JP2003129418A - 構造物の振り子型免震支承構造 - Google Patents

構造物の振り子型免震支承構造

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物による人工地盤等の構造物において、
比較的簡易な支承構造で所望の免震効果が得られ、また
基礎地盤が軟弱な場合の基礎の沈下、基礎間の不同沈
下、地盤の側方移動等に対して容易に対応できるように
する。 【解決手段】水面に浮かぶプラットフォーム2とフーチ
ング杭基礎上の橋脚3等からなる人工地盤1において、
橋脚3の上部の支持梁部12とプラットフォーム2の上
面とを吊りロッド13とユニバーサルジョイント16,
17により連結してプラットフォーム2を揺動可能に吊
り支持し、地震時には揺れ防止装置14による固定を解
除し、固有周期の長周期化により基礎地盤から伝達され
る地震動を軽減する。基礎の沈下、基礎間の不同沈下、
地盤の側方移動等に対しては、吊りロッド13の長さを
調節して対応する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、構造物による人工
地盤、橋梁、建築物、その他の構造物に適用される構造
物の振り子型免震支承構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図3に示すのは、軟弱地盤上に設置され
る浮力を利用した人工地盤の1例である。人工地盤1
は、橋梁と見立てることができ、鋼製ポンツーン形式等
のプラットフォーム2から構成され、例えば4点の橋脚
3およびフーチング杭基礎4と免震装置5などを有して
おり、プラットフォーム2の浮力利用により上載荷重の
大部分を相殺し、免震装置5により水平方向荷重を低減
し、4点の橋脚3・基礎4にプラットフォーム2を着底
させて支持する構造形式である。なお、プラットフォー
ム2の上には建屋6が設けられ、プラットフォーム2と
両側の埋立地の橋台7とが連絡橋8を介して連結されて
いる。
【0003】免震装置5としては、例えば図4に示すよ
うな構造が考えられている。図4(a) は、水面下(圧気
構造)の免震ゴム支承構造であり、プラットフォーム2
の底部に橋脚3の上部が挿入される水面下の支承凹部5
0を形成し、橋脚3の上面に免震ゴム(積層ゴム)支承
51をライナー52を介して設置し、支承凹部50には
エアを供給して気中状態を確保している。この構造は、
支承部がプラットフォーム2の1階床レベルに突出しな
い利点がある。
【0004】図4(b) は、水面上の免震ゴム支承構造で
あり、プラットフォーム2を貫通した橋脚3の上部が挿
入される門形支承部53をプラットフォーム2の上面に
突設し、橋脚3の上面に免震ゴム(積層ゴム)支承51
をライナー52を介して設置している。この構造は、通
常気圧下であるため、作業環境が良く、また、プラット
フォーム2の上部での作業であるため、作業性が良い。
【0005】基礎地盤が沈下した場合には、いずれの場
合も、上部工をジャッキ54により仮受し、ライナー5
2を調整することにより対応している。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来の免震ゴム支承
(積層ゴム)構造の場合、圧縮バネ係数が大きいため、
鉛直方向の変形が少なく、また、せん断バネ係数が小さ
いため、上部工の固有周期を長周期化させ、免震効果を
大きくできる利点があるものの、次に示すような課題が
ある。
【0007】(1) 基礎地盤が軟弱な場合に生じる基礎の
沈下に対して、上部工をジャッキで仮受している間に、
ライナーを挿入・撤去して高さ調整するため、面倒で時
間のかかる作業となる。
【0008】(2) 基礎地盤が軟弱な場合、基礎間で不同
沈下が生じる場合が多く、この不同沈下が生じた場合、
上部工と橋脚間に設置された支承に引張力が生じること
がある。通常の免震ゴム支承は、引張力に対して抵抗力
が小さいため、引張力が生じないような工夫が必要とな
る。
【0009】(3) 基礎地盤が軟弱で地盤沈下に伴う地盤
の側方移動が生じる場合、免震ゴム支承のせん断変形量
に対して管理を行い、定めたせん断変形量を超える場合
は支承位置の盛替えを行う必要がある。
