JP6627178B2 - 橋桁支持構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道橋、道路橋等の橋梁に適用される橋桁支持構造に関する。

従来の一般的な橋梁には、アンカーボルトにより、橋桁を支持する支承体を台座となる橋脚に支持する橋桁支持構造が組み込まれている。
図４に示される橋桁支持構造１は、橋脚２内に基端部３Ａが埋め込まれかつ橋脚２から突出するように上端部３Ｂが設けられたアンカーボルト３を有している。
このアンカーボルト３は、橋脚２に対して垂直となるように配置され、かつ該橋脚２上に設置された支承体４の貫通孔５を上下に貫通するように設置されている。

この支承体４は、下部に位置するベースプレート６と、該ベースプレート６上に設置された支承ゴム本体部７と、該支承ゴム本体部７上に積層された上部プレート８とから構成され、該上部プレート８上に橋桁１０が固定されている。
この橋桁１０は、上部に位置する上フランジ１１、下部に位置する下フランジ１２と、これら両フランジ１１・１２を連結する桁本体部１３とを有するものであって、該橋桁１０の下フランジ１２は、セットボルト１４を介して支承体４の上部プレート８に連結固定されるようになっている。
なお、上記支承体の形態以外に、ピン支承、ピボット支承、支承板支承等の鋼製支承においても、ベースプレートとアンカーボルトの構造は同一であり、本発明の対象である。

一方、アンカーボルト３の上端部３Ｂが挿通される貫通孔５は、該支承体４のベースプレート６を上下に貫通するように形成されている。
また、支承体４のベースプレート６を貫通したアンカーボルト３の上端部３Ｂには、座金１５を介してナット１６が螺合されており、該ナット１６の締結により、橋脚２上に支承体４が固定されるようになっている。

上記橋桁支持構造に関連した技術としては、例えば特許文献１に示される支承装置が知られている。
この特許文献１に記載される支承装置は、支承装置取付用プレートに形成した取付穴の内径とほぼ同じ外径の円筒形のカプラー本体部を有し、該カプラー本体部に、建築物や橋梁等の構造物の下部構造に固定されるアンカーボルトが螺着される構成である。

特開２０１０−２１６０８６号公報

上述した特許文献１及び図４に示される構造体では、橋脚２内にアンカーボルト３が埋め込まれるとともに、橋脚２から突出したアンカーボルト３の上端部がナット１６により螺合される構成（特許文献１ではアンカーボルトがカプラー本体部に螺着される構成）である。
このため、地震発生時において、橋桁１０と一体となっている支承体４が上揚力により持ち上げられた場合に、その支承体４の上揚力がアンカーボルト３にも作用し、これによって該アンカーボルト３が埋め込まれたコンクリート製の橋脚２を破壊してしまうことがある。
そして、このようなコンクリートの損傷が発生した場合には、地震後の橋脚２の復旧が困難となるという問題があった。また、橋脚２にリブやスタッドを設けて水平方向の抵抗力を発生させた場合にも同様の問題が発生していた。

この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、地震発生時において、橋桁と一体となっている支承体に強い上揚力が発生した場合であっても、その上揚力がアンカーボルトを経由して橋脚に伝達されることを防止して、該橋脚が破壊されることを未然に防止することが可能な橋桁支持構造を提供する。

上記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
すなわち、本発明では、橋脚上に支承体を介して橋桁が支持された橋梁において、前記橋脚内に基端部が埋め込まれかつ前記橋脚から上方に突出するように上端部が設けられたアンカーボルトと、前記橋脚上に設置される前記支承体に設けられて前記アンカーボルトの上端部が挿通される孔と、該支承体の孔を貫通した前記アンカーボルトの上端部に螺合されるナットと、前記支承体の孔の開口縁部と前記ナットの間に配置されて該ナットの締結力を前記支承体に伝達する抵抗部材とを有し、前記抵抗部材は、前記支承体の上下方向変位に伴って、前記アンカーボルトより大きく変形することを特徴とする。例えば、抵抗部材３０は支承体２２の貫通孔２５より大きな形状に形成され、ナット３１は支承体２２の貫通孔２５より小径に形成される。

