JP2018053434A - 橋梁の逸脱防止構造及びその構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成で震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることが可能な橋梁の逸脱防止構造を提供する。【解決手段】橋梁１の橋台１１に支承部１３０を介して設置された橋桁１２の逸脱を防ぐための橋梁の逸脱防止構造である。ここで、支承部は、橋台に固定される台座部１４と前記台座部の上面に設置されたゴム支承１３とによって構成されている。そして、台座部の上面１４１より高い位置まで突出される内側面２１１が台座部の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材２と、開放拘束材の内側面の両端間を塞ぐ内側面３１１が形成された連結材３と、開放拘束材と連結材とを締結させる締結ボルト５と、開放拘束材及び連結材のゴム支承に対向する内側面に沿って設けられた緩衝材４１，４２とを備えている。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の橋脚や橋台などの下部工に支承部を介して設置された橋桁などの上部工の逸脱を防ぐための橋梁の逸脱防止構造及びその構築方法に関するものである。

特許文献１に開示されているように、地震の揺れによる橋桁の落橋を防止する構造が知られている。詳細には、偏向ブラケットによって折り曲げられたベルトで橋台と橋桁とを連結させることで、橋桁が横移動しても落橋を防止することができる構造となっている。

特開２０１６−２３５３４号公報

しかしながら橋梁の下部工に支承部を介して上部工が設置されている場合に、支承部が台座部の上面にゴム支承を載せただけの構成になっていると、地震の揺れによってゴム支承が台座部から脱落して、ゴム支承に支持されていた上部工を逸脱させてしまうことがある。

このように上部工に逸脱が起きると、落橋が防げていたとしても、橋梁の機能が保全された状態とは言えず、震災後のライフラインの確保及び早期復旧のためには、地震が起きても最低限の機能が保全される橋梁が求められる。

そこで、本発明は、簡単な構成で震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることが可能な橋梁の逸脱防止構造及びその構築方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の橋梁の逸脱防止構造は、橋梁の下部工に支承部を介して設置された上部工の逸脱を防ぐための橋梁の逸脱防止構造であって、前記支承部は、前記下部工に固定される台座部と前記台座部の上面に設置されたゴム支承とによって構成されており、前記台座部の上面より高い位置まで突出される内側面が前記台座部の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材と、前記開放拘束材の内側面の両端間を塞ぐ内側面が形成された連結材と、前記開放拘束材と前記連結材とを締結させる締結材と、前記開放拘束材及び連結材の前記ゴム支承に対向する内側面に沿って設けられた緩衝材とを備えたことを特徴とする。
ここで、前記締結材は、両端が前記開放拘束材の両端に定着される締結ボルトであることが好ましい。

また、本発明の橋梁の逸脱防止構造の構築方法は、上記橋梁の逸脱防止構造の構築方法であって、前記内側面に前記緩衝材が貼り付けられた前記連結材を、前記台座部の外周の一部に接触させる工程と、前記内側面に前記緩衝材が貼り付けられた前記開放拘束材の開放部を前記台座部の外周に向けて側方から移動させ、前記連結材によって前記開放部が塞がれるように前記台座部の外周に前記開放拘束材を接触させる工程と、前記開放拘束材と前記連結材とを前記締結材で締結させる工程とを備えたことを特徴とする。

このように構成された本発明の橋梁の逸脱防止構造では、下部工に固定される台座部とその上面に設置されたゴム支承とによって構成される上部工を載せる支承部に対して、開放拘束材と連結材とによって台座部の外周を囲み、締結材によって両者を締結させる。また、開放拘束材及び連結材の内側面とゴム支承との間には、緩衝材が配置される。

このように支承部の周囲を囲むという簡単な構成で、ゴム支承の台座部からの脱落による上部工の逸脱を防いで、震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることができる。

