JP5469734B1 - 橋梁制震装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁に対してコンパクトに構成されていて且つ安価であり、せん断パネル型ダンパーを容易に交換することができる橋梁制震装置を提供すること。
【解決手段】橋梁制震装置１０は、地震時に橋梁ＫＲに作用する橋軸方向の力をせん断パネル型ダンパー４０のせん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収するものである。この橋梁制震装置１０は、水平状に延びる水平部２０ａ，２０ｂを有し主桁１の端部に取付けられる補強材２０と、橋軸方向に延びて箱型形状である箱部３０ａを有し主桁１と橋台３のパラペット３ｂとの間で橋軸方向の力を伝達可能なブレース３０とを備える。せん断パネル型ダンパー４０は、補強材２０の水平部２０ａ，２０ｂとブレース３０の箱部３０ａとの間に介装され、一方のフランジが補強材２０の水平部２０ａ，２０ｂにボルト４１を用いて取付けられ、他方のフランジがブレース３０の箱部３０ａにボルト４１を用いて取付けられる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、地震時に橋梁に作用する橋軸方向の力を吸収する橋梁制震装置に関し、特に、橋軸方向の力をせん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収する橋梁制震装置に関する。

地震時等における橋梁の耐震性能を向上させるために、様々な制震方法が提案されている。例えば、橋台や橋脚等の下部構造自体の耐震強度を向上させる方法がある。しかし、この方法の場合、橋台や橋脚の断面積を大きくしたり、橋台や橋脚を補強する補強材の板厚を大きくすることになり、既存の下部構造に対して大掛かりの変更が必要になって、工事費用が大きい。

また、別の制震方法として、主桁等の上部構造と下部構造との間に設置される支承に、免震支承を用いる方法がある。この方法の場合、ゴム支承によって地震時の震動を減衰することができるが、ゴム支承自体が高価なものであるため、橋梁のコストが上昇する。こうして、従来から安価に橋梁の耐震性能を向上させることができる橋梁制震装置が求められている。

ここで、近年、低降伏点鋼で構成されるせん断パネルを用いて、震動エネルギーを吸収する新たな橋梁制震装置が提案されている。このような橋梁制震装置は、まだ実績が少ないが、例えば下記特許文献１に記載されている。この文献に記載された橋梁制震装置は、図１５（ａ）に示すように、可動支承１０２に支持される２本の主桁１０１の間で、横桁１０４より下側に設置されている。

具体的に、この橋梁制震装置１１０は、図１５（ｂ）に示すように、ウェブ１４０ａがせん断パネルである２つのせん断パネル型ダンパー１４０と、２つのストッパ１５０とを備えて構成されている。そして、各せん断パネル型ダンパー１４０が、図１５（ａ）に示すように、橋脚１０５に対して溶接等によって固定されていて、図１５（ｂ）に示すように、各ストッパ１５０が、各主桁１０１の間を架け渡すように取付けられて、せん断パネル型ダンパー１４０を挟み込んで橋軸方向の両端に当接している。

これにより、この橋梁制震装置１１０では、通常時又は小規模の地震時には、せん断パネル型ダンパー１４０とストッパ１５０との当接によって、主桁１０１の橋軸方向の変位が拘束され、可動支承１０２が固定支承として機能する。一方、大規模の地震時には、せん断パネル（ウェブ１４０ａ）が降伏点に達して、せん断塑性変形する。この結果、主桁１０１が橋軸方向に移動できるようになり、せん断パネルがせん断変形時の履歴減衰によって震動エネルギーを吸収するようになっている。

特許第３７５５８８６号

しかし、上記特許文献１に記載された橋梁制震装置１１０では、図１５（ｂ）に示すように、各主桁１０１の間を架け渡す２本の長いストッパ１５０が必要である。このため、橋梁制震装置１１０自体が比較的大きな構造になり、橋梁のコストの上昇を招くことになる。更に、仮に小規模の地震等によってせん断パネルがせん断塑性変形して、せん断パネル型ダンパー１４０を交換する必要が生じた場合に、せん断パネル型ダンパー１４０は橋脚１０５に対して溶接等によって固定されているため、容易に交換できるようになっていない。

そこで、本発明は、上記した課題を解決すべく、橋梁に対してコンパクトに構成されていて且つ安価であり、せん断パネル型ダンパーを容易に交換することができる橋梁制震装置を提供することを目的とする。

本発明に係る橋梁制震装置は、橋台の橋座部に支承を介して支持されている主桁の端部に設置され、ウェブがせん断パネルで構成されたせん断パネル型ダンパーを備え、地震時に橋梁に作用する橋軸方向の力を前記せん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収するものであって、水平状に延びる水平部を有し前記主桁の端部に取付けられる補強材と、橋軸方向に延びて箱型形状である箱部を有し前記主桁と橋台のパラペットとの間で橋軸方向の力を伝達可能なブレースとを備え、前記せん断パネル型ダンパーは、前記補強材の水平部と前記ブレースの箱部との間に介装され、一方のフランジが前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの箱部にボルトを用いて取付けられていることを特徴とする。

