JP5922010B2 - 弾塑性履歴型ダンパ - Google Patents

Description

本発明は、建築物や橋梁等において上部構造物と下部構造物との間に設置され、常時や所定レベルまでの地震に対しては上部構造の変位を拘束するストッパとして機能し、所定レベル以上の地震に対しては剪断塑性変形することによりダンパとして機能する弾塑性履歴型ダンパに関する。

下記特許文献１−３には、橋梁の支承構造に用いられる低降伏点鋼を用いた剪断パネル型ダンパが記載されている。この剪断パネル型ダンパは、建築物や橋梁等において上部構造物と下部構造物との間において、下部構造物に固定設置され、常時や所定レベルまでの地震に対しては上部構造の変位を拘束するストッパとして機能し、所定レベル以上の地震に対しては剪断塑性変形することによりダンパとして機能する。具体的に、この剪断パネル型ダンパは、水平変位に対し剪断変形が生じるとき、剪断部の履歴減衰を利用して地震時の振動を低減させる。

特許第３７５５８８６号公報 特許第４１９２２２５号公報 特開２００７−１９８００２号公報

しかしながら、何れの特許文献の剪断パネル型ダンパにおいても、剪断部を一つしか有しておらず、所定レベル以上の地震に対して、一方向からの水平力に対してしかダンパとして機能しない。したがって、例えば、橋軸方向の水平力に対してダンパとして機能するように剪断パネル型ダンパを設置した場合に、橋軸方向以外の方向からの水平力が加わると、剪断パネル型ダンパは、入力のあった水平力を十分に減衰させることが出来ない。地震の際に何れの方向から所定レベル以上の水平力の入力があるのかは、予測困難である。

また、剪断パネル型ダンパの設置に際しては、想定される入力方向に対して高精度にダンパの剪断変形方向を合わせる設置角度設定が必要とされる。

本発明は、所定レベル以上の地震の際に、複数の方向からの入力に対してダンパとして機能し得る弾塑性履歴型ダンパを提供することを目的とする。

本発明に係る弾塑性履歴型ダンパは、第一構造物と第二構造物の間に設置される弾塑性履歴型ダンパにおいて、一端側が連結され他端側に向かって互いの間隔が漸次広がるように形成され、前記第一構造物及び／又は前記第二構造物に固定され、荷重を受けたときに弾塑性変形してエネルギー吸収を行う板状の二つの剪断部と、前記剪断部の前記他端側から張り出すように形成された第一補強部とを備える。

また、前記剪断部は、該剪断部間の中心線に対して外側に向けて７度〜１１度傾けて設けられるようにしても良い。更に、当該弾塑性履歴型ダンパは、全高４００ｍｍ以下となるようにしても良い。前記二つの剪断部の前記一端側を連結する連結部を備えるようにしても良い。

また、前記剪断部及び前記連結部は、基盤上に立設されていても良い。また、前記剪断部及び前記連結部は、相対する基盤間に立設されていても良い。

更に、前記連結部は、前記剪断部の一端側から外側に張り出すように形成された第二補強部によって補強されていても良い。

本発明では、二つの剪断部が第一構造物及び／又は第二構造物に固定されているので、所定レベル以上の地震の際に、二つの剪断部が剪断弾塑性変形することにより振動を減衰させることが出来る。また、二つの剪断部は一端で連結してなるので、より大きな地震時の振動を吸収することが出来、更に、二つの剪断部の向きを異ならせることで、一方向だけでなく複数の方向からの地震時の振動を吸収することが出来る。

