JP2022099538A - Viaduct or bridge corner breakage prevention device - Google Patents

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Abstract

To provide a corner breakage prevention device which has a wide range of applications in terms of installation space and workability, and can prevent viaduct and bridge corner breakage.SOLUTION: A corner breakage prevention device 2 is installed across structures 9 installed adjacent to each other in the direction of the bridge axis in viaducts or bridges, and has two base plates 21, 21 respectively arranged at the ends where the adjacent structures 9 face each other, a connecting member 22 that connects the base plates 21, 21 to each other, and anchor bolts 23 for fixing the base plates 21, 21 to the structures 9.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

特許法第30条第2項適用申請有り 鉄道工学シンポジウム論文集 第24号 令和2年7月6日 発行Application for application of Article 30, Paragraph 2 of the Patent Law is available. Railway Engineering Symposium Proceedings No. 24, published on July 6, 2nd year of Reiwa.

本発明は、主に鉄道用桁式高架橋や橋梁などの耐震補強として用いられる角折れ防止装置に関する。 The present invention relates to a corner breakage prevention device mainly used for seismic retrofitting of railway girder viaducts and bridges.

高架橋や橋梁は、支持地盤の違いや地上の交通状況等に応じて、異なる種類の構造物が橋軸方向に沿って設置されている。このような高架橋や橋梁では、地震時に、隣接構造物間に目違いや角折れ等の不同変位が生じることがある。例えば張出式ラーメン高架橋等では目違いが起こりやすく、ゲルバー式ラーメン高架橋を含む桁式高架橋や桁式橋梁等では、隣接する構造物間の振動特性が異なることにより角折れが起こりやすい。地震時に生じるこれらの不同変位を抑制することは、列車や車両の走行の安全性を確保するために重要である。 For viaducts and bridges, different types of structures are installed along the direction of the bridge axis, depending on the difference in the supporting ground and the traffic conditions on the ground. In such viaducts and bridges, uneven displacements such as misalignment and corner breaks may occur between adjacent structures during an earthquake. For example, in an overhanging rigid frame viaduct or the like, misalignment is likely to occur, and in a girder type viaduct including a Gerber type rigid frame viaduct or a girder type viaduct, angular breakage is likely to occur due to differences in vibration characteristics between adjacent structures. Suppressing these uneven displacements that occur during an earthquake is important for ensuring the safety of running trains and vehicles.

既設の鉄道構造物では、通常、道路等の交差物がない位置にはラーメン高架橋が設置され、交差物がある位置にはラーメン橋台や橋脚を用いた橋桁が設置されている。図1は、道路と交差する位置周辺の調整桁式ラーメン高架橋(架道橋)構造物1の一例を示す。高架橋構造物1は、道路上の橋桁11とラーメン高架橋12との連結部分に調整桁13を有している。橋桁11は、橋軸の前後方向両端部がラーメン橋台14で支えられており、道路上の橋桁11を支えるラーメン橋台14は、ラーメン高架橋12とは構造形式が異なる。また、橋桁11と調整桁13とは重量が大きく異なる。すなわち、道路と交差する位置では、ラーメン高架橋12からラーメン橋台14に構造が変化することから振動性状が異なり、これが原因で地震時に応答変位の位相差が生じ、図1に示すように、鉛直軸線廻りの角度のずれである角折れ10が発生しやすい。 In existing railway structures, ramen viaducts are usually installed at positions where there are no intersections such as roads, and ramen abutments and bridge girders using piers are installed at positions where there are intersections. FIG. 1 shows an example of an adjustable girder type rigid frame viaduct (overpass) structure 1 around a position where it intersects with a road. The viaduct structure 1 has an adjusting girder 13 at a connecting portion between the bridge girder 11 on the road and the ramen viaduct 12. Both ends of the bridge girder 11 in the front-rear direction are supported by rigid frame abutments 14, and the rigid frame abutment 14 supporting the rigid frame abutment 11 on the road has a different structural form from the rigid frame viaduct 12. Further, the weights of the bridge girder 11 and the adjustment girder 13 are significantly different. That is, at the position where it intersects the road, the structure changes from the rigid frame viaduct 12 to the rigid frame abutment 14, so the vibration properties are different, which causes a phase difference in response displacement during an earthquake, and as shown in FIG. 1, the vertical axis. Corner break 10 which is a deviation of the rotation angle is likely to occur.

そこで、従来、既設の鉄道構造物の角折れを抑制する手法として、隣接する構造物同士の振動性状の調整や、不同変位を物理的に抑制する装置の設置等が考えられてきた。 Therefore, conventionally, as a method of suppressing the corner bending of an existing railway structure, adjustment of vibration properties between adjacent structures and installation of a device for physically suppressing uneven displacement have been considered.

隣接する構造物同士の振動性状の調整方法としては、非特許文献1に、ダンパーブレースを設ける方法が開示されている。また、角折れを物理的に抑制する装置については、非特許文献2に開示されているように、隣接構造物同士を鋼製部材で線路方向に接続する角折れ防止装置が開発されている。これは、ラーメン高架橋の固定支承側に角折れ防止装置を設けたものであり、鉄道用ラーメン高架橋を対象として、その効果は実験および数値解析で一部検証されている。 As a method for adjusting the vibration properties of adjacent structures, Non-Patent Document 1 discloses a method of providing a damper brace. Further, as a device for physically suppressing corner breakage, as disclosed in Non-Patent Document 2, a corner breakage prevention device has been developed in which adjacent structures are connected to each other by a steel member in the line direction. This is a ramen viaduct equipped with a corner breakage prevention device on the fixed bearing side, and its effect has been partially verified by experiments and numerical analysis for railway viaducts.