本発明に係る橋梁制震装置によれば、大規模の地震時に、ブレースに橋軸方向の大きな力が作用することで、せん断パネル型ダンパーのせん断パネルが降伏点に達して、せん断塑性変形する。これにより、高価なゴム支承等を用いることなく、せん断塑性変形時の履歴減衰によって、震動エネルギーを吸収することができる。
特に、この橋梁制震装置は、主に、水平状に延びる水平部を有する補強材と、箱型形状である箱部を有するブレースと、ウェブとフランジとを有するせん断パネル型ダンパーとで構成されるため、主桁の端部における小さい範囲でほぼ平面状の板材のみによって構成できる。このため、コンパクト且つ安価に構成することができる。
更に、せん断パネル型ダンパーは、補強材の水平部とブレースの箱部との間に介装されてボルトを用いて脱着可能に取付けられている。従って、せん断パネルがせん断塑性変形して交換する必要が生じた場合に、ボルトを脱着することで、せん断パネル型ダンパーを容易に交換することができる。

また、本発明に係る橋梁制震装置において、前記ブレースのうち橋台側の端部には、スリットを有し鉛直方向に延びる起立部が形成され、前記橋台のパラペットには、前記ブレースの起立部に対向する固定部材が固定され、橋軸方向に延びる係合部材の中間部が前記起立部のスリットに挿通された状態で、前記係合部材の一端部が前記固定部材に取付けられ、対向するブレースの起立部と固定部材の間、及び対向するブレースの起立部と前記係合部材の他端部の間には、主桁の温度変化時の伸縮量に対応する隙間が形成されていることが好ましい。

この場合には、通常時に主桁が温度変化によって伸縮すると、ブレースの起立部のスリットと係合部材の中間部とが橋軸方向に相対的にスライドして、主桁の温度変化時の伸縮を吸収できる。一方、大地震時には、対向するブレースの起立部と係合部材の他端部とが当接する、又は対向するブレースの起立部と固定部材とが当接することで、せん断パネル型ダンパーに橋軸方向の大きな力が作用して、せん断パネルがせん断塑性変形する。こうして、通常時に主桁が温度変化によって伸縮しても、十分対応できるようになっている。

また、本発明に係る橋梁制震装置において、前記対向するブレースの起立部と固定部材の間、及び前記対向するブレースの起立部と前記係合部材の他端部の間には、緩衝部材が設けられることが好ましい。
この場合には、緩衝部材によって、ブレースの起立部と固定部材とが当接する際の衝撃力、又はブレースの起立部と係合部材の他端部とが当接する際の衝撃力を緩和することができる。

本発明に係る橋梁制震装置において、橋脚に支承を介して支持されている２つの主桁の端部に設置され、ウェブがせん断パネルで構成された複数のせん断パネル型ダンパーを備え、地震時に橋梁に作用する橋軸方向の力を前記せん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収するものであって、水平状に延びる水平部を有し前記２つの主桁の端部にそれぞれ取付けられる補強材と、橋軸方向に延びて箱型形状であるブレースとを備え、一方の前記主桁の端部に配置されるせん断パネル型ダンパーは、一方の前記補強材の水平部と前記ブレースの一端部との間に介装され、一方のフランジが一方の前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの一端部にボルトを用いて取付けられ、他方の前記主桁の端部に配置されるせん断パネル型ダンパーは、他方の前記補強材の水平部と前記ブレースの他端部との間に介装され、一方のフランジが他方の前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの他端部にボルトを用いて取付けられていることを特徴とする。

上記した橋梁制震装置によれば、大規模の地震時に、ブレースに橋軸方向の大きな力が作用することで、せん断パネル型ダンパーのせん断パネルが降伏点に達して、せん断塑性変形する。これにより、高価なゴム支承等を用いることなく、せん断塑性変形時の履歴減衰によって、震動エネルギーを吸収することができる。
特に、この橋梁制震装置は、主に、水平状に延びる水平部を有する補強材と、箱型形状であるブレースと、ウェブとフランジとを有するせん断パネル型ダンパーとで構成されるため、各主桁の端部における小さい範囲でほぼ平面状の板材のみによって構成できる。このため、コンパクト且つ安価に構成することができる。
更に、せん断パネル型ダンパーは、補強材の水平部とブレースの箱部との間に介装されてボルトを用いて脱着可能に取付けられている。従って、せん断パネルがせん断塑性変形して交換する必要が生じた場合に、ボルトを脱着することで、せん断パネル型ダンパーを容易に交換することができる。

