JP4232578B2 - 橋梁用免震支承装置及びそれを具備した橋梁 - Google Patents

橋梁用免震支承装置及びそれを具備した橋梁 Download PDF

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Description

本発明は、橋梁用免震支承装置及び斯かる橋梁用免震支承装置を具備した橋梁に関する。
特開2001−279952号公報
積層ゴム支承等の方向性を有しない免震支承を用いた道路用橋梁又は鉄道用橋梁用免震支承装置では、耐用期間中で数度発生する地震(例えば最大振幅10mm以下)では橋軸に直交する方向(橋幅方向)に橋梁が必要以上に変位しないように、免震支承の橋幅方向の両側にサイドブロック等の制限部材を設けている。
ところで、斯かる制限部材により橋梁の必要以上の変位を制限するようにした場合、耐用期間中に発生する確率は極めて低いが極めて強い地震(例えば最大振幅10mm以上)では橋梁が損傷する可能性があり、橋梁の損傷は甚大な被害をもたらす上にその復旧に多くの時間を要することになる。
本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、耐用期間中で数度発生する地震に対しては橋梁の必要以上の変位を阻止できて橋梁の機能を維持できる一方、極めて強い地震では免震機能を発揮して橋梁の損傷を防止できる橋梁用免震支承装置及び斯かる橋梁用免震支承装置を具備した橋梁を提供することにある。
本発明の第一の態様の橋梁用免震支承装置は、上面では橋桁に下面では橋脚に夫々固定されるようになっていると共に橋桁の鉛直方向の荷重を支承する一方、橋桁の橋脚に対する水平方向の相対的な振動変位に対して上面の下面に対する相対的な水平方向の変位により橋桁を免震する免震支承と、この免震支承に付加される外力であって橋軸に交差すると共に当該免震支承に前記変位を生じさせる橋軸交差方向の外力が一定値以下の場合には当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止する一方、免震支承に付加される同外力が一定値を越える場合には座屈して当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するように橋桁と橋脚との間に配される座屈機構とを具備している。
第一の態様の橋梁用免震支承装置によれば、免震支承に付加される橋軸交差方向の外力が一定値を越える場合に座屈機構が座屈して当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するようになっているために、極めて強い地震では免震支承による免震機能を発揮させることができる結果、橋梁の損傷を防止できる上に、免震支承に付加される橋軸交差方向の外力が一定値以下の場合に座屈機構が座屈しないで免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止するようになっているために、耐用期間中で数度発生する地震に対しては橋桁の必要以上の変位を阻止できて橋梁の機能を維持できる。
本発明の第二の態様の橋梁用免震支承装置では、免震支承は、鋼板と弾性層とが交互に積層された積層ゴムと、この積層ゴムの積層方向の一方の端面に設けられていると共に橋桁に取り付けられるようになっている橋桁側取付板と、この積層ゴムの積層方向の他方の端面に設けられていると共に橋脚に取り付けられるようになっている橋脚側取付板とを具備しており、座屈機構は、一端部では橋桁側取付板又は橋脚側取付板の橋軸交差方向の周面に対面すると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して回動可能な回動可能部材と、一端部では回動可能部材の一端部に取り付けられていると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して固定されるようになっている座屈部材とを具備しており、座屈部材は、前記外力が一定値以下の場合には回動可能部材の回動を突っ張り阻止して橋桁側取付板又は橋脚側取付板を介して積層ゴムの橋軸交差方向の剪断変形を禁止する一方、同外力が一定値を越える場合には座屈して回動可能部材の回動を許容し積層ゴムの橋軸交差方向の剪断変形を許容するようになっている。
