JP2004019319A - 構造物及びこれに用いられる振動エネルギ吸収装置 - Google Patents

Abstract

【課題】地震、風、車両走行等により様々な方向で生じる上部構造物の振動を好適に吸収して、各方向の上部構造物の振動を可及的速やかに減衰させることができる構造物を提供すること。
【解決手段】構造物１は、橋脚２及び橋脚２上に架設された橋桁３を有した橋梁１ａと、橋脚２と橋桁３との間に介在されて、橋桁３の鉛直方向Ｖの荷重を支持すると共に橋桁３の振動を免震する免震装置４と、一端５が橋脚２に連結され、且つ、他端６が橋桁３に連結されていると共に橋軸方向Ｘと橋軸直交方向Ｙとに対して軸方向Ａが傾斜して配されており、橋脚２に対する橋桁３の振動エネルギを軸方向Ａにおいて伸縮して吸収する振動エネルギ吸収装置７とを具備している。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋脚等の下部構造物上に架設されていると共に、地震、風、車両走行等により橋脚等の下部構造物に対して振動する橋桁等の上部構造物の振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収装置を具備した構造物に関する。
【０００２】
【発明が解決しようとする課題】
この種の橋梁構造物は、軸方向が橋桁等の上部構造物の橋軸方向又は橋軸直交方向と同一の方向となるように、一端で橋脚等の下部構造物に、他端で橋桁等の上部構造物に連結されていると共に、下部構造物に対する橋軸方向又は橋軸直交方向における振動に基づいて軸方向で伸縮することにより、下部構造物に対する上部構造物の振動エネルギを吸収する振動エネルギ吸収装置を具備している。
【０００３】
しかしながら、斯かる構造物では、振動エネルギ吸収装置の軸方向が上部構造物の橋軸方向又は橋軸直交方向と同一の方向となっているため、他の方向における上部構造物の振動、特に、振動エネルギ吸収装置の軸方向と直交する方向における振動に基づく振動エネルギの吸収能が低く、従って、地震、風、車両走行等により様々な方向で生じる上部構造物の振動を効果的に減衰させることが困難である。
【０００４】
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、地震、風、車両走行等により様々な方向で生じる上部構造物の振動を好適に吸収して、各方向の上部構造物の振動を可及的速やかに減衰させることができる構造物を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様の構造物は、橋脚等の下部構造物と、下部構造物上に架設された橋桁等の上部構造物と、一端が下部構造物に連結され、他端が上部構造物に連結されていると共に、橋軸方向と橋軸方向に直交する橋軸直交方向とに対して軸方向が傾斜して配されており、下部構造物に対する上部構造物の振動エネルギを軸方向において伸縮して吸収する少なくとも一つの振動エネルギ吸収装置とを具備している。
【０００６】
本発明の第一の態様の構造物によれば、軸方向が傾斜して配された振動エネルギ吸収装置を具備しているため、軸方向を橋軸方向と同一方向となるようにして別途振動エネルギ吸収装置を設けなくても、地震、風、車両走行等により様々な方向で生じる上部構造物の振動を好適に吸収して、各方向の上部構造物の振動を可及的速やかに減衰させることができる。
【０００７】
本発明の第二の態様の構造物は、本発明の第一の態様の構造物において、振動エネルギ吸収装置を一対具備しており、一対の振動エネルギ吸収装置は、橋軸直交方向で互いに対向して配されている。
【０００８】
本発明の第二の態様の構造物によれば、一対の振動エネルギ吸収装置が橋軸直交方向で互いに対向して配されているため、例えば、橋梁の上部構造物が下部構造物に対して橋軸直交方向で振動した場合に、往動における振動エネルギと復動における振動エネルギとの吸収を夫々同様に行い得る。
【０００９】
本発明の第三の態様の構造物は、本発明の第一又は第二の態様の構造物において、振動エネルギ吸収装置を一対具備しており、一対の振動エネルギ吸収装置は、橋軸方向で互いに対向して配されている。
【００１０】
本発明の第三の態様の構造物によれば、一対の振動エネルギ吸収装置が橋軸方向で互いに対向して配されているため、例えば、橋梁の上部構造物が下部構造物に対して橋軸方向で振動した場合に、往動における振動エネルギと復動における振動エネルギとの吸収を夫々同様に行い得る。
