(57)【要約】【課題】  局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないようにする。【解決手段】  鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側に上下方向に柱状構造物５を設け、周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで接合された２枚の鋼板の双方の内面と柱状構造物５の側面を接合するとともに、外周壁１の内部の空洞の中心部には上下方向に中央柱状構造物６を設け、鋼板の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄと同じ高さ位置には、一端が柱状構造物５の側面と接合され、他端が中央柱状構造物６の側面と接合される補強アーム９を複数設けた構成とする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向に柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向に中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
を特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項２】
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向に柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、前記外周壁内部の空洞の中心部から前記周方向溶接位置の方向に向けて延設された平面視十字状又は平面視複数叉状の補強部材を設け、前記補強部材の側端を前記柱状構造物の側面と接合したこと、
を特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項３】
請求項２に記載の橋脚又は橋梁構造物において、上下の補強部材の間に、両端が前記補強部材の中心部と接合される中央柱状アームを複数設けたことを特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項４】
前記鋼板の上下方向溶接位置の内側に水平方向に第２補強部材を設け、前記上下方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記第２補強部材の側面を接合するとともに、
前記第２補強部材の長手方向の両側端を前記柱状構造物の側面と接合したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の橋脚又は橋梁構造物。
【請求項５】
前記柱状構造物、前記中央柱状構造物、前記中央柱状アームは、Ｈ形鋼又は角型鋼管であることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の橋脚又は橋梁構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、たとえば、橋脚や橋脚間に架設される梁などに利用される構造物に係り、特に、複数の鋼板を溶接して外周壁を構成する大型の橋脚又は橋梁構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
平成７年に発生した阪神淡路大震災では、家屋の倒壊のみならず、高速道路などの大型の橋脚についても、亀裂、破損、倒壊などの被害が多数発生した。
【０００３】
例えば、図１０に示すように、矩形断面を有する橋脚Ｋ１００では、鋼板の角溶接部が縦方向に裂け、鋼板が分離する結果、上部構造物の死荷重に対する鉛直方向の耐力を失う状態となる脆性的な破壊が発生した。また、図１１に示すように、円形断面を有する橋脚Ｋ１０１においても、最初に発生した一箇所の局部座屈にその後の変形が集中し、それに伴って橋脚が傾斜したり、変形の進展により円周方向に割れが生じた状態となる被害が発生した。
【０００４】
そこで、従来より、矩形状の外周壁の対面間に補強鋼材を垂直に取り付けて、地震による崩壊を防ぐように構成された橋脚が提案されている。
【特許文献１】特開平１０−３０６４０８号公報
【０００５】
その一例として、上記特許文献１には、水平断面が矩形状を有する鋼板製橋脚の内部にその一方の中心線とこれと平行する各側板との間の略中間位置に極軟鋼材からなる補強鋼材を垂直に取付けた矯正橋脚が開示されている。この補強鋼材は、特許文献１の図２及び段落００１７に記載されているように、左右の両側板を結ぶ中心線とこれに平行する前後の側板との間の略中間位置に、溶接またはボルト等の固着手段により、前後一対として固着されるものである。
【０００６】
ところが、高速道路などに用いられる大型の橋脚においては、複数の鋼板を周方向に溶接するとともに上下方向にも溶接して外周壁が構成されているところ、上記した従来の補強構造は、鋼板同士の溶接部を意識した補強構造となっておらず、阪神淡路大震災クラスの大地震に対しては、いまだ十分な補強効果が得られるものではなかった。
【０００７】
そこで、本発明者は、複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成した橋梁構造物において、前記外周壁内部の空洞の中心部から前記鋼板の周方向の溶接位置に亘って水平断面が放射状となるように複数の隔壁からなる補強部材を設けるとともに、前記隔壁の水平方向端部の所要位置に、前記周方向の溶接位置において接合された２枚の鋼板の双方の内面に跨るように、周方向に所要の幅を有する接合部を設け、この接合部を前記外周壁内面に接合することにより、前記補強部材を前記外周壁内部に取付けた構造物を提案した。
