(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物とその支持脚の間に設けられる免震支承構造であり、構造物の下部に支持脚の上部が支持脚周囲に空間をおいて貫通する貫通部が設けられ、この貫通部の両側に配置した吊り部材の上下端部がそれぞれ支持脚の上端部と構造物の下部に自在継手を介して接続され、構造物が水平方向に揺動可能に吊り支持されていることを特徴とする構造物の振り子型免震支承構造。
【請求項２】
吊り部材は長さ調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の構造物の振り子型免震支承構造。
【請求項３】
地震時に固定が解除される揺れ防止装置により構造物が支持脚に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造物の振り子型免震支承構造。
【請求項４】
支持脚に連結する構造物は浮力を利用した浮体構造物であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の構造物の振り子型免震支承構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物による人工地盤、橋梁、建築物、その他の構造物に適用される構造物の振り子型免震支承構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に示すのは、軟弱地盤上に設置される浮力を利用した人工地盤の１例である。人工地盤１は、橋梁と見立てることができ、鋼製ポンツーン形式等のプラットフォーム２から構成され、例えば４点の橋脚３およびフーチング杭基礎４と免震装置５などを有しており、プラットフォーム２の浮力利用により上載荷重の大部分を相殺し、免震装置５により水平方向荷重を低減し、４点の橋脚３・基礎４にプラットフォーム２を着底させて支持する構造形式である。なお、プラットフォーム２の上には建屋６が設けられ、プラットフォーム２と両側の埋立地の橋台７とが連絡橋８を介して連結されている。
【０００３】
免震装置５としては、例えば図４に示すような構造が考えられている。図４(a) は、水面下（圧気構造）の免震ゴム支承構造であり、プラットフォーム２の底部に橋脚３の上部が挿入される水面下の支承凹部５０を形成し、橋脚３の上面に免震ゴム（積層ゴム）支承５１をライナー５２を介して設置し、支承凹部５０にはエアを供給して気中状態を確保している。この構造は、支承部がプラットフォーム２の１階床レベルに突出しない利点がある。
【０００４】
図４(b) は、水面上の免震ゴム支承構造であり、プラットフォーム２を貫通した橋脚３の上部が挿入される門形支承部５３をプラットフォーム２の上面に突設し、橋脚３の上面に免震ゴム（積層ゴム）支承５１をライナー５２を介して設置している。この構造は、通常気圧下であるため、作業環境が良く、また、プラットフォーム２の上部での作業であるため、作業性が良い。
【０００５】
基礎地盤が沈下した場合には、いずれの場合も、上部工をジャッキ５４により仮受し、ライナー５２を調整することにより対応している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
従来の免震ゴム支承（積層ゴム）構造の場合、圧縮バネ係数が大きいため、鉛直方向の変形が少なく、また、せん断バネ係数が小さいため、上部工の固有周期を長周期化させ、免震効果を大きくできる利点があるものの、次に示すような課題がある。
【０００７】
(1) 基礎地盤が軟弱な場合に生じる基礎の沈下に対して、上部工をジャッキで仮受している間に、ライナーを挿入・撤去して高さ調整するため、面倒で時間のかかる作業となる。
【０００８】
(2) 基礎地盤が軟弱な場合、基礎間で不同沈下が生じる場合が多く、この不同沈下が生じた場合、上部工と橋脚間に設置された支承に引張力が生じることがある。通常の免震ゴム支承は、引張力に対して抵抗力が小さいため、引張力が生じないような工夫が必要となる。
【０００９】
(3) 基礎地盤が軟弱で地盤沈下に伴う地盤の側方移動が生じる場合、免震ゴム支承のせん断変形量に対して管理を行い、定めたせん断変形量を超える場合は支承位置の盛替えを行う必要がある。
【００１０】
本発明は、このような課題を解消すべくなされたもので、その目的は、比較的簡易な支承構造で所望の免震効果が得られると共に、基礎地盤が軟弱な場合の基礎の沈下、基礎間の不同沈下、地盤の側方移動等に対して容易に対応することのできる構造物の振り子型免震支承構造を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、構造物とその支持脚の間に設けられる免震支承構造であり、構造物の下部に支持脚の上部が支持脚周囲に空間をおいて貫通する貫通部が設けられ、この貫通部の両側に配置した吊り部材の上下端部がそれぞれ支持脚の上端部と構造物の下部に自在継手を介して接続され、構造物が水平方向に揺動可能に吊り支持されていることを特徴とする構造物の振り子型免震支承構造である。吊り部材には、吊りロッドや吊りワイヤーを用いることができ、その上下端部をそれぞれピンやボール等による自在継手を介して支持脚（橋脚など）と構造物（人工地盤、橋梁、建築物など）に接続し、構造物を支持脚に対して水平方向に揺動可能な振り子構造とする。
