(57)【要約】【課題】本発明は、施工性が良く、低コストでラーメン高架橋の耐震性能を保持する高架橋の制震構造を提供する。【解決手段】ラーメン高架橋１には、第２の板材１３が、他方の面１３ｂの面を橋軸直角方向に向けるようにして、橋脚３の所定高さ３ａの側面に固定され、第１の板材１２が、第２の板材１３の一方の面１３ａに面どうしを向かい合わされて鉛直方向に立設するように配され、一方の端部１２ａを上部工７の下端部に固着される。両者の隙間には、粘弾性体１４が充填されることにより、制震装置１１が構成される。また、橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍には、曲げ剛性を小さくすることを目的に中空鋼管５の肉厚に起伏を設けたコルゲート加工がなされており、地震等が発生した際には積極的に塑性ヒンジを誘導できる構成となっている。【選択図】　図１
2004027729.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋軸直角方向の変形を自在とするように配置された制震装置が、ラーメン高架橋の上部工の下端部と、中空鋼管よりなる橋脚の所定高さの側面とを連結するように設けられており、
前記橋脚を構成する中空鋼管の所定高さの上部近傍には、本体に比べて曲げ剛性を低下させる加工が施されていることを特徴とするラーメン高架橋の制震構造。
【請求項２】
請求項１に記載のラーメン高架橋の制震構造において、
前記橋脚が、中空鋼管の中空部にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管よりなることを特徴とするラーメン高架橋の制震構造。
【請求項３】
請求項１または２に記載のラーメン高架橋の制震構造において、
前記橋脚を構成する中空鋼管の所定高さの上部近傍には、コルゲート加工が施されていることを特徴とするラーメン高架橋の制震構造。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のラーメン高架橋の制震構造であって、
前記制震装置が、面どうしを向かい合わせて平行に配される第１の板材及び第２の板材と、該第１の板材及び第２の板材に挟まれるように配置される粘弾性体を備えてなり、
第１の板材が、面を橋軸直角方向に向けて鉛直軸方向に立設するように配され、前記上部工の下端部に一方の端部を固着されるとともに、
第２の板材が、前記橋脚の所定高さの側面に、前記第１の板材の一方の端部近傍と平行となるように固着されることを特徴とするラーメン高架橋の制震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中梁を設けることなく、ラーメン高架橋の耐震性能を保持する高架橋の制震構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、ラーメン高架橋１は、橋脚３どうしを地中梁によって連結することにより、耐震性能を保持している。しかし、地中梁を設ける際には、橋脚の建設に加えて、橋脚周辺の地盤を掘削する必要があるため、工期の長期化やコストの増大化等の問題が生じる。
そこで、地中梁を無くすことを目的に、図３に示すように、前記ラーメン高架橋１に対して、橋軸直角方向の変形を自在とする方向で、橋脚３と橋脚３により支持されている上部工７とを連結するように制震装置１１を配置し、地震時のエネルギーを吸収する制震構造が検討されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このような制震装置１１を備えたラーメン高架橋１の代表的な横断面に対して、地中梁の有無、制震装置の有無をパラメータとして地震応答解析を実施したところ、図４に示すような最大変形図が得られ、何れの場合においても橋脚３の天端部近傍で曲げ曲率が増大することが分かった。ところで、前記制震装置１１は、曲げ曲率の大きい部位に設置することにより、より制震効果を発揮することとなるが、図４でも分かるように、制震装置１１を設けたラーメン高架橋１の橋脚３は、他に比べて曲げ曲率が小さく制震装置１１の機能を十分に生かせていない様子が分かる。
【０００４】