【特許文献２】特許第３８７０２４４号公報
【０００８】
特許文献２の構造物によれば、外周壁を構成する複数の鋼板の周方向の溶接位置に、その溶接位置で接合される２枚の鋼板の双方の内面に跨るように周方向に所要の幅を有する接合部が、内面から溶接部を補強するため、水平断面放射状の隔壁を設けることによる局部座屈の防止効果に加え、接合部による溶接位置の補強効果も得ることができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところが、上記した特許文献２の構造物は、鋼板同士の溶接部の位置を意識した構造となっているが、外周壁の溶接位置を内側から補強するために隔壁の水平方向端部に設けた接合部が板状の部材であったため、地震発生時に横方向から衝撃が加わった場合等を想定すると、接合部が変形して外周壁に亀裂が生じるおそれがあることを否定できなかった。そして、接合部が変形して鋼板の溶接部が裂けると、鋼板が分離し、上部構造物の死荷重に対する鉛直方向の耐力を失う状態となって亀裂がさらに広がったり、最初に発生した局部座屈にその後の変形が集中して、それに伴って橋脚が傾斜するおそれがある。
【００１０】
本発明は、上記した従来の問題点に鑑みてなされたものであり、局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じない橋脚又は橋梁構造物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の橋脚又は橋梁構造物は、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向に柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向に中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
を最も主要な特徴点としている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、上記のような構成を採用したので、局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように溶接位置の強度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
本発明は、局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように溶接位置の強度を向上させるという目的を、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向に柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向に中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
によって実現した（本発明の第１の構成）。
【００１４】
また、本発明は、上記と同じ目的を達成するために、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向に柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、前記外周壁内部の空洞の中心部から前記周方向溶接位置の方向に向けて延設された平面視十字状又は平面視複数叉状の補強部材を設け、前記補強部材の側端を前記柱状構造物の側面と接合した、
構成とすることもできる（本発明の第２の構成）。
【００１５】
上記第１、第２の何れの構成を採用した場合でも、局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。なお、第１の構成は、構造物の内部に中央柱状構造物を設けているので、地面に立設する橋脚用の構造物に適しており、第２の構成は橋梁用の構造物に適している。
【００１６】
また、上記第２の構成において、上下の補強部材の間に、両端が前記補強部材の中心部と接合される中央柱状アームを複数設けた構成とすれば、前記第１の構成と同様に、構造物の内部中央の強度を強化できるので、好適である（本発明の第３の構成）。
【００１７】
また、上記第１ないし第３の何れかの構成において、前記鋼板の上下方向溶接位置の内側に水平方向に第２補強部材を設け、前記上下方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記第２補強部材の側面を接合するとともに、前記第２補強部材の長手方向の両側端を前記柱状構造物の側面と接合した構成を採用すれば、鋼板の上下方向溶接位置の補強効果も高めることができるので、好適である。
【００１８】
本発明では、柱状構造物、中央柱状構造物、中央柱状アームとしては、Ｈ形鋼又は角型鋼管を用いることができる。なお、Ｈ形鋼を用いる場合は、開放している上下の面は予め板部材を接合し、強度を向上させることが望ましい。
【実施例】
【００１９】
以下、本発明の構造物を橋脚に適用する場合の実施例を用いて、本発明をさらに詳細に説明する。図１は、水平断面が矩形状の外周壁１を有する橋脚Ｋ１に適用する第１実施例の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図を示している。
【００２０】
橋脚Ｋ１は、図１（ｂ）に示すように、平板状の鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを角溶接して接合し、水平断面が矩形状となるように外周壁１を形成している。３ａは、鋼板２ａと鋼板２ｂの間の周方向の溶接位置を示しており、同様に、３ｂ，３ｃ，３ｄも周方向の溶接位置を示したものである。
【００２１】
