JP5173988B2 - 既設水門柱の耐震性向上構造、及び連成耐震構造物 - Google Patents

既設水門柱の耐震性向上構造、及び連成耐震構造物 Download PDF

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Description

本発明は、既設水門柱の耐震性向上構造、及び連成耐震構造物に関する。
ダムには、洪水時の水量調整のため水門ゲートＧが設けられている。この水門ゲートＧの両側には、図１９ａにて示すように水門柱１５、１６が設けられていて、水門ゲートＧの上方に架けられた操作橋１７を支える構成となっている。操作橋１７の橋上には、水門ゲートＧを吊り上げる動力装置Ｍ１が設けられており、動力装置Ｍ１を作動させることで水門ゲートＧを開閉できるようになっている。そして、開閉に伴う水門ゲートＧの重量を、操作橋１７の支承部を介して２つの水門柱１５、１６が支える構造となっている。
さて、操作橋１７の梁を構成する主桁１８の支承構造は、通常、一方側が固定支承構造、他方側が可動支承構造になっている。これは主桁の熱伸縮を許容するためである。しかし、主桁１８の他方側を可動支承構造にすると、地震発生時には、固定支承構造側の水門柱及び可動支承構造側の水門柱が個々に、自由に振動して、各水門柱の基部に応力が集中するという問題がある。
特に、固定支承構造側の水門柱と可動支承構造側の水門柱を比較すると、固定支承構造側の水門柱は固有周期が長い傾向になり、また可動支承構造側の水門柱は固有周期が短い傾向にある。そのため、地震速度の速い短周期の地震では、可動支承構造側の水門柱が強く揺れて基部に応力が集中し易く、また地震速度の遅い長周期の地震では、固定支承構造側の水門柱が強く揺れて基部に応力が集中し易くなる。
一方、固定支承構造側の水門柱に対する地震力の集中することを解決する技術が、下記特許文献１、２などにおいて、提案されている。例えば、下記特許文献１には、次の技術が開示されている。このものは、橋脚１の上面に、係合凹部８を形成したベースプレート６を設けている。係合凹部８は連続桁３の長手方向に延びており、そこには、ダイラタンシー材料が充填されている。一方、連続桁３の下面には、係合凸部９を備えた摺動板７が設けられている。係合凸部９は、橋脚１側の係合凹部８に対して移動自在な状態で嵌合しており、更に、ダイラタンシー材料１０を流通させる連通孔１１を形成している。
この特許文献によれば、ダイラタンシー材料１０は、わずかな力が徐々に加えられる場合には、普通の液体と同様にほとんど抵抗することなく流れ、急激な力が加わった場合にはほとんど固体のように、あるいは極めて粘度の高い粘性体のように作用する特性を有する。
従って、温度変化等によるゆっくりとした連続桁３の変位に対しては、ダイラタンシー材料１０が連通穴１１を通って流通することから、係合部分（係合凹部８、係合凸部９）は滑り可動支承として機能する。一方、地震等の衝撃的な力に対しては、ダイラタンシー材料１０が固化するため、係合部分（係合凹部８、係合凸部９）は弾性固定支承として機能する。従って、地震時の水平慣性力を全部の橋脚１に分散することが出来、固定支承側の橋脚に地震力が集中することを緩和できる。
特開平９−３０２６２２号公報
特開２０００−３５２０１４号公報
第一の課題を説明する。動的解析によらず震度法により設計された既設水門柱は鉄筋量が少なく、図２０にて示すように、水門柱頂部にかけることが出来る荷重（水平力）の許容値Ｐｃに比べて、鉄筋の降伏荷重Ｐｙが小さい場合が多い。尚、道路橋などの橋脚は、許容値Ｐｃに比べて、鉄筋の降伏荷重Ｐｙが大きい場合がほとんどである。
上記のように水門柱の頂部にかけることが出来る荷重の許容値Ｐｃに比べて鉄筋の降伏荷重Ｐｙが小さいケースでは、水門柱頂部に許容値Ｐｃを超える荷重が加わると、水門柱１５、１６の基部が変形を来たして、図１９ｂに示すように傾き崩れてしまう。従って、水門柱の耐震性を高めるには、地震発生時における水門柱１５、１６の頂部変位を抑えて、基部に発生するモーメントを抑える必要がある。
第二の課題を説明する。特許文献１にて記載のあるダイラタンシー材料１０は地震等の衝撃的な力に対しては弾性を示す。そのため、大規模地震が起きると、ダイラタンシー材料１０の反発力が限りなく大きくなる恐れがある。もし仮に、そのような事態が起きると、連続桁３に作用する反発力が大きくなり過ぎて、連続桁３を座屈させたり、連続桁３の支承箇所を破損させる恐れがある。また、ダイラタンシー材料１０は地震等の衝撃的な力に対して弾性的な性質を示すものの、変位と反力（ばね力）との関係は、速度依存性がある。すなわち、地震速度の速い短周期の地震では、変位に対して大きな反力を発生させるものの、地震速度の遅い長周期の地震では、同じ変位であっても十分な大きさの反力を発生させない。従って、地震速度の遅い長周期の地震では、ダイラタンシー材を用いたとしても、水門柱の頂部変位を、許容値以下に収めることが期待できない。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、既設水門柱の耐震性を向上させることを目的とする。
本発明は、既設水門柱の耐震性向上構造であって、前記既設水門柱は、水門ゲートの両側に位置して、前記水門ゲートと前記水門ゲートの上方に位置する鋼製の主桁を有する既設橋体とを支える構造であり、かつ２つの前記既設水門柱に対する前記主桁の支承構造は一方側は固定支承構造であり、他方側は可動支承構造であるものにおいて、前記可動支承構造側にあたる前記主桁の他方側の端部と前記他方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーにて連結する構造変更を行うことによって、前記２つの既設水門柱と前記主桁により連成耐震構造物を構成させると共に、前記高減衰ダンパーはビンガム流体を封入したシリンダと、前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備え、前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における降伏荷重が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある。
