JP4793374B2 - ゴム支承体のせん断変形調整方法および装置 - Google Patents

Description

本発明は、橋脚等の下部構造体と橋桁等の上部構造体との間をつなぐゴム支承体に生じるせん断変形量を調整するせん断変形調整方法および装置に関し、特に施工現場で好適に用いることができるせん断変形調整方法および装置に関する。

橋脚等の下部構造体と橋桁等の上部構造体との間をつなぐ支承体には、鋼製支承体とゴム支承体がある。ゴム支承体は、地震時の揺れによる衝撃力を吸収緩和したり、複数の橋脚に分散させることができ、阪神淡路大震災でその耐震性が実証され、現在では橋梁用の支承体の大部分がゴム支承体となっている。

図６に示すように、ゴム支承体２０は、下沓２２と、上沓２４と、ゴム積層体２６と、を有してなる。

下沓２２は、通常、厚さ２２ｍｍ以上の四角形の鋼板であり、下部構造体である橋脚５２の上面に配設された鋼製台座２８にボルト接合や溶接接合で固定されている。

上沓２４は、通常、厚さ２２ｍｍ以上の四角形の鋼板であり、上部構造体である橋桁５４の下面に配設されたソールプレート３０にボルト接合で固定されている。

ゴム積層体２６は、ゴム層と鋼板とが積層されてなる積層体であり、下沓２２および上沓２４とボルトで接合されて、下沓２２と上沓２４との間に配設されている。

鋼製台座２８は、箱形式のものと板形式のものとがあり、橋桁５４の下の遊間に応じて使い分けられて橋脚５２の天端上に配設され、ボルト接合や溶接接合で橋脚５２に固定されている。板形式の鋼製台座はベースプレートと称されることが多く、この場合、通常、厚さ３０ｍｍ以上の四角形の鋼板が用いられる。

ソールプレート３０は、通常、厚さ２２ｍｍ以上の四角形の鋼板であり、上部構造体である橋桁５４の下面にボルト接合や溶接接合で固定されている。

以上、ゴム支承体２０について説明したが、橋梁用のゴム支承体の設計方法としては、２つの方法がある。第１の方法は、橋桁等の上部構造体の架設時の温度がある温度範囲にある場合に、ゴム支承体の垂直軸が鉛直あるいは鉛直に近い状態となるように架設しても安全性が保たれるように設計する方法であり、第２の方法は、完成した橋梁が標準温度となった際に、ゴム支承体にせん断変形が生じないことを前提として、安全性が保たれるように設計する方法とがある。なお、標準温度は一般に２０℃だが、寒冷地の場合は標準温度を１５℃とすることがある。

第２の設計方法を用いてゴム支承体を設計した場合、ゴム支承体の大きさはコンパクトな大きさとなり、経済的なゴム支承体となる。しかし、完成した橋梁が標準温度となった際に、ゴム支承体にせん断変形を生じないように、橋梁施工時の施工現場でゴム支承体のせん断変形量を調整する必要がある。

実際の施工において、ゴム支承体を橋脚等の下部構造体に据え付ける時、図６に示すように、せん断変形を生じさせずにゴム支承体を据え付けることができる。しかし、橋桁等の上部構造体は、温度変化によって伸縮するため、据え付け時の温度からの温度変化によって、ゴム支承体にはせん断変形が生じる。

したがって、第２の設計方法を用いてゴム支承体を設計した場合には、完成した橋梁が標準温度となった際に、ゴム支承体にせん断変形が生じないように、ある時点でせん断変形量を調整する必要がある。具体的には、据え付け時の温度と標準温度との温度差による上部構造体の伸縮量に基づくせん断変形量を打ち消すような調整が必要となる。

なお、桁や床版等の上部構造体の死荷重によるせん断変形もゴム支承体に加わるので、そのせん断変形についても、上部構造体の熱収縮に基づくせん断変形とともに、ある時点で打ち消すように調整することが必要となる。

