JP2020117999A - Sliding base isolation device and bridge - Google Patents

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Abstract

To provide a sliding base isolation device capable of exerting suitable functions depending on respective earthquake levels and capable of inhibiting an upper structure and lower structure from being damaged at the time of a large earthquake, and a bridge comprising the sliding base isolation device, especially, as a fixed bearing.SOLUTION: A sliding base isolation device 40 including an upper shoe 41 and lower shoe 42 and a slider 48 slidable between the shoes includes a pair of movement direction limitation jigs 45 across the upper shoe 41 and lower shoe 42. The pair of movement direction limitation jigs are fixed on one of the upper shoe 41 or lower shoe 42 using knockoff bolts 60 having breaking parts 64 that are broken when horizontal force equal to or larger than a first predetermined value is applied, and are not fixed on the other of the upper shoe 41 or lower shoe 42. When the knockoff bolts 60 are not broken, a relative movement direction of the upper shoe 41 to the lower shoe 42 is limited by the pair of movement direction limitation jigs 45. When the knockoff bolts 60 are broken, the relative movement direction of the upper shoe 41 to the lower shoe 42 is not limited.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、滑り免震装置と滑り免震装置を備えた橋梁に関する。 The present invention relates to a slip isolation device and a bridge including the slip isolation device.

地震国であるわが国においては、ビルや橋梁、高架道路、戸建の住宅といった様々な構造物に対して、地震力に抗する技術、構造物に入る地震力を低減する技術など、様々な耐震技術、免震技術及び制震技術が開発され、各種構造物に適用されている。中でも免震技術は、構造物に入る地震力そのものを低減する技術であることから、地震時の構造物の振動は効果的に低減される。この免震技術を概説すると、下部構造体と上部構造体との間に免震装置を介在させ、地震による下部構造体の振動の上部構造体への伝達を低減し、上部構造体の振動を低減して構造安定性を保証するものである。 In Japan, which is an earthquake-prone country, various types of seismic resistance are being applied to various structures such as buildings, bridges, elevated roads, and detached houses, such as technology to withstand seismic force and technology to reduce seismic force entering structures. Technology, seismic isolation technology and seismic control technology have been developed and applied to various structures. Above all, the seismic isolation technology is a technology for reducing the seismic force itself entering the structure, and therefore the vibration of the structure during an earthquake is effectively reduced. An outline of this seismic isolation technology is to interpose a seismic isolation device between the lower structure and the upper structure to reduce the transmission of vibration of the lower structure due to an earthquake to the upper structure and to prevent the vibration of the upper structure. It reduces the amount and guarantees structural stability.

免震装置には、鉛プラグ入り積層ゴム支承装置や高減衰積層ゴム支承装置、積層ゴム支承とダンパーを組み合わせた装置、滑り免震装置など、様々な形態の装置が存在している。その中で、滑り免震装置には平面滑り免震支承と球面滑り免震支承があり、平面滑り免震支承は復元力を有しないが、球面滑り免震支承は復元力を有し、地震時のセルフセンタリング機能を有する。ここで、球面滑り免震支承の一例を取り上げてその構成を説明すると、曲率を有する摺動面を備えた上沓および下沓と、上沓と下沓の間に配設されてそれぞれの沓の摺動面と接し、それぞれの沓と同一の曲率を有する上面および下面を備えたスライダーと、から構成されており、この種の滑り免震装置はダブルコンケイブ式の免震装置と称されることもある。また、他の形態として、例えば上沓に対してスライダーが固定され、上沓及びスライダーが下沓に対して摺動する構成の滑り免震装置もあり、この種の滑り免震装置はシングルコンケイブ式の免震装置と称されることもある。 There are various types of seismic isolation devices such as a lead rubber laminated rubber bearing device, a high damping laminated rubber bearing device, a combined rubber bearing and damper device, and a sliding seismic isolation device. Among them, there are two types of slide seismic isolation devices, a plane slide seismic isolation bearing and a spherical slide seismic isolation bearing.The plane slide seismic isolation bearing has no restoring force, but the spherical slip seismic isolation bearing has restoring force. It has a self-centering function. Here, an example of the spherical slide base isolation bearing will be described, and its configuration will be described. The upper and lower shoes provided with a sliding surface having a curvature, and the respective shoes provided between the upper and the lower shoes. And a slider having an upper surface and a lower surface having the same curvature as that of each shoe, and this type of sliding seismic isolation device is called a double concave type seismic isolation device. Sometimes. In addition, as another form, for example, there is a slide seismic isolation device in which a slider is fixed to the upper shoe and the upper shoe and the slider slide against the lower shoe. It is also called a seismic isolation device.

ところで、地震の規模(レベル)には、近い将来に発生する確率は高いが被害は中小規模に留まるレベル1、発生する確率は高くないが大被害となる可能性があるレベル2がある。また、最近では、発生する確率は極めて低いが甚大な被害の出る可能性のある地震をレベル3として、レベル2地震動の1.5倍程度に想定することがある。尚、レベル1とレベル2はそれぞれ中地震と大地震に相当し、レベル3は設計基準に規定はないものの、万一の最悪の事態を検討する際に設定される最大級の地震レベルとして位置付けられている。尚、以下、本明細書では、レベル3の地震を大地震と称することもあるし、レベル2とレベル3の双方の地震を大地震と称することもある。 By the way, the magnitude (level) of an earthquake includes level 1 in which the probability of occurrence in the near future is high, but damage is limited to small and medium-scale, and level 2 in which the probability of occurrence is not high but may cause major damage. In addition, recently, there is a case in which an earthquake that has a very low probability of occurrence but may cause serious damage is assumed to be level 3 and is assumed to be about 1.5 times the level 2 earthquake motion. It should be noted that Level 1 and Level 2 correspond to medium and large earthquakes, respectively, and Level 3 is not specified in the design standard, but is positioned as the largest earthquake level set when considering the worst case. Has been. In this specification, the level 3 earthquake may be referred to as a major earthquake, or both the level 2 and level 3 earthquakes may be referred to as a major earthquake.

仮にレベル1地震動までを想定して滑り免震装置が設計されている場合はレベル2地震動が想定外の地震となり、レベル2地震動までを想定して滑り免震装置が設計されている場合はレベル3地震動が想定外の地震となるが、このように想定外の地震が発生した場合、従来の滑り免震装置では、下部構造体と上部構造体の水平方向の相対変位量が限界変形量を超える可能性がある。下部構造体と上部構造体の相対変位量が限界変形量を超える場合、例えば上沓から上部構造体が脱落する等の恐れがある。このような課題に対して、想定外の地震の際に、スライダーが滑り面上を滑動しつつ、下沓と上沓とが水平方向に大きく相対変位し、下沓または上沓にリング状のストッパーが水平方向の外側から当接することにより、下沓と上沓との更なる相対変位を規制する滑り支承が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 If the seismic isolation device is designed assuming level 1 seismic motion, the level 2 seismic motion is an unexpected earthquake, and if the slip seismic isolation device is designed for level 2 seismic motion, the level is 3 Although the earthquake motion is an unexpected earthquake, when such an unexpected earthquake occurs, the conventional relative displacement of the lower structure and the upper structure causes the critical deformation in the conventional slip isolation device. There is a possibility of exceeding. When the relative displacement amount of the lower structure and the upper structure exceeds the limit deformation amount, for example, the upper structure may fall off from the upper shoe. In response to such a problem, when an unexpected earthquake occurs, the slider slides on the sliding surface, and the lower shoe and the upper shoe make a large horizontal relative displacement, resulting in a ring shape on the lower shoe or the upper shoe. There has been proposed a sliding bearing that restricts further relative displacement between the lower shoe and the upper shoe by the stopper abutting from the outside in the horizontal direction (see, for example, Patent Document 1).

特開2015−209730号公報JP, 2015-209730, A

特許文献1に記載の滑り支承によれば、想定外の地震が発生した際に、下沓と上沓との水平方向の相対変位量をストッパーにより規制することができるため、滑り支承にフェールセーフ機能を付加することができ、下部構造体と上部構造体の水平方向への過度な相対変位を規制して、上沓からの上部構造体の脱落等を解消することができる。 According to the sliding bearing described in Patent Document 1, when an unexpected earthquake occurs, the horizontal relative displacement amount between the lower shoe and the upper shoe can be restricted by the stopper, so that the sliding bearing is fail-safe. A function can be added, excessive relative displacement of the lower structure and the upper structure in the horizontal direction can be regulated, and dropping of the upper structure from the upper shoe can be eliminated.