【0010】本発明は、このような課題を解消すべくな
されたもので、その目的は、比較的簡易な支承構造で所
望の免震効果が得られると共に、基礎地盤が軟弱な場合
の基礎の沈下、基礎間の不同沈下、地盤の側方移動等に
対して容易に対応することのできる構造物の振り子型免
震支承構造を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1は、構
造物とその支持脚の間に設けられる免震支承構造であ
り、支持脚と構造物とを連結する吊り部材により、構造
物が水平方向に揺動可能に吊り支持されていることを特
徴とする構造物の振り子型免震支承構造である。吊り部
材には、吊りロッドや吊りワイヤーを用いることがで
き、その上下端部をそれぞれピンやボール等による自在
継手を介して支持脚(橋脚など)と構造物(人工地盤、
橋梁、建築物など)に接続し、構造物を支持脚に対して
水平方向に揺動可能な振り子構造とする。
【0012】本発明の請求項2は、吊り部材は長さ調整
可能であることを特徴とする請求項1に記載の構造物の
振り子型免震支承構造である。例えば、吊りロッドに雄
ねじを設け、ナットで自在継手の球面部材等を吊りロッ
ドに固定し、あるいは、吊りロッドの中間部にターンバ
ックルを設け、ナットやターンバックルを回転させるこ
とで、吊り部材の長さを調整できるようにする。
【0013】本発明の請求項3は、地震時に固定が解除
される揺れ防止装置により構造物が支持脚に固定されて
いることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の
構造物の振り子型免震支承構造である。通常状態や暴風
時には、揺れ防止装置で構造物と橋脚を固定し、風や波
等による構造物の揺れを防止し、センサ等で地震を感知
して揺れ防止装置による固定を解除し、構造物を支持脚
から切り離し、振り子運動できるようにする。
【0014】本発明の請求項4は、支持脚に連結する構
造物は浮力を利用した浮体構造物であることを特徴とす
る請求項1、請求項2または請求項3に記載の構造物の
振り子型免震支承構造である。例えば、浮力を利用した
人工地盤に適用する場合であり、フーチング杭基礎上に
構築した橋脚を人工地盤のデッキ面から十分な高さまで
突出させ、この橋脚上部から吊り部材により人工地盤を
吊り下げ支持する。
【0015】以上のような構成において、通常時や暴風
時には、揺れ防止装置により構造物と支持脚が固定さ
れ、構造物が風等で揺れるのが防止される。地震時に
は、揺れ防止装置による固定が解除され、構造物が支持
脚から切り離され、構造物が振り子構造となり構造物の
固有周期が長周期化し、基礎地盤から伝達される地震動
が軽減され、免震効果が得られる。
【0016】基礎地盤が軟弱で将来基礎が沈下した場合
には、吊り部材の長さを調節するだけで、構造物の高さ
を容易に調整することができる。また、基礎地盤が軟弱
で将来基礎間で不同沈下が生じた場合にも、各基礎の吊
り部材の長さをそれぞれ調節することで、構造物を水平
にすることができると共に、各吊り部材に荷重を均等に
負担させることができる。さらに、基礎地盤が軟弱で将
来地盤沈下に伴う側方移動が生じた場合でも、吊り部材
の自在継手により支持脚・基礎と構造物の相対変位を吸
収することができ、吊り部材への負担も解消することが
でき、地盤の側方移動にも容易に対応することができ
る。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態に基づいて説明する。この実施形態は、軟弱地盤上に
設置される浮力を利用した人工地盤の例である。図1は
本発明の振り子型免震支承構造の1例を示す構造物の部
分側面図である。図2は振り子型免震支承構造の吊り部
材の例を示した断面図である。
【0018】人工地盤1は、従来と同様、鋼製ポンツー
ン形式等のプラットフォーム2から構成され、例えばプ
ラットフォーム2の両側部にそれぞれ2箇所に配設され
る合計4箇所の橋脚3およびフーチング杭基礎4を有し
ており(図3参照)、図1に示すように、橋脚3の上に
振り子型免震支承構造11を設け、プラットフォーム2
の浮力利用により上載荷重の大部分を相殺し、振り子型
免震支承構造11により水平方向荷重を低減し、4点の
