JP3881671B2 - 橋梁用ストッパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁用ストッパ装置に関する。

橋梁における変位制限装置（移動制限装置）や落橋防止装置として、アンカーバーすなわち垂直な鋼製ストッパ棒で、その下部を橋台または橋脚等の下部構造物（下部工）に埋め込み固定し、また桁等の上部構造体側に前記ストッパ棒の上部をアンカーキャップに僅かな間隙を介して収容する固定式構造形態のストッパ装置あるいは、鋼製ストッパ棒とアンカーキャップとの間に橋軸方向等に主桁の伸縮量程度の比較的大きな隙間を設けて収容する可動式構造形態のストッパ装置が知られている（例えば、非特許文献１参照）。

変位制限装置（移動制限装置）や落橋防止装置におけるストッパ装置における鋼製ストッパ棒（アンカーバー）は、例えば、せん断応力度で照査され、前記非特許文献１の道路橋支承便覧によると、せん断応力度で照査した場合の耐荷重を確保するためには、上部構造物と下部構造物との間の間隙を鋼製ストッパ棒（アンカーバー）の直径寸法の１／２以下とする必要がある旨記載されている。

その理由は、前記のように鋼製ストッパ棒（アンカーバー）の設計では、許容せん断応力度をもって設計されているが、図９に示すストッパ装置１８のように、上部構造物３と下部構造物１との間のすき間間隔Ｌが大きくなると、鋼製ストッパ棒２における下部構造物１と上部構造物３との間の部分における鋼製ストッパ棒中間部分６の曲げスパンが増大し、鋼製ストッパ棒２の直径寸法を大きくしない場合には、地震時に上下の構造物１，３に水平力が作用した場合、鋼製ストッパ棒２の耐力が低下する。

そのため、すき間間隔Ｌが大きくなった分、鋼製ストッパ棒２の直径寸法を大きくする必要が生じ、従来は鋼製ストッパ棒２の直径寸法を大きして対応したりしていた。

また、前記のすき間間隔Ｌは、上下の構造物１，３間に介在される支承装置８の高さＨによって決まり、また、前記のすき間間隔Ｌは、橋軸方向に並行して伸びるように、かつ橋軸直角方向に間隔をおいて配置される主桁９間の間隔が広く、鋼製ストッパ棒２の周りのスペースが充分ある場合には、下部構造物（下部工）１上面に鋼製ストッパ棒２を支承するコンクリート製支承部（図示を省略した）を一体に立ち上げたり、主桁９および端部横桁１０等の上部構造物３の下部を打ち下ろしてコンクリート製支承部（図示を省略した）を一体に設けたりすることにより、下部構造物１と上部構造物３間のすき間間隔Ｌを狭くしている。

例えば、図示を省略するが、狭い作業空間で鋼製ストッパ棒２の周りのコンクリートを打設したり、上部の型枠によりコンクリート製支承部を形成すべく下げるための凹溝を設けたりしていた。
道路橋支承便覧 平成３年７月１０日 Ｐ１８０ 道路橋示方書 Ｖ 耐震設計編 平成１４年３月７日 Ｐ２４１、Ｐ２５６

しかし、プレキャストホロー桁９ａ等の主桁９のように横方向に隣り合う主桁間隔Ｘが狭く、上下両端部の取付け用鋼板１６の間に一体にゴム層１７を有する弾性支承装置８ａのようなタイプＢの支承装置（特徴：上部構造物の移動量をゴム層のせん断変形に依存するため、ゴム厚寸法が大きくなり、支承高さが大きくなる傾向にある）８を用いる場合には、前記主桁９またはこれらの端部を結合する端部横桁１０を含めた上部構造物３と、下部構造物１とのいずれか側にコンクリート製支承部を設けること自体が困難であるため、コンクリート製支承部を設けてアンカーバー周りをカバーすることが困難であり、コンクリート製支承部を設けない場合は、上下部構造物のすき間間隔Ｌが大きくなり、鋼製ストッパ棒２の直径の１／２以下にすることは難しいため、逆に鋼製ストッパ棒２の部材全長の直径の太い太径のものを使用することで対応することになる。
本発明は、前記従来のように鋼製ストッパ棒をその部材全長にわたり太径の鋼製部材を使用することなく、既存の鋼製ストッパ棒を使用でき、しかもこれに嵌設する鋼製筒状体を従来の設計手法（曲げ応力度の照査）で設計でき、簡単な構造の橋梁用ストッパ装置を提供することを目的とする。