また、特許文献1には、固定支承を介して連結された調整桁とラーメン高架橋との連結箇所に適用される角折れ防止装置が開示されている。 Further, Patent Document 1 discloses a corner breakage prevention device applied to a connecting portion between an adjusting girder connected via a fixed bearing and a ramen viaduct.

特開2011-17192号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2011-17192

喜多直之、吉田幸司、岡野素之、関雅樹:鉄道RCラーメン高架橋を対象とした圧縮型ダンパーブレース工法の実用化,土木学会論文集F、Vol.63,No.3,pp.277-pp.286,2007.3Naoyuki Kita, Koji Yoshida, Motoyuki Okano, Masaki Seki: Practical application of compression type damper brace method for railway RC ramen viaduct, JSCE Proceedings F, Vol.63, No.3, pp.277-pp. 286, 2007.3 丸山直樹、曽我部正道、谷村幸裕、原田和洋、黒岩俊之、笠倉亮太:鉄道高架橋用角折れ防止装置の性能評価、鉄道力学論文集、pp.162-169、2009Naoki Maruyama, Masamichi Sogabe, Yukihiro Tanimura, Kazuhiro Harada, Toshiyuki Kuroiwa, Ryota Kasakura: Performance Evaluation of Corner Break Prevention Device for Railway Viaducts, Proceedings of Railway Mechanics, pp.162-169, 2009

しかしながら、非特許文献1のようにダンパーやブレースを設置する方法は、設置する空間が十分に確保される必要があり、施工できる場所が限定される。 However, in the method of installing a damper or a brace as in Non-Patent Document 1, it is necessary to secure a sufficient space for installation, and the place where the damper or brace can be installed is limited.

また、非特許文献2に記載された角折れ防止装置は、片持ちスラブの上面に設置するものであり、バラスト軌道では設置スペースが限られることや、日中の施工が困難となることなど、施工性に難点がある。 Further, the corner breakage prevention device described in Non-Patent Document 2 is installed on the upper surface of the cantilever slab, and the installation space is limited in the ballast track, and the construction in the daytime becomes difficult. There is a difficulty in workability.

また、特許文献1に記載された角折れ防止装置は、固定支承のみに適用されるものであり、この場合、高架橋全体に対してある程度の効果は得られるが、可動支承上の桁に直接的に設置していないため、相対的に可動支承上の角折れが大きくなるという問題が生じる。 Further, the corner breakage prevention device described in Patent Document 1 is applied only to fixed bearings, and in this case, although a certain effect can be obtained for the entire viaduct, it is directly applied to the girder on the movable bearing. Since it is not installed in, there is a problem that the corner break on the movable bearing becomes relatively large.

以上のように、いずれの場合も、適用可能な範囲が限定されるという問題があり、軌道上の鉄道の走行を妨げずに施工することができ、角折れが顕著となる鉄道ラーメン橋台等に適用できる角折れ防止装置が求められている。 As described above, in either case, there is a problem that the applicable range is limited, and it can be constructed without hindering the running of the railway on the track, and it can be used for railway ramen abutments, etc. where corner breaks are noticeable. There is a need for an applicable corner breakage prevention device.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、設置スペースや施工性などにおいて広い適用範囲を有し、高架橋や橋梁の角折れを防止することができる角折れ防止装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a corner breakage prevention device having a wide range of application in terms of installation space, workability, etc., and capable of preventing viaducts and corner breaks in bridges. And.

上記問題を解決するため、本発明は、高架橋または橋梁において、橋軸方向に隣接して設置された構造物同士を跨いで設置される角折れ防止装置であって、隣接する前記構造物同士が対向する端部にそれぞれ配置される2つのベースプレートと、前記ベースプレート同士を連結する連結部材と、前記ベースプレートを前記構造物に固定するアンカーボルトと、を有することを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention is a corner breakage prevention device installed across structures installed adjacent to each other in the direction of the bridge axis in a viaduct or a bridge, and the adjacent structures are connected to each other. It is characterized by having two base plates arranged at opposite ends, a connecting member for connecting the base plates to each other, and an anchor bolt for fixing the base plate to the structure.

前記角折れ防止装置は、2つの前記ベースプレートと前記連結部材とを連結するブラケットを有していてもよい。 The corner breakage prevention device may have a bracket for connecting the two base plates and the connecting member.

前記角折れ防止装置が高架橋または橋梁の可動支承側に設けられる場合、前記構造物の橋軸方向の変位に対応可能なクリアランスが設けられる。その場合、片方の前記ベースプレートに形成された前記アンカーボルト用のボルト孔を橋軸方向に長い長孔とすることによって、前記クリアランスが設けられていてもよい。あるいは、前記連結部材と片方の前記ベースプレートとの連結部分が、橋軸方向に隙間を設けた状態で連結されていることによって、前記クリアランスが設けられていてもよい。 When the corner breakage prevention device is provided on the viaduct or the movable bearing side of the bridge, a clearance corresponding to the displacement of the structure in the bridge axial direction is provided. In that case, the clearance may be provided by making the bolt hole for the anchor bolt formed in one of the base plates a long hole long in the bridge axis direction. Alternatively, the clearance may be provided by connecting the connecting portion between the connecting member and one of the base plates with a gap provided in the bridge axis direction.

