(57)【要約】【課題】橋梁の耐震性能を低コストで向上できる橋梁制震構造を提供する。【解決手段】橋梁制震構造１０は、橋脚１００と床版２００ｂの間に、鋼製のハニカムダンパー１１を用いた制震装置２０を配置することで、平面の２方向の揺れに対する制震を行うものである。制震装置２０は、ハニカムダンパー１１に復元力を付与するための復元機構として、ハニカムダンパー１１の両面において、上方の接合部１１１の左右方向の一端と、下方の接合部１１１の左右方向の他端にそれぞれブラケット１２１を設け、これら一対のブラケット１２１の間に線材１２２を設けたものである。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋脚とその上部構造の間に、鋼材の塑性変形によりエネルギーを吸収するダンパーを用いた制震装置を配置することで、平面の２方向の揺れに対する制震を行うことを特徴とする橋梁制震構造。
【請求項２】
前記ダンパーは、ハニカムダンパーであることを特徴とする請求項１記載の橋梁制震構造。
【請求項３】
前記橋脚と前記上部構造の間に滑り支承が設けられることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の橋梁制震構造。
【請求項４】
前記制震装置は、前記ダンパーの変形を復元するための復元機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項５】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた上下一対の治具の間を横方向に連結するように設けた線材であることを特徴とする請求項４に記載の橋梁制震構造。
【請求項６】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた上下の治具の間に、対角線状に交差して複数設けられる線材であることを特徴とする請求項４に記載の橋梁制震構造。
【請求項７】
前記復元機構は、
前記ダンパーに取り付けた上下一対の治具を用いて横方向に設けられ、一端が前記治具を貫通する棒材と、
前記棒材の前記一端と前記治具の間に設けられた弾性材と、
を有することを特徴とする請求項４に記載の橋梁制震構造。
【請求項８】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた板バネであることを特徴とする請求項４に記載の橋梁制震構造。
【請求項９】
前記復元機構は、前記ダンパーを挟んで両側に配置することを特徴とする請求項４乃至請求項８のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項１０】
前記制震装置は、前記ダンパーの面外座屈を抑制するための面外座屈抑制機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項１１】
前記面外座屈抑制機構は、前記ダンパーを挟む一対の板材であることを特徴とする請求項１０に記載の橋梁制震構造。
【請求項１２】
前記制震装置は、前記ダンパーの面外変形を抑制するため、前記ダンパー全体を面外方向へ移動可能とする面外変形抑制機構を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項１３】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパー全体を面外方向へスライド移動可能とすることを特徴とする請求項１２に記載の橋梁制震構造。
【請求項１４】
前記面外変形抑制機構では、
前記ダンパーの上下の端部のそれぞれに、Ｌ字プレートの一辺が取り付けられ、
各Ｌ字プレートの他辺が、前記他辺の長孔に通されたボルトによって、それぞれ前記橋脚と前記上部構造に取り付けられ、
前記長孔を介して連結された、前記Ｌ字プレートと前記橋脚及び前記Ｌ字プレートと前記上部構造が面外方向に相対移動可能であることを特徴とする請求項１３に記載の橋梁制震構造。
【請求項１５】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパー全体を面外方向に回転可能とすることを特徴とする請求項１２に記載の橋梁制震構造。
【請求項１６】
前記面外変形抑制機構は、
前記ダンパーの上下の端部でヒンジ結合を行うためのピンと、
前記橋脚と前記上部構造に設けた、前記ピンを受ける軸受を具備した取付部と、
を有することを特徴とする請求項１５に記載の橋梁制震構造。
【請求項１７】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパーの上下の端部を前記上部構造と前記橋脚のそれぞれと接続する、面外方向の一対の板バネであることを特徴とする請求項１５に記載の橋梁制震構造。
【請求項１８】
前記制震装置は、複数の前記ダンパーを井桁状に組んだものであることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項１９】
前記制震装置は、
下部が前記橋脚に取り付けられ、上部がプレートに取り付けられた、並列配置された複数の前記ダンパーと、
上部が前記上部構造に取り付けられ、下部がプレートに取り付けられた、並列配置された複数の前記ダンパーと、
を有し、
下部を前記橋脚に取り付けた前記ダンパーの配置方向と、上部を前記上部構造に取り付けた前記ダンパーの配置方向は互いに直交し、
各プレートが接続されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項２０】
平面において隣り合う複数の前記ダンパーの面外変形に対する耐力を高めるためのブレース材が設けられることを特徴とする請求項１８または請求項１９に記載の橋梁制震構造。
【請求項２１】
前記ダンパーが、前記ダンパーの面を水平方向にして配置されることを特徴とする請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載の橋梁制震構造。
