JP2017066776A - 耐震継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易構造でありながら効果的に振動を減衰できる耐震継手構造を提供する。
【解決手段】隣接する一対のコンクリート構造物Ｃを連結する棒状の連結部材１の端部の少なくとも一方に振動減衰手段２を設け、振動減衰手段をコンクリート構造物内に埋設する耐震継手構造において、振動減衰手段は連結部材の端部と共に移動する抜け止め部４と、抜け止め部の内側に配されたゴム製の第一弾性変形部３と、外側に配されたゴム製の第二弾性変形部７と、抜け止め部及び第一・第二弾性変形部をカバーするゴム製のカバー部５を備え、カバー部は第一弾性変形部を第一弾性変形部の変形を許容する第一空間６を介してカバーし、第二弾性変形部を第二弾性変形部の変形を許容する第二空間８を介してカバーすると共に、抜け止め部を内外方向に移動可能にカバーする構造を具備する。
【選択図】図５

Description

本発明は防潮堤を構成するコンクリート製の単位壁部材、ボックスカルバート、橋梁のコンクリート桁やコンクリート床版等のコンクリート構造物同士を連結すると共に該コンクリート構造物に地震等によって生じた振動を減衰する耐震継手構造に関する。

従来、コンクリート構造物同士を連結する継手構造において、隣接する一対のコンクリート構造物間に振動減衰手段を有する棒状の連結部材を配し、該連結部材にてコンクリート構造物同士を連結すると共にせん断強度を高めつつ上記振動減衰手段により振動を減衰する耐震継手構造が既知である。

例えば、下記特許文献１は、隣接する一対の橋桁（コンクリート桁も含まれる。）に生ずる振動を減衰しつつ連結する耐震継手構造を開示している。

下記特許文献１の耐震継手構造は、隣接する一対の橋桁を連結する棒状の連結部材の一端部に抜け止め部と該抜け止め部の内側に配したコイルスプリング（弾性変形部）を備えた振動減衰装置を配設する一方、上記連結部材の他端部にはコイルスプリングを設けず、該他端部を抜け止めを図りながらフリー状態とする構造を有している。

また、下記非特許文献１は、連続的で長尺のコンクリート構造物において、長手方向のスパンを短くするために敢えて構造目地と称される不連続箇所を形成し、該不連続箇所を介して隣接する一対のコンクリート構造物間にスリップバーと称する棒状の連結部材を配する耐震継手構造を開示している。

下記非特許文献１の耐震継手構造は、連結部材の一端部を隣接する一方のコンクリート構造物に穿設した挿入孔内に滑動可能に配し、さらに該挿入孔の先端に配したキャップ内にクッション材（弾性変形部）を配設し、該クッション材を上記連結部材の一端部の端面に当接して振動減衰手段とする構造を有している。また、連結部材の他端部は他方のコンクリート構造物内に埋設して固定されている。

特許第３３００２８４号公報

服部佳文、福田隆正、織田隆志、「考え方と設計がよくわかる実務シリーズ２ 鉄筋コンクリート構造物の設計」、初版、株式会社山海堂、2007年7月19日、p.201-202,204-205

上記特許文献１の耐震継手構造は、連結部材の一端部のみに振動減衰手段を配設する構成であり、且つ該振動減衰装置はコイルスプリングが退縮する方向の振動のみに対応できる構造である。すなわち、隣接する一対のコンクリート構造物が離間する方向に振動した場合にのみに振動を減衰できる耐震継手構造である。

また、上記非特許文献１の耐震継手構造も連結部材の一端部のみに振動減衰手段を設けるものである。しかも連結部材の他端部は固定されており、振動減衰手段はクッションが退縮する方向の振動のみに対応できる構造である。すなわち、隣接する一対のコンクリート構造物が接近する方向に振動した場合にのみ振動を減衰できる耐震継手構造である。

よって、従来の上記各耐震継手構造は、地震等により隣接する一対のコンクリート構造物が接近する方向に振動した場合と離間する方向に振動した場合の何れか一方にしか適切に振動を減衰できない問題点を有している。