本発明を適用した弾塑性履歴型ダンパが用いられる橋梁を示す図であり、（Ａ）は橋軸方向の模式的な断面図、（Ｂ）は橋軸直角方向の斜視図である。 本発明を適用した弾塑性履歴型ダンパの斜視図である。 上記弾塑性履歴型ダンパに中心軸線方向に対して正方向から５°傾いた方向から所定レベル以上の入力があったときの状態を示す図であり、（Ａ）は入力方向を示す平面図であり、（Ｂ）は前方斜視図であり、（Ｃ）は前後方斜視図である。 上記弾塑性履歴型ダンパに中心軸線方向に対して負方向から５°傾いた方向から所定レベル以上の入力があったときの状態を示す図であり、（Ａ）は入力方向を示す平面図であり、（Ｂ）は斜視図であり、（Ｃ）は前後方斜視図である。 上記弾塑性履歴型ダンパに中心軸線方向に対して正方向から１０°傾いた方向から所定レベル以上の入力があったときの状態を示す図であり、（Ａ）は入力方向を示す平面図であり、（Ｂ）は斜視図であり、（Ｃ）は前後方斜視図である。 上記弾塑性履歴型ダンパに中心軸線方向に対して負方向から１０°傾いた方向から所定レベル以上の入力があったときの状態を示す図であり、（Ａ）は入力方向を示す平面図であり、（Ｂ）は斜視図であり、（Ｃ）は前後方斜視図である。 剪断部の傾きが異なる弾塑性履歴型ダンパにそれぞれ水平方向の強制変位を与えた際の解析結果を示した図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して０度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して２．３７度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して５．２２度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して７．１２５度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して１０．１８度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 剪断部の傾きを剪断部間の中心線に対して１２．５２度傾けた弾塑性履歴型ダンパに、強制変位を与えた様子を示した平面図であり、（Ａ）は正方向から０度、（Ｂ）は負方向から０度、（Ｃ）は正方向から１０度傾けた強制変位を与えた様子を示した平面図である。 強制変位の載荷方向を異ならせた弾塑性履歴型ダンパの解析結果を示した図である。 弾塑性履歴型ダンパの設置例を示す図であり、（Ａ）は、側面図であり、（Ｂ）は斜視図である。

以下、本発明に係る弾塑性履歴型ダンパについて図面を参照して説明する。なお、以下、弾塑性履歴型ダンパについて、以下の順に沿って説明する。

１．橋梁の説明
２．弾塑性履歴型ダンパの説明
３．弾塑性履歴型ダンパの剪断部の傾きの説明
４．弾塑性履歴型ダンパの許容入力方向の説明
５．弾塑性履歴型ダンパの変形例の説明
６．弾塑性履歴型ダンパの設置例の説明

［１．橋梁の説明］
図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、一般に、橋桁等の上部構造物１は、橋脚や橋台といった下部構造物２上に設置された支承装置３に支承されている。図１に示すように、支承装置３には、一般に、固定支承装置３ａと可動支承装置３ｂとがあり、固定支承装置３ａは、一般に、上部構造物１の回転変形に対応して鉛直荷重を支持しつつ、水平・鉛直方向の変位を拘束して制限する。可動支承装置３ｂは、一般に、上部構造の回転変形と水平変位に対応している。ところで、新設橋梁では、橋脚等の下部構造物２の耐震性能が高められ、また、反力分散構造や免震構造の採用などが図られている。既設橋梁においても、下部構造物２の補強や支承取り替えや落橋防止システムの付加などの耐震補強工事が行われている。

例えば、耐震補強工事では、例えば下部構造物２の水平反力を分散するため、固定支承装置３ａを、積層ゴム支承や、支承板支承やローラ支承といった金属支承等の可動支承装置３ｂに交換する作業が行われる。しかし、固定支承装置３ａを可動支承装置３ｂに交換したときには、上部構造物１の移動量が増大する等の問題が生じ、移動量を制限する必要がある。本発明に係る弾塑性履歴型ダンパ１０は、例えば、可動支承装置３ｂとの組で、建築物や橋梁等において、上部構造物１と下部構造物２との間に設置され、下部構造物２に対する上部構造物１の移動量を制限するようにしている。

例えば、上部構造物１となる桁は、一対の主桁１ａ，１ａと横桁１ｂとを有している。そして、既設橋梁において、固定支承装置３ａの下部工耐力が不足している際には、主桁１ａ，１ａの下部フランジ４と下部構造物２である橋脚との間に、それまで上部構造物１の鉛直荷重を支持するために設置されていた固定支承装置３ａに替えて可動支承装置３ｂが設置される。この際、下部構造物２には、可動支承装置３ｂと組で弾塑性履歴型ダンパ１０が設置される。主として橋軸方向の所定レベル以上の水平力に対して弾塑性履歴型ダンパ１０を設置するときには、弾塑性履歴型ダンパ１０を上部構造物１の横桁１ｂに設けられるストッパ１６，１６で囲むように下部構造物２に設置される。これにより、弾塑性履歴型ダンパ１０は、大きな減衰性能により所定レベル以上の水平力を低減する他、高い剛性によりゴム支承や免震支承のみの弾性支持に比べ水平変位を小さく抑えることが出来る。これにより、弾塑性履歴型ダンパ１０は、下部構造物２を縮小出来、また、下部工耐震補強の縮小が可能となる。また、水平変位が小さくなることで桁遊間を小さくすることが可能となり、伸縮装置などの形状も小型化出来る。

