(57)【要約】【課題】エネルギー吸収性能に優れ、しかもコンパクトで製造コストも安価に抑えることができるダンパーストッパーを提供する。【解決手段】下部構造の上面に橋軸方向に対向して設置される支点部材対１であって、各組が橋軸直角方向Ｙに間隔を置いて配置される２組の支点部材対１、１と、各組の支点部材対１に中間部が挟まれ、かつ両端部が各組の支点部材対１の外方に突出するように配置される鋼板からなるダンパー本体２と、上部構造の下面に設置され、ダンパー本体２の突出部２ａ、２ａの両面にそれぞれ対向する４つの載荷部材３とを備えてなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部構造の上面に橋軸方向に対向して設置される支点部材対であって、各組が橋軸直角方向に間隔を置いて配置される２組の支点部材対と、
各組の支点部材対に中間部が挟まれ、かつ両端部が各組の支点部材対の外方に突出するように配置される鋼板からなるダンパー本体と、
上部構造の下面に設置され、前記ダンパー本体の前記突出部の両面にそれぞれ対向する４つの載荷部材と
を備えてなることを特徴とする橋梁用ダンパーストッパー。
【請求項２】
前記支点部材対の対向面は、母線が鉛直向きの部分円筒面に形成されていることを特徴とする請求項１記載の橋梁用ダンパーストッパー。
【請求項３】
各載荷部材の前記ダンパー本体と対向する対向面は、母線が鉛直向きの部分円筒面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の橋梁用ダンパーストッパー。
【請求項４】
各組の支点部材対の橋軸直角方向に隣り合う支点部材間は、前記ダンパー本体との間に間隙を形成するように連結部材により連結されていることを特徴とする請求項１、２又は３記載の橋梁用ダンパーストッパー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、橋梁用ダンパーストッパーに関し、より詳細には地震時に上部構造の運動エネルギーを吸収して振動を減衰させ、あるいは落橋を防止するためのダンパーストッパーに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋梁用のエネルギー吸収装置として、低降伏点鋼からなるせん断パネルのせん断塑性ひずみにより振動エネルギーを吸収すると同時に、ストッパーとしての機能を持たせた制振ストッパーが知られている（例えば特許文献１参照）。この制振ストッパーは、優れたエネルギー吸収機能を発揮するが、荷重・ひずみ曲線に関わる理論解析が難しい。また溶接部分があるため、品質管理が容易ではない。さらに、地震後の取り替え等メンテナンスにおいて手間を要するというような難点がある。
【０００３】
落橋防止装置としては、ケーブル形式等の引張抵抗型のもの、コンクリートブロック、鋼製ブラケット等が知られている。引張抵抗型のものは、基本的にはケーブルの弾性限界内で使用されるため、エネルギー吸収機能を有していない。ある種の引張抵抗型でエネルギー吸収機能を備えたものがあるが、主に緩衝が目的であり運動エネルギーと吸収量の関係は明確でない。また鋼管等の塑性ひずみに依拠しているため、ひずみ量がある値に達すると機能を失う。
【０００４】
さらに、落橋防止装置等の衝撃を受けるストッパーは、上部構造の運動エネルギーの全てを他のエネルギーに変換して役割を果たすものであるが、引張抵抗型のものは単に耐力（応力度）の照査のみで設計されている。それゆえ、ケーブル形式の場合、エネルギー吸収能力に関係するケーブル長さが考慮されておらず、長さ不足のため十分に機能しないケースがある。
【０００５】
その他、コンクリートブロックを用いる落橋防止装置は、規定された水平荷重に対する耐力は満足するも、エネルギー吸収能力はほとんどなく、ゆえに落橋防止装置としては不適切である。鋼製ブラケットを用いる落橋防止装置は、弾性限界内でのエネルギー吸収能力は小さく、ある程度の塑性ひずみによるエネルギー吸収能力はあると考えられるが、予めその量を把握するのは困難である。実験またはコンピュータによる数値解析等の方法が考えられるが現実的ではない。
【０００６】
以上のような背景のもと、この発明の発明者は、エネルギー吸収機能に優れ、しかも理論解析が容易なダンパーストッパーを先に提案した（特許文献２参照）。このダンパーストッパーは、橋梁の下部構造に設置され、対向面が円筒面となっている１対の壁部材と、壁部材間に挟持されるダンパー本体（特許文献２では反り部材と記載）と、上部構造に設置され、壁部材から両側に突出する突出部の両面に対向する４つの突起物とを備えてなる。