また、弾性変形部たるコイルスプリングやクッション材のみが振動減衰に寄与する構成であり、これら弾性変形部に繰り返し力が加わると容易に劣化してしまう問題点を有している。

本発明は弾性変形部をゴムで構成すると共に、該弾性変形部を保護するカバー部もゴムで構成し且つ該カバー部の周囲を拘束することにより、簡易構造でありながら弾性変形部とカバー部とが協働して効果的に振動を減衰できる耐震継手構造を提供する。

要述すると、本発明に係る耐震継手構造は、隣接する一対のコンクリート構造物を連結する棒状の連結部材を備え、該連結部材の端部の少なくとも一方に振動減衰手段を設け、該振動減衰手段を上記コンクリート構造物内に埋設する耐震継手構造において、上記振動減衰手段は上記連結部材の端部と共に移動する抜け止め部と、該抜け止め部の内側に配されたゴム製の第一弾性変形部と、同外側に配されたゴム製の第二弾性変形部と、上記抜け止め部及び上記第一・第二弾性変形部をカバーするゴム製のカバー部を備え、該カバー部は上記第一弾性変形部を該第一弾性変形部の変形を許容する第一空間を介してカバーし、上記第二弾性変形部を該第二弾性変形部の変形を許容する第二空間を介してカバーすると共に、上記抜け止め部を内外方向に移動可能にカバーする構造を具備し、上記抜け止め部の移動を上記第一弾性変形部又は上記第二弾性変形部の変形により抑止することにより上記コンクリート構造物に生じた振動を減衰する構成とし、簡易構造ながら効果的に振動を減衰することができる。また振動減衰手段をコンクリート内に埋設することにより長期間に亘り有効に機能する。

好ましくは、上記カバー部を上記第二弾性変形部と一体に成形し、該カバー部にて上記第一・第二弾性変形部及び上記抜け止め部を連続的にカバーする構成とし、上記カバー部を単一部材で形成し確実に上記第一・第二弾性変形部及び上記抜け止め部を保護する。

又は上記カバー部は上記第一弾性変形部と一体に成形した第一カバー部と、上記第二弾性変形部と一体に成形した第二カバー部とから成り、上記第一カバー部の外端部と上記第二カバー部の内端部を接合して上記第一・第二弾性変形部及び上記抜け止め部を連続的にカバーする構成とし、上記カバー部を二部材で構成し、一部材の全長を短くして取付空間の縮小を図り、振動減衰手段を埋設する充填材の使用量を削減してコスト減を図る。

また、好ましくは上記振動減衰手段の内側に鋼製の座板を埋設し、すなわち上記連結減衰手段を構成する第一弾性変形部の内側に鋼製の座板を埋設することにより該第一弾性変形部を確実に変形させて振動を減衰する。

本発明に係る耐震継手構造によれば、連結部材の端部に設けた振動減衰手段により隣接するコンクリート構造物が離間する方向及び接近する方向の双方向の振動を適切に減衰することができる。

また、上記振動減衰手段は主にゴム製の部材を組み合わせた簡易構造であり、コンクリート構造物内に埋設されることにより、各ゴム製部材が協働し有効に振動を減衰することができる。

本発明に係る耐震継手構造を防潮堤に適用した場合の概要を示す図。 図１の耐震継手構造を示す水平方向拡大断面図。 図１の耐震継手構造を示す垂直方向拡大断面図。 振動減衰手段の分解斜視図。 振動減衰手段の拡大断面図。 振動減衰手段を構成する第一弾性変形部の変形を示す拡大断面図。 振動減衰手段を構成する第二弾性変形部の変形を示す拡大断面図。 耐震継手構造の他例を示す水平方向拡大断面図。 振動減衰手段の他例を示す分解斜視図。 振動減衰手段の他例を示す拡大断面図。 本発明に係る耐震継手構造をボックスカルバートに適用した場合の概要を示す図。