なお、詳細は後述するが、弾塑性履歴型ダンパ１０は、必ずしも、可動支承装置３ｂとの組で用いる必要があるものではない。また、図１のような桁形式の橋梁だけでなく、アーチ橋、トラス橋などの特殊な構造を有する橋梁の端支点、ブレース材の端部や中間部等にも適用することが出来る。

［２．弾塑性履歴型ダンパの説明］
図２に示すように、本発明が適用された弾塑性履歴型ダンパ１０は、二つの剪断部１１，１１を連結部１２で連結して全体が一連となるように形成されている。

剪断部１１，１１は、例えば矩形板状を成し、平面状を成している。また、剪断部１１，１１は、基端部を平板状の連結部１２に離間させて、外側に開くように溶接接合等で固定されている。この場合、連結部１２に形成された剪断部１１，１１の基端部より外側が補強部１７，１７として機能する。このように、平面板状の連結部１２と一体化された二つの剪断部１１，１１は、基端部側から先端部側に向かって漸次広がり、略Ｖ字状を成し、ここでは、剪断部１１，１１の延長線の交点が鋭角となるように形成されている。好ましくは、剪断部１１，１１は、橋軸方向から外側に向けて０度より大きく、１１度以下となるように傾けて配置され、剪断部１１，１１の延長線の交点の角度が０度より大きく２２度以下となるように配置される。より好ましくは、７度から１１度となるように形成される。この角度は、広すぎると、０度や１８０度からの入力に対して弱くなってしまい、狭すぎると、横や斜めからの入力に弱くなってしまう。したがって、使用場所、用途等によって適宜決められる。

更に、剪断部１１，１１の先端部には、補強部１３，１３を構成する補強板が外側に張り出すように溶接接合されている。そして、これら剪断部１１，１１、連結部１２及び補強部１３，１３は、例えば一般構造用鋼材で形成されている。

一体化された剪断部１１，１１と連結部１２は、下部構造物２との取付部の基盤となるベースプレート１４に溶接接合等で固設される。このベースプレート１４は、一体化された剪断部１１，１１と連結部１２より大きな鋼板であり、矩形状を成す。そして、略Ｖ字状を成す一体化された剪断部１１，１１と連結部１２は、ベースプレート１４の幅方向中心線と剪断部１１，１１間の中心線とがほぼ一致する位置に固定される。また、このベースプレート１４は、下部構造物２に対してアンカーボルト等で固定される。

更に、一体化された剪断部１１，１１と連結部１２を挟んでベースプレート１４の反対側にも、プレート１５が設けられ、プレート１５には、一体化された剪断部１１，１１と連結部１２が溶接接合等で固定される。このプレート１５は、上部構造物１側に位置するものであり、ベースプレート１４と同様なものであっても、異なるものであっても良い。ここでは、ベースプレート１４と同じものが用いられる。そして、プレート１５には、一体化された剪断部１１，１１と連結部１２が剪断部１１，１１間の中心線とプレート１５の幅方向中心線とがほぼ一致する位置に固定される。このプレート１５の短辺側端面、すなわち橋軸直角方向と平行な端面１５ａ，１５ａは、上部構造物１のストッパと突き当たる部分となる。

一方、上部構造物１側は、図１（Ｂ）及び図２に示すように、上部構造物１の横桁１ｂにストッパ１６，１６が設けられている。ストッパ１６，１６は、橋軸方向に離間して設けられ、これらストッパ１６,１６の間に、下部構造物２に固定された弾塑性履歴型ダンパ１０が配設される。弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１，１１間の中心線を橋軸方向にして、下部構造物２にアンカーボルト等で固定される。かくして、弾塑性履歴型ダンパ１０は、主として橋軸方向の所定レベル以上の水平力の入力があったとき、上部構造物１のストッパ１６，１６とプレート１５の橋軸直角方向と平行な端面１５ａ，１５ａとが突き当たり、突き当たったときの衝撃を剪断部１１，１１や連結部１２が剪断塑性変形することにより減衰させる。

