(57)【要約】【課題】耐震性を向上させることができ、かつ施工が容易である橋梁の耐震補強構造を提供する。【解決手段】橋軸方向Ｘに延びる橋桁２と、橋桁２を支持するロッキング橋脚３とを有する橋梁１の耐震補強構造１０であって、橋桁２の橋軸方向Ｘの中間部と地盤Ｇとを接続し、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを吸収するダンパー１１を備えることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、
前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備えることを特徴とする耐震補強構造。
【請求項２】
前記ダンパーは、前記橋桁を上方から見た上面視において、前記橋桁の外側に配置されることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
【請求項３】
前記地盤には、前記ダンパーが固定されるダンパー基礎が、前記橋梁の橋梁基礎とは独立して設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の耐震補強構造。
【請求項４】
前記ダンパーは、前記橋桁に直接取り付けられることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項５】
前記ダンパーとして、前記橋桁を橋軸直角方向の両側から挟むように設けられる一対のダンパーを有することを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項６】
前記ダンパーは、前記ロッキング橋脚と前記橋軸方向に一致する位置にて、前記橋桁に取り付けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項７】
前記ダンパーは、座屈拘束ブレースであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項８】
前記ダンパーは、油圧ダンパーであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項９】
前記ダンパーは、摩擦ダンパーであることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロッキング橋脚を有する橋梁の耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば高速道路に用いられる橋梁や鉄道橋梁として、橋軸方向に延びる橋桁と、橋桁の橋軸方向の中間部を支持する複数のロッキング橋脚と、橋桁の橋軸方向の両端を支持する橋台と、を備える橋梁が知られている。橋台には、橋桁の橋軸直角方向への変位を制限するために、橋桁を橋軸直角方向の両側から挟む一対の制限部材が設けられる。
【０００３】
近年、大規模地震に備えた橋梁の耐震補強が求められている。ロッキング橋脚は、柱の上下端にそれぞれヒンジ構造であるピボット支承が取り付けられて形成される。すなわち、ロッキング橋脚は、橋桁や橋脚基礎にピン接合される。したがって、せん断力等の力が生じず、ロッキング橋脚により橋桁を合理的に支持することができる。
一方、ピボット支承は、鉛直力支持機能と回転機能とを有するが、水平力支持機能を実質的に有さない。したがって、ロッキング橋脚を備える従来の橋梁においては、地震等が生じると、ロッキング橋脚が水平方向に大きく揺れ、地盤に対して橋桁が橋軸直角方向に大きく変位する。この結果、通常想定されうる地震動エネルギーが入力された際には、そのエネルギーを吸収するものの、想定を超える極めて大きな地震動エネルギーが入力された際には、橋台に設けられた制限部材が橋桁により破損したり、橋桁が制限部材を乗り越えて大きくずれたりする可能性がある。
【０００４】
下記非特許文献１では、ロッキング橋脚を備える橋梁の耐震補強のために、ロッキング橋脚をコンクリートにより覆うことが提案されている。この場合、コンクリートによりロッキング橋脚の水平方向への揺れを抑えることができるため、橋梁の耐震性を向上させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】東日本高速道路株式会社  東北支社  福島管理事務所、"ロッキング橋脚を有する橋梁の耐震補強"、［online］、2017年2月10日、［2017年6月8日検索］、インターネット〈URL：http://www.pref.fukushima.lg.jp/uploaded/attachment/202424.pdf〉