以下、本発明に係る耐震継手構造の最適な実施例を図１乃至図１１に基づき説明する。

＜耐震継手構造の基本構成＞
図１乃至図３，図８は、防潮堤を構成する、隣接する一対のコンクリート製単位壁部材（コンクリート構造物Ｃ，Ｃ′）の連結に本発明に係る耐震継手構造を適用した例を示している。また、図１１は本発明に係る耐震継手構造を隣接する一対のコンクリート製のボックスカルバート（コンクリート構造物Ｃ，Ｃ′）同士の連結に適用した例を示している。本実施例においては、説明の便宜上、防潮堤の単位壁部材同士の連結に適用した例を用いて説明するが、本発明に係る耐震継手構造は、上記ボックスカルバート同士の連結の他、橋脚におけるコンクリート桁同士の連結やコンクリート床版同士の連結等の耐震機能が要求されるコンクリート構造物同士の連結に適用できる。

本発明に係る耐震継手構造は、図１乃至図３に示すように、コンクリート製の柱Ｐに支持されて隣接する一対のコンクリート製単位壁部材、つまり隣接する一対のコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′を連結する棒状の鋼製連結部材１を備え、該連結部材１の長手方向両端の端部１ａにそれぞれ振動減衰手段２を設け、該各振動減衰手段２を上記コンクリート構造物Ｃ，Ｃ′内にそれぞれ埋設する構成を基本構成とする。なお、図１乃至図３中の１２はコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′と柱Ｐとの衝突を防止する緩衝材である。

詳述すると、図２，図３に示すように、まず連結部材１の一方の端部１ａをコンクリート構造物Ｃに穿設した挿入孔９を通じて同コンクリート構造物Ｃに凹設した取付凹部１１内に配し、該一方の端部１ａに振動減衰手段２を設ける。また、連結部材１の他方の端部１ａをコンクリート構造物Ｃ′に穿設した挿入孔９を通じて同コンクリート構造物Ｃ′に凹設した取付凹部１１内に配し、該他方の端部１ａに振動減衰手段２を設ける。

次いで、図５等に示すように、取付凹部１１内に例えば無収縮モルタル等のコンクリートとの接着性が良好で且つ確実に硬化する充填材１３を充填し硬化させて、振動減衰手段２を埋設する。これにより振動減衰手段２がコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′内にそれぞれ埋設される。

また、本発明に係る耐震継手構造は、図８に示すように、上記連結部材１の一方の端部１ａのみに振動減衰手段２を設け、該振動減衰手段２を上記コンクリート構造物Ｃ内に取付凹部１１を介して取り付け、図５等に示すように、上記振動減衰手段２を充填材１３を介してコンクリート構造物Ｃ内に埋設する構成を基本構成とすることもできる。

この図８の例示のように、連結部材１の一方の端部１ａのみに振動減衰手段２を設ける場合、他方の端部１ａは隣接するコンクリート構造物Ｃ′に固定する。図８においては、コンクリート構造物Ｃ′に設けた取付孔１４に雌ねじ溝を刻設すると共に連結部材１の他方の端部１ａに雄ねじ山を形成し、該取付孔１４内に端部１ａを螺合して固定する例を示すが、本発明においては連結部材１の他方の端部１ａを固定することができれば固定方法に特に限定はない。

既述のように、本発明に係る耐震継手構造が備える振動減衰手段２は何れにしても周囲を充填材１３にて包囲され拘束され、コンクリート構造物Ｃ（Ｃ′）内に埋設される。

また、好ましくは、上記振動減衰手段２の内側に鋼製の座板１５を埋設する。すなわち上記連結減衰手段２を構成する第一弾性変形部３の内側に鋼製の座板１５を埋設しバックアップすることにより、後記する第一弾性変形部３の変形を確実ならしめる。

＜振動減衰手段の基本構成＞
次に振動減衰手段２について説明する。なお、図４乃至図７は振動減衰手段２の第一例を、図９，図１０は振動減衰手段２の第二例を示しており、これら第一例と第二例とは主にカバー部５の構成が異なる。詳細は後記する。