具体的に、弾塑性履歴型ダンパ１０は、橋軸方向の入力があったとき、連結部１２のベースプレート１４側の角近傍の剪断部１１，１１及び連結部１２が塑性変形して振動を減衰させる。なお、連結部１２のベースプレート１４側の角近傍の剪断部１１，１１及び連結部１２の変形の程度は、橋軸方向の入力の場合、入力の大きさによって異なることになる。

また、図３（Ａ）〜図６（Ａ）に示すように、橋軸に対して斜めの方向から所定レベル以上の入力があったときには、図３（Ｂ）〜図６（Ｂ）及び図３（Ｃ）〜図６（Ｃ）に示すように、入力のあった方向と近い剪断部１１が大きく塑性変形して振動を減衰させることが出来る。具体的に、弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して、先端部から基端部方向の正方向又は基端部から先端部方向の負方向に関わらず、±１５°程度傾いた方向からの入力に対して、振動を減衰させることが出来る。

なお、図３の例では、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して正方向から５°傾いた方向から入力があった状態を示している。図４の例では、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して負方向から５°傾いた方向から入力があった状態を示している。図５の例では、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して正方向から１０°傾いた方向から入力があった状態を示している。図６の例では、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して負方向から１０°傾いた方向から入力があった状態を示している。そして、連結部１２のベースプレート１４側の角近傍の剪断部１１，１１及び連結部１２の変形の程度は、入力の角度や入力の大きさによって異なることになる。

以上のような弾塑性履歴型ダンパ１０は、二つの剪断部１１，１１を有しているので、剪断部が一つの場合に比べ、より大きな振動を吸収することが出来る。また、剪断部１１，１１がＶ字状に開くように形成されているので、例えば、剪断部１１，１１間の中心線が橋軸方向となるように設置されたときにも、橋軸方向からの入力だけでなく、橋軸に対して斜めの方向からの振動も減衰させることが出来る。

更に、弾塑性履歴型ダンパ１０は、二つの剪断部１１，１１を有し、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して斜めの方向からの振動も減衰させることが出来、剪断部が一つの場合に比べ、入力の許容範囲及び許容角度が広く、入力に対して尤度があるので、弾塑性履歴型ダンパ１０を橋梁に取り付ける際に、例えば、剪断部１１，１１間の中心線が橋軸方向に対してずれ及び／又は傾いていても、振動を減衰させることが出来る。したがって、弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部が一つの場合に比べ、据付誤差を吸収することが出来、施工性が良い。よって、弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部が一つの場合に比べ、例えば、既設橋梁に後付けする場合や、斜角のついた桁や曲線桁や支点部に斜角の付いた桁の桁等に用いる場合に有効である。

更に、弾塑性履歴型ダンパ１０は、二つの剪断部１１，１１を有しているので、剪断部が一つの場合に比べ、剪断部１１の高さを低くすることが出来る。更に、剪断部１１の高さを低くすることが出来るので、基部に生じる曲げモーメントを少なくすることが出来、ベースプレート１４、プレート１５及びアンカーボルト等に対する負荷を低減することが出来る。したがって、弾塑性履歴型ダンパ１０は、ベースプレート１４及びプレート１５の厚さを薄くすることが出来、アンカーボルトの径を小さくすることが出来る。更に、弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１の高さを低くすることが出来、ベースプレート１４及びプレート１５の厚さを薄くすることが出来るので、剪断部が一つの場合に比べ、全高を低くすることが出来る。

例えば、剪断部が一つの弾塑性履歴型ダンパの設計反力が１０００ｋＮの場合には、弾塑性履歴型ダンパの全高が６００ｍｍ以上となるのに対して、本発明を適用した弾塑性履歴型ダンパ１０は、全高を４００ｍｍ以下とすることが出来る。