【００１２】
本発明の請求項２は、吊り部材は長さ調整可能であることを特徴とする請求項１に記載の構造物の振り子型免震支承構造である。例えば、吊りロッドに雄ねじを設け、ナットで自在継手の球面部材等を吊りロッドに固定し、あるいは、吊りロッドの中間部にターンバックルを設け、ナットやターンバックルを回転させることで、吊り部材の長さを調整できるようにする。
【００１３】
本発明の請求項３は、地震時に固定が解除される揺れ防止装置により構造物が支持脚に固定されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の構造物の振り子型免震支承構造である。通常状態や暴風時には、揺れ防止装置で構造物と橋脚を固定し、風や波等による構造物の揺れを防止し、センサ等で地震を感知して揺れ防止装置による固定を解除し、構造物を支持脚から切り離し、振り子運動できるようにする。
【００１４】
本発明の請求項４は、支持脚に連結する構造物は浮力を利用した浮体構造物であることを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３に記載の構造物の振り子型免震支承構造である。例えば、浮力を利用した人工地盤に適用する場合であり、フーチング杭基礎上に構築した橋脚を人工地盤のデッキ面から十分な高さまで突出させ、この橋脚上部から吊り部材により人工地盤を吊り下げ支持する。
【００１５】
以上のような構成において、通常時や暴風時には、揺れ防止装置により構造物と支持脚が固定され、構造物が風等で揺れるのが防止される。地震時には、揺れ防止装置による固定が解除され、構造物が支持脚から切り離され、構造物が振り子構造となり構造物の固有周期が長周期化し、基礎地盤から伝達される地震動が軽減され、免震効果が得られる。
【００１６】
基礎地盤が軟弱で将来基礎が沈下した場合には、吊り部材の長さを調節するだけで、構造物の高さを容易に調整することができる。また、基礎地盤が軟弱で将来基礎間で不同沈下が生じた場合にも、各基礎の吊り部材の長さをそれぞれ調節することで、構造物を水平にすることができると共に、各吊り部材に荷重を均等に負担させることができる。さらに、基礎地盤が軟弱で将来地盤沈下に伴う側方移動が生じた場合でも、吊り部材の自在継手により支持脚・基礎と構造物の相対変位を吸収することができ、吊り部材への負担も解消することができ、地盤の側方移動にも容易に対応することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施形態は、軟弱地盤上に設置される浮力を利用した人工地盤の例である。図１は本発明の振り子型免震支承構造の１例を示す構造物の部分側面図である。図２は振り子型免震支承構造の吊り部材の例を示した断面図である。
【００１８】
人工地盤１は、従来と同様、鋼製ポンツーン形式等のプラットフォーム２から構成され、例えばプラットフォーム２の両側部にそれぞれ２箇所に配設される合計４箇所の橋脚３およびフーチング杭基礎４を有しており（図３参照）、図１に示すように、橋脚３の上に振り子型免震支承構造１１を設け、プラットフォーム２の浮力利用により上載荷重の大部分を相殺し、振り子型免震支承構造１１により水平方向荷重を低減し、４点の橋脚３・基礎４においてプラットフォーム２を吊下げ支持する構造形式である。
【００１９】
振り子型免震支承構造１１は、主として、橋脚３の上部に形成した支持梁部１２と、支持梁部１２とプラットフォーム２の上面を連結してプラットフォーム２を水平方向に揺動可能に吊り支持する吊りロッド１３と、プラットフォーム２と橋脚３とを固定し地震時には固定が解除される風揺れ防止装置１４から構成されている。
【００２０】
プラットフォーム２には、箱抜き等により橋脚３の貫通部（外面が開口する切欠きや貫通孔）１５を設け、橋脚３の上部がプラットフォーム２の上面から所定高さで突出するようにする。この橋脚３の上端部に水平方向に突出する支持梁部１２を一体的に形成する。
【００２１】
吊りロッド１３は、橋脚３を挟んでＸ方向に一対で配設し、あるいは、Ｘ方向とＹ方向にそれぞれ一対で配設し、その上端部を支持梁部１２にユニバーサルジョイント（ピンジョイントやボールジョイント等の自在継手）１６を介して接続し、その下端部をプラットフォーム２にユニバーサルジョイント（ピンジョイントやボールジョイント等の自在継手）１７を介して接続し、さらに、適宜の手段で長さ調整可能とする。
【００２２】
例えば、図２(a) に示すように、上部のユニバーサルジョイント１６を、吊りロッド１３に取付けた球面部材２０と、支持梁部１２の上面に設けた球面受け座２１から構成し、支持梁部１２に設けた貫通孔１２ａに吊りロッド１３を挿通すると共に、吊りロッド１３に設けた雄ねじ１３ａを球面部材２０を貫通させ、ナット２２で球面部材２０を固定する。ナット２２を回転させれば、吊りロッド１３の長さを任意に調節することができる。なお、貫通孔１２ａは下に向かって広がる形状とし、吊りロッド１３の揺動に支障がないようにする。
【００２３】