【請求項２２】
前記制震装置は、
前記橋脚もしくは前記上部構造のいずれか一方に取り付けられた前記ダンパーと、
前記橋脚もしくは前記上部構造の前記ダンパーの取り付けられていない他方に取り付けられ、前記橋脚と前記上部構造の平面位置が相対変位した際に前記ダンパーに水平方向からの力を伝達するためのサイドブロックと、
前記ダンパーに取付けられ、前記サイドプロックに当接して水平方向の力を受けるスライドプレートと、
を有することを特徴とする請求項２１に記載の橋梁制震構造。
【請求項２３】
前記ダンパーに取り付けた前記スライドプレートと、これと当接するサイドブロックとの間に遊間を設けたことを特徴とする請求項２２に記載の橋梁制震構造。
【請求項２４】
前記ダンパーに取り付けた前記スライドプレートと前記上部構造との間に遊間を設けたことを特徴とする請求項２２または請求項２３に記載の橋梁制震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、山岳橋梁、都市内高架橋、鉄道高架橋など、橋梁全般の制震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設橋梁の耐震性能を高めるため、免震・制震技術を適用して、橋梁に作用する地震力や応答を低減する方法がある。この方法については、既設橋梁の支承を免震支承へ交換したり、同部分へエネルギー吸収装置としてダンパー装置を設置したりする方法が一般的である。
【０００３】
免震支承やダンパー装置は、既に多くの種類のものが実用化されている。例えば特許文献１記載のように既設の支承をすべり支承とした上で、高減衰復元装置としてゴム支承を設置することで、橋梁全体の固有周期を長周期化して地震力を低減しつつ、エネルギー吸収性能の付与により応答変位の低減を図ることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０９−０４１３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
免震・制震化による耐震補強は、橋梁に作用する地震力と応答を低減して、下部構造や基礎の地震時における負担を軽減するという思想である。そのため、下部構造や基礎の耐震補強を不要としたり、地震後における補修を軽微とできるなどのメリットがある。しかしながら、免震・制震化で必要となるゴム支承やダンパー装置は一般に高価であることから、補強工事のコスト増に繋がっていた。
【０００６】
本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたもので、橋梁の耐震性能を低コストで向上できる橋梁制震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】
【０００７】
前述した課題を解決するための第１の発明は、橋脚とその上部構造の間に、鋼材の塑性変形によりエネルギーを吸収するダンパーを用いた制震装置を配置することで、平面の２方向の揺れに対する制震を行うことを特徴とする橋梁制震構造である。
【０００８】
本発明で用いるダンパーは、鋼材の塑性変形によりエネルギーを吸収することで、制震効果を発揮する。このようなダンパーは安価であり建築構造物での実績は多いが、これまで橋梁での適用実績はなかった。本発明では、このようなダンパーを橋梁に用いることで、既設もしくは新設の橋梁を安価に制震化できる。
【０００９】
前記ダンパーは、ハニカムダンパーであることが望ましい。
本発明で用いるダンパーとしては、例えばハニカムダンパーがあり、これにより橋梁の制震化が好適に実現できる。
【００１０】
前記橋脚と前記上部構造の間に滑り支承が設けられることが望ましい。
これにより、免震・制震化された橋梁を実現できる。
【００１１】
前記制震装置は、前記ダンパーの変形を復元するための復元機構を有することが望ましい。
鋼材を用いたダンパーは安価であるが降伏後の復元力が小さく、地震後に大きな残留変位を生じて使用性が損なわれやすい。建築構造物ではダンパーの周囲のフレーム構造が復元機構となるが、橋梁にはそれがない。したがって、ダンパーに復元機構を設けることで、残留変位を低減し、制震性能を維持できる。
【００１２】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた上下一対の治具の間を横方向に連結するように設けた線材であることが望ましい。
こうして横方向に設けた線材の弾性力により、復元力を発揮させることができる。
【００１３】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた上下の治具の間に、対角線状に交差して複数設けられる線材であることが望ましい。
こうして線材を複数設けておけば、ダンパーの正逆方向の塑性変形に対しそれぞれ復元力を発揮させることができる。
【００１４】
前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた上下一対の治具を用いて横方向に設けられ、一端が前記治具を貫通する棒材と、前記棒材の前記一端と前記治具の間に設けられた弾性材と、を有することも望ましい。また、前記復元機構は、前記ダンパーに取り付けた板バネであることも望ましい。
これによっても復元機構を構成でき、前者の場合では弾性材の復元力により、後者の場合では板バネの復元力により、残留変位を低減することができる。
【００１５】
前記復元機構は、前記ダンパーを挟んで両側に配置することが望ましい。
これにより両面の復元機構にて復元力を付与できる。また、両面の復元機構で正逆方向の塑性変形に対し復元力を発揮させることも可能である。
【００１６】
前記制震装置は、前記ダンパーの面外座屈を抑制するための面外座屈抑制機構を有することが望ましい。