ここで、特許文献1には、鈑桁橋の橋脚(下部構造体)と橋桁(上部構造体)の間に上記滑り支承を設ける実施形態が記載されている。この記載例では橋軸直角方向の移動例を示しているが、一般的には、上部構造体の回転のみを吸収する固定支承と、上部構造体の回転と伸縮を吸収する可動支承があり、橋軸方向に離間して配設される複数の橋脚(橋台を含む)において、それぞれ可動支承と固定支承が設置されて各支承に橋桁が支持されている。この構成により、主桁を含む上部構造体の温度変化や活荷重に起因する橋軸方向の伸縮に対しては可動支承が対応しながら、固定支承と可動支承の組み合わせにより橋梁の常時供用時の性能を担保している。 Here, Patent Document 1 describes an embodiment in which the sliding bearing is provided between a bridge pier (lower structure) and a bridge girder (upper structure) of a girder bridge. Although this description example shows an example of movement in the direction orthogonal to the bridge axis, generally, there are a fixed bearing that absorbs only the rotation of the upper structure and a movable bearing that absorbs the rotation and expansion and contraction of the upper structure, In a plurality of bridge piers (including abutments) arranged apart from each other in the bridge axis direction, a movable bearing and a fixed bearing are installed, and a bridge girder is supported by each bearing. With this configuration, the movable bearing can handle expansion and contraction in the bridge axis direction due to temperature changes in the upper structure including the main girder and live load, while the bridge is always in service when combined with a fixed bearing and a movable bearing. Performance is guaranteed.

上記するように、地震には複数のレベルがあり、例えばレベル1地震動においては固定支承を構成する下沓に対する上沓の橋軸方向への相対移動を許容せず、レベル2地震動等の大地震においては橋軸方向や橋軸方向を含む多様な方向への相対移動を許容することにより、大地震の際の橋脚の損傷を抑止することが可能になる。また、可動支承では、常時においては下沓に対する上沓の橋軸方向への相対移動を許容しつつ、例えば大地震の際には固定支承と同様に多様な方向への相対移動を許容することにより、固定支承の作用と相俟って、橋梁の、特に橋脚の損傷を抑止することができる。 As described above, there are multiple levels of earthquakes. For example, in level 1 earthquake motion, relative movement of the upper shoe to the lower shoe that constitutes the fixed bearing is not allowed in the bridge axis direction, and a large earthquake such as a level 2 earthquake is not allowed. By permitting relative movement in various directions including the bridge axis direction and the bridge axis direction, it becomes possible to prevent damage to the piers during a large earthquake. In addition, the movable bearing should allow relative movement of the upper shoe to the lower shoe in the bridge axis direction at all times, while allowing relative movement in various directions in the same manner as the fixed bearing in the event of a large earthquake. With this, in combination with the action of the fixed bearing, damage to the bridge, especially to the pier, can be suppressed.

しかしながら、特許文献1には、フェールセーフ機能となるリング状のストッパーに関する記載はあるものの、各地震レベルに応じて、固定支承と可動支承等を構成する滑り免震装置が好適な機能を発揮することにより、大地震時における上部構造体や下部構造体の損傷を抑止する手段の開示はない。 However, although Patent Document 1 describes a ring-shaped stopper having a fail-safe function, a sliding seismic isolation device that constitutes a fixed bearing, a movable bearing, etc. exerts a suitable function according to each earthquake level. Therefore, there is no disclosure of means for suppressing damage to the upper structure and the lower structure in the event of a large earthquake.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、各地震レベルに応じて好適な機能を発揮することができ、大地震時における上部構造体や下部構造体の破損を抑止することのできる滑り免震装置と、この滑り免震装置を特に可動支承に備えてなる橋梁を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and can exhibit suitable functions according to each earthquake level, and can prevent damage to the upper structure and the lower structure during a large earthquake. It is an object of the present invention to provide a seismic isolation device and a bridge having the sliding seismic isolation device, in particular, for a movable bearing.

前記目的を達成すべく、本発明による滑り免震装置の一態様は、
上沓及び下沓と、該上沓及び該下沓の間でスライド自在なスライダーとを有する滑り免震装置であって、
前記上沓と前記下沓に跨る一対の移動方向規制治具は、前記上沓と前記下沓のいずれか一方に対して、第一所定値以上の水平力が作用した際に破断される破断部を備えたノックオフボルトによって固定され、前記上沓もしくは前記下沓の他方に対して固定されておらず、
前記ノックオフボルトが破断していない場合は、前記下沓に対する前記上沓の相対移動方向が前記一対の移動方向規制治具によって規制され、
前記ノックオフボルトが破断した際には、前記下沓に対する前記上沓の相対移動方向が規制されないことを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the slip isolation device according to the present invention is:
A sliding seismic isolation device having an upper shoe and a lower shoe, and a slider slidable between the upper shoe and the lower shoe,
A pair of movement direction regulating jigs straddling the upper shoe and the lower shoe are ruptured when a horizontal force of a first predetermined value or more acts on one of the upper shoe and the lower shoe. It is fixed by a knock-off bolt having a part, and is not fixed to the other of the upper shoe or the lower shoe,
When the knock-off bolt is not broken, the relative movement direction of the upper shoe to the lower shoe is regulated by the pair of movement direction regulating jigs,
When the knock-off bolt is broken, the relative movement direction of the upper shoe with respect to the lower shoe is not restricted.

本態様によれば、第一所定値以上の水平力が作用しない場合は、上沓と下沓のいずれか一方が移動方向規制治具を介してノックオフボルトにて固定され、上沓と下沓のいずれか他方は一対の移動方向規制治具に固定されずに当該一対の移動方向規制治具をガイドとして移動自在となっていることにより、ノックオフボルトが破断していない状態において、上沓と下沓の相対移動方向が規制しながらその相対移動を許容することができる。一方、第一所定値以上の水平力が作用した際には、ノックオフボルトが破断することにより、一対の移動方向規制治具は上沓と下沓から完全に外れ、下沓に対する上沓の移動方向の規制は無くなることから、下沓に対して上沓は自由な方向(360度方向)に相対移動自在となる。尚、「下沓に対する上沓の相対移動」とは、下沓に対して上沓が移動すること、上沓に対して下沓が移動することの双方を含んでいる。 According to this aspect, when the horizontal force equal to or more than the first predetermined value does not act, one of the upper shoe and the lower shoe is fixed with the knock-off bolt through the movement direction restricting jig, and the upper shoe and the lower shoe are secured. One of the other is not fixed to the pair of movement direction regulating jigs and is movable by using the pair of movement direction regulating jigs as guides. It is possible to allow the relative movement of the lower shoe while regulating the relative movement direction thereof. On the other hand, when a horizontal force equal to or greater than the first predetermined value is applied, the knock-off bolt breaks, so that the pair of movement direction regulation jigs are completely disengaged from the upper shoe and the lower shoe, and the upper shoe moves relative to the lower shoe. Since there is no restriction on the direction, the upper shoe can freely move relative to the lower shoe in the free direction (360° direction). The "relative movement of the upper shoe to the lower shoe" includes both movement of the upper shoe with respect to the lower shoe and movement of the lower shoe with respect to the upper shoe.

ここで、「第一所定値の水平力」としては、レベル2地震やレベル3地震の際に作用する水平力等が挙げられる。本態様の滑り免震装置は、橋梁や高架道路、住宅等、いずれの構造物に対しても適用可能であるが、橋梁の可動支承に適用されるのが好ましい。第一所定値の水平力がレベル2地震等の大地震の際の水平力として設定されている場合、常時やレベル1地震等の際には下沓に対する上沓の橋軸方向等への相対移動のみが許容され、可動支承が維持される。一方、第一所定値以上の水平力が作用した際には、ノックオフボルトが破断し、一対の移動方向規制治具が上沓と下沓から完全に外れることにより、下沓に対して上沓が移動できることにより、上沓が支持する橋桁を含む上部構造体の可動によって滑り免震装置の免震機能が発揮される。また、例えば想定外のレベル3地震が発生した際にも、同様にノックオフボルトが破断することにより、一対の移動方向規制治具は上沓と下沓から完全に外れ、下沓に対する上沓の移動方向の規制は無くなり、上沓は自由な方向に相対移動自在となるため、想定外のレベル3地震による水平力に起因により、下部構造体が損傷(破損)することを効果的に抑制することができる。 Here, examples of the “horizontal force having a first predetermined value” include a horizontal force that acts during a level 2 earthquake or a level 3 earthquake. The slip isolation device according to this aspect can be applied to any structure such as a bridge, an elevated road, a house, etc., but is preferably applied to a movable bearing of the bridge. When the horizontal force of the first predetermined value is set as the horizontal force in the case of a large earthquake such as a level 2 earthquake, in the case of constant or level 1 earthquake, the relative amount of the upper shoe to the lower shoe in the bridge axis direction, etc. Only movement is allowed and mobile bearings are maintained. On the other hand, when a horizontal force equal to or greater than the first predetermined value is applied, the knock-off bolt is broken, and the pair of movement direction restricting jigs are completely disengaged from the upper shoe and the lower shoe, which causes the upper shoe to move against the lower shoe. By moving the upper structure including the bridge girder supported by the upper shoe, the seismic isolation function of the slip isolation device is exerted. Also, for example, when an unexpected level 3 earthquake occurs, the knock-off bolts are also broken, and the pair of movement direction restricting jigs are completely disengaged from the upper shoe and the lower shoe, and the upper shoe against the lower shoe is removed. Since there is no restriction on the direction of movement and the upper shoe can move freely in any direction, it is possible to effectively prevent damage (damage) to the lower structure due to horizontal force due to an unexpected Level 3 earthquake. be able to.

