(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造と下部構造とに介装設置される橋梁用ストッパーであって、コンクリート造の下部構造側に固定設置され、その頭部を上部構造の下面部に形成された凹部に所定の関係を保持して挿入される碇置体からなるストッパーにおいて、
前記碇置体は、
前記上部構造の凹部に嵌挿され、剛性を保持するとともに該凹部の形状に相似する形状をなす箱状頭部と；
前記箱状頭部が載置固定されるとともに、その長手部を下部構造の上面の特定方向に定置されるベースプレートと；
前記ベースプレートにおいて前記箱状頭部を挟んで実質的に対称を保って配され、該ベースプレートに対してその頭部が固定されるとともに、その本体部が下部構造中に埋設される棒状もしくは線状のアンカー部材と；からなる、
ことを特徴とする橋梁用ストッパー。
【請求項２】
請求項１において、碇置体の頭部と上部構造の凹部とにおける所定の関係は、固定支承の配される上部構造側においては密接状態をなし、可動支承の配される上部構造側においては上部構造の常時の移動を許容するすき間を存する状態をなす橋梁用ストッパー。
【請求項３】
請求項１又は２において、上部構造に形成される凹部は矩形、円形のいずれかが選択される橋梁用ストッパー。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、上部構造に形成される凹部は鋼製の受箱により構成され、該受箱と碇置体の箱状頭部との間にゴム体が介装される橋梁用ストッパー。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、ベースプレートの長手部が配される下部構造の特定方向は、上部構造の長手方向あるいは長手直角方向のいずれかである橋梁用ストッパー。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、アンカー部材は、ボルト部材、ＰＣ鋼棒、異形鋼棒の適宜の棒状体が選択される橋梁用ストッパー。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、アンカー部材はＰＣ線材である橋梁用ストッパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、橋梁構造において、橋桁等の上部構造と橋脚・橋脚等の下部構造との間に介装され、地震時における上部構造の有害な変位を阻止する橋梁用ストッパーに関し、特には、上部構造に設置された受箱と下部構造に埋設される剛性の四角箱状の頭部とを有する碇置体とからなり、該四角箱状頭部を該受箱内に装入してなるいわゆる橋梁用鋼角ストッパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
橋梁構造において、地震時における橋桁の急激な変位に伴う橋脚・橋台からの脱落を阻止するために鋼角ストッパーが設置されている。
図９はこの鋼角ストッパーの一例を示す。
図示されるように、受箱ａは上部構造Ｇにその開口を下方に向けて埋設され、本体ｂは長尺の角柱状をなし、下部構造Ｂ中にその上部の頭部を受箱ａに嵌入させて埋設される。更に、本体ｂの頭部に衝撃緩和用のゴム体ｃが被嵌される。
地震時において、橋桁Ｇが急激に変位すると、該橋桁Ｇは受箱ａを介して橋脚Ｂに埋設された本体ｂの頭部に当接し、その移動が阻止される。
【０００３】
しかしながら、この従来の鋼角ストッパーにおいては、下部構造へ埋設される角柱本体は所定の深さとともに平面的に広い設置場所を占めるものであり、該本体の設置作業において、大きな箱抜き空間を要し、かつは配筋作業が煩雑なものとなっている。
更に、角柱本体は受箱の直下に配される位置関係を採ることにより、上部構造の移動に伴う水平力に対抗する抵抗モーメントが有効に作用しているとは言い難いいものである。
すなわち、下部構造の構築において、該ストッパー本体の設置に先立ち、予め本体寸法より余裕長さ（約１０ｃｍ）を存し、該本体よりも大きな立方形の穴が型枠をもって開けられ、同時に下部構造の配筋をなし、下部構造へのコンクリートが打設される。しかる後、ストッパー本体を上記箱抜き穴に設置し、該本体回りにコンクリートを打設して本体を固定する。ここで、型枠をもって開けられた箱抜き空間により鉄筋の配筋が途切れることになり、これを補うために箱抜き回りに補強鉄筋が敷設されるという施工対策が一般的に採られている。