前記連結部材の引張方向の降伏耐力Pyが、式(1)を満たしていることが好ましい。
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
It is preferable that the yield strength Py in the tensile direction of the connecting member satisfies the formula (1).
Py = My / 2L ... (1)
My: Rotational strength required to suppress corner breakage of the structure L: Distance from the center of the structure to the corner breakage prevention device

前記回転耐力Myは、前記構造物をモデル化したシミュレーションにより求められ、前記構造物の角折れ量が一定の値以下になるときの回転耐力であることが好ましい。架道橋を有する構造物の中心から4.5mの位置に取り付ける場合、前記連結部材は、前記橋軸方向の水平耐力が400kN以上であることが好ましい。また、前記アンカーボルトの合計せん断耐力が、前記連結部材の水平耐力よりも大きいことが好ましい。 The rotation proof stress My is obtained by a simulation modeling the structure, and is preferably the rotation proof stress when the amount of angular bending of the structure becomes a certain value or less. When mounted at a position 4.5 m from the center of the structure having the overpass, it is preferable that the connecting member has a horizontal strength of 400 kN or more in the direction of the bridge axis. Further, it is preferable that the total shear strength of the anchor bolt is larger than the horizontal strength of the connecting member.

また、本発明によれば、前記角折れ防止装置を、高架橋または橋梁の構造物の軌道の外側に施工することができる。 Further, according to the present invention, the corner breakage prevention device can be installed on the outside of the track of the viaduct or the structure of the bridge.

本発明によれば、簡易な構成で隣接する構造物同士を連結し、地震時に、構造が異なる各構造物がそれぞれ異なる固有周期で振動するのを抑制し、隣接構造物間の相対変位を物理的に抑えることができる。しかも、高架橋や橋梁の下面や側面等に施工することができるので、広いスペース等を必要とせず、且つ、橋の上の軌道上の鉄道等の走行を妨げることなく取り付けることができる。 According to the present invention, adjacent structures are connected to each other with a simple structure, each structure having a different structure is suppressed from vibrating at a different natural period, and the relative displacement between adjacent structures is physically determined. Can be suppressed. Moreover, since it can be installed on a viaduct or the lower surface or side surface of a bridge, it can be installed without requiring a large space and without hindering the running of a railway or the like on an orbit on the bridge.

高架橋構造物の例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the example of a viaduct structure. 本発明の実施形態の一例としての角折れ防止装置の平面図であり、(a)は固定支承用、(b)は可動支承用である。It is a plan view of the corner bending prevention device as an example of an embodiment of this invention, (a) is for fixed bearings, (b) is for movable bearings. 本発明の実施形態の異なる例としての角折れ防止装置の側面図であり、(a)は固定支承用、(b)は可動支承用である。It is a side view of the corner bending prevention device as a different example of an embodiment of this invention, (a) is for a fixed bearing, (b) is for a movable bearing. 図2に示す角折れ防止装置の設置例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the installation example of the corner bending prevention device shown in FIG. 図2に示す角折れ防止装置の異なる設置例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the different installation example of the corner bending prevention device shown in FIG. 図2に示す角折れ防止装置のさらに異なる設置例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the further different installation example of the corner bending prevention device shown in FIG. 図3に示す角折れ防止装置の設置例を示す斜視図であり、(a)はラーメン橋台、(b)は壁式橋脚に設置する場合を示す。It is a perspective view which shows the installation example of the corner fold prevention device shown in FIG. 高架橋構造物の解析モデル化の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the analysis modeling of a viaduct structure. 角折れ防止装置の挙動をモデル化したグラフであり、(a)は固定支承用の角折れ防止装置の場合、(b)は可動支承用の角折れ防止装置の場合である。It is a graph which modeled the behavior of the corner break prevention device, (a) is the case of the corner break prevention device for fixed bearings, and (b) is the case of the corner break prevention device for movable bearings. 回転耐力と角折れとの関係を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of the simulation result which shows the relationship between the rotational yield strength and the corner bending. 角折れ防止装置の引張耐力と角折れ発生比率との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of the simulation result which shows the relationship between the tensile yield strength of the corner break prevention device and the corner break occurrence ratio.

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, the elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, so that duplicate description will be omitted.

本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、片持ちスラブの上面に設置していた上記従来技術の課題に対し、高架橋や橋梁の軌道の外側から施工できるものである。図2(a)は、本発明の実施形態の一例としての角折れ防止装置2を示すものである。角折れ防止装置2は、図1に示した高架橋構造物1において、例えば道路上の橋桁11と調整桁13とを跨いで設置され、角折れ10を防止するために適用される。以下の説明においては、ラーメン高架橋12、調整桁13、ラーメン橋台14等をまとめて構造物9という。 The corner breakage prevention device 2 according to the embodiment of the present invention can be constructed from the outside of the viaduct or the track of the bridge to solve the problem of the above-mentioned prior art installed on the upper surface of the cantilever slab. FIG. 2A shows a corner breakage prevention device 2 as an example of the embodiment of the present invention. The corner break prevention device 2 is installed in the viaduct structure 1 shown in FIG. 1, for example, straddling the bridge girder 11 and the adjustment girder 13 on the road, and is applied to prevent the corner break 10. In the following description, the rigid frame viaduct 12, the adjusting girder 13, the rigid frame abutment 14, and the like are collectively referred to as a structure 9.