橋脚Ｋ１は、図１（ａ）に示すように、上下方向にも鋼板を溶接している。例えば、鋼板２ａの下には、鋼板２ａ２，２ａ３，２ａ４が接合されている。４ａは、鋼板２ａと鋼板２ａ２の間の上下方向の溶接位置を示しており、同様に、４ｂ，４ｃも上下方向の溶接位置を示したものである。そして、鋼板２ａの高さ位置では、前述のように鋼板２ｂ，２ｃ，２ｄが周方向に溶接されている。なお、実際の構造物においては、図１（ａ）に示す構造が上下方向に必要数繰り返されている。図１（ａ）はその内の一部を取り出して図示したものである。
【００２２】
次に、本発明の特徴的な構成である柱状構造物５と中央柱状構造物６、両構造物の側面の間に水平方向に取り付ける補強アーム９について説明する。先ず、柱状構造物５は、図１に示すように、鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側に上下方向に立設される一体の部材である。例えば、周方向溶接位置３ａの内側に立設された柱状構造物５は、その位置で接合された２枚の鋼板２ａ，２ｂの双方の内面とボルト止め若しくは溶接により接合される。
【００２３】
また、第１実施例では、外周壁１の内部の空洞の中心部に、中央柱状構造物６を設けている。中央柱状構造物６は、図１（ａ）に示すように、上下方向に立設される一体の部材である。
【００２４】
また、例えば鋼板２ａ，２ａ２，２ａ３，２ａ４の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃと同じ高さ位置には、図１（ａ）に示すように、一端が柱状構造物５の側面と接合され、他端が中央柱状構造物６の側面と接合される補強アーム９をそれぞれ設けている。補強アーム９の長手方向の両端は、ボルト止め若しくは溶接により、柱状構造物５、中央柱状構造物６の側面とそれぞれ接合されている。あるいは、柱状構造物５と中央柱状構造物６に切り込みを設け、補強アーム９を差し込んだ上で、ボルト止め又は溶接しても良い。
【００２５】
以上のように、第１実施例の橋脚Ｋ１は、外周壁１を構成する複数の鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向の溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側４箇所に上下方向に柱状構造物５をそれぞれ設け、周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで接合された２枚の鋼板の双方の内面と柱状構造物５の側面を接合し、さらに、外周壁１の内部の空洞の中心部には上下方向に中央柱状構造物６を設け、鋼板の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃと同じ高さ位置には、一端が柱状構造物５の側面と接合され、他端が中央柱状構造物６の側面と接合される補強アーム９を設けている。
【００２６】
第１実施例に係る構造物は、角溶接部を柱状構造物５で直接補強し、かつ、中央柱状構造物６との間に、全体として平面視十字状となるように、補強アーム９を水平方向に取り付けたので、局部座屈を防止するとともに、外周壁１の周方向の溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを補強し、かつ、上下方向の溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃについても効率的に補強する効果が得られる。また、溶接位置を内部から補強する部材として柱状構造物５を採用したので、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。
【００２７】
なお、第１実施例では、柱状構造物５と中央柱状構造物６としてＨ形鋼を用い、図１（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼の開放している面は、予め板部材を接合している。上方向から見た平面図である図１（ｂ）の例で言うと、柱状構造物５の紙面左右側の面はＨ形鋼自体の面であり、紙面上下側の面は予め接合した板部材の面である。また、第１実施例では、補強アーム９としては、角型鋼管を使用している。
【００２８】
次に、図２は、図１と同じく、平板状の鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを角溶接して接合した外周壁１を有する第２実施例の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【００２９】
橋脚Ｋ２の外周壁１の構成は、図１と同じであるため省略し、本発明の特徴的な構成である柱状構造物５と補強部材８、補強部材８の間に上下方向に取り付ける中央柱状アーム７について説明する。柱状構造物５は、図１に示すように、鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側に上下方向に立設される部材である。例えば、周方向溶接位置３ａの内側に立設された柱状構造物５は、その位置で接合された２枚の鋼板２ａ，２ｂの双方の内面と、ボルト止め若しくは溶接により接合される。
【００３０】
鋼板２ａ，２ａ２，２ａ３，２ａ４の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃと同じ高さ位置には、図２（ａ）に示すように、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの方向に向けて延設された４本のアーム部を有する補強部材８が取り付けられている。補強部材８は、平面視十字状で上下方向に所要の厚みを備えた鋼材からなる。補強部材８の４方向に延設されたアーム部の端部は、柱状構造物５の形状と係合するようにＭ字状に切り欠かれており、その切り欠き部の端面は、柱状構造物５の側面とボルト止め若しくは溶接により接合されている。あるいは、柱状構造物５に切り込みを設け、補強部材８のアーム部を差し込んだ上で、ボルト止め又は溶接しても良い。