そして、本発明によれば、橋脚から上方に突出したアンカーボルトの上端部が、橋桁を支える支承体の孔を貫通した後、抵抗部材を介してナットに螺合される。そして、このような抵抗部材を介したナットの締結により、橋脚のアンカーボルト上に、橋桁を支持する支承体が固定される。
このとき、支承体の孔上に位置する抵抗部材が、アンカーボルトより容易に弾性変形する。また、該支承体の孔より大きな形状に形成されるとともに、該抵抗部材を押さえるナットが、該支承体の孔より小径に形成され、これによって支承体の孔の開口縁部に接する抵抗部材の周縁部は、ナットと水平方向に重なり合うことがなく、支承体の孔の開口縁部で押圧された場合に容易に変形可能となる。
これにより、本発明では、地震発生時において、橋桁と一体となっている支承体に強い上揚力が発生した場合に、該支承体の孔の開口縁部に接する抵抗部材の周縁部を変形させることができる。このとき、支承体の上揚力が、抵抗部材の弾性限界点を越える大きな値となる場合（例えば、大地震が発生した場合）には、該抵抗部材が塑性変形する破壊を起こし、その結果、該支承体の上揚力が、アンカーボルトを経由して橋脚に伝達されることを防止することができ、該橋脚が破壊される事態発生を防止可能となる。
すなわち、本発明では、地震時に支承体からアンカーボルトに作用する力の中で、アンカーボルトの軸方向に沿う力を、抵抗部材の変形により逃がすことにより、該アンカーボルトを通じて橋脚に大きな被害が発生することを未然に防止できる。

また、本発明では、前記抵抗部材は前記アンカーボルトを周囲から囲むようにリング状に形成されていることを特徴とする。

そして、本発明によれば、支承体の孔の開口縁部とナットの間に配置された抵抗部材が、アンカーボルトを周囲から囲むようにリング状に形成されているので、ナットの締結力を支承体に均等に伝達することができる。

また、本発明では、前記抵抗部材は座金により構成されていることを特徴とする。

そして、本発明によれば、抵抗部材として汎用品となる座金を使用することにより、低コストで橋桁支持構造を構築することができる。

また、本発明では、前記橋脚から突出する前記アンカーボルトの上端部は、地震発生時に前記支承体が上方に抜け出ない寸法に設定されていることを特徴とする。

そして、本発明によれば、橋脚から突出するアンカーボルトの上端部が、地震発生時に支承体が上方に抜け出ない寸法に設定されていることから、該支承体の孔内の抵抗部材が、アンカーボルトの軸方向に沿って相対移動したとしても、該支承体が橋脚から脱落することはなく、この点においても地震による被害を最小限に抑えることが可能となる。

本発明では、地震発生時において、橋桁と一体となっている支承体に強い上揚力が発生した場合に、該支承体の孔の開口縁部に接する抵抗部材の周縁部を変形させることができる。このとき、支承体の上揚力が、抵抗部材の弾性限界点を越える大きな値となる場合（例えば、大地震が発生した場合）には、該抵抗部材が塑性変形する破壊を起こし、その結果、該支承体の上揚力が、アンカーボルトを経由して橋脚に伝達されることを防止することができ、該橋脚が破壊される事態発生を防止可能となる。
すなわち、本発明では、地震時に支承体からアンカーボルトに作用する力の中で、アンカーボルトの軸方向に沿う力を、抵抗部材の変形により逃がすことにより、該アンカーボルトを通じて橋脚に大きな被害が発生することを未然に防止できる。

本発明の実施形態に係る橋桁支持構造の正断面図である。 （Ａ）図１の橋桁支持構造の要部を示す正断面図、（Ｂ）図１の橋桁支持構造の支承体に大きな外力が加わった場合の図である。 支承体に上揚力を加えた場合の変位量（ｘ軸）と、アンカーボルトにかかる荷重（ｙ軸）との関係を示すグラフである。 従来の橋桁支持構造を示す正断面図である。

本発明に係る橋桁支持構造１００の実施形態について図１〜図３を参照して説明する。
図１及び図２において符号２０で示すものは橋梁であって、橋脚２１上に支承体２２を介して橋桁（図示略）が支持された構成を有している。
この橋脚２１には、基端部２４Ａが埋め込まれるようにアンカーボルト２４が配置されている。このアンカーボルト２４は、橋脚２１に対して垂直（矢印（イ）方向）となるように配置され、かつ橋脚２１から突出するように上端部２４Ｂが設けられたものであって、該上端部２４Ｂは、該橋脚２１上に設置された支承体２２の貫通孔２５を上下に挿通するように設置されている。

