JP2001200508A - ラーメン橋の免震構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高さ寸法の大きい橋脚を有するラーメン橋梁
についても、十分な免震効果を発揮する免震構造を提供
すること。 【解決手段】 ラーメン橋の免震構造は、ラーメン橋の
フーチング（１２）または橋桁（１６）との剛結合が断
たれかつ水平方向への相対移動が生じないように制限さ
れた少なくとも１つの橋脚（１４）を含む。橋脚とフー
チングまたは橋桁との間に板状の弾性体（２４）を配置
し、あるいは、フーチングに上端開放の複数の穴（３
４）を設けかつ各穴に一対のブロック（３０）を配置
し、さらに両ブロック間にばね部材（３２）を配置する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ラーメン構造の橋
梁であるラーメン橋に適用される免震構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ラーメン橋の橋脚とフーチングと
の剛結合を断ち、これらの間に積層ゴムを配置してなる
免震構造が提案されている。

【０００３】前記積層ゴムを配置してなる免震構造にお
いては、橋梁に作用する地震時の水平外力に対する抵抗
力を軽減し、これにより地震力の低減を図っている。し
かし、この免震構造を高さ寸法が大きい橋脚（例えば２
０ｍ）を有する橋梁に適用すると、地震の際における前
記橋脚に対する曲げモーメントの作用や該橋脚に生じる
軸力変動のため、高さ寸法の小さい橋脚（例えば１０
ｍ）に適用した場合と同様の免震効果が得られないとい
う問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高さ
寸法の大きい橋脚を有するラーメン橋梁についても、十
分な免震効果を発揮する免震構造を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係るラーメン橋
の免震構造は、前記ラーメン橋のフーチングまたは橋桁
との剛結合が断たれかつ水平方向への相対移動が生じな
いように制限された少なくとも１つの橋脚を含む。

【０００６】前記橋脚と前記フーチングまたは橋桁との
間に板状の弾性体を配置し、あるいは、前記フーチング
に上端開放の複数の穴を設けかつ各穴に一対のブロック
を配置し、さらに両ブロック間にばね部材を配置するこ
とができる。各穴は底面と上方へ向けて末広がりに伸び
る互いに相対する一対の側壁面とを有し、両ブロックは
各穴にその底面から上方へ間隔を置いてかつ水平方向へ
互いに間隔を置いて受け入れられており、前記穴の両側
壁面にそれぞれ接する側面を有する。また、前記ばね部
材は、両ブロックを前記穴の両側壁面に向けて押圧作用
を及ぼす。

【０００７】また、前記橋脚と前記フーチングまたは橋
桁とを、上下方向へ伸びる複数の鋼棒で相互に連結する
ことができる。

【０００８】さらに、前記橋脚と、前記フーチングまた
は橋桁とに接続された複数のダンパーを配置することが
できる。

【０００９】本発明において、「ラーメン橋」とは、エ
クストラドーズド橋、および、橋脚と主桁とが剛結合さ
れた斜張橋をも含む概念である。

【００１０】

【発明の作用および効果】本発明によれば、ラーメン橋
における少なくとも１つの橋脚の底部または頂部におけ
る剛結合、すなわち該橋脚とそのフーチングまたは橋桁
との剛結合を断ち、かつ、前記橋脚の水平方向への相対
移動を制限したことから、ラーメン橋が地震による曲げ
モーメントの作用を受けるとき、前記橋脚とフーチング
との間または橋脚と橋桁との間に前記曲げモーメントを
外力とする相対的回転運動（すなわち前記フーチングま
たは橋桁に対する傾斜運動）が生じ、これにより前記曲
げモーメントに対するラーメン橋の抵抗力の低減が図ら
れるという免震効果が得られる。この免震効果は、橋脚
の長さ寸法の大小に拘わらず発揮される。

