(57)【要約】【課題】  免震ダンパーを用いても、遊間距離が短い橋梁の免震化が可能な免震ダンパー構造を提供する。【解決手段】  免震ダンパー構造１０は、橋桁１と橋脚２との間に取り付けられた第１免震ダンパー１１と、第１免震ダンパー１１に対して橋桁１と橋脚２の遊間の反対側にて橋桁１と橋脚２との間に配設された第２免震ダンパー１５とにより構成されている。第２免震ダンパー１５は、橋脚２の遊間と反対側の側面に取り付けられた支持台５上に固定されたダンパー本体１６と、ダンパー本体１６に対して第１免震ダンパー１１の反対側にて橋桁１の下面に取り付けられた与変形部材１９とにより構成されている。第１免震ダンパー１１にそのゴム弾性体の厚さに対して１００％以上で２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、第２免震ダンパー１５が実質的に１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けるように配置されている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋桁と橋脚又は橋台間の水平方向の相対変位を減衰させる免震ダンパー構造であって、
前記橋桁の下面と橋脚又は橋台の上面とに取り付けられて、上下面間を弾性的に連結するゴム弾性体からなる第１免震ダンパーと、
前記橋桁と橋脚又は橋台との間に配設されて、前記第１免震ダンパーの水平変位が該第１免震ダンパーのゴム弾性体の厚さに対して１００％未満で１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けず、１００％以上２５０％未満の範囲における所定の位置で１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けるように配置された第２免震ダンパーと
を備えたことを特徴とする免震ダンパー構造。
【請求項２】
前記第２免震ダンパーが、前記橋桁と橋脚又は橋台のいずれか一方に取り付けられたゴム弾性体からなるダンパー本体と、前記橋桁と橋脚又は橋台の他方に取り付けられて、前記第１免震ダンパーの水平変位に応じて前記ダンパー本体に当接して水平方向に変形させる与変形部材とにより構成されたことを特徴とする前記請求項１に記載の免震ダンパー構造。
【請求項３】
前記第２免震ダンパーのダンパー本体が圧縮方向に変形するように配置されていることを特徴とする前記請求項１又は２に記載の免震ダンパー構造。
【請求項４】
前記第２免震ダンパーが、前記橋桁と橋脚又は橋台のいずれか一方に取り付けられた塑性変形材料からなるダンパー本体と、前記橋桁と橋脚又は橋台の他方に取り付けられて、前記第１免震ダンパーの水平変位に応じて前記ダンパー本体に当接して水平方向に変形させる与変形部材とにより構成されたことを特徴とする前記請求項１に記載の免震ダンパー構造。
【請求項５】
前記与変形部材の変形により前記塑性変形部材に生じた塑性変形を回復させる回復部材を設けたことを特徴とする前記請求項４に記載の免震ダンパー構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震等の振動による橋桁間あるいは橋桁と橋脚又は橋台間の水平方向の相対変位を減衰させる免震ダンパー構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、既設の橋梁の耐震補強としては、既存の橋脚にアンカーボルトを打ち込み、鉄筋を配筋してコンクリートを増厚するＲＣ巻立て工法が採用されてきた。しかし、ＲＣ巻立て工法の場合、アンカーの切断等の不具合が生じ易く、確実な耐震補強とはいえなかった。これに対して、免震ダンパーを用いた免震支承により水平力を下げる方法があるが、免震ダンパーを用いた場合、橋桁と橋脚又は橋台間の水平方向の相対変位が大きくなるため、橋桁間あるいは橋桁と橋台間の隙間である遊間距離が小さいと両者が衝突するおそれがある。既設の橋梁の多くは、橋桁端部の遊間距離が１００ｍｍ以下の小さいものがほとんどであるため、相対変位の大きな免震ダンパーを耐震補強に用いることができなかった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、例えばレベル２の地震による水平方向の相対変位について動的解析を行った結果、図５に示すように、ピークとなる振幅が１回であり、ピークの１／２程度の振幅が２〜３回、その他はさらに低いレベルの振幅となっていることが明らかになった。従って、免震機構によって、丸印で示したピークとなる振幅を抑えることができれば、橋桁間、あるいは橋桁と橋脚又は橋台間の遊間距離が短い橋梁の免震化が可能であり、遊間の設計の自由度を増すことが可能になる。
