(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
１つの橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁の橋軸方向に並ぶ２つの非免震支承が固定される鋼板と、
該鋼板と前記橋脚上面とを結合する免震手段と、
前記鋼板と前記橋脚上面とを固定するが、所定の大きさ以上の力が作用したときに前記固定を解除する半固定手段と
を備えたことを特徴とする橋梁免震装置。
【請求項２】
前記鋼板と前記橋脚上面との水平方向相対変位量に略比例した運動エネルギーを消費する制震装置を設置したことを特徴とする、請求項１記載の橋梁免震装置。
【請求項３】
前記鋼板と前記橋脚上面との水平方向相対速度に略比例した運動エネルギーを消費する制震装置を設置したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の橋梁免震装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかに記載の橋梁免震装置を備えた橋梁。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかに記載の橋梁免震装置を使用し、１つの前記橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の前記２つの桁の橋軸方向に並ぶ前記２つの非免震支承を１組として、該１組の非免震支承を固定し、
固定した前記１組の非免震支承と前記橋脚上面とを免震可能に結合し、
前記１組の非免震支承と前記橋脚上面とを固定し、所定の大きさ以上の力が作用したとき前記固定を解除することを特徴とする橋梁免震方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新設橋梁、あるいは既設橋梁の改造を問わず、橋梁の免震・制震技術に関する。
【０００１】
【従来の技術】
従来の技術による橋梁の免震化は、既設橋梁の改造を例にとると、桁と橋脚の間にある既設の非免震支承を免震支承に置き換えるもの、桁と橋脚の間にある既設の非免震支承をそのままにしておいて、あるいは非免震支承を水平方向に変形し易い構造の支承に置き換えて、桁と橋脚の間に発生する水平方向相対変位の変位量や速度に略比例した運動エネルギーを消費して両者の間に力を伝達する装置を新たに付加するもの、１つの橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁を桁間連結して一体化した上で、橋脚上に新たに設けられる支承を水平方向に変形し易い構造の支承にするものなどが主流となっている。これら従来の技術は、地震時だけでなく地震時以外の常時も免震状態にすることによって、橋梁の固有周期を長周期化することを主眼としたものである。橋梁の固有周期を長周期化することで、比較的短周期の地震動の主要動による共振の発生を避けることができる。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の技術においては、以下のような問題点がある。
▲１▼地震時だけでなく地震時以外の常時も免震状態にすることによって、地震時以外の常時の橋梁の固有周期が長周期化する。その結果、地震時以外の常時に橋梁上を通過する移動体の振動特性に及ぼす橋梁振動の影響が非免震時と全く異なったものになる可能性が高くなる。
【０００３】
▲２▼地震時だけでなく地震時以外の常時も免震状態にすることによって、地震時以外の常時に橋梁に作用する外力による支承の水平変形量が非免震時にくらべて大きくなる。その結果、地震時以外の常時に橋梁上を通過する移動体の荷重に伴って発生する桁変位量や桁間相対変位量が非免震時にくらべて増大する可能性が高くなる。
【０００４】
▲３▼１つの橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁の振動特性、例えば桁の固有周期や桁の振動増幅特性が異なっている場合には、地震時には桁衝突が発生する可能性が非免震時より高くなるとともに、桁間目違い量が非免震時より大きくなる可能性が高くなる。
【０００５】
▲４▼▲１▼から▲３▼の問題点を有する従来の技術によって免震化した橋梁を、例えば鉄道車両のように、脱線防止や乗り心地の観点から軌道変形や軌道振動に対して細心の配慮が欠かせない車両が地震時以外の常時に通過する場合に適用することは、非免震時より大きくなる可能性の高い軌道変形や軌道振動を考えると、不向きとなる可能性が高くなる。
【０００６】
本発明は、かかる問題点▲１▼乃至▲４▼を解決することができる橋梁免震装置を提供することを目的とする。
【０００７】
本発明は、上記課題を解決するために、以下に掲げる構成とした。
請求項１記載の発明の要旨は、１つの橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁の橋軸方向に並ぶ２つの非免震支承が固定される鋼板と、
該鋼板と前記橋脚上面とを結合する免震手段と、
前記鋼板と前記橋脚上面とを固定するが、所定の大きさ以上の力が作用したときに前記固定を解除する半固定手段と
を備えたことを特徴とする橋梁免震装置に存する。
請求項２記載の発明の要旨は、前記鋼板と前記橋脚上面との水平方向相対変位量に略比例した運動エネルギーを消費する制震装置を設置したことを特徴とする、請求項１記載の橋梁免震装置に存する。
請求項３記載の発明の要旨は、前記鋼板と前記橋脚上面との水平方向相対速度に略比例した運動エネルギーを消費する制震装置を設置したことを特徴とする、請求項１又は２に記載の橋梁免震装置に存する。
請求項４記載の発明の要旨は、請求項１乃至３のいずれかに記載の橋梁免震装置を備えた橋梁に存する。