【００１１】前記橋脚と前記フーチングまたは橋桁との
間に板状の弾性体を配置するときは、前記弾性体が地震
に伴う前記橋脚の傾きに応じて弾性変形し、前記橋脚が
相対的回転運動をしやすいようにこれをサポートする。

【００１２】前記フーチングに上端開放の複数の穴を設
けかつ各穴に一対のブロックを配置し、さらに両ブロッ
ク間にばね部材を配置するときは、各対のブロックを介
して橋脚をフーチング上に支持することができる。前記
ばね部材の押圧力を受けて穴の側壁面に押し付けられる
各対のブロックは、これらの側面と穴の側壁面との間に
生じる摩擦力によって該穴の底面の上方に位置する。こ
れによれば、ラーメン橋が地震の発生に伴う回転モーメ
ントを受けるとき、一部のブロックが前記摩擦力に抗し
て下降しかつ他の一部のブロックが穴をその側面に沿っ
て上昇し、これにより、地震時における橋脚の傾斜運動
がより円滑に行われる。

【００１３】橋脚とフーチングまたは橋桁とを、上下方
向へ伸びる複数の鋼棒で相互に連結するときは、地震の
発生によって橋脚に相対的回転運動が生じるとき、一部
の鋼棒が収縮しかつ他の一部の鋼棒が伸長する。これに
より、橋脚に制限的な相対的回転運動を保証する、いわ
ゆる回転剛性を付与することができる。この回転剛性の
大きさは、免震構造が適用される橋脚ごとに設定するこ
とができ、これにより、ラーメン橋における効果的な地
震力分散を図ることができる。

【００１４】また、橋脚とフーチングまたは橋桁とを複
数のダンパーで接続するときは、橋脚に相対的回転運動
を生じさせる地震力の減衰（回転減衰）を図ることがで
き、これにより、橋梁全体の減衰性能を高めることがで
きる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、本発明に係る
免震構造が適用されたラーメン橋が全体に符号１０で示
されている。

【００１６】ラーメン橋１０は、その下部構造の一部を
なす複数のフーチング１２上に複数の橋脚１４を介して
空中に支持された上部構造の一部である橋桁１６を含
む。前記上部構造は、また、その両端においても、橋台
１７を介して地盤上に支持される。

【００１７】ラーメン橋１０は、フーチング１２と橋脚
１４の下端部、および、橋脚１４の上端部と橋桁１６
が、それぞれ、相互に剛結合されているのが常態である
ところ、本発明の適用により、少なくとも１つの橋脚１
４がその下端部または上端部において剛結合が断たれて
いる。また、剛結合が断たれている橋脚１４はフーチン
グ１２または橋桁１６に対して水平方向に相対移動しな
いように制限されている。

【００１８】図示の例では、各橋脚１４の下端部につい
て本発明の免震構造が適用されている。免震構造を適用
すべき橋脚１４は、橋脚の高さ、橋梁の長さ等を考慮し
て、選定することができる。

【００１９】本発明の免震構造にあっては、フーチング
１２上に橋脚１４が載置されており、これにより、橋脚
１４のフーチング１２に対する剛結合が断たれている。

【００２０】図示のフーチング１２および橋脚１４は共
に鉄筋コンクリートからなる。

【００２１】図２に示すように、フーチング１２は矩形
状の平坦な頂面１８を有する。頂面１８は水平面上にあ
って、橋軸と直角な方向に長い。

【００２２】フーチング１２は、その頂面１８から上方
へ突出するブロック状の２つの突起２０を有する。両突
起２０は、頂面１８の長手方向（橋軸と直角な方向）に
互いに間隔を置いてかつ頂面１８の四周の縁辺から間隔
を置いて配置されている。

【００２３】フーチング１２には、その頂面１８に開放
する比較的深さの浅い凹所である溝２２が設けられてい
る。溝２２は、両突起２０相互間および両突起２０の周
囲を該突起の側壁面に沿って伸びている。このため、溝
２２は、漢字の「日」の字形の平面形状を有する。