角折れ防止装置2は、2つの平板状のベースプレート21,21と、ベースプレート21,21同士を連結する連結部材22と、ベースプレート21,21を構造物9に固定するためのアンカーボルト23とを有している。ベースプレート21には、アンカーボルト23を挿通するためのボルト孔31が開けられている。アンカーボルト23は、一般的な種々のあと施工アンカーを用いることができるが、振動等の影響を考慮すると、接着系アンカーが望ましい。連結部材22は、例えばH形鋼等、後述する所定の断面性能を有する部材が用いられ、例えば溶接等でベースプレート21,21に固定される。 The corner breakage prevention device 2 includes two flat plate-shaped base plates 21 and 21, connecting members 22 for connecting the base plates 21 and 21 to each other, and anchor bolts 23 for fixing the base plates 21 and 21 to the structure 9. is doing. The base plate 21 is provided with a bolt hole 31 for inserting the anchor bolt 23. As the anchor bolt 23, various general post-installed anchors can be used, but an adhesive anchor is desirable in consideration of the influence of vibration and the like. As the connecting member 22, a member having a predetermined cross-sectional performance, which will be described later, such as H-shaped steel is used, and is fixed to the base plates 21 and 21 by welding or the like.

図2(a)に示す角折れ防止装置2は、固定支承側に用いられる場合の例であり、可動支承側に用いられる場合には、図2(b)に示すように、隣接する構造物9同士の間隔が変化した場合に、ベースプレート21,21同士の距離が可変となるようなクリアランス(遊間)を設けたものが用いられる。すなわち、図2(b)の例では、片方のベースプレート21のボルト孔31が、橋軸方向に長い長孔であり、隣接する構造物9同士が水平変位して間隔が変化した場合に対応できるようになっている。これは、可動支承において温度変化等に伴う構造部材の伸縮を拘束しないために有効である。 The corner breakage prevention device 2 shown in FIG. 2A is an example when it is used on the fixed bearing side, and when it is used on the movable bearing side, it is an adjacent structure as shown in FIG. 2B. When the distance between the 9 base plates changes, a clearance (play space) is used so that the distance between the base plates 21 and 21 can be changed. That is, in the example of FIG. 2B, the bolt hole 31 of one of the base plates 21 is a long hole long in the bridge axis direction, and it is possible to cope with the case where the adjacent structures 9 are horizontally displaced and the spacing is changed. It has become like. This is effective because the movable bearing does not restrain the expansion and contraction of the structural member due to a temperature change or the like.

図3は、角折れ防止装置2の異なる実施形態を示すものであり、平板状の2つのベースプレート21,21と連結部材22とが、それぞれブラケット24を介して連結されたものである。ブラケット24は、ベースプレート21および連結部材22のフランジ32にそれぞれ当接する面を有し、ブラケット24と連結部材22とは、ボルト25で連結されている。あるいは、ベースプレート21とブラケット24とが一体に成形されたものであってもよい。図3(a)は固定支承側に用いられる場合の例であり、可動支承など、水平方向の距離を可変とする場合には、図3(b)に示すように、連結部材22とブラケット24との間に、橋軸方向に隙間を設けた状態でボルト6で連結することにより、温度変化等に伴って構造物9同士の間隔が変化した場合に対応できるクリアランスを有している。 FIG. 3 shows a different embodiment of the corner breakage prevention device 2, in which two flat plate-shaped base plates 21 and 21 and a connecting member 22 are connected via a bracket 24, respectively. The bracket 24 has a surface that abuts on the base plate 21 and the flange 32 of the connecting member 22, respectively, and the bracket 24 and the connecting member 22 are connected by bolts 25. Alternatively, the base plate 21 and the bracket 24 may be integrally molded. FIG. 3A is an example of the case where it is used on the fixed bearing side, and when the horizontal distance is variable such as a movable bearing, the connecting member 22 and the bracket 24 are shown as shown in FIG. 3B. By connecting with bolts 6 with a gap provided in the direction of the bridge axis, there is a clearance that can be used when the distance between the structures 9 changes due to a temperature change or the like.

図4~図7は、図2または図3に示す角折れ防止装置2の設置例を示すものである。本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、前述のように、高架橋や橋梁の軌道の外側から施工できることを特徴としている。 4 to 7 show an installation example of the corner breakage prevention device 2 shown in FIG. 2 or FIG. As described above, the corner breakage prevention device 2 according to the embodiment of the present invention is characterized in that it can be constructed from the outside of the viaduct or the track of the bridge.

図4は、図2の角折れ防止装置2の設置例を示すものである。角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の先端同士を跨いで設置され、高架橋や橋梁の構造物9の片持ちスラブ41の下面にベースプレート21が当接されている。この例では、先ず、片持ちスラブ41の下面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔31に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が、隣接する片持ちスラブ41の下面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。これにより、隣接する構造物9同士の位相差を抑制し、角折れを防止する。例えば主桁数の少ない桁の場合、片持ちスラブ41の張り出し長さが比較的大きいため、隣接する桁の片持ちスラブ41下面同士を接続するためのスペースを確保できる場合が多く、図4のような施工方法が有用である。このように、本実施形態によれば、角折れ防止装置2を高架橋構造物の下面に取り付けることにより、高架橋の軌道上に影響を与えず、日中の施工が可能となる。 FIG. 4 shows an installation example of the corner breakage prevention device 2 of FIG. The corner breakage prevention device 2 is installed so as to straddle the tips of adjacent cantilever slabs 41, and the base plate 21 is in contact with the lower surface of the cantilever slab 41 of the viaduct or bridge structure 9. In this example, first, a hole for the anchor bolt 23 is formed on the lower surface of the cantilever slab 41 at a position where the base plate 21 is attached so as to match the bolt hole 31 of the base plate 21. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving the anchor bolts 23, the two base plates 21 and 21 are fixed to the lower surfaces of the adjacent cantilever slabs 41, respectively, and the corner breakage prevention device 2 and the structure 9 are fixed. And are integrated. As a result, the phase difference between adjacent structures 9 is suppressed, and corner breakage is prevented. For example, in the case of a girder with a small number of main girders, since the overhang length of the cantilever slab 41 is relatively large, it is often possible to secure a space for connecting the lower surfaces of the cantilever slabs 41 of adjacent girders. Such a construction method is useful. As described above, according to the present embodiment, by attaching the corner breakage prevention device 2 to the lower surface of the viaduct structure, it is possible to carry out the construction in the daytime without affecting the track of the viaduct.