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１に記載の耐震補強方法では、ロッキング橋脚の周囲にコンクリートを打設するため、ロッキング橋脚の近辺に重機を搬入した大掛かりな工事が必要となる。また、コンクリートを打設するためにロッキング橋脚の基礎を打ち直す必要がある。したがって、施工が複雑であり、工期も長期化する可能性がある。
【０００７】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐震性を向上させることができ、かつ施工が容易である橋梁の耐震補強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】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る耐震補強構造は、橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備えることを特徴とする。
【０００９】
ダンパーにより、橋桁の橋軸直角方向の震動を低減させ、地盤に対する橋桁の橋軸直角方向の変位を低減することができる。したがって、想定外の大きな地震によって橋桁がずれたり、落下したりすることを防止できる。この結果、耐震補強構造により、橋梁の耐震性を向上させることができる。
また、ダンパーが橋桁の地震動エネルギーを吸収するため、ダンパーから橋桁に作用する荷重を低減できる。したがって、ダンパーからの荷重による橋桁の損傷を軽減させることができる。
また、ダンパーを橋桁と地盤とに接続するのみで、橋梁の耐震補強を行うことができる。例えば橋梁が高速道路に設けられている場合、中央分離帯を用いてダンパーを施工できる。したがって、耐震補強構造の施工が容易である。
【００１０】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、前記橋桁を上方から見た上面視において、前記橋桁の外側に配置されてもよい。
ダンパーで橋桁を外側から支えることにより、地盤に対する橋桁の橋軸直角方向の変位をより効果的に低減できる。
また、橋桁の外側からダンパーを設置できる。ダンパーを設置するための重機も、橋桁の外側に搬入するのみでよく、橋桁の内側に搬入する必要がない。したがって、耐震補強構造の施工がより容易になる。
また、ダンパーの地盤に対する固定位置を、橋桁の外側における任意の位置とすることができる。したがって、例えば、ダンパーとして座屈拘束ブレースを採用した場合などには、ダンパーの地盤に対する傾斜角度を任意に設定することができる。例えば、ダンパーの地盤に対する傾斜角度を小さくして、ダンパーの地盤に対する固定位置を橋桁から遠ざけると、橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーをダンパーに効率的に伝達することができ、ダンパーにより橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００１１】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記地盤には、前記ダンパーが固定されるダンパー基礎が、前記橋梁の橋梁基礎とは独立して設けられてもよい。
この場合、ダンパーを設置する際の基礎工事を地盤のうちダンパーが固定される部分のみに行えばよく、耐震補強構造の施工がより容易になる。
【００１２】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、前記橋桁に直接取り付けられてもよい。
例えば、橋桁がＨ形鋼で形成されており、かつ、橋桁と地盤とをＨ形鋼ブレースにより接続した場合、Ｈ形鋼ブレースから橋桁に作用する荷重が大きくなるため、Ｈ形鋼ブレースからの荷重により橋桁が大きく損傷する可能性がある。本発明では、橋桁の地震動エネルギーを吸収するダンパーにより橋桁と地盤とを接続するため、ダンパーから橋桁に作用する荷重を低減できる。したがって、橋桁に補強部材を設けることなく、ダンパーを橋桁に直接取り付けたとしても、ダンパーからの荷重による橋桁の損傷を軽減させることができる。このようにダンパーを橋桁に直接取り付けることにより、耐震補強構造の施工がより容易になる。
【００１３】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーとして、前記橋桁を橋軸直角方向の両側から挟むように設けられる一対のダンパーを有してもよい。