前記の課題を有利に解決するために、第１発明の橋梁用ストッパ装置においては、橋台または橋脚等の下部構造物１に鋼製ストッパ棒２の下部が埋め込み固定され、その鋼製ストッパ棒２の上部を、上部構造物３に埋め込み固定されるアンカーキャップ４に収容させるようにした橋梁用ストッパ装置５において、下部構造物１と上部構造物３との間の部分におけるストッパ棒中間部分６に鋼製筒状体７が嵌合され、前記鋼製筒状体７で曲げ力を負担するようにし、鋼製ストッパ棒２の曲げ力の負担を低減すると共に、鋼製筒状体７から突出する鋼製ストッパ棒２であって、鋼製筒状体７の端部付近の位置から鋼製ストッパ棒２に、せん断力を負担させるようにしたことを特徴とする。

また、第２発明では、第１発明の橋梁用ストッパ装置において、鋼製筒状体７の外径寸法Ｄは、下部構造物１と上部構造物３との間の間隙寸法Ｌを考慮した曲げ耐力を確保可能な寸法とされていることを特徴とする。

また、第３発明では、第１発明または第２発明の橋梁用ストッパ装置において、鋼製筒状体７は下部構造物１上に載置され、かつ鋼製筒状体７の上端部と上部構造物３の下面との間に弾性パッキンが介在されていることを特徴とする。

第１発明によると、プレキャストホロー桁間のように狭隘な空間部分であっても、鋼製ストッパ棒に鋼製筒状体を落とし込みにより容易に嵌設することができる。また、単に鋼製筒状体を鋼製ストッパ棒の中間部に嵌設するだけで、鋼製ストッパ棒の中間部を容易に拡大することができ、さらに鋼製ストッパ棒と鋼製筒状体とは別個の独立した部材であるので、鋼製筒状体により地震時の曲げ力を負担し、鋼製ストッパ棒に作用する曲げ力の負担を低減することができ、鋼製筒状体の両端部付近から鋼製ストッパ棒にはせん断力を負担させるようにすることができる。また、単に鋼製筒状体の落とし込みで設置できるので作業性がよく、しかも鋼製ストッパ棒の耐力を向上させることができる。また、本発明によると、既存の鋼製ストッパ棒を使用でき、しかも鋼製筒状体７においては、従来の設計手法（曲げ応力度の照査）で設計でき、しかも鋼製筒状体を付加する簡単な構造の橋梁用ストッパ装置とすることができる。

第２発明によると、単に鋼製筒状体７の外径寸法Ｄを、下部構造物１と上部構造物３との間隙寸法Ｌを考慮した曲げ耐力を確保可能な寸法とするだけで、鋼製ストッパ棒の全長に渡り太径の鋼製部材とすることなく、曲げモーメントが大きくなり剛性を高める必要のある鋼製ストッパ棒の中間部の外径寸法を大きすることができ、また、前記許容せん断応力度で設計する場合よりは、鋼製筒状体７の外径Ｄが間隙寸法Ｌの２倍以下にできる場合もあるので、現場に応じて経済的な設計とすることができる。

第３発明によると、単に、鋼製筒状体を下部構造物に載置するだけであるので、鋼製筒状体の設置が容易であり、鋼製筒状体と上部構造物との下面との間で、鋼製筒状体の上に弾性パッキンを介在させるだけで、鋼製筒状体と上部構造物とのクリアランスを確保して、上部構造物と鋼製筒状体とが干渉するのを防止することができる。そのため、例えば、上部構造物の撓み等による支承装置を支点とする回転時に、上部構造物と鋼製筒状体とが干渉するのを防止することができる。

次に本発明を図示の形態により詳細に説明する。

図１〜図７は本発明の実施形態のストッパ装置５を構成するまでの施工手順を示すものであって、まず、図１および図２に示すように、橋台または橋脚等の下部構造物１上に橋軸直角方向に間隔をおいて前記と同様な弾性支承装置８ａが設置されると共にその弾性支承装置８ａに、プレキャストホロー桁（プレキャストコンクリート製ホロー桁）９ａからなる中空の主桁９が設置されている。

