JP2007126848A

JP2007126848A - 既設橋梁の耐震改修工法

Info

Publication number: JP2007126848A
Application number: JP2005319104A
Authority: JP
Inventors: Hisaya Myojin; 久也明神; Koichi Inoue; 幸一井上; Osamu Nakade; 收中出
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Bridge and Steel Structures Engineering Co Ltd
Current assignee: MM Bridge Co Ltd
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-24

Abstract

【課題】予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパを既設のブレースが取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができる既設橋梁の耐震改修工法を提供すること。
【解決手段】橋桁１２を支持する柱材１４、これら柱材１４と柱材１４との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材１５、およびこれら柱材１４と水平材１５との間に斜めに配置された複数本のブレース１６を有する既設橋梁の耐震改修工法であって、長さ調整可能な仮ブレース１７を、前記ブレース１６に対して略平行となるようにそれぞれ配置し、前記ブレース１６の死荷重応力がゼロになるように前記仮ブレース１７の長さをそれぞれ調整した後に、前記ブレース１６を取り外し、その代わりに圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを取り付けてから、前記仮ブレース１７を取り外すようにしたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、既設橋梁の耐震改修工法に関するものである。

既設橋梁の耐震改修工法としては、ブレース（斜材）の代わりに、圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを入れて、既設橋梁の耐震性を向上させようとするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許第３６３１９６５号公報

上記特許文献のものでは、交換対象のブレースを取り外し、そのブレースを取り外した位置に履歴型ブレースを取り付けるだけのものであった。
しかしながら、このような方法では、交換対象のブレースを取り外した際に、各部材の応力バランスが崩れ、部材間の距離が変わり、構造系が当初の設計状態と変わってしまうため、既設のブレースが取り付けられていた位置に予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパそのまま取り付けることができないといった問題点があった。

本発明は上記課題に鑑みなされたもので、予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパを既設のブレースが取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができる既設橋梁の耐震改修工法を提供することを目的としている。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
本発明による既設橋梁の耐震改修工法は、橋桁を支持する柱材、これら柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材、およびこれら柱材と水平材との間に斜めに配置された複数本のブレースを有する既設橋梁の耐震改修工法であって、長さ調整可能な仮ブレースを、前記ブレースに対して略平行となるようにそれぞれ配置し、前記ブレースの死荷重応力がゼロになるように前記仮ブレースの長さをそれぞれ調整した後に、前記ブレースを取り外し、その代わりに圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを取り付けてから、前記仮ブレースを取り外すようにしている。
このような既設橋梁の耐震改修工法によれば、既設のブレースの死荷重応力がゼロになるように仮ブレースの長さが調整された後に、既設のブレースがそれぞれ履歴型ブレースに取り替えられることとなるので、各部材に作用している死荷重応力のバランスを変えることなくブレースの交換を行うことができて、予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパを既設のブレースが取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができる。
また、履歴型ブレースとして、例えば、本出願人が先に出願した特開２０００−８１０８５号公報に開示されているブレースを用いた場合には、その特定部位（ダンパー部分）の断面部が塑性化領域となるので、この領域部の長さを縮小（減少）させることで、履歴型ブレース自体の軸剛性を高めることができ、わずかな変形から塑性化させることが可能となるので、地震等により履歴型ブレースがわずかに変形したとしても、履歴型ブレースによりそのエネルギーを確実に吸収させることができ、既設橋梁の耐震性を向上させることができる。

本発明による橋梁は、橋桁を支持する柱材、これら柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材、およびこれら柱材と水平材との間に斜めに配置された複数本のブレースを有する橋梁であって、長さ調整可能な仮ブレースを、前記ブレースに対して略平行となるようにそれぞれ配置し、前記ブレースの死荷重応力が緩和されるように前記仮ブレースの長さをそれぞれ調整した後に、前記ブレースを取り外し、その代わりに圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを取り付けてから、前記仮ブレースを取り外すようにして耐震改修されている。
このような橋梁によれば、既設のブレースの死荷重応力がゼロになるように仮ブレースの長さが調整された後に、既設のブレースがそれぞれ履歴型ブレースに取り替えられることとなるので、各部材に作用している死荷重応力のバランスを変えることなくブレースの交換を行うことができて、予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパを既設のブレースが取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができる。
また、履歴型ブレースとして、例えば、本出願人が先に出願した特開２０００−８１０８５号公報に開示されているブレースを用いた場合には、その特定部位（ダンパー部分）の断面部が塑性化領域となるので、この領域部の長さを縮小（減少）させることで、履歴型ブレース自体の軸剛性を高めることができ、わずかな変形から塑性化させることが可能となるので、地震等により履歴型ブレースがわずかに変形したとしても、履歴型ブレースによりそのエネルギーを確実に吸収させることができ、既設橋梁の耐震性を向上させることができる。