ハニカムダンパーなどのダンパーは、面内方向の塑性変形により地震エネルギーを吸収するが、橋梁にこれを用いる場合、建築構造物よりも大きな変形性能が必要であり、そのために高さ寸法が大きくなりやすい。高さ寸法が大きくなると面外座屈が生じやすく、これによりエネルギー吸収性能が損なわれる。そこで、制震装置にダンパーの面外座屈を抑制する機構を設けることで、エネルギー吸収性能を維持できる。
【００１７】
前記面外座屈抑制機構は、前記ダンパーを挟む一対の板材であることが望ましい。
このように一対の板材でダンパーを挟むことにより、面外座屈を抑制できる。
【００１８】
前記制震装置は、前記ダンパーの面外変形を抑制するため、前記ダンパー全体を面外方向へ移動可能とする面外変形抑制機構を有することが望ましい。
ハニカムダンパーなどのダンパーを用いて二方向の地震力に対応するには、面内方向をそれぞれの方向に合わせて複数のダンパーを配置する必要がある。ただし、この場合では、一方向のダンパーが面内方向に塑性変形する前に、他方向のダンパーが面外変形し、ダンパーのエネルギー吸収性能が損なわれる恐れがある。そこで、ダンパー自体を面外方向に移動可能とすることで、ダンパーの面外変形を防ぎ、エネルギー吸収性能を維持できる。
【００１９】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパー全体を面外方向へスライド移動可能とすることが望ましい。
例えばダンパー全体を面外方向へスライド移動させることで、ダンパーの面外変形を防ぐことができる。
【００２０】
前記面外変形抑制機構では、前記ダンパーの上下の端部のそれぞれに、Ｌ字プレートの一辺が取り付けられ、各Ｌ字プレートの他辺が、前記他辺の長孔に通されたボルトによって、それぞれ前記橋脚と前記上部構造に取り付けられ、前記長孔を介して連結された、前記Ｌ字プレートと前記橋脚及び前記Ｌ字プレートと前記上部構造が面外方向に相対移動可能であることが望ましい。
上記の構成によってダンパー自体をスライド移動させることで、安価な構成でダンパーの面外変形を防ぐことができる。
【００２１】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパー全体を面外方向に回転可能とすることが望ましい。
このように、ダンパー自体が回転することによってもダンパーの面外変形を防ぐことができる。
【００２２】
前記面外変形抑制機構は、前記ダンパーの上下の端部でヒンジ結合を行うためのピンと、前記橋脚と前記上部構造に設けた、前記ピンを受ける軸受を具備した取付部と、を有することが望ましい。あるいは、前記面外変形抑制機構は、前記ダンパーの上下の端部を前記上部構造と前記橋脚のそれぞれと接続する、面外方向の一対の板バネであることも望ましい。
例えばこれらの構成によりダンパー自体を回転可能とし、面外変形を抑制できる。後者の場合では、地震時に上部構造が回転するような挙動を起こしたり、支承が沈下したりして橋脚と上部構造の間隔が増減しても、ダンパーへの上下方向の力の作用を限られた範囲内とできる。
【００２３】
前記制震装置は、複数の前記ダンパーを井桁状に組んだものであることが望ましい。
こうしてダンパーを井桁状に配置することで、省スペースで２方向の地震力に対応できる。
【００２４】
前記制震装置は、下部が前記橋脚に取り付けられ、上部がプレートに取り付けられた、並列配置された複数の前記ダンパーと、上部が前記上部構造に取り付けられ、下部がプレートに取り付けられた、並列配置された複数の前記ダンパーと、を有し、下部を前記橋脚に取り付けた前記ダンパーの配置方向と、上部を前記上部構造に取り付けた前記ダンパーの配置方向は互いに直交し、各プレートが接続されることが望ましい。
これにより、井桁状に組んだ場合と同等のダンパー配置を制震装置の高さを低減しつつ実現できる。
【００２５】
平面において隣り合う複数の前記ダンパーの面外変形に対する耐力を高めるためのブレース材が設けられることが望ましい。
こうしてダンパーの面外変形を防ぎ、他のダンパーの面内方向の塑性変形を先行させることで、制震装置の制震性能を好適に発揮させることができる。
【００２６】
前記ダンパーが、前記ダンパーの面を水平方向にして配置されることが望ましい。
これにより制震装置の高さを更に低減し、橋脚と主桁間など、狭い隙間でも制震装置の設置が容易になる。
【００２７】
前記制震装置は、前記橋脚もしくは前記上部構造のいずれか一方に取り付けられた前記ダンパーと、前記橋脚もしくは前記上部構造の前記ダンパーの取り付けられていない他方に取り付けられ、前記橋脚と前記上部構造の平面位置が相対変位した際に前記ダンパーに水平方向からの力を伝達するためのサイドブロックと、前記ダンパーに取付けられ、前記サイドプロックに当接して水平方向の力を受けるスライドプレートと、を有することが望ましい。
これにより、水平配置したダンパーに好適に地震力を作用させ、ダンパーの塑性変形により地震エネルギーを吸収できる。
【００２８】
前記ダンパーに取り付けた前記スライドプレートと、これと当接するサイドブロックとの間に遊間を設けることが望ましい。
これにより、上部構造等の温度変形によりダンパーに力が作用するのを防止できる。
【００２９】
前記ダンパーに取り付けた前記スライドプレートと前記上部構造との間に遊間を設けることが望ましい。
これにより、支承の沈下、上部構造のたわみ、回転などにより上部構造がスライドプレートに接触するのを防ぎ、ダンパーの制震性能への影響を防ぐことができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明により、橋梁の耐震性能を低コストで向上できる橋梁制震構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】橋梁制震構造１０を示す図
【図２】制震装置２０の配置の例を示す図
【図３】ハニカムダンパー１１を示す図
【図４】制震装置２０を示す図