本発明によれば、橋梁に対してコンパクトに構成されていて且つ安価であり、せん断パネル型ダンパーを容易に交換することができる橋梁制震装置を提供できる。

橋梁に設置されている本実施形態の橋梁制震装置を示した図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 図１に示した補強材の平面図である。 （ａ）図１に示したブレースの外観図である。（ｂ）図６（ａ）の平面図である。（ｃ）図６（ａ）を右側から見た側面図である。 （ａ）図１に示したせん断パネル型ダンパーの外観図である。（ｂ）図７（ａ）の平面図である。（ｃ）図７（ａ）を右側から見た側面図である。 （ａ）図１に示した固定部材の外観図である。（ｂ）図８（ａ）の平面図である。（ｃ）図８（ａ）を右側から見た側面図である。（ｄ）図８（ａ）を左側から見た側面図である。 （ａ）図１に示した係合部材の外観図である。（ｂ）図９（ａ）の平面図である。（ｃ）図９（ａ）を右側から見た側面図である。（ｄ）図９（ａ）を左側から見た側面図である。 主桁に補強材を取付けた状態を示した図である。 支点上補鋼材の開口孔にブレースを貫通した状態を示した図である。 補強材の水平部とブレースの箱部との間にせん断パネル型ダンパーを介装して、ボルトを用いて取付けた状態を示した図である。 橋台のパラペットに固定部材を取付けると共に、橋台の橋座部に支承を介して主桁の端部を取付けた状態を示した図である。 橋梁に設置されている変形実施形態の橋梁制震装置を示した図である。 （ａ）橋梁に設置されている従来の橋梁制震装置を示した図である。（ｂ）図１５（ａ）の平面図である。

本発明に係る橋梁制震装置の実施形態について、図面を参照しながら以下に説明する。図１は、橋梁ＫＲに設置されている橋梁制震装置１０を示した図である。図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図１及び図２に示すように、橋梁ＫＲでは、主桁１の端部が支承２を介して橋台３に支持されている。

主桁１は、橋軸方向（図１の左右方向）に延びていて、ウェブ１ａと上フランジ１ｂと下フランジ１ｃとを有している。ここで、図１に示すように、主桁１の一方側の端部に橋梁制震装置１０が設置されているが、主桁１の他方側の端部にも同様の橋梁制震装置１０が設置されている。

支承２は、主桁１の端部を剛結しないで、主桁１の温度変化による伸縮を吸収できるように、主桁１の端部を支持するものである。本実施形態の橋梁ＫＲでは、免震支承ではなく後述する橋梁制震装置１０によって耐震性能を得ている。このため、支承２として、減衰機能を有する高価なゴム支承を用いずに、比較的安価な鋼製支承を用いている。また、支承２は、主桁１から鉛直方向の荷重のみを受承し、主桁１から橋軸方向の荷重を受承しない可動支承である。

橋台３は、橋梁ＫＲの両端に位置していて、主桁１等の上部構造からの荷重を支持する下部構造である。橋台３は、橋座部３ａとパラペット３ｂとを有し、橋座部３ａにて支承２を介して主桁１の端部を支持している。ここで、主桁１の端部が支承２によって支持されている部分には、鉛直方向に延びる支点上補鋼材４が取付けられている。

支点上補鋼材４は、主桁１の支点部分の強度を向上させるものであり、図２に示すように、鉛直方向に延びていて、全体が略矩形状になっている。そして、支点上補鋼材４は、主桁のウェブ１ａに対して対称的に取付けられた２枚の鋼板で構成されていて、各鋼板のうち鉛直方向の上方側に、後述するブレース３０の箱部３０ａが貫通する開口孔４ａを有している。

橋梁制震装置１０は、地震時に橋梁ＫＲに作用する橋軸方向の力を吸収するものであり、本実施形態では、図１に示すように、補強材２０と、ブレース３０と、せん断パネル型ダンパー４０と、固定部材５０と、係合部材６０とを備えて構成されている。そこで、各構成部材２０〜６０について順に説明する。図３は、図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図であり、図４は、図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。また、図５は、図１に示した補強材２０の平面図である。

補強材２０は、主桁１の強度を向上させるものであり、図１〜図５に示すように、主桁１の端部のウェブ１ａに溶接で取付けられている。この補強材２０は、水平状に延びる上側水平部２０ａ及び下側水平部２０ｂと、鉛直方向に延びる外側鉛直部２０ｃ及び内側鉛直部２０ｄとを有し、全て鋼板で構成されている。

上側水平部２０ａ及び下側水平部２０ｂは、図２〜図４に示すように、鉛直方向に所定距離だけ離れて配置されていて、図５に示すように、全体が略矩形状になっている。そして、上側水平部２０ａは、主桁１のウェブ１ａに対して対称的に取付けられた２枚の鋼板で構成されていて、各鋼板のうち橋軸方向の中間部に後述するボルト４１（図１参照）を取付けるための挿通孔２０ｅをそれぞれ１２個有している。下側水平部２０ｂの構成は、上側水平部２０ａの構成と同様であるため、その説明を省略する。

外側鉛直部２０ｃ及び内側鉛直部２０ｄは、図１及び図５に示すように、橋軸方向に所定距離だけ離れて配置されていて、図３に示すように、全体が略六角形状になっている。そして、外側鉛直部２０ｃは、主桁１のウェブ１ａと上側水平部２０ａと下側水平部２０ｂとに区画されて取付けられた６枚の鋼板で構成されている。上側水平部２０ａと下側水平部２０ｂの間の鋼板には、後述するブレース３０の箱部３０ａが挿通する凹部２０ｆが形成されている。内側鉛直部２０ｄの構成は、凹部２０ｆが形成されていないこと以外、外側鉛直部２０ｃの構成と同様であるため、その説明を省略する。