また、本発明による滑り免震装置の他の態様において、前記移動方向規制治具は、前記上沓及び前記下沓の端部を挟持する断面形状がコの字状を呈していることを特徴とする。 Further, in another aspect of the slip isolation device according to the present invention, the movement direction restricting jig has a U-shaped cross section for sandwiching the ends of the upper shoe and the lower shoe. And

本態様によれば、断面形状がコの字状を呈している一対の移動方向規制治具により、上沓及び下沓の左右の端部がそれぞれ挟持されていることから、鉛直方向の地震動やそれに伴うたわみ振動、さらには、例えば曲線桁のように重心が偏芯箇所となることに起因する橋脚天端(滑り免震装置の設置位置)における転倒モーメント等により発生し得る上揚力に対して、下沓から上沓が脱落する危険性を抑止することができる。 According to this aspect, since the left and right ends of the upper shoe and the lower shoe are respectively sandwiched by the pair of movement direction restricting jigs having a U-shaped cross section, seismic motion in the vertical direction and For the flexural vibrations associated with it, and for the lifting force that can be generated due to the overturning moment at the top of the pier (installation position of the seismic isolation device) due to the eccentricity of the center of gravity, such as a curved girder. , It is possible to suppress the risk of falling the upper shoe from the lower shoe.

また、本発明による橋梁の一態様は、
前記滑り免震装置と、
前記滑り免震装置が可動支承として介在する上部構造体及び下部構造体と、を有し、
対向する一対の前記移動方向規制治具が、前記下部構造体の上面において橋軸直角方向に配設されていることを特徴とする。
In addition, one aspect of the bridge according to the present invention is
The slip isolation device,
An upper structure and a lower structure in which the slip isolation device is interposed as a movable bearing,
It is characterized in that the pair of moving direction regulating jigs facing each other are arranged in a direction perpendicular to the bridge axis on the upper surface of the lower structure.

本態様によれば、本発明の滑り免震装置が可動支承を形成することにより、例えば常時やレベル1地震等の際には可動支承の機能を維持しながら、レベル2地震等の大地震の際には下沓に対して上沓が自由な方向に相対移動することにより、滑り免震装置による免震性能を発揮することができる。また、想定外のレベル3地震が発生した際においても、下沓に対する上沓の自由な方向の移動を許容することにより、レベル3地震による水平力が上部構造体に作用した際の上部構造体の振動に起因するせん断力により、下部構造体が破損することを効果的に抑制することができる。 According to this aspect, since the slip isolation device of the present invention forms the movable bearing, for example, at the time of a normal earthquake or a level 1 earthquake, the function of the movable bearing is maintained, and a large earthquake such as a level 2 earthquake occurs. In this case, the upper shoe moves relative to the lower shoe in a free direction, so that the seismic isolation performance of the slip isolation device can be exhibited. In addition, even when an unexpected Level 3 earthquake occurs, by allowing the upper shoe to move freely relative to the lower shoe, the upper structure when the horizontal force from the Level 3 earthquake acts on the upper structure It is possible to effectively suppress the damage to the lower structure due to the shearing force caused by the vibration of.

以上の説明から理解できるように、本発明の滑り免震装置及び橋梁によれば、各地震レベルに応じて好適な機能を発揮することができ、大地震時における上部構造体や下部構造体の破損を抑止することができる。 As can be understood from the above description, according to the slip isolation device and the bridge of the present invention, it is possible to exhibit a suitable function in accordance with each earthquake level, and it is possible to realize the upper structure and the lower structure at the time of a large earthquake. It is possible to prevent damage.

実施形態に係る橋梁の一例の側面図である。It is a side view of an example of the bridge concerning an embodiment. 実施形態に係る滑り免震装置の一例の平面図である。It is a top view of an example of the slip isolation device concerning an embodiment. 図2のIII−III矢視図であって、実施形態に係る滑り免震装置の一例の縦断面図である。It is a III-III arrow line view of FIG. 2, Comprising: It is a longitudinal cross-sectional view of an example of the slip isolation device which concerns on embodiment. 図3のIV部の拡大図である。It is an enlarged view of the IV section of FIG. 実施形態に係る滑り免震装置の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of the slip isolation device concerning an embodiment. 実施形態に係る滑り免震装置が可動支承として上部構造体と下部構造体の間に介在している状態を橋軸方向で見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the sliding base isolation device which concerns on embodiment between the upper structure and the lower structure as a movable bearing in the bridge axial direction. 下沓に対する上沓の相対変位量と地震時水平力の関係図であって、第一ノックオフボルトと第二ノックオフボルトが破断する地震時水平力を示す図である。It is a figure of a relative displacement of an upper shoe to a lower shoe and a horizontal force at the time of an earthquake, and is a figure showing the horizontal force at the time of a first knock off bolt and a second knock off bolt breaking. 実施形態に係る滑り免震装置(可動支承)において、第二ノックオフボルトが破断しない状態において、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す平面図である。FIG. 6 is a plan view showing a state where the upper shoe is relatively moved in the bridge axis direction with respect to the lower shoe in a state where the second knock-off bolt is not broken in the slip isolation device (movable bearing) according to the embodiment. 図8のIX−IX矢視図であって、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す縦断面図である。FIG. 9 is a view taken along the line IX-IX in FIG. 8, and is a vertical cross-sectional view showing a state in which the upper shoe is relatively moving in the bridge axis direction with respect to the lower shoe. 図8及び図9に対応する斜視図である。FIG. 10 is a perspective view corresponding to FIGS. 8 and 9. 実施形態に係る滑り免震装置(可動支承)において、第二ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が自由な方向に相対移動している状態を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the second knock-off bolt is broken in the sliding seismic isolation apparatus (movable bearing) according to the embodiment, and the upper shoe moves relative to the lower shoe in a free direction. 固定支承となる滑り免震装置の一例の平面図である。It is a top view of an example of the slide base isolation device used as a fixed bearing. 図12のXIII−XIII矢視図であって、固定支承となる滑り免震装置の一例の縦断面図である。FIG. 13 is a view taken in the direction of arrows XIII-XIII in FIG. 12, and is a vertical cross-sectional view of an example of a sliding base isolation device serving as a fixed bearing. 図13のXIV部の拡大図である。It is an enlarged view of the XIV part of FIG. 固定支承となる滑り免震装置の一例の斜視図である。It is a perspective view of an example of the sliding base isolation device used as a fixed bearing. 固定支承となる滑り免震装置が上部構造体と下部構造体の間に介在している状態を橋軸方向で見た縦断面図である。It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the sliding base isolation device used as a fixed bearing between the upper structure and the lower structure in the bridge axis direction. 固定支承となる滑り免震装置において、第一ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す斜視図である。FIG. 6 is a perspective view showing a state where the first knock-off bolt is broken and the upper shoe is relatively moved in the bridge axis direction with respect to the lower shoe in the sliding base isolation device serving as the fixed bearing. 固定支承となる滑り免震装置において、第二ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が自由な方向に相対移動している状態を示す斜視図である。FIG. 7 is a perspective view showing a state in which the second knock-off bolt is broken and the upper shoe moves relative to the lower shoe in a free direction in the sliding base isolation device serving as the fixed bearing.

以下、実施形態に係る橋梁と、橋梁の可動支承を形成する実施形態に係る滑り免震装置について、橋梁の固定支承を形成する滑り免震装置とともに添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, a bridge according to an embodiment and a slip isolation device according to an embodiment that forms a movable bearing of the bridge will be described with reference to the accompanying drawings together with a slip isolation device that forms a fixed bearing of the bridge. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be denoted by the same reference numerals to omit redundant description.