本発明は、既設水門柱の耐震性向上構造であって、前記既設水門柱は、水門ゲートの両側に位置して、前記水門ゲートと前記水門ゲートの上方に位置する既設橋体とを支える構成であるものにおいて、前記既設橋体の下方又は側方において前記２つの既設水門柱に対して、鋼製の梁部材を橋軸方向に追加して架け渡すと共に、前記２つの既設水門柱に対する前記梁部材の支承構造を一方側は固定支承構造とし、他方側は可動支承構造とする構造変更と、前記可動支承構造側にあたる前記梁部材の他方側の端部と、前記他方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーにて連結する構造変更と、を行うことによって前記２つの既設水門柱と前記梁部材により連成耐震構造物を構成させると共に、前記高減衰ダンパーは、ビンガム流体を封入したシリンダと、前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備え、前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における降伏荷重が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある。
本発明は、連成耐震構造物であって、前記水門ゲートの両側に配置される２つの水門柱と、前記２つの水門柱に架け渡されると共に、前記２つの水門柱に対する支承構造が一方側は固定支承構造、他方側は可動支承構造である鋼製の梁部材と、前記梁部材を主桁として有する橋体、又は前記梁部材を橋軸方向の補強部材として有する橋体と、前記可動支承構造側にあたる前記梁部材の他方側の端部と、前記他方側の端部を支承する水門柱の頂部とを連結し、かつ地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーと、を備えてなり、前記高減衰ダンパーは、ビンガム流体を封入したシリンダと、シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備えた構造であり、前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における最大反力が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある。
＜第一の効果＞
この発明では、地震発生時において、水門柱と梁部材（主桁）の連結部である梁部材（主桁）の支承部に高減衰ダンパーを取り付けた連成耐震構造が、水門柱の頂部変位を微小なものに拘束する。以上のことから、水門柱の基部に対する応力の集中を緩和できる。
また、高減衰ダンパーは作動流体にビンガム流体を用いており、降伏する特性を持つ。すなわち、降伏前は、硬いばねのように働き（一次剛性）、降伏後は通常のダンパーのように働く（二次剛性）。ここで、高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、この発明では、高減衰ダンパーを次のように設定している。すなわち、地震速度における降伏変位量が既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく、かつ地震速度における降伏荷重が最大地震力より大きい設定としてある。
そのため、地震発生時において、高減衰ダンパーの変位量は、既設水門柱の頂部変位の許容値より小さくなる。従って、地震発生時において、既設水門柱の基部に対してそれほど大きなモーメントが加わることがなく、また水門柱の頂部に発生する荷重が許容値Ｐｃを超えることもない。よって、既設水門柱の耐震性能を高めることが可能となる。
また、高減衰ダンパーは、熱伸縮速度などのゆっくりとした変化には、ある程度の追従性を示すので、常時では、梁部材（主桁）の熱伸縮を許容する。そして、特に、熱伸縮速度におけるダンパの最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある。そのため、高減衰ダンパーが、これと連成耐震構造をなしている水門柱と梁部材（主桁）を、常時において損傷させることはない。
＜第二の効果＞
また、第二の課題で説明したように、ダイラタンシー材料１０は地震等の衝撃的な力に対して弾性的な性質を示すものの、変位と反力（ばね力）との関係は、速度依存性がある。すなわち、地震速度の速い短周期の地震では、変位に対して大きな反力を発生させるものの、地震速度の遅い長周期の地震では、同じ変位であっても十分な大きさの反力を発生させない。従って、地震速度の遅い長周期の地震では、ダイラタンシー材を用いたとしても、水門柱の頂部変位を、許容値以下に収めることが期待できない。この点、ビンガム流体を用いた高減衰ダンパーは速度依存性がほんどなく、地震速度の速い短周期の地震、地震速度の遅い長周期の地震のいずれの場合であっても、高一次剛性を発揮できる。そのため、いずれの地震でも、同じような耐震性能を発揮することが可能となり、鉄筋量が少ない既設水門柱の頂部変位を、許容値以下に抑えることが出来る。
また、第二の課題で説明したように、ダイラタンシー材料１０を用いたものでは、大規模地震が起きると、反発力が限りなく大きくなる恐れがある。もし仮に、そのような事態が起きると、連続桁３に作用する反発力が大きくなり過ぎて、連続桁３を座屈させたり、連続桁３の支承箇所を破損させる恐れがある。この点、本発明では、想定を超える大規模地震が起きて、高減衰ダンパーに降伏荷重を超える軸力が作用した場合には、高減衰ダンパーは降伏して軸力を逃がす。従って、想定を超える大規模地震が起きた場合にも、主桁などの梁部材を座屈させたり、それらの支承箇所を破損させる恐れがない。
本発明の実施形態１に係るダムの斜視図 水門ゲートの支持構造を示す正面図（構造変更前の状態を示す） 水門ゲートの支持構造を示す水平断面図 図２中のＣ−Ｃ線断面図 図４中のＤ−Ｄ線断面図 水門ゲートの支持構造を示す正面図（構造変更後の状態を示す） 図６の拡大図 ボルトの締結点数を示す平面図 高減衰ダンパーの内部構造を示す図（ピストンが中間位置にある状態を示す） 高減衰ダンパーの内部構造を示す図（ピストンがストロークエンドに移動した状態を示す） 高減衰ダンパーの内部構造を示す図（ピストンがストロークエンドに移動した状態を示す） ビンガム流体の流動曲線を示す図 変位制御による高減衰ダンパーへの載荷パターンを示す図 高減衰ダンパーの履歴パターンを示す図 高減衰ダンパーの変位量−ダンパ反力の相関特性を示す図（地震速度の場合） 高減衰ダンパーの変位量−ダンパ反力の相関特性を示す図（熱伸縮速度の場合） 実施形態２に係る水門ゲートの支持構造を示す正面図（構造変更前の状態を示す） 水門ゲートの支持構造を示す正面図（構造変更後の状態を示す） 図１６の一部を拡大した図 変形例を示す図 水門ゲートの周辺構造について一般的な構造例を示す図 水門柱が倒れた状態を示す図 水門柱の降伏曲線を示す図