また、締結材が開放拘束材の両端に定着される締結ボルトであれば、締結ボルトの緊張によって台座部に拘束力を付与することが可能になり、台座部を補強することができる。

そして、本発明の橋梁の逸脱防止構造の構築方法であれば、支承部を挟んで上部工と下部工とが近接して設けられている既設の橋梁においても、支承部の側方から連結材及び開放拘束材を近付けて、容易に取り付けを行うことができる。すなわち、既設の橋梁の場合は供用を続けた状態のままで、逸脱防止構造を構築することができる。

本実施の形態の橋梁の逸脱防止構造の構成を説明するための縦断面図である。 本実施の形態の橋梁の逸脱防止構造の構築方法における連結材及び開放拘束材を設置する工程を説明する平面図である。 締結ボルトを設置する工程を説明する平面図である。 締結ボルトによって緊張力を導入する工程を説明する平面図である。 本実施の形態の橋梁の逸脱防止構造の構成を説明するための斜視図である。 実施例の橋梁の逸脱防止構造の構成を説明するための縦断面図である。 実施例の橋梁の逸脱防止構造の構築方法における開放拘束材を設置する工程を説明する平面図である。 連結材を設置する工程を説明する平面図である。 連結材の両端を開放拘束材の端部にそれぞれ接合する工程を説明する平面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態で説明する橋梁１の概略構成を、橋軸方向で切断した縦断面図で示している。

橋梁１は、橋台１１や橋脚などの下部工と、橋桁１２などの上部工とによって主に構成される。通常、上部工は、下部工の上に支承部１３０を介して設置される。本実施の形態では、橋台１１の上面１１１に固定された台座部１４と、その台座部１４の上面１４１に設置されたゴム支承１３とによって構成される支承部１３０を例にして説明する。

図１に例示した橋台１１は、鉄筋コンクリートによって構築されている。そして、台座部１４は、橋台１１の上面１１１に型枠を設置し、その内部に補強鉄筋を配筋し、モルタル又はコンクリートを充填することによって構築される。

台座部１４は、図１及び図２に示すように、例えば平面視略長方形の平盤状に成形される。図では、直方体の上部外縁が角落しされて断面六角形に形成された台座部１４を図示している。

一方、ゴム支承１３は、平面視略長方形の板状に成形された例えばパッド型ゴム支承である。ゴム支承１３は、ゴム本体の鉛直力に対する支持機能と、ゴム内部における移動及び回転機能を有している。

ゴム支承１３は、台座部１４の上面１４１に載せられているだけで、固定されていない。また、ゴム支承１３は、上部工となる橋桁１２に対してもボルトなどによる接続がされない。

パッド型ゴム支承は、橋長が短く移動量が少ないコンクリート橋に使用されることが多い。また、パット型ゴム支承は、水平力に対抗させるために、橋台１１と橋桁１２とに跨って配置される鉛直方向に向けたアンカーバーと組み合わせて使用される。

橋台１１の上面１１１に支承部１３０を介して橋桁１２が設置された既設の橋梁１においては、橋軸方向の橋台１１の側面が露出する側が橋台１１と橋桁１２の間の前面開口１１２となって、支承部１３０に連絡できるようになっている。また、前面開口１１２の橋軸方向の反対側の隙間１１３に対しても、橋軸直交方向から連絡することができる状態となっている。

続いて、本実施の形態の橋梁１の逸脱防止構造の構成について説明する。この逸脱防止構造は、図１，２に示すように台座部１４の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材２と、図３に示すように開放拘束材２の両端間を塞ぐ連結材３と、開放拘束材２と連結材３とを締結させる締結材としての締結ボルト５と、ゴム支承１３の周囲を囲む緩衝材４１，４２とによって、主に構成される。

開放拘束材２は、図２に示すように、平面視略長方形の台座部１４の外周の１辺に相当する箇所が開放部２３となる平面視略コ字形に形成される。また、開放拘束材２は、図１に示すように断面視略Ｌ字形に成形される。

