JP2011190598A - 高架橋の制振構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 高架橋に大質量のＴＭＤを備えることで、耐震余裕度を向上させること、あるいは、柱断面縮小による材料・施工コスト縮減、高架下空間の有効利用を達成することができる高架橋の制振構造を提供する。
【解決手段】 高架橋の制振構造において、地盤１上に配置される下部橋台２と、この下部橋台２上に配置される内柱３と、この内柱３の外側に配置される外柱８と、前記内柱３と前記外柱８との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴム５と、前記下部橋台２と前記外柱８との間に配置されるダンパ６とからなる下部制振装置４と、前記内柱３と前記外柱８との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴム５と、上部橋台１０と前記外柱８との間に配置されるダンパ６とからなる上部制振装置９と、前記外柱８と前記下部制振装置４と前記上部制振装置９とからなる大質量ＴＭＤ７と、前記上部制振装置９上に配置される前記上部橋台１０と、この上部橋台１０上に構築される高架橋スラブ１１とを具備する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高架橋の制振構造に関するものである。

従来、線路上空建築物の免震防振構造システムとして、厚肉型積層ゴムが配置される免震層と、この厚肉型積層ゴムが配置される免震層の上下の梁の間に配置される粘弾性ダンパーとを具備するようにしたものが開示されている（下記特許文献１参照）。
また、土木高架橋では地震対策として剛性や耐力を向上させる設計がなされ、耐震性能を満足させるために高架橋の断面が大きくなる。さらに、断面が大きいことで材料の使用量が増加し、材料コスト・施工コストを増加させる一因となるだけでなく、高架橋の下部空間の有効利用の制約になっている。

特開２００６−２４９７９５号公報

高架橋の構造体を考えた場合、常時の鉛直荷重や様々な大きさの地震に対して必要な構造体断面の大きさは異なり、設計において一番安全側の値を選択することになる。そのため、巨大地震を考慮に入れた場合には大断面となる可能性が高い。
一方、同調型質量ダンパ（以下、ＴＭＤ）の制振効果は、付加質量の大きさによって効果が異なり、質量の大きい場合に高い制振効果を期待できる。しかし、通常のＴＭＤは構造物本体への付加装置となるため、構造物本体への影響から小さな付加質量が用いられることが多い。

本発明は、上記状況に鑑みて、高架橋に大質量のＴＭＤ（以下、大質量ＴＭＤ）を備えることで、耐震余裕度を向上させること、あるいは、柱断面縮小による材料・施工コスト縮減、高架下空間の有効利用を達成することができる高架橋の制振構造を提供することを目的としている。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕高架橋の制振構造において、地盤上に配置される下部橋台と、この下部橋台上に配置される内柱と、この内柱の外側に配置される外柱と、前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、前記下部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる下部制振装置と、前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、上部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる上部制振装置と、前記外柱と前記下部制振装置と前記上部制振装置とからなる大質量ＴＭＤと、前記上部制振装置上に配置される前記上部橋台と、この上部橋台上に構築される高架橋スラブとを具備することを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の高架橋の制振構造において、前記外柱は前記内柱を囲むように配置することを特徴とする。
〔３〕上記〔１〕記載の高架橋の制振構造において、前記外柱は前記内柱の両側に配置することを特徴とする。
〔４〕上記〔３〕記載の高架橋の制振構造において、前記外柱が配置されない側面に横棒部材をはしご状に配置することを特徴とする。

本発明によれば、従来工法よりも高い耐震効果が期待できるため、大地震時にも構造体を損傷させる可能性が小さくなる。制振効果を考慮に入れることで断面の縮小が可能となる。

本発明の第１実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明の第２実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図である。 図４のＣ−Ｃ線断面図である。 図４のＤ−Ｄ線断面図である。 本発明の第３実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図である。 図７のＥ−Ｅ線断面図である。 図７のＦ−Ｆ線断面図である。 本発明の第４実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図である。

