(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向するように立設された一対の柱及びそれらの頂部に架け渡された梁からなる柱梁架構が設けられた橋梁の下部構造において、
前記柱梁架構の構面にほぼ平行にかつ該柱梁架構の外側に延びるようにダンパー取付部を前記梁の材端に突出させる形で又は前記梁の張出し部として配置するとともに、ダンパーを、その一端が前記ダンパー取付部に、他端が該ダンパー取付部の下方に位置する前記柱の側面にそれぞれ接合された状態で前記ダンパー取付部と前記柱との間に斜め配置してなり、前記ダンパーは、前記柱梁架構の変形に伴う該ダンパーの両端距離の伸縮により、前記ダンパー取付部と前記柱との間で減衰力が発揮されるようになっていることを特徴とする橋梁の下部構造。
【請求項２】
前記ダンパーを摩擦ダンパーとした請求項１記載の橋梁の下部構造。
【請求項３】
前記ダンパー取付部を鋼材で構成した請求項１又は請求項２記載の橋梁の下部構造。
【請求項４】
前記ダンパー取付部を前記梁の張出し部とするとともに、該梁をプレストレストコンクリートで構成した請求項１又は請求項２記載の橋梁の下部構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、道路、鉄道等に供される橋梁の下部構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道、自動車等の輸送車両が走行する橋梁としては、河川、海峡等を横断する狭義の橋梁のほかに市街地において連続的に建設される、いわゆる高架橋がある。かかる高架橋は、効率的な土地利用の観点から、道路上、鉄道上あるいは河川上の空間に連続して建設されるものであり、高架橋下の道路あるいは鉄道が立体交差することとなるため、交通渋滞の解消にも貢献する。
【０００３】
上述した高架橋を構築するにあたっては、その下部構造を鉄筋コンクリートのラーメン架構で構築することが多いが、その際、十分な耐震性が確保されるように設計施工されなければならない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２７０８１６号公報
【特許文献２】特開２００５−１８８２４０号公報
【特許文献３】特開平１１−３２３８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
かかる状況下、本出願人は、特許文献１，２に示すように、柱１，１及び梁２からなる鉄筋コンクリートのラーメン架構３内にダンパー機構１３及びブレース機構１４を配置した高架橋の下部構造１２を提案しており、かかる構成によれば、耐震性の向上を大幅に向上させることが可能となる。
【０００６】
しかしながら、上述した高架橋の下部構造１２では、ダンパー機構１３やブレース機構１４がラーメン架構３の内側空間を占有するため、該内側空間を道路や鉄道として有効利用することができないという問題を生じていた。
【０００７】
ちなみに、特許文献３には、互いに対向する一対の柱状橋脚１１，１１と該柱状橋脚の頂部に架け渡された梁１２とからラーメン構造１３を構成するとともに、該ラーメン構造の内側に、頂部が梁１２の中央近傍に接合され、両端が一対の柱状橋脚１１，１１の中間高さ位置にそれぞれ接合されるように逆Ｖ字状をなすブレース材１４を配置した構成が開示されており、かかる構成においては、ラーメン構造１３の内側空間のうち、上方だけがブレース材１４で占有されるにとどまるため、該内側空間をある程度有効利用することができるものの、余裕をもって耐震性を確保できない場合が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、十分な耐震性を確保しつつ、柱梁架構の内部空間をできる限り有効利用可能な橋梁の下部構造を提供することを目的とする。
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明に係る橋梁の下部構造は請求項１に記載したように、互いに対向するように立設された一対の柱及びそれらの頂部に架け渡された梁からなる柱梁架構が設けられた橋梁の下部構造において、
前記柱梁架構の構面にほぼ平行にかつ該柱梁架構の外側に延びるようにダンパー取付部を前記梁の材端に突出させる形で又は前記梁の張出し部として配置するとともに、ダンパーを、その一端が前記ダンパー取付部に、他端が該ダンパー取付部の下方に位置する前記柱の側面にそれぞれ接合された状態で前記ダンパー取付部と前記柱との間に斜め配置してなり、前記ダンパーは、前記柱梁架構の変形に伴う該ダンパーの両端距離の伸縮により、前記ダンパー取付部と前記柱との間で減衰力が発揮されるようになっているものである。
【００１０】
また、本発明に係る橋梁の下部構造は、前記ダンパーを摩擦ダンパーとしたものである。
【００１１】
また、本発明に係る橋梁の下部構造は、前記ダンパー取付部を鋼材で構成したものである。
【００１２】
また、本発明に係る橋梁の下部構造は、前記ダンパー取付部を前記梁の張出し部とするとともに、該梁をプレストレストコンクリートで構成したものである。
【００１３】