【００１１】
本発明の第四の態様の構造物では、本発明の第一から第三のいずれかの態様の構造物において、振動エネルギ吸収装置は、その軸方向が鉛直方向に対して直交して配されている。
【００１２】
本発明の第四の態様の構造物によれば、振動エネルギ吸収装置の軸方向が水平方向に伸びる結果、特に、上部構造物の水平面内における振動を好適に吸収し得る。
【００１３】
本発明の第五の態様の構造物では、本発明の第一から第四のいずれかの態様の構造物において、振動エネルギ吸収装置は、下部構造物及び上部構造物のうちのいずれか一方に連結されていると共に内部に鉛又は流体を充填したシリンダと、一端が下部構造物及び上部構造物のうちのいずれか他方に連結されていると共に、シリンダの両端部を貫通し、且つ、シリンダの内部において膨大部を有するロッドとを具備しており、下部構造物及び上部構造物の相対的な振動に基づくロッドの振動で鉛又は流体に流動を生じさせて、下部構造物に対する上部構造物の振動エネルギを吸収するようになっている。
【００１４】
本発明の第六の態様の構造物は、本発明の第一から第五のいずれかの態様の構造物において、下部構造物と上部構造物との間に介在されて、上部構造物の鉛直方向の荷重を支持すると共に、下部構造物に対する上部構造物の振動を免震する免震装置を具備している。
【００１５】
本発明の第六の態様の構造物によれば、免震装置を具備しているため、下部構造物に対する上部構造物の振動の固有周期を長周期化することができ、而して、地震に起因する振動による構造物の破壊を好ましく防止することができる。
【００１６】
本発明の第七の態様の構造物は、本発明の第六の態様の構造物において、免震装置は、剛性層と弾性層とが鉛直方向に交互に積層された積層ゴムを具備しており、積層ゴムは、その下面では下部構造物に、その上面では上部構造物に固定されている。
【００１７】
本発明において、好ましい例では、下部構造物は橋脚であり、上部構造物は橋桁であるが、本発明はこれらに限定されない。
【００１８】
次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。
【００１９】
【発明の実施の形態】
図１から図３において、本例の構造物１は、下部構造物としての橋脚２及び橋脚２上に架設された上部構造物としてのコンクリート製の橋桁３を有した橋梁１ａと、橋脚２と橋桁３との間に介在されて、橋桁３の鉛直方向Ｖの荷重を支持すると共に、橋桁３の振動を免震する免震装置４と、一端５が橋脚２に連結され、且つ、他端６が橋桁３に連結されていると共に、橋軸方向Ｘと橋軸方向Ｘに直交する橋軸直交方向Ｙとに対して軸方向Ａが傾斜して配されており、橋脚２に対する橋桁３の振動エネルギを軸方向Ａにおいて伸縮して吸収する振動エネルギ吸収装置７と、一端８が橋脚２に連結され、且つ、他端９が橋桁３に連結されていると共に、橋軸方向Ｘ及び橋軸直交方向Ｙに対して軸方向Ｂが傾斜して配されており、橋脚２に対する橋桁３の振動エネルギを軸方向Ｂにおいて伸縮して吸収する振動エネルギ吸収装置１０とを具備している。
【００２０】
橋脚２の上面１１には、振動エネルギ吸収装置７及び１０の一端５及び８の夫々を橋脚２に連結するための連結部材１３及び１４が設けられており、橋桁３の下面１２には、振動エネルギ吸収装置７及び１０の他端６及び９の夫々を橋脚２に連結するための連結部材１５及び１６が設けられている。連結部材１３及び１４は、これらの橋軸直交方向Ｙにおける間隔が、連結部材１５及び１６の橋軸直交方向Ｙにおける間隔よりも狭くなるように、また、橋軸方向Ｘに伸びた橋脚２及び橋桁３の中心線Ｃに対して、夫々等しい間隔をもって橋脚２に配されており、連結部材１５及び１６は、中心線Ｃに対して、夫々等しい間隔をもって橋脚２に配されている。
【００２１】
免震装置４は、剛性層と弾性層とが鉛直方向Ｖに交互に積層された積層ゴム２１を複数具備している。各積層ゴム２１は、その下面では、積層ゴム２１に固着された下部取付板２２及びアンカーボルト２３等を介して橋脚２の上面１１に固定されており、その上面では、積層ゴム２１に固着された上部取付板２５及びボルト２６等を介して橋桁３の下面１２に夫々固定されている。複数の積層ゴム２１は、橋桁３の荷重が均等に加わるように、橋桁３の下面１２に適当に分散されて配されている。
【００２２】
振動エネルギ吸収装置７及び１０は、本例では、橋軸直交方向Ｙで互いに対向して配されていると共に、夫々の軸方向Ａ及びＢが鉛直方向Ｖに対して直交して夫々配されている。