ブレース３０は、主桁１と橋台３のパラペット３ｂとの間で橋軸方向の力を伝達するものであり、図１に示すように、橋軸方向に延びている。ここで、図６（ａ）は、図１に示したブレース３０の外観図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）の平面図であり、図６（ｃ）は、図６（ａ）を右側から見た側面図である。このブレース３０は、橋軸方向に延びて箱型形状である箱部３０ａと、箱部３０ａのうち橋台３側の端から鉛直方向に延びる起立部３０ｂを有し、全て鋼板で構成されている。

箱部３０ａは、図６（ｃ）に示すように、上壁と下壁と両側壁とを有し、図６（ａ）（ｂ）に示すように、上壁及び下壁に後述するボルト４１（図１参照）を取付けるための挿通孔３０ｃをそれぞれ１２個有している。なお、図面の例ではボルト４１（挿通孔３０ｃ）の個数が１２個である場合が示されているが、実際に取付けられるボルト４１の個数は強度計算によって決められるようになっている。起立部３０ｂは、図６（ｃ）に示すように、略矩形状に形成されていて、上辺から下向きに延びるスリット３０ｄを２個有し、下辺から上向きに延びるスリット３０ｄを２個有している。各スリット３０ｄは、後述する各係合部材６０の連結プレート６０ｃを橋軸方向にスライド可能に組付けるものである。

せん断パネル型ダンパー４０は、ブレース３０に橋軸方向の大きな力が作用した場合に、せん断パネルがせん断塑性変形することによって、その力を吸収するものである。即ち、せん断パネル型ダンパー４０は、変形性能を有するせん断パネルの履歴減衰を利用して、地震によって発生する大きなエネルギーを吸収するものである。ここで、図７（ａ）は、図１に示したせん断パネル型ダンパー４０の外観図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）の平面図であり、図７（ｃ）は、図７（ａ）を右側から見た側面図である。このせん断パネル型ダンパー４０は、２つのウェブ４０ａと、上フランジ４０ｂと、下フランジ４０ｃとを有している。

ウェブ４０ａは、低降伏点鋼又は普通鋼材で構成されたせん断パネルである。即ち、ウェブ４０ａは、所定のせん断変形量を超えると塑性変形を生じるバイリニア履歴減衰部材で構成されていて、破壊されるまでの変形量が大きく低温での靭性を有し脆性破壊を起こし難い材料（例えばＳＭ４００Ａ）が使用される。ウェブ４０ａの両端部は、上フランジ４０ｂ及び下フランジ４０ｃに対して溶接等によって一体的に接合されている。上フランジ４０ｂ及び下フランジ４０ｃは、鋼板であり、図７（ｂ）に示すように、ボルト４１（図１参照）を取付けるための挿通孔４０ｅをそれぞれ１２個有している。

こうして、２個のせん断パネル型ダンパー４０は、図４に示すように、補強材２０の上側水平部２０ａとブレース３０の箱部３０ａの上壁との間で、ウェブ４０ａが鉛直方向に延びるように介装されている。そして、上フランジ４０ｂが補強材２０の上側水平部２０ａに、ボルト（高力ボルト）４１を用いて脱着可能に取付けられ、下フランジ４０ｃがブレース３０の箱部３０ａの上壁に、ボルト４１を用いて脱着可能に取付けられている。

同様に、２個のせん断パネル型ダンパー４０は、補強材２０の下側水平部２０ｂとブレース３０の箱部３０ａの下壁との間で、ウェブ４０ａが鉛直方向に延びるように介装されている。そして、下フランジ４０ｃが補強材２０の下側水平部２０ｂに、ボルト４１を用いて脱着可能に取付けられ、上フランジ４０ｂがブレース３０の箱部３０ａの下壁に、ボルト４１を用いて脱着可能に取付けられている。

そして、４個のせん断パネル型ダンパー４０が、図４に示すように、上下左右対称に配置されることで、橋軸方向の地震エネルギーを十分に吸収できるようになっている。本実施形態では、せん断パネル型ダンパー４０が、橋軸方向と直交する方向に１列で合計４個配置されているが（図１及び図４参照）、２列に合計８個配置しても良く、せん断パネル型ダンパー４０の配置及び個数は適宜変更可能である。

固定部材５０は、図１に示すように、橋台３のパラペット３ｂに固定されていて、ブレース３０と橋台３のパラペット３ｂとの間隔を調整しつつ、後述する係合部材６０を取付けるものである。ここで、図８（ａ）は、図１に示した固定部材５０の外観図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の平面図であり、図８（ｃ）は、図８（ａ）を右側から見た側面図であり、図８（ｄ）は、図８（ａ）を左側から見た側面図である。この固定部材５０は、鉛直方向に延びる固定板５０ａ及び取付板５０ｂと、これら固定板５０ａと取付板５０ｂとを連結する６個の連結板５０ｃと、取付板５０ｂから突き出ている当接板５０ｄとを有し、全て鋼板で構成されている。