本発明者は、この鋼角ストッパーの設置施工をなす過程において、箱抜き回りの補強鉄筋の敷設作業が煩雑であり、施工効率の悪化要因となっているものであることを見出した。
また、角柱本体は、上部構造の移動に伴う水平力に対抗する主体となるものであるが、その大きさに比し、有効に抵抗モーメントを生じさせているとは言い難いものである。
本発明者は、その解析過程で、角柱本体が受箱の直下に配される位置関係を採ることがその原因であるとの知見に至ったものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記実情に鑑み、橋梁用ストッパーにおいて、上部構造の移動に伴う水平力に対し有効に抵抗モーメントを生じさせることにより合理的な設計をなすことができ、かつは箱抜き回りの補強鉄筋の敷設作業をなくして施工効率を向上させ得る橋梁用ストッパーを提供することを目的とする。
本発明は更に、受箱及び箱状頭部が四角状をなすことに限定されず、円形等の他の形状にも適用される橋梁用ストッパーを得ることもその目的の一とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の鋼角ストッパーは上記目的を達成するため、以下の構成を採る。
すなわち、上部構造と下部構造とに介装設置される橋梁用ストッパーであって、コンクリート造の下部構造側に固定設置され、その頭部を上部構造の下面部に形成された凹部に所定の関係を保持して挿入される碇置体からなるストッパーにおいて、
前記碇置体は、
前記上部構造の凹部に嵌挿され、剛性を保持するとともに該凹部の形状に相似する形状をなす箱状頭部と；
前記箱状頭部が載置固定されるとともに、その長手部を下部構造の上面の特定方向に定置されるベースプレートと；
前記ベースプレートにおいて前記箱状頭部を挟んで実質的に対称を保って配され、該ベースプレートに対してその頭部が固定されるとともに、その本体部が下部構造中に埋設される棒状もしくは線状のアンカー部材と；からなる、
ことを特徴とする。
上記構成において、碇置体の頭部と上部構造の凹部とにおける「所定の関係」とは、固定支承の配される上部構造側においては直接的に当接し、可動支承の配される上部構造側においては上部構造の常時の移動を許容するすき間を存する状態、並びに両者の間にゴム体の介装・非介装の態様を含む関係を言う。
また、「実質的に対称」とは、位置的対称に限定されず、力学的対称を含むものである。
更に、アンカー部材は以下の実施の形態でアンカーボルトの態様を採るが、これに限定されない。
本発明において、
▲１▼上部構造に形成される凹部は矩形、円形のいずれかが選択されること、
▲２▼上部構造に形成される凹部は鋼製の受箱により構成され、該受箱と碇置体の箱状頭部との間にゴム体が介装されること、
▲３▼ベースプレートの長手部が配される下部構造の特定方向は、上部構造の長手方向あるいは長手直角方向のいずれかであること、
▲４▼アンカー部材は、ボルト部材、ＰＣ鋼棒、異形鋼棒の適宜の棒状体が選択されること、
▲５▼アンカー部材はＰＣ線材であること、
は適宜選択採用される実施の態様である。
【０００６】
（作用）
本ストッパーの設置において、アンカー部材は下部構造の配筋間に埋設される。
地震等により上部構造が急激な変位を受けたとき、凹部を構成する受箱は、固定端の場合は直ちに、可動端の場合は隙間分を移動した後、碇置体の箱状頭部に当接し、不動状態を保つ碇置体により移動を阻止される。これにより、上部構造の下部構造からの脱落は防止される。
この場合、受箱の箱状頭部への当接に伴い、箱状頭部に衝撃的な水平力が作用し、これにより碇置体は全体として転倒モーメントが生じることになる。碇置体において、この転倒モーメントに抗してアンカー本体が効果的に引抜き抗力を発揮する。すなわち、ベースプレートは大きな長さと広がりとを有し、アンカー本体はこれに定着されたものとなっているので、作用点からの距離を大きく採れ、結果として大きな引抜き抗力を発揮する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の橋梁用ストッパーの実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１〜図４はその一実施形態の橋梁用鋼角ストッパーＳを示し、固定支承の配される側に設置される固定端用のものを示す。すなわち、図１は該固定端用鋼角ストッパーＳの全体構成を示し、図２〜図４はその部分構成を示す。なお、図５は可動支承の配される側に設置される可動端用のストッパーを示す。
