(57)【要約】【目的】経済性に優れなおかつ既設の耐震補強にも適用できるようにする。【構成】本発明に係るに係る橋梁の制振構造１は、橋梁の下部構造である橋台３及び橋脚４と該橋台及び橋脚の上に設置された可動支承６で支持される上部構造たる橋桁２との間にブレーキダンパー５をそれぞれ設置してなる。ブレーキダンパー５は、その一端である橋台側端部にて鉛直軸線廻りに回動自在に橋台３にピン接合してあるとともに、その他端である橋桁側端部においても鉛直軸線廻りに回動自在に橋桁２にピン接合してある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
材軸方向に長孔が形成されるとともに該材軸方向に沿った両面に摩擦材が設けられた中間連結板と、一方の面にステンレス板がそれぞれ取り付けられた一対の側方連結板と、前記中間連結板及び前記一対の側方連結板を該中間連結板が該一対の側方連結板の間に挟み込まれた状態で前記材軸方向に沿って相対移動自在にかつ前記ステンレス板が前記摩擦材上を前記材軸方向に沿って摺動自在に連結する連結機構とから構成するとともに、該連結機構を、前記一対の側方連結板のうち、一方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に皿バネを介して挿入されたボルトを前記中間連結板に形成された前記長孔に挿通した上、他方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に貫通させて先端にナットを螺合し締結できるように構成したブレーキダンパーを用いた橋梁の制振構造であって、前記ブレーキダンパーの一端である前記中間連結板の非連結端を橋梁の上部構造及び該上部構造を所定の可動支承を介して支持する下部構造の一方に鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合するとともに、前記ブレーキダンパーの他端である前記一対の側方連結板の非連結端を前記上部構造及び下部構造の他方に鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合したことを特徴とする橋梁の制振構造。
【請求項２】
鉛直変位吸収手段を介して前記ブレーキダンパーを前記上部構造及び前記下部構造に接合した請求項１記載の橋梁の制振構造。
【請求項３】
前記ブレーキダンパーを互いに非平行となるように複数設置した請求項１記載の橋梁の制振構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁、特に上部構造の制振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される支承は、上部構造の荷重を確実に下部構造に伝達する役割を果たすほか、温度変化、クリープ等による上部構造の伸縮や回転を円滑に吸収する役割も果たしている。
【０００３】
かかる支承は、荷重の伝達機能と回転機能をもったピン支承などの固定支承と、これらに加えて水平移動機能を併せ持ったローラ支承、ゴム支承などの可動支承に大別される。
【０００４】
一方、地震時における橋梁、特に上部構造の振動抑制についてさまざまな技術開発が行われてきた。
【０００５】
地震時において上部構造の振動を抑制する方法としては、上部構造と下部構造との間に可動支承の一種である免震支承を設置することにより上部構造への入力地震動を低減するとともに、かかる免震化によって増大する上部構造と下部構造との相対変位を減衰装置で抑制する手法が一般的であるが、可動支承と減衰性能が高いアクティブダンパー等の減衰装置とを組み合わせることも研究開発されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開2000-352113号公報
【０００７】
【非特許文献１】
株式会社大林組、技術インデックス、[online]、[平成１４年１２月１０日検索]、インターネット＜URL : http://techs.obayashi.co.jp/techs/srb/show_detail？data=1432&freeword=%83%5F%83%93%83%70%81%5B&id=0&start=10&count=5＞
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したアクティブダンパーは、橋梁の振動をセンサーで検出しつつ、該センサーで検出された振動を分析することによって、橋梁の振動が抑制されるような制御力を該橋梁に作用させる、あるいは橋梁の剛性を可変に構成しておき、やはり橋梁の振動が抑制されるように剛性を変化させる、いわゆるアクティブ制振であるため、システム全体の規模が大きくなり、必ずしも経済性に優れるとは言い難いという問題を生じていた。
【０００９】