【００３１】
また、図２の例では、上下方向に４枚の補強部材８が設けられているが、この補強部材８の間に、両端が補強部材８の中心部と、ボルト止め若しくは溶接により接合される中央柱状アーム７を設けている。なお、第２実施例では、柱状構造物５と中央柱状アーム７として、図１と同様に、Ｈ形鋼５を使用している。
【００３２】
以上のように、第２実施例の橋脚Ｋ２は、外周壁１を構成する複数の鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向の溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側の４箇所に上下方向に柱状構造物５をそれぞれ設け、周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄで接合された２枚の鋼板の双方の内面と柱状構造物５の側面を接合し、さらに、鋼板の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃと同じ高さ位置には、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの方向に向けて延設された平面視十字状の補強部材８を設け、補強部材８の側端を柱状構造物５の側面と接合し、かつ、補強部材８同士の間に、両端が補強部材８の中心部と接合される中央柱状アーム７を複数設けている。
【００３３】
第２実施例に係る構造物は、角溶接部を柱状構造物５で直接補強し、平面視十字状の補強部材８を水平方向に取り付けるとともに、補強部材８の中央部を中央柱状アーム７で連結したので、局部座屈を防止するとともに、外周壁１の周方向の溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを補強し、かつ、上下方向の溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃについても効率的に補強する効果が得られる。また、溶接位置を内部から補強する部材として柱状構造物５を採用したので、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。
【００３４】
なお、図２では、中央柱状アーム７を設ける場合の例を示したが、例えば、本発明を橋梁用の構造物として使用する場合は、図３に示す第３実施例の橋脚Ｋ３のように、中央柱状アーム７を省略した構成としても良い。
【００３５】
また、図１〜図３に示す実施例では、柱状構造物５、中央柱状構造物６、中央柱状アーム７として、上下の開放部に予め板部材を接合したＨ形鋼を使用したが、本発明は、これに限らない。例えば、柱状構造物５は、図４（ａ）に示すように、角型鋼管５１を使用しても良い。また、図４（ｂ）に示すように、Ｈ形鋼をそのまま使用することもできる。
【００３６】
また、図１〜図３に示す実施例では、柱状構造物５のコーナー部を、外周壁１の四隅のコーナー部の内側に沿わせるように配置の上、接合する例を示したが、本発明は、これに限らない。例えば、図４（ａ）（ｂ）に示すように、柱状構造物５１，５２を４５°回転させた状態で、外周壁１の鋼板と接合させても良い。
【００３７】
また、図１〜図３に示す実施例では、水平断面が矩形状の橋脚に適用する場合の例を開示したが、本発明は、これに限らない。例えば、水平断面が５角形の橋脚に適用する場合は、図２において、補強部材８を平面視５叉状の部材とすれば良い。本発明において、「平面視複数叉状の補強部材」とは、外周壁の形状に応じて、補強部材８の中央から外周壁の周方向溶接位置に向けて延設させるアーム部の数を適宜変化させたものをいう。
【００３８】
次に、図５は、第４実施例の補強構造の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図を示している。
【００３９】
第４実施例の橋脚Ｋ５は、図５（ｂ）に示すように、平面視Ｌ字型に曲げられた鋼板２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの水平方向両端面を周方向にそれぞれ溶接して接合し、水平断面が矩形状となるように外周壁１５を形成している。３５ａは、鋼板２５ａと鋼板２５ｂの間の周方向の溶接位置を示しており、同様に、３５ｂ，３５ｃ，３５ｄも周方向の溶接位置を示したものである。
【００４０】
橋脚Ｋ５は、図５（ａ）に示すように、上下方向にも鋼板を溶接している。例えば、鋼板２５ａの下には、鋼板２５ａ２，２５ａ３，２５ａ４，２５ａ５が接合されている。４５ａは、鋼板２５ａと鋼板２５ａ２の間の上下方向の溶接位置を示しており、同様に、４５ｂ，４５ｃ，４５ｄも上下方向の溶接位置を示したものである。鋼板２５ａの高さ位置では、前述のように鋼板２５ｂ，２５ｃ，２５ｄが周方向に溶接されている。なお、実際の構造物においては、図５（ａ）に示す構造が上下方向に必要数繰り返されている。図５（ａ）はその内の一部を取り出して図示したものである。
【００４１】
次に、本発明の特徴的な構成である柱状構造物５と補強部材８、補強部材８の間に上下方向に取り付ける中央柱状アーム７について説明する。柱状構造物５は、図５（ａ）に示すように、鋼板２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの周方向溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの内側（外周壁１５の各辺の中央付近の内側）に上下方向に立設される部材である。例えば、周方向溶接位置３５ａの内側に立設された柱状構造物５は、その位置で接合された２枚の鋼板２５ａ，２５ｂの双方の内面と、ボルト止め若しくは溶接により接合される。
