JP7460514B2 - Viaduct or bridge corner bend prevention device - Google Patents

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Description

特許法第30条第2項適用 鉄道工学シンポジウム論文集 第24号 令和2年7月6日 発行Article 30, Paragraph 2 of the Patent Act applies Railway Engineering Symposium Proceedings No. 24 Published on July 6, 2020

本発明は、主に鉄道用桁式高架橋や橋梁などの耐震補強として用いられる角折れ防止装置に関する。 The present invention relates to a corner bending prevention device mainly used for seismic reinforcement of railway girder viaducts, bridges, etc.

高架橋や橋梁は、支持地盤の違いや地上の交通状況等に応じて、異なる種類の構造物が橋軸方向に沿って設置されている。このような高架橋や橋梁では、地震時に、隣接構造物間に目違いや角折れ等の不同変位が生じることがある。例えば張出式ラーメン高架橋等では目違いが起こりやすく、ゲルバー式ラーメン高架橋を含む桁式高架橋や桁式橋梁等では、隣接する構造物間の振動特性が異なることにより角折れが起こりやすい。地震時に生じるこれらの不同変位を抑制することは、列車や車両の走行の安全性を確保するために重要である。 On viaducts and bridges, different types of structures are installed along the bridge axis depending on the supporting ground and the traffic conditions on the ground. In such viaducts and bridges, unequal displacements such as misalignment and bent corners can occur between adjacent structures during an earthquake. For example, misalignment is likely to occur in overhanging rigid frame viaducts, while bends are likely to occur in girder viaducts and girder bridges, including Gerber rigid frame viaducts, due to the different vibration characteristics between adjacent structures. Suppressing these unequal displacements that occur during earthquakes is important to ensure the safety of train and vehicle operation.

既設の鉄道構造物では、通常、道路等の交差物がない位置にはラーメン高架橋が設置され、交差物がある位置にはラーメン橋台や橋脚を用いた橋桁が設置されている。図1は、道路と交差する位置周辺の調整桁式ラーメン高架橋(架道橋)構造物1の一例を示す。高架橋構造物1は、道路上の橋桁11とラーメン高架橋12との連結部分に調整桁13を有している。橋桁11は、橋軸の前後方向両端部がラーメン橋台14で支えられており、道路上の橋桁11を支えるラーメン橋台14は、ラーメン高架橋12とは構造形式が異なる。また、橋桁11と調整桁13とは重量が大きく異なる。すなわち、道路と交差する位置では、ラーメン高架橋12からラーメン橋台14に構造が変化することから振動性状が異なり、これが原因で地震時に応答変位の位相差が生じ、図1に示すように、鉛直軸線廻りの角度のずれである角折れ10が発生しやすい。 In existing railway structures, rigid-frame viaducts are usually installed where there are no intersections such as roads, and bridge girders using rigid-frame abutments or piers are installed where there are intersections. Figure 1 shows an example of an adjustable girder rigid-frame viaduct (overbridge) structure 1 around the intersection with the road. The viaduct structure 1 has an adjustment girder 13 at the connection between the bridge girder 11 on the road and the rigid-frame viaduct 12. The bridge girder 11 is supported by rigid-frame abutments 14 at both ends in the front-rear direction of the bridge axis, and the rigid-frame abutments 14 supporting the bridge girder 11 on the road have a different structural form from the rigid-frame viaduct 12. In addition, the bridge girder 11 and the adjustment girder 13 have a large weight difference. In other words, at the intersection with the road, the structure changes from the rigid-frame viaduct 12 to the rigid-frame abutments 14, resulting in different vibration characteristics, which causes a phase difference in the response displacement during an earthquake, and as shown in Figure 1, corner bending 10, which is an angle deviation around the vertical axis, is likely to occur.

そこで、従来、既設の鉄道構造物の角折れを抑制する手法として、隣接する構造物同士の振動性状の調整や、不同変位を物理的に抑制する装置の設置等が考えられてきた。 Conventional methods to prevent corner bending of existing railway structures include adjusting the vibration characteristics of adjacent structures and installing devices that physically suppress unequal displacement.