また、そのような性質上、多数存在する既設の橋梁を耐震補強するにもやはり経済性の面で優れるとは言い難いという問題も生じていた。
【００１０】
さらには、既設の橋梁を耐震補強する場合において、上部構造と下部構造との間の支承を交換しなければ、減衰装置を設置するためのクリアランスを確保できず、結果として、所要の減衰性能を備えた減衰装置の設置を断念せざるを得ない場合もあるという問題も生じていた。
【００１１】
本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、経済性に優れなおかつ既設の耐震補強にも適用可能な橋梁の制振構造を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る橋梁の制振構造は請求項１に記載したように、材軸方向に長孔が形成されるとともに該材軸方向に沿った両面に摩擦材が設けられた中間連結板と、一方の面にステンレス板がそれぞれ取り付けられた一対の側方連結板と、前記中間連結板及び前記一対の側方連結板を該中間連結板が該一対の側方連結板の間に挟み込まれた状態で前記材軸方向に沿って相対移動自在にかつ前記ステンレス板が前記摩擦材上を前記材軸方向に沿って摺動自在に連結する連結機構とから構成するとともに、該連結機構を、前記一対の側方連結板のうち、一方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に皿バネを介して挿入されたボルトを前記中間連結板に形成された前記長孔に挿通した上、他方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に貫通させて先端にナットを螺合し締結できるように構成したブレーキダンパーを用いた橋梁の制振構造であって、前記ブレーキダンパーの一端である前記中間連結板の非連結端を橋梁の上部構造及び該上部構造を所定の可動支承を介して支持する下部構造の一方に鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合するとともに、前記ブレーキダンパーの他端である前記一対の側方連結板の非連結端を前記上部構造及び下部構造の他方に鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合したものである。
【００１３】
また、本発明に係る橋梁の制振構造は、鉛直変位吸収手段を介して前記ブレーキダンパーを前記上部構造及び前記下部構造に接合したものである。
【００１４】
また、本発明に係る橋梁の制振構造は、前記ブレーキダンパーを互いに非平行となるように複数設置したものである。
【００１５】
本発明に係る橋梁の制振構造においては、連結機構を、一対の側方連結板のうち、一方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に皿バネを介して挿入されたボルトを中間連結板に形成された長孔に挿通した上、他方の側方連結板に穿孔されたボルト孔に貫通させて先端にナットを螺合し締結できるように構成してある。
【００１６】
そのため、一対の側方連結板による中間連結板の挟着力、すなわち、皿バネによる押付け力をステンレス板と摩擦材との間の動的摩擦係数が所望の大きさになるように設定しておけば、橋梁に水平地震動が入力して上部構造と下部構造との間に相対水平変位が発生した場合、中間連結板の両面に設けられた摩擦材と一対の側方連結板のそれぞれに設けられたステンレス板とが摺動して、上述した動的摩擦係数に応じた摩擦力が発生し、これが熱に変換されることで、上部構造の振動が効果的に抑制される。なお、皿バネによる押付け力は、ボルト及びナットの締結トルクを適宜調整することで任意に設定することができる。
【００１７】
また、中間連結板や側方連結板の非連結端は、橋梁の上部構造と下部構造のそれぞれに鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合してあるため、水平地震動が橋梁に作用しても、これら中間連結板や側方連結板には軸力しか伝達されず、かくして、上述した摩擦材とステンレス板との摺動による上部構造の振動エネルギー吸収が確実に行われる。
【００１８】
上部構造は、下部構造に対して水平面内、特に橋軸方向に沿って水平移動ができるよう、ローラ支承、ゴム支承、免震支承といった所定の可動支承で支持されていればよい。
【００１９】
なお、例えばゴム支承が採用されている場合、上部構造は、下部構造に対して相対鉛直変位を生じることになるが、かかる場合において、鉛直変位吸収手段を介して前記ブレーキダンパーを前記上部構造及び前記下部構造に接合しておけば、上述した相対鉛直変位を鉛直変位吸収手段で吸収することが可能となり、中間連結板や一対の側方連結板には、やはり軸力しか伝達されず、摩擦材とステンレス板との摺動による上述したエネルギー吸収の実効化をより確実に図ることが可能となる。