【０００７】
このダンパーストッパーによれば、地震時に上部構造が変位すると、突起物がダンパー本体の突出部に衝突し、ダンパー本体は壁部材の円筒面に沿って曲げによる塑性変形を生じる。この塑性変形により運動エネルギーを吸収するとともに、上部構造の動きを停止させてストッパーとして機能し、落橋を防止する。
【０００８】
しかしながら、既提案のダンパーストッパーは、壁部材の円筒面に沿ってダンパー本体に曲げ変形を生じさせるため、壁部材が大型のものとならざるをえない。また、壁部材の円筒面はその長さ方向全体に亘って形成する必要があり、加工が面倒である。したがって、製造コストが高価なものとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−１９１９１２号公報
【特許文献２】特開２００８−２０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、エネルギー吸収性能に優れ、しかもコンパクトで製造コストも安価に抑えることができるダンパーストッパーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、下部構造の上面に橋軸方向に対向して設置される支点部材対であって、各組が橋軸直角方向に間隔を置いて配置される２組の支点部材対と、
各組の支点部材対に中間部が挟まれ、かつ両端部が各組の支点部材対の外方に突出するように配置される鋼板からなるダンパー本体と、
上部構造の下面に設置され、前記ダンパー本体の前記突出部の両面にそれぞれ対向する４つの載荷部材と
を備えてなることを特徴とする橋梁用ダンパーストッパーにある。
【００１２】
より具体的には、前記支点部材対の対向面は、母線が鉛直向きの部分円筒面に形成されている。また、各載荷部材の前記ダンパー本体と対向する対向面は、母線が鉛直向きの部分円筒面に形成されている。
【００１３】
また、各組の支点部材対の橋軸直角方向に隣り合う支点部材間は、前記ダンパー本体との間に間隙を形成するように連結部材により連結されている。
【発明の効果】
【００１４】
この発明のダンパーストッパーによれば、優れたエネルギー吸収性能を得ることができ、しかもコンパクトで製造コストも安価に抑えることができる。また、取り替えが簡単でメンテナンスも容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】この発明の実施形態を示し、図２のＣーＣ線矢視による断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線矢視による断面図である。
【図３】図１のＢーＢ線矢視による立面図である。
【図４】図２のＤ−Ｄ線矢視による断面図である
【図５】ダンパー本体の曲げ変形を示す図である。
【図６】この発明によるダンパーストッパーの履歴線図である。
【図７】同ダンパーストッパーにおけるダンパー本体の曲げモーメント図である。
【図８】ダンパー本体と同サイズの部材を両端支持として、中央に集中荷重を加えた場合の曲げモーメント図である。
【図９】両端支持の場合とエネルギー吸収量を比較して示すグラフである。
【図１０】連結プレートが有る場合と無い場合の荷重−ひずみ線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示し、図２のＣーＣ線矢視による断面図（ただし、蓋体１３は右側半部のみ示されている）、図２は図１のＡ−Ａ線矢視による断面図、図３は図１のＢーＢ線矢視による立面図、図４は図２のＤ−Ｄ線矢視による断面図である。各図において、Ｘ、Ｙはそれぞれ橋軸方向及び橋軸直角方向を示している。
【００１７】
ダンパーストッパーは橋梁の下部構造５０と上部構造５１との間に設置され、この実施形態は下部構造５０が橋脚、上部構造５１がコンクリート桁である場合を示している。ダンパーストッパーは、下部構造５０の上面に設置される２組の支点部材対１、１と、ダンパー本体２と、上部構造５１の下面に設置される４つの載荷部材３とを備える。なお、ダンパーストッパーを構成する各部材は、いずれも鋼製のものである。
【００１８】
各組の支点部材対１、１はベースプレート４に固定され、このベースプレート４は複数のアンカーボルト５により下部構造５０に固定されている。各組の支点部材対１、１を構成する１対の支点部材１ａ、１ｂは、橋軸方向Ｘに沿って互いに対向する面６を持っている。支点部材１ａ、１ｂは、その対向面６が底面に対して直角となっている所定厚みを持った台形状のブロックである。
【００１９】