橋脚3・基礎4においてプラットフォーム2を吊下げ支
持する構造形式である。
【0019】振り子型免震支承構造11は、主として、
橋脚3の上部に形成した支持梁部12と、支持梁部12
とプラットフォーム2の上面を連結してプラットフォー
ム2を水平方向に揺動可能に吊り支持する吊りロッド1
3と、プラットフォーム2と橋脚3とを固定し地震時に
は固定が解除される風揺れ防止装置14から構成されて
いる。
【0020】プラットフォーム2には、箱抜き等により
橋脚3の貫通部(外面が開口する切欠きや貫通孔)15
を設け、橋脚3の上部がプラットフォーム2の上面から
所定高さで突出するようにする。この橋脚3の上端部に
水平方向に突出する支持梁部12を一体的に形成する。
【0021】吊りロッド13は、橋脚3を挟んでX方向
に一対で配設し、あるいは、X方向とY方向にそれぞれ
一対で配設し、その上端部を支持梁部12にユニバーサ
ルジョイント(ピンジョイントやボールジョイント等の
自在継手)16を介して接続し、その下端部をプラット
フォーム2にユニバーサルジョイント(ピンジョイント
やボールジョイント等の自在継手)17を介して接続
し、さらに、適宜の手段で長さ調整可能とする。
【0022】例えば、図2(a) に示すように、上部のユ
ニバーサルジョイント16を、吊りロッド13に取付け
た球面部材20と、支持梁部12の上面に設けた球面受
け座21から構成し、支持梁部12に設けた貫通孔12
aに吊りロッド13を挿通すると共に、吊りロッド13
に設けた雄ねじ13aを球面部材20を貫通させ、ナッ
ト22で球面部材20を固定する。ナット22を回転さ
せれば、吊りロッド13の長さを任意に調節することが
できる。なお、貫通孔12aは下に向かって広がる形状
とし、吊りロッド13の揺動に支障がないようにする。
【0023】あるいは、図2(b) に示すように、支持梁
部12の下面にピンやボールによるユニバーサルジョイ
ント16を固定し、吊りロッド13の中間部にターンバ
ックル23を設け、ターンバックル23の操作により吊
りロッド13の長さを任意に調節する。また、図2(a)
と図2(b) を併用することもできる。
【0024】風揺れ防止装置14は、通常状態および暴
風時に、プラットフォーム2と橋脚3を固定して両者の
変位を一体化し、地震時には、固定を解除してプラット
フォーム2が振り子運動できるようにするためのもので
あり、センサーで地震を感知してストッパーを外すよう
な構造とする。なお、この風揺れ防止装置14は、プラ
ットフォーム2の上面から橋脚3の上部を取り囲むよう
に一体的に立ち上がる立ち上がり部材30と橋脚3の上
部との間に設置する。
【0025】以上のような構成の人工地盤の振り子型免
震支承構造11において、次に示すように動作する。
【0026】(1) 水面に浮かぶプラットフォーム2が橋
脚3に振り子型免震支承構造11を介して吊り支持され
る。プラットフォーム2の浮力により橋脚3・基礎4へ
の負担が低減される。
【0027】(2) 通常時や暴風時には、風揺れ防止装置
14によりプラットフォーム2と橋脚3が固定され、プ
ラットフォーム2が風や波等で揺れるのが防止される。
【0028】(3) 地震時には、風揺れ防止装置14によ
る固定が解除され、プラットフォーム2が橋脚3から切
り離され、プラットフォーム2等の上部工が振り子構造
となり上部工の固有周期が長周期化し、基礎地盤から伝
達される地震動が軽減され、免震効果が得られる。固有
周期は振り子の長さで決まるため、吊りロッド13の長
さを長周期となる範囲で適宜決定する。
【0029】(4) 基礎地盤が軟弱で将来基礎4が沈下し
た場合には、吊りロッド13の長さを調節するだけで、
プラットフォーム2の高さを容易に調整することができ
る。
【0030】(5) 基礎地盤が軟弱で将来基礎4,4間で
不同沈下が生じた場合にも、各基礎4の吊りロッド13
の長さをそれぞれ調節することで、プラットフォーム2
を水平にすることができると共に、各吊りロッド13に
荷重を均等に負担させることができる。
【0031】(6) 基礎地盤が軟弱で将来地盤沈下に伴う
側方移動が生じた場合でも、吊りロッド13のユニバー
サルジョイント16,17により橋脚3・基礎4とプラ
ットフォーム2の相対変位を吸収することができ、吊り