この支承体２２は、下部に位置するベースプレート２６と、該ベースプレート２６上に設置された支承ゴム本体部２７と、該支承ゴム本体部２７上に積層された上部プレート（図示略）とから構成され、該上部プレート上にセットボルトを介して橋桁（図示略）が固定されている。
アンカーボルト２４の上端部２４Ｂが挿通される貫通孔２５は、該支承体２２のベースプレート２６を上下に貫通するように形成されている。
なお、橋桁及びセットボルトの構成は、図４と同様であるので、重複した説明を省略する。

図１に示すように、支承体２２のベースプレート２６を貫通したアンカーボルト２４の上端部２４Ｂには、リング状の抵抗部材３０を介してナット３１が螺合されており、該ナット３１の螺合により、橋脚２１上に、支承体２２のベースプレート２６が固定されるようになっている。

抵抗部材３０は、図２に示すように、貫通孔２５の径（符号２５ａで示す）より大きな径（符号３０ａで示す）を有する座金からなるものであって、支承体２２の貫通孔２５の入口に形成された開口縁部２５Ａと、ナット３１の下面との間に位置して、該ナット３１での締結力を支承体２２に伝達する。
ナット３１は、支承体２２の貫通孔２５の径２５ａよりより小さな径（符号３１ａで示す）に形成されている。

そして、このような支承体２２の貫通孔２５の径２５ａ、抵抗部材３０の径３０ａ、ナット３１の径３１ａの寸法関係により、図２（Ａ）に示されるように、支承体２２の開口縁部２５Ａに接する抵抗部材３０の周縁部３０Ａは、ナット３１と水平方向（矢印（ロ）方向）に重なり合うことがなく、支承体２２の開口縁部２５Ａで押圧された場合に容易に変形可能となる。
これにより、本実施形態では、図２（Ｂ）に示されるように、地震発生時において、橋桁と一体となっている支承体２２に軸方向（矢印（イ）方向）に沿う強い上揚力（符号Ｆで示す）が発生した場合に、貫通孔２５の開口縁部２５Ａに接する抵抗部材３０の周縁部３０Ａを、同方向に変形（弾性変形）させることができる。
このとき、支承体２２の上揚力が、抵抗部材３０の弾性限界点を越える大きな値となる場合（例えば、大地震が発生した場合）には、該抵抗部材３０が塑性変形する破壊を起こし、その結果、該支承体２２の上揚力Ｆが、アンカーボルト２４を経由して橋脚２１に伝達されることを防止できる。

具体的な実験例について図３を参照して説明する。
図３には、支承体２２に上揚力を加えた場合の変位量（ｘ軸に示す）と、アンカーボルト２４にかかる荷重（ｙ軸に示す）との関係が示されており、このグラフには、本発明の橋桁支持構造１００に係る測定結果を「ｍ１」、従来の橋桁支持構造１（図４参照）に係る測定結果を「ｍ２」として示している。
そして、これら測定結果（ｍ１、ｍ２）を参照して分かるように、従来の橋桁支持構造１では、符号ｍ２で示されるように、支承体２２にかかる上揚力が大きくなるほど、アンカーボルト２４に掛かる荷重も大きくなり、やがて該アンカーボルト２４を経由して橋脚２１のコンクリート破壊が生じることになる（符号×で示す点で破壊が生じる）。
しかし、本発明の橋桁支持構造１００では、符号ｍ１で示されるように、支承体２２に「ｘ１」で示す値以上の上揚力が掛かった場合に、図２（Ｂ）に示されるように、抵抗部材３０となる座金に塑性変形が生じることから、これ以上の上揚力が、アンカーボルト２４に作用することがなく、これによって橋脚２１のコンクリート破壊が未然に防止される。
また、抵抗部材３０となる座金に塑性変形が生じた場合にアンカーボルト２４の上端部２４Ｂに挿通された支承体２２が上方に抜け出る恐れがある。
このため、このような不具合を防止するために、橋脚２１から突出しかつ抵抗部材３０が挿通されるアンカーボルト２４の上端部２４Ｂの長さは、図１に示されるように、地震発生時に、支承体２２が上方に抜け出ない寸法（符号Ａで示す）、例えば１０ｃｍ程度に設定することが望ましい。