本発明に係る橋梁の下部構造においては、互いに対向するように立設された一対の柱及びそれらの頂部に架け渡された梁からなる柱梁架構が設けられた橋梁の下部構造に適用されるが、その際、柱梁架構の構面にほぼ平行にかつ該柱梁架構の外側に延びるように、ダンパー取付部を梁の材端に突出させる形で又は梁の張出し部として配置するとともに、ダンパーを、その一端がダンパー取付部に、他端が該ダンパー取付部の下方に位置する柱の側面にそれぞれ接合された状態でダンパー取付部と柱との間に斜め配置する。
【００１４】
このようにすると、地震時においては、柱梁架構の変形に伴い、ダンパーの両端距離が伸縮して該ダンパーが減衰力を発揮するので、柱梁架構の内部空間が有効利用できる状態で、柱梁架構を制振することが可能となる。
【００１５】
柱梁架構は、ダンパー取付部と柱との間に方杖状に斜め配置されたダンパーが、その一端から他端に向かう軸線（以下、単に材軸）に沿って地震時に伸縮するのであれば、柱と梁の接合状態は任意であって、ピン接合あるいはピン接合とみなし得る場合はもちろん、剛接合あるいは剛接合とみなし得る場合であっても、柱の曲げ変形又はせん断変形によって上述した伸縮動作が実現される場合も包摂される。すなわち、本発明の柱梁架構は、ラーメン架構が排除されるものではなく、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、ＳＲＣ造、Ｓ造といった構造種別も任意である。
【００１６】
ここで、本発明が適用対象とする橋梁は、橋軸方向から見た場合、換言すれば横断面における柱梁架構が上述した柱梁架構であれば足りるものであって、橋軸直交方向から見た場合、換言すれば縦断面における架構形式がどのように構成されているかは任意である。
【００１７】
すなわち、本発明の橋梁には、橋軸方向から見た場合及び橋軸直交方向から見た場合の架構形式がいずれもラーメン架構である場合（鉄道土木の分野では高架橋と呼称される）をはじめ、橋軸方向から見た場合の架構形式がラーメン架構で、橋軸直交方向から見た場合の架構形式が桁方式の場合、すなわち橋軸方向に沿って離間配置されたラーメン架構に橋桁を架け渡してなる場合（鉄道土木の分野では橋梁と呼称される）が包摂される。
【００１８】
ダンパーは、材軸に沿って生じる相対速度によって減衰力が発揮されるものであればどのようなものでもよく、摩擦ダンパーをはじめ、粘弾性ダンパー、粘性ダンパー等で構成することが可能である。
【００１９】
ダンパー取付部は、柱梁架構においてその構面に平行に振動する成分が効率よく抑制されるよう、該構面にほぼ平行に配置するとともに、柱梁架構の内部空間が有効利用可能となるよう、柱梁架構の外側に延びるように配置すればよいが、水平に配置される構成が典型例となる。
【００２０】
ダンパー取付部をどのような材料で構成するかは任意であるが、鋼材又はプレストレストコンクリートで構成したならば、ダンパーの収縮時にその反力としてダンパー取付部に引張荷重が作用したとき、該引張荷重を確実に支持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本実施形態に係る橋梁の下部構造１の正面図。
【図２】摩擦ダンパー７の縦断面図。
【図３】本実施形態に係る橋梁の下部構造１の作用を示した説明図。
【図４】本実施形態に係る橋梁の下部構造１の変形例を示した図。
【図５】本実施形態に係る橋梁の下部構造１の別の変形例を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明に係る橋梁の下部構造の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る橋梁の下部構造を橋軸方向から見た正面図である。同図に示すように、本実施形態に係る橋梁の下部構造１は、フーチング２，２に互いに対向するように柱３をそれぞれ立設するとともに、これら一対の柱３，３の頂部に梁４を架け渡して構成してあり、柱３，３及び梁４は、柱梁架構としてのラーメン架構５を構成する。なお、ラーメン架構５は、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）とすることができる。
【００２４】
梁４には、ラーメン架構５の構面に平行にかつ該ラーメン架構の外側にそれぞれ延びるようにダンパー取付部としての張出し部６，６を設けてあり、張出し部６と柱３との間には、摩擦ダンパー７を頬杖状にそれぞれ斜め配置してある。張出し部６は、柱３の外側側面から突出するように梁４の一部として構成すればよい。
【００２５】
摩擦ダンパー７は、その一端を張出し部６の下面に、他端を該張出し部の下方に位置する柱３の外側側面にそれぞれピン接合で接合してあり、張出し部６及び柱３を介して入力される材軸方向の相対速度に応答して摩擦による減衰力が発揮されるようになっている。
【００２６】
摩擦ダンパー７は図２に示すように、柱３にピン接合で連結されるＨ形鋼２１ａのウェブ２２ａにその材軸に沿って溝孔２３を形成するとともに該溝孔に沿ってウェブ２２ａの両面に長尺状の摺動材２４を固着する一方、張出し部６にピン接合で連結されるＨ形鋼２１ｂのウェブ２２ｂの両面にブラケット２５，２５を取り付けて該ブラケットの対向内面に摺動材２４に当接される摩擦材２６をそれぞれ取り付け、摺動材２４を両面に固着したウェブ２２ａが該摺動材に当接する摩擦材２６を取り付けたブラケット２５，２５で挟み込まれるようにかつ材軸が共有されるように２つのＨ形鋼２１ａ，２１ｂを相対配置した上、溝孔２３に挿通される形で一方のブラケット２５及び摩擦材２６から他方の摩擦材２６及びブラケット２５に抜けるロッド２７を貫通配置して該ロッドの各端に皿バネ２８を装着し、これをナット２９で締め付ける構成としてある。