＜実施形態１＞
本発明の実施形態１を図１ないし図１４によって説明する。
１．水門ゲートＧを支える既設支持構造物２０の構造説明
図１に示す符号１０はダムを構成するコンクリート製の堤体、符号Ｇ１、Ｇ２は水門ゲートである。水門ゲートＧ１、Ｇ２は、堤体１０に形成された放水口１１を分担して閉止する構造となっており、水門ゲートＧ１が放水口１１の左半分を閉止し、水門ゲートＧ２が放水口１１の右半分を閉止する構成となっている。これら水門ゲートＧ１、Ｇ２はいずれも鉄製であり、次に説明する既設支持構造物２０により支えられる構成となっている。
既設支持構造物２０は既設水門柱３１、３３、３５と操作橋４０とを主体に構成されている。既設水門柱３１、３３、３５はいずれも鉄筋コンクリート製であり、放水口１１の幅方向に並んで設けられている。具体的には、図２に示すように、左手側の水門ゲートＧ１の左端に既設水門柱３１が位置する一方、右手側の水門ゲートＧ２の右端に既設水門柱３５が位置している。また、両水門ゲートＧ１、Ｇ２の間に位置して既設水門柱３３が位置している。
これら既設水門柱３１、３３、３５は、図３に示すように放水方向（水の流れ方向）に長い形状をしている。各既設水門柱３１、３３、３５の左右の側面壁には、水門ゲートＧ１、Ｇ２に対応してそれぞれ嵌合溝３１Ａ、３３Ａ、３５Ａが形成されている。
これら嵌合溝３１Ａ、３３Ａ、３５Ａは上下方向（図３では、紙面に垂直な方向）に真っ直ぐ延びており、各水門ゲートＧ１、Ｇ２の左右両端を一定の隙間を空けて嵌合させる構成となっている。
これにより、図２に示す左手側の水門ゲートＧ１は既設水門柱３１、３３によって直立した姿勢にガイドされ、かつ嵌合溝３１Ａ、３３Ａに沿って上下方向に移動出来る。また、水門ゲートＧ２は既設水門柱３３、３５によって、直立した姿勢にガイドされ、かつ嵌合溝３３Ａ、３５Ａに沿って上下方向に移動できる。
尚、既設水門柱３１、３３、３５は、震度法により設計されたものであり、図２０に示すように、水門柱の頂部にかけることが出来る荷重の許容値Ｐｃに比べて鉄筋の降伏荷重Ｐｙが小さく、頂部変位が１０ｍｍ程度になると許容値Ｐｃに至る。このように、既設水門柱３１、３３、３５の頂部変位の許容値δｃは１０ｍｍ程度となっている。また、以下の説明において、３つの既設水門柱３１、３３、３５を総称して既設水門柱３０と呼ぶ。
操作橋４０はいわゆる鋼製橋梁であって、図２に示すように鋼製の梁部材４１と鋼製の床版４５とからなる。梁部材４１は、操作橋４０の橋軸方向（図２に示す左右方向）に延びる主桁５０Ａ、５０Ｂと、操作橋４０の横幅方向に延びる横桁（図略）とを備えてなる。尚、以下の説明において、２つの主桁５０Ａ、主桁５０Ｂを総称して、主桁５０と呼ぶ。
主桁５０は鋼製であって、上下に延びるウェブ５３とその上下にフランジ５４、５５を備えており、断面Ｉ字型をしている。係る主桁５０は、隣接する２つの既設水門柱３０の間に架け渡されている。すなわち、主桁５０Ａであれば、既設水門柱３１と既設水門柱３３に架け渡され、主桁５０Ｂであれば、既設水門柱３３と既設水門柱３５に架け渡されている。
上記主桁５０の支承構造は、いずれも一方側の端部５７が固定支承構造となっており、他方側の端部５８が可動支承構造となっている。尚、固定支承構造とは、上部構造たる主桁５０の荷重を支えつつ、主桁５０の橋軸方向の変位（熱伸縮変位）は拘束する支承構造である。また、可動支承構造とは、上部構造たる主桁５０の荷重を支えつつ、主桁５０の橋軸方向の変位（熱伸縮変位）を許容する支承構造である。
尚、図２において符号Ｆにて示す「△記号」は、既設水門柱３０に対する主桁５０の支承構造が固定支承構造であることを示しており、また符号Ｍにて示す「○記号」は既設水門柱３０に対する主桁５０の支承構造が可動支承構造であることを示している。
以下、主桁５０Ａを例にとって支承構造の説明を行う。図４に示すように、既設水門柱３１、３３の上端部３１Ａ、３３Ａは平らな支持面となっており、主桁５０Ａの下フランジ５５の両端部をそれぞれ支承する構成となっている。
また、主桁５０Ａの下フランジ５５であって、その両端部５７、５８には、図５に示すようにボルト挿通孔５７Ａ、５８Ａが設けられている。一方、既設水門柱３１、３３の上面壁３１Ａ、３３Ａには、主桁側のボルト挿通孔５７Ａ、５８Ａに対応してボルト孔がそれぞれ形成されている。
そして、主桁５０Ａ側の各ボルト挿通孔５７Ａ、５８Ａを挿通しつつ既設水門柱３１、３３側のボルト孔にボルトＢが締め込まれており、既設水門柱３１、３３の上面壁３１Ａ、３３Ａに、主桁５０Ａの両端部５７、５８が、各々ボルト締めされる構成となっている。
ここで、端部５７側のボルト挿通孔５７Ａは、図５にて示すように円形状をしており、ボルトＢを隙間なく挿通させている。そのため、ボルトＢによる締付後、主桁５０Ａの一方側の端部５７は、既設水門柱３１の上面壁３１Ａに対して横幅方向、橋軸方向の双方向ともに変位を拘束された状態になる（固定支承構造Ｆ）。
端部５８側のボルト挿通孔５８Ａは、図５にて示すように、橋軸方向に長い長孔になっている。これにより、ボルトＢによる締付後であっても、ボルトＢがボルト挿通孔５８Ａ内にて相対移動できる結果、主桁５０Ａの他方側の端部５８は、既設水門柱３１の上面壁３１Ａに対して横幅方向への変位は拘束されるものの、橋軸方向への変位は許容される状態になる（可動支承構造Ｍ）。尚、主桁５０の他方側の端部５８を可動支承構造にしているのは、主桁５０Ａの熱伸縮を許容するためである。
上述した主桁５０Ａ、５０Ｂは、図４に示すように、操作橋４０の横幅方向に沿って複数列（例えば、３列）設置されている。そして、これら列をなして配置された主桁５０Ａ、５０Ｂの上に床版４８が敷設されている。床版４８は、鋼を格子状に組んだものであり、全長は３つの既設水門柱３１、３３、３５を架け渡す長さとなっている。また、横幅は、既設水門柱３１、３３、３５の頂部の横幅とほぼ等しくなっており、列をなして並ぶ各主桁５０が床版４５を均等に支える構成となっている。