【００２４】溝２２内には該溝の平面形状とほぼ同じ平
面形状を有しかつ溝２２の深さ寸法とほぼ同じ厚さ寸法
を有する板状の弾性体２４が嵌め込まれている。弾性体
２４は硬質のゴム、ウレタン樹脂等からなる。

【００２５】橋脚１４も、また、溝２２および弾性体２
４の平面形状とほぼ同じ形（漢字の「日」の字形）でか
つほぼ同じ大きさの横断面形状を有する。したがって、
橋脚１４は矩形の横断面形状を有する、上下方向へ伸び
る２つの内部空間２５を有し、また、「日」の字形を呈
する下端面を有する。なお、橋脚１４が比較的小さい横
断面積を有するときは、橋脚１４の横断面形状および溝
２２の平面形状を、それぞれ、「日」の字形ではなく、
「口」の字形に設定し、さらに、突起２０の数量を１と
することができる。

【００２６】橋脚１４は、その下端面の全部が弾性体２
４の表面の全部に当接した状態でフーチング１２上に載
置されている。図示の例に代えて、橋脚１４とフーチン
グ１２との間に弾性体２４を介在させることなしに、橋
脚１４の下端面がフーチングの溝２２内に受け入れられ
かつみぞ２２の底面に接しまたは該底面の上方に位置す
るように設定することもできる。これによれば、ラーメ
ン橋１０が地震による水平方向外力を受けるとき、各フ
ーチング１２に対する各橋脚１４の相対的な傾斜運動す
なわち回転運動が可能であり、これにより、橋脚１４の
下端部に対する曲げモーメントの作用とこれに伴う破壊
とが回避される。

【００２７】また、フーチングの両突起２０は、該フー
チング上に載置された橋脚１４の下端からその内部の２
つの空間２５に受け入れられ、両突起２０の側壁面が橋
脚１４の両内部空間２５を規定する内壁面に緩く接して
いる。これにより、フーチング１２に対する橋脚１４の
相対的な水平移動が制限され、ラーメン橋１０が地震に
よる水平方向外力を受けるときのフーチング１２に対す
る橋脚１４の位置ずれとこれに伴う橋梁全体の崩壊とが
回避される。

【００２８】平常時、弾性体２４は橋脚１４の載置によ
って溝２２内に閉じ込められた状態にあるため、橋脚２
４およびその上部構造の荷重を受けているにも拘わらず
ほとんど弾性変形しないでこれらを支える。

【００２９】これに対し、地震の発生に伴って橋脚１４
が相対的回転運動をして橋脚１４の下端面に傾きが生じ
ると、橋脚１４の下端面に接する弾性体２２はその一部
が押し下げられかつ他の一部が盛り上がる弾性変形をす
る。したがって、橋脚１４は、刻々に弾性変形をする弾
性体２４とともに前記相対的回転運動をし、弾性体２４
は橋脚１４の前記相対的回転運動をサポートをする。

【００３０】橋脚１４は、溝２２および弾性体２４を介
在させることなしに、フーチングの頂面１８上に直接に
載置してもよい。

【００３１】橋脚１４は、図３に示すコイルばねや図４
に示すさらばねのような複数のばね部材２６を介してフ
ーチング１２上に載置することができる。前記コイルば
ねまたはさらばねは、図示の例のように弾性体２４の配
置に代えて配置することも可能であるが、弾性体２４を
配置した上でさらにこれに付加して配置することもでき
る。

【００３２】図３および図４に示す例にあっては、
「日」字形の横断面形状を有する橋脚１４の下端部がフ
ーチングの「日」の字形の平面形状を有する溝２２内に
受け入れられている。また、橋脚１４の内部の２つの空
間２５には図１に示す例におけると同様にフーチングの
２つの突起２０が受け入れられている。