詳細には、開放拘束材２は、橋台１１の上面１１１に設置される平面視略コ字形の設置面部２２と、その内側縁の各辺からそれぞれ鉛直に立ち上げられる側壁部２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃとを有している。

側壁部２１Ｂと側壁部２１Ｃとは略平行となるように設けられ、側壁部２１Ｂ，２１Ｃの端部間がそれらに略直交する側壁部２１Ａによって接続される。ここで、側壁部２１Ａ−２１Ｃの支承部１３０に対向させる側面を内側面２１１とする。

側壁部２１Ａ−２１Ｃは、台座部１４の上面１４１より高い位置に至るまで内側面２１１が突出される高さに形成される。図１に示すように、内側面２１１の上縁は、ゴム支承１３の側面に対向される。

そして、ゴム支承１３に対向させる側壁部２１Ａ−２１Ｃの内側面２１１の上縁には、平面視略コ字形に緩衝材４１が貼り付けられる。この緩衝材４１は、ゴム、発泡ウレタン等の合成樹脂材などによって成形される。

一方、開放拘束材２の側壁部２１Ｂ，２１Ｃの内側面２１１の両端間を塞ぐ連結材３は、開放拘束材２と同様に断面視略Ｌ字形に成形される。すなわち、橋台１１の上面１１１に設置される設置面部３２と、支承部１３０に対向させる側縁から鉛直に立ち上げられる側壁部３１とを有している。そして、ゴム支承１３に対向させる側壁部３１の内側面３１１の上縁には、緩衝材４１と同材質の直方体状の緩衝材４２が貼り付けられる。

この連結材３は、開放拘束材２の開放部２３を塞ぐ長さ、若しくは若干短い長さに形成される。そして図３に示すように、開放拘束材２の開放部２３を連結材３で塞ぐことで、支承部１３０を囲繞させることができる。この際、ゴム支承１３は、緩衝材４１，４２によって囲繞された状態になる。

一端にナット５１が装着された締結ボルト５は、例えば側壁部２１Ｂの端部に設けられた穴に先端が通されて、側壁部２１Ｂ，２１Ｃ間に差し渡される。そして、側壁部２１Ｃの端部に設けられた穴から突出された締結ボルト５の先端には、図４に示すように、ナット５２が装着される。

この状態でナット５１，５２のいずれか一方を締め付けると、締結ボルト５に緊張力Ｔが導入されて、ナット５１，５２を介して定着された側壁部２１Ｂ，２１Ｃからは、台座部１４に対して拘束力ｆが付与されることになる。

次に、本実施の形態の橋梁１の逸脱防止構造の構築方法について説明する。
この逸脱防止構造は、新設の橋梁にも既設の橋梁１にも設けることができる。本実施の形態では、既設の橋梁１に対して、補強のために逸脱防止構造を設ける場合について説明する。

まず、橋台１１の上面１１１の支承部１３０の周辺において、図２に示すように、支承部１３０の背面側の隙間１１３に対して、橋軸直交方向から連結材３を挿し込む。そして、台座部１４の背面側の１辺に連結材３の側壁部３１の内側面３１１を接触させる。

続いて前面開口１１２側では、開放拘束材２の開放部２３を支承部１３０に向けて、橋軸方向に横移動させることで、支承部１３０の３辺を開放拘束材２によって囲ませる。開放拘束材２の側壁部２１Ａの内側面２１１を台座部１４に接触させると、側壁部２１Ｂ，２１Ｃ間に連結材３が嵌り込んだ状態になる。

そこで、図３に示すように、側壁部２１Ｂの穴に対して橋軸直交方向に締結ボルト５を挿し込む。また、図４に示すように、締結ボルト５の側壁部２１Ｃの穴から突出された先端には、ナット５２を装着して締め付けを行う。これらの締結作業も、隙間１１３を利用して行うことができる。