【００２０】
ブレーキダンパーは、その一端である中間連結板の非連結端を上部構造及び下部構造の一方にピン接合するとともに、その他端である一対の側方連結板の非連結端を上部構造及び下部構造の他方にピン接合した構成とする限り、その配置場所、配置方向、配置数等は任意である。
【００２１】
例えば、下部構造は橋台でも橋脚でもよい。また、上部構造である橋桁と下部構造である橋台あるいは橋脚との間にブレーキダンパーを橋軸方向に沿って単体で配置してもよいし、複数並設するようにしてもかまわない。さらには、ブレーキダンパーを互いに非平行となるように複数設置してもよい。かかる構成によれば、上部構造の振動を橋軸方向に限らず、全方位的にエネルギー吸収することが可能となる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る橋梁の制振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。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２３】
図１は、本実施形態に係る橋梁の制振構造の配置状況を示した全体図である。同図でわかるように、本実施形態に係る橋梁の制振構造１は、橋梁の下部構造である橋台３及び橋脚４と該橋台及び橋脚の上に設置された可動支承６で支持される上部構造たる橋桁２との間にブレーキダンパー５をそれぞれ設置してなる。
【００２４】
可動支承６は、橋台３あるいは橋脚４に対する橋桁２の相対水平移動を所定の範囲内で許容しつつ、橋桁２からの鉛直荷重を橋台３あるいは橋脚４に伝達するようになっており、免震支承、ローラ支承等を採用することができる。
【００２５】
図２は、ブレーキダンパー５とその取付け状況を示したものである。同図でわかるように、ブレーキダンパー５は、その一端である橋台側端部にて鉛直軸線廻りに回動自在に橋台３にピン接合してあるとともに、その他端である橋桁側端部においても高さ調整用台座１２を介して鉛直軸線廻りに回動自在に橋桁２にピン接合してある。なお、図２(b)は、橋台側におけるブレーキダンパー５の取付け状況を示しているが、橋脚においても、同図と対称に設置されている点を除き、橋台側と同様にブレーキダンパー５を設置してある。
【００２６】
ブレーキダンパー５は図３に示すように、中間連結板２１と、一対の側方連結板２２，２２と、中間連結板２１及び一対の側方連結板２２，２２を連結する連結機構２３とから構成してある。
【００２７】
中間連結板２１は、側方連結板２２，２２に連結される連結端と取付け用ブラケット２５にピン接合される非連結端とを両端に有するロッド状平板であり、その材軸方向に長孔２４を形成してあるとともに、該長孔の両脇には、それと平行にかつ長孔２４とほぼ同等の長さにわたって摩擦材２７，２７を設けてある。なお、かかる摩擦材２７，２７は、中間連結板２１の両面に設けてある。
【００２８】
一方、側方連結板２２，２２は、中間連結板２１に連結される連結端と取付け用ブラケット２６にピン接合される非連結端とを両端に有するロッド状平板であり、一方の面に矩形状のステンレス板２８をそれぞれ取り付けてある。
【００２９】
ここで、取付け用ブラケット２５は、高さ調整用台座１２を介して橋桁２の下面に固定し、取付け用ブラケット２６は、橋台３あるいは橋脚４の上面に固定してあるが、取付け用ブラケット２５及び取付け用ブラケット２６は、鉛直変位吸収手段としてのスプリングワッシャー２９を介して高さ調整用台座１２や橋台３あるいは橋脚４に取り付けてあり、該スプリングワッシャーによって橋桁２と橋台３あるいは橋脚４との間の相対鉛直変位を吸収できるようになっている。
【００３０】
連結機構２３は、中間連結板２１と側方連結板２２，２２との連結箇所でそれらが回転してしまうことがないよう、それらの材軸に沿って２つ並設してあり、図４の分解図でよくわかるように、一対の側方連結板２２，２２のうち、一方の側方連結板２２に穿孔されたボルト孔３５に平ワッシャー３３及び皿バネ３４を介してボルト３２を挿入するとともに、該ボルトを中間連結板２１に形成された長孔２４に挿通した上、他方の側方連結板２２に穿孔されたボルト孔３６及び平ワッシャー３７に貫通させ、その先端にナット３８を螺合して締結できるように構成してあり、かかる構成により、中間連結板２１及び側方連結板２２，２２を、該中間連結板が該側方連結板の間に挟み込まれた状態で材軸方向に沿って相対移動自在にかつステンレス板２８が摩擦材２７上を材軸方向に沿って摺動自在になるようになっている。
【００３１】
長孔２４及び摩擦材２７は、水平地震動によって生じる橋桁２と橋台３あるいは橋脚４との相対水平変位と同等又はそれ以上の長さを確保するものとし、水平地震動の規模は、設計上要求される設計地震動によって定める。