【図５】制震装置２０ａを示す図
【図６】制震装置２０ｂを示す図
【図７】制震装置２０ｃを示す図
【図８】制震装置３０を示す図
【図９】制震装置４０を示す図
【図１０】制震装置４０ａを示す図
【図１１】制震装置４０ｂを示す図
【図１２】制震装置５０を示す図
【図１３】制震装置５０ａを示す図
【図１４】橋梁制震構造１０ａを示す図
【図１５】制震装置６０を示す図
【発明を実施するための形態】
【００３２】
以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００３３】
［第１の実施形態］
（１．橋梁制震構造１０）
本実施形態の橋梁制震構造１０は、図１に示す橋梁１に設けられる。図１（ａ）は橋梁１の鉛直方向断面図、図１（ｂ）は橋脚１００上の平面図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）の線Ａ−Ａに沿った断面を示す。
【００３４】
橋梁１では、橋脚１００の上に、主桁２００ａ、および主桁２００ａ間の床版２００ｂが設けられ、主桁２００ａによって橋梁上面の床版２１０が支持される。主桁２００ａは図１（ｂ）の上下方向で示す橋軸方向に設けられる。
【００３５】
本実施形態の橋梁制震構造１０は、橋梁１の制震を行うものであり、主桁２００ａと橋脚１００の間の滑り支承１４０と、床版２００ｂと橋脚１００の間の制震装置２０を有する。
【００３６】
ただし、制震装置２０の配置はこれに限ることはなく、図２（ａ）の橋脚１００上の平面図に示すように主桁２００ａと橋脚１００の間に設けることも可能である。また、図２（ｂ）の鉛直方向断面に示すように、主桁２００ａの間に横桁２００ｃが渡されている場合では、横桁２００ｃと橋脚１００の間に設けることも可能である。いずれにせよ、橋脚１００とその上部構造の間に制震装置２０が設けられれば良い。
【００３７】
図１に示す滑り支承１４０は、地震時に橋脚１００と主桁２００ａの相対変位を許容し地震力の作用を弱め免震効果を発揮するものである。制震装置２０については後述する。
【００３８】
（２．ハニカムダンパー１１）
本実施形態では、制震装置２０に、鋼材からなる板材等を加工することで、面内方向の塑性変形による地震エネルギーの吸収を可能としたダンパーを用いる。このようなダンパーとしては、特開平０３−１５６０７５のような鋼板を特殊な形状に加工したハニカムダンパー、特開２００８-１７９９５０のようなＬＥＮＳ型せん断パネルダンパー等があるが、これらに限られるものではない。以下の実施形態では、ハニカムダンパーを用いる例を説明する。
【００３９】
図３（ａ）はハニカムダンパー１１の正面および側面を示す図である。図に示すように、ハニカムダンパー１１は上下端の矩形状の接合部１１１の間を連結部１１２で連結した形状を有し、連結部１１２の途中が減幅している。本実施形態では、連結部１１２が、ハニカムダンパー１１の面内の左右方向（以下、単に面内方向という）に一対設けられる。
【００４０】
図３（ｂ）に示すように、ハニカムダンパー１１は、上下端の接合部１１１の両面にＬ字プレート１１ａの一辺を取付け、Ｌ字プレート１１ａの他辺を上下の構造体に取り付けて固定される。ハニカムダンパー１１の接合部１１１やＬ字プレート１１ａには取付用の孔（不図示）が設けられ、上記の取付けは、これらの孔を利用してボルト等（不図示）により行われる。
【００４１】
（３．制震装置２０）
ハニカムダンパー１１は、地震が生じた際に、連結部１１２が面内方向に塑性変形することで地震エネルギーを吸収し、制震効果を発揮するものであるが、降伏後の剛性が小さく単体では復元性を有しない。そのため地震時に大変形を起こした場合は大きな残留変位が生じ、地震後の橋梁としての使用性が損なわれることがある。
【００４２】
一般的な建築構造物ではハニカムダンパーの周囲のフレーム構造が復元性を有しているためシステム全体としての復元力が確保されるが、橋梁１ではそのような復元力が期待できない。そこで、本実施形態の制震装置２０では、ハニカムダンパー１１に復元性を付与する復元機構を別途設ける。
【００４３】
図４は本実施形態の制震装置２０を示す図であり、図４（ａ）は制震装置２０の正面、背面、および側面を示す図である。また図４（ｂ）はハニカムダンパー１１の塑性変形時の正面および背面を示す図である。
【００４４】
図４（ａ）に示すように、制震装置２０では、復元機構として、ハニカムダンパー１１を挟んだ両面において、上方の接合部１１１の左右方向の一端と、下方の接合部１１１の左右方向の他端にそれぞれブラケット１２１（治具）を設け、これら一対のブラケット１２１の間を連結するように横方向の線材１２２を設ける。
【００４５】
また、正面と背面の対応する位置では、一方の面で上方の接合部１１１にブラケット１２１を設け、他方の面では下方の接合部１１１にブラケット１２１を設ける。
【００４６】
図４（ｂ）に示すように、ハニカムダンパー１１の塑性変形時には、変形の方向に応じてどちらか一方の面の線材１２２が伸びる。線材１２２は、ハニカムダンパー１１の塑性変形時においても弾性を保つように所定の強度に定められ、これにより、線材１２２の弾性による復元力を発揮できる。
【００４７】
線材１２２としては、例えば直径33mm，長さ1〜2m程度の合成繊維ロープ等を用いる。この場合、伸びが10％以上でも弾性的な挙動を示すものを用いると、長さ2m程度でハニカムダンパー１１の200mmの変形に追従し、弾性による復元力を発揮させることができ、地震後の残留変位が大きく低減される。
【００４８】
なお、他方の線材１２２は、上記の塑性変形時に弛み、抵抗しない。この線材１２２は、ハニカムダンパー１１に逆方向の変形が生じた場合に伸びて復元力を発揮する。
【００４９】