図において、Ｇは橋梁における橋桁等の上部構造であり、Ｂは橋脚・橋台等の下部構造である。また、Ｘは橋軸方向を示し、Ｙは橋軸直角方向を示す。
上部構造Ｇ並びに下部構造Ｂはコンクリート製であり、その躯体には鉄筋が配される。
【０００８】
本実施形態の橋梁用鋼角ストッパー（以下、単にストッパーという）Ｓは、上部構造Ｇ側に固定設置される四角箱よりなる受箱１と、下部構造Ｂ側に固定設置され、その頭部を前記受箱１に所定の間隙を存して挿入される碇置体２と、前記受箱１と前記碇置体２の頭部との間に介装されるゴム体３と、からなる。
このストッパーＳは支承に併置して用いられ、荷重を支持する機能はない。
本碇置体２は、本実施形態において特有の構成を採り、受箱内に装入される四角箱状の箱状頭部５と、該箱状頭部５が載置固定されるとともに、下部構造の上面に定置されるベースプレート６と、前記ベースプレート６に頭部７ａが固定され、本体７ｂを下部構造Ｂ中に埋設されるアンカー部材としてのアンカーボルト７と、からなる。
【０００９】
以下、各部の詳細構造に付いて説明する。
受箱１
受箱１は、鋼製の四角箱体をなし、四壁１０と天井板１１とフランジ１２とからなり、下方は開放されている。天井板１１、フランジ１２は適宜省略されうる。該受箱１は上部構造Ｇの所定位置に開放部を下方に向けて碇着される。
本実施形態の受箱１は固定端用として、水平断面において正方形状をなし、これにゴム体３を被嵌した箱状頭部５が密嵌装される。なお、該受箱１は正方形に限らず長方形を採ることは自由である。
【００１０】
碇置体２
碇置体２は、下部構造Ｂ側に固定設置され、その箱状頭部５を受箱１内に所定の間隙を存して挿入される。
（箱状頭部５）
箱状頭部５は鋼製よりなり、受箱１に対応して正方形体をなし、受箱１内に所定間隙を存して受箱１内に装入される。なお、受箱１が長方形状を採るとき、該箱状頭部５も適宜長方形状が採択されうる。
該箱状頭部５は厚鋼板よりなり、大きな剛性を有する。更には、適宜内部に補剛材１３が配されるか、場合によってはコンクリートが充填され、その剛性が高められる。
【００１１】
（ゴム体３）
ゴム体３は、箱状頭部５に被嵌される。該ゴム体３は大きな衝撃力に耐えうる強度・厚さ並びに素材が選ばれる。
該ゴム体３は受箱１の内面に貼り付けられる態様を採り得る。要は、受箱１と該碇置体２の頭部５との間隙部に装入され、衝撃緩和作用をなし得ることである。
更にまた、該ゴム体３は場合によっては省略されうる。
【００１２】
（ベースプレート６）
ベースプレート６は、厚手の鋼製の矩形平板状をなし、下部構造Ｂの上面に橋軸方向（Ｘ）に沿って定着され、その中央部上面に箱状頭部５が溶接等をもって強固に固設される。該ベースプレート６の幅は少なくとも箱状頭部５の１辺の長さを有し、長さは箱状頭部５の１辺の長さよりも十分に長くされる。箱状頭部５を挟んで、該ベースプレート６の橋軸方向（Ｘ）の両側には、橋軸直角方向（Ｙ）に相並んで複数のボルト挿通孔１５が開設される。
なお、該ベースプレート６は後記するように、その長手方向を橋軸直角方向に沿って配する態様を採ることもできる。
【００１３】
（アンカーボルト７）
アンカー部材は本実施形態ではアンカーボルト態様を採り、ベースプレート６を下部構造Ｂ上に碇着し、ひいては箱状頭部５を碇着するものであり、箱状頭部５を介して作用する転倒モーメントに対抗する。
該アンカーボルト７は、アンカー頭部７ａとアンカー本体７ｂとからなる。アンカー頭部７ａはナットよりなり、ナット孔（ねじ孔）１７を有する。
アンカー本体７ｂは、大径のボルト杆を主体とし、上端部と下端部とにそれぞれねじ１９，２０が螺設され、上部ねじ１９にはアンカー頭部７ａが螺合され、下部ねじ２０には更に抜止め用ナット２１が螺合される。アンカーボルト７に引抜き力が作用したとき、抜止め用ナット２１は大きな引抜き抵抗力を発揮する。