あるいは、図２(b) に示すように、支持梁部１２の下面にピンやボールによるユニバーサルジョイント１６を固定し、吊りロッド１３の中間部にターンバックル２３を設け、ターンバックル２３の操作により吊りロッド１３の長さを任意に調節する。また、図２(a) と図２(b) を併用することもできる。
【００２４】
風揺れ防止装置１４は、通常状態および暴風時に、プラットフォーム２と橋脚３を固定して両者の変位を一体化し、地震時には、固定を解除してプラットフォーム２が振り子運動できるようにするためのものであり、センサーで地震を感知してストッパーを外すような構造とする。なお、この風揺れ防止装置１４は、プラットフォーム２の上面から橋脚３の上部を取り囲むように一体的に立ち上がる立ち上がり部材３０と橋脚３の上部との間に設置する。
【００２５】
以上のような構成の人工地盤の振り子型免震支承構造１１において、次に示すように動作する。
【００２６】
(1) 水面に浮かぶプラットフォーム２が橋脚３に振り子型免震支承構造１１を介して吊り支持される。プラットフォーム２の浮力により橋脚３・基礎４への負担が低減される。
【００２７】
(2) 通常時や暴風時には、風揺れ防止装置１４によりプラットフォーム２と橋脚３が固定され、プラットフォーム２が風や波等で揺れるのが防止される。
【００２８】
(3) 地震時には、風揺れ防止装置１４による固定が解除され、プラットフォーム２が橋脚３から切り離され、プラットフォーム２等の上部工が振り子構造となり上部工の固有周期が長周期化し、基礎地盤から伝達される地震動が軽減され、免震効果が得られる。固有周期は振り子の長さで決まるため、吊りロッド１３の長さを長周期となる範囲で適宜決定する。
【００２９】
(4) 基礎地盤が軟弱で将来基礎４が沈下した場合には、吊りロッド１３の長さを調節するだけで、プラットフォーム２の高さを容易に調整することができる。
【００３０】
(5) 基礎地盤が軟弱で将来基礎４，４間で不同沈下が生じた場合にも、各基礎４の吊りロッド１３の長さをそれぞれ調節することで、プラットフォーム２を水平にすることができると共に、各吊りロッド１３に荷重を均等に負担させることができる。
【００３１】
(6) 基礎地盤が軟弱で将来地盤沈下に伴う側方移動が生じた場合でも、吊りロッド１３のユニバーサルジョイント１６，１７により橋脚３・基礎４とプラットフォーム２の相対変位を吸収することができ、吊りロッド１３への負担も解消することができ、側方移動にも容易に対応することができる。
【００３２】
なお、本発明の振り子型免震支承構造１１の吊り部材と長さ調整機構は、図示例に限らず、例えばウインチとワイヤロープ等でもよい。また、以上のような浮力を利用した人工地盤に限らず、通常の人工地盤、橋梁、建築物、その他の構造物の免震にも本発明の振り子型免震支承構造を適用することができる。
【００３３】
【発明の効果】
(1) 構造物を支持脚に吊り部材を介して吊り支持し、構造物を振り子構造として固有周期を長周期化し、基礎地盤から伝達される地震動を軽減するようにしたため、吊り部材等からなる比較的簡易な支承構造で所望の免震効果を得ることができる。通常時や暴風時には、揺れ防止装置により構造物と支持脚を固定するため、構造物が風等で揺れるのを防止することができる。
【００３４】
(2) 基礎地盤が軟弱で将来基礎が沈下した場合には、吊り部材の長さを調節するだけで、構造物の高さを容易に調整することができ、基礎の沈下に対して容易に対応することができる。
【００３５】
(3) 基礎地盤が軟弱で将来基礎間で不同沈下が生じた場合にも、各基礎の吊り部材の長さをそれぞれ調節することで、構造物を水平にすることができると共に、各吊り部材に荷重を均等に負担させることができ、基礎間の不同沈下に容易に対応することができる。
【００３６】
(4) 基礎地盤が軟弱で将来地盤沈下に伴う側方移動が生じた場合でも、吊り部材の自在継手により支持脚・基礎と構造物の相対変位を吸収することができ、吊り部材への負担も解消することができ、地盤の側方移動にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振り子型免震支承構造の１例を示す構造物の部分側面図である。
【図２】本発明の振り子型免震支承構造の吊りロッドの具体例を示す断面図である。
【図３】本発明が適用される浮力を利用した人工地盤の例を示す側面図である。
【図４】図３の人工地盤における従来の免震支承構造を示す部分側面図である。
【符号の説明】
１……人工地盤
２……プラットフォーム
３……橋脚
４……フーチング杭基礎
５……免震装置
６……建屋
７……橋台
８……連絡橋
１１……振り子型免震支承構造
１２……支持梁部
１２ａ…貫通孔
１３……吊りロッド
１３ａ…雄ねじ
１４……風揺れ防止装置
１５……貫通部
１６……ユニバーサルジョイント
１７……ユニバーサルジョイント
２０……球面部材
２１……球面受け座
２２……ナット
２３……ターンバックル
３０……立ち上がり部材
【図１】
0003885549.tif 000002
【図２】
0003885549.tif 000003
【図３】
0003885549.tif 000004
【図４】
0003885549.tif 000005