据え付けたゴム支承体のせん断変形量を調整する技術として、特許文献１には、ソールプレートとベースプレートに反力を取れる治具を用いて、下沓を引張る技術が記載されている。また、特許文献１の図７には、従来技術として、下部構造体の側面にジャッキ用反力受け部材をアンカー部材で固定して反力を取って、下沓を押し引きする技術が記載されている。

特許文献２には、ベースプレートに反力を取れる治具を用いて、下沓を引張る技術が記載されている。

特許文献３には、ジャッキ用反力受け部材を上部構造体の下面にアンカー部材で固定して反力を取り、上沓を押し引きする技術が記載されている。

また、図７に示すように、既設の鋼製橋脚１０２の天端に、油圧ジャッキ１０４を取り付けるための取り付け部材１０６を溶接固定して、該取り付け部材１０６に、油圧ジャッキ１０４の伸長によって下沓１０８を移動させる際の反力を取らせて、下沓２２を移動させる技術や、図８に示すように、既設のコンクリート製橋脚１２２の天端に、油圧ジャッキ１２４を取り付けるための取り付け部材１２６をアンカー部材１２８で固定して、該取り付け部材１２６に、油圧ジャッキ１２４の伸長によって下沓２２を移動させる際の反力を取らせて、下沓２２を移動させる技術もある。

特開２００１−１６４５１８号公報 特開２００３−２０６５１１号公報 特開平９−１５８１１７号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、下沓の側面にねじ孔を設ける必要があり、下沓の板厚を厚くする必要があるという問題点がある。

また、特許文献１の図７に記載の従来技術は、下部構造体に固定部を設ける必要があるため、下部構造体にボルト孔を設けたり、溶接を行う必要があるという問題点がある。また、下部構造体に固定部を設けるため、下部構造体にある程度の配置スペースを確保する必要があるという問題点もある。

特許文献２に記載の技術は、ベースプレートの側面にねじ孔を設ける必要があり、ベースプレートの板厚を厚くする必要があるという問題点がある。また、下沓を引張る引張り鋼棒の先端には係合体を設ける必要があるとともに、下沓には、引張り鋼棒の係合体と係合する係合凹部を設ける必要があり、手間がかかるという問題点もある。

特許文献３に記載の技術は、上部構造体に固定部を設ける必要があるため、上部構造体にボルト孔を設けたり、溶接を行う必要があるという問題点がある。

図７に記載の技術は、橋脚の天端に溶接を行う必要があるという問題点や、橋脚の天端のスペース確保のために橋脚寸法を大きくする必要がある場合があるという問題点がある。

図８に記載の技術は、橋脚の天端にボルト孔を設ける必要があるという問題点や、橋脚の天端のスペース確保のために橋脚寸法を大きくする必要がある場合があるという問題点がある。また、反力が大きくなると、橋脚の上端部の隅が破壊する可能性がある。

また、図７、図８に記載の技術では、橋脚の天端に取り付け部材を固定しているが、下部構造体（橋脚）に反力を取らせる場合、橋脚天端にスペースがないことも多く、その場合、橋脚の側面部も用いて取り付けられるため、取り付け部材が大きくなってしまう。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、鋼製台座、ソールプレートおよび下沓にねじ孔を設ける等の細工をする必要がなく、かつ、下部構造体および上部構造体に新たに固定部を設ける必要がない、ゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整方法および装置を提供することを課題とする。