隣接する構造物同士の振動性状の調整方法としては、非特許文献1に、ダンパーブレースを設ける方法が開示されている。また、角折れを物理的に抑制する装置については、非特許文献2に開示されているように、隣接構造物同士を鋼製部材で線路方向に接続する角折れ防止装置が開発されている。これは、ラーメン高架橋の固定支承側に角折れ防止装置を設けたものであり、鉄道用ラーメン高架橋を対象として、その効果は実験および数値解析で一部検証されている。 As a method for adjusting vibration properties between adjacent structures, Non-Patent Document 1 discloses a method of providing damper braces. As for a device for physically suppressing corner bending, a corner bending prevention device has been developed that connects adjacent structures in the track direction using steel members, as disclosed in Non-Patent Document 2. This is a corner bending prevention device installed on the fixed bearing side of a rigid-frame viaduct, and its effectiveness has been partially verified through experiments and numerical analysis for railway rigid-frame viaducts.

また、特許文献1には、固定支承を介して連結された調整桁とラーメン高架橋との連結箇所に適用される角折れ防止装置が開示されている。 Further, Patent Document 1 discloses a corner bending prevention device that is applied to a connection location between an adjustment girder and a rigid-frame viaduct that are connected via a fixed support.

特開2011-17192号公報JP 2011-17192 A

喜多直之、吉田幸司、岡野素之、関雅樹:鉄道RCラーメン高架橋を対象とした圧縮型ダンパーブレース工法の実用化,土木学会論文集F、Vol.63,No.3,pp.277-pp.286,2007.3Naoyuki Kita, Koji Yoshida, Motoyuki Okano, Masaki Seki: Practical application of compression damper brace method for railway RC rigid frame viaducts, Journal of the Japan Society of Civil Engineers, Vol. 63, No. 3, pp. 277-286, March 2007. 丸山直樹、曽我部正道、谷村幸裕、原田和洋、黒岩俊之、笠倉亮太:鉄道高架橋用角折れ防止装置の性能評価、鉄道力学論文集、pp.162-169、2009Naoki Maruyama, Masamichi Sogabe, Yukihiro Tanimura, Kazuhiro Harada, Toshiyuki Kuroiwa, Ryota Kasakura: Performance Evaluation of Corner Bending Prevention Devices for Railway Viaducts, Journal of Railway Mechanics, pp.162-169, 2009

しかしながら、非特許文献1のようにダンパーやブレースを設置する方法は、設置する空間が十分に確保される必要があり、施工できる場所が限定される。 However, the method of installing dampers and braces as described in Non-Patent Document 1 requires that sufficient space be secured for installation, and places where it can be installed are limited.

また、非特許文献2に記載された角折れ防止装置は、片持ちスラブの上面に設置するものであり、バラスト軌道では設置スペースが限られることや、日中の施工が困難となることなど、施工性に難点がある。 In addition, the corner bending prevention device described in Non-Patent Document 2 is installed on the top surface of a cantilever slab, and there are problems with installation, such as limited installation space on ballasted tracks and difficulty in installation during the day.

また、特許文献1に記載された角折れ防止装置は、固定支承のみに適用されるものであり、この場合、高架橋全体に対してある程度の効果は得られるが、可動支承上の桁に直接的に設置していないため、相対的に可動支承上の角折れが大きくなるという問題が生じる。 The corner bending prevention device described in Patent Document 1 is only applicable to fixed supports, and in this case, although it has some effect on the entire viaduct, because it is not installed directly on the girders on the movable supports, the problem of corner bending on the movable supports becoming relatively large arises.

以上のように、いずれの場合も、適用可能な範囲が限定されるという問題があり、軌道上の鉄道の走行を妨げずに施工することができ、角折れが顕著となる鉄道ラーメン橋台等に適用できる角折れ防止装置が求められている。 As described above, in either case, there is a problem that the scope of applicability is limited, and there is a demand for a corner-break prevention device that can be installed without interfering with the running of trains on the track and that can be applied to railway rigid-frame bridge abutments, etc., where corner bending is prominent.

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、設置スペースや施工性などにおいて広い適用範囲を有し、高架橋や橋梁の角折れを防止することができる角折れ防止装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a corner bending prevention device that has a wide range of applications in terms of installation space and workability, and can prevent corner bending of viaducts and bridges. shall be.