このようにして２本の線材１２２を両面に設けることで、正逆方向の塑性変形に対して復元力を発揮できる。なお、図の例では当初の制震装置２０において線材１２２が張り詰められているが、弛ませて配置してもよい。これにより、線材１２２による復元力が生じ始めるハニカムダンパー１１の変形量を調整できる。例えば、ハニカムダンパー１１は降伏するまで大きい剛性を有していることから、同ダンパー１１の降伏時の変位において線材１２２に張力が作用し始めるようにあらかじめ緩めておくことで、ハニカムダンパー１１の降伏後に、線材１２２の小さい伸び量で復元力を発揮させることができる。
【００５０】
図１（ｂ）に示すように、制震装置２０は、面内方向を橋軸方向に合わせた一対と、面内方向をこれと直交する橋軸直交方向に合わせた一対を１セットとして配置され、これらの制震装置２０により、平面の２方向の地震力に対して制震効果を発揮させ、上記の復元機構によってハニカムダンパー１１の降伏後でもシステム全体として一定の剛性を付与できる。また、橋脚１００と床版２００ｂとを制震装置２０で繋ぐことで、床版２００ｂ等の浮き上がり防止にもつながる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態では、鋼材の塑性変形により地震エネルギーを吸収することで制震効果を発揮するハニカムダンパー１１を制震装置２０に用い、これを橋梁１に設ける。このようなダンパーは安価であり建築構造物での実績は多いが、これまで橋梁での適用実績はなかった。本実施形態では、このようなダンパーを滑り支承１４０と合わせて用い、橋梁制震構造１０とすることで、既設あるいは新設の橋梁１を安価かつ好適に免震・制震化できる。
【００５２】
さらに、本実施形態では、ハニカムダンパー１１に復元機構を設けて制震装置２０とすることで、残留変位を低減し制震性能を維持できる。復元機構としては、上記したように横方向に配置した線材１３２の弾性力を利用することができる。また線材１３２による復元機構が制震装置２０の両面に設けられるので、両面の線材１３２により復元力を付与でき、正逆方向の塑性変形に対し復元力を発揮できる。
【００５３】
続いて、本発明のその他の実施形態について説明する。以下の実施形態は制震装置の構成において第１の実施形態と異なる例である。各実施形態は第１の実施形態と異なる点について主に説明し、同様の点については説明を省略する。
【００５４】
［第２の実施形態］
図５は第２の実施形態に係る制震装置２０ａの正面と側面を示す図である。
【００５５】
この制震装置２０ａでは、復元機構として、ハニカムダンパー１１の両面において、上方の接合部１１１の左右方向の両端と、下方の接合部１１１の左右方向の両端にそれぞれブラケット１３１が設けられる。そして、対角線上の上下一対のブラケット１３１の孔１３１ａに前記の線材１２２と同様の線材１３２の両端部をそれぞれ通してリング状に加工し、結びつける。これにより、２本の線材１３２を対角線状に交差するように設ける。線材１３２については、例えば合成繊維ロープの場合、アイスプライス加工やロック加工で端部をリング状に加工でき、ブラケット１３１の孔１３１ａに容易に定着できる。
【００５６】
本実施形態では、これらの線材１３２によって前記と同様の復元力をハニカムダンパー１１に付与でき、第１の実施形態と同様の効果が得られる。本実施形態では、ハニカムダンパー１１に面内方向の一方への塑性変形が生じた場合、交差した線材１３２の一方が伸びて復元力を発揮し、他方の線材１３２が弛む。逆方向の塑性変形が生じた場合には、この他方の線材１３２が伸びて復元力を発揮し、前記一方の線材１３２が弛む。
【００５７】
このようにして、交差して配置した２本の線材１３２により正逆方向の塑性変形に対して復元力を発揮できる。また、線材１３２を弛んだ状態で取り付けたり、ブラケット１３１の孔１３１ａに線材１３２の端部を余裕を持って結び付けたりすることで、第１の実施形態と同様に、復元力が生じ始めるハニカムダンパー１１の変形量を調整できる。なお、本実施形態では、ハニカムダンパー１１の一方の面において、２本の線材１３２を交差して設けているが、線材１３２の本数はこれに限らず、複数あればよい。
【００５８】
［第３の実施形態］
図６は第３の実施形態に係る制震装置２０ｂの正面と側面を示す図である。
【００５９】
この制震装置２０ｂでは、復元機構として、ハニカムダンパー１１の両面において、上方の接合部１１１の左右方向の一端と、下方の接合部１１１の左右方向の他端にそれぞれブラケット１４１を取り付ける。そして、これらのブラケット１４１の間に棒材１４４を設ける。棒材１４４の一方の端部は、一方のブラケット１４１内を摺動可能に貫通し、その先端に端部部材１４２が設けられる。端部部材１４２と上記ブラケット１４１の間にはバネ１４３（弾性材）が設けられる。棒材１４４の他方の端部は、ナット等で他方のブラケット１４１に定着する。棒材１４４には、十分な強度や弾性係数を有するＰＣ鋼棒、炭素繊維ロッド、アラミド繊維ロッド等を用いることができる。
【００６０】
また、正面と背面の対応する位置では、一方の面で上方の接合部１１１にブラケット１４１を設け、他方の面では下方の接合部１１１にブラケット１４１を設ける。さらに、両面の棒材１４４では、端部部材１４２およびバネ１４３が設けられる位置が逆となる。
【００６１】
本実施形態では、棒材１４４に設けたバネ１４３によって、前記と同様の復元力をハニカムダンパー１１に付与でき、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、本実施形態では、ハニカムダンパー１１の面内方向の塑性変形が生じた場合、一方の面で端部部材１４２とブラケット１４１の間隔が縮まってバネ１４３が収縮し、他方の面では上記の間隔が拡がりバネ１４３が伸長することにより双方のバネ１４３が復元力を発揮する。本実施形態は、第１、第２の実施形態の線材１２２、１３２に比べ高強度の棒材１４４を用いるので、破断等の恐れも小さい。
【００６２】
［第４の実施形態］
