(57)【要約】【課題】大掛かりな施工設備や広い施工ヤードを必要としないで施工可能である鉛直支持構造物の耐震構造を提供すること。【解決手段】鉛直支持構造物（１０）の耐震構造（１２）は、鉛直支持構造物に固有の塑性ヒンジ領域（１８）よりも上方の位置に設けられた１又は複数の第２の塑性ヒンジ領域（２０）を含み、鉛直支持構造物が水平外力を受けるとき、第２の塑性ヒンジ領域の横断面に生じる垂直応力と、固有の塑性ヒンジ領域の横断面（１６）に生じる垂直応力とが等しい。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉛直支持構造物の耐震構造であって、前記鉛直支持構造物に固有の塑性ヒンジ領域よりも上方の位置に設けられた１又は複数の第２の塑性ヒンジ領域を含み、前記鉛直支持構造物が水平外力を受けるとき、前記第２の塑性ヒンジ領域の横断面に生じる垂直応力と、前記固有の塑性ヒンジ領域の横断面に生じる垂直応力とが等しい、耐震構造。
【請求項２】
前記第２の塑性ヒンジ領域は、前記鉛直支持構造物に形成されその周面に開放する切欠きを含む、請求項１に記載の耐震構造。
【請求項３】
さらに、前記切欠きに嵌合されかつ接着された、弾性材料からなるリングを含む、請求項２に記載の耐震構造。
【請求項４】
前記第２の塑性ヒンジ領域は、前記鉛直支持構造物にその固有の塑性ヒンジ領域を取り巻くように巻き付けられた繊維強化プラスチック製のシート、鋼板又は織物の上方の領域からなる、請求項１に記載の耐震構造。
【請求項５】
前記鉛直支持構造物は橋脚からなる、請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛直荷重を受け持つ橋脚や柱のような構造物である鉛直支持構造物の耐震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、鉛直支持構造物の耐震構造として、例えば橋脚の全部の周囲を鋼板や織物で取り囲み、周面に接着してなるものがある（例えば特許文献１及び２参照）
【０００３】
【特許文献１】
特開平９−３０２６２７号公報（段落００１４〜００１６）
【特許文献２】
特開平１０−２５９０８号公報（段落００２６〜００２８）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれにあっても、鋼板や織物を巻き付けるための大掛かりな施工設備や広い施工ヤードを必要とし、多大なコストを要する。また、供用中の橋脚に適用するときは、時間的に大きい制約を伴う。
【０００５】
したがって、本発明の目的は、大掛かりな施工設備や広い施工ヤードを必要としない、鉛直支持構造物の耐震構造を提供することにある。また、本発明の目的は、比較的低コストで施工可能である鉛直支持構造物の耐震構造を提供することにある。さらに、本発明の他の目的は、施工のための時間的制約が少ない鉛直支持構造物の耐震構造を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る、橋脚のような鉛直支持構造物の耐震構造は、前記鉛直支持構造物に固有の塑性ヒンジ領域よりも上方の位置に設けられた１又は複数の第２の塑性ヒンジ領域を含み、前記鉛直支持構造物が水平外力を受けるとき、前記第２の塑性ヒンジ領域の横断面に生じる垂直応力と、前記固有の塑性ヒンジ領域の横断面に生じる垂直応力とが等しい。
【０００７】
前記第２の塑性ヒンジ領域は、例えば、前記鉛直支持構造物に形成されその周面に開放する切欠きを含む。前記切欠きは、好ましくは、これに嵌合されかつ接着された、ゴムのような弾性を有するリングで覆われる。前記第２の塑性ヒンジ領域は、前記鉛直支持構造物にその固有の塑性ヒンジ領域を取り巻くように巻き付けられた繊維強化プラスチック製のシート、鋼板又は織物の上方の領域からなるものとすることができる。
【０００８】