下部構造物１の上面には、予め、主桁９間の中央に、アンカー孔１１が削孔され、弾性支承装置８および主桁９が架設された後、あるいは弾性支承装置８および主桁９を架設する前に、前記アンカー孔１１に、アンカーバーとして垂直に鋼製ストッパ棒２の下部が収容配置されて、アンカー孔１１内に充填された無収縮モルタル１２により立設固定されている。

次いで、図３に示すように、前記鋼製ストッパ棒２に、その上端部からストッパ棒挿通孔を有する中実状の鋼製筒状体７が嵌合されると共に落とし込まれて下部構造物１上に設置される。前記鋼製筒状体７の内径は鋼製ストッパ棒２の外径よりも僅かに大きく設定され、かつ鋼製筒状体７の長さ寸法は、下部構造物１と主桁９との間の上下方向の間隙寸法Ｌよりも若干短く、例えば、２０ｍｍ程度短く設定されていると共に、鋼製筒状体７の外径寸法Ｄ（図８参照）は、曲げ耐力を確保可能な寸法以上に設定されている。
このことは比較として、例えば、鋼製筒状体７を、許容せん断応力度で設計した場合の耐荷力を確保するためには、前記間隙寸法Ｌが鋼製筒状体７の外径Ｄの１／２以下とする（鋼製筒状体７の外径Ｄが前記間隙寸法Ｌの２倍以上とする）必要があるが、曲げ応力度の照査で設計する場合には、前記間隙寸法Ｌと鋼製ストッパ棒２に作用する水平荷重Ｐとによる曲げモーメントＭで決まるため、かならずしも、前記許容せん断応力度で設計する場合の寸法関係（鋼製筒状体７の外径Ｄが間隙寸法Ｌの２倍以上とする）によらなくてもよくなり、例えば、上部構造物３が軽量構造である場合には、想定される水平荷重Ｐが小さくなり、鋼製筒状体７の外径Ｄが間隙寸法Ｌの２倍以下にできる場合もあるので、現場に応じて経済的な設計とすることができる。

前記鋼製筒状体７の上面には、樹脂発泡体からなる弾性パッキン１３が鋼製ストッパ棒２に嵌設されて載置されている。前記弾性パッキン１３は、後に、橋軸直角方向の横方向に隣り合う主桁９に渡って築造される端部横桁（弾性支承装置８ａに支承される支点横桁）１０の部分的な底部型枠を兼ねたパッキンでもある。前記の弾性パッキン１３の平面外径寸法は、主桁９間の間隔により、適宜環状等の形状にされ、図８に示すように鋼製筒状体７と同外径の環状パッキンとする場合もある。

前記の弾性パッキン１３により、プレキャストホロー桁９ａ等の主桁９および主桁９相互を端部において一体化する端部横桁１０を含む上部構造物３と鋼製筒状体７とのクリアランスを確保し、上部構造物３と鋼製筒状体７とが接触して干渉するのを防止し、上部構造物３側の撓み等による弾性支承装置８ａを中心とする回転を許容している。

また、前記弾性パッキン１３は、その上部に載置される鋼製アンカーキャップ４の下面を閉塞する型枠を兼ねている。

また、図示を省略するが、端部横桁１０を築造する際には、下部構造物１と上部構造物３との間隔を確保するために、下部構造物１上に、発泡スチロールなどを、鋼製筒状体７を除く部分に、型枠（図示を省略）として配置する。

次いで、図４に示すように、前記弾性パッキン１３の上に、鋼製アンカーキャップ４が載置されるように配置され、その後、図５〜図７に示すように、橋軸直角方向に隣り合う主桁端部９ｂを連結する端部横桁１０を築造すべく、適宜、型枠（図示省略）が設置されると共に、その型枠内における主桁９の端部外側あるいは主桁９間に鉄筋（図示省略）が配筋されて、主桁９端部外側および主桁端部間にコンクリート１５が打設されると共に適宜主桁端部に渡って配設された横締めＰＣ鋼材（図示省略）が横締めされて、端部横桁１０が築造され、また、各主桁９および端部横桁１０が一体化された上部構造物３が築造される。

なお、鋼製筒状体７の長さ寸法を、前記の間隙寸法Ｌよりも２０ｍｍ程度小さく設定することにより、端部横桁１０を含めた上部構造物３の撓み挙動を許容するようにされている。