【００４２】
鋼板２５ａ，２５ａ２，２５ａ３，２５ａ４，２５ａ５の上下方向溶接位置４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと同じ高さ位置には、図５（ａ）に示すように、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの方向に向けて延設された平面視十字状で所要の厚みを備えた鋼材からなる補強部材８が取り付けられている。補強部材８の４方向に延設されたアーム部の端面は、柱状構造物５の側面とボルト止め若しくは溶接により接合されている。あるいは、柱状構造物５に切り込みを設け、補強部材８のアーム部を差し込んだ上で、ボルト止め又は溶接しても良い。
【００４３】
また、図５の例では、上下方向に６枚の補強部材８が設けられているが、この補強部材８の間に、両端が補強部材８の中心部と、ボルト止め若しくは溶接により接合される中央柱状アーム７を設けている。なお、第４実施例では、柱状構造物５と中央柱状アーム７として、図１の第１実施例と同様に、Ｈ形鋼５を使用している。
【００４４】
以上のように、第４実施例の橋脚Ｋ５は、外周壁１５を構成する複数の鋼板２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄの周方向の溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの内側の４箇所に上下方向に柱状構造物５をそれぞれ設け、周方向溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄで接合された２枚の鋼板の双方の内面と柱状構造物５の側面を接合し、さらに、鋼板の上下方向溶接位置４５ａ，４５ｂ，４５ｃ，４５ｄと同じ高さ位置には、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄの方向に向けて延設された平面視十字状の補強部材８を設け、補強部材８の側端を柱状構造物５の側面と接合し、かつ、補強部材８同士の間に、両端が補強部材８の中心部と接合される中央柱状アーム７を複数設けている。
【００４５】
第４実施例に係る構造物は、外周壁１５の溶接位置を柱状構造物５で直接補強し、平面視十字状の補強部材８を水平方向に取り付けるとともに、補強部材８の中央部を中央柱状アーム７で連結したので、局部座屈を防止するとともに、外周壁１５の周方向の溶接位置３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄを補強し、かつ、上下方向の溶接位置４５ａ，４５ｂ，４５ｃについても効率的に補強する効果が得られる。また、溶接位置を内部から補強する部材として柱状構造物５を採用したので、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。
【００４６】
次に、図６は、第５実施例の補強構造の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図を示している。
【００４７】
橋脚Ｋ６は、図６（ｂ）に示すように、１／４円弧状の鋼板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄを溶接して接合し、水平断面が円形状の外周壁１６を形成している。３６ａは、鋼板２６ａと鋼板２６ｂの間の周方向の溶接位置を示しており、同様に、３６ｂ，３６ｃ，３６ｄも周方向の溶接位置を示したものである。
【００４８】
橋脚Ｋ６は、図６（ａ）に示すように、上下方向にも鋼板を溶接している。例えば、鋼板２６ａの下には、鋼板２６ａ２，２６ａ３，２６ａ４，２６ａ５が接合されている。４６ａは、鋼板２６ａと鋼板２６ａ２の間の上下方向の溶接位置を示しており、同様に、４６ｂ，４６ｃ，４６ｄも上下方向の溶接位置を示したものである。鋼板２６ａの高さ位置では、前述のように鋼板２６ｂ，２６ｃ，２６ｄが周方向に溶接されている。なお、実際の構造物においては、図６（ａ）に示す構造が上下方向に必要数繰り返されている。図６（ａ）はその内の一部を取り出した説明図である。
【００４９】
次に、本発明の特徴的な構成である柱状構造物５と補強部材８、補強部材８の間に上下方向に取り付ける中央柱状アーム７について説明する。柱状構造物５は、図６（ａ）に示すように、鋼板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの周方向溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの内側に上下方向に立設される部材である。例えば、周方向溶接位置３６ａの内側に立設された柱状構造物５は、その位置で接合された２枚の鋼板２６ａ，２６ｂの双方の内面と、ボルト止め若しくは溶接により接合される。
【００５０】
鋼板２６ａ，２６ａ２，２６ａ３，２６ａ４，２６ａ５の上下方向溶接位置４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと同じ高さ位置には、図５（ａ）に示すように、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの方向に向けて延設された平面視十字状の補強部材８が取り付けられている。補強部材８の４方向に延設されたアーム部の端面は、柱状構造物５の側面と、ボルト止め若しくは溶接により接合されている。あるいは、柱状構造物５に切り込みを設け、補強部材８のアーム部の端部を差し込んだ上で、ボルト止め又は溶接しても良い。
【００５１】
