(57)【要約】【課題】  応答変位方向を転換する際の摩擦抵抗が小さく、円滑な動作を行うことができる杭頭免震装置を提供する。【解決手段】  応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、緩い勾配の支持面３Ａを有する杭頭天端部の下方受台３と、内部に小径鋼鉄製ボール５Ｂを介して大径鋼鉄製ボール６を保持する拘束体５とを有する上方受台と、この上方受台上にフーチングを介して橋脚とを具備する。【選択図】  図２
2009167608.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）緩い勾配の支持面を有する杭頭天端部の下方受台と、
（ｂ）内部に剛体の小径ボールを介して剛体の大径ボールを保持する拘束体とを有する上方受台と、
（ｃ）該上方受台上にフーチングを介して橋脚とを具備することを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記緩い勾配が１５°以内であることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記剛体の小径ボールが小径鋼鉄製ボールであることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項４】
請求項１から３の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記剛体の大径ボールが大径鋼鉄製ボールであることを特徴とする応答変位方向を転換する際の摩擦抵抗を低減する杭頭免震装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記下方受台は焼入れのベアリング式滑り台であることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項６】
請求項１から５の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚が１０ｍ以上の背の高い橋脚であることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項７】
請求項６記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚上に軌道が配置されることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【請求項８】
請求項６記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚上に道路が配置されることを特徴とする応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震機能を有すると共に、建物周辺の鉄道や道路から伝搬してくる微振動や固体伝搬音を遮断する機能を併せ持つ免震・防振構法建物についての提案が、下記非特許文献１、２としてなされている。
【０００３】
一方、鉄道構造物（列車軌道など）の耐震性を高めることは、地震時の列車走行安全性を確保するために、非常に重要な問題である。
【０００４】
多数の実地震被害調査によれば、地震により固定度の高い杭頭（剛接合杭頭）に大きな曲げモーメントが発生する。このことが主な杭基礎の破壊要因であることが判明している。
【０００５】
鉄道構造物の耐震性を経済的に高める方法として、免震基礎の採用が考えられる。しかしながら、免震基礎によって、構造物への地震動の作用低減は可能となるが、エネルギー吸収による変位が大きくなるため、列車の走行安全に支障をきたす場合があり、鉄道分野への適用は困難であると言われている。
【０００６】
すなわち、従来の免震基礎では、構造物への地震動の作用を低減するために、杭頭とフーチングの間を柔軟性構造で接合するが、変位の方向性を考慮していない。そのため、列車軌道と直交する線路直角方向に地震エネルギーが働き、列車軌道が線路直角方向へ変位すると、列車はその変位により最悪の場合、脱線転覆するという恐れがある。
【０００７】
そこで、本願発明者らは、上記問題を解決するために、列車走行に大きな影響を与える線路直角方向の振動変位を低減して、地震時においても、良好な免震効果と列車走行安全性の双方を実現できる杭頭免震装置を提案した（下記特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００７−０５１４３８号公報
【非特許文献１】安藤：「建物の免震防振構法の研究開発（その１０）」鹿島技術研究所年報、第３９号、第１４１〜１４７頁、１９９１年１０月３１日発行
【非特許文献２】中村他：「厚肉積層ゴムを用いた免震・除振システムの開発（その１）」、大林組技術研究所報  Ｎｏ．４２、第１５〜２２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記した杭頭免震装置では、応答変位方向を転換する際の摩擦抵抗が大きく、円滑な動作を阻害する恐れがあった。
【０００９】
図３は従来の杭頭免震装置の要部を示す図である。
【００１０】
この図において、１０１は杭頭（図示なし）上に配置される下方受台、１０２はこの下方受台１０１の湾曲支持面、１０３はフーチング側に配置される上方受台、１０４は下方受台１０１と上方受台１０３の間に配置される鋼鉄製滑り球である。なお、鋼鉄製滑り球１０４が地震後に杭頭側の下方受台１０１の中心位置に戻るよう、湾曲支持面１０２は急な滑り勾配を有する形状となっている。
【００１１】
このような従来の杭頭免震装置は、背の低い橋脚に対して免震効果があるが、背の高い橋脚（例えば１０ｍ以上）に対しては免震効果が低い。その原因は、背の高い橋脚は重心位置が高く、地震慣性力による回転運動モードが卓越し、鋼鉄製滑り球１０４が円滑に滑れないためである。
【００１２】
また、現状の鋼鉄製滑り球１０４と湾曲支持面１０２の間の摩擦係数（約０．４）が大きく、さらに湾曲支持面１０２の勾配が急なため、背の高い橋脚は滑りだす前に転倒してしまう恐れがある。
【００１３】
本発明は、上記状況に鑑みて、応答変位方向を転換する際の摩擦抵抗が小さく、円滑な動作を行うことができる杭頭免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、緩い勾配の支持面を有する杭頭天端部の下方受台と、内部に剛体の小径ボールを介して剛体の大径ボールを保持する拘束体とを有する上方受台と、この上方受台上にフーチングを介して橋脚とを具備することを特徴とする。