【００３２】
本実施形態に係る橋梁の制振構造１においては、連結機構２３を、一対の側方連結板２２，２２のうち、一方の側方連結板２２に穿孔されたボルト孔３５に皿バネ３４を介して挿入されたボルト３２を中間連結板２１に形成された長孔２４に挿通した上、他方の側方連結板２２に穿孔されたボルト孔３６に貫通させて先端にナット３８を螺合し締結できるように構成してある。
【００３３】
そのため、一対の側方連結板２２，２２による中間連結板２１の挟着力、すなわち、皿バネ３４による押付け力をステンレス板２８と摩擦材２７との間の動的摩擦係数が所望の大きさになるように設定しておけば、橋梁に水平地震動が入力して橋桁２と橋台３又は橋脚４との間に相対水平変位が発生した場合、中間連結板２１の両面に設けられた摩擦材２７と一対の側方連結板２２，２２のそれぞれに設けられたステンレス板２８とが摺動し、上述した動的摩擦係数に応じた摩擦力が発生し、これが熱に変換されることで、橋桁２の振動が効果的に抑制される。なお、皿バネ３４による押付け力は、ボルト３２及びナット３８の締結トルクを適宜調整することで任意に設定することができる。
【００３４】
動的摩擦係数の大きさは、ブレーキダンパー５の設計耐力とそのストローク長、すなわち長孔２４の長さとの兼ね合いで設定すればよい。すなわち、設計耐力を大きくするのであれば、皿バネ３４の押付け力を大きくすることで動的摩擦係数を大きくすればよい。
【００３５】
このようにすれば、わずかな相対水平変位でも大きなエネルギー吸収が可能となり、かかる場合には、ストローク長は短くてもかまわない。
【００３６】
一方、このようにブレーキダンパー５の設計耐力を大きくすると、それに応じた反力が橋台３や橋脚４に作用してより大きな応力が生じることとなるため、断面を大きくする等、下部構造の規模を大きくせねばならない。
【００３７】
したがって、下部構造である橋台３や橋脚４の規模を抑えるべく、設計耐力を小さくする一方、ストローク長を長くするのが望ましい。
【００３８】
本実施形態に係るブレーキダンパー５は、中間連結板２１及び側方連結板２２，２２の長さ、ひいてはストローク長を所望の長さに設定できるため、設計耐力を小さくしてストローク長でエネルギー吸収をかせぐ後者の方法を採用することが可能であり、その意味では、橋梁に最適な減衰装置であると言える。
【００３９】
なお、設計耐力を低くした場合においては、地震時のみならず、橋台３や橋脚４のクリープ、温度変化等による変形にも追従することが可能となる。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態に係る橋梁の制振構造１によれば、皿バネ３４による押付け力をステンレス板２８と摩擦材２７との間の動的摩擦係数が所望の大きさになるように設定しておくことで、地震発生時、中間連結板２１の両面に設けられた摩擦材２７と一対の側方連結板２２，２２のそれぞれに設けられたステンレス板２８とが摺動して動的摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。そのため、橋桁２の振動を効果的に抑制することができる。
【００４１】
また、従来においては、橋梁の地震応答を十分に低減させることができなかったため、橋梁に使用される伸縮継手の伸縮量を大きく設定せざるを得なかったが、本実施形態に係る橋梁の制振構造１によれば、上述したように橋桁２の振動を効果的に抑制することができるため、伸縮継手の伸縮量を小さく設定することが可能となる。
【００４２】
そのため、伸縮継手の伸縮量を大きく設定した場合の弊害、例えば維持管理が難しい、構造上の欠点となる、車両通過時に騒音が発生する、コストが高くなるといった弊害を未然に防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態に係る橋梁の制振構造１によれば、中間連結板２１や側方連結板２２，２２の非連結端が橋桁２と橋台３あるいは橋脚４のそれぞれに鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合してあるため、水平地震動が橋梁に作用しても、これら中間連結板２１や側方連結板２２，２２には軸力しか伝達されず、かくして、上述した摩擦材２７とステンレス板２８との摺動による橋桁２の振動エネルギー吸収を確実に行うことができる。
【００４４】
また、本実施形態に係る橋梁の制振構造１によれば、中間連結板２１を一対の側方連結板２２，２２で挟み込むように連結してブレーキダンパー５を構成してあるため、ブレーキダンパー５の全体高さを抑えることが可能となる。
【００４５】
そのため、橋桁２と橋台３あるいは橋脚４との間のクリアランスが小さい場合にも設置することが可能となり、新設される橋梁はもちろんのこと、既存の橋梁にも適用して耐震補強を行うことが可能となる。