一対のダンパーで橋桁を橋軸直角方向の両側から支えることにより、地盤に対する橋桁の橋軸直角方向の変位をより効果的に低減できる。また、１つのダンパーから橋桁に作用する荷重を分散させることができる。したがって、ダンパーからの荷重による橋桁の損傷をより軽減させることができる。
【００１４】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、前記ロッキング橋脚と前記橋軸方向に一致する位置にて、前記橋桁に取り付けられてもよい。
橋桁のうちロッキング橋脚が設けられる部分は、荷重を支持するために補強部材等で補剛されて硬くなっている。この補剛部分にダンパーを取り付けると、橋桁の地震動エネルギーがダンパーに効率的に伝達される。したがって、ダンパーにより、橋桁の地震動エネルギーを効果的に吸収することができる。また、ダンパーからの荷重による橋桁の損傷をより軽減させることができる。また、ダンパーの取り付けのために橋桁を追加で補強することが不要であり、耐震補強構造の施工がより容易になる。
【００１５】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、座屈拘束ブレースであってもよい。
座屈拘束ブレースは、所定値以上の軸力を受けると、座屈を防止されながら塑性変形し、地震動エネルギーを吸収する。すなわち、座屈拘束ブレースから橋桁に作用する荷重に上限があり、座屈拘束ブレースから橋桁へは所定値以上の荷重がかからない。したがって、座屈拘束ブレースからの荷重による橋桁の損傷を軽減させることができる。
【００１６】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、油圧ダンパーであってもよい。
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、摩擦ダンパーであってもよい。
【発明の効果】
【００１７】
耐震性を向上させることができ、かつ施工が容易である橋梁の耐震補強構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態に係る橋梁および耐震補強構造を備える耐震補強橋梁ユニットの上面図である。
【図２】図１に示すＩＩ−ＩＩ断面矢視図であって、ロッキング橋脚を正面視した図である。
【図３】地震が生じた際の橋梁及び耐震補強構造の挙動を示す図であり、（ａ）は全体図であり、（ｂ）は断面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る座屈拘束ブレースの履歴復元力特性の一例、及び比較例としてのＨ形鋼ブレースの履歴復元力特性の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係る橋梁の耐震補強構造の一実施形態を図１から図４を参照しながら説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の厚さや寸法の比率を調整している。
【００２０】
図１は、橋梁１および耐震補強構造１０を備える耐震補強橋梁ユニットＡの上面図である。図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ断面矢視図である。
本実施形態に係る耐震補強橋梁ユニットＡは、橋梁１と、橋梁１の耐震補強に用いられる耐震補強構造１０と、を備える。
【００２１】
橋梁１は、例えば自動車が走行する高速道路に用いられる既設の橋梁である。橋梁１は、新設される橋梁であってもよい。図１に示されるように、橋梁１は、橋軸方向Ｘに延びる橋桁２と、橋桁２の橋軸方向Ｘの中間部２ａを支持するロッキング橋脚３と、橋桁２の橋軸方向Ｘの第一端２ｂ及び第二端２ｃを支持する橋台４、５と、を備える。
図１及び図２に示されるように、耐震補強構造１０は、橋桁２の中間部２ａと地盤Ｇとを接続し、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを吸収する座屈拘束ブレース（ダンパー）１１を備える。
なお、橋軸方向Ｘは橋桁２が延びる方向であり、例えば、橋軸直角方向Ｙは橋桁２の上面に沿い、かつ橋軸方向Ｘに直交する方向である。橋軸直角方向Ｙは、橋桁２の幅方向と同一である。例えば、これら橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙは、水平面に沿う方向である。
【００２２】
図１及び図２に示されるように、橋桁２の中間部２ａは、ロッキング橋脚３により下方から支持されている。橋桁２の第一端２ｂは、第一橋台４により、橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙへの変位が制限されるように支持されている。橋桁２の第二端２ｃは、第二橋台５により、橋軸方向Ｘへ変位可能であるが、橋軸直角方向Ｙへの変位が制限されるように支持されている。