これにより、弾塑性履歴型ダンパ１０は、上部構造物１や下部構造物２等の狭い隙間にも配置することが出来、狭隘部での作業性が良く、施工性が良い。更に、下部構造物２に例えばブラケット等を配置する場合も、下部構造物２の付近に設けることが出来る。

なお、以上の例では、主として橋軸方向の振動を減衰させる弾塑性履歴型ダンパ１０の設置例を説明したが、弾塑性履歴型ダンパ１０は、橋軸直角方向の振動を減衰させるためにも使用することが出来る。この場合、弾塑性履歴型ダンパ１０は、橋軸直角方向に上部構造物１に離間して設けられたストッパ１６，１６間に、剪断部１１，１１間の中心線が橋軸直角方向となるように設置される。これにより、弾塑性履歴型ダンパ１０は、橋軸直角方向の振動を減衰させることが出来る他に、橋軸直角方向に対して斜めの方向の振動も減衰させることが出来る。更に、弾塑性履歴型ダンパ１０の設置に際しては、想定される入力方向に対して高精度に弾塑性履歴型ダンパ１０の剪断変形方向を合わせる設置角度に自由度を持たせることが出来る。

［３．弾塑性履歴型ダンパの剪断部の傾きの説明］
図７は、下記諸条件の剪断部１１の傾きが異なる弾塑性履歴型ダンパ１０に対して、強制変位を与えた際の解析結果を示している。なお、ここでは、剪断部１１，１１程に強制変位に大きな影響を与えるものではないので、補強部１７を省略している。

実施例１は、図８（Ａ）に示すような、図２等に示した弾塑性履歴型ダンパ１０から補強部１７を省略した弾塑性履歴型ダンパ１０について、弾塑性履歴型ダンパ１０の上端の節点と強制変位の載荷点とを多点拘束により剛体結合するとともに下端を完全拘束した状態で、強制変位の載荷点を正方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して０度傾けて、上端に２５０ｍｍの強制変位を与えた際に、汎用解析コードＡＢＡＱＵＳ Ｖｅｒ．６．９−１を使用して解析した解析結果である。この際、実施例１の弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１の傾きが剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して０度、剪断部１１の高さが３００ｍｍ、板厚が１０ｍｍである。更に、実施例１の弾塑性履歴型ダンパ１０は、使用材料が等方性材とし、バイリニアの弾塑性材料とし、使用値は次の通りである。
・材料 ：ＳＭ４００Ａ
・ヤング率 ：２０００００（ＭＰａ）
・ポアソン比 ：０．３
・降伏応力 ：２３５（ＭＰａ）
・ひずみ硬化率：１／１００

実施例２は、図８（Ｂ）に示すように、実施例１とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例３は、図８（Ｃ）に示すように、実施例１とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例４は、図９（Ａ）に示すように、実施例１とは剪断部１１の傾きを剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して２．３７度傾けた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例５は、図９（Ｂ）に示すように、実施例４とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例６は、図９（Ｃ）に示すように、実施例４とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例７は、図１０（Ａ）に示すように、実施例１とは剪断部１１の傾きを剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して５．２２度傾けた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例８は、図１０（Ｂ）に示すように、実施例７とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例９は、図１０（Ｃ）に示すように、実施例７とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例１０は、図１１（Ａ）に示すように、実施例１とは剪断部１１の傾きを剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して７．１２５度傾けた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１１は、図１１（Ｂ）に示すように、実施例１０とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１２は、図１１（Ｃ）に示すように、実施例１１とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例１３は、図１２（Ａ）に示すように、実施例１とは剪断部１１の傾きを剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０．１８度傾けた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１４は、図１２（Ｂ）に示すように、実施例１３とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１５は、図１２（Ｃ）に示すように、実施例１３とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例１６は、図１３（Ａ）に示すように、実施例１とは剪断部１１の傾きを剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１２．５２度傾けた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１７は、図１３（Ｂ）に示すように、実施例１６とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１８０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例１８は、図１３（Ｃ）に示すように、実施例１６とは強制変位の載荷点を剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