上記事情に鑑み、本発明は、施工性が良く、低コストでラーメン高架橋の耐震性能を保持する高架橋の制震構造を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のラーメン高架橋の制震構造は、橋軸直角方向の変形を自在とするように配置された制震装置が、ラーメン高架橋の上部工の下端部と、中空鋼管よりなる橋脚の所定高さの側面とを連結するように設けられており、前記橋脚を構成する中空鋼管の所定高さの上部近傍には、本体に比べて曲げ剛性を低下させる加工が施されていることを特徴としている。
【０００６】
請求項２記載のラーメン高架橋の制震構造は、前記橋脚が、中空鋼管の中空部にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管よりなることを特徴としている。
【０００７】
請求項３記載のラーメン高架橋の制震構造は、前記橋脚を構成する中空鋼管の所定高さの上部近傍には、コルゲート加工が施されていることを特徴としている。
【０００８】
請求項４記載のラーメン高架橋の制震構造は、前記制震装置が、面どうしを向かい合わせて平行に配される第１の板材及び第２の板材と、該第１の板材及び第２の板材に挟まれるように配置される粘弾性体を備えてなり、第１の板材が、面を橋軸直角方向に向けて鉛直軸方向に立設するように配され、前記上部工の下端部に一方の端部を固着されるとともに、第２の板材が、前記橋脚の所定高さの側面に、前記第１の板材の一方の端部近傍と平行となるように固着されることを特徴としている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の高架橋の制震構造について、図１及び図２を用いて詳述する。本発明は、ラーメン高架橋を構成する橋脚の上部近傍に、局部的に曲げ剛性の低い部位を形成し、この部位の側面に高架橋を構成する上部工と連結した制震装置を設けることで、制震機能の効率化を図るものである。
【００１０】
図１に示すように、ラーメン高架橋１は、支持杭４及び橋脚３を備える下部工２と、床版８、主桁９及び横桁１０を備える上部工７により構成されている。前記橋脚３は、中空鋼管５と、該中空鋼管５の中空部に充填されるコンクリート６よりなるコンクリート充填鋼管により構成されている。このようなコンクリート充填鋼管よりなる橋脚３は、前記中空鋼管５が充填されたコンクリート６を拘束する構成となるため圧縮耐力に優れるとともに、大きく変形した際にも支持力を保持できるといった変形性能に優れた特徴を有している。
また、該橋脚３を支持する支持杭４は、鉄筋コンクリート造もしくは橋脚３と同様のコンクリート充填鋼管造等により構成されており、前記橋脚３が支持杭４と同軸状に配されて、両者は剛に接合されている。このように、下部工２は、支持杭４に橋脚３が直接支持されるのみの構成で、橋脚３を連結する地中梁は設けられていない。
【００１１】
一方、上部工７に備えられた主桁９及び横桁１０は、主桁９が橋軸方向に所定の距離を持って並列配置されている橋脚３どうしを連結するとともに、横桁１０が橋軸直角方向に所定の距離を持って対をなして配置されている橋脚３どうしを連結している。これらは、ともに橋脚３の上端部に配置されており、橋脚３を構成する中空鋼管５の内周面に沿って鉛直方向と同軸に配置された複数の鉄筋５ａが、上部を中空鋼管５より上方に突出するように設けられて、この突出した鉄筋５ａの上端部を内方に納めるようにして、鉄筋コンクリート造の主桁９及び横桁１０を構築することにより、前記橋脚３と主桁９及び横桁１０とは剛に接合される。このような構成の主桁９及び横桁１０に支持されるように、床版８が配置されて上部工７が構成されることとなる。
【００１２】
ところで、前記橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍には、図２（ａ）に示すように、中空鋼管５の肉厚を変えることなく起伏を設けたコルゲート加工がなされている。これは曲げ剛性を低くし、塑性ヒンジを誘導することを目的に施すもので、本実施の形態では、中空鋼管５の所定高さ３ａの上部近傍に３つの起伏を設けている。このように、曲げ剛性の高いコンクリート充填鋼管において、局部的に曲げ剛性を低くする加工を施しておくことにより、上部工７に橋軸直角方向の地震力が作用すると、該所定高さ３ａの上部近傍に応力が集中し、塑性ヒンジを誘導でき、橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍の曲げ曲率を効果的に増大することができるものである。