斯かる第二の態様の橋梁用免震支承装置によれば、座屈部材の座屈によって回動可能部材の回動を許容し積層ゴムの橋軸交差方向の剪断変形を許容するようになっているために、座屈部材の座屈のみで橋梁の損傷を防止できる結果、座屈した座屈部材を交換するだけで早急に復旧できる。
座屈部材は、本発明の第三の態様の橋梁用免震支承装置のように、一端部で回動可能部材の一端部に固定されていると共に他端部で橋脚又は橋桁に固定されるようになっている板状体を具備していてもよく、斯かる板状体を一枚若しくは複数枚用いることにより又はその厚みを適宜選択することにより、免震支承に付加される橋軸交差方向の外力の大きさとの関連で座屈機構を所望に座屈させることができる。
本発明の第四の態様の橋梁用免震支承装置のように、座屈機構は、回動可能部材を橋脚又は橋桁に対して回動可能とすべく、回動可能部材を橋脚又は橋桁に回動自在に連結する軸部材を具備していてもよく、また、本発明の第五の態様の橋梁用免震支承装置のように、回動可能部材は、橋脚に対して回動可能となるべく、塑性変形可能部を具備していてもよく、ここで、塑性変形可能部は、本発明の第六の態様の橋梁用免震支承装置のように、括れ部を具備していてもよい。
本発明の第七の態様の橋梁用免震支承装置は、橋軸交差方向に直交する面を具備している橋桁又は橋脚に用いられようになっており、ここで、座屈機構は、一端部では橋桁又は橋脚の橋軸交差方向に直交する面に対面すると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して回動可能な回動可能部材と、一端部では回動可能部材に取り付けられていると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して固定されるようになっている座屈部材とを具備しており、座屈部材は、前記外力が一定値以下の場合には回動可能部材の回動を突っ張り阻止して橋桁又は橋脚の橋軸交差方向に直交する面を介して免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止する一方、同外力が一定値を越える場合には座屈して回動可能部材の回動を許容し免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するようになっている。
第七の態様の橋梁用免震支承装置では、座屈部材は、好ましくは本発明の第八の態様の橋梁用免震支承装置のように、一端部で回動可能部材の一端部に固定されていると共に他端部で橋脚又は橋桁に固定されるようになっている板状体を具備しており、座屈機構は、好ましくは本発明の第九の態様の橋梁用免震支承装置のように、回動可能部材を橋脚又は橋桁に対して回動可能とすべく、回動可能部材を橋脚又は橋桁に回動自在に連結する軸部材を具備しており、回動可能部材は、好ましくは本発明の第十の態様の橋梁用免震支承装置のように、橋脚又は橋桁に対して回動可能となるべく、塑性変形可能部を具備しており、ここで、塑性変形可能部は好ましくは本発明の第十一の態様の橋梁用免震支承装置のように、括れ部を具備している。
第七から第十一の態様の橋梁用免震支承装置でも、本発明の第十二の態様の橋梁用免震支承装置のように、免震支承は、鋼板と弾性層とが交互に積層された積層ゴムと、この積層ゴムの積層方向の一方の端面に設けられていると共に橋桁に取り付けられるようになっている橋桁側取付板と、この積層ゴムの積層方向の他方の端面に設けられていると共に橋脚に取り付けられるようになっている橋脚側取付板とを具備し、橋桁の橋脚に対する水平方向の相対的な振動変位に対して積層ゴムの水平方向の剪断変形により橋桁を免震するようになっていてもよい。
本発明において、免震支承は、その第十三の態様の橋梁用免震支承装置のように、少なくとも一つの鉛プラグを具備しているとよく、斯かる鉛プラグにより橋桁の震動を効果的に減衰させることができる。
本発明の橋梁は、橋桁と、橋脚と、上記のいずれかの態様の橋梁用免震支承装置とを具備しており、この場合、橋桁には鉄道用の軌条が敷設されていてもよい。