上記問題を解決するため、本発明は、高架橋または橋梁において、橋軸方向に隣接して設置された構造物同士を跨いで設置される角折れ防止装置であって、隣接する前記構造物同士が対向する端部にそれぞれ配置される2つのベースプレートと、前記ベースプレート同士を連結する連結部材と、前記ベースプレートを前記構造物に固定するアンカーボルトと、を有し、前記ベースプレートは、支承部材を介さず前記構造物の端部に直接配置され、連続して隣接する2つの前記構造物と前記角折れ防止装置は、橋軸方向に直列的に配置されることを特徴としている。 In order to solve the above problems, the present invention provides a corner bending prevention device that is installed across structures installed adjacent to each other in the axial direction of a viaduct or a bridge, wherein the The base plate includes two base plates arranged at opposite ends, a connecting member that connects the base plates, and an anchor bolt that fixes the base plate to the structure, and the base plate is connected to the structure without using a support member. The two structures directly adjacent to each other and the corner bending prevention device are arranged directly at the end of the structure and are arranged in series in the axial direction of the bridge.

前記角折れ防止装置は、2つの前記ベースプレートと前記連結部材とを連結するブラケットを有していてもよい。 The corner bending prevention device may include a bracket that connects the two base plates and the connecting member.

前記角折れ防止装置が高架橋または橋梁の可動支承側に設けられる場合、前記構造物の橋軸方向の変位に対応可能なクリアランスが設けられる。その場合、片方の前記ベースプレートに形成された前記アンカーボルト用のボルト孔を橋軸方向に長い長孔とすることによって、前記クリアランスが設けられていてもよい。あるいは、前記連結部材と片方の前記ベースプレートとの連結部分が、橋軸方向に隙間を設けた状態で連結されていることによって、前記クリアランスが設けられていてもよい。 When the corner bending prevention device is installed on the movable bearing side of a viaduct or bridge, a clearance is provided that can accommodate displacement of the structure in the bridge axis direction. In this case, the clearance may be provided by making the bolt hole for the anchor bolt formed in one of the base plates a long hole in the bridge axis direction. Alternatively, the clearance may be provided by connecting the connecting member and one of the base plates with a gap in the bridge axis direction at the connecting portion.

前記連結部材の引張方向の降伏耐力Pyが、式(1)を満たし、回転耐力Myは、前記構造物をモデル化したシミュレーションにより求められ、前記構造物の角折れ量が一定の値以下になるときの回転耐力であることが好ましい。その場合、前記回転耐力Myは4000kN・m以上であることが好ましい。
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
It is preferable that the yield strength Py of the connecting member in the tensile direction satisfies the formula (1) , and the rotational strength My is obtained by a simulation in which the structure is modeled, and is the rotational strength when the amount of corner bending of the structure becomes a certain value or less . In this case, it is preferable that the rotational strength My is 4000 kN·m or more.
Py=My/2L (1)
My: Rotational strength required to prevent the structure from bending. L: Distance from the center of the structure to the bending prevention device.

道橋を有する構造物の中心から4.5mの位置に取り付ける場合、前記連結部材は、前記橋軸方向の水平耐力が400kN以上であることが好ましい。また、前記アンカーボルトの合計せん断耐力が、前記連結部材の水平耐力よりも大きいことが好ましい。 When the connecting member is attached at a position 4.5 m from the center of a structure having an overpass , the horizontal resistance strength of the connecting member in the bridge axis direction is preferably 400 kN or more. In addition, the total shear resistance of the anchor bolts is preferably greater than the horizontal resistance strength of the connecting member.

また、本発明によれば、前記角折れ防止装置を、高架橋または橋梁の構造物の軌道の外側に施工することができる。 Further, according to the present invention, the corner bending prevention device can be installed outside the track of a structure such as a viaduct or a bridge.

