JP2020153063A - 橋梁用損傷制御機能付支承構造 - Google Patents

Abstract

【課題】構造が簡単でレベル２又はレベル２以上の地震動による下部構造と支承構造を含む上部構造の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承構造の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造を提供することを目的とする。【解決手段】下部構造の下沓に橋軸方向に平行に伸びサイドブロックボルトで固定される上端に内向きの突起を形成した一対のサイドブロックと、上部構造の上沓に固定され一対のサイドブロック間に橋軸直角方向の変位を阻止されて配置され、一対のサイドブロックロックの突起の下面に係合しサイドブロックに上向きの力を伝達する係合突起を形成した支承部材と、を備え、支承部材の係合突起の下沓表面からの位置を所定以上の地震の変位によりサイドブロックボルトの引張応力の耐力を超えてサイドブロックボルトが引張力で破断するモーメント力になるように設定することを特徴とする。【選択図】 図１

Description

本発明は、橋脚等の下部構造と主桁等の上部構造との間に配置される支承構造に関し、特に、レベル２又はレベル２以上の地震動で下部構造と支承構造を含む上部構造を分離し、レベル２又はレベル２以上の地震動による下部構造と支承構造を含む上部構造の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承構造の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造に関する。

従来の橋梁用支承構造は、橋脚等の下部構造と主桁等の上部構造の間に配置され、レベル２程度の地震動に耐える耐震性能を備えるように設定されている。

特開２０１０−２１６０８６号公報

しかしながら、従来の橋梁用支承部構造においては、レベル２又はレベル２以上の地震動が負荷された場合、下部構造及び支承構造を含む上部構造の双方が大きく損傷し、復元に多くの日数がかかるという問題を有していた。

本発明は、従来技術の課題を解決する、構造が簡単でレベル２又はレベル２以上の地震動による下部構造と支承構造を含む上部構造の損害を軽減し、地震後の橋梁用支承構造の機能を素早く復元することが可能な橋梁用損傷制御機能付支承構造を提供することを目的とする。

本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、前記課題を解決するために、下部構造の下沓に橋軸方向に平行に伸びサイドブロックボルトで固定される上端に内向きの突起を形成した一対のサイドブロックと、上部構造の上沓に固定され一対のサイドブロック間に橋軸直角方向の変位を阻止されて配置され、一対のサイドブロックロックの突起の下面に係合しサイドブロックに上向きの力を伝達する係合突起を形成した支承部材と、を備え、支承部材の係合突起の下沓表面からの位置を所定以上の地震の変位によりサイドブロックボルトの引張応力の耐力を超えてサイドブロックボルトが引張力で破断するモーメント力になるように設定することを特徴とする。

また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、サイドブロックボルトの引張応力に対する耐力をサイドブロック及び支承部材の耐力より小さく設定することを特徴とする。

また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、支承部材を金属系又はゴム系支承とすることを特徴とする。

また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、支承部材を橋軸方向にスライド可能とすることを特徴とする。

また、本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造は、下沓に支承部材の橋軸方向のスライドを一定範囲に制限するストッパーを固定することを特徴とする。

下部構造の下沓に橋軸方向に平行に伸びサイドブロックボルトで固定される上端に内向きの突起を形成した一対のサイドブロックと、上部構造の上沓に固定され一対のサイドブロック間に橋軸直角方向の変位を阻止されて配置され、一対のサイドブロックロックの突起の下面に係合しサイドブロックに上向きの力を伝達する係合突起を形成した支承部材と、を備え、支承部材の係合突起の下沓表面からの位置を所定以上の地震の変位によりサイドブロックボルトの引張応力の耐力を超えてサイドブロックボルトが引張力で破断するモーメント力になるように設定することで、所定レベル以上の地震時水平力によるモーメントが上下動伝達可能な係合突起を介してサイドブロックボルトに耐力以上の引張応力が作用してサイドブロックボルトが破断して下部構造と支承部材を含む上部構造を分離させ、下部構造と支承部材を含む上部構造に致命的損傷を与えないようにし、橋梁の機能を素早く復元することが可能となる。
サイドブロックボルトの引張応力に対する耐力をサイドブロック及び支承部材の耐力より小さく設定することで、破断箇所を明確に特定することができ、破損個所を交換すれば損傷の無い箇所は再利用することが可能となる。
支承部材を、金属系又はゴム系支承とすることで、どのような形式の橋梁用支承にも適用することが可能となる。
支承部材を橋軸方向にスライド可能とすることで、固定ボルト破断後の大きな水平変位に対して大きくスライドによる摩擦減衰で地震エネルギーを吸収し被害を軽減することが可能となる。
下沓に支承部材の橋軸方向のスライドを一定範囲に制限するストッパーを固定することで、大きな地震時の橋軸方向の水平力による落橋等の事故を防止することが可能となる。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１、図２は、本発明の橋梁用損傷制御機能付き支承構造１の一実施形態を示す図である。

橋梁用損傷制御機能付支承構造１は、橋脚等の下部構造２と主桁等の上部構造３との間に設置される。下部構造２には下沓４がアンカーボルト５で固定される。上部構造３には上沓６がセットボルト7で固定される。

下沓４には、橋軸方向に平行に伸びる一対のサイドブロック８がサイドブロックボルト９により固定される。一対のサイドブロック８の上部に内側に水平に伸びる突起８aを形成する。サイドブロック８は、支承部材１０への橋軸直角方向（Ｙ方向）の変位を阻止する機能を有している。