図７は、第４の実施形態に係る制震装置２０ｃの正面と側面を示す図である。この制震装置２０ｃでは、復元機構として、ハニカムダンパー１１の両面において、連結部１１２に沿った一対の板バネ１５１が設けられる。
【００６３】
本実施形態では、これらの板バネ１５１によって前記と同様の復元力をハニカムダンパー１１に付与でき、第１の実施形態と同様の効果が得られる。すなわち、ハニカムダンパー１１の面内方向の塑性変形が生じた場合、本実施形態では、一対の板バネ１５１が弾性変形し、これにより復元力を付与できる。板バネ１５１については、高さや厚さ、幅を定めることで任意の変形性能、復元力を設定できる。例えば板バネ１５１の高さを高くすれば許容変形量が大きくなり、厚さや幅を大きくすれば復元力を大きくできる。さらに、板バネ１５１をハニカムダンパー１１の連結部１１２に密着するように設置すれば、同部分の面外座屈の抑制効果も期待できる。
【００６４】
［第５の実施形態］
ハニカムダンパー１１は、連結部１１２が面内方向に塑性変形することで地震エネルギーを吸収する。しかしながら、通常の建築構造物などに比べ、橋梁１などにハニカムダンパー１１を用いる場合では大きな変形性能が必要になり、そのために高さ寸法が大きくなりやすい。高さ寸法が大きくなると面外座屈が生じやすく、これにより所定のエネルギー吸収性能が確保できなくなる恐れがある。そこで、第５の実施形態では、ハニカムダンパー１１に面外座屈を抑制するための面外座屈抑制機構を設ける例を説明する。
【００６５】
図８は、第５の実施形態に係る制震装置３０の正面と側面を示す図である。この制震装置３０では、面外座屈抑制機構として、ハニカムダンパー１１の連結部１１２を、一対の鋼板１６２で両面から挟み、これらをボルト１６１とナット１６３で連結する。なお、ボルト１６１の位置が連結部１１２に近いと、連結部１１２の塑性変形時に両者が干渉するので、ボルト１６１と連結部１１２の間では、少なくとも連結部１１２の最大変形量以上のクリアランスは確保しておく。
【００６６】
鋼板１６２はハニカムダンパー１１の面外座屈を防ぐため十分な強度、剛性を有するものとする。例えば、ハニカムダンパー１１の連結部１１２の厚さや強度以上であれば良い。また、鋼板１６２と連結部１１２の間には若干の隙間を設け、鋼板１６２との摩擦によりハニカムダンパー１１の面内変形を拘束しないようにする。ただし隙間が大きいと面外座屈の抑制効果が小さくなるので、隙間の大きさは縁が切れる程度の必要最小限とするのが良い。
【００６７】
このようにして、ハニカムダンパー１１に、鋼板１６２による面外座屈抑制機構を設けることで、ハニカムダンパー１１の面外座屈を抑制でき、エネルギー吸収性能を好適に発揮させることができる。
【００６８】
［第６の実施形態］
ハニカムダンパー１１は、単体では面内方向しかエネルギー吸収効果を発揮しない。これに対し、橋梁１では橋軸方向と橋軸直角方向の２方向の地震力に対応する必要がある。これについては、前記の通りそれぞれの方向に面内方向を合わせて必要な性能と数のハニカムダンパー１１を設置すれば良い。
【００６９】
しかしながら、単純に従来の方法でハニカムダンパー１１を固定した場合、ハニカムダンパー１１の面内方向の塑性変形に先行して、他のハニカムダンパー１１が面外変形する恐れがある。面外変形が大きいと、面内方向の地震力に対してハニカムダンパー１１が想定通りの機能を発揮するかは不明な点が多い。
【００７０】
そこで、第６の実施形態では、ハニカムダンパー１１の面外変形を抑制するため、ハニカムダンパー１１全体を面外方向へ移動可能とする面外変形抑制機構を設ける。
【００７１】
図９は、第６の実施形態に係る制震装置４０を示す図である。図９（ａ）は制震装置４０の正面および側面を示す図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）の側面図の線Ｂ−Ｂによる水平方向断面を示す。
【００７２】
制震装置４０では、面外変形抑制機構として、ハニカムダンパー１１の上下を前記したようにＬ字プレート１１ａを用いて床版２００ｂと橋脚１００に固定するに際し、Ｌ字プレート１１ａに面外方向を長軸方向とした長孔１７５を設け、長孔１７５にボルト１７３を通して該ボルト１７３により床版２００ｂ、橋脚１００への取付を行う。
【００７３】
これにより、長孔１７５を介して連結されたＬ字プレート１１ａと床版２００ｂ、Ｌ字プレート１１ａと橋脚１００がハニカムダンパー１１の面外方向に相対移動可能となり、安価な構成にてハニカムダンパー１１全体が面外方向にスライド可能となる。従って、面外方向の地震動による床版２００ｂと橋脚１００の相対変位を吸収して地震力の作用を防ぎ、面外変形を抑制できる。例えば長孔１７５の長軸方向の長さを200mmとすれば±200mmの変位に対応できる。
【００７４】
なお、本実施形態では、ボルト１７３の軸と長孔１７５との間で、面内方向にも若干の隙間を設け、床版２００ｂ等の温度伸縮相当の微小な変形を吸収するようにしておく。
【００７５】
すなわち、床版２００ｂ等は、温度変化による伸縮により、常時でも微小な変形量で伸縮を繰り返している。そのため、床版２００ｂと橋脚１００の間にハニカムダンパー１１を設置すると、伸縮の繰り返しが作用することによる疲労で、地震時に所定の性能を発揮できない恐れがある。そこで、上記のように面内方向にある程度の隙間を設けておくことで、温度伸縮相当の変位を吸収し、地震力が作用する場合にダンパーとして好適に機能するようにしておく。なお、ハニカムダンパー１１の連結部１１２を大きくすることでも、温度伸縮相当の変形量がダンパーの最大変形量に対して問題とならないようにすることは可能である。
【００７６】
なお、制震装置４０のスライド移動時にＬ字プレート１１ａと床版２００ｂや橋脚１００との間の摩擦が大きくなることが想定される場合には、Ｌ字プレート１１ａの床版２００ｂや橋脚１００に接する面にフッ素樹脂板などの摩擦低減材を設置しても良い。
【００７７】
［第７の実施形態］