本発明によれば、簡易な構成で隣接する構造物同士を連結し、地震時に、構造が異なる各構造物がそれぞれ異なる固有周期で振動するのを抑制し、隣接構造物間の相対変位を物理的に抑えることができる。しかも、高架橋や橋梁の下面や側面等に施工することができるので、広いスペース等を必要とせず、且つ、橋の上の軌道上の鉄道等の走行を妨げることなく取り付けることができる。 According to the present invention, it is possible to connect adjacent structures with a simple configuration, suppress the vibration of each structurally different structure with its own unique period during an earthquake, and physically suppress the relative displacement between adjacent structures. Moreover, since it can be installed on the underside or side of an elevated bridge or bridge, it does not require a large space, and can be installed without interfering with the movement of trains or other vehicles on the tracks above the bridge.

高架橋構造物の例を示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing an example of an elevated bridge structure. 本発明の実施形態の一例としての角折れ防止装置の平面図であり、(a)は固定支承用、(b)は可動支承用である。FIG. 2 is a plan view of a corner bending prevention device as an example of an embodiment of the present invention, in which (a) is for a fixed support, and (b) is for a movable support. 本発明の実施形態の異なる例としての角折れ防止装置の側面図であり、(a)は固定支承用、(b)は可動支承用である。1A and 1B are side views of a corner bending prevention device as a different example of an embodiment of the present invention, in which FIG. 図2に示す角折れ防止装置の設置例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing an installation example of the corner bending prevention device shown in FIG. 2; 図2に示す角折れ防止装置の異なる設置例を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a different installation example of the corner bending prevention device shown in FIG. 2. 図2に示す角折れ防止装置のさらに異なる設置例を示す斜視図である。FIG. 3 is a perspective view showing yet another example of installation of the corner bending prevention device shown in FIG. 2; 図3に示す角折れ防止装置の設置例を示す斜視図であり、(a)はラーメン橋台、(b)は壁式橋脚に設置する場合を示す。4A and 4B are perspective views showing examples of installation of the corner bending prevention device shown in FIG. 3, in which FIG. 4A shows an example of installation on a rigid frame abutment, and FIG. 4B shows an example of installation on a wall-type pier. 高架橋構造物の解析モデル化の例を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of analytical modeling of a viaduct structure. 角折れ防止装置の挙動をモデル化したグラフであり、(a)は固定支承用の角折れ防止装置の場合、(b)は可動支承用の角折れ防止装置の場合である。5A and 5B are graphs modeling the behavior of a corner bending prevention device, where (a) is for a corner bending prevention device for a fixed support, and (b) is for a corner bending prevention device for a movable support. 回転耐力と角折れとの関係を示すシミュレーション結果のグラフである。13 is a graph showing a simulation result showing the relationship between rotational strength and corner bending. 角折れ防止装置の引張耐力と角折れ発生比率との関係を示すシミュレーション結果のグラフである。It is a graph of simulation results showing the relationship between the tensile strength of the corner folding prevention device and the corner folding occurrence ratio.

以下、本発明の実施の形態を、図を参照して説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. In this specification and the drawings, elements having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals to avoid redundant description.

本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、片持ちスラブの上面に設置していた上記従来技術の課題に対し、高架橋や橋梁の軌道の外側から施工できるものである。図2(a)は、本発明の実施形態の一例としての角折れ防止装置2を示すものである。角折れ防止装置2は、図1に示した高架橋構造物1において、例えば道路上の橋桁11と調整桁13とを跨いで設置され、角折れ10を防止するために適用される。以下の説明においては、ラーメン高架橋12、調整桁13、ラーメン橋台14等をまとめて構造物9という。 The corner bending prevention device 2 according to an embodiment of the present invention can be installed from outside the track of a viaduct or bridge, which addresses the problems of the above-mentioned conventional technology, which was installed on the top surface of a cantilever slab. Figure 2(a) shows a corner bending prevention device 2 as an example of an embodiment of the present invention. The corner bending prevention device 2 is installed, for example, across the bridge girder 11 on the road and the adjustment girder 13 in the viaduct structure 1 shown in Figure 1, and is used to prevent corner bending 10. In the following description, the rigid frame viaduct 12, adjustment girder 13, rigid frame abutment 14, etc. are collectively referred to as the structure 9.