【００２３】
振動エネルギ吸収装置７及び１０は夫々同様に形成されているので、以下、振動エネルギ吸収装置７について詳細に説明し、振動エネルギ吸収装置１０については、必要に応じて図面に符号ａを付してその詳細な説明を省略する。
【００２４】
振動エネルギ吸収装置７は、特に図３に示すように、内部に鉛３１を充填したシリンダ３２と、シリンダ３２の内部において球状膨大部３３を有すると共にシリンダ３２の両端部である端面部材３４及び端面部３５を貫通したロッド３６と、シリンダ３２の一端に固着された取付部材３７とを夫々具備しており、取付部材３７は、球面継手３８を介して連結部材１５に回動自在に連結されており、高張力鋼等から形成されて軸方向Ａに伸びた長尺のロッド３６の一端は、球面継手３９を介して連結部材１３に回動自在に連結されている。
【００２５】
シリンダ３２は、一方端が端面部３５によって閉鎖されていると共に他方端が端面部材３４によって閉鎖されている円筒状本体４１からなる。端面部３５は、円筒状本体４１に一体的に形成されている。鉛３１は、円筒状本体４１の内周面４２及びシリンダ３２内のロッド３６の外周面４３間の環状空間４４に密に収容されている。ロッド３６は、シリンダ３２に対して軸方向Ａに移動自在となるように、端面部材３４及び端面部３５の中心部に夫々設けられた孔を貫通して配されている。
【００２６】
球状膨大部３３は、本例ではロッド３６に一体的に形成されており、鉛３１との関係で、シリンダ３２に対するロッド３６の軸方向相対移動に抗する抵抗力をロッド３６に生じさせるようになっている。
【００２７】
振動エネルギ吸収装置７は、図４に示すように、中心線Ｃと軸方向Ａに伸びる線Ｄ１とが互いに交わる角度θ１が９０度未満となるように及び橋軸直交方向Ｙに伸びる線Ｆと線Ｄ１とが互いに交わる角度が９０度未満となるように、橋軸方向Ｘ及び橋軸直交方向Ｙに対して傾斜して連結部材１３及び１５に連結されるようになっており、振動エネルギ吸収装置１０は、中心線Ｃと軸方向Ｂに伸びる線Ｄ２とが互いに交わる角度θ２が９０度未満となるように及び線Ｆと線Ｄ２とが互いに交わる角度が９０度未満となるように、橋軸方向Ｘ及び橋軸直交方向Ｙに対して傾斜して連結部材１４及び１６に連結されるようになっている。振動エネルギ吸収装置７及び１０は、本例では、角度θ１及びθ２が夫々互いに等しい値となるように、橋脚２及び橋桁３の間に配されている。
【００２８】
振動エネルギ吸収装置７は、地震、風、車両走行等に起因してロッド３６がシリンダ３２に対して軸方向Ａに移動する場合に、環状空間４４において鉛３１がロッド３６の球状膨大部３３と円筒状本体４１の内周面４２とで規定される環状通路を通って塑性流動し、このとき環状通路の大きさにより決定されるシリンダ３２内圧がシリンダ３２の両端部、即ち、端面部材３４及び端面部３５に交互に作用してロッド３６のシリンダ３２に対する移動の抵抗力として現れるようになり、当該塑性流動における鉛３１の変形により振動エネルギを吸収するようになっている。
【００２９】
以上の構造物１では、地震により橋脚２が水平方向に振動すると、複数の積層ゴム２１は、水平方向に剪断変形されて橋桁３の水平方向の振動を免震すると共に、振動エネルギ吸収装置７及び１０は、地震、風、車両走行等に起因する橋脚２に対する橋桁３の水平方向での振動に抗する抵抗力を発生し、ロッド３６のシリンダ３２に対する軸方向Ａ及びＢでの移動によりシリンダ３２内の鉛３１に塑性流動を生じさせて、振動エネルギを吸収するようになっている。
【００３０】
以上の振動エネルギ吸収装置７によれば、橋軸方向Ｘと橋軸直交方向Ｙとに対して軸方向Ａが傾斜して配されているため、地震、風、車両走行等により生じる橋桁３の水平方向における様々な方向の振動エネルギを軸方向Ａにおいて伸縮して好適に吸収して、各方向の橋桁３の振動を可及的速やかに減衰させることができる。
【００３１】
更に、本例の構造物１は、上述のような一対の振動エネルギ吸収装置７及び１０を具備しているため、例えば、橋桁３が橋脚２に対して橋軸直交方向Ｙで振動した場合に、往動による振動エネルギと復動による振動エネルギとの吸収を夫々同様に行うことができる。
【００３２】