【００２７】
本実施形態に係る橋梁の下部構造１においては、ラーメン架構５の構面にほぼ平行にかつ該ラーメン架構の外側に延びるように梁４に張出し部６，６を設けるとともに、張出し部６に一端が、該張出し部の下方に位置する柱３の側面に他端がそれぞれ接合されるように、摩擦ダンパー７を頬杖状に斜め配置してある。
【００２８】
このようにすると、地震時においては図３に示すように、ラーメン架構５の変形に伴い、摩擦ダンパー７の両端距離が、同図では右側が伸張し、左側が収縮するといった形で交互に伸縮して該摩擦ダンパーが減衰力を発揮する。
【００２９】
以上説明したように、本実施形態に係る橋梁の下部構造１によれば、ラーメン架構５の内部空間３１にダンパーやブレース類を配置することなく、該ラーメン架構を制振することができる。
【００３０】
そのため、ラーメン架構５の内部空間３１に鉄道や道路を敷設するなど、該内部空間を最大限に有効利用することが可能となる。
【００３１】
本実施形態では、ダンパーとして摩擦ダンパー７を採用したが、本発明のダンパーは摩擦ダンパー７に限定されるものではなく、該摩擦ダンパーに代えて、粘弾性ダンパーや粘性ダンパーを用いることが可能である。
【００３２】
また、本実施形態では、柱梁架構としてラーメン架構５を採用したが、図４(a)に示すように柱３の頂部と梁４とをピン接合した架構であってもかまわない。
【００３３】
また、本実施形態では、ラーメン架構５の内部空間３１にダンパーやブレースといった制振機構を一切配置しない構成としたが、摩擦ダンパー７のみだと架構全体の耐震性が不足するのであれば、それを補うべく、例えば図４(b)に示すように内部空間３１にダンパーブレース機構４１を配置するようにしてもかまわない。
【００３４】
ダンパーブレース機構４１は、梁４の下面に垂設された履歴減衰型ダンパー４２と該履歴減衰型ダンパーに上端がピン接合で連結された２本のブレース材４３，４３で構成してあり、各ブレース材４３は、その下端を柱３の中間高さ近傍にて該柱にそれぞれピン接合で連結してある。
【００３５】
かかる変形例においては、柱３，３及び梁４で囲まれた内部空間３１を最大限に利用することは困難となるが、摩擦ダンパー７による制振作用によって内部空間３１に設置されるべき制振機構の占有度合いを最小限にとどめることが可能であって、架構内部の有効利用が改善されるという点では上述した実施形態と何ら変わりはない。
【００３６】
また、本実施形態では、ダンパー取付部を梁４の一部である張出し部６で構成したが、これに代えて、図５に示すように柱３，３の外法寸法を部材長とする梁４ｂの材端に突出させる形でダンパー取付部材５１，５１を設け、これを本発明のダンパー取付部としてもかまわない。
【００３７】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、地震時においては、摩擦ダンパー７が収縮する際、その反力として、図３であれば左側の張出し部６に引張荷重が作用する。
【００３８】
かかる場合、張出し部６の鉄筋量を増やす、断面を大きくするといった形で対応が可能であるが、それによって張出し部６の経済性が損なわれ、さらには柱３やフーチング２のへの負担が大きくなる懸念があるのであれば、張出し部６を、鉄筋コンクリートではなく、鋼材で構成するようにしてもかまわない。なお、梁４全体を鉄骨造とするか、図５に示したようにダンパー取付部材５１だけを鉄骨造とするかは任意である。
【００３９】
また、同様な状況が懸念される場合において、梁４をプレストレストコンクリートで構成するようにしてもよい。
【００４０】
上述した各変形例によれば、上記引張荷重を経済性を損なうことなく確実に支持することが可能となる。
【００４１】
また、本実施形態では特に言及しなかったが、摺動材２４の摺動面に塗布、接着等による被膜を形成した構成としてもよい。
【００４２】
被膜は、摩擦材２６の摺動動作の妨げにならないように形成するものとし、できるだけ耐候性に優れたものが望ましい。
【００４３】
かかる変形例によれば、地震時に摩擦ダンパー７が作動した際、摩擦材２６の摺動範囲にわたって摺動材２４の被膜が剥離するので、その剥離状況を観察することにより、摩擦ダンパー７の最大変位を容易に把握することが可能となり、かくして上述の構成をピークセンサーとして機能させることができる。
【００４４】
また、従来のピークセンサーとは異なり、維持管理が不要であるため、橋梁等に適用するピークセンサーとしては最適な構成となる。
【００４５】
なお、摺動材２４に設けられた被膜の剥離状況は、左右に配置された摩擦ダンパー７，７のうち、観察しやすい方だけを観察すれば足りるが、状況に応じて両方を観察するようにしてもかまわない。
【符号の説明】
【００４６】
１    橋梁の下部構造
３    柱
４    梁
５    ラーメン架構（柱梁架構）
６    張出し部（ダンパー取付部）
７    摩擦ダンパー（ダンパー）
【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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