【０００４】
本発明は上記した問題を解決しようとするもので、免震ダンパーを用いても、遊間距離が１００ｍｍ以下のように短い橋梁の免震化が可能であり、橋桁と橋脚又は橋台間の遊間距離の設計の自由度を高めることができる免震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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、橋桁と橋脚又は橋台間の水平方向の相対変位を減衰させる免震ダンパー構造であって、橋桁の下面と橋脚又は橋台の上面とに取り付けられて、上下面間を弾性的に連結するゴム弾性体からなる第１免震ダンパーと、橋桁と橋脚又は橋台との間に配設されて、第１免震ダンパーの水平変位が第１免震ダンパーのゴム弾性体の厚さに対して１００％未満で１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けず、１００％以上２５０％未満の範囲における所定の位置で１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けるように配置された第２免震ダンパーとを備えたことにある。なお、ここでいう第１免震ダンパーとは、水平変位の減衰に加えて橋桁の鉛直荷重も支える免震支承体や、機能分離構造における水平方向のみの変位を減衰する水平ダンパーなど、水平方向の変位を減衰するもの全てを対象にするものとする。
【０００６】
上記のように構成した本発明においては、地震によって橋桁と橋脚又は橋台との間に水平方向の相対変位が生じることにより、第１免震ダンパーにその弾性体の厚さに対して１００％以上２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、第２免震ダンパーが遊間距離を考慮した所定の位置に１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けるように配置されているので、ピークとなる振幅時の水平方向の応力が、第１免震ダンパーと第２免震ダンパーの両者によって受けられるため、第１免震ダンパーのみによる支承に比べて水平方向の相対変位が大幅に抑えられる。その結果、本発明によれば、橋桁と橋脚又は橋台との間の遊間距離が短くても、地震等により生じる橋桁と橋脚又は橋台との間の相対変位を遊間距離の範囲内の抑えた状態で確実に減衰させることができる。
【０００７】
なお、第１免震ダンパーにおける弾性体の厚さに対して１００％未満の水平変位に対してまで第２免震ダンパーが１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けるようにしておくと、初めから第１免震ダンパーを水平方向のバネ定数の高い免震ダンパーにした場合と同様の結果になってしまう。このように初めから免震ダンパーの水平方向のバネ定数を高くすると、振動の周期が短くなり、地面側の振動がそのまま橋桁側に伝わり易く、その結果、橋梁が損傷を受け易くなる不具合がある。よって、第１免震ダンパーの水平変位が１００％に到達するまでの間は、第２免震ダンパーが１Ｎ／ｍｍ２以上の水平方向の応力を受けないようにする必要がある。一方、第１免震ダンパーにおける弾性体の厚さに対して２５０％以上の水平変位については、免震支承における限界でもあり、それ以上の変位が設計上保証されていない。そのため、第１免震ダンパーの２５０％以上の変位の後に第２免震ダンパーが作用するようにしても、設計上第１免震ダンパーと併用することにはならないのである。
【０００８】