ロッド13への負担も解消することができ、側方移動に
も容易に対応することができる。
【0032】なお、本発明の振り子型免震支承構造11
の吊り部材と長さ調整機構は、図示例に限らず、例えば
ウインチとワイヤロープ等でもよい。また、以上のよう
な浮力を利用した人工地盤に限らず、通常の人工地盤、
橋梁、建築物、その他の構造物の免震にも本発明の振り
子型免震支承構造を適用することができる。
【0033】
【発明の効果】(1) 構造物を支持脚に吊り部材を介して
吊り支持し、構造物を振り子構造として固有周期を長周
期化し、基礎地盤から伝達される地震動を軽減するよう
にしたため、吊り部材等からなる比較的簡易な支承構造
で所望の免震効果を得ることができる。通常時や暴風時
には、揺れ防止装置により構造物と支持脚を固定するた
め、構造物が風等で揺れるのを防止することができる。
【0034】(2) 基礎地盤が軟弱で将来基礎が沈下した
場合には、吊り部材の長さを調節するだけで、構造物の
高さを容易に調整することができ、基礎の沈下に対して
容易に対応することができる。
【0035】(3) 基礎地盤が軟弱で将来基礎間で不同沈
下が生じた場合にも、各基礎の吊り部材の長さをそれぞ
れ調節することで、構造物を水平にすることができると
共に、各吊り部材に荷重を均等に負担させることがで
き、基礎間の不同沈下に容易に対応することができる。
【0036】(4) 基礎地盤が軟弱で将来地盤沈下に伴う
側方移動が生じた場合でも、吊り部材の自在継手により
支持脚・基礎と構造物の相対変位を吸収することがで
き、吊り部材への負担も解消することができ、地盤の側
方移動にも容易に対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の振り子型免震支承構造の1例を示す構
造物の部分側面図である。
【図2】本発明の振り子型免震支承構造の吊りロッドの
具体例を示す断面図である。
【図3】本発明が適用される浮力を利用した人工地盤の
例を示す側面図である。
【図4】図3の人工地盤における従来の免震支承構造を
示す部分側面図である。
【符号の説明】
1……人工地盤 2……プラットフォーム 3……橋脚 4……フーチング杭基礎 5……免震装置 6……建屋 7……橋台 8……連絡橋 11……振り子型免震支承構造 12……支持梁部 12a…貫通孔 13……吊りロッド 13a…雄ねじ 14……風揺れ防止装置 15……貫通部 16……ユニバーサルジョイント 17……ユニバーサルジョイント 20……球面部材 21……球面受け座 22……ナット 23……ターンバックル 30……立ち上がり部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) E04H 9/02 331 E04H 9/02 331Z F16F 15/02 F16F 15/02 D N (72)発明者 吉原 知佳 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 Fターム(参考) 2D059 BB11 3J048 AA04 AD06 CB17 DA07 EA38

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 構造物とその支持脚の間に設けられる免
    震支承構造であり、支持脚と構造物とを連結する吊り部
    材により、構造物が水平方向に揺動可能に吊り支持され
    ていることを特徴とする構造物の振り子型免震支承構
    造。
  2. 【請求項2】 吊り部材は長さ調整可能であることを特
    徴とする請求項1に記載の構造物の振り子型免震支承構
    造。
  3. 【請求項3】 地震時に固定が解除される揺れ防止装置
    により構造物が支持脚に固定されていることを特徴とす
    る請求項1または請求項2に記載の構造物の振り子型免
    震支承構造。
  4. 【請求項4】 支持脚に連結する構造物は浮力を利用し
    た浮体構造物であることを特徴とする請求項1、請求項
    2または請求項3に記載の構造物の振り子型免震支承構
    造。
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