橋桁２には、例えばＨ形鋼を用いることができる。
【００２３】
図２に示されるように、ロッキング橋脚３は、上下方向に延びる柱３ａと、柱３ａの上端に取り付けられる第一ピボット支承３ｂと、柱３ａの下端に取り付けられる第二ピボット支承３ｃと、を備える。ピボット支承３ｂ、３ｃはそれぞれ、凹球面状に形成された下面を有する上沓と、凸球面状に形成された上面を有する下沓と、を備える。第一ピボット支承３ｂの上沓は、橋桁２の下面に固定される。これにより、橋桁２とロッキング橋脚３とは、第一ピボット支承３ｂにてピン接合される。第二ピボット支承３ｃの下沓は、地盤Ｇに設けられた橋脚基礎Ｆ１に固定される。これにより、橋脚基礎Ｆ１とロッキング橋脚３とは、第二ピボット支承３ｃにてピン接合される。
図１に示されるように、複数（本実施形態では３つ）のロッキング橋脚３が、橋軸直角方向Ｙに並んで配置され、橋脚セット３０を形成する。また、複数（本実施形態では２つ）の橋脚セット３０が、橋軸方向Ｘに間隔を開けて配置される。
【００２４】
図１に示されるように、第一橋台４には、橋桁２の橋軸方向Ｘ及び橋軸直角方向Ｙへの変位を制限する第一制限部材６が設けられる。第二橋台５には、橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から挟み、橋桁２の橋軸直角方向Ｙへの変位を制限する一対の第二制限部材７が設けられる。一対の第二制限部材７は、橋桁２の橋軸方向Ｘへの変位は制限しない。したがって、第二橋台５側においては、橋桁２は、橋軸直角方向Ｙへの変位は制限されるが、橋軸方向Ｘへ変位可能であるように支持される。
【００２５】
座屈拘束ブレース１１は、長尺状に形成されるブレース型の制振ダンパーである。座屈拘束ブレース１１は、例えば、軸線に沿って延びる中心鋼材と、中心鋼材の両端部を突出させた状態で外周側から覆う鋼管と、鋼管の内側に充填されたコンクリートやモルタル等の充填材と、を備える。軸力を受ける中心鋼材が、外周側から鋼管と充填材とによって拘束されることで、面外変形や座屈を防止されながら塑性変形する。これにより、座屈拘束ブレース１１は、所定値以上の軸力を受けると、座屈を防止されながら塑性変形し、地震動エネルギーを吸収する。
【００２６】
図１及び図２に示されるように、座屈拘束ブレース１１の第一端１１ａは、橋桁２の側面２ｄに取り付けられる。第一端１１ａは、ロッキング橋脚３（橋脚セット３０）と橋軸方向Ｘに一致する位置において、側面２ｄに取り付けられる。第一端１１ａは、例えばボルトやピンにより、側面２ｄに取り付けられる。第一端１１ａは、側面２ｄに補強部材を設けることなく、側面２ｄに直接取り付けられる。
座屈拘束ブレース１１の第二端１１ｂは、地盤Ｇに設けられたダンパー基礎Ｆ２に取り付けられ、地盤Ｇに対して固定される。第二端１１ｂもまた、ロッキング橋脚３（橋脚セット３０）と橋軸方向Ｘに一致する位置において、ダンパー基礎Ｆ２に取り付けられる。第二端１１ｂは、例えばボルトやピンにより、ダンパー基礎Ｆ２に取り付けられる。ダンパー基礎Ｆ２は、例えば、図示しない鋼管杭により補強されている。ダンパー基礎Ｆ２は、橋脚基礎Ｆ１や、橋台４、５の橋台基礎を含む橋梁１の橋梁基礎ＦＢとは独立して設けられる。
【００２７】
図１に示されるように、座屈拘束ブレース１１は、橋桁２を上方から見た上面視において、橋桁２の外側に配置される。座屈拘束ブレース１１は、橋桁２を上方から見た上面視において、橋軸直角方向Ｙに延びる。一対の座屈拘束ブレース１１が、橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から挟むように設けられる。本実施形態においては、橋梁１に対し、４つの座屈拘束ブレース１１が設けられている。
図２に示されるように、橋桁２を橋軸方向Ｘから見た正面視において、座屈拘束ブレース１１は、地盤Ｇに対して傾斜して配置される。座屈拘束ブレース１１の地盤Ｇに対する傾斜角度θは、例えば、４５度である。また、例えば、座屈拘束ブレース１１の軸長Ｌ１は９８９９ｍｍであり、第一端１１ａと第二端１１ｂとの間の橋軸直角方向Ｙの距離Ｌ２は７０００ｍｍであり、第一端１１ａと第二端１１ｂとの間の上下方向の距離Ｌ３は７０００ｍｍである。座屈拘束ブレース１１の寸法は、橋梁１の寸法に応じ適宜設定される。
【００２８】
次に、地震が生じた際の耐震補強構造１０の作用について説明する。