本発明に係る、ゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整方法は、下部構造体の上面に配設された鋼製台座に載置された下沓と、上部構造体の下面に配設されたソールプレートにボルト接合された上沓と、該下沓および上沓と接合されて該下沓と上沓との間に配設されたゴム積層体と、を有してなるゴム支承体のせん断変形を施工現場で調整する方法であって、前記上沓を前記ソールプレートにボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸縮するように、該ジャッキを取り付けるための取り付け部材を前記ソールプレートにボルト締めにより接合するとともに、該取り付け部材により該ジャッキを配設し、該取り付け部材と前記上部構造体との間には、前記ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸長して前記下沓に押圧力を加える際に、前記取り付け部材に加わる鉛直方向上向きの力を上部構造体に伝達して反力を取る剛体スペーサを配設し、該ジャッキで、前記鋼製台座上に載置された前記下沓に直接又は押圧力伝達部材を介して押圧力を加えて、前記下沓を前記上部構造体の伸縮方向へ所定量移動させ、その状態で該下沓を前記鋼製台座に固定接合し、その後、前記ジャッキ、取り付け部材および剛体スペーサを撤去して、前記上沓を前記ソールプレ−トに再度ボルト締めをしてボルト接合を行うことを特徴とする。

前記下部構造体は例えば橋脚または橋台であり、前記上部構造体は例えば橋桁である。

前記固定接合は溶接接合であることが好ましい。

本発明に係る、ゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整装置は、下部構造体の上面に配設された鋼製台座に載置された下沓と、上部構造体の下面に配設されたソールプレートにボルト接合された上沓と、該下沓および上沓と接合されて該下沓と上沓との間に配設されたゴム積層体と、を有してなるゴム支承体のせん断変形を施工現場で調整する際に用いるせん断変形調整装置であって、前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸縮することができるジャッキと、前記上沓を前記ソールプレートにボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、前記ソールプレートにボルト締めにより取り付けることができる、前記ジャッキを取り付けるための取り付け部材と、前記取り付け部材と前記上部構造体との間に配設され、前記ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸長して前記下沓に押圧力を加える際に前記取り付け部材に加わる鉛直方向上向きの力を上部構造体に伝達して反力を取る剛体スペーサと、を有してなることを特徴とする。

前記下部構造体は例えば橋脚または橋台であり、前記上部構造体は例えば橋桁である。

本発明によれば、上沓をソールプレ−トにボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、ジャッキを取り付けるための取り付け部材をソールプレ−トにボルト締めにより接合するので、鋼製台座、ソールプレートおよび下沓にねじ孔を設ける等の細工をせず、かつ、下部構造体および上部構造体に新たに固定部を設けずに、ゴム支承体のせん断変形を施工現場で調整することができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。ただし、背景技術および従来技術として図６〜８により説明した部材と同一の部材については原則として同一の符号を付し、説明は省略する。

図１は外気温が高い夏場にゴム支承体２０を橋脚５２の上面に載置した状況を示す側面図であり、図２は橋梁が標準温度となったときにゴム支承体２０にせん断変形が生じないように、本発明の実施形態に係るせん断変形調整装置１０を用いて所定の位置まで下沓２２を押している状況を示す側面図である。

本発明の実施形態に係るせん断変形調整装置１０は、取り付け部材１２と、油圧ジャッキ１４と、剛体スペーサ１６と、を有してなる。

取り付け部材１２は、油圧ジャッキ１４を取り付けるための治具であり、上沓２４をソールプレ−ト３０にボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、ソールプレ−ト３０にボルト３２によるボルト締めにより取り付けることができる。

油圧ジャッキ１４は、取り付け部材１２に取り付けられてソールプレ−ト３０および橋桁５４に対して固定されており、ロッド１４Ａが橋桁５４の伸縮方向と平行な方向に伸縮することにより、ロッド１４Ａが下沓２２の側面に押圧力を加えて、下沓２２を所定の位置まで移動させる役割を有する。動力源として油圧ジャッキを用いることにより、コンパクトな大きさの動力源で大きな押圧力を下沓２２の側面に加えることができる。なお、下沓２２の側面に押圧力を加える際、ロッド１４Ａが下沓２２の側面に直接押圧力を加えてもよいし、ロッド１４Ａと下沓２２の側面との間に介在させた押圧力伝達治具１８を介して下沓２２の側面に押圧力を加えてもよい。