【００３３】複数のばね部材２６は、フーチングの両突
起２０と、橋脚１４の内部に設けられた２つのばね受け
２８との間に配置されている。橋脚１４およびその上部
構造の自重を受けているこれらのばね部材２６の反発力
により、橋脚１４の下端面がフーチングの溝２２の底面
のわずかに上方に位置しており、橋脚１４の下端面と溝
２２の底面との間にはわずかな隙間が存する。この隙間
は、橋脚１４のフーチング１２に対する傾斜運動（相対
回転運動）をするに必要な移動空間を規定する。

【００３４】ばね受け２８は、橋脚１４の各内部空間２
５を規定する側壁にこれと一体に設けられ、該側壁に沿
って矩形状に伸びる棚状のものからなる。複数のばね部
材２６は各ばね受け２８の輪郭である矩形の四辺に沿っ
て互いに間隔を置いて配置されている。

【００３５】また、橋脚１４は、図５および図６に示す
ように、複数対のブロック３０およびこれらの間に配置
された複数のばね部材３２（図７および図８参照）を介
して、フーチング１２上に載置することができる。これ
らの例においても、さらに、溝２２に弾性体２４を配置
することができる。

【００３６】複数対のブロック３０は、それぞれ、フー
チング１２に形成された上端開放の複数の穴３４に受け
入れられている。各ブロック３０は、例えば、鉄筋コン
クリート製のそれからなる。

【００３７】図示の例では、複数の穴３４は、溝２２に
沿って互いに間隔を置いて配置され、溝２２の底面に開
放している。

【００３８】各穴３４は、底面３６と、該底面から溝２
２の底面まで上方へ末広がりに伸びる傾斜面からなる、
互いに相対する一対の側壁面３８と、これらの両側壁面
３８に連なる、互いに相対する一対の他の側壁面４０と
を有する。後者の側壁面４０は、例えば垂直面からなる
ものとすることができる。

【００３９】各対のブロック３０は、各穴の両側壁面３
８と同じ傾斜角度を有し、両側壁面３８にそれぞれ接す
る２つの側面４２を有する。各ブロック３０は、この傾
斜側面４２の他、傾斜側面４２に相対する垂直面からな
る側面４３と、傾斜側面４２に隣接する一対の側面であ
って各穴の両側壁面４０に接する垂直面からなる一対の
側面４４と、これらの側面に連なる水平な頂面４６およ
び底面４８とを有する。

【００４０】各対のブロック３０は、その相対する側面
４３間に間隔が存し、各対の各ブロック３０の底面４８
と各穴の底面３６との間に間隔が存し、また、各部ロッ
ク３０の頂面４６が各穴３４から上方にわずかに突出す
るように、各穴３４内に配置されている。この配置状態
は、各対のブロック３０相互間に配置されこれらのブロ
ック３０を穴の両側壁面３８に向けて押圧する前記ばね
部材３２により維持されている。より詳細には、ばね部
材３２のばね力を受けて各ブロック３０の傾斜側面４２
と穴の傾斜側壁面３８との間に生じる摩擦力により維持
されている。

【００４１】橋脚１４はその下端面において全ブロック
３０の頂面４６上に載置され、かつ、その一部が溝２２
内に受け入れている。

【００４２】前記ブロックと前記穴の傾斜壁面との間に
生じる摩擦力の大きさまたはばね部材３２のばね力の大
きさは、平常時において、全ての対のブロック３０と、
これらのブロックを受け入れる全ての穴３４との間に生
じる摩擦力の総和が橋脚１４およびその上部構造その他
を水平に支えることができ、また、地震時において、地
震外力の作用によって橋脚１４から平常時より大きい下
向きの外力を受けるブロック３０が前記摩擦力に抗して
穴の傾斜壁面３８に沿って下降し、同時に、橋脚１４か
ら受ける下向きの力が減少する他の一部のブロック３０
が穴の傾斜壁面３８に沿って上昇し得るように設定す
る。

【００４３】これにより、橋脚１４は、複数のブロック
３０の上昇および下降動作と連動して、橋脚１４の下端
面と溝２２の底面との間の前記隙間において、前記相対
的回転運動を行うことができる。