図７には、実施例１〜実施例１８における、強制変位が約６０ｍｍ時の載荷点において発生する反力（以下、便宜的に荷重とも言う）と、最大荷重時の変位とその際の荷重とが示されている。そして、図７より、剪断部１１，１１は、橋軸方向から外側に向けて好ましくは７度（更に好ましくは７．１２５度）〜１１度（更に好ましくは１０．１８度）傾けて配置されるようにすることがより好ましいことが分かった。

剪断部１１が剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）から外側に向けて１１度（更に好ましくは１０．１８度）以上で配置された場合には、強制変位を載荷する方向が０度の際に、すなわち、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）と一致するように載荷された際に、剪断部１１が容易に変位してしまう。換言すると、剪断部１１が剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）から外側に向けて１１度（更に好ましくは１０．１８度）以下で配置された場合には、強制変位を載荷する方向が０度、すなわち、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）と一致するように載荷された際にも、剪断部１１が容易に変位することを防止することが出来る。

また、剪断部１１が剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）から外側に向けて７度（更に好ましくは７．１２５度）以下に配置される場合には、強制変位を載荷する方向が１０度、すなわち、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して斜めの方向から載荷された際に、剪断部１１が容易に変位してしまう。換言すると、剪断部１１が剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）から外側に向けて７度（更に好ましくは７．１２５度）以上で配置される場合には、強制変位を載荷する方向が１０度、すなわち、剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して斜めの方向から載荷された際にも、剪断部１１が容易に変位することを防止することが出来る。

［４．弾塑性履歴型ダンパの許容入力方向の説明］
図１４は、下記諸条件の弾塑性履歴型ダンパ１０に対して、強制変位の載荷方向を異ならせて実施した際の解析結果を示している。

実施例２０は、図２等に示すような弾塑性履歴型ダンパ１０の上端の節点と強制変位の載荷点とを多点拘束により剛体結合するとともに下端を完全拘束した状態で、強制変位の載荷点を正方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して０度傾けて、上端に２５０ｍｍの強制変位を与えた際に、汎用解析コードＡＢＡＱＵＳ Ｖｅｒ．６．９−３を使用して解析した解析結果である。この際、実施例２０の弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１の傾きが剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して９．４６度、剪断部１１の高さが３００ｍｍ、剪断部１１の板厚が１０ｍｍ、連結部１２（補強部１７）及び補強部１３の板厚が２２ｍｍである。更に、実施例２０の弾塑性履歴型ダンパ１０は、使用材料が等方性材とし、バイリニアの弾塑性材料とし、使用値は次の通りである。
・材料 ：ＳＭ４００Ａ
・ヤング率 ：２０００００（ＭＰａ）
・ポアソン比 ：０．３
・降伏応力 ：２３５（ＭＰａ）
・ひずみ硬化率：１／１００

実施例２１は、実施例２０とは強制変位の載荷点を負方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例２２は、実施例２０とは強制変位の載荷点を正方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して５度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例２３は、実施例２０とは強制変位の載荷点を負方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して５度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例２４は、実施例２０とは強制変位の載荷点を正方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例２５は、実施例２０とは強制変位の載荷点を負方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１０度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

実施例２６は、実施例２０とは強制変位の載荷点を正方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１５度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。実施例２７は、実施例２０とは強制変位の載荷点を負方向から剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して１５度傾けて与えた以外は同じ諸条件で解析した解析結果である。

図１４には、実施例２０〜実施例２６における、強制変位が約６０ｍｍ時の載荷点において発生する荷重が示されている。そして、図１４より、強制変位が載荷される方向が剪断部１１，１１間の中心線（橋軸方向）に対して０度〜１５度の際には、剪断部１１，１１が容易に変位することを防止することが出来ることが分かった。

［５．弾塑性履歴型ダンパの変形例の説明］
なお、弾塑性履歴型ダンパ１０としては、ベースプレート１４やプレート１５を省略しても良い。ベースプレート１４を省略したときには、下部構造物２に一体化された剪断部１１，１１と連結部１２を固定するようにすれば良い。また、プレート１５を省略したときには、剪断部１１，１１の先端部や補強部１３，１３が直接ストッパ１６，１６に突き当たるようにすれば良い。このようにすることで、弾塑性履歴型ダンパ１０の部品点数の削減を図ることが出来る。勿論、ベースプレート１４やプレート１５を用いた方が、性能の安定性が向上する点で好ましい。