【００４６】
また、本実施形態に係る橋梁の制振構造１によれば、取付け用ブラケット２５及び取付け用ブラケット２６を鉛直変位吸収手段としてのスプリングワッシャー２９を介して高さ調整用台座１２や橋台３あるいは橋脚４に取り付けたので、該スプリングワッシャーにより、橋桁２と橋台３あるいは橋脚４との間の相対鉛直変位を吸収することができる。
【００４７】
そのため、中間連結板２１や一対の側方連結板２２，２２には、やはり軸力しか伝達されず、摩擦材２７とステンレス板２８との摺動による上述したエネルギー吸収の実効化をより確実に図ることが可能となる。
【００４８】
本実施形態では、橋桁２の側に高さ調整用台座１２を用いたが、可動支承６の高さが低い場合など、ブレーキダンパー５の設置高さを調整する必要がない場合にはこれを省略し、取付け用ブラケット２５を直接、橋桁２に固定するようにしてもかまわない。
【００４９】
また、本実施形態では、ブレーキダンパー５を橋軸方向と平行に単体で配置したが、これに代えて図５に示すように、互いに非平行となるように複数設置してもよい。例えば、互いに直交するように二つのブレーキダンパー５，５を設置することが考えられる。
【００５０】
かかる構成によれば、橋軸方向に限らず、橋軸直交方向の橋桁２の振動についても振動エネルギーを吸収することができるため、結局、全方位的にエネルギー吸収することが可能となる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明に係る橋梁の制振構造によれば、地震発生時、中間連結板の両面に設けられた摩擦材と一対の側方連結板のそれぞれに設けられたステンレス板とが摺動して動的摩擦係数に応じた摩擦力が発生する。そのため、上部構造の振動を効果的に抑制することが可能となる。
【００５２】
また、中間連結板や側方連結板の非連結端が上部構造と下部構造のそれぞれに鉛直軸線廻りに回動自在にピン接合してあるため、水平地震動が橋梁に作用しても、これら中間連結板や側方連結板には軸力しか伝達されず、かくして、上述した摩擦材とステンレス板との摺動による橋桁の振動エネルギー吸収を確実に行うことができる。
【００５３】
また、本発明に係る橋梁の制振構造によれば、中間連結板を一対の側方連結板で挟み込むように連結してブレーキダンパーを構成してあるため、ブレーキダンパーの全体高さを抑えることができる。そのため、上部構造と下部構造との間のクリアランスが小さい場合にも設置することが可能となり、新設される橋梁はもちろんのこと、既存の橋梁にも適用して耐震補強を行うことが可能となる。
【００５４】
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態に係る橋梁の制振構造の配置状況を示した全体図。
【図２】ブレーキダンパー５とその取付け状況を示した図であり、(a)は平面図、(b)はＡ−Ａ線方向の矢視図。
【図３】ブレーキダンパーの詳細図であり、(a)は平面図、(b)はＢ−Ｂ線方向の矢視図。
【図４】連結機構２３の分解図。
【図５】ブレーキダンパー５の配置に関する変形例を示した平面図。
【符号の説明】
１                          橋梁の制振構造
２                          橋桁（上部構造）
３                          橋台（下部構造）
４                          橋脚（下部構造）
５                          ブレーキダンパー
６                          可動支承
２１                        中間連結板
２２                        側方連結板
２３                        連結機構
２４                        長孔
２７                        摩擦材
２８                        ステンレス板
２９                        スプリングワッシャー（鉛直変位吸収手段）
３２                        ボルト
３４                        皿バネ
３５，３６                  ボルト孔
３８                        ナット
【図１】
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【図２】
2004197502.tif 000004
【図３】
2004197502.tif 000005
【図４】
2004197502.tif 000006
【図５】
2004197502.tif 000007