固定板５０ａは、図８（ｄ）に示すように、矩形状であり、周縁に８個のボルト挿通孔５０ｅを有している。これにより、固定板５０ａは、図１に示すように、各アンカーボルト５１によって橋台３のパラペット３ｂに固定されている。取付板５０ｂは、図８（ｃ）に示すように、固定板５０ａより僅かに小さい矩形状であり、上側と下側にそれぞれ６個のボルト挿通孔５０ｆを有している。各連結板５０ｃは、図８（ａ）に示すように、橋軸方向に延びていて、図８（ｃ）に示すように、上下方向の中間に配置された２個の連結板５０ｃは、接合強度を大きくするためにＴ字状になっている。当接板５０ｄは、ブレース３０の起立部３０ｂに対向する部分であり（図１参照）、ブレース３０側に緩衝部材５２を接着している。

係合部材６０は、図１に示すように、固定部材５０に取付けられて、ブレース３０に対して橋軸方向に相対移動可能なものである。ここで、図９（ａ）は、図１に示した係合部材６０の外観図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）の平面図であり、図９（ｃ）は、図９（ａ）を右側から見た側面図であり、図９（ｄ）は、図９（ａ）を左側から見た側面図である。この係合部材６０は、橋軸方向に延びていて、固定部材５０側に一端側プレート６０ａを有し、ブレース３０側に他端側プレート６０ｂを有し、これら一端側プレート６０ａと他端側プレート６０ｂを連結する２個の連結プレート６０ｃを有している。これら各プレート６０ａ，６０ｂ，６０ｃは、全て鋼板で構成されている。

一端側プレート６０ａは、図９（ｄ）に示すように、矩形状であり、６個のボルト挿通孔６０ｄを有している。これにより、一端側プレート６０ａは、図１に示すように、各ボルト６１によって固定部材５０の取付板５０ｂに取付けられている。この一端側プレート６０ａが、本発明の「係合部材の一端部」に相当する。他端側プレート６０ｂは、図９（ｃ）に示すように、矩形状であり、ブレース３０の起立部３０ｂに対向する部分であり（図１参照）、起立部３０ｂ側に緩衝部材６２を接着している。この他端側プレート６０ｂが、本発明の「係合部材の他端部」に相当する。各連結プレート６０ｃは、橋軸方向に延びていて、ブレース３０の起立部３０ｂに形成されたスリット３０ｄ（図６（ｃ）参照）に対して、橋軸方向にスライド可能に組付けられている。この連結プレート６０ｃが、本発明の「係合部材の中間部」に相当する。

ここで、固定部材５０及び係合部材６０は、通常時に主桁１が温度変化によって伸縮したとき、及び小地震時に主桁１が橋軸方向に僅かに移動するときに、主桁１の橋軸方向の変位を拘束しないで逃がすスライド機構を構成するものである。即ち、図１に示すように、係合部材６０の連結プレート６０ｃがブレース３０のスリット３０ｄに挿通された状態で、対向するブレース３０の起立部３０ｂと固定部材５０の当接板５０ｄ（詳細には緩衝部材５２）との間に隙間Ｄ１が形成されると共に、対向するブレース３０の起立部３０ｂと係合部材６０の他端側プレート６０ｂ（詳細には緩衝部材６２）との間に隙間Ｄ２が形成されている。

本実施形態の橋梁ＫＲでは、橋長が約５０ｍ程度であるため、主桁１の温度変化時の伸縮量を考慮した結果、上記した隙間Ｄ１及び隙間Ｄ２は、２０ｍｍ程度に設定されている。これにより、主桁１が温度変化によって伸縮、又は小地震時に橋軸方向に移動しても、隙間Ｄ１及び隙間Ｄ２だけ主桁１の変位を逃がして吸収できるようになっている。そして、このときには、ブレース３０に橋軸方向の大きな力が作用しないため、せん断パネル型ダンパー４０のせん断パネル（ウェブ４０ａ）が不意にせん断塑性変形しないようになっている。なお、上記した隙間Ｄ１及び隙間Ｄ２の寸法は、橋長に応じて適宜変更可能である。

一方、大地震時に橋梁ＫＲに横揺れが生じて、主桁１が図１の左向きに大きく振れた場合には、ブレース３０の起立部３０ｂと固定部材５０の当接板５０ｄ（緩衝部材５２）とが当接する。これにより、ブレース３０に図１の右向きで橋軸方向の大きな反力が作用して、せん断パネル型ダンパー４０のせん断パネル（ウェブ４０ａ）がせん断塑性変形する。そして、主桁１が図１の右向きに大きく振れた場合には、ブレースの起立部３０ｂと係合部材６０の他端側プレート６０ｂ（緩衝部材６２）とが当接する。これにより、ブレース３０に図１の左向きで橋軸方向の大きな反力が作用して、せん断パネル型ダンパー４０のせん断パネルがせん断塑性変形する。この結果、せん断パネルの履歴減衰が生じて、橋梁ＫＲに生じる震動エネルギーを吸収することができ、支承２自体が破壊される可能性を大幅に軽減できる。