【００４４】ブロック３０が受ける前記下向きの外力の
大きさはその配置場所によって異なることから、これを
考慮して、図示の例では、橋軸と平行に３列に配置され
た各列における複数対のブロック３０が、各列の両端部
からその中央部に向けて大きさが漸減するものとされて
いる。

【００４５】また、コイルばねをばね部材３２とする例
を示す図７およびさらばねをばね部材３２とする例を示
す図８を参照すると、ばね部材３２の一部、すなわちコ
イルばねにあってはその端部、また、さらばねにあって
はこれらを積層してなるものが、各ブロック３０に設け
られその垂直側面４３に開放する凹所５０内に収容され
ている。前記さらばねについては、複数枚のさらばねを
一組として、その２組がこれらの凸面が互いに対向しか
つ接するように配置されている。

【００４６】図９に示すように、各ブロック３０につい
て、その縦断面形状を逆さ台形とする図６ないし図８の
例に代えて、前記逆さ台形の上にこれと同形の台形を連
ねてなる縦断面形状を有するものとすることができる。

【００４７】この場合には、橋脚１４に、対をなす両ブ
ロック３０の上方の台形部分を受け入れる穴５２が設け
られる。各穴５２は両ブロック３０の上方の台形部分に
ほぼ合致する形状を有し、橋脚１４の下端面に開放して
いる。

【００４８】図１０および図１１に示すように、剛結合
が断たれた橋脚１４と、フーチング１２とは、上下方向
に伸びる複数の鋼棒５４をもって相互に連結することが
できる。これらの鋼棒５４は、橋脚１４の輪郭である矩
形の四辺に沿って互いに間隔を置いて配置されている。
この例においても、さらに、溝２２に弾性体２４を配置
することができる。

【００４９】これによれば、非連結の場合と比べて、地
震時におけるフーチング１２に対する橋脚１４の傾斜運
動すなわち相対的回転運動のし易さを低減することがで
きる。言い換えれば、橋脚１４に対し、回転剛性を与え
ることができる。

【００５０】鋼棒５４は、その本数、太さ等を各橋脚１
４毎に設定することができ、これにより、各橋脚１４の
回転剛性を所望の大きさに設定し、地震力の分散をより
効率よく行うことができる。

【００５１】図示の鋼棒５４は、フーチング１２および
橋脚１４に埋設されたプレストレスト鋼棒からなる。こ
れらの鋼棒５４の設置はポストテンション方式により行
うことができる。すなわち、シース管５６およびこれに
通した鋼棒５４の一端部をフーチング１２の構築のため
の打設コンクリート中に埋めた後、シース管５６および
鋼棒５４の残りの部分を橋脚１４の構築のためにその後
に打たれるコンクリート中に埋設した後、鋼棒５４に引
張力を導入することにより行う。

【００５２】鋼棒５４に代えて、これをゴム材料、コイ
ルばね等からなるものとすることができる。

【００５３】次に、図１２に示すように、橋脚１４とフ
ーチング１２とを複数のダンパー５８で接続することが
できる。ダンパー５８は地震時のフーチング１２に対す
る橋脚１４の相対的回転運動の際の回転力を減衰する作
用をなし、これにより橋脚１４にいわゆる回転減衰が与
えられ、橋梁全体の減衰性能が向上し、地震力が低減さ
れる。複数のダンパー５８は、例えば、橋脚１４の輪郭
である矩形の四辺に沿って互いに間隔を置いて配置する
ことができる。この例においても、さらに、溝２２に弾
性体２４を配置することができる。

【００５４】図示の例では、シリンダ型の複数のダンパ
ー５８が上下方向に向けて配置され、そのシリンダ部が
フーチング１２の各突起２０に埋め込まれかつ前記シリ
ンダ部から突出するロッド部が橋脚１４の内部において
該橋脚に枢着されている。より詳細には、橋脚１４の各
空間２５を規定する側壁に、図３および図４に設けられ
たばね受け２８と同様の棚状の取り付け部６０が設けら
れており、ダンパー５８の前記ロッド部はこの取り付け
部６０に枢着されている。

