半円筒形部１０，１２は軸方向に平行な端面どうしが隙間を置いて対向して、全体として円筒形となるように配置されている。この２つの円筒形部１０，１２の内部に図５に示すようにピン１３が嵌まっていて、これにより上沓１は下沓２に対して鉛直方向に所定角度範囲で回転可能、すなわち上部構造である鋼桁４が回転可能となっている。
【０００６】
ピン１３は中央にくびれ部１４を有し、このくびれ部１４には２つの半円筒形部１０，１２の内周に周方向に沿って設けられた突起１５，１６が嵌まっていて、これにより上部構造の橋軸直角方向Ｙの水平荷重がピン１３を介して下部構造２０に伝達される。符号１７はピン１３の両端に取り付けられて、２つの半円筒形部１０，１２の軸方向に直角な端面を覆うキャップである。
【０００７】
底板３はアンカーボルト１８を介して橋脚、橋台などの下部構造２０に固定される。この底板３と下沓２のプレート部１１との間には複数のローラ２１が配置されている。これにより上下沓１，２は底板３に対して橋軸方向Ｘに移動可能、すなわち鋼桁４が橋軸方向Ｘに所定長さ範囲で移動可能となっている（可動支承）。
【０００８】
底板３には下沓２のプレート部１１を橋軸直角方向Ｙに挟むように２つのサイドブロック２２が設けられている。他方、プレート部１１の橋軸方向Ｘに沿う両端部には切欠き２３が設けられていて、この切欠き２３にサイドブロック２２の上部が入り込んでいる。したがって、上下沓１，２の橋軸方向Ｘの移動はこの切欠き２３の長さ範囲に制限されている。すなわち、プレート部１１における切欠き２３の両側部分はストッパ２４を形成している。
【０００９】
上記のようなローラ支承において、レベル１を超える地震動を受けると、図８に示すような損傷が生じる。すなわち、同図（ａ）に示すように、地震動により上下沓１，２に橋軸方向Ｘに許容を超える変位が生じ、図５，図７に示したストッパ２４がサイドブロック２２に当たって、地震力がストッパ２４の強度を超える場合はストッパ２４が破壊する。その結果、上部構造がフリーとなり移動量が制限を超えるため、ローラ２１が支承本体から逸脱し、支承本体が機能を喪失する。
【００１０】
また、同図（ｂ）に示すように、ローラ支承に橋軸直角方向Ｙにレベル１を超える地震力が働いた場合、上沓１と下沓２との間に配置されたピン１３のくびれ部１４が耐えきれずに破壊する。破壊後は上沓１が支承本体より橋軸直角方向Ｙへずれ、支承機能を喪失する。
【００１１】
この発明に関連する先行技術文献として、特許文献１を挙げることができる。しかしながら、同文献記載の方法は上部構造のジャッキアップを必要とし、また部品交換点数が多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１１−６９１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
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、上部構造のジャッキアップを必要とすることがなく、また部品交換点数も少なく、施工が簡単でコストも安価に抑えることができる、既設鋼製支承の耐震補強方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、鋼桁の下フランジの下面にソールプレートが溶接によって固定され、このソールプレートの下面に、上沓が前記下フランジの上面から前記ソールプレートを貫通して該上沓に取り付けられた複数のセットボルトによって固定された既設鋼製支承の耐震補強方法であって、
前記ソールプレートの溶接部分を斫る工程と、
前記上沓の取付部位における前記下フランジの両側を拡幅する工程と、
拡幅された部分を含む前記下フランジの下面に、前記上沓と所定間隔を置いて橋軸方向及び橋軸直角方向に沿ってストッパを取り付ける工程と、
前記セットボルトに代えて、ボルト軸部の中間部に破断予定部を有するノックオフボルトを、前記破断予定部が前記下フランジと前記ソールプレートとの境界面に位置するように、新たなセットボルトとして取り付ける工程と
を備えてなることを特徴とする既設鋼製支承の耐震補強方法にある。
【００１５】
上記耐震補強方法において、前記ストッパには前記上沓と対向する面に緩衝材が設けられている構成を採用することができる。また、前記下フランジ上面の前記セットボルトの取付穴周縁に、補強用の座板を取り付ける工程を備えた構成を採用することもできる。
【００１６】
この発明により耐震補強された鋼製支承によれば、支承にレベル２地震動による水平力が働いた場合、破断予定部を有するノックオフボルトを用いたセットボルトが他の支承構成部材よりも先に破断し、下フランジとソールプレートとの間で摩擦減衰を伴いながらすべりを生じる。
【００１７】
これにより、上部構造、支承及び下部構造に破壊を伴うような水平力が作用するのを回避することができる。また、摩擦減衰によって地震時エネルギーを吸収することができる。また、下フランジの下面に設けたストッパに上沓が衝突することから、すべりによる桁の過大な移動を制限することができる。さらに緩衝材によって衝撃力を吸収することができる。
【発明の効果】
【００１８】
この発明によれば、既設鋼製支承の耐震補強を施工するにあたり、上部構造のジャッキアップを必要とすることがなく、またセットボルト以外は部品交換の必要がなく、したがって施工が簡単でコストも安価に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】この発明の実施形態を示し、（ａ）は耐震補強したローラ支承の橋軸直角方向矢視図、（ｂ）は同支承の橋軸方向矢視図である。
【図２】同支承の平面図である。
【図３】ノックオフボルトの正面図である。
【図４】同支承の地震時の作用を示す橋軸方向矢視図である。