次に、上記のように構成される橋梁制震装置１０の施工手順について、図１０〜図１３を参照しながら説明する。この橋梁制震装置１０の施工は、工場と現場とで分けて行われる。先ず、工場において、図１０に示すように、主桁１の端部に対して、支点上補鋼材４及び補強材２０を溶接で取付ける。次に、工場において、２個のブレース３０を製作した後、図１１に示すように、支点上補鋼材４の２つの開口孔４ａ（図２参照）に対して、各ブレース３０の箱部３０ａをそれぞれ貫通させる。

続いて、工場において、図１２に示すように、２個のせん断パネル型ダンパー４０を補強材２０の上側水平部２０ａとブレース３０の箱部３０ａの上壁との間に介装し（図４参照）、上フランジ４０ｂを上側水平部２０ａにボルト４１で取付け、下フランジ４０ｃを箱部３０ａの上壁にボルト４１で取付ける。同時に、２個のせん断パネル型ダンパー４０を補強材２０の下側水平部２０ｂとブレース３０の箱部３０ａの下壁との間に介装し（図４参照）、下フランジ４０ｃを下側水平部２０ｂにボルト４１で取付け、上フランジ４０ｂを箱部３０ａの下壁にボルト４１で取付ける。こうして、工場での作業が完了する。

そして、現場において、図１３に示すように、固定部材５０を、固定板５０ａにてアンカーボルト５１で橋台３のパラペット３ｂに取付ける。なお、固定部材５０は、２個のブレース３０に対応して、２個取付けられる。また、現場において、既に工場で補強材２０とブレース３０とせん断パネル型ダンパー４０とが取付けられた主桁１の端部を、支承２を介して橋台３の橋座部３ａに取付ける。最後に、現場において、図１に示すように、ブレース３０の起立部３０ｂに形成された各スリット３０ｄ（図６（ｃ）参照）に、係合部材６０の連結プレート６０ｃを挿入した状態で、各係合部材６０の一端側プレート６０ａを固定部材５０の取付板５０ｂにボルト６１で取付ける。こうして、橋梁制震装置１０の施工が完了する。

本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の橋梁制震装置１０によれば、大規模の地震時に、ブレース３０に橋軸方向の大きな力が作用することで、せん断パネル型ダンパー４０のせん断パネル（ウェブ４０ａ）が降伏点に達して、せん断塑性変形する。これにより、高価なゴム支承等を用いることなく、せん断塑性変形時の履歴減衰によって、震動エネルギーを吸収することができる。

即ち、従来においては、高価なゴム支承による免震支承を適用したり、橋台や橋脚等の下部構造自体を大掛かりに補強することによって、橋梁の耐震性能を向上させることが一般的であった。しかし、本実施形態の橋梁制震装置１０を用いることで、免震支承を適用しなくても、また下部構造自体を大掛かりに補強しなくても、安価な構成で十分な耐震性能を得ることができる。

特に、本実施形態の橋梁制震装置１０は、図１に示すように、主に、補強材２０とブレース３０とせん断パネル型ダンパー４０と固定部材５０と係合部材６０とで構成されるため、主桁１の端部における小さい範囲でほぼ平面状の板材のみによって構成できる。具体的に、本実施形態の橋梁制震装置１０において、橋軸方向の寸法は約２０００ｍｍであり、鉛直方向の寸法は約１０００ｍｍであり、幅寸法（図４の左右方向の寸法）は約６００ｍｍである。こうして、本実施形態では、コンパクト且つ安価に構成される橋梁制震装置１０と、安価な鋼製支承である支承２との組み合わせによって、従来の制震方法に比べて大幅にコストを削減できる。

更に、本実施形態の橋梁制震装置１０では、図１に示すように、せん断パネル型ダンパー４０が、補強材２０の上側水平部２０ａとブレース３０の箱部３０ａの上壁との間、及び補強材２０の下側水平部２０ｂとブレース３０の箱部３０ａの下壁との間に介装されて、ボルト４１を用いて脱着可能に取付けられている。従って、仮に大規模の地震等によってせん断パネルがせん断塑性変形して、せん断パネル型ダンパー４０を交換する必要が生じた場合に、ボルト４１を脱着することで、せん断パネル型ダンパー４０を容易に交換することができる。

また、本実施形態の橋梁制震装置１０では、図１に示すように、ブレース３０の起立部３０ｂのスリット３０ｄと、固定部材５０と、係合部材６０によって、主桁１が橋軸方向に僅かに移動できるスライド機構が構成されている。即ち、通常時に主桁１が温度変化によって伸縮すると、ブレース３０の起立部３０ｂのスリット３０ｄと係合部材６０の連結プレート６０ｃとが、隙間Ｄ１又は隙間Ｄ２だけ橋軸方向にスライドして、主桁１の温度変化時の伸縮を吸収できる。こうして、通常時に主桁１が温度変化によって伸縮しても、十分対応できるようになっている。