地震が生じると、地盤Ｇに対して橋梁１が震動する。橋桁２とロッキング橋脚３とは、第一ピボット支承３ｂによりピン接合されており、橋脚基礎Ｆ１とロッキング橋脚３とは、第二ピボット支承３ｃによりピン接合されている。ピボット支承３ｂ、３ｃは、鉛直力支持機能と回転機能とを有するが、水平力支持機能を実質的に有さない。したがって、地震が生じると、図３に示されるように、ロッキング橋脚３が水平方向に大きく揺れ、地盤Ｇに対して橋桁２が橋軸直角方向Ｙに大きく変位しようとする。橋桁２の第一端２ｂ及び第二端２ｃは橋台４、５により橋軸直角方向Ｙへの変位が制限されているが、橋桁２の中間部２ａはロッキング橋脚３にピン接合されているのみである。したがって、中間部２ａの橋軸直角方向Ｙへの変位が特に大きくなる。
本実施形態においては、耐震補強構造１０の座屈拘束ブレース１１が橋桁２の中間部２ａと地盤Ｇとを接続している。より詳細には、座屈拘束ブレース１１が橋桁２の側面２ｄに取り付けられ、橋桁２の中間部２ａを橋軸直角方向Ｙ側から支持している。さらに、座屈拘束ブレース１１は地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを吸収する。したがって、座屈拘束ブレース１１により、橋桁２の橋軸直角方向Ｙの震動を低減させ、地盤Ｇに対する橋桁２の中間部２ａの橋軸直角方向Ｙの変位を低減することができる。この結果、仮に想定外に大きな地震が生じたとしても、橋桁２がずれたり、落下したりすることを防止できる。
また、座屈拘束ブレース１１が橋桁２の地震動エネルギーを吸収するため、座屈拘束ブレース１１から橋桁２に作用する荷重を低減できる。したがって、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷を軽減させることができる。
【００２９】
図４に、本実施形態に係る座屈拘束ブレース１１の履歴復元力特性の一例、及び比較例としてのＨ形鋼ブレースの履歴復元力特性の一例を示す。図４において、縦軸は荷重Ｐを示し、横軸は変形δを示す。
図４に示されるように、座屈拘束ブレース１１は、例えば、１４００ｋＮ以上の軸力を受けると、座屈を防止されながら塑性変形し、地震動エネルギーを吸収する。すなわち、本実施形態に係る耐震補強構造１０においては、座屈拘束ブレース１１から橋桁２へは、１４００ｋＮ以上の荷重がかからない。したがって、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷を軽減させることができる。
【００３０】
比較例のＨ形鋼ブレースとして、軸長が９８９９ｍｍであり、圧縮側の弾性限が１４００ｋＮであるＨ形鋼を用いた。例えば、比較例のＨ形鋼ブレースは、ウェブ寸法が２５０ｍｍであり、フランジ寸法が２５０ｍｍであり、ウェブ厚が９ｍｍであり、フランジ厚が１４ｍｍであり、断面積は９１４３ｍｍ２である。比較例のＨ形鋼ブレースは、ＳＮ材（建築構造用圧延鋼材（ＪＩＳ  Ｇ  ３１３６））で形成される。この場合、比較例のＨ形鋼ブレースの圧縮側の弾性限は１５３Ｎ／ｍｍ２程度であるが、引張側の降伏点は３２５Ｎ／ｍｍ２以上となる。したがって、比較例のＨ形鋼ブレースは、１４００ｋＮ以上の圧縮軸力が作用すると座屈するが、引張軸力に対しては２９７１ｋＮまで耐えることができる。
本実施形態に係る座屈拘束ブレース１１と同様に、一対の比較例のＨ形鋼ブレースを、橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から挟むように設けた場合を想定する。地震により一対の比較例のＨ形鋼ブレースのうち一方のＨ形鋼ブレースに１４００ｋＮ以上の圧縮軸力が作用すると、一方のＨ形鋼ブレースは座屈する。この結果、一方のＨ形鋼ブレースから橋桁２へは圧縮荷重はかからない。また、この場合、他方のＨ形鋼ブレースには１４００ｋＮ以上の引張軸力が作用していると考えられるが、引張軸力に対しては２９７１ｋＮまで耐えることができるため、他方のＨ形鋼ブレースは降伏しない。この結果、他方のＨ形鋼ブレースから橋桁２へは、１４００ｋＮを超える引張荷重がかかってしまう。したがって、他方のＨ形鋼ブレースからの荷重により橋桁２が大きく損傷してしまう可能性がある。
その後、地震動の揺り返しにより、他方のＨ形鋼ブレースに圧縮軸力が作用する。一方のＨ形鋼ブレースは座屈してしまっているため、他方のＨ形鋼ブレースのみで橋桁２を支えることとなる。したがって、他方のＨ形鋼ブレースのみに橋桁２の地震動エネルギーが集中する。他方のＨ形鋼ブレースに１４００ｋＮ以上の圧縮軸力が作用すると、他方のＨ形鋼ブレースもまた座屈する。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態に係る橋梁１の耐震補強構造１０は、橋桁２の橋軸方向Ｘの中間部２ａと地盤Ｇとを接続し、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを吸収する座屈拘束ブレース１１（ダンパー）を備える。