また、上記免震ダンパー構造において、第２免震ダンパーが、橋桁と橋脚又は橋台のいずれか一方に取り付けられたゴム弾性体製のダンパー本体と、橋桁と橋脚又は橋台の他方に取り付けられて、第１免震ダンパーの水平変位に応じてダンパー本体に当接して水平方向に変形させる与変形部材とにより構成されてもよい。
【０００９】
これにより、橋桁と橋脚又は橋台との間に水平方向の相対変位が生じることにより、第１免震ダンパーに、その弾性体の厚さに対して１００％以上で２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、与変形部材によりダンパー本体を１Ｎ／ｍｍ２以上の応力で変形させるので、水平応力が第１免震ダンパーと第２免震ダンパーの両者によって受けられ、第１免震ダンパーのみによる支承に比べてピーク時の水平方向の相対変位が大幅に抑えられる。その結果、本発明によれば、橋桁と橋脚又は橋台との間の遊間距離が短くても、地震により生じる橋桁と橋脚又は橋台との間の相対変位を遊間距離の範囲内に抑えた状態で確実に減衰させることができる。
【００１０】
また、第２免震ダンパーのダンパー本体は圧縮方向に変形するように配置されていることが好ましい。これにより、第２免震ダンパーの圧縮変形量が一定以上になると急激に応力が上昇することになるため、相対変位を規制する観点からは、好ましい減衰態様となる。さらに、第２免震ダンパーを圧縮方向に変形するように配置する場合は、せん断変形方向に配置した場合と比較して与変形部材が当接した初期の応力が弱くなるため、ダンパー本体を予め圧縮しておくことが好ましい。そうすることによって、与変形部材がダンパー本体に当接して直ちにダンパー本体に１Ｎ／ｍｍ２以上の応力が加わるようにすることができるので、橋桁と橋脚又は橋台との間の水平方向の相対変位が効率よく小さくされる。
【００１１】
また、第２免震ダンパーのダンパー本体を、ゴム弾性体の代わりに塑性変形部材とすることができる。これにより、第１免震ダンパーと共に塑性変形部材の変形によって応力が受けられるため、橋桁と橋脚又は橋台との間の水平方向の相対変位が大幅に抑えられる。又、塑性変形部材の場合、弾性体と異なり、与変形部材の当接により、直ちに１Ｎ／ｍｍ２以上の応力で変位させることができるので、相対変位を簡易に抑えることができる。また、与変形部材の変形により塑性変形部材に生じた塑性変形を回復させる回復部材を設けることができ、これにより、塑性変形を回復する手間を省いて塑性変形部材を継続して使用することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明においては、橋桁と橋脚又は橋台との間の水平方向の相対変位に対して、第１免震ダンパーにそのゴム弾性体の厚さに対して１００％以上で２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、第２免震ダンパーが１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けた状態となり、第１免震ダンパーと第２免震ダンパーの両者によって応力が受けられるため、水平方向の相対変位が抑えられる。その結果、本発明によれば、遊間の狭い橋桁と橋脚又は橋台間の水平方向の相対変位を有効に減衰させることができ、遊間の設計の自由度が高められる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施例について図面を用いて説明する。図１は、実施例１である橋梁の遊間の距離が１００ｍｍより小さい橋桁と橋台間に配設される免震ダンパー構造を側面図により概略的に示したものである。橋梁は、橋桁１の右端部と橋脚２の右側に設けた突出部３との間の空間が遊間４になっている。免震ダンパー構造は、橋桁１端部側の下面と橋脚２の上面との間に取り付けられた第１免震ダンパー１１と、第１免震ダンパー１１に対して橋脚２の突出部３の反対側にて橋桁１と橋脚２との間に配設された第２免震ダンパー１５とにより構成されている。
【００１４】
第１免震ダンパー１１は、ブロック状のゴム弾性体部１２の上下面に取付板１３を設けた構造になっており、ゴム弾性体部１２は通常複数の補強板が隙間を隔てて上下に重ねられた積層構造になっており、補強板を含まないゴム弾性体の実質的な厚さがｗとなっている。第１免震ダンパー１１は、橋桁１の端部側にて橋桁１の下面と橋脚２の上面に取付板１３によって取り付けられて橋桁１を支承している。