角折れ防止装置2は、2つの平板状のベースプレート21,21と、ベースプレート21,21同士を連結する連結部材22と、ベースプレート21,21を構造物9に固定するためのアンカーボルト23とを有している。ベースプレート21には、アンカーボルト23を挿通するためのボルト孔31が開けられている。アンカーボルト23は、一般的な種々のあと施工アンカーを用いることができるが、振動等の影響を考慮すると、接着系アンカーが望ましい。連結部材22は、例えばH形鋼等、後述する所定の断面性能を有する部材が用いられ、例えば溶接等でベースプレート21,21に固定される。 The corner bending prevention device 2 has two flat base plates 21, 21, a connecting member 22 that connects the base plates 21, 21 together, and an anchor bolt 23 for fixing the base plates 21, 21 to the structure 9. The base plate 21 has a bolt hole 31 for inserting the anchor bolt 23. The anchor bolt 23 can be any of a variety of general post-installed anchors, but considering the effects of vibration, etc., an adhesive anchor is preferable. The connecting member 22 is made of a material having a predetermined cross-sectional performance, which will be described later, such as an H-shaped steel, and is fixed to the base plates 21, 21 by, for example, welding, etc.

図2(a)に示す角折れ防止装置2は、固定支承側に用いられる場合の例であり、可動支承側に用いられる場合には、図2(b)に示すように、隣接する構造物9同士の間隔が変化した場合に、ベースプレート21,21同士の距離が可変となるようなクリアランス(遊間)を設けたものが用いられる。すなわち、図2(b)の例では、片方のベースプレート21のボルト孔31が、橋軸方向に長い長孔であり、隣接する構造物9同士が水平変位して間隔が変化した場合に対応できるようになっている。これは、可動支承において温度変化等に伴う構造部材の伸縮を拘束しないために有効である。 The corner bending prevention device 2 shown in Figure 2(a) is an example of a case where it is used on the fixed support side. When it is used on the movable support side, as shown in Figure 2(b), a device that provides clearance (gap) so that the distance between the base plates 21, 21 can be changed when the distance between adjacent structures 9 changes is used. That is, in the example of Figure 2(b), the bolt hole 31 in one of the base plates 21 is a long hole that is long in the bridge axis direction, and can respond to cases where the adjacent structures 9 are horizontally displaced and the distance changes. This is effective in not restricting the expansion and contraction of structural members due to temperature changes, etc. in the movable support.

図3は、角折れ防止装置2の異なる実施形態を示すものであり、平板状の2つのベースプレート21,21と連結部材22とが、それぞれブラケット24を介して連結されたものである。ブラケット24は、ベースプレート21および連結部材22のフランジ32にそれぞれ当接する面を有し、ブラケット24と連結部材22とは、ボルト25で連結されている。あるいは、ベースプレート21とブラケット24とが一体に成形されたものであってもよい。図3(a)は固定支承側に用いられる場合の例であり、可動支承など、水平方向の距離を可変とする場合には、図3(b)に示すように、連結部材22とブラケット24との間に、橋軸方向に隙間を設けた状態でボルト6で連結することにより、温度変化等に伴って構造物9同士の間隔が変化した場合に対応できるクリアランスを有している。 FIG. 3 shows a different embodiment of the corner bending prevention device 2, in which two flat base plates 21, 21 and a connecting member 22 are connected via brackets 24, respectively. The bracket 24 has surfaces that contact the base plate 21 and the flange 32 of the connecting member 22, respectively, and the bracket 24 and the connecting member 22 are connected with bolts 25. Alternatively, the base plate 21 and the bracket 24 may be integrally molded. FIG. 3(a) is an example of a case where it is used on a fixed bearing side, and when the horizontal distance is variable such as with a movable bearing, as shown in FIG. 3(b), the connecting member 22 and the bracket 24 are used. By connecting them with bolts 6 with a gap provided in the bridge axis direction between them, there is a clearance that can cope with changes in the spacing between the structures 9 due to changes in temperature or the like.