既述のようにコンクリート構造物Ｃ（Ｃ′）内に埋設される振動減衰手段２は、図４，図５，図９，図１０に示すように、連結部材１の端部１ａに設けた抜け止め部４と、該抜け止め部４の内側（連結部材１の中央側）に配されたゴム製の第一弾性変形部３と、同外側（連結部材１の端面側）に配されたゴム製の第二弾性変形部７と、上記抜け止め部４及び上記第一・第二弾性変形部３，７をカバーするゴム製のカバー部５を備える。

また、上記カバー部５は第一弾性変形部３を該第一弾性変形部３の変形を許容する第一空間６を介してカバーし、第二弾性変形部７を該第二弾性変形部７の変形を許容する第二空間８を介してカバーすると共に、抜け止め部４を内外方向に移動可能、つまり上記第一弾性変形部３側又は上記第二弾性変形部７側に移動可能にカバーする構造を具備している。

上記抜け止め部４としては、例えば図４，図５等に示すように、連結部材１の端部１ａに螺合したダブルナットを用いる。該ダブルナットにて振動に対して緩み止めを図り、もって有効に連結部材１の抜け止めを図る。又は連結部材１の端部１ａを部分的に該端部１ａよりも大径に加工し、該端部１ａと一体化した抜け止め部４としても良い。

また、上記ゴム製の第一・第二弾性変形部３，７及び上記カバー部５は、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、天然ゴム、ニトリルゴム、ウレタンゴム、その他高分子材料等を単独又は複合して基本材料として用い、プレス成形により成形する。後記第二例の場合も同様である。

＜振動減衰手段の第一例の具体的構成＞
図４，図５に示すように、本例における第一弾性変形部３は、連結部材１の端部１ａに嵌合する周壁部３ｂを有する筒状を呈し、内端部３ａをフランジ状に形成する構成となっている。

また、第二弾性変形部７は円柱状を呈し、その内端部７ａの端面を連結部材１の端部１ａの端面に当接するように配置する。

本例における振動減衰手段２は、図４乃至図７に示すように、第二弾性変形部７と一体化したカバー部５を備えている。

すなわち、カバー部５は内端部５ａを開口し外端部５ｃを閉鎖すると共に該外端部５ｃに上記第二弾性変形部７が一体に形成されている。該カバー部５は外端部５ｃ側から順に第二弾性変形部７、抜け止め部４、第一弾性変形部３をカバーする周壁部５ｂを有する筒状を呈している。

図示するように、カバー部５による各部のカバーにおいては次のとおりである。すなわち、第二弾性変形部７のカバーにおいては、環状の第二空間８を介してカバーし、抜け止め部４のカバーにおいては、該抜け止め部４の周部と緩嵌合してカバーし、第一弾性変形部３のカバーにおいては、環状の第一空間６を介してカバーする。また、カバー部５の内端部５ａたる開口縁には段部を形成し、該段部で第一弾性変形部３のフランジ状の内端部３ａの縁部をカバーし、カバー部５内の内部空間に充填材１３が入り込むのを防止する。

而して既述した構成の振動減衰手段２は、図６に示すように、隣接する一対のコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′が離間する方向（図６中の右方向：矢印Ｆ参照）に振動した場合には、第一弾性変形部３の周壁部３ｂを第一空間６内で膨出するように変形させて振動を吸収し減衰する。

すなわち、振動によりコンクリート構造物Ｃ（Ｃ′）が図６中の矢印Ｆ方向に移動すると、該コンクリート構造物Ｃ（Ｃ′）内で拘束されている振動減衰手段２内で自由動可能に配されている抜け止め部４は内側（図６中の左側）へ移動するが、この移動を第一弾性変形部３の膨出変形によって抑止することによりコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′に生じた振動を減衰する。詳述すると、抜け止め部４の内端部４ａの端面が第一弾性変形部３の外端部３ｃの端面に圧接し、該圧接により第一弾性変形部３の周壁部３ｂが凸弧状に撓むように変形して該第一弾性変形部３自体が退縮し、これにより抜け止め部４の移動を抑止して振動を減衰する。