なお、前記橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍に施すコルゲート加工は、図２（ｂ）（ｃ）に示すように、起伏の数にこだわるものではないが、図２（ｄ）に示すように、起伏の数が多いほど曲げ剛性を低くできるものである。
【００１３】
上述するラーメン高架橋１には、地震が発生した際に橋軸直角方向に作用する水平力に対応する制震装置１１が備えられている。本実施の形態で用いる制震装置１１は、図２（ａ）に示すように、第１の板材１２と、第２の板材１３と、粘弾性体１４により構成されており、第１の板材１２、及び第２の板材１３は、外力により容易に変形することのない剛性の高い鋼材等の板材によりなり、また、粘弾性体１４は、アスファルトや合成ゴム、アクリル樹脂、シリコーン等、減衰性能を有する材料が用いられている。これらは、第１の板材１２及び第２の板材１３が面どうしを向かい合わせて平行に配され、両者の隙間を充填するように粘弾性体１４が充填されることにより、制震装置１１が構成される。該制震装置１１は、地震等の発生により第１の板材１２及び第２の板材１３が面内で相対変位した際に、両者に挟まれた粘弾性体１４に生じる粘性抵抗力によって振動エネルギーを吸収するものである。
【００１４】
本実施の形態では、図１に示すように、前記第２の板材１３は、一方の面１３ａを平滑面、他方の面１３ｂを前記橋脚３の側面と同形状の凹面に形成しており、一方の面１３ａをラーメン高架橋１の橋軸直角方向に面を向けるようにして、橋脚３の所定高さ３ａの側面に、他方の面１３ｂを固定手段を介して固定されている。また、第１の板材１２は、部材長が長く、上部工７の下端部から前記橋脚３の所定高さ５ａに達する長さを有しており、第２の板材１３に面どうしを向かい合わせるとともに、鉛直方向に立設するように配されて、一方の端部１２ａを上部工７を構成する主桁９の下端面に固着されている。これにより、第１の板材１２の他方の端部１２ｂ近傍の面と第２の板材１３の一方の面１３ａとが向かい合う構成となり、両者の隙間に前記粘弾性体１４を充填することにより、制震装置１１が構成される。
【００１５】
このように、本実施の形態では、ラーメン高架橋１の上部工７を構成する主桁９と橋脚３の所定高さ３ａの側面を連結するように制震装置１１を取り付け、橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍にコルゲート加工を施し、局部的に曲げ剛性を低くする構成とした。これにより、地震等が発生し、ラーメン高架橋１の橋軸直角方向に水平力が作用した際には、橋脚３の制震装置１１が固定された所定高さ３ａの上部近傍で曲げ曲率が増大し、橋脚３は上部工７を支持する支持耐力は保持するものの、所定高さ３ａより上部の橋脚３は、上部工７に追従して変形する。これに伴い、前記制震装置１１の第１の板材１２及び第２の板材１３も橋軸直角方向の面内で相対変位し、両者に挟まれた粘弾性体１４に粘性抵抗力が生じて、振動エネルギーを吸収し、ラーメン高架橋１の振動を減衰して安全性を確保するものである。
【００１６】
このような本実施の形態は、あくまでも一つの例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない限り、本実施の形態に限定されずにいかなる形態をも採用しうることは、言うまでもない。
また、本実施の形態では、前記橋脚３のコンクリート充填鋼管を用いているが、これにこだわるものではなく、前記上部工７の鉛直荷重に耐えうる支持耐力を有する中空鋼管５のみを用いてこれを橋脚３とし、所定高さ５ａにコルゲート加工を施しても良い。
【００１７】