[実施形態に係る橋梁と滑り免震装置]
はじめに、図1乃至図11を参照して、実施形態に係る橋梁の一例と、実施形態に係る滑り免震装置の一例について説明する。ここで、図1は、実施形態に係る橋梁の一例の側面図であり、図2は、実施形態に係る滑り免震装置の一例の平面図である。また、図3は、図2のIII−III矢視図であって、実施形態に係る滑り免震装置の一例の縦断面図であり、図4は、図3のIV部の拡大図である。また、図5は、実施形態に係る滑り免震装置の一例の斜視図であり、図6は、実施形態に係る滑り免震装置が可動支承として上部構造体と下部構造体との間に介在している状態を橋軸方向に見た縦断面図である。
[Bridge and slip isolation device according to the embodiment]
First, an example of the bridge according to the embodiment and an example of the slip isolation device according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 11. Here, FIG. 1 is a side view of an example of the bridge according to the embodiment, and FIG. 2 is a plan view of an example of the slip isolation device according to the embodiment. 3 is a view in the direction of arrows III-III in FIG. 2, which is a vertical cross-sectional view of an example of the slip isolation device according to the embodiment, and FIG. 4 is an enlarged view of section IV in FIG. 3. .. FIG. 5 is a perspective view of an example of the slip isolation device according to the embodiment, and FIG. 6 shows the slip isolation device according to the embodiment as a movable bearing interposed between the upper structure and the lower structure. It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the state which is doing in the bridge axis direction.

図1に示すように、橋梁100は、橋軸方向に間隔を置いて配設される、例えば鉄筋コンクリート製の複数の橋脚20(下部構造体)に対して、固定支承である滑り免震装置30と可動支承である滑り免震装置40を介して上部構造体10が支持されることにより形成されている。尚、図示例は、連続する1基の上部構造体10が5基の橋脚20にて支持され、5基の橋脚20のうち、1基の橋脚20の天端に固定支承30が配設され、他の4基の橋脚20の天端に可動支承40が配設されているが、1基の上部構造体10を支持する橋脚20の基数や固定支承30等の数は多様に存在する。 As shown in FIG. 1, a bridge 100 is a sliding seismic isolation device 30 that is a fixed bearing for a plurality of piers 20 (lower structure) made of, for example, reinforced concrete and arranged at intervals in the bridge axial direction. It is formed by supporting the upper structure 10 through a sliding base isolation device 40 which is a movable bearing. In the illustrated example, one continuous upper structure 10 is supported by five bridge piers 20, and among the five bridge piers 20, a fixed bearing 30 is arranged at the top of one bridge pier 20. The movable bearings 40 are arranged at the tops of the other four piers 20, but the number of the piers 20 supporting one superstructure 10 and the number of fixed bearings 30 are various.

図2に示すように、橋梁100の可動支承を形成する滑り免震装置40は、上沓41と、下沓42と、上沓41及び下沓42の間でスライド自在なスライダー48とを有する。 As shown in FIG. 2, the sliding base isolation device 40 forming the movable bearing of the bridge 100 has an upper shoe 41, a lower shoe 42, and a slider 48 slidable between the upper shoe 41 and the lower shoe 42. ..

上沓41と下沓42はともに、溶接鋼材用圧延鋼材(SM490A、B、C、もしくはSN490B、C、もしくはS45C)、あるいはSUS材や鋳鋼材、鋳鉄等から形成されている。上沓41の下面には略半球状のスライダー48の上方の球面が収容固定される収容溝41bがあり、収容溝41bにスライダー48の上方の一部が嵌まり込んでいる。一方、下沓42の上面は、略半球状のスライダー48の下面(扁平に近く、曲率を有する面)が摺動する摺動面42bであり、この摺動面42bには、ステンレス製の滑り板(図示せず)等が固定されている。また、下沓42の外周には、スライダー48の脱落を防止するためのストッパーリング43が設けられている。 Both the upper shoe 41 and the lower shoe 42 are made of rolled steel for welding steel (SM490A, B, C, or SN490B, C, or S45C), or SUS material, cast steel, cast iron, or the like. The lower surface of the upper shoe 41 has a housing groove 41b in which a spherical surface above the slider 48 having a substantially hemispherical shape is housed and fixed, and a portion above the slider 48 is fitted into the housing groove 41b. On the other hand, the upper surface of the lower shoe 42 is a sliding surface 42b on which the lower surface (the surface having a curvature close to the flat surface) of the slider 48 having a substantially hemispherical shape slides, and the sliding surface 42b has a sliding surface made of stainless steel. A plate (not shown) or the like is fixed. Further, a stopper ring 43 for preventing the slider 48 from falling off is provided on the outer periphery of the lower shoe 42.

このように、図示例の滑り免震装置40は、上沓41に対してスライダー48が固定され、スライダー48が下沓42に対して摺動する、シングルコンケイブ式もしくはシングルペンデュラム式の免震装置であるが、スライダーが下沓に固定され、スライダーが上沓の下方の摺動面に対して摺動する形態の免震装置であってもよい。さらに、上沓及び下沓の双方に対してスライダーが摺動する、ダブルコンケイブ式、あるいはダブルコンケイブの中にさらにコンケイブが設けられた、トリプルコンケイブ式や、それ以上のコンケイブを有する免震装置であってもよい。 As described above, in the sliding seismic isolation device 40 of the illustrated example, the slider 48 is fixed to the upper shoe 41, and the slider 48 slides with respect to the lower shoe 42. The single concave type or the single pendulum type seismic isolation apparatus. However, the seismic isolation device may be such that the slider is fixed to the lower shoe and the slider slides on the lower sliding surface of the upper shoe. Furthermore, with a double-concave type in which the slider slides on both the upper and lower shoes, or a triple-concave type with more concaves in the double concave, or a seismic isolation device with more concaves. It may be.

スライダー48は、曲率を有する下面を備えた略半球状を呈しており、上沓41等と同様に、溶接鋼材用圧延鋼材(SM490A、B、C、もしくはSN490B、C、もしくはS45C)、あるいはSUS材や鋳鋼材、鋳鉄等から形成されている。 The slider 48 has a substantially hemispherical shape with a lower surface having a curvature, and similarly to the upper shoe 41 and the like, it is a rolled steel material for welding steel (SM490A, B, C, or SN490B, C, or S45C), or SUS. It is made of steel, cast steel, cast iron or the like.

図3に明りょうに示すように、上沓41と下沓42の左右端は、上沓41と下沓42に跨る一対の移動方向規制治具45により相互に固定されている。より具体的には、上沓41の端部上方には凹部41aが設けられ、下沓42の端部下方にも凹部42aが設けられており、これらの凹部41a、42aに対して、断面形状がコの字状を呈している鋼製の移動方向規制治具45が上下から嵌まり込み、上沓41と下沓42の端部を挟持している。 As clearly shown in FIG. 3, the left and right ends of the upper shoe 41 and the lower shoe 42 are fixed to each other by a pair of movement direction restricting jigs 45 extending over the upper shoe 41 and the lower shoe 42. More specifically, a recess 41a is provided above the end of the upper shoe 41, and a recess 42a is provided below the end of the lower shoe 42. A U-shaped steel movement direction restricting jig 45 is fitted from above and below to sandwich the ends of the upper and lower shoes 41 and 42.

図3に示すように、移動方向規制治具45が上沓41と下沓42の端部を挟持した状態において、移動方向規制治具45と上沓41は固定されず、移動方向規制治具45と下沓42は第二ノックオフボルト60(可動支承40における「ノックオフボルト」の一例)により固定されている。 As shown in FIG. 3, when the movement direction restricting jig 45 holds the ends of the upper shoe 41 and the lower shoe 42, the moving direction restricting jig 45 and the upper shoe 41 are not fixed, and the moving direction restricting jig 45 is not fixed. 45 and the lower shoe 42 are fixed by a second knock-off bolt 60 (an example of the “knock-off bolt” in the movable bearing 40).

図4に示すように、第二ノックオフボルト60は縮径された破断部64を有する鋼棒61と、鋼棒61の上下端に形成されている螺子山に対して螺合されているナット62,63とを有する。下沓42と移動方向規制治具45の双方に開設されているボルト孔を介して鋼棒61が挿通され、鋼棒61の上下端においてナット62,63が締め付けられることにより下沓42と移動方向規制治具45が固定される。 As shown in FIG. 4, the second knock-off bolt 60 includes a steel rod 61 having a fractured portion 64 with a reduced diameter, and a nut 62 screwed to a screw thread formed at the upper and lower ends of the steel rod 61. , 63 and. The steel rod 61 is inserted through bolt holes provided in both the lower shoe 42 and the movement direction restricting jig 45, and nuts 62 and 63 are tightened at the upper and lower ends of the steel rod 61 to move the lower shoe 42. The direction regulating jig 45 is fixed.