図１０は、第７の実施形態に係る制震装置４０ａの正面と側面を示す図である。制震装置４０ａは、面外変形抑制機構として、ハニカムダンパー１１の上下端でヒンジ結合を行い、ハニカムダンパー１１全体を面外方向に回転可能とすることで、面外変形を抑制するものである。
【００７８】
すなわち、この制震装置４０ａでは、ハニカムダンパー１１の上下がＬ字プレート１１ａによってピン保持部１８３に取り付けられる。ピン保持部１８３は櫛状に突出した軸受１８３ａを有する。一方、床版２００ｂと橋脚１００には取付部１８５が設けられる。取付部１８５も、同じく櫛状に突出した軸受１８５ａを有する。
【００７９】
ハニカムダンパー１１の上下において、ピン保持部１８３の軸受１８３ａと取付部１８５の軸受１８５ａは互いに噛み合うように配置されており、それぞれにピン１８８を通すための孔１８７ａ、１８７ｂが設けられる。各孔１８７ａ、１８７ｂにピン１８８を通すことでハニカムダンパー１１の上下がヒンジ結合され、面外方向に回転可能となる。これにより、前記と同様、地震時に、床版２００ｂと橋脚１００の面外方向の相対変位を吸収して地震力の作用を防ぎ、面外変形を抑制できる。
【００８０】
本実施形態では、孔１８７ｂを上下方向を長軸方向とした長孔としており、ピン１８８の上下方向の移動が許容される。これにより、ハニカムダンパー１１が面外方向に回転する際に、上下方向に引張力が生じることがない。また、滑り支承１４０の沈下、床版２００ｂのたわみ、地震時の床版２００ｂ等の回転などにより床版２００ｂと橋脚１００の間隔が増減した場合に、ハニカムダンパー１１に上下方向の圧縮力や引張力が作用するのも防がれる。こうして上下方向の力の影響を防ぐことにより、エネルギー吸収性能を維持できる。
【００８１】
なお、本実施形態でも、軸受１８３ａ、１８５ａの間で面内方向に若干の隙間を設けておくことで、床版２００ｂ等の温度伸縮による常時の微小変位を吸収できる。
【００８２】
［第８の実施形態］
図１１（ａ）に第８の実施形態に係る制震装置４０ｂの側面を示す。この制震装置４０ｂも、ハニカムダンパー１１全体を面外方向に回転可能として面外変形を抑制するものであり、このための面外変形抑制機構として、ハニカムダンパー１１の上下端にプレート１９２を取付け、これらのプレート１９２と床版２００ｂ、橋脚１００とを、面外方向の一対の板バネ１９３によってそれぞれ接続したものである。
【００８３】
この制震装置４０ｂでは、地震によって床版２００ｂと橋脚１００の相対変位が生じた場合、図１１（ｂ）に示すように面外方向の一対の板バネ１９３の一方が伸長し、他方が収縮することで、ハニカムダンパー１１全体が回転し、面外変形を抑制できる。
【００８４】
また、ハニカムダンパー１１を板バネ１９３を介して床版２００ｂや橋脚１００と接続し、ハニカムダンパー１１の上下には隙間が設けられるので、前記したような上下方向の力の作用も限られた範囲とできる。なお、面内方向の塑性変形による地震エネルギーの吸収効果を発揮させるためには、ハニカムダンパー１１の最大耐力以上の定着力で板バネ１９３の取付を行う必要があるが、これについては面内方向の板バネ１９３の長さを大きくして、板バネ固定用のボルト（不図示）の数を多くすることで調整できる。
【００８５】
［第９の実施形態］
図１２は、本発明の第９の実施形態に係る制震装置５０の正面と側面を示す図である。この制震装置５０は、上下にプレート２０３を取付け複数並列したハニカムダンパー１１を、プレート２０４を介して上下に２段設置したものである。上下のハニカムダンパー１１の面内方向の配置（配置方向）は直交し、全体として井桁状に構成される。
【００８６】
また、各段の隣り合うハニカムダンパー１１の上下のプレート２０３に取り付けたブラケット２０１の間に、２本のブレース材２０２が交差するように設けられる。
【００８７】
このようにしてハニカムダンパー１１を井桁状に配置することで設置面積を小さくでき省スペースとなる。また、隣り合うハニカムダンパー１１同士をブレース構造で連結することで、面外変形に対する耐力が高まり、一方の段のハニカムダンパー１１の面内方向の塑性変形を、他段のハニカムダンパー１１の面外変形に先行して生じさせることができ、好適にエネルギー吸収性能を発揮させることができる。
【００８８】
［第１０の実施形態］
ただし、第９の実施形態では、制震装置５０の高さが高くなり場所によっては設置できなくなる問題がある。そこで、本実施形態では、第９の実施形態と同等のダンパー配置を、高さを低減しつつ実現する例を示す。
【００８９】
図１３は、本発明の第１０の実施形態に係る制震装置５０ａを示す図であり、図１３（ａ）は制震装置５０ａの正面、図１３（ｂ）は図１３（ａ）の線Ｃ−Ｃによる鉛直方向断面、図１３（ｃ）は図１３（ａ）の矢印Ｄに示す方向から見た側面を示す。
【００９０】
この制震装置５０ａでは、並列配置した中央部の複数のハニカムダンパー１１の下端をプレート２０７を介して橋脚１００に取り付けるとともに、上端をπ形状のプレート２０５の中央部に固定する。
【００９１】
さらに、中央部のハニカムダンパー１１の両側で、並列配置した複数のハニカムダンパー１１の上端をプレート２０６を介して床版２００ｂに取り付けるとともに、下端を上記のプレート２０５の側部に固定する。中央部のハニカムダンパー１１と両側部のハニカムダンパー１１の配置方向は互いに直交する。
【００９２】
隣り合うハニカムダンパー１１は、前記と同様交差配置したブレース材２０２によって面外変形に対する耐力が高められる。これにより、中央部あるいは両側部のハニカムダンパー１１の面内方向の塑性変形が、他方のハニカムダンパー１１の面外変形に先行して生じ、エネルギー吸収性能が好適に発揮される。また、中央部と側部が接続されたπ形状のプレート２０５を用いることで、制震装置５０ａの設置高さを低減できる。
【００９３】
［第１１の実施形態］