剛体スペーサ１６は、取り付け部材１２と橋桁５４との間に配設され、油圧ジャッキ１４のロッド１４Ａが橋桁５４の伸縮方向と平行な方向に伸長して下沓２２に押圧力を加える際に取り付け部材１２に加わる鉛直方向上向きの力を、橋桁５４に伝達する役割を有する。剛体スペーサ１６が存在することにより、取り付け部材１２に加わる鉛直方向上向きの力に対する反力を取ることができる。

ゴム支承体２０の上沓２４は、橋桁５４下面に取り付けられたソールプレート３０にボルト（図示せず）で固定されているが、ソールプレート３０は、標準温度時に、ゴム支承体２０の中心（上沓２４の中心）が橋脚５２の中心と一致するように橋桁５４下面に取り付けられている。外気温が高い夏場においては、橋桁５４は熱膨張により伸長するため、この状態でゴム支承体２０を橋脚５２上の鋼製台座２８上に載置すると、図１に示すように、ゴム支承体２０の中心は橋脚５２の中心よりもδだけ橋桁５４の伸長方向にずれる。

そこで、標準温度時に、ゴム支承体２０にせん断変形が生じないように、ゴム支承体２０の下沓２２を、橋桁５２が伸長した方向とは反対方向にδだけ移動させ、下沓２２の中心が橋脚５４の中心と一致するようにする必要がある。

従来は、例えば図７に示すように、取り付け部材１０６を橋脚の天端に溶接したり、また、例えば図８に示すように、取り付け部材１２６を橋脚の天端にアンカー部材１２８で固定したりして、油圧ジャッキ１０４、１２６の伸長によって生じる反力を取らせ、ゴム支承体２０の下沓２２を、橋桁５４が伸長した方向とは反対方向にδだけ移動させ、下沓２２の中心が橋脚５２の中心と一致するようにしていた。

これに対し、本実施形態においては、上沓２４をソールプレート３０に固定しているボルトのうち、下沓２２を移動させる方向とは反対側のボルトのいくつかを外し、得られたボルト孔を用いて本実施形態に係るせん断変形調整装置１０の取り付け部材１２をボルト３２でソールプレート３０に取り付けるとともに、取り付け部材１２と橋桁５４下面との間に剛体スペーサ１６を配置することにより、油圧ジャッキ１４のロッド１４Ａが伸長して下沓２２に押圧力を加えることによって取り付け部材１２に生じる、ロッド１４Ａが伸長する方向と反対方向の反力および鉛直方向上向きの反力を取らせる。そして、油圧ジャッキ１４のロッド１４Ａを伸長させて、ゴム支承体２０の下沓２２を、橋桁５４が伸長した方向とは反対方向にδだけ移動させ、下沓２２の中心が橋脚５２の中心と一致するようにする。

そして、この状態で、下沓２２を鋼製台座２８に固定接合する。固定接合の方法は、溶接接合でもボルト接合でもよいが、溶接接合の場合、施工誤差等の調整も可能なので、溶接接合であることが好ましい。

下沓２２を鋼製台座２８に固定接合した後、せん断変形調整装置１０を取り外す。そして、最初に取り外した、上沓２４をソールプレート３０に固定するためのボルトで、上沓２４をソールプレート３０に再度ボルト締めをしてボルト接合を行い、固定し直す。

図３は、本発明の実施形態に係るせん断変形調整装置１０を橋軸直角方向から見た側面図である。

取り付け部材１２は、連結天板１２Ａと、補強天板１２Ｂと、側板１２Ｃと、リブ１２Ｄと、ボルト１２Ｅと、ナット１２Ｆと、を有してなる。

連結天板１２Ａの先端部には、図４（連結天板１２Ａの平面図）に示すように、２つのボルト３２をそれぞれ通す２つの長孔１２Ｇが開けられており、連結天板１２Ａは、長孔１２Ｇを通るボルト３２によりソールプレート３０に取り付けられている。ボルト３２の下端部は、２つのナット３２Ａで留める。