また、図６の例では、上下方向に６枚の補強部材８が設けられているが、この補強部材８の間に、両端が補強部材８の中心部と、ボルト止め若しくは溶接により接合される中央柱状アーム７を設けている。なお、第４実施例では、柱状構造物５と中央柱状アーム７として、図１の第１実施例と同様に、Ｈ形鋼５を使用している。
【００５２】
以上のように、第５実施例の橋脚Ｋ６は、外周壁１６を構成する複数の鋼板２６ａ，２６ｂ，２６ｃ，２６ｄの周方向の溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの内側の４箇所に上下方向に柱状構造物５をそれぞれ設け、周方向溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄで接合された２枚の鋼板の双方の内面と柱状構造物５の側面を接合し、さらに、鋼板の上下方向溶接位置４６ａ，４６ｂ，４６ｃ，４６ｄと同じ高さ位置には、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄの方向に向けて延設された平面視十字状の補強部材８を設け、補強部材８の側端を柱状構造物５の側面と接合し、かつ、補強部材８同士の間に、両端が補強部材８の中心部と接合される中央柱状アーム７を複数設けている。
【００５３】
第５実施例に係る構造物は、外周壁１６の溶接位置を柱状構造物５で直接補強し、平面視十字状の補強部材８を水平方向に取り付けるとともに、補強部材８の中央部を中央柱状アーム７で連結したので、局部座屈を防止するとともに、外周壁１６の周方向の溶接位置３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３６ｄを補強し、かつ、上下方向の溶接位置４６ａ，４６ｂ，４６ｃについても効率的に補強する効果が得られる。また、溶接位置を内部から補強する部材として柱状構造物５を採用したので、地震発生時に横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。
【００５４】
次に、図１２は、図２の第２実施例の構成に対し、上下方向溶接位置の補強効果をさらに高めるように構成した第６実施例の説明図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【００５５】
橋脚Ｋ１２の外周壁１の構成は、図２と同じであるため省略し、本発明の特徴的な構成である柱状構造物５と補強部材８、第２補強部材８１、補強部材８の間に上下方向に取り付ける中央柱状アーム７について説明する。柱状構造物５は、図１に示すように、鋼板２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄの周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの内側に上下方向に立設される部材である。例えば、周方向溶接位置３ａの内側に立設された柱状構造物５は、その位置で接合された２枚の鋼板２ａ，２ｂの双方の内面と、ボルト止め若しくは溶接により接合される。
【００５６】
第２補強部材８１は、鋼板２ａ，２ａ２，２ａ３，２ａ４の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃの内側に接するように水平方向に取り付けられる部材である。例えば、上下方向溶接位置４ａの内側に水平方向に取り付けられた第２補強部材８１は、その位置で接合された２枚の鋼板２ａ，２ａ２の双方の内面とボルト止め若しくは溶接により接合される。  
【００５７】
第２補強部材８１の長手方向の両側端は、柱状構造物５の側面とボルト止め若しくは溶接により接合されている。このとき、柱状構造物５の側面に切り込みを設け、第２補強部材を差し込んだ上で、ボルト止め又は溶接しても良い。
【００５８】
鋼板２ａ，２ａ２，２ａ３，２ａ４の上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃと同じ高さ位置には、図１２（ａ）に示すように、外周壁１の内部の空洞の中心部から周方向溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの方向に向けて延設された４本のアーム部を有する補強部材８が取り付けられている。補強部材８は、平面視十字状で上下方向に所要の厚みを備えた鋼材からなる。補強部材８の４方向に延設されたアーム部の端部は、図１２に示すように、直交する第２補強部材８１の角部の形状に係合するように山型に切り欠かれており、その切り欠き部の先端の端面は、柱状構造物５の側面（角部分）とボルト止め若しくは溶接により接合されている。また、補強部材８のアーム部の山型に切り欠かれた端面は、第２補強部材８１の側面とも、ボルト止め若しくは溶接により接合されている。
【００５９】
また、図１２の例では、上下方向に５枚の補強部材８が設けられているが、この補強部材８の間に、両端が補強部材８の中心部と、ボルト止め若しくは溶接により接合される中央柱状アーム７を設けている。なお、第６実施例では、柱状構造物５と中央柱状アーム７として、図１と同様に、Ｈ形鋼５を使用している。
【００６０】
このように、第６実施例の橋脚Ｋ１２は、第２実施例の構成に加えて、鋼板２ａ，２ａ２，２ａ３，２ａ４の上下方向の溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃの内側の水平方向に第２補強部材８１を設け、上下方向溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃで接合された２枚の鋼板の双方の内面と第２補強部材８１の側面を接合するとともに、第２補強部材の長手方向の両側端を柱状構造物５の側面と接合した構成としている。
【００６１】