【００１５】
第２免震ダンパー１５は、橋脚２の左側面の上端近傍位置に取り付けられた支持台５上に固定されたダンパー本体１６と、ダンパー本体１６に対して第１免震ダンパー１１の反対側にて橋桁１の下面に取り付けられた与変形部材１９とにより構成されている。ダンパー本体１６は、ブロック状のゴム弾性体部１７の上下面に取付板１８を設けた構造になっており、下側の取付板１８にて支持台５上に固定され、上側の取付板１８と橋桁１との間に大きな隙間が介在している。
【００１６】
与変形部材１９は、金属平板であって、支持部によって橋桁１の下面に垂直に固定されており、その下端がダンパー本体１６の上側の取付板１８より下方に延びている。与変形部材１９のダンパー本体１６との対向面側には、緩衝材１９ａが張り付けられている。与変形部材１９とダンパー本体１６間の距離は、第１免震ダンパー１１が、そのゴム弾性体部１２の実質的な厚さｗに対して１００％以上で２５０％未満の範囲で生じた所定の水平変位と同じ長さにされている。
【００１７】
上記のように構成した実施例１においては、地震により橋桁１と橋脚２との間に水平方向の相対変位が生じることにより、第１免震ダンパー１１のゴム弾性体部１２のゴム弾性体厚さｗに対して１００％以上２５０％未満の水平変位が生じたとき、第２免震ダンパー１５が遊間４の距離を考慮した所定の位置に１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けるように配置されているので、ピークとなる振幅時の水平応力が第１免震ダンパー１１と第２免震ダンパー１５の両者によって受けられるようになる。図２に示すように、第１免震ダンパー１１のみによる実線で示した変位−応力曲線に第２免震ダンパー１５の水平応力が加わることにより、変位−応力曲線が一点鎖線で示すように変化する。これにより、橋桁１と橋脚２間の水平方向の相対変位が実質的に距離ｄだけ短縮されることになる。
【００１８】
そのため、本実施例１では、橋桁１と橋脚２の遊間４が１００ｍｍ以下と短くなっているが、第１免震ダンパー１１と第２免震ダンパー１５の協働により、橋桁１と橋脚２間の相対変位を遊間距離の範囲内で適正に減衰させることができる。その結果、実施例１によれば、１００ｍｍ以下のような遊間４の狭い橋桁１と橋脚２間の水平方向の相対変位を有効に減衰させることができるので、橋桁１と橋脚２間の隙間である遊間の設計の自由度が高められる。
【００１９】
つぎに、実施例１の変形例として、図３に示すように、第２免震ダンパー１５Ａはダンパー本体１６Ａと与変形部材２１とにより構成されている。第２免震ダンパー１５Ａにおいては、ダンパー本体１６Ａが、支持台５ではなく、第１免震ダンパー１１の取り付けられた橋脚２上に載置され、与変形部材２１が第１免震ダンパー１１とダンパー本体１６の間で橋桁１に固定されている。ダンパー本体１６Ａは、ゴム弾性体部１７とその両面に固定された外側面に凹部１８ｃが形成されている取付板１８ａ及び平板状の取付板１８ｂとを設けており、さらに取付板１８ｂが橋脚２に固定されるＬ字状の取付金具１６ａの垂直面に固定されている。また、ダンパー本体１６Ａは、ボルト１８ｄにより取付板１８ａと取付板１８ｂを締め付けることにより、予かじめ圧縮されており、取付板１８ａに形成された凹部１８ｃによって、ダンパー本体１６Ａがさらに圧縮変形できるようになっている。図３は橋軸方向に直列に記載してあるが、橋軸直角方向（紙面の垂直方向）にスペースがあれば、第１免震ダンパーに対してその方向に第２免震ダンパーを並列させて配置することもできる。
【００２０】