１２Ｇは長孔であり、ボルト３２の間隔はフレキシブルに変えられるようになっている。このため、せん断変形調整装置１０は、上沓２４をソールプレ−ト３０にボルト締めしているボルトの間隔が変わっても対応することができる。

連結天板１２Ａの後端部には４つのボルト孔１２Ｈが開けられており、補強天板１２Ｂにも対応する位置に４つのボルト孔が開けられており、連結天板１２Ａに補強天板１２Ｂがボルト１２Ｅとナット１２Ｆとにより取り付けられている。補強天板１２Ｂに対して垂直な方向であって、かつ橋軸に直角な方向に、側板１２Ｃが溶接により取り付けられている。補強天板１２Ｂと側板１２Ｃとの間には、図３、図４および図５（せん断変形調整装置１０を橋軸方向から見た側面図）に示すように、２つのリブ１２Ｄが、補強天板１２Ｂおよび側板１２Ｃそれぞれに溶接により取り付けられている。

なお、図３において、ボルト１２Ｅの頭部は連結天板１２Ａの上面より上に出ているが、剛体スペーサ１６は、これに対応して凹部が設けられており、この凹部にボルト１２Ｅの頭部が入るようになっている。

押圧力伝達部材１８は、油圧ジャッキ１４のロッド１４Ａと、下沓２２およびゴム積層体２６との間に配置され、油圧ジャッキ１４のロッド１４Ａから加えられる押圧力を下沓２２およびゴム積層体２６に伝達する役割を有する。押圧力伝達部材１８は、当て板１８Ａと、下部スペーサ１８Ｂと、上部スペーサ１８Ｃと、を有してなる。

当て板１８Ａは、厚さ１６〜４０ｍｍ程度の鋼板であり、ロッド１４Ａと、下部スペーサ１８Ｂおよび上部スペーサ１８Ｃとの間に配置され、ロッド１４Ａから加えられる押圧力が局部的に集中しないようにして、押圧力を下部スペーサ１８Ｂおよび上部スペーサ１８Ｃに伝達する役割を有する。

下部スペーサ１８Ｂは、下沓２２と当て板１８Ａとの間に配置され、当て板１８Ａを介してロッド１４Ａから加えられる押圧力により、下沓２２を移動させる。ただし、ロッド１４Ａの中心と下部スペーサ１８Ｂとの中心は偏心しているため、ゴム積層体２６と当て板１８Ａとの間に上部スペーサ１８Ｃを配置して、回転が生じないようにしている。

以上説明したように、本発明の実施形態に係るせん断変形調整装置１０の取り付け部材１２は、上沓２４をソールプレ−ト３０にボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、ソールプレ−ト３０にボルト３２によるボルト締めにより取り付けることができる。このため、せん断変形調整装置１０を用いてのゴム支承体２０のせん断変形量の調整においては、鋼製台座２８、ソールプレート３０および下沓２２にねじ孔を設ける等の細工をする必要がなく、かつ、下部構造体である橋脚５２および上部構造体である橋桁５４に新たに固定部を設ける必要がない。

なお、以上説明した実施形態においては、外気温が高い夏場に施工して、ゴム支承体２０が橋桁５４の伸長方向（図１において右側）にずれて鋼製台座２８上に配置された場合を想定して説明したが、外気温が低い冬場の施工では、橋桁５４は縮むため、ゴム支承体２０は、図１において左側にずれて鋼製台座２８上に配置されることとなる。この場合は、取り付け部材１２を夏場の施工の場合と反対の側（図１において左側）に取り付けて、下沓２２を夏場の施工の場合の移動方向とは逆方向（図１において右側）へ移動させることとなる。

また、下部構造体を橋脚５２として説明したが、下部構造体は橋脚でなくてもよく、例えば橋台であってもよい。

また、本実施形態に係るせん断変形調整装置１０を適用できるゴム支承体の形状は特に限定されず、四角柱状のゴム支承体にも円柱状のゴム支承体にも、せん断変形調整装置１０は適用することができる。