図5は、図2の角折れ防止装置2の異なる設置例を示すものであり、角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の主梁42同士を跨いで設置されている。図5の例では、構造物9の主梁42の側面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔31に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が主梁42の側面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。 FIG. 5 shows different installation examples of the corner breakage prevention device 2 of FIG. 2, and the corner breakage prevention device 2 is installed so as to straddle the main beams 42 of the adjacent cantilever slabs 41. In the example of FIG. 5, a hole for the anchor bolt 23 is formed on the side surface of the main beam 42 of the structure 9 at a position where the base plate 21 is attached so as to match the bolt hole 31 of the base plate 21. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving the anchor bolts 23, the two base plates 21 and 21 are fixed to the side surfaces of the main beam 42, respectively, and the corner breakage prevention device 2 and the structure 9 are integrated. Will be done.

図6は、図1の角折れ防止装置2のさらに異なる設置例を示すものであり、角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の地覆43同士を跨いで設置されている。図6の例では、地覆43の外側面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔13に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が地覆43の外側面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。多くの高架橋構造物において、片持ちスラブ41の先端では地覆43が連続しているため、このように地覆43に施工することが可能である。 FIG. 6 shows a further different installation example of the corner breakage prevention device 2 of FIG. 1, in which the corner breakage prevention device 2 is installed so as to straddle the ground coverings 43 of the adjacent cantilever slabs 41. In the example of FIG. 6, a hole for the anchor bolt 23 is formed on the outer surface of the ground cover 43 at a position where the base plate 21 is attached so as to match the bolt hole 13 of the base plate 21. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving the anchor bolts 23, the two base plates 21 and 21 are fixed to the outer surfaces of the ground cover 43, respectively, and the corner breakage prevention device 2 and the structure 9 are integrated. Be made. In many viaduct structures, since the ground cover 43 is continuous at the tip of the cantilever slab 41, it is possible to construct the ground cover 43 in this way.

また、図7は、ベースプレート21,21をそれぞれ異なる構造部材に取り付ける施工例を示す。図7(a)は、一方を主梁42の下面、他方をラーメン橋台14の桁44の側面に取り付けた場合、図7(b)は、一方を片持ちスラブ41の下面、他方を壁式橋脚15の躯体に取り付けた場合である。ラーメン橋台14および壁式橋脚15の躯体の場合、設置箇所は比較的自由度が大きいと考えられるため、対となる上部工での設置位置は、片持ちスラブ41や主梁42等が想定される。この場合、2つのベースプレート21,21の取り付け方向が異なるため、それに対応した形状のブラケット24を介してベースプレート21と連結部材22とを連結する。図7の場合も、高架橋の軌道上に影響を与えずに施工することが可能となる。 Further, FIG. 7 shows a construction example in which the base plates 21 and 21 are attached to different structural members. 7 (a) shows one attached to the lower surface of the main beam 42 and the other attached to the side surface of the girder 44 of the ramen abutment 14, FIG. 7 (b) shows one to the lower surface of the cantilever slab 41 and the other to the wall type. This is the case when it is attached to the frame of the abutment 15. In the case of the rigid frame abutment 14 and the wall-type pier 15, the installation location is considered to have a relatively large degree of freedom, so the installation position in the paired superstructure is assumed to be the cantilever slab 41, main beam 42, etc. Ru. In this case, since the mounting directions of the two base plates 21 and 21 are different, the base plate 21 and the connecting member 22 are connected via a bracket 24 having a corresponding shape. Also in the case of FIG. 7, it is possible to carry out the construction without affecting the track of the viaduct.

図4~図7の実施形態において、角折れ防止装置2は、クリアランスの有無いずれの場合にも適用可能である。 In the embodiment of FIGS. 4 to 7, the corner breakage prevention device 2 can be applied regardless of the presence or absence of clearance.

以上のように、本発明によれば、鉄道用高架橋や橋梁の角折れ防止装置2を軌道上に施工することなく設置できる。なお、上記各実施形態においては、ネットやチェーンなどを用いて、地震時等に角折れ防止装置2が破損した際の下方への落下を防ぐ手段を設けることが好ましい。 As described above, according to the present invention, the viaduct for railways and the corner breakage prevention device 2 for bridges can be installed without being installed on the track. In each of the above embodiments, it is preferable to use a net, a chain, or the like to provide means for preventing the broken corner breakage prevention device 2 from falling downward when the corner breakage prevention device 2 is damaged during an earthquake or the like.