本実施形態では、下部構造Ｂ中に箱抜き形成されたアンカー孔２３内に充填されたコンクリート材の固結材２４によりアンカー本体７ｂが碇着され、上部に突出したアンカー本体７ｂの上部にアンカー頭部７ａを螺合し、ベースプレート６へ締め付けてアンカープレート６の碇着がなされる。
【００１４】
しかして、該アンカーボルト７は、箱状頭部５を挟んでそれぞれの側に１列又は２列以上（本実施形態ではＹ方向に１列）に、かつ、それぞれの側で箱状頭部５に沿って１箇所又は複数箇所（本実施形態では２）配される。これらは箱状頭部５を中心軸として対称に配されるが、場合によっては非対称を採ってもよい。
これらのアンカーボルト７の配列、間隔、更には個々のアンカーボルト７の長さ・太さ等の諸元は、個々の本ストッパーＳが受ける荷重詳しくは転倒モーメントの大きさによって決められ、更には、後記するように鉄筋の配筋状態によっても可変的である。特に、橋軸方向（Ｘ）のアンカーボルト７の間隔Ｋ (図３、図５参照）は抵抗モーメントの決定因子として重要である。
【００１５】
図４はアンカーボルトの別の態様を示す。
図(a) のアンカーボルト７Ａは、上下にねじ１９，２０を有し、その上部ねじ１９を直接にベースプレート６に穿設したねじ孔１５Ａに螺合して取り付けられる。
図(b) のアンカーボルト７Ｂは、鋼棒よりなり、下部にはアンカー用の凹部２６が凹設され、その上端部を直接的にベースプレート６の下面に溶接２７をもって固定する。
これらの態様は本実施形態のアンカーボルト７の定着作業とは異なる施工態様を採り、ベースプレート６にアンカーボルト７Ａ，７Ｂを一体化したままアンカー孔２３内に埋設設置される。
【００１６】
可動端用鋼角ストッパーＳ１（第５図参照）
可動端用鋼角ストッパーＳ１は、固定端用のストッパーＳと、その受箱１において、箱状頭部５に対して橋軸方向（Ｘ）に可動隙間を存する構成を採ること以外は実質的な差異はない。
図５は本ストッパーＳ１における図３と同等の縦断面構成を示し、図１・図２はそのまま適用される。
図５に示すように、本可動端用ストッパーＳ１は、箱状頭部５にゴム体３が被嵌され、受箱１との間に横軸方向（Ｘ）に隙間ｓを存する。該隙間ｓは上部構造Ｇの橋軸方向（Ｘ）への温度伸縮変位に対応する距離に設定される。
橋軸直角方向（Ｙ）においても、若干の隙間を形成することは当然の設計的配慮である。なお又、固定側においても、若干の隙間を形成しうる。
【００１７】
ストッパーの設置
次に、図６・図７に基づいて本ストッパーＳの設置に付いて説明する。
橋脚・橋台Ｂにおいて、本ストッパーＳは支承（図示せず）とは別位置に配される。１箇所の場合は橋脚Ｂの中央に、複数箇所の場合は橋軸直角方向（Ｙ）に対称を保って配される。
受箱１は従来どおり上部構造Ｇの下面に設置される。
碇置体２に付いては、橋脚Ｂの構築に際し、縦筋１００、横筋１０２、鉛直筋１０４の躯体部の主筋の配筋がなされる。コンクリートの打設に先立ち、アンカーボルト７の設置のための箱抜き施工がなされる。
図８は箱抜き施工の一態様を示す。図において、１１０は箱抜き用型枠管であり、例えば塩化ビニル製管が使用される。躯体部のコンクリートが固結した後、該型枠管１１０は引き抜かれ、アンカーボルト７を装入し、該本体７ｂ回りに無収縮モルタルが打設される。
図示されるように、アンカーボルト７は、縦筋１００と横筋１０２、あるいは鉛直筋１０４の中間部位に配され、設計された配筋関係に何ら支障を与えない。
このアンカーボルト７に対応して箱状頭部５を固定したベースプレート６が設置され、アンカー頭部７ａをアンカー本体７ｂのねじ部１９に締め込んでベースプレート６の定着をなす。
既設橋脚Ｂに対しては、本ストッパーＳの設置予定箇所において、箱抜きの穿孔がなされる。該箱抜き孔は細径であり、埋設鉄筋を避けることは容易である。この場合、鉄筋を避けて穿孔がなされるとき、多少の非対称は許容され、ここに設置されるアンカーボルト７の諸元（距離、深さ、太さ等）を変えて力学的に対称性を得るものである。
【００１８】
（実施形態の作用）
地震等により上部構造Ｇが急激な変位を受けたとき、受箱１は、固定端の場合は直ちに、可動端の場合は隙間ｓ分を移動した後、碇置体２の箱状頭部５に当接し、不動状態を保つ碇置体２により移動を阻止される。これにより、上部構造Ｇの下部構造Ｂからの脱落は防止される。