また、弾塑性履歴型ダンパ１０には、剪断部１１，１１、連結部１２及び補強部１３に、一般構造用鋼材に比べ延性に富み、降伏点に対して上下限の規格値を有するため性能安定性に優れた構造用鋼材である低降伏点鋼を用いるようにしても良い。また、弾塑性履歴型ダンパ１０には、地震エネルギを塑性歪エネルギによって吸収させるものであるため、地震時には確実に塑性化し、履歴挙動のバラツキが小さく、降伏点の許容範囲が狭い低降伏点鋼が好適である。

また、補強部１３，１３は、剪断部１１，１１の先端部を外側に広げるように折り曲げて、平板状の補強板を外側にのみ張り出すように形成するようにしても良い。更に、補強部１３，１３は、外側に張り出すように形成される際、剪断部１１，１１と成す角が、直角となるようにしても良く、鋭角となるようにしても良く、勿論、鈍角となるようにしても良い。更に、補強部１３，１３と剪断部１１，１１とが成す角を円弧面で構成するようにしても良い。また、補強部１３，１３は、剪断部１１，１１の先端部に、剪断部１１，１１の厚さ方向の両側に張り出すように、補強部１３，１３を構成する平板状の補強板を溶接接合し、先端形状がＴ字状を成すようにしても良い。更に、補強部１３，１３は、剪断部１１，１１の先端部よりやや基端側に、補強部１３，１３を構成する補強板を外側に張り出すように溶接接合するようにしても良い。

［６．弾塑性履歴型ダンパの設置例の説明］
弾塑性履歴型ダンパ１０は、図１及び図２に示した桁橋の他に、ビル鉄骨、橋梁、鉄道橋等にも用いることが出来る。例えば、図１５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、構造物のフレーム横梁や橋梁の横支材等５１と、ブレース材５３の一端が取り付けられ、鉄骨構造の節点に集まる部材相互の接合に用いるガセットプレート５２との間（ダンパー配置箇所）に弾塑性履歴型ダンパ１０を取り付けることが出来る。この場合、弾塑性履歴型ダンパ１０は、剪断部１１，１１の間の方向からの水平力を、剪断部１１，１１が剪断塑性変形することにより減衰させることが出来る。

１ 上部構造物、１ａ 主桁、１ｂ 横桁、２ 下部構造物、３ 支承装置、３ａ 固定支承装置、３ｂ 可動支承装置、４ 下部フランジ４、１０ 弾塑性履歴型ダンパ、１１（１１ａ，１１ｂ） 剪断部、１２ 連結部、１３ 補強部、１４ ベースプレート、１５ プレート、１５ａ 端面、１６ ストッパ、１７ 補強部、５１ 構造物のフレーム横梁や橋梁の横支材等、５２ ガセットプレート、５３ ブレース材

Claims (7)

1. 第一構造物と第二構造物の間に設置される弾塑性履歴型ダンパにおいて、
   一端側が連結され他端側に向かって互いの間隔が漸次広がるように形成され、前記第一構造物及び／又は前記第二構造物に固定され、荷重を受けたときに弾塑性変形してエネルギー吸収を行う板状の二つの剪断部と、
   前記剪断部の前記他端側から張り出すように形成された第一補強部とを備えることを特徴とする弾塑性履歴型ダンパ。
2. 前記剪断部は、該剪断部間の中心線に対して外側に向けて７度〜１１度傾けて設けられることを特徴とする請求項１記載の弾塑性履歴型ダンパ。
3. 当該弾塑性履歴型ダンパは、全高４００ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の弾塑性履歴型ダンパ。
4. 前記二つの剪断部の前記一端側を連結する連結部を備えることを特徴とする請求項１−３の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。
5. 前記剪断部及び前記連結部は、基盤上に立設されていることを特徴とする請求項４記載の弾塑性履歴型ダンパ。
6. 前記剪断部及び前記連結部は、相対する基盤間に立設されていることを特徴とする請求項４記載の弾塑性履歴型ダンパ。
7. 前記連結部は、前記剪断部の一端側から外側に張り出すように形成された第二補強部によって補強されていることを特徴とする請求項４−６の何れかに記載の弾塑性履歴型ダンパ。

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