請求項５記載の発明の要旨は、  請求項１乃至３のいずれかに記載の橋梁免震装置を使用し、１つの前記橋脚上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の前記２つの桁の橋軸方向に並ぶ前記２つの非免震支承を１組として、該１組の非免震支承を固定し、
固定した前記１組の非免震支承と前記橋脚上面とを免震可能に結合し、
前記１組の非免震支承と前記橋脚上面とを固定し、所定の大きさ以上の力が作用したとき前記固定を解除することを特徴とする橋梁免震方法に存する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【０００９】
（実施の形態１）
図１および図２は、請求項１記載の発明に係る橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸縦断視の断面図および橋軸横断視の断面図である。
【００１０】
１つの橋脚１上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁２，３に固定されて橋軸方向に並ぶ２つの非免震支承４，５の下面と橋脚１の上面の間に、非免震支承４，５の下面を上面に固定し、かつ、座屈することなく水平方向に動くことのできる１枚の鋼板６、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって両者間を結合する橋軸方向に並ぶ２つの免震支承７，８、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって地震時以外は鋼板６と橋脚１の間に水平方向相対変位が発生しないように両者をつなぎ止める効果を発揮するが、地震時で両者間に所定の大きさ以上の水平方向せん断力が作用したときには両者をつなぎ止める効果が消失する両者間を結合する半固定手段９で構成される橋梁免震装置である。本実施の形態において起点方、終点方の表記があるが、これは、橋軸縦断視の断面図において紙面に対しての左側、右側と表記する代わりに、当該橋梁上を通る通路の起点、終点の存在する方向（本実施の形態においては、起点方は橋軸縦断視の断面図の紙面に対して左側、終点方は右側とした）を利用して表記したものであり、本発明を限定するものではなく、技術的意味を拘束するものではない。
【００１１】
非免震支承４，５は、桁２，３の材質、形状、要求される機能等に適した材質、形状の非免震支承であって、地震時以外の常時の桁２，３の温度伸縮や橋梁上を通過する移動体の影響による桁の変形・移動は非免震支承４，５が受け持つ。なお、本実施の形態においては非免震支承４は可動支承であり、非免震支承５は固定支承である。
【００１２】
鋼板６は、鉛直方向に作用する力、水平方向に作用する力を座屈することなく伝達するのに十分な諸元を有するものである。
【００１３】
免震支承７，８は、地震時以外の常時には非免震状態と同等の状態を保つ必要があることから、鉛直下方向に作用する力による鉛直下方向の変形が極力小さいものでなければならない。一方で水平方向には十分な免震効果と制震効果を発揮するものでなければならない。
【００１４】
半固定手段９は、地震時で橋脚１の上面と鋼板６の間に所定の大きさ以上の水平方向せん断力が作用したときには両者をつなぎ止める効果が消失するもので、地震後も両者をつなぎ止める効果が消失したままで当該効果を回復するためには取り替えを要するもの（非復元型半固定手段・破断型半固定手段）、地震後は両者をつなぎ止める効果が自然に回復するもの（復元型半固定手段）などが考えられる。本実施の形態においては、脆性の高い金属性部材で、高さ方向中央が縮径された柱状部材であり、所定の大きさ以上の水平方向せん断力が作用したときに、中央部で破断する構造のものである。
【００１５】
（実施の形態２）
図３および図４は、請求項２記載の発明に係る橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸縦断視の断面図および橋軸横断視の断面図である。
【００１６】
１つの橋脚１上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁２，３に固定されて橋軸方向に並ぶ２つの非免震支承４，５の下面と橋脚１の上面の間に、非免震支承４，５の下面を上面に固定し、かつ、座屈することなく水平方向に動くことのできる１枚の鋼板６、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって両者間を結合する橋軸方向に並ぶ２つの免震支承７，８、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって地震時以外は鋼板６と橋脚１の間に水平方向相対変位が発生しないように両者をつなぎ止める効果を発揮するが、地震時で両者間に所定の大きさ以上の水平方向せん断力が作用したときには両者をつなぎ止める効果が消失する両者間を結合する半固定手段９、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって両者間の水平方向相対変位量に略比例した運動エネルギーを消費しながら両者間に水平方向の力を伝達する変位依存型制震装置１０で構成される橋梁免震装置である。
【００１７】
非免震支承４，５、鋼板６、免震支承７，８、半固定手段９に要求される性能については、前記図１および図２の説明と共通である。
【００１８】
変位依存型制震装置１０は、免震支承７，８の免震効果と制震効果に加えて、さらに鋼板６と橋脚１の上面の間に発生する水平方向相対変位量に略比例した運動エネルギーを消費しながら両者間に力を伝達できるもので、例えば、摩擦ダンパなどが考えられる。図５に、摩擦ダンパの正弦波状に変化する相対変位量と発生する抵抗力の関係の一例をグラフ化したものを示す。
【００１９】
（実施の形態３）