図２に戻って説明を続けると、床版４５の上には各水門ゲートＧ１、Ｇ２に対応して動力装置Ｍ１、Ｍ２が設けられている。動力装置Ｍ１、Ｍ２は、水門ゲートＧ１、Ｇ２を吊り上げるワイヤＷを巻き上げたり、繰り出したりするものである。以上のことから、動力装置Ｍ１、Ｍ２を作動させることで、各水門ゲートＧ１、Ｇ２を個別に昇降操作（すなわち開閉操作）出来る。そして、開閉に伴う水門ゲートＧ１、２の重量を、操作橋４０介して水門柱３１、３３、３５にて支える構造となっている。
２．既設水門柱３０の耐震性向上構造の説明
実施形態１では既設水門柱３０の耐震性向上のため、既存支持構造物２０に対して、以下の２つの構造変更を行うこととしている。
（１）連結金具６０の取り付け
（２）高減衰ダンパー７０の取り付け
これら（１）、（２）の構造変更は主桁５０Ａ、主桁５０Ｂの双方に行われるが、内容は同一である。よって、ここでは、主桁５０Ａを例にとって構造変更の内容説明を行う。
２−１．連結金具６０の説明
図７に示すように、連結金具６０は軸ピン６５と、この軸ピン６５により回転可能に結合された２つのブラケット６１、６３を備えた構成となっている。連結金具６０は、次のように取り付けられる。すなわち、既設水門柱３１の頂部３２の側面にブラケット６１をボルトＢ'で固定し、主桁５０Ａの一方側の端部５７にブラケット６３をボルトＢ'で固定する。これにより、固定支承構造側となる主桁５０の一方側の端部５７と、それを支承する既設水門柱３１の頂部３２とを連結金具６０を介して連結出来る。
上記連結金具６０の取り付けにより、主桁５０Ａの一方側の端部５７は既設水門柱３１の頂部３２に対して、既存の固定支承構造による固定(ボルトＢでの固定）と連結金具６０による固定により二重に固定されることとなる。
特に、この実施形態では、図８にて示すように、連結金具６０の取り付けに使用するボルトＢ'の本数が、既設のボルトＢの本数に比べて多くしてあり、ボトルＢ'だけで、せん断強度が十分高くなっている。このようにすることで、主桁５０Ａの端部５７に加わる地震力を連結金具６０が単独で受けることが可能となる。尚、上記した連結金具６０の取り付けは、操作橋４０の横幅方向に並ぶ３列全ての主桁５０Ａに対して行われる。
２−２．高減衰ダンパー７０の説明
高減衰ダンパー７０は、図９ａに示すように、作動流体８０を封入したシリンダ７１と、シリンダ７１内を２室に画成するピストン７３を有するピストンロッド７５と、ピストン７３の外周面とシリンダ７１の内周面との間に形成されたオリフィス７７を主体に構成されており、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する。
また、ピストン７３の先端には、シリンダ７１に形成されたガイド溝７１Ａに嵌合するガイドピン７３Ａが設けられおり、ピストン７３は、ガイド溝７１Ａとガイドピン７３Ａによる案内作用により軸線Ｌに沿って往復移動する構成となっている。
高減衰ダンパー７０は図７に示すように軸線Ｌを水平に向けつつ、可動支承構造側となる主桁５０Ａの他方側の端部５８と、それを支承する既設水門柱３３の頂部３４とを連結する構造となっている。すなわち、図７に示すように、高減衰ダンパー７０の軸端に設けられたブラケット９１が既設水門柱３３の頂部３４の側面に固定され、また逆側の軸端に設けられたブラケット９３が主桁５０Ａの他方側の端部５８に固定される構成となっている。尚、上記した高減衰ダンパー７０の取り付けは、連結金具６０と同様に操作橋４０の横幅方向に並ぶ３列全ての主桁５０Ａに対して行われる。
さて、上記高減衰ダンパー７０は、作動流体８０に、ビンガム流体（具体的には、高粘性のシリコーン）を使用している。ビンガム流体８０は、図１０に示すように流動曲線が原点不連続（速度勾配がゼロであっても一定の粘性応力を持つ）であり、圧縮限界に至る前後で弾性から塑性に性質が切り換る。尚、図１０は各種流体の性質を違いを説明するために引用した資料であり、本ビンガム流体８０の特性が、図１０のグラフに一致するわけではない。
そのため、高減衰ダンパー７０は作動流体たるビンガム流体８０が圧縮限界に至るまでは弾性体として作用し、変位量δに対するダンパ反力Ｒの推移が一次の直線となる。例えば、図１２の点０〜点１、点６〜点８（圧縮時）、及び図１２の点２〜点４（引張時）などである。以下、ビンガム流体８０が弾性的な性質を示す領域を一次剛性領域と呼ぶ。また、一次剛性の大きさｋ１は、一次の直線の傾きを意味しており、次の式で表すことが出来る。
ｋ１＝Ｒａ／δｙ・・・・・・・・・（式１）
Ｒａ・・・・・・降伏荷重
δｙ・・・・・・降伏変位量
尚、本明細書を通じて「高一次剛性」という言葉は、一次剛性の大きさｋ１が大きいこと、すなわち、図１２にて示すように、一次の直線の傾きが大きいことを意味している。
そして、ビンガム流体８０は圧縮限界になると、以降は塑性を示し、オリフィス７７を流通してシリンダ７１の反対側の空間に移動する(図９ｂ、図９ｃ参照）。そのため、高減衰ダンパー７０は降伏して、降伏荷重Ｒａを保ったまま、変位δだけが増加する関係となる（例えば、図１２の点１〜点２、及び点４〜点６、及び点８〜点９など）。以下、ビンガム流体８０が塑性を示す領域を二次剛性領域と呼ぶ。
以上のことから、図１１に示すように、引張、圧縮の双方の軸力を繰り返し与えて、サインカーブをたどらせる変位制御を行うと、高減衰ダンパー７０は、変位δとダンパ反力Ｒとの関係が、原点０を中心する平行四辺形型の履歴ループを描く相関を示す（図１２参照）。そして、一般的には、高減衰ダンパー７０は、降伏荷重Ｒａを最大地震力（後述）Ｆｍより小さな値に設定する。すると、地震発生時において、高減衰ダンパー７０は、図１２に示す履歴ループをたどることとなり、履歴ループの面積分の震動エネルギーを吸収する。
これに対して、本実施形態では、地震発生時において、高減衰ダンパー７０を上記のような震動エネルギーの吸収体として使用せず、図１３にて太線で示す使用範囲Ｅのみを使用する使い方をする。
具体的に説明すると、本実施形態では、地震速度における降伏変位量δｙ、地震速度における降伏荷重Ｒａ、熱伸縮速度における最大反力Ｒｂを次の（ａ）〜（ｄ）ように設定している。尚、降伏荷重とは、高減衰ダンパー７０が降伏する荷重（すなわち、最大反力Ｒａ）のことであり、降伏変位量δｙとは、高減衰ダンパー７０が降伏するときの変位量である。
（ａ）地震速度における降伏変位量δｙを、既設水門柱３０の頂部変位の許容値δｃより小さな値に設定している。
（ｂ）地震速度における降伏荷重Ｒａを最大地震力Ｆｍより大きな値に設定している。