図5に示すように、図示例の滑り免震装置40では、上沓41の左右端がそれぞれ、移動方向規制治具45により一定の方向に移動可能に係合されており、下沓42の左右端がそれぞれ、移動方向規制治具45と3本の第二ノックオフボルト60により固定されている。 As shown in FIG. 5, in the sliding seismic isolation device 40 of the illustrated example, the left and right ends of the upper shoe 41 are engaged by the movement direction restricting jig 45 so as to be movable in a certain direction, and the lower shoe 42 is The left and right ends are fixed by a movement direction restricting jig 45 and three second knock-off bolts 60, respectively.

可動支承40が下部構造体20と上部構造体10の間に介在する橋脚20を橋軸方向から見た図6に示すように、橋脚20の天端において、橋軸直角方向に間隔をおいて2つの可動支承40が固定されている。橋脚20の天端には、アンカーボルト付きの鋼製のベースプレート(図示せず)が当該アンカーボルトを橋脚20内に埋設されることにより固定され、このベースプレートに対して可動支承40がボルト接合されることにより固定される。 As shown in FIG. 6 in which the movable bearing 40 is interposed between the lower structure 20 and the upper structure 10, the bridge pier 20 is viewed from the bridge axis direction, as shown in FIG. Two movable bearings 40 are fixed. A steel base plate (not shown) with an anchor bolt is fixed to the top end of the pier 20 by embedding the anchor bolt in the pier 20, and the movable bearing 40 is bolted to the base plate. It is fixed by

図6に示すように、可動支承40において上沓41と下沓42を橋軸方向に移動可能に固定する一対の移動方向規制治具45は、下部構造体である橋脚20の上面において橋軸直角方向に配設されている。 As shown in FIG. 6, in the movable bearing 40, a pair of movement direction restricting jigs 45 for fixing the upper shoe 41 and the lower shoe 42 so as to be movable in the bridge axis direction are provided on the upper surface of the bridge pier 20 which is the lower structure. It is arranged in a right angle direction.

上部構造体10は、上下のフランジとウエブを有するI形鋼により形成される鋼製の主桁11と、左右の主桁11のウエブ同士を繋ぐ鋼製の横桁12により構成されている。尚、ウエブから補強リブ(図示せず)が張り出し、補強リブと横桁12がスプライスプレート(図示せず)を介してボルト接合されていてもよいし、主桁11には、その長手方向に間隔を置いて補強リブが取り付けられていてもよい。また、上部構造体10は、図示例のI形鋼からなる主桁11と横桁12の組み合わせに限らず、トラス構造の主桁や箱桁、あるいはコンクリート桁等により形成されてもよい。 The upper structure 10 is composed of a steel main girder 11 formed of I-shaped steel having upper and lower flanges and a web, and a steel cross girder 12 connecting the webs of the left and right main girders 11 to each other. A reinforcing rib (not shown) may be projected from the web, and the reinforcing rib and the cross beam 12 may be bolted to each other via a splice plate (not shown). Reinforcing ribs may be attached at intervals. Further, the upper structure 10 is not limited to the combination of the main girder 11 and the cross girder 12 made of the I-shaped steel in the illustrated example, and may be formed of a main girder or a box girder of a truss structure, a concrete girder, or the like.

図6に示すように、地震時の水平力Pが可動支承40に作用すると、鉛直方向に延出する第二ノックオフボルト60にはせん断力として作用する。 As shown in FIG. 6, when the horizontal force P at the time of an earthquake acts on the movable bearing 40, it acts as a shearing force on the second knock-off bolt 60 extending in the vertical direction.

また、鉛直方向の地震動やそれに伴うたわみ振動、さらには、例えば曲線桁のように重心が偏芯箇所となることに起因する橋脚20の天端における転倒モーメント等により、可動支承40には上揚力が作用し得る。図示する可動支承40においては、断面形状がコの字状を呈している一対の移動方向規制治具45により、上沓41及び下沓42の左右の端部がそれぞれ挟持されていることから、これら様々な要因にて作用し得る上揚力に対して、下沓42から上沓41が脱落する危険性を抑止することができる。 Further, due to vertical seismic motions and flexural vibrations associated therewith, and due to the overturning moment at the top end of the pier 20 due to the center of gravity becoming an eccentric portion such as a curved girder, an upward lift is applied to the movable bearing 40. Can act. In the illustrated movable bearing 40, since the left and right ends of the upper shoe 41 and the lower shoe 42 are respectively clamped by the pair of movement direction restricting jigs 45 having a U-shaped cross section, It is possible to suppress the risk of the upper shoe 41 dropping off from the lower shoe 42 against the upward lift force that may act due to these various factors.

尚、移動方向規制治具の形状は図示例のように断面形状がコの字状を呈している形態の他にも、例えば断面形状がL字状を呈し、その下方と下沓42は図示例と同様の構成で第二ノックオフボルト60により固定され、その上方は上沓41の側面と固定されない形態であってもよい。さらに他の形態として、平板状の移動方向規制治具を介して、その上方は上沓41の側面と固定されず、その下方は下沓42の側面において第二ノックオフボルト60により固定される形態であってもよい。 In addition to the shape of the moving direction regulating jig having a U-shaped cross section as in the illustrated example, for example, the cross section has an L shape, and the lower part and the lower shoe 42 are The second knock-off bolt 60 may be fixed in a configuration similar to that of the illustrated example, and the upper side thereof may not be fixed to the side surface of the upper shoe 41. As still another form, an upper part thereof is not fixed to the side surface of the upper shoe 41 and a lower part thereof is fixed to the side surface of the lower shoe 42 by a second knock-off bolt 60 via a flat plate-shaped movement direction restricting jig. May be

可動支承40では、上沓41が一対の移動方向規制治具45に固定されず、一対の移動方向規制治具45をガイドとして、下沓42に対する上沓41の橋軸方向への相対移動が許容されている。そのため、主桁11を含む上部構造体10の温度変化に起因する橋軸方向への伸縮の際に、下沓42に対して上沓41が橋軸方向へ相対移動することにより、この上部構造体10の橋軸方向への伸縮に対応することができる。 In the movable bearing 40, the upper shoe 41 is not fixed to the pair of moving direction regulating jigs 45, and the relative movement of the upper shoe 41 in the bridge axis direction with respect to the lower shoe 42 is performed using the pair of moving direction regulating jigs 45 as guides. Is allowed. Therefore, when the upper structure 41 including the main girder 11 expands and contracts in the bridge axis direction due to the temperature change, the upper structure 41 relatively moves in the bridge axis direction with respect to the lower structure 42, so that the upper structure It is possible to deal with expansion and contraction of the body 10 in the bridge axis direction.

ここで、図7には、下沓42に対する上沓41の相対変位量と地震時水平力の関係図を示しており、図中、第一ノックオフボルト50と第二ノックオフボルト60が破断する地震時水平力をともに示している。尚、第一ノックオフボルト50は、以下で説明する固定支承30(図13等参照)が備えているノックオフボルトであるが、ここでは、双方のノックオフボルトの破断強度について説明する。 Here, FIG. 7 shows a relationship diagram of the relative displacement amount of the upper shoe 41 with respect to the lower shoe 42 and the horizontal force at the time of the earthquake, in which the first knock-off bolt 50 and the second knock-off bolt 60 break. It also shows the horizontal force. The first knock-off bolt 50 is a knock-off bolt included in the fixed bearing 30 (see FIG. 13 and the like) described below. Here, the breaking strength of both knock-off bolts will be described.

図7において、レベル1地震、レベル2地震、及びレベル3地震はそれぞれP1、P2、及びP3で示し、上沓と下沓の相対変位によりストッパーリングと干渉する最大変位をumaxとし、第一ノックオフボルトが破断する相対変位をu2、第二ノックオフボルトが破断する相対変位をu3とする。そして、図13等で示す固定支承30においては、第一ノックオフボルト50の破断部54の破断強度はレベル2地震の水平力P2(第二所定値の一例)として設定されており、可動支承40と固定支承30が有する第二ノックオフボルト60の破断部64の破断強度はレベル3地震の水平力P3(第一所定値の一例)として設定されている。尚、地震レベルと各ノックオフボルトの破断の設定は適宜行うことができ、レベル1地震の水平力P1により第一ノックオフボルト50が破断し、レベル2地震の水平力P2により第二ノックオフボルト60が破断するように設定される場合もある。また、各相対変位量と各地震時水平力である、u1及びP1、u2及びP2、u3及びP3は、設計の際に適用される地震動、橋梁100の施工される場所等により、適宜設定される。 In FIG. 7, the level 1 earthquake, the level 2 earthquake, and the level 3 earthquake are indicated by P1, P2, and P3, respectively, and the maximum displacement that interferes with the stopper ring due to the relative displacement between the upper and lower shoes is umax, and the first knock-off is performed. The relative displacement at which the bolt breaks is u2, and the relative displacement at which the second knock-off bolt breaks is u3. In the fixed bearing 30 shown in FIG. 13 and the like, the breaking strength of the breaking portion 54 of the first knock-off bolt 50 is set as the horizontal force P2 (an example of the second predetermined value) of the level 2 earthquake, and the movable bearing 40 The breaking strength of the breaking portion 64 of the second knock-off bolt 60 included in the fixed bearing 30 is set as the horizontal force P3 (an example of the first predetermined value) of the level 3 earthquake. The seismic level and the breakage of each knock-off bolt can be set as appropriate, and the first knock-off bolt 50 is broken by the horizontal force P1 of the level 1 earthquake and the second knock-off bolt 60 is broken by the horizontal force P2 of the level 2 earthquake. It may be set to break. Further, each relative displacement amount and each horizontal force at each earthquake, u1 and P1, u2 and P2, u3 and P3, are appropriately set depending on the earthquake motion applied at the time of design, the place where the bridge 100 is constructed, and the like. It