以上の実施形態では、ハニカムダンパー１１を立てて配置したが、ハニカムダンパー１１はその面を水平方向にして配置した場合でもその機能を発揮させることができる。このようなケースでは設置高さをさらに低減でき、主桁２００ａと橋脚１００の間など、滑り支承１４０や積層ゴム支承等が存在する狭い隙間にも容易に設置できる。
【００９４】
図１４は第１１の実施形態の制震装置６０の配置を示す図であり、橋梁１ａの鉛直方向断面を示したものである。
【００９５】
本実施形態では、例えば橋梁１ａにおいて、橋脚１００の上に４本の主桁２００ａが設けられ、これにより橋梁上面の床版２１０が支持される。また、橋梁制震構造１０ａとして、橋脚１００の両側端部の主桁２００ａと橋脚１００の間に滑り支承１４０が設けられるとともに、内側の２つの主桁２００ａと橋脚１００の間にそれぞれ制震装置６０が設けられる。
【００９６】
図１５はこの制震装置６０を示す図である。図１５（ａ）は制震装置６０の斜視図、図１５（ｂ）は制震装置６０の平面図、図１５（ｃ）は図１５（ｂ）の線Ｅ−Ｅによる断面図である。
【００９７】
この制震装置６０では、一対の連結部１１２を二列に配置してその間と両端部に矩形状の接合部１１１を設けたハニカムダンパー１１を用いる。ハニカムダンパー１１は、面内方向を水平方向として配置され、両端部の接合部１１１が、橋脚１００に固定した高さ調整用のプレート１１ｂに取り付けられる。また、連結部１１２の間の接合部１１１の上面には、スライドプレート２１１が取り付けられる。
【００９８】
スライドプレート２１１と主桁２００ａの間には図１５（ｃ）に示す遊間２２０が設けられる。遊間２２０は数ミリ程度であり、これにより、滑り支承１４０の沈下や主桁２００ａのたわみ、主桁２００ａの回転などによって主桁２００ａとスライドプレート２１１が接触してハニカムダンパー１１が変形したり、制震性能に影響を与えたりしないようにする。また、スライドプレート２１１上の雨水・ゴミなどは遊間２２０を通ってスムーズに排出され、プレート上に堆積することもない。
【００９９】
一対の連結部１１２を結ぶハニカムダンパー１１の面内方向（図１５（ｂ）、（ｃ）の左右方向に対応する）の両側では、図１５（ｃ）に示すように、スライドプレート２１１と遊間２３０を空けて、主桁２００ａ下面にサイドブロック２１２が固定される。
【０１００】
この遊間２３０により、主桁２００ａの温度伸縮等によってサイドブロック２１２がスライドプレート２１１に接触して力が作用するのを防ぐ。なお、以上のプレート等の取付、固定はボルト７０を用いて行われる。
【０１０１】
制震装置６０では、地震により、上記面内方向に主桁２００ａと橋脚１００の平面位置の相対変位が生じると、主桁２００ａに設けたサイドブロック２１２がハニカムダンパー１１に設けたスライドプレート２１１に当接し、水平方向の地震力をハニカムダンパー１１に作用させ、その塑性変形により地震エネルギーの吸収が可能になる。
【０１０２】
一方、上記面内方向と直交する方向（図１５（ｂ）の上下方向、図１５（ｃ）の紙面法線方向に対応する）に主桁２００ａと橋脚１００の相対変位が生じた場合には、サイドブロック２１２がスライドプレート２１１に接触せず、ハニカムダンパー１１は作用しない。
【０１０３】
本実施形態では、図１４に示す２つの制震装置６０を、上記面内方向が互いに直交するようにして配置する。一方は上記面内方向を橋軸方向にして配置し、他方は橋軸直交方向にして配置する。これにより各制震装置６０で機能を分離させて２方向変位に対応させ、想定される地震動などに応じてそれぞれ最適なダンパー諸元を適用できる。
【０１０４】
なお、制震装置６０の設置方法は図１４等に示したものに限らない。例えば、ハニカムダンパー１１を主桁２００ａ下面に、サイドブロック２１２を橋脚１００に設けることも可能である。また、滑り支承１４０とハニカムダンパー１１を近接して設け、サイドブロック２１２の代わりに滑り支承１４０の上部のプレートを利用することもできる。
【０１０５】
また、本実施形態では２つの制震装置６０を、それぞれ主桁２００ａと橋脚１００の間に設けたが、前記した床版２００ｂと橋脚１００の間に設けたり、横桁２００ｃと橋脚１００の間に設けることも可能である。
【０１０６】
例えば、橋梁を、両端の主桁２００ａの間で主桁２００ａと横桁２００ｃが橋軸直交方向に交互に繰り返す構造とした場合、橋軸方向に作用する制震装置６０を主桁２００ａと橋脚１００の間に設置し、橋軸直交方向に作用する制震装置６０を横桁２００ｃと橋脚１００の間に設置すると、主桁２００ａの本数をｎ本とすれば、橋軸方向に作用する制震装置６０はｎ個設置し、橋軸直交方向の制震装置６０はｎ−１個となる。
【０１０７】
いずれにせよ、一般的には、橋軸方向の左右対称に、橋軸方向に作用する制震装置６０と橋軸直交方向に作用する制震装置６０を配置するのがよい。また、制震装置６０の数は多い方が、一般的には反力が分散されるので好ましく、また制震装置６０を小型化できるので設置の自由度も高い。
【０１０８】
なお、以上の実施形態で説明した復元機構や面外座屈抑制機構、面外変形抑制機構は、必要に応じて互いに組み合わせて用いることができ、また、復元機構や面外座屈抑制機構は、第９、第１０の実施形態のハニカムダンパーの並列配置構造や、第１１の実施形態のハニカムダンパーの水平配置構造にも必要に応じて適用可能である。
【０１０９】
以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【符号の説明】
【０１１０】
１、１ａ；橋梁
１０、１０ａ；橋梁制震構造
１１；ハニカムダンパー
２０、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、３０、４０、４０ａ、４０ｂ、５０、５０ａ、６０；制震装置
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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