上沓６に支承部材１０がセットボルト７で固定される。支承部材１０は金属系支承でもゴム系支承でも良い。図に示す実施形態では、下沓4に固定ボルト１１で固定した表面を鏡面としたプレート１２と支承部材１０の下面をスライド面とした橋軸方向にスライド可能なスライド支承としているが、本発明はそれに限定されるものではなく、他の支承であっても良い。スライド支承とする場合、下沓４には、支承部材１０の橋軸方向（Ｘ方向）のスライドを制限するストッパー１３を固定する。支承部材１０の橋軸方向を制限するのは、地震時の大きな水平変位による落橋等の事故を防止する機能を有している。支承部材１０にサイドブロック８に形成した突起８aの下面と接する係合突起１０aを形成する。

通常このような支承構造においては、レベル１程度の地震動の地震水平力を橋軸方向に分散させ、橋軸直角方向の変位を一対のサイドブロック８で阻止し橋桁間の伸縮接手の破損を防止している。

しかしながら、レベル２又はレベル２以上の大規模地震動の水平力が作用した場合、サイドブロック8のプロテクト機能が解除されなければ、サイドブロック８を含む下部構造２、支承部材10を含む上部構造３に致命的な損害をもたらし、橋梁機能の復元に長い時間を必要とすることになる。

本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造１は、レベル２又はレベル２以上の大規模地震動の水平力が作用しても、サイドブロック8を含む下部構造２と支承部材１０を含む上部構造３に致命的損害を与えることなく、地震後の橋梁機能の復元が短時間ですむようにするものである。

図３は、従来の支承部材１０Aと本発明の支承部材１０の構成の相違を説明するための図である。従来の支承部材１０Aの係合突起１０Ｂの下沓４表面からのモーメント高さをｈ１とし、本発明の支承部材１０の係合突起１０aの下沓４表面からのモーメント高さをｈ２とすると、h１＜h２となっている。地震動の水平力により係合突起で発生するモーメントの大きさＮは、Ｎ＝F×ｄ（Ｆは加わる力、ｄは、力の作用点（下沓表面）から固定点（係合突起）間の距離である。

図５は、従来の支承部材１０Aに大規模地震動の水平力による係合突起１０Ｂに作用するモーメント力を説明する図である。大規模地震動の水平力により係合突起１０Ｂに作用するモーメント力Ｎ１は、Ｎ１＝Ｆ×ｈ１である。しかし、ｈ１（モーメント高さ）の値が小さいため、サイドブロックボルト9にかかる引張応力はサイドブロックボルト９を破断する値に達しない。その結果、大規模地震動の水平力による慣性力によりサイドブロック８を含む下部構造２、支承部材10を含む上部構造３に致命的な損害をもたらし、橋梁機能の復元に長い時間を必要とすることになる。

図４は、本発明の支承部材１０に地震動の水平力による係合突起１０aに作用するモーメント力を説明する図である。大規模地震動の水平力により係合突起１０aに作用するモーメント力Ｎ２は、Ｎ２＝Ｆ×ｈ２である。ｈ２（モーメント高さ）の値が大きいため、サイドブロックボルト9にかかる引張応力は、サイドブロックボルト９の引張耐力を超え、サイドブロックボルト９が破断する。

サイドブロックボルト９が破断することにより、支承部材１０を含む上部構造３と下部構造２が分離され、大規模地震動の水平力による慣性力によりサイドブロック８を含む下部構造２、支承部材10を含む上部構造３に致命的な損害を与えることなく、地震後の橋梁機能の復元に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。

図６は、係合突起１０aに作用するモーメント力Ｎ２により確実にサイドブロックボルト９を破断するための実施形態を示す図である。サイドブロックボルト９の一部にノッチ９aを形成し、確実にサイドブロックボルト９のノッチ９aで破断させる。破断部を明確に特定することで、破損個所を交換すれば損傷の無い箇所は再利用することが可能になる。

以上のように本発明の橋梁用損傷制御機能付支承構造によれば、所定レベル以上の地震時水平力によるモーメントが上下動伝達可能な係合突起を介してサイドブロックボルトに耐力以上の引張応力が作用してサイドブロックボルトが破断して下部構造と支承部材を含む上部構造を分離させ、下部構造と支承部材を含む上部構造に致命的損傷を与えないようにし、橋梁の機能を素早く復元することが可能となる。

１：橋梁用損傷制御機能付支承構造、２：下部構造、３：上部構造、４：下沓、５：アンカーボルト、６：上沓、７：セットボルト、８：サイドブロック、８a：突起、９：サイドブロックボルト、９a：ノッチ、１０：支承部材、１０A: 支承部材、１０a：係合突起、１０Ｂ：係合突起、１１：固定ボルト、１２：プレート、１３:ストッパー

Claims (5)

1. 下部構造の下沓に橋軸方向に平行に伸びサイドブロックボルトで固定される上端に内向きの突起を形成した一対のサイドブロックと、
   上部構造の上沓に固定され一対のサイドブロック間に橋軸直角方向の変位を阻止されて配置され、一対のサイドブロックロックの突起の下面に係合しサイドブロックに上向きの力を伝達する係合突起を形成した支承部材と、
   を備え、
   支承部材の係合突起の下沓表面からの位置を所定以上の地震の変位によりサイドブロックボルトの引張応力の耐力を超えてサイドブロックボルトが引張力で破断するモーメント力になるように設定することを特徴とする橋梁用損傷制御機能付支承構造。
2. サイドブロックボルトの引張応力に対する耐力をサイドブロック及び支承部材の耐力より小さく設定することを特徴とする請求項1に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
3. 支承部材を金属系又はゴム系支承とすることを特徴とする請求項１又は２に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
4. 支承部材を橋軸方向にスライド可能とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。
5. 下沓に支承部材の橋軸方向のスライドを一定範囲に制限するストッパーを固定することを特徴とする請求項４に記載の橋梁用損傷制御機能付支承構造。

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