本例の構造物１では、一対の振動エネルギ吸収装置７及び１０を橋軸直交方向Ｙで互いに対向して配置、すなわち中心線Ｃに関して対称に配置したが、これに代えて、橋軸方向Ｘで互いに対向して配置、すなわち線Ｆに関して対称に配置してもよく、また、振動エネルギ吸収装置７に対して橋軸方向Ｘで対向して配されている振動エネルギ吸収装置と、振動エネルギ吸収装置１０に対して橋軸方向Ｘで対向して配されている振動エネルギ吸収装置とを更に具備していてもよい。また、上記振動エネルギ吸収装置７及び１０は、夫々の軸方向Ａ及びＢが鉛直方向Ｖに対して傾斜して配されていてもよい。
【００３３】
また、構造物１は、振動エネルギ吸収装置７及び１０に代えて、図５に示すような、内部に流体、好ましくはシリコーン系の液体５０を充填したシリンダ５１と、シリンダ５１の内部を二室５２及び５３に画成すると共に二室５２及び５３を互いに連通するオリフィス５４付きの膨大部５５を有し、且つ、シリンダ５１の両端部である端面部材５６及び端面部５７を貫通したロッド５８と、シリンダ５１に固着された取付部材５９とを夫々具備した振動エネルギ吸収装置６０を一対具備していてもよく、斯かる振動エネルギ吸収装置６０は、橋脚２に対する橋桁３の相対的な水平方向の振動に基づくロッド５８の水平方向の振動でシリンダ５１の内部の流体５０にオリフィス５４を介する二室５２及び５３に対する流出入を生じさせ、これにより橋脚２の水平方向の振動を減少させると共に、その振動エネルギを吸収するようになっている。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、地震、風、車両走行等により様々な方向で生じる上部構造物の振動を好適に吸収して、各方向の上部構造物の振動を可及的速やかに減衰させることができる構造物を提供し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の例の説明図である。
【図２】図１に示す例のＩＩ−ＩＩ線断面説明図である。
【図３】図１に示す例の主に振動エネルギ吸収装置の拡大説明図である。
【図４】図３に示す振動エネルギ吸収装置の説明図である。
【図５】図３に示す振動エネルギ吸収装置とは他の形態の振動エネルギ吸収装置の拡大説明図である。
【符号の説明】
１　構造物
１ａ　橋梁
２　橋脚
３　橋桁
４　免震装置
５、８　一端
６、９　他端
７、１０　振動エネルギ吸収装置

Claims (9)

1. 橋脚等の下部構造物と、下部構造物上に架設された橋桁等の上部構造物と、一端が下部構造物に連結され、他端が上部構造物に連結されていると共に、橋軸方向と橋軸方向に直交する橋軸直交方向とに対して軸方向が傾斜して配されており、下部構造物に対する上部構造物の振動エネルギを軸方向において伸縮して吸収する少なくとも一つの振動エネルギ吸収装置とを具備している構造物。
2. 振動エネルギ吸収装置を一対具備しており、一対の振動エネルギ吸収装置は、橋軸直交方向で互いに対向して配されている請求項１に記載の構造物。
3. 振動エネルギ吸収装置を一対具備しており、一対の振動エネルギ吸収装置は、橋軸方向で互いに対向して配されている請求項１又は２に記載の構造物。
4. 振動エネルギ吸収装置は、その軸方向が鉛直方向に対して直交して配されている請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物。
5. 振動エネルギ吸収装置は、下部構造物及び上部構造物のうちのいずれか一方に連結されていると共に内部に鉛又は流体を充填したシリンダと、一端が下部構造物及び上部構造物のうちのいずれか他方に連結されていると共に、シリンダの両端部を貫通し、且つ、シリンダの内部において膨大部を有するロッドとを具備しており、下部構造物及び上部構造物の相対的な振動に基づくロッドの振動で鉛又は流体に流動を生じさせて、下部構造物に対する上部構造物の振動エネルギを吸収するようになっている請求項１から４のいずれか一項に記載の構造物。
6. 下部構造物と上部構造物との間に介在されて、上部構造物の鉛直方向の荷重を支持すると共に、下部構造物に対する上部構造物の振動を免震する免震装置を具備している請求項１から５のいずれか一項に記載の構造物。
7. 免震装置は、剛性層と弾性層とが鉛直方向に交互に積層された積層ゴムを具備しており、積層ゴムは、その下面では下部構造物に、その上面では上部構造物に固定されている請求項６に記載の構造物。
8. 上部構造物が橋桁であり、下部構造物が橋脚である請求項１から７のいずれか一項に記載の構造物。
9. 請求項１から８のいずれか一項に記載されている振動エネルギ吸収装置。

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