【図５】耐震補強対象の一例として示すローラ支承の斜視図である。
【図６】上沓と下沓との間に嵌合されるピンを示す断面図である。
【図７】既設ローラ支承を示し、（ａ）は橋軸直角方向矢視図、（ｂ）は橋軸方向矢視図である。
【図８】同既設ローラ支承の地震時における損傷を示し、（ａ）は橋軸直角方向矢視図、（ｂ）は橋軸方向矢視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
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はこの発明の実施形態を示している。なお、図２に示す平面図では、図面の複雑化を避けるために後述する補強リブは省略してある。図７を参照して説明したように、既設ローラ支承では鋼桁４の下フランジ４ａの下面のソールプレート６は、溶接５により下フランジ４ａに固定されているのであるが、まず、この溶接５を斫り取る。溶接５の斫り作業は、ガウジングなどの機械を用いて行うことができる。
【００２１】
次に、上沓１の取付部位における下フランジ４ａの両側に拡幅プレート３０，３０を溶接し、拡幅する。この拡幅プレート３０，３０の大きさは、橋軸方向に関しては、レベル２地震時に支承のストッパ２４が働きこれが破損したとき、それ以上の動きを必要とするときのその動き幅を考慮して決定する。また、橋軸直角方向に関しては、後述する新たなセットボルトの破断後、地震動で上部構造が動く距離を考慮して決定する。この拡幅プレート３０には複数の補強リブ３１が取り付けられている。具体的には、図１（ｂ）に示すように、補強リブ３１は橋軸直角方向かつ鉛直向きに配置され、拡幅プレート３０，３０の下面、拡幅プレート３０，３０及び下フランジ４ａの各上面及びウェブ４ｂにかけて、これらの部分と溶接やボルトによって固定される。
【００２２】
次に、拡幅プレート３０，３０による拡幅部分を含む下フランジ４ａの下面に、上沓１と所定間隔を置いて上沓１を取り囲むように、橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙに沿って複数のストッパ３２，３３を溶接やボルトにより固定する。これらのストッパ３２，３３には上沓１と対向する面に予めゴム板等の緩衝材３４が取り付けられている。橋軸直角方向Ｙに沿うストッパ３３には下フランジ４ａの下面に固定される補強リブ３５が取り付けられている。橋軸方向Ｘに沿うストッパ３２については、拡幅プレート３０の補強リブ３１に固定することにより補強される。
【００２３】
次に、図７に示されている既存のセットボルト９を抜き取る。また、下フランジ４ａ上面のセットボルトの取付穴の周縁に、補強用の座板３６を溶接により固定する。そして、この座板３６の穴を通してセットボルトの穴に、新たなセットボルトとしてノックオフボルト３７を取付け、下沓１及びソールプレート６を下フランジ４ａに固定する。
【００２４】
ノックオフボルト３７は、図３に示すように、ボルト軸部３８の中間部に環状のノッチ部３９が形成されたもので、ノッチ部３９の水平力に対するせん断破壊強度は他の支承構成部材、特に図６に示したピン１３のくびれ部１４よりも小さく設定され、この部分が破断予定部となっている。このノックオフボルト３７はノッチ部３９が下フランジ４ａとソールプレート６の境界面に位置するように取り付けられる。なお、以上の耐震補強施工と並行して、一般社団法人日本支承協会が推奨する若返り工法を実施し、支承の防錆力・耐久性をアップさせる。
【００２５】
上記のように耐震補強されたローラ支承によれば、支承にレベル２地震動による水平力が働いた場合、図４に橋軸直角方向の水平力の場合を示すように、ノックオフボルト３７を用いたセットボルトが他の支承構成部材よりも先に破断し、下フランジ４ａとソールプレート６との間で摩擦減衰を伴いながらすべりを生じる。
【００２６】
このため、上部構造、支承及び下部構造に破壊を伴うような水平力が作用するのを回避することができる。また、摩擦減衰によって地震時エネルギーを吸収することができる。また、下フランジ４ａの下面に設けたストッパ３２，３３に上沓１が衝突することから、すべりによる桁４の過大な移動を制限することができる。さらに緩衝材３４によって衝撃力を吸収することができる。
【００２７】
下フランジ４ａとソールプレート６との間の摩擦係数は、一般的には金属対金属の摩擦であるため０．２と大きく、摩擦による大きな減衰力を生じる。また、両者のすべりは大地震時のみで、常時はすべりが発生しない。それゆえ、四フッ化エチレン等の低摩擦材をすべり材として新たに設置する必要はない。また、セットボルト破断後の上揚力による桁の持ち上がりは、考慮する必要がない。支承上部がストッパ３３，３４によって囲われているので、支承が下フランジから外れることは考えられないからである。
【００２８】
上記実施形態では耐震補強対象としてローラ支承の場合をとりあげたが、これは例示にすぎず、この発明は鋼桁を用いた橋梁の支承部に設置された鋼製支承であれば、固定・可動にかかわらず、ピン支承等の他の鋼製支承にも適用できる。
【符号の説明】
【００２９】
１      上沓
２      下沓
３      底板
４      鋼桁
４ａ    下フランジ
５      溶接
６      ソールプレート
９      セットボルト
２２      サイドブロック
３０      拡幅プレート
３３      ストッパ
３４      緩衝材
３６      座板
３７      ノックオフボルト（新たなセットボルト）
３９      ノッチ部
【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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