第６実施例に係る構造物は、角溶接部を柱状構造物５で直接補強し、平面視十字状の補強部材８を水平方向に取り付けるとともに、補強部材８の中央部を中央柱状アーム７で連結したので、局部座屈を防止するとともに、外周壁１の周方向の溶接位置３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを補強し、かつ、上記のような第２補強部材８１を設けたので、上下方向の溶接位置４ａ，４ｂ，４ｃを補強する効果が向上する。このようにすることで、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように、溶接位置の強度を向上させることができる。
【００６２】
なお、図１２では、中央柱状アーム７を設ける場合の例を示したが、例えば、本発明を橋梁用の構造物として使用する場合は、図３に示す第３実施例の橋脚Ｋ３のように、中央柱状アーム７を省略した構成としても良い。また、図１２では、中央柱状アーム７を用いる場合の例を開示したが、図１に示す第１実施例のように、上下方向に一体の部材である中央柱状構造物６を用いても良い。
【００６３】
次に、水平断面矩形状の角型パイプと、図３に示すような、対角線状に補強部材８を取り付けた構成の角型パイプを、模型として使用し、３点曲げ試験、端面方向の圧縮試験、角辺方向の圧縮試験行った結果を図７〜図９に示す。何れの試験も試料片に対し、１ｍｍ／ｍｉｎの荷重を加え、破断するまでの最大荷重（ｋＮ）を測定した。試験機は、オリエンテック社製のものを使用し、試験片は、一辺が約５０ｍｍの角型パイプ状のＳＴＫＲ材で、３点曲げ試験では長さ１４０ｍｍのもの、圧縮試験では長さ７０ｍｍのものを使用した。
【００６４】
図７（ａ）は、補強部材８を設けない従来例に相当する模型の３点曲げ試験の結果を示すもので、最大荷重５０（ｋＮ）付近で破断が発生した。これに対して、補強部材８を取り付けた本発明に相当する模型では、図７（ｂ）に示すように、最大荷重１０６（ｋＮ）付近で破断が発生しており、３点曲げ試験では、約２倍の効果が得られることが確認された。
【００６５】
また、図８（ａ）は、補強部材８を設けない従来例に相当する端面方向（角型パイプの１つの側面と直交する方向）の圧縮試験の結果を示すもので、最大荷重９５（ｋＮ）付近で破断が発生した。これに対して、補強部材８を取り付けた本発明に相当する模型では、図８（ｂ）に示すように、最大荷重３００（ｋＮ）付近で破断状態となり、約３倍の効果が得られることが確認された。
【００６６】
図９（ａ）は、補強部材８を設けない従来例に相当する角辺方向（角型パイプの対角線と平行な方向）の圧縮試験の結果を示すもので、最大荷重１２．５（ｋＮ）付近で破断が発生した。これに対して、補強部材８を取り付けた本発明に相当する模型では、図９（ｂ）に示すように、最大荷重１３０（ｋＮ）付近で破断状態となり、約１０倍の効果が得られることが確認された。
【００６７】
本発明は上記の例に限らず、各請求項に記載された技術的思想の範囲内で、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。例えば、第１ないし第６実施例では、外周壁の水平方向断面が矩形状の場合の具体例として正方形のものを開示したが、本発明は、水平方向断面が長方形の外周壁を備えた橋脚にも適用できる。例えば、図５の実施例であれば、補強部材８の縦方向の長さと横方向の長さを、長方形の外周壁の辺の長さに合わせて変更すれば良い。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明は、橋脚に限らず、橋脚の間に架設される梁用の構造物にも適用できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の第１実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図２】本発明の第２実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図３】本発明の第３実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図４】本発明に用いる柱状構造物の構成を説明する図であり、（ａ）は角型鋼管を用いる場合の図、（ｂ）はＨ形鋼を用いる場合の図である。
【図５】本発明の第４実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図６】本発明の第５実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図７】本発明の効果を確認するために模型を用いて行った３点曲げ試験の結果を示すグラフであり、（ａ）は補強部材を設けない場合の結果を、（ｂ）は補強部材を用いた場合の結果を示したものである。
【図８】本発明の効果を確認するために模型を用いて行った圧縮試験（端面方向）の結果を示すグラフであり、（ａ）は補強部材を設けない場合の結果を、（ｂ）は補強部材を用いた場合の結果を示したものである。
【図９】本発明の効果を確認するために模型を用いて行った圧縮試験（角辺方向）の結果を示すグラフであり、（ａ）は補強部材を設けない場合の結果を、（ｂ）は補強部材を用いた場合の結果を示したものである。
【図１０】従来の橋脚の角溶接部が破損した状態を説明する図である。
【図１１】従来の円形状の橋脚が局部座屈した状態を説明する図である。
【図１２】本発明の第６実施例の構成を説明する図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  外周壁
２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ  鋼板
３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ  周方向溶接位置