次に、本発明の角折れ防止装置2を鉄道ラーメン橋台や鉄道橋脚に適用するために必要とされる諸元について説明する。 Next, the specifications required for applying the corner breakage prevention device 2 of the present invention to a railroad rigid frame abutment or a railroad pier will be described.

図1に示すような、鉄道用のラーメン高架橋12、PC桁(橋桁11)、ラーメン橋台14、調整桁13等で構成される代表的な架道橋部の構造物群のモデルによる数値解析を行い、その解析結果から、角折れ防止装置2の諸元と角折れ抑制効果を定量的に明らかにした。これにより、ラーメン橋台14を含む高架橋や橋梁などの構造物に適用できる最適な角折れ防止装置2の諸元を求めた。 Numerical analysis using a model of a typical overhead bridge structure group consisting of a rigid frame viaduct 12 for railways, a PC girder (bridge girder 11), a rigid frame abutment 14, an adjustment girder 13, etc. as shown in FIG. From the analysis results, the specifications of the corner fold prevention device 2 and the effect of suppressing corner folds were quantitatively clarified. As a result, the specifications of the optimum corner breakage prevention device 2 applicable to structures such as viaducts and bridges including the rigid frame abutment 14 were obtained.

図8は、高架橋構造物1のモデル化の一例を示す。中央の道路を跨ぐ位置にラーメン橋台RAが設置され、橋軸方向においてその前後に、ラーメン高架橋Rが設置されている。図8のFは固定支承を表し、Mは可動支承を表す。このモデルは、高架橋構造物の代表的なパターンである。 FIG. 8 shows an example of modeling the viaduct structure 1. The ramen abutment RA is installed at a position straddling the central road, and the ramen viaduct R is installed before and after the ramen abutment RA in the direction of the bridge axis. F in FIG. 8 represents a fixed bearing, and M represents a movable bearing. This model is a typical pattern of viaduct structures.

また、角折れ防止装置2の挙動として、水平変位δと水平力Pとの関係を、図9に示すようにモデル化した。図9(a)はクリアランスを設けない角折れ防止装置の場合、図9(b)はクリアランスを設けた場合の挙動のモデルを示す。 Further, as the behavior of the corner breakage prevention device 2, the relationship between the horizontal displacement δ and the horizontal force P was modeled as shown in FIG. FIG. 9A shows a model of behavior when a corner breakage prevention device without a clearance is provided, and FIG. 9B shows a behavior model when a clearance is provided.

角折れ防止装置2は、構造物9の中心からの橋軸直角方向の設置位置に依存して効果が異なるが、角折れ防止装置2がある程度の回転剛性を有していれば、角折れ防止装置2による回転耐力(降伏モーメント)Myで効果を把握できることがわかっている。
My=2Py×L ・・・(1’)
Py:角折れ防止装置の連結部材の引張方向の降伏耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
The effect of the corner break prevention device 2 differs depending on the installation position in the direction perpendicular to the bridge axis from the center of the structure 9, but if the corner break prevention device 2 has a certain degree of rotational rigidity, the corner break prevention device 2 is prevented. It is known that the effect can be grasped by the rotational yield strength (yield moment) My of the device 2.
My = 2Py × L ・ ・ ・ (1')
Py: Yield strength in the tensile direction of the connecting member of the corner breakage prevention device L: Distance from the center of the structure to the corner breakage prevention device

図10は、図8に示す高架橋構造物において、図9に示す挙動を示す角折れ防止装置2を用いた場合、地震波を作用させて応答解析したシミュレーション結果を示す。図10より、回転耐力Myが4000kN・m程度で角折れ量の低下は頭打ちとなり、これ以上回転耐力Myを大きくしても角折れ防止効果はほとんど上がらないことがわかる。すなわち、本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、連結部材22の降伏耐力Pyと構造物中心から角折れ防止装置2までの距離Lにより求められる回転耐力が所定の値であればよく、図9のモデルのような挙動を示すことを前提にすれば、その回転耐力Myは例えば4000kN・m程度で角折れ防止装置2の効果を効率よく発揮できる。これにより、角折れ防止装置2が、何らかの都合で施工位置を変更する場合や、概ね同一構造の構造物へ転用する場合などにおいて、式(1’)を用いて容易に設計変更が可能になる。 FIG. 10 shows a simulation result of response analysis by applying a seismic wave when the corner breakage prevention device 2 showing the behavior shown in FIG. 9 is used in the viaduct structure shown in FIG. From FIG. 10, it can be seen that the decrease in the amount of corner folds reaches a plateau when the rotational proof stress My is about 4000 kN · m, and even if the rotational proof stress My is further increased, the effect of preventing corner folds hardly increases. That is, in the corner fold prevention device 2 according to the embodiment of the present invention, the rotational proof stress obtained by the yield strength Py of the connecting member 22 and the distance L from the center of the structure to the corner fold prevention device 2 may be a predetermined value. On the premise that the model behaves as shown in FIG. 9, the rotational yield strength My is, for example, about 4000 kN · m, and the effect of the corner breakage prevention device 2 can be efficiently exhibited. As a result, when the corner breakage prevention device 2 changes the construction position for some reason, or when it is diverted to a structure having substantially the same structure, the design can be easily changed by using the formula (1'). ..