締結ボルト５に対してナット５１又はナット５２を締め付けると、側壁部２１Ｂ，２１Ｃ間の距離が縮む反力として、締結ボルト５に緊張力Ｔが導入される。また、側壁部２１Ｂ，２１Ｃに密着する台座部１４の側面には、この緊張力Ｔに起因する拘束力ｆが付与されることになる。

図５は、支承部１３０の外周を開放拘束材２及び連結材３によって囲繞させた状態を示した斜視図である。既設の橋梁１の場合は、ゴム支承１３の上に橋桁１２が設置されているのでこのような状態を見ることはできないが、構成を分かり易く説明するために、橋桁１２を取り除いた状態を図示している。

次に、本実施の形態の橋梁１の逸脱防止構造及びその構築方法の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態の橋梁１の逸脱防止構造では、橋台１１に固定される台座部１４とその上面１４１に設置されたゴム支承１３とによって構成される橋桁１２を載せる支承部１３０に対して、開放拘束材２と連結材３とによって台座部１４の外周を囲み、締結ボルト５によって両者を締結させる。また、開放拘束材２及び連結材３の内側面２１１，３１１とゴム支承１３との間には、緩衝材４１，４２が配置される。

このようにして逸脱防止構造が構築された橋梁１がある地盤に地震が起きると、台座部１４に対して相対的に変位が生じるような水平力がゴム支承１３に作用することなる。

ところがこの水平力によってゴム支承１３が横移動しようとしても、ゴム支承１３を囲む緩衝材４１，４２によって移動が制限されることになるため、大きな変位が生じることがない。

また、緩衝材４１，４２が取り付けられた開放拘束材２及び連結材３には、締結ボルト５によって緊張力Ｔが導入され、支承部１３０に密着されているため、台座部１４と一体に挙動して、ゴム支承１３の台座部１４からの脱落を防ぐことができる。

このように支承部１３０の周囲を囲むという簡単な構成で、ゴム支承１３の台座部１４からの脱落による橋桁１２の逸脱を防いで、震災による橋梁１の機能低下を最小限に抑えることができる。すなわち橋梁１は、落橋が起きなくても橋桁１２が所定の位置から逸脱するだけで、道路橋であれば通行の障害となる段差が生じたり、鉄道橋であればレールが変形したりして、結局は交通ネットワークを遮断してしまう事態になりかねない。これに対して橋梁１の逸脱防止構造を設けることによって、想定外の大規模地震が起きても、ライフラインが維持されて早期復旧に貢献することができるようになる。

また、連結材３を挟んだ開放拘束材２の両端に締結ボルト５を定着させる構成であれば、締結ボルト５に緊張力Ｔを導入することによって台座部１４に拘束力ｆを付与することが可能になり、台座部１４を補強することができる。

そして、本実施の形態の橋梁１の逸脱防止構造の構築方法であれば、支承部１３０を挟んで上下に橋桁１２と橋台１１とが近接して設けられている既設の橋梁１においても、僅かな隙間１１３や前面開口１１２を利用して、支承部１３０の側方から連結材３及び開放拘束材２を近付けて、容易に取り付けを行うことができる。すなわち、既設の橋梁１を供用し続けた状態のままで、逸脱防止構造を構築することができる。

以下、前記した実施の形態とは別の形態の橋梁１Ａの逸脱防止構造について、図６−図９を参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語又は同一符号を用いて説明する。

本実施例の橋梁１Ａの逸脱防止構造は、図７に示すようにゴム支承１３を囲繞する緩衝材８１Ａ，８１Ｂと、緩衝材８１Ａ，８１Ｂ及び台座部１４の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材６と、図８，９に示すように開放拘束材６の両端間を塞ぐ連結材７とによって、主に構成される。