本発明によれば、予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパを既設のブレースが取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができるという効果を奏する。

以下、本発明による既設橋梁の耐震改修工法の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図１は既設橋梁（以下、「方杖（π型）ラーメン橋」という。）の図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。図１に示すように、方杖ラーメン橋１０は、両岸に設けられた基礎１１と基礎１１との間に架設された橋桁１２と、基礎１３上に架設され、橋桁１２を橋軸方向（橋桁１２の長手方向）の両端部二箇所で、それぞれ橋桁１２の幅方向左右二箇所で橋桁１２を支持する柱材１４と、柱材１４間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材１５と、これら柱材１４および水平材１５間に斜めに配置された複数本のブレース１６とを主たる要素として構成されたものである。

つぎに、このように構成された既設方杖ラーメン橋１０の耐震改修工法について、図２を参照しながら説明する。
施工方法としては、まず、仮ブレース１７を既設のブレース１６と平行に取り付けるためのブラケット１８を、柱材１４および水平材１５の所定の位置に、橋軸方向に沿って両側に突出するようにボルト結合（あるいは溶接接合）により取り付ける。
ブラケット１８の取り付けが終了したら、既設のブレース１６と平行になるように、これらブラケット１８とブラケット１８との間に仮ブレース１７をボルト結合（あるいは溶接接合）により取り付ける。

図３に示すように、仮ブレース１７は、既設のブレース１６の死荷重応力の状態にあわせてその長さを調節できる、例えば、油圧式ジャッキ（あるいはスクリュー式ジャッキ）である。このような仮ブレース１７のブラケット１８への取り付けが終了したら、つぎに仮ブレース１７の長さを調節する。具体的には、対応する既設のブレース１６の死荷重応力が引っ張りの場合には、仮ブレース１７の長さが縮む方向に調整され（図３（ｂ）参照）、対応する既設のブレース１６の死荷重応力が圧縮の場合には、仮ブレース１７の長さが伸びる方向に調整されて（図３（ｃ）参照）、最終的に既設のブレース１６の死荷重応力がゼロになるように仮ブレース１７の長さが調整される。既設のブレース１６に加わる死荷重応力は、歪みゲージや油圧式ジャッキの油圧により検出可能である。また、既存のブレース１６の死荷重応力をゼロにするために仮ブレース１７に加わえるべき応力は、設計値から求めることができる。

すべての既設のブレース１６の死荷重応力がゼロになったら、既設のブレース１６を一本ずつ取り外し、図４に示すような復元力特性を有する（圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する）履歴型ブレース２０（例えば、本出願人が先に出願した特開２０００−８１０８５号公報に開示されているブレース）を既設のブレース１６の代わりに柱材１４と水平材１５との間にボルト結合（あるいは溶接接合）により取り付けていく。
交換必要なすべてのブレース１６の履歴型ブレース２０への取り替えが終了したら、仮ブレース１７（およびブラケット１８）を取り外して、耐震改修工事を完了する。
図５は、図１（ｂ）および図２（ａ）と同様の図であり、耐震改修工事終了後の図である。なお、図５中の符号２１はガセットプレートである。

本実施形態による既設橋梁の耐震改修工法によれば、既設のブレース１６の死荷重応力がゼロになるように仮ブレース１７の長さが調整された後に、既設のブレース１６がそれぞれ履歴型ブレース２０に取り替えられることとなるので、各部材に作用している死荷重応力のバランスを変えることなくブレースの交換を行うことができて、予め設計通りに製作しておいた履歴型ダンパ２０を既設のブレース１６が取り付けられていた位置にそのまま取り付けることができる。
また、履歴型ブレース２０として、例えば、本出願人が先に出願した特開２０００−８１０８５号公報に開示されているブレースを用いた場合には、その特定部位（ダンパー部分）の断面部が塑性化領域となるので、この領域部の長さを縮小（減少）させることで、履歴型ブレース２０自体の軸剛性を高めることができ、わずかな変形から塑性化させることが可能となるので、地震等により履歴型ブレース２０がわずかに変形したとしても、履歴型ブレース２０によりそのエネルギーを確実に吸収させることができ、既設橋梁の耐震性を向上させることができる。