具体的な角折れ防止装置2の諸元の例を説明する。例えば図4に示す位置に施工したときの構造物中心から角折れ防止装置2までの距離Lを4.5mとした場合、式(1’)より、角折れ防止装置1の連結部材3の降伏耐力(荷重)Pyは、
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
で求められる。また、シミュレーションにより、無補強の場合と、回転耐力を有する角折れ防止装置2で補強した場合の角折れ比率を求めた結果を図11に示す。図11から、角折れ防止装置2の連結部材22の引張降伏耐力(荷重)Pyが400kN程度で角折れ発生比率が著しく低くなり、降伏耐力Pyが400kNを超えても、角折れ防止効果は変わらないことがわかる。つまり、降伏耐力Pyが400kNで角折れ防止装置の効果を効率よく発揮できる。降伏耐力(荷重)Pyが400kN程度に対応する連結部材22の一例として、H-100×100(SS400)のH形鋼を用いることができる。なお、連結部材22の材質は、鋼材の他、要求される強度を有するものであれば、例えばCFT等でもよい。
An example of specific specifications of the corner breakage prevention device 2 will be described. For example, when the distance L from the center of the structure to the corner breakage prevention device 2 when installed at the position shown in FIG. 4 is 4.5 m, the yield of the connecting member 3 of the corner breakage prevention device 1 is determined from the formula (1'). The bearing capacity (load) Py is
Py = My / 2L ... (1)
My: Rotational strength required to suppress corner breakage of the structure L: Obtained by the distance from the center of the structure to the corner breakage prevention device. Further, FIG. 11 shows the results of obtaining the corner break ratios in the case of no reinforcement and in the case of reinforcement with the corner break prevention device 2 having a rotational strength by simulation. From FIG. 11, when the tensile yield strength (load) Py of the connecting member 22 of the corner breakage prevention device 2 is about 400 kN, the corner breakage occurrence ratio becomes remarkably low, and even if the yield strength Py exceeds 400 kN, the corner breakage prevention effect changes. It turns out that there is no such thing. That is, when the yield strength Py is 400 kN, the effect of the corner breakage prevention device can be efficiently exhibited. As an example of the connecting member 22 having a yield strength (load) Py of about 400 kN, H-shaped steel of H-100 × 100 (SS400) can be used. The material of the connecting member 22 may be, for example, CFT or the like as long as it has the required strength, in addition to the steel material.

また、地震等の大きな水平力が作用した際、連結部材22以外の部材が降伏すると、荷重変位関係が複雑になると想定されることや、高架橋または橋梁の構造体のスラブが破壊すると修復が困難となること等から、角折れ防止装置2は、連結部材22よりも先にベースプレート21やアンカーボルト23が降伏しないように設計することが好ましい。 In addition, when a member other than the connecting member 22 yields when a large horizontal force such as an earthquake acts, it is assumed that the load-displacement relationship becomes complicated, and repair is difficult if the viaduct or the slab of the bridge structure is destroyed. Therefore, it is preferable to design the corner breakage prevention device 2 so that the base plate 21 and the anchor bolt 23 do not yield before the connecting member 22.

すなわち、アンカーボルト23の合計せん断耐力が、連結部材22の引張耐力よりも大きくなるように、アンカーボルト23の断面積および本数が設計される。なお、アンカーボルト23の引張耐力は、角折れ防止装置2の自重を支えることができればよい。また、連結部材22とブラケット24とをボルト25で連結する場合には、ボルト25の引張耐力が連結部材22の引張耐力を下回らないように、ボルト25の断面積および本数を設計する。ベースプレート21やブラケット24の板厚等は、通常の鋼構造の強度設計に基づいて行えばよい。なお、本発明では、ベースプレート21やブラケット24、ボルト25等は鋼材が好適であるが、当該鋼材と同等の特性および強度を有する他の材質を排除するものではない。 That is, the cross-sectional area and the number of anchor bolts 23 are designed so that the total shear strength of the anchor bolts 23 is larger than the tensile strength of the connecting member 22. The tensile strength of the anchor bolt 23 may be sufficient to support the weight of the corner breakage prevention device 2. When the connecting member 22 and the bracket 24 are connected by the bolt 25, the cross-sectional area and the number of the bolt 25 are designed so that the tensile strength of the bolt 25 does not fall below the tensile strength of the connecting member 22. The plate thickness of the base plate 21 and the bracket 24 may be determined based on the strength design of a normal steel structure. In the present invention, steel materials are suitable for the base plate 21, bracket 24, bolts 25, and the like, but other materials having the same characteristics and strength as the steel materials are not excluded.

以上、本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置によれば、鉄道用高架橋や橋梁などにおいて、地震時に、構造が異なる各構造物がそれぞれ異なる固有周期で振動するのを抑制し、隣接構造物間の相対変位を物理的に抑えることで、隣接構造物間で生じる角折れを防ぎ、列車等の走行性を向上させることができる。 As described above, according to the corner breakage prevention device according to the embodiment of the present invention, in the case of viaducts for railways, bridges, etc., it is possible to suppress the vibration of each structure having a different structure in a different natural period at the time of an earthquake, and to prevent the adjacent structure from vibrating. By physically suppressing the relative displacement between the structures, it is possible to prevent corner breaks that occur between adjacent structures and improve the runnability of trains and the like.

しかも、角折れが顕著となる架道橋にも適用可能であり、構造物の下面や側面等に取り付けることができ、設置位置に多くの自由度を有している。このため、高架橋の軌道上に影響せず、鉄道等の走行を妨げることなく日中に施工作業を行うことができる。 Moreover, it can be applied to an overpass where corner bending is remarkable, and it can be attached to the lower surface or the side surface of a structure, and has a lot of freedom in the installation position. Therefore, the construction work can be performed during the daytime without affecting the track of the viaduct and without hindering the running of the railway or the like.