開放拘束材６は、図７，８に示すように、平面視略長方形の台座部１４の外周の１辺に相当する箇所が開放部６３となるように形成される。この開放拘束材６は、図６，７に示すように、台座部１４の３辺に対向してそれぞれ配置される鋼材等を組み合わせたトラス状の本体部６１Ａ，６１Ｂ，６１Ｃと、それらの間と端部に取り付けられる蝶番部６２Ａ，６２Ｂ，６２Ｃ，６２Ｄとによって構成される。

蝶番部６２Ａ−６２Ｄは、台座部１４の隅角部に対向させる位置に設けられる部材で、ヒンジを中心に屈曲自在な一対の鋼板によって構成される。蝶番部６２Ａは、本体部６１Ｂの開放部６３側の端部に一方の鋼板が溶接によって接合される。

また、蝶番部６２Ｂによって、本体部６１Ｂ，６１Ａ間が連結される。さらに、蝶番部６２Ｃによって、本体部６１Ａ，６１Ｃ間が連結される。そして、本体部６１Ｃの開放部６３側の端部に蝶番部６２Ｄの一方の鋼板が溶接によって接合される。このように構成された開放拘束材６は、平面視直線状や平面視コ字状など、蝶番部６２Ａ−６２Ｄを可動させることで自在に変形させることができる。

一方、開放拘束材６の両端間を塞いで緩衝材８１Ａ，８１Ｂ及び台座部１４の外周に対向させる連結材７は、開放拘束材６の本体部６１Ａと同様に鋼棒やＬ形鋼などをトラス状に組み立てることによって製作される。

この連結材７は、開放拘束材６の開放部６３を塞ぐ長さに形成される。詳細には、図９に示すように、蝶番部６２Ａと蝶番部６２Ｄとの間に架け渡されて、溶接やボルトなどの接合部９，９を介して開放拘束材６の両端部にそれぞれ接合される。

そして、ゴム支承１３を囲繞させる緩衝材８１Ａ，８１Ｂは、ゴム、発泡ウレタン等の合成樹脂材などによって成形される。例えば、緩衝材８１Ａ，８１Ｂを平面視略コ字形に成形して、側方からゴム支承１３の外周に配置できるようにする。また、帯状の緩衝材をゴム支承１３の外周に巻き付ける構成にすることもできる。

次に、本実施例の橋梁１Ａの逸脱防止構造の構築方法について、図６−図９を参照しながら説明する。
この逸脱防止構造は、新設の橋梁にも既設の橋梁１Ａにも設けることができるが、本実施例においても、既設の橋梁１Ａに対して逸脱防止構造を設ける場合について説明する。

まず、橋台１１の上面１１１の支承部１３０の周辺において、図７に示すように、平面視略長方形のゴム支承１３に対して、平面視略コ字形の一対の緩衝材８１Ａ，８１Ｂを側方から近付け、ゴム支承１３の外周を緩衝材８１Ａ，８１Ｂによって囲繞させる。

続いて、支承部１３０の背面側の隙間１１３に対して、蝶番部６２Ｂ，６２Ｃが鈍角に広げられた開放拘束材６を挿し込む。そして、台座部１４の背面側の１辺に本体部６１Ａを近付けた後に、蝶番部６２Ｂ，６２Ｃを内側に閉じて台座部１４及び緩衝材８１Ａ，８１Ｂの外周に本体部６１Ｂ，６１Ｃを密着させる。

さらに前面開口１１２側では、図８に示すように、開放拘束材６の開放部６３に対して連結材７を橋軸方向に横移動させ、図９に示すように溶接による接合部９，９を介して、開放拘束材６の開放部６３を連結材７によって塞ぐ。

このように支承部１３０のゴム支承１３を緩衝材８１Ａ，８１Ｂによって囲繞して、開放拘束材６と連結材７とによって台座部１４及び緩衝材８１Ａ，８１Ｂの外周を囲むだけの簡単な構成で、ゴム支承１３の横移動が制限されて、ゴム支承１３の台座部１４からの脱落による橋桁１２の逸脱を防いで、震災による橋梁１Ａの機能低下を最小限に抑えることができる。
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。