【発明の作用および効果】
地震の発生に伴って鉛直支持構造物に水平外力が作用するとき、前記鉛直支持構造物には、本来ならば、前記固有の塑性ヒンジ領域の横断面において最大の曲げモーメント、したがって最大の垂直応力が生じるところ、本発明にあっては、前記固有の塑性ヒンジ領域に加えて該領域の上方位置にこれと同等の第２の塑性ヒンジ領域が設けられており、両ヒンジ領域の横断面に同じ大きさの垂直応力が生じる。これは、前記固有の塑性ヒンジ領域にのみ生じていた垂直応力が前記第２の塑性ヒンジ領域に分散されること、すなわち、前記固有の塑性ヒンジ領域における前記地震外力に対する抵抗負担が軽減されることを意味する。その結果、前記固有の塑性ヒンジ領域での前記鉛直支持構造物の破壊及びこれに伴う前記鉛直支持構造物の倒壊を回避することができる。
【０００９】
前記第２の塑性ヒンジ領域は、前記鉛直支持構造物にその周面に開放する切欠きを設けることにより、あるいは前記固有の塑性ヒンジ領域を繊維強化プラスチック製のシート、鋼板又は織物で取り巻くことによって形成することができ、前記切欠きの形成作業は比較的容易であり、また、前記シート等の高さ寸法は従来に比べて小さい。このため、前記第２の塑性ヒンジ領域の形成は比較的軽易であり、規模の大きい施工設備や広い施工ヤードを必要とせず、また、施工時間に制約されることなく、さらに低コストにて行うことができる。
【００１０】
前記切欠きが、鉄筋コンクリート製の鉛直支持構造物に形成される場合には、これを覆う弾性材料からなるリングにより前記鉛直支持構造物への雨水の浸透やこれに伴う鉄筋の腐食を防止することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１を参照すると、鉛直支持構造物の一例である橋脚１０の一部と、これに適用された本発明に係る耐震構造１２とが示されている。
【００１２】
本発明が対象とする前記鉛直支持構造物には、図示の橋脚のほか、例えば建築物の柱がある。
【００１３】
橋梁の一部をなす橋脚１０は、図示の例では、円形の横断面形状を有する鉄筋コンクリートからなり、その下端部において、同様に鉄筋コンクリートからなる基礎であるフーチング１４に支持されている。なお、橋脚１０を含む前記鉛直支持構造物の横断面形状は、図示の例の円形に限定されず、該円形のほか、例えば矩形であってもよい。
【００１４】
橋脚１２は、その下部に、地震の発生に伴う水平外力を受けるときに最大の曲げモーメント又は垂直応力が発生する横断面１６の位置（塑性ヒンジ位置）を規定する固有の塑性ヒンジ領域１８を有する。フーチング１４から前記塑性ヒンジ位置までの距離は、塑性ヒンジ長と称されている。
【００１５】
なお、「道路橋示方書」では、塑性ヒンジ長（Ｌｐ）は、Ｌｐ＝０．２ｈ−０．１Ｄ（ただし、０．１Ｄ＜Ｌｐ＜０．５Ｄ）と定義されている。ここで、「ｈ」は、橋脚基部から上部構造の慣性力の作用位置までの距離を示し、また、「Ｄ」は、断面高さ（矩形断面の場合は、解析方向に対する断面寸法）を示す。
【００１６】
本発明に係る耐震構造１２は、固有の塑性ヒンジ領域１８よりも上方の位置に設けられた単一の第２の塑性ヒンジ領域２０を含む。第２の塑性ヒンジ領域２０は、橋脚１０が水平外力を受けるときに第２の塑性ヒンジ領域２０の横断面に生じる垂直応力が、固有の塑性ヒンジ領域１８の横断面１６の位置（塑性ヒンジ位置）に生じる垂直応力と等しいように設定されている。
【００１７】
図１に示す例では、第２の塑性ヒンジ領域２０は、橋脚１０に切欠き２２を設けることにより形成されている。
【００１８】
切欠き２２は、橋脚１０の周方向へ横断面１６と平行に伸びかつ橋脚１０の周面に開放している。前記水平外力の作用に伴って橋脚１０の横断面１６に生じる前記垂直応力の大きさは、橋脚１０の下方位置におけるよりその上方位置における方がより小さい。これを考慮して、切欠き２２の深さ寸法（橋脚１０の半径方向への長さ寸法）及び幅寸法（橋脚の軸線方向への長さ寸法）は、橋脚１０の上部にあるほど大きく設定される。これにより、固有の塑性ヒンジ領域１８に相応する該領域と同等の第２の塑性ヒンジ領域２０が形成される。