変形例においても、実施例１と同様に、橋桁１と橋脚２との間に水平方向の相対変位が生じることにより、第１免震ダンパー１１に、ゴム弾性体の厚さｗに対して１００％以上２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、第２免震ダンパー１５Ａの与変形部材２１がダンパー本体１６Ａに当接し、ダンパー本体１６Ａが１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けた状態で変位する。その結果、変形例においても、実施例１と同様の効果が得られる。なお、この変形例においては、第２免震ダンパー１５Ａは圧縮方向に変形するように配置されている。これにより、第２免震ダンパー１５Ａの圧縮変形が一定以上になると急激に応力が上昇するため、相対変位を規制する効果があり、橋桁１と橋脚２との間の水平方向の相対変位を効率よく小さくすることができようになっている。また、ダンパー本体１６Ａは、上述したように、予圧縮されており、ダンパー本体１６Ａがさらに圧縮変形できるようになっていることにより、与変形部材２１がダンパー本体１６Ａに当接して直ちにダンパー本体１６Ａに１Ｎ／ｍｍ２以上の応力が加わるようにすることができるので、橋桁１と橋脚２との間の水平方向の相対変位をさらに効率よく小さくすることができる。
【００２１】
つぎに、実施例２について説明する。
実施例２においては、図４に示すように、第２免震ダンパー２３のダンパー本体として、ゴム弾性体を用いたものに代えて、鉛板等の塑性変形部材２４を用いたものである。さらに、橋桁１には、回復部材２５が、塑性変形部材２４に隣接すると共に与変形部材２１に対して反対側に設けられている。これにより、第１免震ダンパー１１と共に塑性変形部材２４の変形により、実施例１と同様に橋桁１と橋脚２間の水平方向の相対変位が抑えられる。又、塑性変形部材２４の場合、弾性体と異なり、与変形部材２１による変形により、直ちに１Ｎ／ｍｍ２以上の応力で変位できるため、予圧縮の手間が不要である。また、与変形部材２１による変形により塑性変形部材２４に生じた塑性変形を回復部材２５によってもとの状態に戻すことができるので、塑性変形部材２４を自動的に継続して使用することができる。なお、回復部材２５は省略することもでき、その場合は、塑性変形部材２４の塑性変形を別途是正する必要がある。
【００２２】
なお、上記各実施例においては、第２免震ダンパー１５が橋桁１と橋脚２に分けて取り付けられているが、これに限らない。例えば、第２免震ダンパーが、一体で構成されており、互いに対向する橋桁１端部の垂直面と橋脚２の突出部３の垂直面のいずれかに一方に取り付けられるものであってもよい。これにより、橋桁１と橋脚２間の相対変位に対して、第２免震ダンパーに他方の垂直面が当接してこれを圧縮することによって、相対変位を抑えることができる。その他、上記各実施例及び変形例に示した免震ダンパー構造については一例であり、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変更して実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２３】
本発明の免震ダンパー構造は、橋桁と橋脚又は橋台との間の相対変位に対して、第１免震ダンパーにそのゴム弾性体の厚さに対して１００％以上で２５０％未満の範囲で水平変位が生じたとき、第２免震ダンパーが１Ｎ／ｍｍ２以上の応力を受けた状態で変位することにより、第１免震ダンパーと第２免震ダンパーの協働によって水平方向の相対変位を抑えることができ、遊間の短い橋桁と橋脚又は橋台との間の相対変位を減衰させることができるので、有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施例１である免震ダンパー構造を概略的に示す側面図である。
【図２】免震ダンパー構造による水平方向の振動を減衰させる機構を説明する説明図である。
【図３】変形例１である免震ダンパー構造を概略的に示す正面図である。
【図４】実施例２である免震ダンパー構造を示す正面図である。
【図５】地震による橋桁と橋脚間の水平方向の相対変位について動的解析を行った結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２５】
１…橋桁、２…橋脚、４…遊間、１１…第１免震ダンパー、１２…ゴム弾性体部、１５，１５Ａ…第２免震ダンパー、１６，１６Ａ…ダンパー本体、１９…与変形部材、２１…与変形部材、２３…第２免震ダンパー、２４…塑性変形部材、２５…回復部材。
【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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