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  上下方向溶接位置
５  柱状構造物
６  中央柱状構造物
７  中央柱状アーム
８  補強部材
８１  第２補強部材
９  補強アーム
Ｋ１  橋脚
【図１】
2008291447.tif 000003
【図２】
2008291447.tif 000004
【図３】
2008291447.tif 000005
【図４】
2008291447.tif 000006
【図５】
2008291447.tif 000007
【図６】
2008291447.tif 000008
【図７】
2008291447.tif 000009
【図８】
2008291447.tif 000010
【図９】
2008291447.tif 000011
【図１０】
2008291447.tif 000012
【図１１】
2008291447.tif 000013
【図１２】
2008291447.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成19年8月24日(2007.8.24)
【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】
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
を特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項２】
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、前記外周壁内部の空洞の中心部から前記周方向溶接位置の方向に向けて延設された平面視十字状又は平面視複数叉状の補強部材を設け、前記補強部材の側端を前記柱状構造物の側面と接合したこと、
を特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項３】
請求項２に記載の橋脚又は橋梁構造物において、上下の補強部材の間に、両端が前記補強部材の中心部と接合される、Ｈ形鋼又は角型鋼管よりなる中央柱状アームを複数設けたことを特徴とする橋脚又は橋梁構造物。
【請求項４】
前記鋼板の上下方向溶接位置の内側に水平方向に第２補強部材を設け、前記上下方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記第２補強部材の側面を接合するとともに、
前記第２補強部材の長手方向の両側端を前記柱状構造物の側面と接合したことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の橋脚又は橋梁構造物。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
上記の目的を達成するため、本発明の橋脚又は橋梁構造物は、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
を最も主要な特徴点としている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
本発明は、局部座屈を防止し、外周壁の溶接位置を補強するとともに、地震発生時に例えば隣接する構造物の倒壊などにより横方向から衝撃が加わった場合でも、外周壁の溶接位置に亀裂が生じないように溶接位置の強度を向上させるという目的を、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記外周壁内部の空洞の中心部には上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる中央柱状構造物を設け、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、一端が前記柱状構造物の側面と接合され、他端が前記中央柱状構造物の側面と接合される補強アームを複数設けたこと、
によって実現した（本発明の第１の構成）。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明は、上記と同じ目的を達成するために、
複数の鋼板を周方向に溶接して接合し、水平断面が矩形状若しくは多角形状又は円状となるように外周壁を形成するとともに、前記複数の鋼板を上下方向にも溶接して接合した外周壁を有する橋脚又は橋梁構造物において、
前記鋼板の周方向溶接位置の内側に上下方向にＨ形鋼又は角型鋼管よりなる柱状構造物を設け、前記周方向溶接位置で接合された２枚の鋼板の双方の内面と前記柱状構造物の側面を接合するとともに、
前記鋼板の上下方向溶接位置と同じ高さ位置には、前記外周壁内部の空洞の中心部から前記周方向溶接位置の方向に向けて延設された平面視十字状又は平面視複数叉状の補強部材を設け、前記補強部材の側端を前記柱状構造物の側面と接合した、
構成とすることもできる（本発明の第２の構成）。
【手続補正５】
【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、上記第２の構成において、上下の補強部材の間に、両端が前記補強部材の中心部と接合される、Ｈ形鋼又は角型鋼管よりなる中央柱状アームを複数設けた構成とすれば、前記第１の構成と同様に、構造物の内部中央の強度を強化できるので、好適である（本発明の第３の構成）。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明では、柱状構造物、中央柱状構造物、中央柱状アームとしては、Ｈ形鋼又は角型鋼管を用いる。なお、Ｈ形鋼を用いる場合は、開放している上下の面は予め板部材を接合し、強度を向上させることが望ましい。