前記の鋼製筒状体７の材質は、鋼製ストッパ棒２の材質と同じ材質が好ましく、鋼製筒状体７の上下方向の長さ寸法は、上部構造物３と下部構造物１との隙間間隔Ｌから鋼製ストッパ棒２の径の１／２以下（例えば、２０ｍｍ程度）の施工誤差吸収用の隙間を除いておくと望ましい。

このような構造の橋梁用ストッパ装置５では、地震時等において水平力が下部構造物１または上部構造物３に作用した場合、鋼製ストッパ棒２を曲げようとする力に対しては、鋼製筒状体７により拘束され、この鋼製筒状体７で曲げ力を負担するようにされ、したがって、鋼製ストッパ棒２に対する曲げ力の負担を低減することができると共に、鋼製筒状体７の端部付近の上部構造物３および下部構造物１に接近した位置から鋼製ストッパ棒２に、せん断力を負担させる構造となる。

前記のように、本発明では、既存の鋼製ストッパ棒２を使用でき、しかも鋼製筒状体７においては、従来の設計手法（曲げ応力度の照査）で設計でき、しかも簡単な構造の橋梁用ストッパ装置とすることができる。

本発明を実施する場合、主桁９としては、プレキャストホロー桁９ａ以外の断面Ｉ桁、Ｔ桁等の主桁を含む上部構造物にも適用することができる。

本発明の橋梁用ストッパ装置の施工手順を示すものであって、下部構造物上面にアンカー孔を削孔すると共に鋼製ストッパ棒の下部を埋め込み固定し、弾性支承装置およびプレキャストホロー桁を設置した状態を示す縦断正面図である。 図１の一部を拡大して示す一部拡大縦断正面図である。 図１の状態から鋼製ストッパ棒に鋼製筒状体および樹脂発泡体のパッキンを嵌合配置した状態を示す縦断正面図である。 図３の状態からパッキンの上に鋼製アンカーキャップを設置した状態を示す縦断正面図である。 図４の状態から端部横桁を築造した状態を示す縦断正面図である。 図５における端部横桁の全体を示す縦断正面図である。 両端部に築造された端部横桁により橋軸方向の桁を一体化した状態を示す一部縦断側面図である。 鋼製ストッパ棒に鋼製筒状体とパッキンとを嵌設した状態を示す斜視図である。 鋼製ストッパ棒に鋼製筒状体を設置しない場合の状態を示す縦断正面図である。

符号の説明

１ 下部構造物
２ 鋼製ストッパ棒
３ 上部構造物
４ アンカーキャップ
５ 橋梁用ストッパ装置
６ ストッパ棒中間部分
７ 鋼製筒状体
８ 支承装置
８ａ 弾性支承装置
９ 主桁
９ａ プレキャストホロー桁
１０ 端部横桁
１１ アンカー孔
１２ 無収縮モルタル
１３ 弾性パッキン
１５ コンクリート
１６ 取付用鋼板
１７ ゴム層
１８ ストッパ装置

Claims (3)

1. 橋台または橋脚等の下部構造物（１）に鋼製ストッパ棒（２）の下部が埋め込み固定され、その鋼製ストッパ棒（２）の上部を、上部構造物（３）に埋め込み固定されるアンカーキャップ（４）に収容させるようにした橋梁用ストッパ装置（５）において、下部構造物（１）と上部構造物（３）との間の部分におけるストッパ棒中間部分（６）に鋼製筒状体（７）が嵌合され、前記鋼製筒状体（７）で曲げ力を負担するようにし、鋼製ストッパ棒（２）の曲げ力の負担を低減すると共に、鋼製筒状体（７）から突出する鋼製ストッパ棒（２）であって、鋼製筒状体（７）の端部付近の位置から鋼製ストッパ棒（２）に、せん断力を負担させるようにしたことを特徴とする橋梁用ストッパ装置。
2. 鋼製筒状体（７）の外径寸法（Ｄ）は、下部構造物（１）と上部構造物（３）との間の間隙寸法（Ｌ）を考慮した曲げ耐力を確保可能な寸法とされていることを特徴とする請求項１に記載の橋梁用ストッパ装置。
3. 鋼製筒状体（７）は下部構造物（１）上に載置され、かつ鋼製筒状体（７）の上端部と上部構造物（３）の下面との間に弾性パッキンが介在されていることを特徴とする請求項１または２に記載の橋梁用ストッパ装置。

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