（ｃ）地震速度における降伏荷重Ｒａを、主桁５０の座屈荷重より小さな値に設定している。
（ｄ）熱伸縮速度（主桁の熱伸縮速度）における最大反力Ｒｂを地震速度における降伏荷重Ｒａの２０％以下に設定している。
（ａ）の設定について説明すると、先に説明したように既設水門柱３０の頂部変位の許容値δｃは約１０ｍｍである。これに対して高減衰ダンパー７０の地震速度における降伏変位量δｙは、図１３に示すように約２．５ｍｍに設定されている。尚、地震速度としては、約０．０１ｍ／ｓ〜２ｍ／ｓを想定している。また、熱伸縮速度は、１．０×１０−７ｍ／ｓ〜８×１０−６ｍ／ｓを想定している。
（ｂ）の設定について説明すると、最大地震力Ｆｍは、コンピュータを用いたシミュレーションの結果、約８００ｋＮ程度と予想されている。尚、最大地震力Ｆｍとは、大規模地震が発生したときに、高減衰ダンパー７０に対して加わる軸力（軸線Ｌ上に作用する外力の大きさ）の最大値である。別の説明をすれば、高減衰ダンパー７０を伸縮しない剛体の部品に置き換えたモデルに地震動を入力させるシミュレーションをコンピュータにて行った時に、置き換えた剛体の部品が既設水門柱３３から受ける反力の大きさである。この最大地震力Ｆｍは、ダム周辺の地盤のデータ、各構造物（具体的には、各既設水門柱、操作橋）の重量、固有周期のデータ、想定される大規模地震の地震データ（震源の深さのデータ、地震のマグネチュードのデータ、震源からのダムまでの距離のデータ）など基にして算出できる。
これに対して、高減衰ダンパー７０の地震速度における降伏荷重Ｒａの値は、図１３に示すように約１０００ｋＮに設定してあり、降伏荷重Ｒａの値が最大地震力Ｆｍより２００ｋＮ程度上回る設定にしてある。
上記（ａ）及び（ｂ）の設定としておけば、地震発生時において、図１３の使用範囲内Ｅに収まるような最大地震力Ｆｍしか高減衰ダンパー７０に作用しない。そのため、高減衰ダンパー７０は一次剛性領域から二次剛性領域に移行せず、図１３の使用範囲Ｅ内を推移する状態になるので、ダンパ７０の変位量δ（ダンパの伸び縮みする長さ）は、既設水門柱３０の頂部変位の許容値δｃより小さくなる。以上のことから、地震発生時における既設水門柱３１、３３の頂部変位を許容値δｃ以内に抑えることが出来る。
（ｃ）の設定について説明すると、主桁５０Ａの座屈荷重は、ほぼ約２０００ｋＮ程度である。これに対して、高減衰ダンパー７０の地震速度における降伏荷重Ｒａの値は約１０００ｋＮであり、主桁５０Ａの座屈荷重を、約１０００ｋＮ程度下回っている。（ｃ）の設定とすることで、地震発生時において、主桁５０Ａに対して、それを座屈させるような荷重が高減衰ダンパー７０を通じて加わることを未然に防止することが可能となる。又、（ｃ）の設定にて、熱伸縮速度における「最大反力Ｒｂ」を、熱伸縮速度における「降伏荷重Ｒｂ」と記載していないのは、熱伸縮速度のような遅い変位には、高減衰ダンパー７０は有る程度の追従性を示すので、実際は、明確な降伏点が現れない傾向があるからである。
（ｄ）の設定について説明すると、高減衰ダンパー７０の地震速度における降伏荷重Ｒａが約１０００ｋＮであるのに対して、熱伸縮速度（主桁５０Ａの熱伸縮速度）における最大反力Ｒｂは約２００ｋＮに設定してある。すなわち、熱伸縮速度（主桁の熱伸縮速度）における最大反力Ｒｂは、地震速度における降伏荷重Ｒａの２０％以下となっている。
（ｄ）の設定とすることで、高減衰ダンパー７０が、これと連成耐震構造をなしている水門柱３１、３３と主桁５０Ａを、常時において損傷させることはない。
また、高減衰ダンパー７０の特性を定める各数値を、上記（ａ）〜（ｄ）のように設定するには、以下のようにするとよい。例えば、高減衰ダンパー７０の降伏荷重Ｒａは、オリフィス７７の断面積が同じであれば、高減衰ダンパー７０の容積サイズ（ビンガム流体８０の充填量）に比例する。よって、降伏荷重Ｒａを大きくしたい場合には、容量の大きな高減衰ダンパーを選択してやればよい。また、高減衰ダンパー７０の一次剛性の大きさｋ１は、ビンガム流体８０の粘性度に比例する傾向がある。そのため、降伏変位δｙを小さくしたい場合には、ビンガム流体８０に粘性度の高いものを使用してやればよい。また、降伏荷重Ｒａに対する熱伸縮速度における最大反力Ｒｂの比率を小さくするには、熱伸縮速度に対して追随性が高いビンガム流体を使用してやればよい。
上記した（１）、（２）の構造変更を行うことで、既存支持構造物２０は、次の６つの構成を備えた連成耐震構造物２０’となる。第１の構成は、水門ゲートＧ１、２の両側に配置された３つの水門柱３０である。第２の構成は、隣接する２つの水門柱３０に架け渡されると共に、前記２つの水門柱３０に対する支承構造が一方側は固定支承構造、他方側は可動支承構造である鋼製の主桁（本発明の「梁部材の一例」）５０Ａ、５０Ｂである。第３の構成は、前記主桁５０Ａ、５０Ｂを有する操作橋４０である。第４の構成は、前記可動支承構造側にあたる前記主桁５０Ａ、５０Ｂの他方側の端部５８と、その端部５８を支承する水門柱３０の頂部とを連結する高減衰ダンパー（詳しくは、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパー）７０である。第６の構成は、前記固定支承構造側にあたる前記主桁５０Ａ、５０Ｂの一方側の端部５７とその端部５７を支承する水門柱３０の頂部との間を連結する連結金具６０である。
尚、連成耐震構造物とは、主桁５０などの梁部材（鋼製の梁部材）と、各水門柱３０と、高減衰ダンパー７０とにより、各水門柱３０の耐震性を高める耐震構造物を意味している。
３．効果説明
（１）連結金具６０を取り付けた効果
連結金具６０の取り付けにより、主桁５０Ａの一方側の端部５７は既設水門柱３１の頂部３２に対して、既存の固定支承構造による固定(ボルトＢでの固定）と連結金具６０による固定により二重に固定されることとなる。
特に、この実施形態では、図８にて示すように、連結金具６０の取り付けに使用するボルトＢ'の本数が、既設のボルトＢの本数に比べて多くしてあり、ボトルＢ'だけで、せん断強度が十分高くなっている。このようにすることで、主桁５０Ａの端部５７に加わる地震力を連結金具６０が単独で受けることが可能となる。
（２）高減衰ダンパー７０を取り付けた効果