次に、レベル3地震未満の規模の地震等の際とレベル3地震の際の、可動支承40における下沓42に対する上沓41の相対移動の態様について、図8乃至図11を参照して説明する。ここで、図8は、実施形態に係る滑り免震装置(可動支承)において、第一ノックオフボルトが破断せず、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す平面図である。また、図9は、図8のIX−IX矢視図であって、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す縦断面図であり、図10は、図8及び図9に対応する斜視図である。さらに、図11は、実施形態に係る滑り免震装置(可動支承)において、第二ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が自由な方向に相対移動している状態を示す斜視図である。 Next, a mode of relative movement of the upper shoe 41 with respect to the lower shoe 42 in the movable bearing 40 will be described with reference to FIGS. To do. Here, FIG. 8 shows a state in which the first knock-off bolt is not broken and the upper shoe is relatively moving in the bridge axis direction with respect to the lower shoe in the slip isolation device (movable bearing) according to the embodiment. It is a top view. FIG. 9 is a view taken along the line IX-IX in FIG. 8, and is a vertical cross-sectional view showing a state in which the upper shoe is relatively moving in the bridge axis direction with respect to the lower shoe, and FIG. FIG. 10 is a perspective view corresponding to FIGS. 8 and 9. Further, FIG. 11 is a perspective view showing a state in which the second knock-off bolt is broken in the slip isolation device (movable bearing) according to the embodiment, and the upper shoe moves relative to the lower shoe in a free direction. It is a figure.

図8乃至図10に示すように、レベル1地震やレベル2地震、さらには、上部構造体10の温度変化に起因する橋軸方向への伸縮の際には、第二ノックオフボルト60が破断せず、下沓42と移動方向規制治具45の固定状態は維持されていることから、相互にボルト接合されている主桁11と上沓41は、下沓42に対するスライダー48の摺動により、左右の一対の移動方向規制治具45がガイドとなって橋軸方向に移動自在となる。すなわち、下沓42に対して、上沓41は橋軸方向に相対移動自在となる。しかしながら、下沓42の摺動面の外周にはストッパーリング43が設けられていることにより、スライダー48が過度に摺動して脱落することが抑止される。 As shown in FIGS. 8 to 10, when the level 1 earthquake, the level 2 earthquake, or the expansion/contraction in the bridge axis direction due to the temperature change of the upper structure 10, the second knock-off bolt 60 is broken. However, since the fixed state of the lower shoe 42 and the movement direction restricting jig 45 is maintained, the main girder 11 and the upper shoe 41, which are bolt-bonded to each other, are moved by the slider 48 sliding on the lower shoe 42. The pair of left and right movement direction restricting jigs 45 serve as guides and can move in the bridge axis direction. That is, the upper shoe 41 is relatively movable in the bridge axis direction with respect to the lower shoe 42. However, since the stopper ring 43 is provided on the outer periphery of the sliding surface of the lower shoe 42, it is possible to prevent the slider 48 from sliding excessively and falling off.

一方、図11に示すように、レベル3地震により第二ノックオフボルト60が破断する場合は、上沓41と下沓42の固定は完全に解除されることになる。そのため、レベル3の大地震が発生した際に、下沓42に対する上沓41の自由な方向の移動を許容することができる。このことにより、レベル3地震による水平力が可動支承40を介して上部構造体10に作用することが抑制され、免震効果により、レベル3地震による水平力が上部構造体10に作用した際の上部構造体10の振動に起因するせん断力を抑制し、下部構造体20が損傷することを効果的に抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 11, when the second knock-off bolt 60 breaks due to a level 3 earthquake, the upper shoe 41 and the lower shoe 42 are completely unlocked. Therefore, when a large earthquake of level 3 occurs, it is possible to allow the upper shoe 41 to move freely in the free direction with respect to the lower shoe 42. As a result, the horizontal force due to the level 3 earthquake is suppressed from acting on the upper structure 10 via the movable bearing 40, and due to the seismic isolation effect, the horizontal force due to the level 3 earthquake acts on the upper structure 10. It is possible to suppress the shearing force caused by the vibration of the upper structure 10 and effectively prevent the lower structure 20 from being damaged.

[橋梁の固定支承の一例]
次に、図12乃至図18を参照して、図1に示す橋梁100において、可動支承40とともに適用される固定支承の一例について説明する。ここで、図12は、固定支承となる滑り免震装置の一例の平面図であり、図13は、図12のXIII−XIII矢視図であって、固定支承となる滑り免震装置の一例の縦断面図であり、図14は、図13のXIV部の拡大図である。また、図15は、固定支承となる滑り免震装置の一例の斜視図であり、図16は、固定支承となる滑り免震装置が上部構造体と下部構造体との間に介在している状態を橋軸方向に見た縦断面図である。
[Example of fixed bearing for bridge]
Next, an example of a fixed bearing applied together with the movable bearing 40 in the bridge 100 shown in FIG. 1 will be described with reference to FIGS. 12 to 18. Here, FIG. 12 is a plan view of an example of a sliding base isolation device serving as a fixed bearing, and FIG. 13 is a view taken along the arrow XIII-XIII of FIG. 12, showing an example of a sliding base isolation device serving as a fixed bearing. 14 is a vertical cross-sectional view of FIG. 14, and FIG. 14 is an enlarged view of the XIV portion of FIG. 13. FIG. 15 is a perspective view of an example of a sliding base isolation device serving as a fixed bearing, and FIG. 16 is a sliding base isolation device serving as a fixed bearing interposed between an upper structure and a lower structure. It is the longitudinal cross-sectional view which looked at the state in the bridge axis direction.

図1に示す橋梁100においては、連続する1基の上部構造体10を支持する5基の橋脚20のうち、1基の橋脚20の天端に固定支承40が配設される。 In the bridge 100 shown in FIG. 1, of the five bridge piers 20 supporting one continuous upper structure 10, a fixed bearing 40 is arranged at the top end of one bridge pier 20.

図12に示すように、橋梁100の固定支承を形成する滑り免震装置30は、上沓31と、下沓32と、上沓31及び下沓32の間でスライド自在なスライダー38とを有する。上沓31の下面には略半球状のスライダー38の上方の球面が収容固定される収容溝31bがあり、収容溝31bにスライダー38の上方の一部が嵌まり込んでいる。一方、下沓32の上面は、略半球状のスライダー38の下面(曲率を有する摺動面)が摺動する摺動面32bである。また、下沓32の外周には、スライダー38の脱落を防止するためのストッパーリング33が設けられている。 As shown in FIG. 12, the sliding base isolation device 30 forming the fixed bearing of the bridge 100 has an upper shoe 31 and a lower shoe 32, and a slider 38 slidable between the upper shoe 31 and the lower shoe 32. .. The lower surface of the upper shoe 31 has a housing groove 31b in which a spherical surface above the slider 38 having a substantially hemispherical shape is housed and fixed, and a part above the slider 38 is fitted into the housing groove 31b. On the other hand, the upper surface of the lower shoe 32 is a sliding surface 32b on which the lower surface (sliding surface having a curvature) of the substantially hemispherical slider 38 slides. A stopper ring 33 is provided on the outer circumference of the lower shoe 32 to prevent the slider 38 from falling off.

図13に明りょうに示すように、上沓31と下沓32の左右端は、上沓31と下沓32に跨る一対の移動方向規制治具35により相互に固定されている。より具体的には、上沓31の端部上方には凹部31aが設けられ、下沓32の端部下方にも凹部32aが設けられており、これらの凹部31a、32aに対して、断面形状がコの字状を呈している鋼製の移動方向規制治具35が上下から嵌まり込み、上沓31と下沓32の端部を挟持している。 As shown clearly in FIG. 13, the left and right ends of the upper shoe 31 and the lower shoe 32 are fixed to each other by a pair of movement direction restricting jigs 35 that straddle the upper shoe 31 and the lower shoe 32. More specifically, a recess 31a is provided above the end of the upper shoe 31 and a recess 32a is provided below the end of the lower shoe 32. A U-shaped steel movement-direction restricting jig 35 is fitted from above and below to sandwich the ends of the upper shoe 31 and the lower shoe 32.