本発明によれば、耐用期間中で数度発生する地震に対しては橋梁の必要以上の変位を阻止できて橋梁の機能を維持できる一方、極めて強い地震では免震機能を発揮して橋梁の損傷を防止できる橋梁用免震支承装置及び斯かる橋梁用免震支承装置を具備した橋梁を提供することができる。
以下、図を参照して本発明及びその好ましい実施例を説明する。なお、本発明はこれらの実施例に何等限定されないのである。
図1及び図2において、本例の橋梁用免震支承装置1は、上面2では橋桁3に下面4では橋脚5に夫々ボルト、アンカーボルト等により固定されるようになっていると共に橋桁3の鉛直方向Vの荷重を支承する一方、橋桁3の橋脚5に対する水平方向Hの相対的な振動変位に対して上面2の下面4に対する相対的な水平方向Hの変位により橋桁3を免震する免震支承6と、免震支承6に付加される外力Fであって橋軸に交差、本例では橋軸に直交すると共に免震支承6に前記変位を生じさせる橋軸交差方向、本例では橋軸直角方向(橋幅方向)H1の外力Fが一定値以下の場合には免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位を禁止する一方、免震支承6に付加される同外力Fが一定値を越える場合には座屈して免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位を許容するように橋桁3と橋脚5との間に配される座屈機構7とを具備している。
免震支承6は、一対の厚肉鋼板11及び12並びに複数枚の薄肉鋼板13からなる鋼板14と複数の弾性層15とが交互に積層された積層ゴム16と、積層ゴム16の積層方向の一方の端面である厚肉鋼板11の露出面17に設けられていると共に上面2で橋桁3にボルト等を介して取り付けられるようになっている橋桁側取付板18と、積層ゴム16の積層方向の他方の端面である厚肉鋼板12の露出面19に設けられていると共に下面4で橋脚5にアンカーボルト等を介して取り付けられるようになっている橋脚側取付板20と、一方では厚肉鋼板11に嵌合していると共に他方では橋桁側取付板18に嵌合している剪断キー21と、一方では厚肉鋼板12に嵌合していると共に他方では橋脚側取付板20に嵌合している剪断キー22とを具備している。
免震支承6は、図3に示すように、橋桁3の橋脚5に対する水平方向Hの相対的な振動変位に対して積層ゴム16の水平方向Hの弾性的な剪断変形により橋桁3を免震するようになっている。
座屈機構7は、一端部31では橋桁側取付板18の橋軸直角方向H1の周面32に橋軸方向(橋軸に沿う方向)H2に摺動自在となって接触して又は5mm程度の微少隙間をもって対面すると共に他端部33では一対の支持基台34及び橋脚側取付板20を介して橋脚5に対してR方向に回動可能な回動可能部材35及び36と、一端部37では回動可能部材35及び36の夫々の一端部31にねじ38を介して取り付けられていると共に他端部39では押え部材40及び橋脚側取付板20を介して橋脚5に対して固定されるようになっている板状体からなる座屈部材41及び42と、回動可能部材35及び36の夫々を橋脚5に対してR方向に回動可能とすべく、回動可能部材35及び36の夫々を一対の支持基台34及び橋脚側取付板20を介して橋脚5に回動自在に連結する軸部材43とを具備している。
回動可能部材35及び36は橋軸直角方向H1において橋桁側取付板18を挟んで配されており、橋軸方向H2において対応の一対の支持基台34の間に配された回動可能部材35及び36の夫々は、その他端部33で軸部材43を介して対応の一対の支持基台34にR方向に回動自在に支持されており、回動可能部材35をR方向に回動自在に支持する一対の支持基台34及び回動可能部材36をR方向に回動自在に支持する一対の支持基台34の夫々は、ボルト45を介して橋脚側取付板20に固定されている。
座屈部材41及び42の夫々は、外力Fが一定値以下の場合には対応の回動可能部材35及び36のR方向の回動を突っ張り阻止して橋桁側取付板18を介して積層ゴム16の橋軸直角方向H1の弾性的な剪断変形を禁止する一方、同外力Fが一定値を越える場合には図4に示すように座屈して対応の回動可能部材35及び36のR方向の回動を許容し積層ゴム16の橋軸直角方向H1の弾性的な剪断変形を許容するようになっている。