図4~図7は、図2または図3に示す角折れ防止装置2の設置例を示すものである。本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、前述のように、高架橋や橋梁の軌道の外側から施工できることを特徴としている。 4 to 7 show examples of installation of the corner fold prevention device 2 shown in FIG. 2 or 3. As mentioned above, the corner bending prevention device 2 according to the embodiment of the present invention is characterized in that it can be installed from outside the track of a viaduct or bridge.

図4は、図2の角折れ防止装置2の設置例を示すものである。角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の先端同士を跨いで設置され、高架橋や橋梁の構造物9の片持ちスラブ41の下面にベースプレート21が当接されている。この例では、先ず、片持ちスラブ41の下面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔31に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が、隣接する片持ちスラブ41の下面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。これにより、隣接する構造物9同士の位相差を抑制し、角折れを防止する。例えば主桁数の少ない桁の場合、片持ちスラブ41の張り出し長さが比較的大きいため、隣接する桁の片持ちスラブ41下面同士を接続するためのスペースを確保できる場合が多く、図4のような施工方法が有用である。このように、本実施形態によれば、角折れ防止装置2を高架橋構造物の下面に取り付けることにより、高架橋の軌道上に影響を与えず、日中の施工が可能となる。 Figure 4 shows an example of the installation of the corner bending prevention device 2 in Figure 2. The corner bending prevention device 2 is installed across the tips of adjacent cantilever slabs 41, and the base plate 21 is abutted against the underside of the cantilever slab 41 of the viaduct or bridge structure 9. In this example, first, holes for anchor bolts 23 are formed in the position on the underside of the cantilever slab 41 where the base plate 21 is to be attached, in line with the bolt holes 31 of the base plate 21. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving in the anchor bolts 23, the two base plates 21, 21 are fixed to the undersides of the adjacent cantilever slabs 41, respectively, and the corner bending prevention device 2 and the structure 9 are integrated. This suppresses the phase difference between the adjacent structures 9 and prevents corner bending. For example, in the case of a girder with a small number of main girders, the overhang length of the cantilever slab 41 is relatively large, so in many cases it is possible to secure space to connect the undersides of the cantilever slabs 41 of adjacent girders, and the construction method shown in Figure 4 is useful. Thus, according to this embodiment, by attaching the corner bending prevention device 2 to the underside of the viaduct structure, construction can be carried out during the day without affecting the viaduct track.

図5は、図2の角折れ防止装置2の異なる設置例を示すものであり、角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の主梁42同士を跨いで設置されている。図5の例では、構造物9の主梁42の側面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔31に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が主梁42の側面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。 Figure 5 shows a different installation example of the corner bending prevention device 2 of Figure 2, where the corner bending prevention device 2 is installed across the main beams 42 of adjacent cantilever slabs 41. In the example of Figure 5, holes for anchor bolts 23 are formed in alignment with the bolt holes 31 of the base plate 21 at the position where the base plate 21 is attached on the side of the main beam 42 of the structure 9. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving in the anchor bolt 23, the two base plates 21, 21 are fixed to the side of the main beam 42, respectively, and the corner bending prevention device 2 and the structure 9 are integrated.

図6は、図1の角折れ防止装置2のさらに異なる設置例を示すものであり、角折れ防止装置2は、隣接する片持ちスラブ41の地覆43同士を跨いで設置されている。図6の例では、地覆43の外側面の、ベースプレート21を取り付ける位置に、ベースプレート21のボルト孔13に合わせてアンカーボルト23用の孔を形成する。そして、ベースプレート21を所定の位置に当接してアンカーボルト23を打ち込むことで、2つのベースプレート21,21が地覆43の外側面にそれぞれ固定され、角折れ防止装置2と構造物9とが一体化される。多くの高架橋構造物において、片持ちスラブ41の先端では地覆43が連続しているため、このように地覆43に施工することが可能である。 FIG. 6 shows a further different installation example of the corner fold prevention device 2 shown in FIG. 1, in which the corner fold prevention device 2 is installed across the ground coverings 43 of adjacent cantilever slabs 41. In the example of FIG. 6, holes for anchor bolts 23 are formed on the outer surface of the ground cover 43 at positions where the base plate 21 is attached, in alignment with the bolt holes 13 of the base plate 21. Then, by abutting the base plate 21 at a predetermined position and driving the anchor bolt 23, the two base plates 21, 21 are respectively fixed to the outer surface of the ground covering 43, and the corner bending prevention device 2 and the structure 9 are integrated. be converted into In many elevated structures, the ground covering 43 is continuous at the tip of the cantilever slab 41, so it is possible to construct the ground covering 43 in this way.