高減衰ダンパー７０を取り付けることで、既設水門柱３１、３３、３５と主桁５０とが連成耐震構造物を形成する。そのため、地震発生時における、水門柱基部に対する応力の集中を緩和できる。しかも、既設水門柱３１、３３、３５の頂部の変位量を、許容値δｃ以下に抑えられる。従って、地震発生時において、既設水門柱３１、３３、３５の基部に対してそれほど大きなモーメントが加わることがなく、また水門柱３１、３３、３５の頂部にかかる荷重（地震力）が許容値Ｐｃに至らない。よって、地震発生時に、既設水門柱３１、３３、３５は損傷をほとんど受けず、地震発生前と同様の状態を保つ。そのため、水門ゲートＧ１、Ｇ２を支障なく開閉操作することが可能となり、ダム貯水制御機能を正常に働かせることが出来る。
また、既設水門柱３１、３３、３５の耐震性を高めるには、例えば、既設水門柱３１、３３、３５を改修して鉄筋量を増す案がある。しかし、そのような耐震補強は、工事が大掛かりになり、莫大な費用がかかる。この点、本実施形態の方法であれば、水門柱３０の耐震性を向上させるにあたり、既存の既設水門柱３１、３３、３５を何ら改修する必要がなく、単に、連結金具６０、高減衰ダンパー７０を取り付けるだけの極めて簡単な構造変更工事を行うだけで済む。従って、既存の既設水門柱３１、３３、３５を改修して補強する場合に比べて、コストが格段に安くなり、この点も効果的である。
また、主桁５０は鋼製であり、温度変化によって熱伸縮する。ここで、高減衰ダンパー７０は、熱伸縮のようなゆっくりとした変位に対しては、主桁５０が座屈する前に降伏して、主桁５０の熱伸縮を許容する。そして、特に、この実施形態では、図１２に示すように、熱伸縮速度における最大反力Ｒｂが地震速度における降伏荷重Ｒａの２０％以下に設定してある。そのため、高減衰ダンパー７０が、これと連成耐震構造をなしている水門柱３０と主桁５０を、常時において損傷させることはない。
また、作動流体にビンガム流体を用いた高減衰ダンパー７０は、一次剛性の大きさに速度依存性がない。そのため、地震速度の速い短周期の地震、地震速度の遅い長周期の地震のいずれの場合であっても、同じような高一次剛性を発揮できる。そのため、いずれの地震でも、同じような耐震性能を発揮することが可能となり、鉄筋量が少ない既設水門柱３１、３３、３５の頂部変位を、許容値δｃ以下に抑えることが出来る。
また、このものでは、想定を超える大規模地震が起き、高減衰ダンパー７０に降伏荷重Ｒａを超える軸力が作用すると、高減衰ダンパー７０は一次剛性から二次剛性に移り、軸力を逃がす。もし仮に、高減衰ダンパー７０に、このような機能がないとすると、想定を超える大規模地震が起きたときに、主桁５０に作用するダンパ反力Ｒが大きくなり過ぎて、主桁５０を座屈させたり、主桁５０の支承箇所を破損させる恐れがある。この点、この実施形態であれば、想定を超える大規模地震が起きた場合であっても、主桁５０が座屈したり、主桁５０の支承箇所が破損する恐れがない。
＜実施形態２＞
次に、本発明の実施形態２を図１５ないし図１７を参照して説明する。
実施形態１では、操作橋４０が鋼製橋梁である場合の耐震性向上構造を例示した。実施形態２では、操作橋１４０がコンクリート橋である場合の耐震性向上構造を説明する。尚、実施形態１と同じ構成のものには、同一符号を付して説明を省略、又は簡略化する。
１．水門ゲートＧを支える既設支持構造物１２０の構造説明
図１５に示す符号１０はダムを構成するコンクリート製の堤体、符号Ｇ１、Ｇ２は水門ゲートである。水門ゲートＧ１、Ｇ２は、堤体１０に形成された放水口１１を分担して閉止する構造となっており、水門ゲートＧ１が放水口１１の左半分を閉止し、水門ゲートＧ２が放水口１１の右半分を閉止する構成となっている。これら水門ゲートＧ１、Ｇ２はいずれも鉄製であり、次に説明する支持構造物１２０により支えられる構成となっている。
支持構造物１２０は既設水門柱１３１、１３３、１３５と操作橋１４０とを主体に構成されている。既設水門柱１３１、１３３、１３５はいずれも鉄筋コンクリート製であり、放水口１１の幅方向に並んで設けられている。具体的には、図１５に示すように、左手側の水門ゲートＧ１の左端に既設水門柱１３１が位置する一方、右手側の水門ゲートＧ２の右端に既設水門柱１３５が位置している。また、両水門ゲートＧ１、Ｇ２の間に位置して既設水門柱１３３が位置している。尚、３つの既設水門柱１３１、１３３、１３５を総称して、既設水門柱１３０とよぶ。
これら各既設水門柱１３１〜１３５の側面壁には、台座部１３２〜１３６が設けられている。台座部１３２は、いずれも各既設水門柱１３１〜１３５の頂部に設けられており、上面壁１３２Ａ〜１３６Ａは平らな支持面となっている。各上面壁１３２Ａ〜１３６Ａの高さは、それぞれ同じ高さに設定されている。
尚、既設水門柱１３１、１３３、１３５は、震度法により設計されたものであり、図２０に示すように、水門柱１３１、１３３、１３５の頂部にかけることが出来る荷重の許容値Ｐｃに比べて鉄筋の降伏荷重Ｐｙが小さく、頂部変位が１０ｍｍ程度になると許容値Ｐｃに至る。このように、既設水門柱１３１、１３３、１３５の頂部変位の許容値δｃは１０ｍｍ程度となっている。また、以下の説明において、３つの既設水門柱１３１、１３３、１３５を総称して既設水門柱１３０と呼ぶ。
操作橋１４０は鉄筋コンクリート製であって、３つの既設水門柱１３１、１３３、１３５に架け渡されている。図１５に示すように、操作橋１４０の中央部と既設水門柱１３３には鉄筋Ｊが通されており、操作橋１４０は中央の既設水門柱１３３に対して固定されている。また、操作橋１４０の左端部１４１と左側の既設水門柱１３１との間、右端部１４５と右側の既設水門柱１３５との間も鉄筋Ｊが通されており、操作橋１４０の左右両端部１４１、１４５は、左右の既設水門柱１３１、１３５に対して各々固定されている。
実施形態２では、既設水門柱１３１、１３３、１３５の耐震性向上のため、既存支持構造物１２０に対して、以下の３つの構造変更を行うこととしている。
（１）梁部材１５０の取り付け
（２）連結金具６０の取り付け
（３）高減衰ダンパー７０の取り付け
梁部材１５０は鋼製である。梁部材１５０は、上下に延びるウェブ１５３とその上下にフランジ１５４、１５５を備えており、断面形状はＩ字型をしている。梁部材１５０の長さは、隣接する２つの既設水門柱１３０の柱間距離と同程度であり、図１６に示すように、隣接する２つの既設水門柱１３０の間を、梁部材１５０にて架け渡す構造変更が行われる。すなわち、既設水門柱１３１と既設水門柱１３３の間に、梁部材１５０Ａが橋軸方向に架け渡され、また既設水門柱１３１と既設水門柱１３３の間に梁部材１５０Ｂが架け渡される。