以上詳細に説明したように本実施形態に示される橋桁支持構造１００によれば、支承体２２の貫通孔２５上に位置する抵抗部材３０が、該支承体２２の貫通孔２５より大径に形成されるとともに、該抵抗部材３０を押さえるナット３１が、該支承体２２の貫通孔２５より小径に形成され、これによって支承体２２の開口縁部２５Ａに接する抵抗部材３０の周縁部３０Ａは、ナット３１と水平方向（矢印（ロ）方向）に重なり合うことがなく、支承体２２の開口縁部２５Ａで押圧された場合に容易に変形可能となる。
これにより、本実施形態に示される橋桁支持構造１００では、地震発生時において、橋桁と一体となっている支承体２２に強い上揚力Ｆが発生した場合に、該支承体２２の開口縁部２５Ａに接する抵抗部材３０の周縁部３０Ａを、同方向に変形させることができる。このとき、支承体２２の上揚力Ｆが、抵抗部材３０の弾性限界点を越える大きな値となる場合（例えば、大地震が発生した場合）には、該抵抗部材３０が塑性変形する破壊を起こし、その結果、該支承体２２の上揚力Ｆが、アンカーボルト２４を経由して橋脚２１に伝達されることを防止することができ、該橋脚２１が破壊される事態発生を防止可能となる。
すなわち、本実施形態に示される橋桁支持構造１００では、地震時に支承体２２からアンカーボルト２４に作用する力の中で、アンカーボルト２４の軸方向（矢印（イ）方向）に沿う力を、抵抗部材３０の変形により逃がすことにより、該アンカーボルト２４を通じて橋脚２１に大きな被害が発生することを未然に防止できる。

また、本実施形態に示される橋桁支持構造１００によれば、支承体２２の開口縁部２５Ａとナット３１の間に配置された抵抗部材３０が、アンカーボルト２４を周囲から囲むようにリング状に形成されているので、ナット３１の締結力を支承体２２に均等に伝達することができる。

また、本実施形態に示される橋桁支持構造１００によれば、抵抗部材３０として汎用品となる座金を使用することにで、低コストで橋桁支持構造を構築することができる。

また、本実施形態に示される橋桁支持構造１００によれば、橋脚２１から突出するアンカーボルト２４の上端部２４Ｂが、地震発生時に支承体２２が上方に抜け出ない寸法（Ａ）に設定されている。
これにより、上記橋桁支持構造１００では、該支承体２２の貫通孔２５内の抵抗部材３０が、アンカーボルト２４の軸方向（矢印（イ）方向）に沿って相対移動したとしても、該支承体２２が橋脚２１から脱落することはなく、この点においても地震による被害を最小限に抑えることが可能となる。
なお、上記実施形態では、抵抗部材３０を、支承体２２の貫通孔２５より大径なリング状部材（本例では、座金）により形成したが、その形状は円形に限定されず、四角形状又は多角形であっても良い。

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

本発明は、鉄道橋、道路橋等の橋梁に適用される橋桁支持構造に関する。

２０ 橋梁
２１ 橋脚
２２ 支承体
２４ アンカーボルト
２４Ａ 基端部
２４Ｂ 上端部
２５ 貫通孔
２５Ａ 開口縁部
２５ａ 貫通孔の径
３０ 抵抗部材
３０Ａ 周縁部
３０ａ 抵抗部材の径
３１ ナット
３１ａ ナットの径
１００ 橋桁支持構造

Claims (2)

1. 橋脚上に支承体を介して橋桁が支持された橋梁において、
   前記橋脚内に基端部が埋め込まれかつ前記橋脚から上方に突出するように上端部が設けられたアンカーボルトと、
   前記橋脚上に設置される前記支承体に設けられて前記アンカーボルトの上端部が挿通される孔と、
   該支承体の孔を貫通した前記アンカーボルトの上端部に螺合されるナットと、
   前記支承体の孔の開口縁部と前記ナットの間に配置されて該ナットの締結力を前記支承体に伝達する抵抗部材を有し、
   前記抵抗部材は、前記支承体の上下方向変位に伴って、前記アンカーボルトより大きく変形するものであって、
   前記アンカーボルトを周囲から囲むようにリング状に形成された座金により構成されるとともに、
   前記支承体の孔より大きな形状に形成され、
   前記ナットは、前記支承体の孔より小径に形成されていて、前記抵抗部材の前記支承体の開口縁部に接する周縁部と水平方向で重ならない位置に配置されたことを特徴とする橋桁支持構造。
2. 前記橋脚から突出する前記アンカーボルトの上端部は、地震発生時に前記支承体が上方に抜け出ない寸法に設定されていることを特徴とする請求項１記載の橋桁支持構造。

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