一方、大地震時には、対向するブレース３０の起立部３０ｂと固定部材５０の当接板５０ｄが当接するように移動する。又は、対向するブレースの起立部３０ｂと係合部材６０の他端側プレート６０ｂとが当接するように移動する。このとき、固定部材５０の当接板５０ｄに緩衝部材５２が取付けられ、係合部材６０の他端側プレート６０ｂに緩衝部材６２が取付けられているため、緩衝部材５２，６２によって、当接する際の衝撃力を緩和することができる。なお、本実施形態において、緩衝部材５２，６２はクロロプレンゴムで構成されているが、緩衝部材の構成は適宜変更可能である。

次に、変形実施形態の橋梁制震装置１０Ｘについて、図１４を参照しながら説明する。図１４は、橋梁ＫＲ１に適用されている橋梁制震装置１０Ｘを示した図である。図１４に示すように、橋梁ＫＲ１では、主桁１Ａの端部が支承２Ａを介して橋脚３Ｘに支持されると共に、主桁１Ｂの端部が支承２Ｂを介して橋脚３Ｘに支持されている。なお、支承２Ａ，２Ｂは、可動支承ではなく、主桁１Ａ，１Ｂから鉛直方向の荷重及び橋軸方向の荷重を受承する固定支承である。

変形実施形態の橋梁制震装置１０Ｘは、上述した橋梁制震装置１０と異なり、固定部材５０及び係合部材６０を備えておらず、２つの主桁１Ａ，１Ｂの端部に設置されている。補強材２０Ａは一方の主桁１Ａの端部に取付けられ、補強材２０Ｂは他方の主桁１Ｂの端部に取付けられていて、補強材２０Ａ及び補強材２０Ｂのその他の構成は、上述した補強材２０の構成と同様であるため、その説明を省略する。ブレース３０Ｘは、橋軸方向に延びていて、箱型形状になっている。そして、ブレース３０Ｘは、一方の支点上補鋼材４Ａの開口孔４ａを貫通すると共に、他方の支点上補鋼材４Ｂの開口孔４ａを貫通していて、ブレース３０Ｘの一端部３０Ａが補強材２０Ａの内部に配置され、ブレース３０Ｘの他端部３０Ｂが補強材２０Ｂの内部に配置されている。

せん断パネル型ダンパー４０Ａは、上述したせん断パネル型ダンパー４０と同様の構成であり、主桁１Ａの端部に配置されている。このせん断パネル型ダンパー４０Ａは、補強材２０Ａの上側水平部２０ａとブレース３０の一端部３０Ａの上壁との間に介装され、上フランジが上側水平部２０ａにボルト４１を用いて取付けられ、下フランジがブレース３０の一端部３０Ａの上壁に取付けられている。また、せん断パネル型ダンパー４０Ａは、補強材２０Ａの下側水平部２０ｂとブレース３０の一端部３０Ａの下壁との間に介装され、上フランジがブレース３０の一端部３０Ａの下壁にボルト４１を用いて取付けられ、下フランジが下側水平部２０ｂにボルト４１を用いて取付けられている。

せん断パネル型ダンパー４０Ｂは、上述したせん断パネル型ダンパー４０と同様の構成であり、主桁１Ｂの端部に配置されている。このせん断パネル型ダンパー４０Ｂは、補強材２０Ｂの上側水平部２０ａとブレース３０の他端部３０Ｂの上壁との間に介装され、上フランジが上側水平部２０ａにボルト４１を用いて取付けられ、下フランジがブレース３０の他端部３０Ｂの上壁に取付けられている。また、せん断パネル型ダンパー４０Ｂは、補強材２０Ｂの下側水平部２０ｂとブレース３０の他端部３０Ｂの下壁との間に介装され、上フランジがブレース３０の他端部３０Ｂの下壁にボルト４１を用いて取付けられ、下フランジが下側水平部２０ｂにボルト４１を用いて取付けられている。

変形実施形態の橋梁制震装置１０Ｘによれば、大規模の地震時に、ブレース３０に橋軸方向の大きな力が作用することで、せん断パネル型ダンパー４０Ａ，４０Ｂのせん断パネルが降伏点に達して、せん断塑性変形する。これにより、高価なゴム支承等を用いることなく、せん断塑性変形時の履歴減衰によって、震動エネルギーを吸収することができる。なお、橋梁ＫＲ１の支承２Ａ，２Ｂは可動支承ではなく固定支承であるため、主桁１Ａ，１Ｂの温度変化による伸縮が生じない。このため、橋梁制震装置１０Ｘが、主桁１Ａ，１Ｂの温度変化時の伸縮に対応するスライド機構（固定部材５０及び係合部材６０）を備えていなくても、問題はない。変形実施形態の橋梁制震装置１０Ｘのその他の作用効果は、上述した橋梁制震装置１０の作用効果と同様であるため、その説明を省略する。

以上、本発明に係る橋梁制震装置の実施形態について説明したが、本発明はこれらに限定されることはなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。
例えば、図１に示した本実施形態の橋梁制震装置１０において、橋梁ＫＲの支承２が可動支承ではなく固定支承である場合には、主桁１の温度変化時の伸縮に対応するスライド機構（固定部材５０及び係合部材６０）を備えていなくても良い。この場合には、ブレース３０が橋台３のパラペット３ｂに直接固定される。