図13に示すように、移動方向規制治具35が上沓31と下沓32の端部を挟持した状態において、移動方向規制治具35と上沓31は第一ノックオフボルト50により固定されており、移動方向規制治具35と下沓32は第二ノックオフボルト60により固定されている。 As shown in FIG. 13, when the movement direction restricting jig 35 holds the ends of the upper shoe 31 and the lower shoe 32, the moving direction restricting jig 35 and the upper shoe 31 are fixed by the first knock-off bolt 50. The moving direction regulation jig 35 and the lower shoe 32 are fixed by the second knock-off bolt 60.

図14に示すように、第一ノックオフボルト50は縮径された破断部54を有する鋼棒51と、鋼棒51の上下端に形成されている螺子山に対して螺合されているナット52,53とを有し、上沓31と移動方向規制治具35の双方に開設されているボルト孔を介して鋼棒51が挿通され、鋼棒51の上下端においてナット52,53が締め付けられることにより上沓31と移動方向規制治具35が固定される。 As shown in FIG. 14, the first knock-off bolt 50 includes a steel rod 51 having a fractured portion 54 with a reduced diameter, and a nut 52 screwed to a screw thread formed at the upper and lower ends of the steel rod 51. , 53, and the steel rod 51 is inserted through the bolt holes provided in both the upper shoe 31 and the movement direction restricting jig 35, and the nuts 52, 53 are tightened at the upper and lower ends of the steel rod 51. As a result, the upper shoe 31 and the movement direction restricting jig 35 are fixed.

一方、第二ノックオフボルト60も縮径された破断部64を有する鋼棒61と、鋼棒61の上下端に形成されている螺子山に対して螺合されているナット62,63とを有し、下沓32と移動方向規制治具35の双方に開設されているボルト孔を介して鋼棒61が挿通され、鋼棒61の上下端においてナット62,63が締め付けられることにより下沓32と移動方向規制治具35が固定される。尚、鋼棒51に比べて鋼棒61は太径となっており、破断部54の破断強度よりも破断部64の破断強度が高く設定されている。 On the other hand, the second knock-off bolt 60 also has a steel rod 61 having a fractured portion 64 with a reduced diameter, and nuts 62 and 63 screwed to the threads formed on the upper and lower ends of the steel rod 61. Then, the steel rod 61 is inserted through the bolt holes provided in both the lower shoe 32 and the movement direction restricting jig 35, and the nuts 62 and 63 are tightened at the upper and lower ends of the steel rod 61, thereby lowering the lower shoe 32. The moving direction regulation jig 35 is fixed. The steel rod 61 has a larger diameter than the steel rod 51, and the breaking strength of the breaking portion 64 is set higher than the breaking strength of the breaking portion 54.

図15に示すように、図示例の滑り免震装置30では、上沓31の左右端がそれぞれ、移動方向規制治具35と3本の第一ノックオフボルト50により固定されており、下沓32の左右端がそれぞれ、移動方向規制治具35と3本の第二ノックオフボルト60により固定されている。 As shown in FIG. 15, in the sliding seismic isolation device 30 of the illustrated example, the left and right ends of the upper shoe 31 are fixed by the movement direction restricting jig 35 and the three first knock-off bolts 50, respectively. The left and right ends of are fixed by the movement direction restricting jig 35 and three second knock-off bolts 60, respectively.

固定支承30が下部構造体20と上部構造体10の間に介在する橋脚20を橋軸方向から見た図6に示すように、橋脚20の天端において、橋軸直角方向に間隔をおいて2つの固定支承30が固定されている。橋脚20の天端には、アンカーボルト付きの鋼製のベースプレート(図示せず)が当該アンカーボルトを橋脚20内に埋設されることにより固定され、このベースプレートに対して固定支承30がボルト接合されることにより固定される。 As shown in FIG. 6 in which the fixed support 30 is interposed between the lower structure 20 and the upper structure 10 and the bridge pier 20 is viewed from the bridge axis direction, at the top end of the bridge pier 20, the bridge piers 20 are spaced at right angles to the bridge axis. Two fixed bearings 30 are fixed. A steel base plate (not shown) with an anchor bolt is fixed to the top end of the pier 20 by embedding the anchor bolt in the pier 20, and the fixed bearing 30 is bolted to the base plate. It is fixed by

図16に示すように、固定支承30において上沓31と下沓32を固定する一対の移動方向規制治具35は、下部構造体である橋脚20の上面において橋軸直角方向に配設されている。また、地震時の水平力Pが固定支承30に作用すると、鉛直方向に延出する第一ノックオフボルト50と第二ノックオフボルト60にはいずれもせん断力として作用する。 As shown in FIG. 16, a pair of movement direction restricting jigs 35 for fixing the upper shoe 31 and the lower shoe 32 in the fixed bearing 30 are arranged in the direction perpendicular to the bridge axis on the upper surface of the pier 20 which is the lower structure. There is. When the horizontal force P at the time of an earthquake acts on the fixed bearing 30, both the first knock-off bolt 50 and the second knock-off bolt 60 extending in the vertical direction act as a shearing force.

また、鉛直方向の地震動やそれに伴うたわみ振動、さらには、例えば曲線桁のように重心が偏芯箇所となることに起因する橋脚20の天端における転倒モーメント等により、固定支承30には上揚力が作用し得る。図示する固定支承30においては、断面形状がコの字状を呈している一対の移動方向規制治具35により、上沓31及び下沓32の左右の端部がそれぞれ挟持されていることから、これら様々な要因にて作用し得る上揚力に対して、下沓32から上沓31が脱落する危険性を抑止することができる。 In addition, due to vertical earthquake motions and flexural vibrations associated therewith, and also due to the overturning moment at the top end of the pier 20 due to the center of gravity becoming an eccentric portion such as a curved girder, the lifting force on the fixed bearing 30 is increased. Can act. In the illustrated fixed bearing 30, the left and right ends of the upper shoe 31 and the lower shoe 32 are respectively clamped by the pair of movement direction restricting jigs 35 having a U-shaped cross section. It is possible to suppress the risk of the upper shoe 31 falling off from the lower shoe 32 against the upward lift force that may act due to these various factors.

尚、図示例の固定支承30は、第一ノックオフボルト50と第二ノックオフボルト60により、移動方向規制治具35が上沓31と下沓32に固定される形態であるが、例えば、移動方向規制治具35と下沓32が破断部を具備しないボルトにて固定される形態であってもよい。この形態では、如何なる規模の地震に対しても移動方向規制治具35と下沓32の固定状態は維持され、例えばレベル2地震等の際に第一ノックオフボルト50が破断して下沓32に対する上沓31と上部構造体10の橋軸方向への相対移動が許容される。 The fixed bearing 30 in the illustrated example has a form in which the movement direction restricting jig 35 is fixed to the upper shoe 31 and the lower shoe 32 by the first knock-off bolt 50 and the second knock-off bolt 60. The restricting jig 35 and the lower shoe 32 may be fixed by a bolt having no breakage portion. In this form, the fixed state of the movement direction restricting jig 35 and the lower shoe 32 is maintained against an earthquake of any scale, and the first knock-off bolt 50 breaks and the lower shoe 32 is broken, for example, in a level 2 earthquake. Relative movement of the upper shoe 31 and the upper structure 10 in the bridge axis direction is allowed.

図7を参照して既に説明する通り、レベル1地震、レベル2地震、及びレベル3地震の際のそれぞれの相対変位量と地震時水平力は、u1及びP1、u2及びP2、u3及びP3である。そして、固定支承30においては、第一ノックオフボルト50の破断部54の破断強度はレベル2地震の水平力P2(第二所定値の一例)として設定されており、第二ノックオフボルト60の破断部64の破断強度はレベル3地震の水平力P3(第一所定値の一例)として設定されている。 As already described with reference to FIG. 7, the relative displacement and the horizontal force at the time of the level 1 earthquake, the level 2 earthquake, and the level 3 earthquake are u1 and P1, u2 and P2, u3 and P3, respectively. is there. Then, in the fixed bearing 30, the breaking strength of the breaking portion 54 of the first knock-off bolt 50 is set as the horizontal force P2 of the level 2 earthquake (an example of the second predetermined value), and the breaking portion of the second knock-off bolt 60 is set. The breaking strength of 64 is set as the horizontal force P3 of the level 3 earthquake (an example of the first predetermined value).