また、角折れ防止装置2の部材に要求される強度や角折れ防止効果を明確にしたことにより、高架橋や橋梁の補強対策が促進される。 Further, by clarifying the strength required for the member of the corner breakage prevention device 2 and the corner breakage prevention effect, measures for reinforcing viaducts and bridges are promoted.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to such an example. It is clear that a person skilled in the art can come up with various modifications or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and of course, the technical scope of the present invention also includes them. It is understood that it belongs to.

本発明は、高架橋や橋梁等、橋軸方向に隣接する構造物の種類が異なる位置の角折れ防止装置として有用である。 The present invention is useful as a corner breakage prevention device at positions of different types of structures adjacent to each other in the bridge axial direction, such as viaducts and bridges.

1 高架橋構造物
2 角折れ防止装置
9 構造物
10 角折れ
11 橋桁
12 ラーメン高架橋
13 調整桁
14 ラーメン橋台
15 壁式橋脚
21 ベースプレート
22 連結部材
23 アンカーボルト
24 ブラケット
25 ボルト
31 ボルト孔
32 フランジ
41 片持ちスラブ
42 主梁
43 地覆
44 桁
1 Viaduct structure 2 Corner break prevention device 9 Structure 10 Corner break 11 Bridge girder 12 Rahmen viaduct 13 Adjustment girder 14 Rahmen pier 15 Wall type pier 21 Base plate 22 Connecting member 23 Anchor bolt 24 Bracket 25 Bolt 31 Bolt hole 32 Flange 41 Cantilever Slab 42 Main beam 43 Underpass 44 Girder

Claims (10)

高架橋または橋梁において、橋軸方向に隣接して設置された構造物同士を跨いで設置される角折れ防止装置であって、
隣接する前記構造物同士が対向する端部にそれぞれ配置される2つのベースプレートと、
前記ベースプレート同士を連結する連結部材と、
前記ベースプレートを前記構造物に固定するアンカーボルトと、を有することを特徴とする、高架橋または橋梁用角折れ防止装置。
A corner breakage prevention device installed across structures installed adjacent to each other in the direction of the bridge axis in a viaduct or a bridge.
Two base plates arranged at the ends where the adjacent structures face each other, and
A connecting member that connects the base plates to each other,
An anchor bolt for fixing the base plate to the structure, and an angle breakage prevention device for a viaduct or a bridge.
2つの前記ベースプレートと前記連結部材とを連結するブラケットを有することを特徴とする、請求項1に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The viaduct or bridge corner breakage prevention device according to claim 1, further comprising a bracket for connecting the two base plates and the connecting member. 前記構造物の橋軸方向の変位に対応可能なクリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The viaduct or angle breakage prevention device for a bridge according to claim 1 or 2, wherein a clearance corresponding to a displacement in the bridge axial direction of the structure is provided. 片方の前記ベースプレートに形成された前記アンカーボルト用のボルト孔を橋軸方向に長い長孔とすることによって、前記クリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The viaduct or bridge according to claim 3, wherein the clearance is provided by forming a bolt hole for the anchor bolt formed in one of the base plates into a long hole long in the bridge axis direction. Anchor break prevention device. 前記連結部材と片方の前記ベースプレートとの連結部分が、橋軸方向に隙間を設けた状態で連結されていることによって、前記クリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The third aspect of the present invention, wherein the connecting portion between the connecting member and one of the base plates is connected with a gap provided in the direction of the bridge axis to provide the clearance. Anti-breaking device for viaducts or bridges. 前記連結部材の引張方向の降伏耐力Pyが、式(1)を満たしていることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
The viaduct or corner breakage prevention device for a bridge according to any one of claims 1 to 5, wherein the yield strength Py in the tensile direction of the connecting member satisfies the formula (1).
Py = My / 2L ... (1)
My: Rotational strength required to suppress corner breakage of the structure L: Distance from the center of the structure to the corner breakage prevention device
前記回転耐力Myは、前記構造物をモデル化したシミュレーションにより求められ、前記構造物の角折れ量が一定の値以下になるときの回転耐力であることを特徴とする、請求項6に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The rotational proof stress My is obtained by a simulation modeling the structure, and is characterized by the rotational proof stress when the amount of angular bending of the structure becomes a certain value or less, according to claim 6. Anti-breaking device for viaducts or bridges. 架道橋を有する構造物の中心から4.5mの位置に取り付ける場合、前記連結部材は、前記橋軸方向の水平耐力が400kN以上であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 Any of claims 1 to 7, wherein the connecting member has a horizontal strength of 400 kN or more in the direction of the bridge when it is attached at a position 4.5 m from the center of the structure having an overpass. The breakage prevention device for viaducts or bridges according to item 1. 前記アンカーボルトの合計せん断耐力が、前記連結部材の水平耐力よりも大きいことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The viaduct or corner breakage prevention device for a bridge according to any one of claims 1 to 8, wherein the total shear strength of the anchor bolt is larger than the horizontal strength of the connecting member. 請求項1~9に記載の角折れ防止装置を、高架橋または橋梁の構造物の軌道の外側に施工することを特徴とする、高架橋または橋梁の角折れ防止方法。 A method for preventing an angular break in a viaduct or a bridge, which comprises installing the corner break prevention device according to claims 1 to 9 on the outside of the track of the viaduct or the structure of the bridge.
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