座屈拘束ブレース１１により、橋桁２の橋軸直角方向Ｙの震動を低減させ、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの変位を低減することができる。したがって、想定外の大きな地震によって橋桁２がずれたり、落下したりすることを防止できる。この結果、耐震補強構造１０により、橋梁１の耐震性を向上させることができる。
また、座屈拘束ブレース１１が橋桁２の地震動エネルギーを吸収するため、座屈拘束ブレース１１から橋桁２に作用する荷重を低減できる。したがって、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷を軽減させることができる。
また、座屈拘束ブレース１１を橋桁２と地盤Ｇとに接続するのみで、橋梁１の耐震補強を行うことができる。例えば橋梁１が高速道路に設けられている場合、中央分離帯を用いて座屈拘束ブレース１１を施工できる。したがって、耐震補強構造１０の施工が容易である。
【００３２】
さらに、本実施形態においては、座屈拘束ブレース１１は、橋桁２を上方から見た上面視において、橋桁２の外側に配置される。
座屈拘束ブレース１１で橋桁２を外側から支えることにより、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの変位をより効果的に低減できる。
また、橋桁２の外側から座屈拘束ブレース１１を設置できる。座屈拘束ブレース１１を設置するための重機も、橋桁２の外側に搬入するのみでよく、橋桁２の内側に搬入する必要がない。したがって、耐震補強構造１０の施工がより容易になる。
また、座屈拘束ブレース１１の地盤Ｇに対する固定位置を、橋桁２の外側における任意の位置とすることができる。したがって、座屈拘束ブレース１１の地盤Ｇに対する傾斜角度θを任意に設定することができる。例えば、座屈拘束ブレース１１の地盤Ｇに対する傾斜角度θを小さくして、座屈拘束ブレース１１の地盤Ｇに対する固定位置（すなわち、座屈拘束ブレース１１の第二端１１ｂの位置）を橋桁２から遠ざけると、橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを座屈拘束ブレース１１に効率的に伝達することができ、座屈拘束ブレース１１により橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【００３３】
さらに、本実施形態においては、地盤Ｇには、座屈拘束ブレース１１が固定されるダンパー基礎Ｆ２が、橋梁１の橋梁基礎ＦＢとは独立して設けられる。
この場合、座屈拘束ブレース１１を設置する際の基礎工事を地盤Ｇのうち座屈拘束ブレース１１が固定される部分のみに行えばよく、耐震補強構造１０の施工がより容易になる。
【００３４】
さらに、本実施形態においては、座屈拘束ブレース１１は、橋桁２に直接取り付けられる。
例えば、橋桁２がＨ形鋼で形成されており、かつ、橋桁２と地盤ＧとをＨ形鋼ブレースにより接続した場合、Ｈ形鋼ブレースから橋桁２に作用する荷重が大きくなるため、Ｈ形鋼ブレースからの荷重により橋桁２が大きく損傷する可能性がある。本実施形態では、橋桁２の地震動エネルギーを吸収する座屈拘束ブレース１１により橋桁２と地盤Ｇとを接続するため、座屈拘束ブレース１１から橋桁２に作用する荷重を低減できる。したがって、橋桁２に補強部材を設けることなく、座屈拘束ブレース１１を橋桁に直接取り付けたとしても、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷を軽減させることができる。このように座屈拘束ブレース１１を橋桁２に直接取り付けることにより、耐震補強構造１０の施工がより容易になる。
【００３５】
さらに、本実施形態においては、座屈拘束ブレース１１として、橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から挟むように設けられる一対の座屈拘束ブレース１１を有する。
一対の座屈拘束ブレース１１で橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から支えることにより、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの変位をより効果的に低減できる。また、１つの座屈拘束ブレース１１から橋桁２に作用する荷重を分散させることができる。したがって、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷をより軽減させることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態においては、座屈拘束ブレース１１は、ロッキング橋脚３と橋軸方向Ｘに一致する位置にて、橋桁２に取り付けられる。