また、図7は、ベースプレート21,21をそれぞれ異なる構造部材に取り付ける施工例を示す。図7(a)は、一方を主梁42の下面、他方をラーメン橋台14の桁44の側面に取り付けた場合、図7(b)は、一方を片持ちスラブ41の下面、他方を壁式橋脚15の躯体に取り付けた場合である。ラーメン橋台14および壁式橋脚15の躯体の場合、設置箇所は比較的自由度が大きいと考えられるため、対となる上部工での設置位置は、片持ちスラブ41や主梁42等が想定される。この場合、2つのベースプレート21,21の取り付け方向が異なるため、それに対応した形状のブラケット24を介してベースプレート21と連結部材22とを連結する。図7の場合も、高架橋の軌道上に影響を与えずに施工することが可能となる。 Figure 7 shows an example of installation where the base plates 21, 21 are attached to different structural members. Figure 7(a) shows a case where one is attached to the underside of the main beam 42 and the other to the side of the girder 44 of the rigid frame abutment 14, and Figure 7(b) shows a case where one is attached to the underside of the cantilever slab 41 and the other to the body of the wall-type pier 15. In the case of the rigid frame abutment 14 and the body of the wall-type pier 15, the installation location is considered to have a relatively large degree of freedom, so the installation position in the paired superstructure is assumed to be the cantilever slab 41 or the main beam 42. In this case, since the installation directions of the two base plates 21, 21 are different, the base plate 21 and the connecting member 22 are connected via a bracket 24 of a shape corresponding to the installation directions. In the case of Figure 7, it is also possible to perform the installation without affecting the viaduct track.

図4~図7の実施形態において、角折れ防止装置2は、クリアランスの有無いずれの場合にも適用可能である。 In the embodiment shown in Figures 4 to 7, the corner bending prevention device 2 can be applied whether or not there is clearance.

以上のように、本発明によれば、鉄道用高架橋や橋梁の角折れ防止装置2を軌道上に施工することなく設置できる。なお、上記各実施形態においては、ネットやチェーンなどを用いて、地震時等に角折れ防止装置2が破損した際の下方への落下を防ぐ手段を設けることが好ましい。 As described above, according to the present invention, the corner bending prevention device 2 for railway viaducts and bridges can be installed without construction on the track. In each of the above embodiments, it is preferable to provide a means, such as a net or chain, to prevent the corner bending prevention device 2 from falling downward when it is damaged during an earthquake or the like.

次に、本発明の角折れ防止装置2を鉄道ラーメン橋台や鉄道橋脚に適用するために必要とされる諸元について説明する。 Next, we will explain the specifications required to apply the corner bending prevention device 2 of the present invention to railway rigid frame abutments and railway piers.

図1に示すような、鉄道用のラーメン高架橋12、PC桁(橋桁11)、ラーメン橋台14、調整桁13等で構成される代表的な架道橋部の構造物群のモデルによる数値解析を行い、その解析結果から、角折れ防止装置2の諸元と角折れ抑制効果を定量的に明らかにした。これにより、ラーメン橋台14を含む高架橋や橋梁などの構造物に適用できる最適な角折れ防止装置2の諸元を求めた。 As shown in Figure 1, a numerical analysis was performed using a model of a typical group of structures of an overhead bridge consisting of a rigid-frame railway viaduct 12, PC girder (bridge girder 11), rigid-frame abutment 14, and adjustment girder 13, and the analysis results quantitatively clarified the specifications of the corner bending prevention device 2 and its corner bending suppression effect. This allowed us to determine the optimal specifications of the corner bending prevention device 2 that can be applied to structures such as viaducts and bridges that include rigid-frame abutments 14.