なお、本発明による既設橋梁の耐震改修工法は、既設のブレース１６が、図１（ｂ）および図２（ａ）に示すような、ハ字状に配置された既設方杖ラーメン橋１０のみに適用され得るものではなく、例えば、図６に示すような、菱形状に配置されたものにも適用することができる。この場合も、ブラケット１８は、柱材１４および水平材１５の所定の位置に、橋軸方向に沿って両側に突出するようにボルト結合（あるいは溶接接合）により取り付けられている。

また、本発明による既設橋梁の耐震改修工法は、方杖ラーメン橋１０以外の橋梁、例えば、図７および図８に示すようなアーチ橋３０、図９および図１０に示すようなアーチ橋４０、図１１および図１２に示すようなトラス橋７０等にも適用することができる。さらに図示はしないが、同様に柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材、およびこれら柱材と水平材との間に斜めに配置された複数本のブレースを有する構造からなる斜長橋や吊橋の主塔に対しても適用することができる。なお、図９から図１２において、前述した実施形態と同一の部材には同一の符号を付している。

さらに、上述した実施形態においては、ブラケット１８が、柱材１４および水平材１５の所定の位置から、橋軸方向に沿って両側に突出するように取り付けられているが、各部材の応力バランスが崩れないようであれば、いずれか一方の側（片側）のみに突出するよう取り付けることもできる。

さらにまた、上述の実施形態では、仮ブレース１７として、油圧式ジャッキ（あるいはスクリュー式ジャッキ）を具体例として挙げたが、本発明はこれらのものに限定されるものではなく、ターンバックル式のものやワイヤ式のもの等、その長さを調整できて柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材で囲まれた層間形状・寸法が既設ブレースを取り外す前の状態を維持できるものであれば、いかなるものであってもよい。

既設方杖ラーメン橋の図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ矢視断面図である。ブラケットおよび仮ブレースを取り付けたところを示す図であって、（ａ）は図１（ｂ）と同様の図、（ｂ）は（ａ）のＩＩ−ＩＩ矢視断面図である。仮ブレースの平面図であって、（ａ）は通常の状態を示す図、（ｂ）は縮んだ状態を示す図、（ｃ）は伸びた状態を示す図である。履歴型ブレースの復元力特性を示すグラフであり、横軸は履歴型ブレースの軸方向変形量δ、縦軸は履歴型ブレースに加わる繰り返し軸力Ｎを示している。図１（ｂ）および図２（ａ）と同様の図であって、耐震改修工事終了後の図である。既設のブレースが菱形状に配置されたものにブラケットおよび仮ブレースを取り付けたところを示す図であって、（ａ）は図２（ａ）と同様の図、（ｂ）は（ａ）のＶＩ−ＶＩ矢視断面図である。既設アーチ橋の正面図である。（ａ）は図７のＡ−Ａ矢視断面図、（ｂ）は図７のＢ−Ｂ矢視断面図である。他の既設アーチ橋の正面図である。図７のＸ−Ｘ矢視断面図である。既設トラス橋の正面図である。（ａ）は図１１のＣ−Ｃ矢視断面図、（ｂ）は図１１のＤ−Ｄ矢視断面図である。

符号の説明

１０方杖ラーメン橋（既設橋梁）
１２橋桁
１４柱材
１５水平材
１６ブレース
１７仮ブレース
２０履歴型ブレース
３０アーチ橋（既設橋梁）
４０アーチ橋（既設橋梁）
７０トラス橋（既設橋梁）

Claims

橋桁を支持する柱材、これら柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材、およびこれら柱材と水平材との間に斜めに配置された複数本のブレースを有する既設橋梁の耐震改修工法であって、
長さ調整可能な仮ブレースを、前記ブレースに対して略平行となるようにそれぞれ配置し、前記ブレースの死荷重応力が緩和されるように前記仮ブレースの長さをそれぞれ調整した後に、前記ブレースを取り外し、その代わりに圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを取り付けてから、前記仮ブレースを取り外すようにしたことを特徴とする既設橋梁の耐震改修工法。
橋桁を支持する柱材、これら柱材と柱材との間をそれぞれ水平に接続する複数本の水平材、およびこれら柱材と水平材との間に斜めに配置された複数本のブレースを有する橋梁であって、
長さ調整可能な仮ブレースを、前記ブレースに対して略平行となるようにそれぞれ配置し、前記ブレースの死荷重応力が緩和されるように前記仮ブレースの長さをそれぞれ調整した後に、前記ブレースを取り外し、その代わりに圧縮力・引張力に対しても同等の塑性変形特性を有する履歴型ブレースを取り付けてから、前記仮ブレースを取り外すようにして耐震改修されたことを特徴とする橋梁。