【００１９】
切欠き２２の横断面形状は任意に定めることができるが、形状に起因する応力集中の発生を回避するため、その横断面形状は、図２に示すように、皿形とすることが望ましい。
【００２０】
切欠き２２は、比較的小規模な施工設備、例えば適当な切削工具を用いて形成することができる。また、このため、切欠き２２は広い場所を占めることなしに、比較的短時間で、また比較的低コストで形成することができる。
【００２１】
また、切欠き２２から橋脚１０の内部への雨水の侵入及びこれに伴う鉄筋の腐食の機会を少なくため、切欠き２２を、ゴム材料のような弾性材料からなるリング２４で覆うことが望ましい。リング２４は、切欠き２２の横断面形状にほぼ等しい横断面形状を有し、切欠き２２の底面及びその両側面に密接し、さらに接着剤を用いて接着される。
【００２２】
また、切欠き２２、したがって第２の塑性ヒンジ領域２０は、これを１つ設ける図示の例に代えて、複数設けることができる。いずれの場合にあっても、橋脚１０中に埋設されているフープ筋（図示せず）の露出を回避するため、好ましくは、前記切欠きはフープ筋相互間に形成する。
【００２３】
図３に示すように、第２の塑性ヒンジ領域２０は、橋脚１０の固有の塑性ヒンジ領域１８及びその塑性ヒンジ位置１６の上方の領域を鋼板又はシート２６で取り囲むことにより、シート２６からその上方へ間隔をおいた箇所に形成することができる。
【００２４】
図３に示す第２の塑性ヒンジ領域２０は、固有の塑性ヒンジ領域１８の横断面１６と平行な横断面２８を有する。横断面２８の位置は第２の塑性ヒンジ領域２０の塑性ヒンジ位置である。
【００２５】
この例においても、複数のシート２６を、橋脚１０の高さ方向に互いに間隔をおかれた橋脚１０の一部の周囲に巻き付けることにより、複数の第２の塑性ヒンジ領域２０を形成することができる。
【００２６】
シート２６の巻数は一又は複数とし、これにより、シート２６を巻いた箇所における橋脚１０の直径（外径）又は太さを実質的に変更することができる。その結果、シート２６を巻いた箇所における機械的強度より、シート２６を巻いていない箇所における機械的強度を実質的に低いものに設定することができる。これは、切欠き２２の形成部を、非形成部より機械的強度において劣るものとしたことと軌を一にする。
【００２７】
シート２６は、好ましくは繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる。前記ＦＲＰに代えて、これに用いられている繊維を使った織物からなるものとすることができる。使用する前記シート又は鋼板は、いずれも、比較的高さ寸法の小さいもの、すなわち橋脚１０の全部ではなくその一部の周囲を覆うものである。このため、前記切欠きの形成におけると同様、比較的規模の小さい施工設備、施工ヤードをもって、また比較的短時間で、又比較的低コストで、橋脚１０に耐震施工を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】橋脚に適用された本発明に係る耐震構造の概略図である。
【図２】図１に示す耐震構造を構成する切欠きの部分拡大断面図である。
【図３】他の耐震構造の例の概略図である。
【符号の説明】
１０  橋脚（鉛直支持構造物）
１２  耐震構造
１８  固有の塑性ヒンジ領域
２０  第２の塑性ヒンジ領域
２２  切欠き
２４  リング
２６  シート
【図１】
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【図２】
2004211326.tif 000004
【図３】
2004211326.tif 000005