以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態及び実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、前記実施の形態及び実施例で説明した橋台１１、橋桁１２及び支承部１３０は例示であり、これに限定されるものではなく、別の形態の下部工、上部工及び支承部にも本発明を適用することができる。また、前記実施の形態及び実施例では、既設の橋梁１，１Ａを補強する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、新設の橋梁の建設時に本発明の逸脱防止構造を同時に設けることもできる。

１ 橋梁
１１ 橋台（下部工）
１１１ 上面
１２ 橋桁（上部工）
１３０ 支承部
１３ ゴム支承
１４ 台座部
２ 開放拘束材
２１１ 内側面
２３ 開放部
３ 連結材
３１１ 内側面
４１，４２ 緩衝材
５ 締結ボルト（締結材）
１Ａ 橋梁
６ 開放拘束材
６２Ａ−６２Ｄ 蝶番部
６３ 開放部
７ 連結材
８１Ａ，８１Ｂ 緩衝材
９ 接合部

Claims (6)

1. 橋梁の下部工に支承部を介して設置された上部工の逸脱を防ぐための橋梁の逸脱防止構造であって、
   前記支承部は、前記下部工に固定される台座部と前記台座部の上面に設置されたゴム支承とによって構成されており、
   前記台座部の上面より高い位置まで突出される内側面が前記台座部の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材と、
   前記開放拘束材の内側面の両端間を塞ぐ内側面が形成された連結材と、
   前記開放拘束材と前記連結材とを締結させる締結材と、
   前記開放拘束材及び連結材の前記ゴム支承に対向する内側面に沿って設けられた緩衝材とを備えたことを特徴とする橋梁の逸脱防止構造。
2. 前記締結材は、両端が前記開放拘束材の両端に定着される締結ボルトであることを特徴とする請求項１に記載の橋梁の逸脱防止構造。
3. 請求項１又は２に記載の橋梁の逸脱防止構造の構築方法であって、
   前記内側面に前記緩衝材が貼り付けられた前記連結材を、前記台座部の外周の一部に接触させる工程と、
   前記内側面に前記緩衝材が貼り付けられた前記開放拘束材の開放部を前記台座部の外周に向けて側方から移動させ、前記連結材によって前記開放部が塞がれるように前記台座部の外周に前記開放拘束材を接触させる工程と、
   前記開放拘束材と前記連結材とを前記締結材で締結させる工程とを備えたことを特徴とする橋梁の逸脱防止構造の構築方法。
4. 橋梁の下部工に支承部を介して設置された上部工の逸脱を防ぐための橋梁の逸脱防止構造であって、
   前記支承部は、前記下部工に固定される台座部と前記台座部の上面に設置されたゴム支承とによって構成されており、
   前記ゴム支承を囲繞する緩衝材と、
   前記緩衝材及び台座部の外周に対して一部を除いて囲むように形成される開放拘束材と、
   前記開放拘束材の両端間を塞いで前記緩衝材及び台座部の外周に対向させる連結材とを備え、
   前記連結材の両側の端部は、前記開放拘束材の端部にそれぞれ接合されていることを特徴とする橋梁の逸脱防止構造。
5. 前記開放拘束材は、前記台座部の隅角部に対向させる位置に屈曲自在な蝶番部を有することを特徴とする請求項４に記載の橋梁の逸脱防止構造。
6. 請求項４又は５に記載の橋梁の逸脱防止構造の構築方法であって、
   前記緩衝材によって前記ゴム支承の外周を囲繞させる工程と、
   前記開放拘束材を前記緩衝材及び台座部の外周に向けて側方から移動させ、前記台座部の外周に前記開放拘束材を対向させる工程と、
   前記開放拘束材の開放部を前記連結材によって塞ぐ工程とを備えたことを特徴とする橋梁の逸脱防止構造の構築方法。