具体的には、梁部材１５０Ａの左右両端部１５８、１５７は、台座部１３２、１３４の上面壁１３２Ａ、１３４Ａに支承される構成となっている。また、梁部材１５０Ｂの左右両端部１５７、１５８は、台座部１３４、１３６の上面壁１３４Ａ、１３６Ａに支承される構成となっている。梁部材１５０Ａ、１５０Ｂの支承構造は、実施形態１にて説明した主桁５０Ａ、５０Ｂの支承構造と同様に一方側を固定支承構造（実施形態１と同様の固定支承構造）とし、他方側を可動支承構造(実施形態１と同様の可動支承構造）としている。
尚、このものでは、梁部材１５０Ａ、１５０Ｂの支承構造は、いずれも中央の既設水門柱１３３側を固定支承構造とあり、橋端の既設水門柱１３１、１３５側を可動支承構造としてある。そして、上記した梁部材１５０は、実施形態１にて説明した主桁５０と同様に、操作橋１４０の横幅方向に、３列に渡って取り付けられる。
連結金具６０は、実施形態１の連結金具と同一構造であり、軸ピン６５と、この軸ピン６５により回転可能に結合された２つのブラケット６１、６３を備える。連結金具６０は、各梁部材１５０Ａ、１５０Ｂのうち、固定支承構造側となる一方側の端部１５７にそれぞれ取り付けられる。
梁部材１５０Ａを例にとって説明すると、図１７に示すように、連結金具６０は、ブラケット６１を既設水門柱１３３の台座部１３４の側面にボルトで固定し、ブラケット６３を梁部材１５０Ａの一方側の端部１５７に固定しており、固定支承構造側となる梁部材１５０Ａの一方側の端部１５７と、それを支承する既設水門柱１３３の台座部１３４とを連結する。尚、連結金具６０の取り付けは、操作橋１４０の横幅方向に並ぶ３列全ての梁部材１５０Ａに対して行われる。
高減衰ダンパー７０は、作動流体にビンガム流体（具体的には、高粘性のシリコーン）８０を封入したシリンダ７１と、シリンダ７１内を２室に画成するピストン７３を有するピストンロッド７５と、ピストン７３の外周面とシリンダ７１の内周面との間に形成されたオリフィス７７を主体に構成されており、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する（図９参照）。高減衰ダンパー７０は、梁部材１５０Ａ、１５０Ｂの他方側の端部１５８にそれぞれ取り付けられる。
梁部材１５０Ａを例にとって説明すると、高減衰ダンパー７０は、図１７に示すように軸線Ｌを水平に向けつつ、可動支承構造側となる梁部材１５０Ａの他方側の端部１５８と、それを支承する既設水門柱１３１の台座部１３２の側面とを連結する構造となっている。尚、高減衰ダンパー７０の取り付けは、操作橋１４０の横幅方向に並ぶ３列全ての梁部材１５０Ａに対して行われる。
高減衰ダンパー７０は実施形態１の場合と同じく、次のように設定されている。
（ａ）地震速度における降伏変位量δｙを、既設水門柱１３０の頂部変位の許容値δｃより小さな値に設定している。
（ｂ）地震速度における降伏荷重Ｒａを最大地震力Ｆｍより大きな値に設定している。
（ｃ）地震速度における降伏荷重Ｒａを、梁部材１５０の座屈荷重より小さな値に設定している。
（ｄ）熱伸縮速度（主桁の熱伸縮速度）における最大反力Ｒｂを地震速度における降伏荷重Ｒａの２０％以下に設定している。
上記により既存支持構造物１２０は、次の６つの構成を備えた連成耐震構造物１２０'となる。第１の構成は、水門ゲートＧ１、２の両側と中間位置に配置された３つの水門柱１３０である。第２の構成は、隣接する２つの水門柱１３０に架け渡されると共に、前記２つの水門柱１３０に対する支承構造が一方側は固定支承構造、他方側は可動支承構造である鋼製の梁部材１５０Ａ、１５０Ｂである。第３の構成は、前記梁部材１５０Ａ、１５０Ｂを橋軸方向の補強部材として有する操作橋（本発明の「橋体」に相当）１４０である。第４の構成は、前記可動支承構造側にあたる前記梁部材１５０Ａ、１５０Ｂの他方側の端部１５８と、その端部１５８を支承する水門柱１３０の頂部とを連結する高減衰ダンパー７０（詳しくは、震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパー）である。第６の構成は、前記固定支承構造側にあたる前記梁部材１５０Ａ、１５０Ｂの一方側の端部１５７と、その端部１５７を支承する水門柱１３０の頂部との間を連結する連結金具６０である。
２．効果説明
構造変更後、操作橋１４０を支える各水門柱１３０の間に、鋼製の梁部材１５０が架け渡された構造となり、更に、梁部材１５０の一方側の端部１５７は連結金具６０によってそれを支承する水門柱１３３の台座部１３４に連結され、また、梁部材１５０の他方側の端部１５８は高減衰ダンパー７０によって、それを支承する水門柱１３１、１３５の台座部１３２、１３６に連結される。以上のことから、各水門柱１３０と梁部材１５０が連成耐震構造物を形成する。そのため、地震発生時における、各水門柱１３０の基部に対する応力の集中を緩和できる。
しかも、高減衰ダンパー７０の作用により、既設水門柱１３１、１３３、１３５の頂部の変位量を、許容値δｃ以下に抑えられる。従って、地震発生時において、既設水門柱１３１、１３３、１３５の基部に対してそれほど大きなモーメントが加わることがなく、また水門柱１３１、１３３、１３５の頂部にかかる地震力が、許容値Ｐｃに至らない。よって、地震発生時に、既設水門柱１３１、１３３、１３５は損傷をほとんど受けず、地震発生前と同様の状態を保つ。そのため、水門ゲートＧ１、Ｇ２を支障なく開閉操作することが可能となり、ダム貯水制御機能を正常に働かせることが出来る。
また、連結金具６０を取り付けることで、梁部材１５０Ａの端部１５７は、既設水門柱１３３の台座部１３４に対してボルトＢによる固定と連結金具６０による固定により二重に固定されることとなる。
特に、実施形態１と同様に、連結金具６０の取り付けに使用するボルトＢ'の本数を、既設のボルトＢの本数に比べて多くしておけば、ボトルＢ'だけで、せん断強度が十分高くなる。そのため、梁部材１５０Ａの端部１５７に加わる地震力を連結金具６０が単独で受けることが可能となる。
尚、連結金具６０、及び高減衰ダンパー７０の取り付け位置は、水門ゲートＧ１、Ｇ２の可動範囲を考慮して決定してあり、水門ゲートＧ１、Ｇ２が持ち上がったとき（放水時）に、それと干渉しないように設定されている。
＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施形態１、２では、水量調整用の水門ゲートを２枚水門ゲートにするものを例示したが、水門ゲートは２枚である必要はなく、２枚以上であってもいいし、また１枚としてもよい。