逆に、図７に示すように、隣接する一対のコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′が接近する方向（図７中の左方向：矢印Ｆ参照）に振動した場合には、第二弾性変形部７の周壁部７ｂを第二空間８内で膨出するように変形させて振動を吸収し減衰する。

すなわち、コンクリート構造物Ｃ（Ｃ′）の振動による抜け止め部４の外側（図７中の右側）への相対的な移動を第二弾性変形部７の膨出変形により抑止することによりコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′に生じた振動を減衰する。詳述すると、抜け止め部４と共に移動する連結部材１の端部１ａの端面が第二弾性変形部７の内端部７ａの端面に圧接し、該圧接により第二弾性変形部７の周壁部７ｂが拡径するように変形して該第二弾性変形部７自体が退縮し、これにより抜け止め部４の移動を抑止して振動を減衰する。

上記のように、本発明の耐震継手構造における振動減衰手段２は、主に第一弾性変形部３の変形と第二弾性変形部７の変形により振動を吸収し減衰する。加えて、これら各弾性変形部３，７をカバーするカバー部５もまたゴム製であって弾性変形可能であり、図６や図７で矢印Ｆで示した方向とは異なる角度の振動に対し、上記各弾性変形部３，７と協働して振動を吸収し減衰することもできる。

なお、図６，図７においては、一つの端部１ａにおける第一弾性変形部３及び第二弾性変形部７の変形を説明しているが、連結部材１両端の端部１ａにそれぞれ振動減衰手段２を配している場合には二つの第一弾性変形部３又は二つの第二弾性変形部７が同様に働くことは言うまでもない。

＜振動減衰手段の第二例の具体的構成＞
図９，図１０に示す振動減衰手段２の第二例においては、既述した第一例とは異なり、第一弾性変形部３を該第一弾性変形部３と一体化したゴム製の第一カバー部５Ａでカバーし、第二弾性変形部７を該第二弾性変形部７と一体化したゴム製の第二カバー部５Ｂでカバーし、且つ該第一カバー部５Ａの外端部５Ａｃと該第二カバー部５Ｂの内端部５Ｂａとを接合し、上記第第二カバー部５Ｂにて抜け止め部４をカバーする構成にする。このように、カバー部５を第一カバー部５Ａと第二カバー部５Ｂに分割することにより、取付空間たる取付凹部１１の容積を縮小し、該取付凹部１１に充填する充填材１３の使用量を削減してコスト減を図ることができる。

各部について詳述すると、本例における第一弾性変形部３は、連結部材１の端部１ａに嵌合する周壁部３ｂを有する筒状を呈し、内端部３ａから延出する筒状の第一カバー部５Ａを一体に形成する構成となっている。該第一カバー部５Ａの周壁部５Ａｂと第一弾性変形部３の周壁部３ｂ間には環状の第一空間６が画成される。また、第一弾性変形部３の外端部３ｃの環状端面は抜け止め部４の内端部４ａの端面と当接する。

また、本例における第二弾性変形部７は、円柱状を呈し、外端部７ｃから延出する筒状の第二カバー部５Ｂを一体に形成する構成となっている。該第二カバー部５Ｂの周壁部５Ｂｂと第二弾性変形部７の周壁部７ｂ間には環状の第二空間８が画成される。また、第二弾性変形部７の内端部７ａの端面は抜け止め部４の外端部４ｂの端面と間隔をおいて対面する。

また、第一カバー部５Ａの外端部５Ａｃと第二カバー部５Ｂの内端部５Ｂａとの接合については、図１０に示すように、充填材１３の流入を防止するため、たとえば接合する両端部５Ａｃ，５Ｂａにそれぞれ段部を形成し、該各段部をオーバーラップして接合する。必要に応じて接合箇所を接着剤を介して接合すること、さらに接合箇所の周囲を結束バンド等で締め付けて、確実に第一カバー部５Ａと第二カバー部５Ｂを接合することが望ましい。