また、本実施形態において、安価な鋼製支承である支承２が適用されている橋梁ＫＲに対して橋梁制震装置１０を設置したが、免震支承が適用されている橋梁ＫＲに対して橋梁制震装置１０を設置しても良い。この場合には、免震支承及び橋梁制震装置１０の両方で震動エネルギーを吸収することができ、想定した地震より大きな地震が生じた場合に、せん断パネル型ダンパー４０のせん断パネルが免震支承より先に破壊して、免震支承を保護することができる。

また、本実施形態において、図１に示すように、ブレース３０の起立部３０ｂに対向する固定部材５０の当接板５０ｄに、緩衝部材５２を取付け、ブレース３０の起立部３０ｂに対向する係合部材６０の他端側プレート６０ｂに、緩衝部材６２を取付けた。しかしながら、当接板５０ｄに対向するブレース３０の起立部３０ｂに、緩衝部材を取付け、他端側プレート６０ｂに対向するブレース３０の起立部３０ｂに、緩衝部材を取付けても良い。
また、本実施形態及び変形実施形態の橋梁制震装置１０，１０Ｘは、落橋防止装置として使用することも可能である。

１，１Ａ，１Ｂ 主桁
２，２Ａ，２Ｂ 支承
３ 橋台
３ａ 橋座部
３ｂ パラペット
３Ｘ 橋脚
４ 支点上補鋼材
１０，１０Ｘ 橋梁制震装置
２０Ａ，２０Ｂ 補強材
２０ａ 上側水平部
２０ｂ 下側水平部
３０，３０Ｘ ブレース
３０ａ 箱部
３０ｂ 起立部
３０ｄ スリット
４０ せん断パネル型ダンパー
４０ａ ウェブ（せん断パネル）
４０ｂ 上フランジ
４０ｃ 下フランジ
５０ 固定部材
５０ａ 固定板
５０ｂ 取付板
５０ｃ 連結板
５０ｄ 当接板
５１ アンカーボルト
５２ 緩衝部材
６０ 係合部材
６０ａ 一端側プレート
６０ｂ 他端側プレート
６０ｃ 連結プレート
６１ ボルト
６２ 緩衝部材
ＫＲ，ＫＲ１ 橋梁

Claims (4)

1. 橋台の橋座部に支承を介して支持されている主桁の端部に設置され、ウェブがせん断パネルで構成されたせん断パネル型ダンパーを備え、地震時に橋梁に作用する橋軸方向の力を前記せん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収する橋梁制震装置において、
   水平状に延びる水平部を有し前記主桁の端部に取付けられる補強材と、
   橋軸方向に延びて箱型形状である箱部を有し前記主桁と橋台のパラペットとの間で橋軸方向の力を伝達可能なブレースとを備え、
   前記せん断パネル型ダンパーは、前記補強材の水平部と前記ブレースの箱部との間に介装され、一方のフランジが前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの箱部にボルトを用いて取付けられていることを特徴とする橋梁制震装置。
2. 請求項１に記載された橋梁制震装置において、
   前記ブレースのうち橋台側の端部には、スリットを有し鉛直方向に延びる起立部が形成され、
   前記橋台のパラペットには、前記ブレースの起立部に対向する固定部材が固定され、
   橋軸方向に延びる係合部材の中間部が前記起立部のスリットに挿通された状態で、前記係合部材の一端部が前記固定部材に取付けられ、
   対向するブレースの起立部と固定部材の間、及び対向するブレースの起立部と前記係合部材の他端部の間には、主桁の温度変化時の伸縮量に対応する隙間が形成されていることを特徴とする橋梁制震装置。
3. 請求項２に記載された橋梁制震装置において、
   前記対向するブレースの起立部と固定部材の間、及び前記対向するブレースの起立部と前記係合部材の他端部の間には、緩衝部材が設けられていることを特徴とする橋梁制震装置。
4. 橋脚に支承を介して支持されている２つの主桁の端部に設置され、ウェブがせん断パネルで構成された複数のせん断パネル型ダンパーを備え、地震時に橋梁に作用する橋軸方向の力を前記せん断パネルがせん断塑性変形することによって吸収する橋梁制震装置において、
   水平状に延びる水平部を有し前記２つの主桁の端部にそれぞれ取付けられる補強材と、
   橋軸方向に延びて箱型形状であるブレースとを備え、
   一方の前記主桁の端部に配置されるせん断パネル型ダンパーは、一方の前記補強材の水平部と前記ブレースの一端部との間に介装され、一方のフランジが一方の前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの一端部にボルトを用いて取付けられ、
   他方の前記主桁の端部に配置されるせん断パネル型ダンパーは、他方の前記補強材の水平部と前記ブレースの他端部との間に介装され、一方のフランジが他方の前記補強材の水平部にボルトを用いて取付けられ、他方のフランジが前記ブレースの他端部にボルトを用いて取付けられていることを特徴とする橋梁制震装置。

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