（２）実施形態１では、主桁５０Ａ、５０Ｂの支承パターンとして、いずれも主桁５０Ａ、５０Ｂの左端側を固定支承構造、右端側を可動支承構造とする例を示した。支承パターンは、これに限定されるものではなく、例えば、実施形態１の主桁５０Ａの支承構造を入れ替えて、図１８に示すように、主桁５０Ａ、５０Ｂとも、中央の水門柱３３に支えられる箇所を固定支承構造としてもよい。
（３）実施形態１では、高減衰ダンパーの構成例として、オリフィス７７をピストン７３の外周面とシリンダ７１の内周面との間に形成したものを例示したが、オリフィス７７の形成箇所は実施形態の構成に限定されるものではなく、例えば、ピストンそのものに形成することも可能である。
１０…堤体
２０…既設支持構造物
２０’…連成耐震構造物
３１、３３、３５…水門柱
４０…操作橋（本発明の「橋体」に相当）
４１…梁部材
４５…床版
５０Ａ、５０Ｂ…主桁
７０…高減衰ダンパー
７１…シリンダ
７３…ピストン
８０…ビンガム流体
１２０…既設支持構造物
１２０’…連成耐震構造物
１３１、１３３、１３５…水門柱
１４０…操作橋（本発明の「橋体」に相当）
１５０Ａ、１５０Ｂ…梁部材
Ｇ１、Ｇ２…水門ゲート
δｙ…地震速度における降伏変位量
δｃ…水門柱の頂部変位の許容値
Ｒａ…地震速度における降伏荷重
Ｆｍ…最大地震力
Ｆ…固定支承構造
Ｍ…可動支承構造

Claims (6)

  1. 既設水門柱の耐震性向上構造であって、
    前記既設水門柱は、水門ゲートの両側に位置して、前記水門ゲートと前記水門ゲートの上方に位置する鋼製の主桁を有する既設橋体とを支える構造であり、かつ２つの前記既設水門柱に対する前記主桁の支承構造は一方側は固定支承構造であり、他方側は可動支承構造であるものにおいて、
    前記可動支承構造側にあたる前記主桁の他方側の端部と前記他方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーにて連結する構造変更を行うことによって、前記２つの既設水門柱と前記主桁により連成耐震構造物を構成させると共に、
    前記高減衰ダンパーはビンガム流体を封入したシリンダと、前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備え、
    前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、
    前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における降伏荷重が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある既設水門柱の耐震性向上構造。
  2. 前記固定支承構造側にあたる前記主桁の一方側の端部と、前記一方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、連結金具を介して連結する構造変更を含む請求項１に記載の既設水門柱の耐震性向上構造。
  3. 既設水門柱の耐震性向上構造であって、
    前記既設水門柱は、水門ゲートの両側に位置して、前記水門ゲートと前記水門ゲートの上方に位置する既設橋体とを支える構成であるものにおいて、
    前記既設橋体の下方又は側方において前記２つの既設水門柱に対して、鋼製の梁部材を橋軸方向に追加して架け渡すと共に、前記２つの既設水門柱に対する前記梁部材の支承構造を一方側は固定支承構造とし、他方側は可動支承構造とする構造変更と、
    前記可動支承構造側にあたる前記梁部材の他方側の端部と、前記他方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーにて連結する構造変更と、を行うことによって前記２つの既設水門柱と前記梁部材により連成耐震構造物を構成させると共に、
    前記高減衰ダンパーは、ビンガム流体を封入したシリンダと、前記シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備え、
    前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、
    前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における降伏荷重が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある既設水門柱の耐震性向上構造。
  4. 前記固定支承構造側にあたる前記主桁の一方側の端部と、前記一方側の端部を支承する既設水門柱の頂部とを、連結金具を介して連結する構造変更を含む請求項３に記載の既設水門柱の耐震性向上構造。
  5. 連成耐震構造物であって、
    前記水門ゲートの両側に配置される２つの水門柱と、
    前記２つの水門柱に架け渡されると共に、前記２つの水門柱に対する支承構造が一方側は固定支承構造、他方側は可動支承構造である鋼製の梁部材と、
    前記梁部材を主桁として有する橋体、又は前記梁部材を橋軸方向の補強部材として有する橋体と、
    前記可動支承構造側にあたる前記梁部材の他方側の端部と、前記他方側の端部を支承する水門柱の頂部とを連結し、かつ地震速度に対する依存性がない高一次剛性を有する高減衰ダンパーと、を備えてなり、
    前記高減衰ダンパーは、ビンガム流体を封入したシリンダと、シリンダ内を２室に画成するピストンと、前記ビンガム流体の通路となるオリフィスを備えた構造であり、
    前記高減衰ダンパーが降伏する荷重を降伏荷重と定義し、降伏する変位量を降伏変位量と定義したときに、
    前記高減衰ダンパーは、地震速度における前記降伏変位量が前記既設水門柱の頂部変位の許容値より小さく設定され、かつ地震速度における最大反力が最大地震力より大きく設定され、更に熱伸縮速度における最大反力が地震速度における降伏荷重の２０％以下に設定してある連成耐震構造物。
  6. 前記固定支承構造側にあたる前記梁部材の一方側の端部と、前記一方側の端部を支承する水門柱の頂部との間を、連結する連結金具を備える請求項５に記載の連成耐震構造物。
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