第一弾性変形部３及び第二弾性変形部７の変形による振動の減衰については、図６，図７を用いて説明した第一例の場合と同様であるので、ここでは説明を割愛する。但し、本例の第二弾性変形部７の変形については、抜け止め部４の外端部４ｂの端面が第二弾性変形部７の内端部７ａの端面に圧接することによって行われる。また、これら両端部４ｂ，７ａの各端面は間隔をおいて対面しているため、振動発生から上記圧接までに僅かなタイムラグがあるか又は上記圧接が行われない場合もある。上記両端部４ｂ，７ａの端面同士の対面間隔は第二弾性変形部７の寿命や要求される振動減衰の度合い等により適宜調整できる。

以上説明したように、本発明に係る耐震継手構造は、連結部材１の端部１ａに設けた振動減衰手段２により隣接するコンクリート構造物Ｃ，Ｃ′が離間する方向及び接近する方向の双方向の振動を適切に減衰することができる。

また、上記振動減衰手段２は主にゴム製の部材（第一弾性変形部３、第二弾性変形部７、カバー部５）を組み合わせた簡易構造であり、コンクリート構造物Ｃ，Ｃ′内に埋設されることにより、各ゴム製部材が協働し有効に振動を減衰することができる。

１…連結部材、１ａ…端部、２…振動減衰手段、３…第一弾性変形部、３ａ…内端部、３ｂ…周壁部、３ｃ…外端部、４…抜け止め部、５…カバー部、５ａ…内端部、５ｂ…周壁部、５ｃ…外端部、５Ａ…第一カバー部、５Ａａ…内端部、５Ａｂ…周壁部、５Ａｃ…外端部、５Ｂ…第二カバー部、５Ｂａ…内端部、５Ｂｂ…周壁部、５Ｂｃ…外端部、６…第一空間、７…第二弾性変形部、７ａ…内端部、７ｂ…周壁部、７ｃ…外端部、８…第二空間、９…挿入孔、１１…取付凹部、１２…緩衝材、１３…充填材、１４…取付孔、１５…座板、Ｃ，Ｃ′…コンクリート構造物（単位壁部材又はボックスカルバート）、Ｐ…柱、Ｆ…振動方向。

Claims (4)

1. 隣接する一対のコンクリート構造物を連結する棒状の連結部材を備え、該連結部材の端部の少なくとも一方に振動減衰手段を設け、該振動減衰手段を上記コンクリート構造物内に埋設する耐震継手構造において、上記振動減衰手段は上記連結部材の端部と共に移動する抜け止め部と、該抜け止め部の内側に配されたゴム製の第一弾性変形部と、同外側に配されたゴム製の第二弾性変形部と、上記抜け止め部及び上記第一・第二弾性変形部をカバーするゴム製のカバー部を備え、該カバー部は上記第一弾性変形部を該第一弾性変形部の変形を許容する第一空間を介してカバーし、上記第二弾性変形部を該第二弾性変形部の変形を許容する第二空間を介してカバーすると共に、上記抜け止め部を内外方向に移動可能にカバーする構造を具備し、上記抜け止め部の移動を上記第一弾性変形部又は上記第二弾性変形部の変形により抑止することにより上記コンクリート構造物に生じた振動を減衰する構成としたことを特徴とする耐震継手構造。
2. 上記カバー部を上記第二弾性変形部と一体に成形し、該カバー部にて上記第一・第二弾性変形部及び上記抜け止め部を連続的にカバーすることを特徴とする請求項１記載の耐震継手構造。
3. 上記カバー部は上記第一弾性変形部と一体に成形した第一カバー部と、上記第二弾性変形部と一体に成形した第二カバー部とから成り、上記第一カバー部の外端部と上記第二カバー部の内端部を接合して上記第一・第二弾性変形部及び上記抜け止め部を連続的にカバーすることを特徴とする請求項１記載の耐震継手構造。
4. 上記振動減衰手段の内側に鋼製の座板を埋設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の耐震継手構造。

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