橋桁２のうちロッキング橋脚３が設けられる部分は、荷重を支持するために補強部材等で補剛されて硬くなっている。この補剛部分に座屈拘束ブレース１１を取り付けると、橋桁２の地震動エネルギーが座屈拘束ブレース１１に効率的に伝達される。したがって、座屈拘束ブレース１１により、橋桁２の地震動エネルギーを効果的に吸収することができる。また、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷をより軽減させることができる。また、座屈拘束ブレース１１の取り付けのために橋桁２を追加で補強することが不要であり、耐震補強構造１０の施工がより容易になる。
【００３７】
さらに、本実施形態においては、ダンパーとして、座屈拘束ブレース１１を用いる。
座屈拘束ブレース１１は、所定値以上の軸力を受けると、座屈を防止されながら塑性変形し、地震動エネルギーを吸収する。すなわち、座屈拘束ブレース１１から橋桁２に作用する荷重に上限があり、座屈拘束ブレース１１から橋桁２へは所定値以上の荷重がかからない。したがって、座屈拘束ブレース１１からの荷重による橋桁２の損傷を軽減させることができる。
【００３８】
なお、本発明は、図面を参照して説明した上記実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態においては、ダンパーとして座屈拘束ブレース１１を用いた。しかしながら、ダンパーとして、地盤Ｇに対する橋桁２の橋軸直角方向Ｙの地震動エネルギーを吸収できる他の形態を適宜採用することが可能であり、座屈拘束ブレース１１に限られない。例えば、ダンパーとして、座屈拘束ブレース以外の履歴型制振ダンパー、油圧ダンパー、あるいは摩擦ダンパーを用いてもよい。
【００３９】
上記実施形態においては、座屈拘束ブレース１１は、上面視において、橋桁２の外側に配置された。また、ダンパー基礎Ｆ２が、橋梁１の橋梁基礎ＦＢとは独立して設けられた。しかしながら、座屈拘束ブレース１１は、上面視において、橋桁２の内側に配置されてもよい。また、ダンパー基礎Ｆ２を、橋梁１の橋梁基礎ＦＢ上に設けるなど、橋梁基礎ＦＢと一体に形成してもよい。
上記実施形態においては、一対の座屈拘束ブレース１１が、橋桁２を橋軸直角方向Ｙの両側から挟むように設けられた。しかしながら、座屈拘束ブレース１１を、橋桁２の橋軸直角方向Ｙの片側のみに設けてもよい。また、座屈拘束ブレース１１を、橋桁２の橋軸直角方向Ｙの両側にジグザグに設けてもよい。
上記実施形態においては、座屈拘束ブレース１１が、ロッキング橋脚３と橋軸方向Ｘに一致する位置にて、橋桁２に取り付けられた。しかしながら、座屈拘束ブレース１１を、橋桁２の中間部２ａの任意の位置に取り付けてもよい。
上記実施形態においては、座屈拘束ブレース１１は、橋桁２に直接取り付けられた。しかしながら、座屈拘束ブレース１１は、補強部材などの他の部材を介して橋桁２に取り付けられてもよい。
【００４０】
その他、本発明の趣旨に逸脱しない範囲で、前記実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、前記した変形例を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１…橋梁    ２…橋桁    ２ａ…中間部    ３…ロッキング橋脚    １０…耐震補強構造    １１…座屈拘束ブレース（ダンパー）    Ｇ…地盤    Ｘ…橋軸方向    Ｙ…橋軸直角方向
【図１】
2019027194.tif 000003
【図２】
2019027194.tif 000004
【図３】
2019027194.tif 000005
【図４】
2019027194.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成29年11月28日(2017.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、
前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、
前記ダンパーは、前記橋桁を上方から見た上面視において、前記橋桁の外側に配置されることを特徴とする耐震補強構造。
【請求項２】