以上の橋梁用免震支承装置1と、橋軸方向H2に伸びて鉄道用の軌条(レール)が敷設されている橋桁3と、橋脚5とを具備した橋梁50では、通常、橋桁3の鉛直方向Vの荷重が免震支承6により支承されており、地震により橋脚5が橋軸方向H2に震動する場合には、図3に示すように、積層ゴム16の橋軸方向H2の弾性的な剪断変形による上面2の下面4に対する相対的な水平方向Hにおける橋軸方向H2の変位をもって橋桁3が免震され、地震により橋脚5が橋軸直角方向H1に震動する場合であって、橋脚5を介して橋脚側取付板20に加わる橋軸直角方向H1の外力Fが一定値以下の場合には、座屈部材41及び42が座屈することなしに回動可能部材35及び36が座屈部材41及び42により突っ張り支持され、免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位が回動可能部材35及び36への橋桁側取付板18の当接により禁止される一方、地震により橋脚5が橋軸直角方向H1に震動する場合であって、橋脚5を介して橋脚側取付板20に加わる橋軸直角方向H1の外力Fが一定値を越える場合には、図4に示すように座屈部材41及び42が座屈して対応の回動可能部材35及び36のR方向の回動が許容されて積層ゴム16の橋軸直角方向H1の弾性的な剪断変形が許容され、而して、免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位が許容される。
斯かる橋梁用免震支承装置1によれば、免震支承6に付加される橋軸直角方向H1の外力Fが一定値を越える場合に座屈機構7が座屈して免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位を許容するようになっているために、極めて強い地震では免震支承6による免震機能を発揮させることができる結果、橋梁50の損傷を防止できる上に、免震支承6に付加される橋軸直角方向H1の外力Fが一定値以下の場合に座屈機構7が座屈しないで免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位を禁止するようになっているために、耐用期間中で数度発生する地震に対しては橋桁3の必要以上の橋軸直角方向H1の変位を阻止できて橋梁50の機能を維持できる上に、座屈部材41及び42の座屈によって回動可能部材35及び36の回動を許容し積層ゴム16の橋軸直角方向H1の弾性的な剪断変形を許容するようになっているために、座屈部材41及び42の座屈のみで橋梁50の損傷を防止できる結果、座屈した座屈部材41及び42を交換するだけで早急に復旧できる。
前記の例では、軸部材43を介して回動可能部材35及び36の夫々を橋脚5に対してR方向に回動可能としたが、これに代えて、図5に示すように、回動可能部材35及び36の夫々を、括れ部61からなる塑性変形可能部62を具備して構成し免震支承6に付加される外力Fが一定値を越える場合に塑性変形可能部62で塑性変形(曲折)して橋脚5に対してR方向に回動可能となるようにしてもよく、この場合には、回動可能部材35及び36の夫々を対応の一対の支持基台34に一体的に形成するとよい。本例の塑性変形可能部62の括れ部61は、回動可能部材35及び36の夫々に設けられた切り込み部63でもって形成されている。
また前記の例では、免震支承6を、複数枚の鋼板14と複数の弾性層15とが交互に積層された積層ゴム16をもって構成したが、これに代えて、図6に示すように、鉛プラグ65が埋め込まれた積層ゴム16をもって免震支承6を構成してもよく、鉛プラグ65を具備した免震支承6によれば、鉛プラグ65により橋桁3の震動を効果的に減衰させることができる。