この場合、受箱１の箱状頭部５への当接に伴い、箱状頭部５に衝撃的な水平力が作用し、これにより碇置体２は全体として転倒モーメントが生じることになる。碇置体２において、この転倒モーメントに抗してアンカーボルト７が効果的に引抜き抗力を発揮する。すなわち、ベースプレート６は大きな長さと広がりとを有し、アンカーボルト７はこれに定着されたものとなっているので、作用点からの距離を大きく採れ、結果として大きな引抜き抗力が発現される。
【００１９】
（実施形態の効果）
本ストッパーＳ，Ｓ１によれば、従来の箱状本体に比べ細径のアンカーボルト７が使用されるので、その設置のための箱抜き空間が小さく、下部構造は設計どおりの鉄筋の配列（配筋）ができる。従って、従来のストッパーのような補強鉄筋の設置が不要となり、その設置作業の手間が不要となり、経済的に施工ができる。
また、本ストッパーＳ，Ｓ１を既設構造物に対して後付けで設置する場合、既設配置の鉄筋を分断することなく、該既設鉄筋間にアンカーボルト７を設置でき、自由な配置が可能となる。
更に、アンカーボルト７の配置は本ストッパーＳ，Ｓ１の中心より偏心した位置となっており、このためアンカーボルト７の相互間の距離・個数等の抵抗モーメントの決定要因を自由に設定することができ、転倒モーメントに対する設計抵抗モーメントの設計の自由度が増す。
【００２０】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。
▲１▼本実施形態では受箱１を使用したが、該受箱１は必ずしも必須ではない。特に固定端の場合においては、箱状頭部５にゴム体３を被覆すれば足りる。
▲２▼受箱１ひいては箱状頭部５は四角形に限定されず、他の形状、例えば円形であってもよい。
▲３▼ベースプレート６の長手を橋軸方向に配したが、場合によっては橋軸直角方向に配する態様も採り得る。要は、上部構造Ｇの移動に対処して抵抗モーメントの生じる方向に配される。
▲４▼アンカー部材は、アンカーボルトの外、異形鋼棒、ＰＣ鋼棒を含む。
▲５▼アンカー部材は棒材に替え、線材、例えばＰＣ線材であってもよい。
▲６▼本実施形態ではコンクリート造の上部構造Ｇを示したが、鋼製を除外するものではない。箱桁構造においてはその底面に受箱を埋め込む態様、Ｉ桁構造においては横桁等にＨ鋼材でフレームを組み、受箱を設置する態様、等が採られる。
【００２１】
【発明の効果】
本発明の橋梁用ストッパーによれば、細径のアンカー部材が使用されるので、その設置のための箱抜き空間が小さく、下部構造の設計どおりの鉄筋の配列ができる。従って、従来のストッパーのような補強鉄筋の設置が不要となり、その設置作業の手間が不要となり、経済的な施工が実現できる。
また、本ストッパーを既設構造物に対して後付けで設置する場合、既設配置の鉄筋を分断することなく、該既設鉄筋間に張力材を設置でき、自由な配置が可能となる。
更に、アンカー部材の配置は本ストッパーの中心より偏心した位置となっており、このためアンカー部材の相互間の距離・個数等の抵抗モーメントの決定要因を自由に設定することができ、転倒モーメントに対する抵抗モーメントの設計の自由度が増す。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の橋梁用ストッパーの一実施形態の全体構造を示す断面図（図２の１−１線断面図）。
【図２】図１の２−２線断面図。
【図３】図１、図２の３−３線縮小断面図。
【図４】アンカーボルトの別態様図。
【図５】可動端用ストッパーの縮小縦断面図。
【図６】ストッパー回りの配筋状態を示す縦断面図。
【図７】図６の７−７線縦断面図。
【図８】箱抜き施工の一例を示す図。
【図９】従来の橋梁用鋼角ストッパーの構造図。
【符号の説明】
Ｓ…橋梁用ストッパー、Ｇ…上部構造、Ｂ…下部構造、１…受箱、２…碇置体、３…ゴム体、５…箱状頭部、６…ベースプレート、７…アンカー部材（アンカーボルト）、７ａ…アンカー部材頭部，７ｂ…アンカー部材本体
【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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