本発明の高架橋の制振構造は、地盤上に配置される下部橋台と、この下部橋台上に配置される内柱と、この内柱の外側に配置される外柱と、前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、前記下部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる下部制振装置と、前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、上部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる上部制振装置と、前記外柱と前記下部制振装置と前記上部制振装置とからなる大質量ＴＭＤと、前記上部制振装置上に配置される前記上部橋台と、この上部橋台上に構築される高架橋スラブとを具備する。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明の第１実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図、図３は図１のＢ−Ｂ線断面図である。
これらの図において、１は地盤、２は地盤１上に配置される下部橋台、３はこの下部橋台２上に配置される内柱（構造躯体）、４は下部橋台２上に配置される複数の積層ゴム５と複数のダンパ６とからなる下部制振装置、９は外柱８上に配置される上部制振装置であり、下部制振装置４と同様に複数の積層ゴム５と複数のダンパ６とから構成されている。７は大質量ＴＭＤであり、内柱３を取り囲む外柱８と上部制振装置９と下部制振装置４とから構成される。１０はこの上部制振装置９上に配置される上部橋台、１１はこの上部橋台１０上に構築される高架橋スラブである。

積層ゴム５は、内柱３と外柱８の縁を切り、軸力を伝搬させること、地震時に外柱８を水平挙動させることが目的であるため、滑り支承や転がり支承を代用として利用することも可能である。
また、ダンパ６は、減衰性能を期待できるタイプ（粘性ダンパ、オイルダンパ、粘弾性ダンパなど）であれば適用可能である。このダンパ６の取付位置は、外柱８の上下だけでなく、内柱３と外柱８の間でもよい。

上記実施例では、外柱８、下部橋台２、内柱３及び上部橋台９からなる構造体の縁を切る位置を、極力地盤１や高架橋スラブ１１に近い位置にしているが、施工性や可動範囲を考慮して決めることが可能である。
図４は本発明の第２実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図、図５は図４のＣ−Ｃ線断面図、図６は図４のＤ−Ｄ線断面図である。

本発明の第１実施例によれば、内柱３を外柱８で囲むような構成としたが、これに限定されるものではなく、図４及び図５に示すように、内柱３の両側のみに外柱２１を配置する、つまり、内柱３に対して外柱２１を挟み込むようにサンドイッチ状に配置するようにしてもよい。
図７は本発明の第３実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図、図８は図７のＥ−Ｅ線断面図、図９は図７のＦ−Ｆ線断面図である。

本発明の第１実施例によれば、内柱３を外柱８で囲むような構成としたが、これに限定されるものではなく、図７及び図８に示すように、内柱３の両側のみに外柱３１を配置し、外柱３１が配置されていない側面に横棒部材３２をはしご状に配置してもよい。
図１０は本発明の第４実施例を示す高架橋の制振構造を示す模式図である。
この実施例では、地盤１上には図１に比べて、長尺の下部橋台２′を配置し、内柱３を取り囲むように図１に比べて短尺の外柱８′を配置するように構成している。その他の点は、図１と同様である。これにより、柱下部での外柱８′の水平挙動がなくなるため、高架下空間の有効利用が可能となる。

本発明によれば、地震時の高架橋の耐震性能を向上させることができる。
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の高架橋の制振構造は、高架橋の柱を部分的に分離し積層ゴムやダンパで連結することで、常時では鉛直荷重を支えつつ、地震時には水平挙動する大質量ＴＭＤとして利用することができる。

１ 地盤
２ 下部橋台
２′ 長尺の下部橋台
３ 内柱（構造躯体）
４ 下部制振装置
５ 積層ゴム
６ ダンパ
７ 大質量ＴＭＤ
８，２１，３１ 外柱
８′ 短尺の外柱
９ 上部制振装置
１０ 上部橋台
１１ 高架橋スラブ
３２ 横棒部材

Claims (4)

1. （ａ）地盤上に配置される下部橋台と、
   （ｂ）該下部橋台上に配置される内柱と、
   （ｃ）該内柱の外側に配置される外柱と、
   （ｄ）前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、前記下部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる下部制振装置と、
   （ｅ）前記内柱と前記外柱との縁を切り軸力を伝搬させる積層ゴムと、上部橋台と前記外柱との間に配置されるダンパとからなる上部制振装置と、
   （ｆ）前記外柱と前記下部制振装置と前記上部制振装置とからなる大質量ＴＭＤと、
   （ｇ）前記上部制振装置上に配置される前記上部橋台と、
   （ｈ）該上部橋台上に構築される高架橋スラブとを具備することを特徴とする高架橋の制振構造。
2. 請求項１記載の高架橋の制振構造において、前記外柱は前記内柱を囲むように配置することを特徴とする高架橋の制振構造。
3. 請求項１記載の高架橋の制振構造において、前記外柱は前記内柱の両側に配置することを特徴とする高架橋の制振構造。
4. 請求項３記載の高架橋の制振構造において、前記外柱が配置されない側面に横棒部材をはしご状に配置することを特徴とする高架橋の制振構造。

Images