更に前記の例では、橋軸直角方向H1において橋桁側取付板18を挟んで配された回動可能部材35及び36をもって座屈機構7を構成したが、これに代えて、図7に示すように、複数の免震支承6を前記と同様にして橋桁3と橋脚5との間に設ける一方、橋軸直角方向H1に直交する面71を具備した係合ブロック72を一体的に有して橋桁3を構成し、各一端部31を橋桁3の橋軸直角方向H1に直交する面71に橋軸方向H2に摺動自在となって接触して又は5mm程度の微少隙間をもって対面するようにして回動可能部材35及び36を設けて座屈機構7を構成してもよい。図7に示すように、橋軸直角方向H1において係合ブロック72を挟んで配された回動可能部材35及び36をもって座屈機構7を構成しても、前記と同様に、地震により橋脚5が橋軸直角方向H1に震動する場合であって、橋脚5を介して橋脚側取付板20に加わる橋軸直角方向H1の外力Fが一定値以下の場合には、座屈部材41及び42が座屈することなしに回動可能部材35及び36が座屈部材41及び42により突っ張り支持され、免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位が回動可能部材35及び36への面71の当接により禁止される一方、地震により橋脚5が橋軸直角方向H1に震動する場合であって、橋脚5を介して橋脚側取付板20に加わる橋軸直角方向H1の外力Fが一定値を越える場合には、座屈部材41及び42が座屈して対応の回動可能部材35及び36のR方向の回動が許容されて積層ゴム16の橋軸直角方向H1の弾性的な剪断変形が許容され、而して、免震支承6の上面2の下面4に対する橋軸直角方向H1の相対的な変位が許容されることになる。
なお、図1から図6の例では橋桁3と橋脚5との間に一個の免震支承6を設けて橋梁用免震支承装置1を構成したが、これに代えて、図1から図6の例でも、図7に示すように橋桁3と橋脚5との間に複数個の免震支承6を設けて橋梁用免震支承装置1を構成してもよく、また図7に示す例では橋桁3と橋脚5との間に複数個の免震支承6を設けて橋梁用免震支承装置1を構成したが、これに代えて、図7の例でも、図1から図6に示すように橋桁3と橋脚5との間に一個の免震支承6を設けて橋梁用免震支承装置1を構成してもよく、更に、前記の例では座屈機構7を橋脚5側に設けたが、これに代えて又はこれと共に橋桁3側に設けてもよく、係合ブロック72もまた、橋桁3側に代えて又はこれと共に橋脚5側に設けてもよい。
また、図1から図6の例では一個の免震支承6を挟んだ座屈機構7を設けて橋梁用免震支承装置1を構成したが、これに代えて、図8に示すように、二個の免震支承6を挟んで座屈機構7を設け、座屈部材41により突っ張り支持される回動可能部材35の一端部31を一方の免震支承6の橋桁側取付板18の周面32に対面させる一方、座屈部材42により突っ張り支持される回動可能部材35の一端部31を他方の免震支承6の橋桁側取付板18の周面32に対面させて橋梁用免震支承装置1を構成してもよい。図8に示す橋梁用免震支承装置1でも上記と同様の作用効果を得ることができる。
本発明の好ましい実施例の正面説明図である。 図1に示す実施例の左側面説明図である。 図1に示す実施例の動作説明図である。 図1に示す実施例の動作説明図である。 本発明の好ましい他の実施例の側面説明図である。 本発明の好ましい更に他の実施例の側面説明図である。 本発明の好ましい更に他の実施例の側面説明図である。 本発明の好ましい更に他の実施例の側面説明図である。
符号の説明
1 橋梁用免震支承装置
2 上面
3 橋桁
4 下面
5 橋脚
6 免震支承
7 座屈機構

Claims (10)

  1. 上面では橋桁に下面では橋脚に夫々固定されるようになっていると共に橋桁の鉛直方向の荷重を支承する一方、橋桁の橋脚に対する水平方向の相対的な振動変位に対して上面の下面に対する相対的な水平方向の変位により橋桁を免震する免震支承と、この免震支承に付加される外力であって橋軸に交差すると共に当該免震支承に前記変位を生じさせる橋軸交差方向の外力が一定値以下の場合には当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止する一方、免震支承に付加される同外力が一定値を越える場合には座屈して当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するように橋桁と橋脚との間に配される座屈機構とを具備しており、免震支承は、鋼板と弾性層とが交互に積層された積層ゴムと、この積層ゴムの積層方向の一方の端面に設けられていると共に橋桁に取り付けられるようになっている橋桁側取付板と、この積層ゴムの積層方向の他方の端面に設けられていると共に橋脚に取り付けられるようになっている橋脚側取付板とを具備しており、座屈機構