【００１５】
〔２〕上記〔１〕記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記緩い勾配が１５°以内であることを特徴とする。
【００１６】
〔３〕上記〔１〕又は〔２〕記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記剛体の小径ボールが小径鋼鉄製ボールであることを特徴とする。
【００１７】
〔４〕上記〔１〕から〔３〕の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記剛体の大径ボールが大径鋼鉄製ボールであることを特徴とする。
【００１８】
〔５〕上記〔１〕から〔４〕の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記下方受台は焼入れのベアリング式滑り台であることを特徴とする。
【００１９】
〔６〕上記〔１〕から〔５〕の何れか一項記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚が１０ｍ以上の背の高い橋脚であることを特徴とする。
【００２０】
〔７〕上記〔６〕記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚上に軌道が配置されることを特徴とする。
【００２１】
〔８〕上記〔６〕記載の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置において、前記橋脚上に道路が配置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、列車の走行に大きな影響を与える線路直角方向の振動変位を低減することで、地震時においても、良好な免震効果と列車走行安全性の双方を実現できると共に、応答変位方向を転換する際の動作を円滑にすることができる。
【００２３】
また、下方受台は緩い勾配θ（例えば、θ＝１５°以内）の支持面となっているため、大径鋼鉄製ボールを保持する拘束体（鉄枠）の下方の隅部が支持面に接触することを回避できるようにすることができる。
【００２４】
さらに、本発明は、特に、背の高い橋脚（１０ｍ以上）に適用するのに好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の応答変位方向を転換する際の動作が円滑な杭頭免震装置は、緩い勾配の支持面を有する杭頭天端部の下方受台と、内部に剛体の小径ボールを介して剛体の大径ボールを保持する拘束体とを有する上方受台と、この上方受台上にフーチングを介して橋脚とを具備する。
【実施例】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の実施例を示す杭頭免震装置の設置状態を示す模式図、図２は本発明の実施例を示す杭頭免震装置の低摩擦抵抗の滑り球機構を示す図である。
【００２８】
これらの図において、１は地盤、２は地盤１に設けられる杭、３は緩い勾配（例えば、１５°以内）の支持面３Ａを有し、焼入れのベアリング式滑り台である杭頭天端部の下方受台、４は列車軌道側のフーチングの上方受台、５はその上方受台４の中央の下方に延びる、剛体である大径鋼鉄製ボール６を保持する拘束体（鉄枠）、５Ａは拘束体（鉄枠）５の内部に配置される中子、５Ｂは中子５Ａの下部に配置されるとともに、大径鋼鉄製ボール６の上部に接触する剛体の小径鋼鉄製ボールである。また、７はフーチング、８はフーチング７上に設けられる橋脚、９は橋脚８上に敷設される列車軌道である。これによれば、列車軌道９に直交する方向Ａからの地震動の方向を列車軌道９の方向Ｂへ円滑に転換させることができる。
【００２９】
図２から明らかなように、この実施例では、（１）下方受台３は緩い勾配（例えば、θ＝１５°以内）の支持面３Ａを有しており、（２）かつ、大径鋼鉄製ボール６の上部にその大径鋼鉄製ボール６と接触する小径鋼鉄製ボール５Ｂを配置するようにしたので、大径鋼鉄製ボール６と支持面３Ａの間の大幅な摩擦抵抗の低減を図ることができる。
【００３０】
また、下方受台３は緩い勾配θ（例えば、θ＝１５°以内）の支持面３Ａとなっているため、大径鋼鉄製ボール６を保持する拘束体（鉄枠）５の下方の隅部が支持面３Ａに接触することを回避できる。
【００３１】
従来の杭頭免震装置では、鋼鉄製滑り球と湾曲支持面の間の摩擦係数（約０．４）が大きく、さらに湾曲支持面の勾配が急なため、特に、背の高い橋脚（例えば、１０ｍ以上）は滑りだす前に転倒してしまう恐れがあった。しかし、本発明によれば、図２に示すように、摩擦係数が小さい（約０．１以下）大径鋼鉄製ボール６と緩やかな滑り勾配の支持面３Ａとなしたので、小さな水平慣性力でも大径鋼鉄製ボールを円滑に滑らせることができる。したがって、本発明は、背の高い橋脚に対して好適である。
【００３２】
また、上方受台４上にはフーチング７を介して橋脚８が固定される。その橋脚８上には軌道や道路が構築される。本発明により、そのような軌道上の列車や道路上の車両の地震時の走行の安全性を高めることができる。なお、軌道と道路が並行して配置される橋脚に対しても適用できることは言うまでもない。
【００３３】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明の杭頭免震装置は、応答変位方向を転換する際の摩擦抵抗が小さく、円滑な動作を行うことができる杭頭免震装置として利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の実施例を示す杭頭免震装置の設置状態を示す模式図である。
【図２】本発明の実施例を示す杭頭免震装置の低摩擦抵抗の滑り球機構を示す図である。
【図３】従来の杭頭免震装置の要部を示す図である。
【符号の説明】
【００３６】
１    地盤
２    杭
３    杭頭天端部の下方受台
３Ａ    緩い勾配の支持面
４    列車軌道側のフーチングの上方受台
５    拘束体（鉄枠）
５Ａ    中子
５Ｂ    小径鋼鉄製ボール
６    大径鋼鉄製ボール
７    フーチング
８    橋脚
９    列車軌道
【図１】
2009167608.tif 000003
【図２】
2009167608.tif 000004
【図３】
2009167608.tif 000005