【００５５】ダンパー５８は、前記シリンダ型の他、剪
断型、ねじり型等のものを用いることができる。また、
前記シリンダ部内を満たすものとして、オイルのような
粘性材料の他、鉛のような弾塑性金属材料、ゴムのよう
な弾塑性・粘弾性材料を用いることができる。

【００５６】ダンパー５８は、板状の弾性体２４配置さ
れた免震構造、ばね部材２６が配置された免震構造、ブ
ロック３０等が配置された免震構造、または鋼棒５４が
配置された免震構造に、その付加要素として組み込むこ
とができる。

【００５７】前記したこれらの免震構造およびその要素
は、橋脚１４と橋桁１６との間に適用することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されたラーメン橋の概略的な側面
図である。

【図２】本発明の免震構造の部分破断図である。

【図３】コイルばねを配置した免震構造の部分縦断面図
である。

【図４】さらばねを配置した免震構造の部分縦断面図で
ある。

【図５】複数対のブロックが配置されたフーチングの平
面図である。

【図６】複数対のブロックを含む免震構造の部分縦断面
図である。

【図７】各対のブロックおよびこれらの間に配置された
コイルばねの概略的な斜視図である。

【図８】各対のブロックおよびこれらの間に配置された
さらばねの概略的な斜視図である。

【図９】他の縦断面形状を有するブロックが配置され
た、図６に示すと同様の部分縦断面図である。

【図１０】複数の鋼棒を含む免震構造の部分縦断面図で
ある。

【図１１】図１０に示す免震構造の横断面図である。

【図１２】複数のダンパーを含む免震構造の部分縦断面
図である。

【符号の説明】

１０ ラーメン橋 １２，１４，１６ フーチング、橋脚および橋桁 ２０，２２ フーチングの突起および溝 ２４ 板状の弾性体 ２６ ばね部材 ３０，３２ ブロックおよびばね部材 ３４ ブロックを受けれる穴 ３８，４２ 穴の傾斜壁面およびブロックの傾斜側面 ５４ 鋼棒 ５８ ダンパー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 勝川 藤太 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 Ｆターム(参考） 2D059 AA03 GG01 GG13 GG17 GG56

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ラーメン橋の免震構造であって、前記ラ
   ーメン橋のフーチングまたは橋桁との剛結合が断たれか
   つ水平方向への相対移動が生じないように制限された少
   なくとも１つの橋脚を含む、免震構造。
2. 【請求項２】 さらに、前記橋脚と、前記フーチングま
   たは橋桁との間に配置された板状の弾性体を含む、請求
   項１に記載の免震構造。
3. 【請求項３】 さらに、前記フーチングに形成された上
   端開放の複数の穴であって底面と上方へ向けて末広がり
   に伸びる互いに相対する一対の側壁面とを有する複数の
   穴と、各穴にその底面から上方へ間隔を置いてかつ水平
   方向へ互いに間隔を置いて受け入れられた一対のブロッ
   クであって前記穴の両側壁面にそれぞれ接する側面を有
   する一対のブロックと、両ブロック間に配置され両ブロ
   ックを前記穴の両側壁面に向けて押圧する１または複数
   のばね部材とを含む、請求項１に記載の免震構造。
4. 【請求項４】 さらに、上下方向へ伸びる複数の鋼棒で
   あって前記橋脚と、前記フーチングまたは橋桁とに連結
   された両端部を有する複数の鋼棒を含む、請求項１ない
   し３のいずれかに記載の免震構造。
5. 【請求項５】 さらに、前記橋脚と前記フーチングまた
   は橋桁とに接続された複数のダンパーを含む、請求項１
   ないし４のいずれかに記載の免震構造。