は、一端部では橋桁側取付板又は橋脚側取付板の橋軸交差方向の周面に対面すると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して回動可能な回動可能部材と、一端部では回動可能部材の一端部に取り付けられていると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して固定されるようになっている座屈部材とを具備しており、座屈部材は、前記外力が一定値以下の場合には回動可能部材の回動を突っ張り阻止して橋桁側取付板又は橋脚側取付板を介して積層ゴムの橋軸交差方向の剪断変形を禁止する一方、同外力が一定値を越える場合には座屈して回動可能部材の回動を許容し積層ゴムの橋軸交差方向の剪断変形を許容するようになっている橋梁用免震支承装置。
  2. 橋軸交差方向に直交する面を具備している橋桁又は橋脚に用いられるようになっている橋梁用免震支承装置であって、上面では橋桁に下面では橋脚に夫々固定されるようになっていると共に橋桁の鉛直方向の荷重を支承する一方、橋桁の橋脚に対する水平方向の相対的な振動変位に対して上面の下面に対する相対的な水平方向の変位により橋桁を免震する免震支承と、この免震支承に付加される外力であって橋軸に交差すると共に当該免震支承に前記変位を生じさせる橋軸交差方向の外力が一定値以下の場合には当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止する一方、免震支承に付加される同外力が一定値を越える場合には座屈して当該免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するように橋桁と橋脚との間に配される座屈機構とを具備しており、座屈機構は、一端部では橋桁又は橋脚の橋軸交差方向に直交する面に対面すると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して回動可能な回動可能部材と、一端部では回動可能部材の一端部に取り付けられていると共に他端部では橋脚又は橋桁に対して固定されるようになっている座屈部材とを具備しており、座屈部材は、前記外力が一定値以下の場合には回動可能部材の回動を突っ張り阻止して橋桁又は橋脚の橋軸交差方向に直交する面を介して免震支承の橋軸交差方向の前記変位を禁止する一方、同外力が一定値を越える場合には座屈して回動可能部材の回動を許容し免震支承の橋軸交差方向の前記変位を許容するようになっている橋梁用免震支承装置。
  3. 免震支承は、鋼板と弾性層とが交互に積層された積層ゴムと、この積層ゴムの積層方向の一方の端面に設けられていると共に橋桁に取り付けられるようになっている橋桁側取付板と、この積層ゴムの積層方向の他方の端面に設けられていると共に橋脚に取り付けられるようになっている橋脚側取付板とを具備しており、橋桁の橋脚に対する水平方向の相対的な振動変位に対して積層ゴムの水平方向の剪断変形により橋桁を免震するようになっている請求項2に記載の橋梁用免震支承装置。
  4. 座屈部材は、一端部で回動可能部材の一端部に固定されていると共に他端部で橋脚又は橋桁に固定されるようになっている板状体を具備している請求項1から3のいずれか一項に記載の橋梁用免震支承装置。
  5. 座屈機構は、回動可能部材を橋脚又は橋桁に対して回動可能とすべく、回動可能部材を橋脚又は橋桁に回動自在に連結する軸部材を具備している請求項1から4のいずれか一項に記載の橋梁用免震支承装置。
  6. 回動可能部材は、橋脚又は橋桁に対して回動可能となるべく、塑性変形可能部を具備している請求項1から5のいずれか一項に記載の橋梁用免震支承装置。
  7. 塑性変形可能部は括れ部を具備している請求項6に記載の橋梁用免震支承装置。
  8. 免震支承は少なくとも一つの鉛プラグを具備している請求項1から7のいずれか一項に記載の橋梁用免震支承装置。
  9. 橋桁と、橋脚と、請求項1から8のいずれか一項に記載の橋梁用免震支承装置とを具備した橋梁。
  10. 橋桁には鉄道用の軌条が敷設されている請求項9に記載の橋梁。
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