図６および図７は、請求項３記載の発明に係る橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸縦断視の断面図および橋軸横断視の断面図である。
【００２０】
１つの橋脚１上で橋軸方向に向かい合う起点方と終点方の２つの桁２，３に固定されて橋軸方向に並ぶ２つの非免震支承４，５の下面と橋脚１の上面の間に、非免震支承４，５の下面を上面に固定し、かつ、座屈することなく水平方向に動くことのできる１枚の鋼板６、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって両者間を結合する橋軸方向に並ぶ２つの免震支承７，８、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって地震時以外は鋼板６と橋脚１の間に水平方向相対変位が発生しないように両者をつなぎ止める効果を発揮するが、地震時で両者間に所定の大きさ以上の水平方向せん断力が作用したときには両者をつなぎ止める効果が消失する両者間を結合する半固定手段９、鋼板６の下面と橋脚１の上面の間にあって両者間の水平方向相対速度に略比例した運動エネルギーを消費しながら両者間に水平方向の力を伝達する速度依存型制震装置１１で構成される橋梁免震装置である。
【００２１】
非免震支承４，５、鋼板６、免震支承７，８、半固定手段９に要求される性能については、前記図１および図２の説明と共通である。
【００２２】
速度依存型制震装置１１は、免震支承７，８の免震効果と制震効果に加えて、さらに鋼板６と橋脚１の上面の間に発生する水平方向相対速度に略比例した運動エネルギーを消費しながら両者間に力を伝達できるもので、例えば、粘性ダンパなどが考えられる。図８に、粘性ダンパの正弦波状に変化する相対変位量と発生する抵抗力の関係の一例をグラフ化したものを示す。
【００２３】
次に、動作について実施の形態１に係る橋梁免震装置を図９を用いて説明する。
【００２４】
地震等により半固定手段９に加わる水平方向剪断力が所定未満の場合には、半固定手段９は破断することはない。橋脚１と鋼板６との相対変位を許容することなく繋ぎ止め、共に振動することとなる。
【００２５】
所定以上の水平方向剪断力が半固定手段９に加わると、図９に示すように、高さ方向中央にて破断し、橋脚１と鋼板６との間に水平方向の相対変位を生じることとなる。その後は、免震支承７，８により、桁２，３は免震され、振動振幅が低減する。
【００２６】
以上のごとく、上記実施の形態１乃至３によれば、地震時以外の常時には非免震状態と同等の振る舞いをし、地震時に所定の大きさ以上の地震動が発生した場合には制震効果が十分ある免震状態となって橋梁の振動減衰効果を高めるとともに固有周期を長周期化し、比較的短周期の地震動の主要動による共振の発生を避けるとともに、桁衝突を回避することができる橋梁免震装置を提供することができる。
【００２７】
なお、上記実施の形態においては免震手段として免震支承を用いたが、免震手段が支承せずに他の支承により鋼板を支承しても良い。
【００２８】
また、免震手段としては、積層ゴム、鉛芯入り積層ゴム等、本発明を実施するに当たって好適なものを用いることができる。
【００２９】
また、各部材の、材料、形状、数量、大きさ等については、上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明を実施するに当たって好適なものにすることができる。
【００３０】
また、本発明は、落橋防止装置を設けることを妨げるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は、前記構成によるから上記問題点▲１▼乃至▲４▼を解決することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸縦断視の断面図である。
【図２】図１に示す橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸横断視の断面図である。
【図３】実施の形態２に係る橋梁免震装置の構成を示す橋軸縦断視の断面図である。
【図４】図３に示す橋梁免震装置の構成を示す橋軸横断視の断面図である。
【図５】図３に示す橋梁免震装置における変位依存型制震装置の一例としての摩擦ダンパの正弦波状に変化する相対変位量と発生する抵抗力の関係を模式的にグラフ化したものである。
【図６】実施の形態３に係る橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸縦断視の断面図である。
【図７】図６に示す橋梁免震装置の一実施の形態における構成を示す橋軸横断視の断面図である。
【図８】図６に示す橋梁免震装置における速度依存型制震装置の一例としての粘性ダンパの正弦波状に変化する相対変位量と発生する抵抗力の関係を模式的にグラフ化したものである。
【図９】図１に示す橋梁免震装置の動作を示す橋軸縦断視の断面図である。
【符号の説明】
１  橋脚
２  起点方の桁
３  終点方の桁
４  起点方の桁の非免震支承（可動支承）
５  終点方の桁の非免震支承（固定支承）
６  鋼板
７  起点方の免震支承
８  終点方の免震支承
９  半固定手段
１０  変位依存型制震装置
１１  速度依存型制震装置
【図１】
0003854108.tif 000002
【図２】
0003854108.tif 000003
【図３】
0003854108.tif 000004
【図４】
0003854108.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003854108.tif 000007
【図７】
0003854108.tif 000008
【図８】
0003854108.tif 000009
【図９】
0003854108.tif 000010