各支点部材１ａ、１ｂの対向面６は部分円筒面となっている。具体的には、母線が鉛直方向を向いた部分円筒面である。各支点部材対１、１を構成する支点部材１ａ、１ｂの底部間は、連結部７によって連結されている（図２参照）。
【００２０】
２組の支点部材対１、１は、橋軸直角方向Ｙに間隔を置いて設けられている。橋軸直角方向に隣接している各組の支点部材対１における一方の支点部材１ａ、１ａ間、及び他方の支点部材１ｂ、１ｂ間は連結プレート８により連結されている。具体的には、連結プレート８はその橋軸直角方向Ｙに沿う一方の鉛直方向端面が、支点部材１ａ、１ｂの対向面６の鉛直方向端縁と面一となるように支点部材１ａ、１ｂに固定されている。すなわち、連結プレート８は、部分円筒面である対向面６の頂部から後退している。
【００２１】
ダンパー本体２は、支点部材１ａ、１ｂの対向面６、６間の寸法とほぼ等しい厚みを有する長方形の部材である。ダンパー本体２は、その長さ方向中心が２組の支点部材対１、１間の中央に位置するように、中間部の２箇所で支点部材対１、１によって挟まれ、下端部は連結部７（図２参照）によって支持されている。
【００２２】
また、ダンパー本体２は、その両端部２ａ、２ａが支点部材対１、１から外方に突出する長さを有している。以上のようなダンパー本体２の設置状態で、前述のように連結プレート８は、部分円筒面である対向面６の頂部から後退していることから、ダンパー本体２と連結プレート８、８との間には間隙ｅが形成されている。
【００２３】
４つの載荷部材３は、上部構造５１の下面から垂下するように設置されている。そして、各載荷部材３は、ダンパー本体２の両端部２ａの両面すなわち４つの面とそれぞれ対向するように配置されている。これらの載荷部材３は、上部構造５１の下面にアンカーバー１０を介して設置された２つのベースプレート１１に固定されている。ベースプレート１１は、ダンパー本体２の各端部２ａと対向するそれぞれ２つの載荷部材３、３を一組として取り付けるべく２枚設置されている。これらのベースプレート１１、１１は複数の溝型鋼１２を介して連結されている。
【００２４】
載荷部材３はＨ型鋼からなり、一方のフランジ３ａがダンパー本体２の端部２ａと対向するように設置されている。一方のフランジ３ａは地震時にダンパー本体２の端部２ａに衝突するのであるが、ダンパー本体２の幅全体に亘って衝突させるために他方のフランジ３ｂよりも長さが長くなっている。また、一方のフランジ３ａは他方のフランジ３ｂよりも厚肉に形成され、ダンパー本体２との対向面１２は母線が鉛直方向を向く部分円筒面に形成されている。一方のフランジ３ａとダンパー本体２の端部２ａとの間には、所定大きさの遊間Ｅが形成されている。支点部材対１、１には、ダンパー本体２を覆うための蓋体１３が設けられている。
【００２５】
次に上記ダンパーストッパーの作用について説明する。常時において、上部構造５１には温度変化による伸縮を生じるが、載荷部材３とダンパー本体２の端部２ａとの間には遊間Ｅが形成されているので、遊間Ｅが伸縮を吸収し、ダンパー本体２には荷重が作用しない。
【００２６】
ここで地震が発生すると、上部構造５１の橋軸方向変位により、ダンパー本体２の橋軸方向両側に配置されたそれぞれ２つの載荷部材３、３がダンパー本体２の端部２ａ、２ａに交互に衝突し、端部２ａ、２ａには交番荷重が作用する。この荷重によりダンパー本体２は、図５に示すように曲げ変形を生じる。その際、支点部材１ａ、１ｂの対向面６は部分円筒面となっているので、ダンパー本体２は部分円筒面に沿った滑らかな曲げを生じる。また、支点部材対１、１間のダンパー本体２は、間隙ｅぶん曲げを生じるが、それ以上の変形は連結プレート８によって拘束される。
【００２７】
荷重が小さいときはダンパー本体２の曲げは弾性による変形であるが、荷重が大きくなるとダンパー本体２は弾性限界を超え塑性域まで曲げられる。交番荷重により橋軸方向両向きに曲げられることは、エネルギー吸収量が大きいことを示している。図６は１周期分の荷重・ひずみ線図を示したものであり、この曲線で囲まれた面積がエネルギー吸収量である。
【００２８】
図７は、この発明のダンパーストッパーにおけるダンパー本体２の曲げモーメント図を示している。一方、図８は比較のために、ダンパー本体２と同じサイズ（幅、長さ、厚み）及び材質の鋼材を用い、ダンパー本体２の載荷点間距離Ｌと同じ支点間距離Ｌとした両端支持の部材１００に中央集中荷重Ｐ（Ｐ／２＋Ｐ／２）を作用させた場合の曲げモーメント図を示している。
【００２９】
図８に示すような両端支持の部材１００に中央集中荷重が作用する場合は、載荷点のモーメントＭが最大となり、この近傍が局部的に応力度、ひずみ共に大きくなり、比較的小さな荷重で他の部位が健全であってもこの点から破壊が始まる。