また、せん断変形調整装置１０において、下沓２２の側面を押す動力源として油圧ジャッキ１４を用いたが、下沓２２を押す動力源は油圧ジャッキに限定されず、例えばねじ式ジャッキでもよい。

外気温が高い夏場にゴム支承体を橋脚の上面に載置した状況を示す側面図 橋梁が標準温度（２０℃）となったときにゴム支承体にせん断変形が生じないように、本発明の実施形態に係るせん断変形調整装置を用いて所定の位置まで下沓を押している状況を示す側面図 前記せん断変形調整装置を橋軸直角方向から見た側面図 前記せん断変形調整装置の連結天板の平面図 前記せん断変形調整装置を橋軸方向から見た側面図 ゴム支承体が配置されている状況を示す側面図 従来の技術を示す側面図 従来の技術を示す側面図

符号の説明

１０…せん断変形調整装置
１２…取り付け部材
１２Ａ…連結天板
１４…油圧ジャッキ
１４Ａ…ロッド
１６…剛体スペーサ
１８…押圧力伝達部材
２０…ゴム支承体
２２…下沓
２４…上沓
２６…ゴム積層体
２８…鋼製台座
３０…ソールプレート
３２…ボルト
５２…橋脚
５４…橋桁

Claims (5)

1. 下部構造体の上面に配設された鋼製台座に載置された下沓と、上部構造体の下面に配設されたソールプレートにボルト接合された上沓と、該下沓および上沓と接合されて該下沓と上沓との間に配設されたゴム積層体と、を有してなるゴム支承体のせん断変形を施工現場で調整する方法であって、
   前記上沓を前記ソールプレートにボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸縮するように、該ジャッキを取り付けるための取り付け部材を前記ソールプレートにボルト締めにより接合するとともに、該取り付け部材により該ジャッキを配設し、
   該取り付け部材と前記上部構造体との間には、前記ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸長して前記下沓に押圧力を加える際に、前記取り付け部材に加わる鉛直方向上向きの力を上部構造体に伝達して反力を取る剛体スペーサを配設し、
   該ジャッキで、前記鋼製台座上に載置された前記下沓に直接又は押圧力伝達部材を介して押圧力を加えて、前記下沓を前記上部構造体の伸縮方向へ所定量移動させ、
   その状態で該下沓を前記鋼製台座に固定接合し、
   その後、前記ジャッキ、取り付け部材および剛体スペーサを撤去して、前記上沓を前記ソールプレ−トに再度ボルト締めをしてボルト接合を行うことを特徴とするゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整方法。
2. 前記下部構造体が橋脚または橋台であり、前記上部構造体が橋桁であることを特徴とする請求項１に記載のゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整方法。
3. 前記固定接合が溶接接合であることを特徴とする請求項１または２に記載のゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整方法。
4. 下部構造体の上面に配設された鋼製台座に載置された下沓と、上部構造体の下面に配設されたソールプレートにボルト接合された上沓と、該下沓および上沓と接合されて該下沓と上沓との間に配設されたゴム積層体と、を有してなるゴム支承体のせん断変形を施工現場で調整する際に用いるせん断変形調整装置であって、
   前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸縮することができるジャッキと、
   前記上沓を前記ソールプレートにボルト締めしているボルトのうちの少なくとも一部を取り外して得られるボルト孔を用いて、前記ソールプレートにボルト締めにより取り付けることができる、前記ジャッキを取り付けるための取り付け部材と、
   前記取り付け部材と前記上部構造体との間に配設され、前記ジャッキが前記上部構造体の伸縮方向と平行な方向に伸長して前記下沓に押圧力を加える際に前記取り付け部材に加わる鉛直方向上向きの力を上部構造体に伝達して反力を取る剛体スペーサと、
   を有してなることを特徴とするゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整装置。
5. 前記下部構造体が橋脚または橋台であり、前記上部構造体が橋桁であることを特徴とする請求項４に記載のゴム支承体の施工現場でのせん断変形調整装置。

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