図14に戻り、第一ノックオフボルト50の破断強度よりも第二ノックオフボルト60の破断強度が高いことから、図示例においては相対的に太径の鋼棒61が適用され、破断部64の破断強度も相対的に高く設定されている。 Returning to FIG. 14, the breaking strength of the second knock-off bolt 60 is higher than the breaking strength of the first knock-off bolt 50. Therefore, in the illustrated example, the steel rod 61 having a relatively large diameter is applied, and the breaking portion 64 is broken. The strength is also set relatively high.

次に、レベル2地震とレベル3地震の際の、固定支承30における下沓32に対する上沓31の相対移動の態様について、図17及び図18を参照して説明する。ここで、図17は、固定支承となる滑り免震装置において、第一ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が橋軸方向に相対移動している状態を示す斜視図である。また、図18は、固定支承となる滑り免震装置において、第二ノックオフボルトが破断して、下沓に対して上沓が自由な方向に相対移動している状態を示す斜視図である。 Next, a mode of relative movement of the upper shoe 31 with respect to the lower shoe 32 in the fixed bearing 30 during the level 2 earthquake and the level 3 earthquake will be described with reference to FIGS. 17 and 18. Here, FIG. 17 is a perspective view showing a state in which the first knock-off bolt is broken and the upper shoe moves relative to the lower shoe in the bridge axis direction in the sliding base isolation device serving as the fixed support. .. FIG. 18 is a perspective view showing a state where the second knock-off bolt is broken and the upper shoe moves relative to the lower shoe in a free direction in the sliding base isolation device serving as the fixed support.

図17に示すように、レベル2地震により第一ノックオフボルト50が破断し、第二ノックオフボルト60が破断しない場合は、下沓32と移動方向規制治具35の固定状態は維持されていることから、相互にボルト接合されている主桁11と上沓31は、下沓32に対するスライダー38の摺動により、左右の一対の移動方向規制治具35がガイドとなって橋軸方向に移動自在となる。すなわち、下沓32に対して、上沓31は橋軸方向に相対移動自在となる。しかしながら、下沓32の摺動面の外周にはストッパーリング33が設けられていることにより、スライダー38が過度に摺動して脱落することが抑止される。 As shown in FIG. 17, when the first knock-off bolt 50 breaks and the second knock-off bolt 60 does not break due to a level 2 earthquake, the fixed state of the lower shoe 32 and the movement direction restricting jig 35 is maintained. Therefore, the main girder 11 and the upper shoe 31 which are bolted to each other can be freely moved in the bridge axis direction by the pair of left and right movement direction restricting jigs 35 serving as guides by the sliding of the slider 38 with respect to the lower shoe 32. Becomes That is, the upper shoe 31 is relatively movable in the bridge axis direction with respect to the lower shoe 32. However, since the stopper ring 33 is provided on the outer periphery of the sliding surface of the lower shoe 32, the slider 38 is prevented from sliding excessively and falling off.

レベル2地震が発生して第二所定値(水平力P2)以上の水平力が作用した際には、第一ノックオフボルト50が破断し、一対の移動方向規制治具35により下沓32に対して上沓31が移動方向を橋軸方向に規制されつつ移動できることにより、上沓31が支持する主桁11を含む上部構造体10の可動によって滑り免震装置30の免震機能が発揮される。 When a level 2 earthquake occurs and a horizontal force equal to or greater than the second predetermined value (horizontal force P2) is applied, the first knock-off bolt 50 breaks, and the pair of movement direction regulating jigs 35 cause the lower shoe 32 to move. Since the upper shoe 31 can move while the movement direction is restricted to the bridge axis direction, the seismic isolation function of the slip isolation device 30 is exerted by the movement of the upper structure 10 including the main girder 11 supported by the upper shoe 31. ..

一方、図18に示すように、レベル3地震により第二ノックオフボルト60が破断する場合は、同様に第一ノックオフボルト50も破断しており、従って、上沓31と下沓32の固定は完全に解除されることになる。そのため、レベル3の大地震が発生した際に、下沓32に対する上沓31の自由な方向の移動を許容することができる。このことにより、免震効果によって、レベル3地震による水平力が固定支承30を介して上部構造体10に作用することが抑制され、上記する可動支承40を介した上部構造体10への水平力の作用が抑制されることと相俟って、レベル3地震による水平力が上部構造体10に作用した際の上部構造体10の振動に起因するせん断力により、下部構造体20が破損することを効果的に抑制することができる。 On the other hand, as shown in FIG. 18, when the second knock-off bolt 60 breaks due to a level 3 earthquake, the first knock-off bolt 50 also breaks, and therefore the upper shoe 31 and the lower shoe 32 are completely fixed. Will be released. Therefore, when a large-scale earthquake of level 3 occurs, it is possible to allow the upper shoe 31 to move freely relative to the lower shoe 32. As a result, due to the seismic isolation effect, the horizontal force due to the level 3 earthquake is suppressed from acting on the upper structure 10 via the fixed bearing 30, and the horizontal force on the upper structure 10 via the movable bearing 40 described above. The lower structure 20 is damaged by the shearing force resulting from the vibration of the upper structure 10 when the horizontal force due to the level 3 earthquake acts on the upper structure 10 in combination with the suppression of the action of Can be effectively suppressed.

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that other embodiments in which other constituent elements are combined with the above-described configurations and the like may be combined, and the present invention is not limited to the configurations shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form.

例えば、図示例の滑り免震装置30,40は、特許文献1に記載のフェールセーフ機能となるリング状のストッパーを有していてもよい。 For example, the slip isolation devices 30 and 40 of the illustrated example may have a ring-shaped stopper that has the fail-safe function described in Patent Document 1.

10 :上部構造体
11 :主桁
12 :横桁
20 :下部構造体(橋脚)
30 :滑り免震装置(固定支承)
31 :上沓
32 :下沓
38 :スライダー
40 :滑り免震装置(可動支承)
41 :上沓
42 :下沓
48 :スライダー
50 :第一ノックオフボルト
54 :破断部
60 :第二ノックオフボルト(ノックオフボルト)
64 :破断部
100 :橋梁
10: Upper structure 11: Main girder 12: Transverse girder 20: Lower structure (pier)
30: Sliding seismic isolation device (fixed bearing)
31: Upper shoe 32: Lower shoe 38: Slider 40: Sliding base isolation device (movable bearing)
41: Upper shoe 42: Lower shoe 48: Slider 50: First knock-off bolt 54: Breaking portion 60: Second knock-off bolt (knock-off bolt)
64: Broken part 100: Bridge

Claims (3)

上沓及び下沓と、該上沓及び該下沓の間でスライド自在なスライダーとを有する滑り免震装置であって、
前記上沓と前記下沓に跨る一対の移動方向規制治具は、前記上沓と前記下沓のいずれか一方に対して、第一所定値以上の水平力が作用した際に破断される破断部を備えたノックオフボルトによって固定され、前記上沓もしくは前記下沓の他方に対して固定されておらず、
前記ノックオフボルトが破断していない場合は、前記下沓に対する前記上沓の相対移動方向が前記一対の移動方向規制治具によって規制され、
前記ノックオフボルトが破断した際には、前記下沓に対する前記上沓の相対移動方向が規制されないことを特徴とする、滑り免震装置。
A sliding seismic isolation device having an upper shoe and a lower shoe, and a slider slidable between the upper shoe and the lower shoe,
A pair of movement direction regulating jigs straddling the upper shoe and the lower shoe are ruptured when a horizontal force of a first predetermined value or more acts on one of the upper shoe and the lower shoe. It is fixed by a knock-off bolt having a part, and is not fixed to the other of the upper shoe or the lower shoe,
When the knock-off bolt is not broken, the relative movement direction of the upper shoe to the lower shoe is regulated by the pair of movement direction regulating jigs,
A sliding seismic isolation device characterized in that, when the knock-off bolt is broken, the relative movement direction of the upper shoe with respect to the lower shoe is not restricted.
前記移動方向規制治具は、前記上沓及び前記下沓の端部を挟持する断面形状がコの字状を呈していることを特徴とする、請求項1に記載の滑り免震装置。 2. The sliding seismic isolation device according to claim 1, wherein the movement direction restricting jig has a U-shaped cross-sectional shape for sandwiching the ends of the upper shoe and the lower shoe. 請求項1又は2に記載の滑り免震装置と、
前記滑り免震装置が可動支承として介在する上部構造体及び下部構造体と、を有し、
対向する一対の前記移動方向規制治具が、前記下部構造体の上面において橋軸直角方向に配設されていることを特徴とする、橋梁。
A slip isolation device according to claim 1 or 2,
An upper structure and a lower structure in which the slip isolation device is interposed as a movable bearing,
A bridge, characterized in that a pair of said moving direction regulating jigs facing each other are arranged in the direction perpendicular to the bridge axis on the upper surface of said lower structure.
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