上述する構成によれば、前記ラーメン高架橋１の橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍に曲げ剛性を低下させる加工を施すとともに、該橋脚３の所定高さ３ａに、上部工７に連結された制震装置１１を固定することから、地震等の発生の際には、曲げ剛性の高いコンクリート充填鋼管よりなる橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍に塑性ヒンジを誘導でき、また塑性ヒンジの発生箇所近傍である所定高さ３ａに制震装置１１が設けられる構成となるため、制震装置１１の制震性能を向上することが可能となり、ラーメン高架橋１の耐震性能の向上を図ることが可能となるとともに、簡略な構成で施工性が良く、工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００１８】
前記ラーメン高架橋１の橋脚３の所定高さ３ａの上部近傍に曲げ剛性を低下させる方法として、コルゲート加工を適用したことから、簡略な構成で施工性が良く、橋脚３に対して上部工７の支持耐力を保持しながら、塑性ヒンジを積極的に誘導することが可能となる。
【００１９】
前記ラーメン高架橋１には、第１の板材１２と第２の板材１３と粘弾性体１４よりなる制震装置１１が用いられていることから、簡略な構成で施工性が良く工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００２０】
【発明の効果】
請求項１、２記載のラーメン高架橋の制震構造によれば、橋軸直角方向の変形を自在とするように配置された制震装置が、ラーメン高架橋の上部工の下端部と、コンクリート充填鋼管よりなる橋脚の所定高さの側面とを連結するように設けられており、前記橋脚を構成する鋼管の所定高さの上部近傍には、本体に比べて曲げ剛性を低下させる加工が施されている。もしくは、前記橋脚が、中空鋼管の中空部にコンクリートを充填したコンクリート充填鋼管よりなることから、地震等の発生の際には、曲げ剛性の高いコンクリート充填鋼管よりなる橋脚の所定高さの上部近傍に塑性ヒンジを誘導でき、また塑性ヒンジの発生箇所近傍の所定高さ位置に制震装置が設けられる構成となるため、制震装置の制震性能を向上することが可能となり、地中梁を設けることなくラーメン高架橋の耐震性能の向上を図ることが可能となるとともに、簡略な構成で施工性が良く、工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【００２１】
請求項３記載のラーメン高架橋の制震構造によれば、前記橋脚を構成する鋼管の所定高さの上部近傍には、コルゲート加工が施されていることから、簡略な構成で施工性が良く、橋脚に対して上部工の支持耐力を保持しながら、塑性ヒンジを積極的に誘導することが可能となる。
【００２２】
請求項４記載のラーメン高架橋の制震構造によれば、前記制震装置が、面どうしを向かい合わせて平行に配される第１の板材及び第２の板材と、該第１の板材及び第２の板材に挟まれるように配置される粘弾性体を備えてなり、第１の板材が、面を橋軸直角方向に向けて鉛直軸方向に立設するように配され、前記上部工の下端部に一方の端部を固着されるとともに、第２の板材が、前記橋脚の所定高さの側面に、前記第１の板材の一方の端部近傍と平行となるように固着されることから、簡略な構成で施工性が良く工期短縮、工費削減に大きく寄与することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るラーメン高架橋の制震構造を示す図である。
【図２】本発明に係るラーメン高架橋の制震装置の取り付け部を示す図である。
【図３】従来のラーメン高架橋の制震構造を示す図である。
【図４】従来のラーメン高架橋に地震が発生した際の最大変形を示す図である。
【符号の説明】
１　ラーメン高架橋
２　下部工
３　橋脚
４　支持杭
５　中空鋼管
５ａ　鉄筋
６　コンクリート
７　上部工
８　床版
９　主桁
１０　横桁
１１　制震装置
１２　第１の板材
１２ａ　一方の端部
１２ｂ　他方の端部
１３　第２の板材
１３ａ　一方の面
１３ｂ　他方の面
１４　粘弾性体
【図１】
2004027729.tif 000003
【図２】
2004027729.tif 000004
【図３】
2004027729.tif 000005
【図４】
2004027729.tif 000006