【００３０】
これに対し、この発明のダンパーストッパーにおけるダンパー本体２は、図７に示すように中間２支点間すなわち支点部材１ａ、１ａ間（又は支点部材１ｂ、１ｂ間）の曲げモーメントＭが均等になる。それゆえ、ダンパー本体２の応力度、塑性ひずみ量も均等になり、両端支持の部材１００に比べてエネルギー吸収効率が格段に良くなる。また、ダンパー本体２は、応力、ひずみの集中を避けることができるので、材料を効率よく利用することができる。
【００３１】
図９は、塑性ひずみ率を２％に抑えた場合の、両端支持の部材１００によるエネルギー吸収量と、中間２支点のダンパー本体２（本発明）によるエネルギー吸収量とを比較したグラフである。エネルギー吸収量は、両端支持よりも中間２支点の方がはるかに大きく、しかも塑性ひずみによるエネルギー吸収量は弾性ひずみによるよりも格段に大きい。
【００３２】
ダンパー本体２の材料としては、例えば溶接構造用高降伏点鋼などのように、降伏点が高く、伸びが大きい鋼材を用いることが望ましい。なお、他の型式のダンパーで低降伏点鋼が用いられている例があるが、この発明によるダンパーストッパーではひずみ量が過大となるため低降伏点鋼は構造的に不適当である。
【００３３】
以上のように、この発明によるダンパーストッパーは構造が極めて簡単である。特にダンパー本体は２組の支点部材対に挟持されているだけの単独な鋼板であり、取り替え等のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００３４】
この発明によるダンパーストッパーは次のような用途に供することができる。
Ａ．橋梁用エネルギー吸収装置
（１）原則として橋梁の各支点において支承近傍に設置される。
（２）上部構造の運動エネルギーをダンパーストッパーの塑性ひずみを介して熱エネルギーとし、大気中に放散することにより振動を減衰させる機能を持つ。
【００３５】
Ｂ．落橋防止装置
（１）主に橋梁の端支点において支承近傍に設置される。
（２）上部構造の運動エネルギーをダンパーストッパーの塑性ひずみを介して熱エネルギーとし、大気中に放散することにより運動を停止させ、落橋を防止する機能を持つ。
（３）また、この発明によるダンパーストッパーは、橋軸方向両向きに機能するので、落橋を防止するとともに、上部構造がパラペットに衝突するのを防止する機能を持つ。
【００３６】
上述のように、各組の支点部材対１における一方の支点部材１ａ、１ａ間、及び他方の支点部材１ｂ、１ｂ間は連結プレート８により連結されている。この連結プレート８は補剛の機能を持つほか、上記各用途に応じて次のような機能を持つ。
【００３７】
（１）ダンパープレートを落橋防止装置として用いる場合
動的な（衝撃的な）荷重に対しては、連結プレート８が有る場合及び無い場合のいずれでも対応できる。しかしながら、現行の道路橋示方書の規定（１．５×死荷重）を満足し易くするためには、図１０に示すように、ひずみ（変位）が大きくなると曲線状の立ち上がりを示す連結プレート８が有る場合のほうが望ましい。そのために、図１に示したように連結プレート８とダンパー本体２との間に一定のコントロールされた隙間ｅを設け、ひずみがある値に達すると連結プレート８が荷重に抵抗するようにしたものである。
【００３８】
連結プレート８が有る場合の曲線状の立ち上がり部は、主に静的荷重に対応する。例えば地震動が治まった後、下部構造の変位等により不安定な釣り合い状態でもかろうじて崩壊を免れ、落橋防止装置に静的な荷重が働いているような場合に対応する。このような場合、仮に連結プレート８が無いとすると僅かな荷重増によって変位は際限なく増大し、崩壊するに至るおそれがある。
【００３９】
（２）エネルギー吸収装置として用いる場合
運動エネルギー吸収するのが主な目的であるから、連結プレート８は必ずしも設けなくともよい。連結プレート８を設けてより大きなひずみ量を確保したいときは、隙間ｅを大きくすればよい。
【００４０】
上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では上部構造がコンクリート桁の場合が示されているが、この発明は上部構造が鋼桁の場合も適用できる。
【符号の説明】
【００４１】
１：支点部材対
１ａ、１ｂ：支点部材
２：ダンパー本体
３：載荷部材
６：対向面
８：連結プレート
１２：対向面
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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