前記地盤には、前記ダンパーが固定されるダンパー基礎が、前記橋梁の橋梁基礎とは独立して設けられることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
【請求項３】
前記ダンパーは、前記橋桁に直接取り付けられることを特徴とする請求項１または２に記載の耐震補強構造。
【請求項４】
前記ダンパーとして、前記橋桁を橋軸直角方向の両側から挟むように設けられる一対のダンパーを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項５】
前記ダンパーは、前記ロッキング橋脚と前記橋軸方向に一致する位置にて、前記橋桁に取り付けられることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項６】
前記ダンパーは、座屈拘束ブレースであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項７】
前記ダンパーは、油圧ダンパーであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項８】
前記ダンパーは、摩擦ダンパーであることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の耐震補強構造。
【請求項９】
橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、
前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、
前記ダンパーは、前記橋桁に直接取り付けられることを特徴とする耐震補強構造。
【請求項１０】
橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、
前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、
前記ダンパーとして、前記橋桁を橋軸直角方向の両側から挟むように設けられる一対のダンパーを有することを特徴とする耐震補強構造。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明は以下の手段を提案している。
本発明に係る耐震補強構造は、橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、前記ダンパーは、前記橋桁を上方から見た上面視において、前記橋桁の外側に配置されることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
また、ダンパーで橋桁を外側から支えることにより、地盤に対する橋桁の橋軸直角方向の変位をより効果的に低減できる。
また、橋桁の外側からダンパーを設置できる。ダンパーを設置するための重機も、橋桁の外側に搬入するのみでよく、橋桁の内側に搬入する必要がない。したがって、耐震補強構造の施工がより容易になる。
また、ダンパーの地盤に対する固定位置を、橋桁の外側における任意の位置とすることができる。したがって、例えば、ダンパーとして座屈拘束ブレースを採用した場合などには、ダンパーの地盤に対する傾斜角度を任意に設定することができる。例えば、ダンパーの地盤に対する傾斜角度を小さくして、ダンパーの地盤に対する固定位置を橋桁から遠ざけると、橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーをダンパーに効率的に伝達することができ、ダンパーにより橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを効果的に吸収することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、油圧ダンパーであってもよい。
また、本発明に係る耐震補強構造において、前記ダンパーは、摩擦ダンパーであってもよい。
また、本発明に係る耐震補強構造は、橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、前記ダンパーは、前記橋桁に直接取り付けられることを特徴とする。
また、本発明に係る耐震補強構造は、橋軸方向に延びる橋桁と、前記橋桁を支持するロッキング橋脚とを有する橋梁の耐震補強構造であって、前記橋桁の前記橋軸方向の中間部と地盤とを接続し、前記地盤に対する前記橋桁の橋軸直角方向の地震動エネルギーを吸収するダンパーを備え、前記ダンパーとして、前記橋桁を橋軸直角方向の両側から挟むように設けられる一対のダンパーを有することを特徴とする。