図8は、高架橋構造物1のモデル化の一例を示す。中央の道路を跨ぐ位置にラーメン橋台RAが設置され、橋軸方向においてその前後に、ラーメン高架橋Rが設置されている。図8のFは固定支承を表し、Mは可動支承を表す。このモデルは、高架橋構造物の代表的なパターンである。 FIG. 8 shows an example of modeling of the viaduct structure 1. A rigid-frame abutment RA is installed at a position spanning the central road, and a rigid-frame viaduct R is installed before and behind it in the bridge axis direction. F in FIG. 8 represents a fixed bearing, and M represents a movable bearing. This model is a typical pattern for elevated structures.

また、角折れ防止装置2の挙動として、水平変位δと水平力Pとの関係を、図9に示すようにモデル化した。図9(a)はクリアランスを設けない角折れ防止装置の場合、図9(b)はクリアランスを設けた場合の挙動のモデルを示す。 The behavior of the corner bending prevention device 2 was modeled as shown in Figure 9, which shows the relationship between horizontal displacement δ and horizontal force P. Figure 9(a) shows the behavior model for the corner bending prevention device without a clearance, while Figure 9(b) shows the behavior model for the case with a clearance.

角折れ防止装置2は、構造物9の中心からの橋軸直角方向の設置位置に依存して効果が異なるが、角折れ防止装置2がある程度の回転剛性を有していれば、角折れ防止装置2による回転耐力(降伏モーメント)Myで効果を把握できることがわかっている。
My=2Py×L ・・・(1’)
Py:角折れ防止装置の連結部材の引張方向の降伏耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
The effectiveness of the corner-break prevention device 2 varies depending on the installation position perpendicular to the bridge axis from the center of the structure 9, but it has been found that if the corner-break prevention device 2 has a certain degree of rotational rigidity, its effectiveness can be grasped by the rotational strength (yield moment) My of the corner-break prevention device 2.
My = 2Py × L ... (1')
Py: Yield strength in the tensile direction of the connecting member of the corner bending prevention device L: Distance from the center of the structure to the corner bending prevention device

図10は、図8に示す高架橋構造物において、図9に示す挙動を示す角折れ防止装置2を用いた場合、地震波を作用させて応答解析したシミュレーション結果を示す。図10より、回転耐力Myが4000kN・m程度で角折れ量の低下は頭打ちとなり、これ以上回転耐力Myを大きくしても角折れ防止効果はほとんど上がらないことがわかる。すなわち、本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置2は、連結部材22の降伏耐力Pyと構造物中心から角折れ防止装置2までの距離Lにより求められる回転耐力が所定の値であればよく、図9のモデルのような挙動を示すことを前提にすれば、その回転耐力Myは例えば4000kN・m程度で角折れ防止装置2の効果を効率よく発揮できる。これにより、角折れ防止装置2が、何らかの都合で施工位置を変更する場合や、概ね同一構造の構造物へ転用する場合などにおいて、式(1’)を用いて容易に設計変更が可能になる。 Figure 10 shows the results of a simulation in which an anti-corner bending device 2 that exhibits the behavior shown in Figure 9 is used in the viaduct structure shown in Figure 8, and a seismic wave is applied to perform a response analysis. From Figure 10, it can be seen that the decrease in the amount of corner bending reaches a plateau when the rotational strength My is about 4000 kN·m, and even if the rotational strength My is further increased, the corner bending prevention effect hardly increases. In other words, the corner bending prevention device 2 according to the embodiment of the present invention only needs to have a predetermined rotational strength calculated from the yield strength Py of the connecting member 22 and the distance L from the center of the structure to the corner bending prevention device 2, and assuming that the device exhibits behavior like the model in Figure 9, the effect of the corner bending prevention device 2 can be efficiently demonstrated with a rotational strength My of, for example, about 4000 kN·m. This makes it possible to easily change the design using formula (1') when the construction position of the corner bending prevention device 2 is changed for some reason or when it is diverted to a structure with approximately the same structure.

具体的な角折れ防止装置2の諸元の例を説明する。例えば図4に示す位置に施工したときの構造物中心から角折れ防止装置2までの距離Lを4.5mとした場合、式(1’)より、角折れ防止装置1の連結部材3の降伏耐力(荷重)Pyは、
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
で求められる。また、シミュレーションにより、無補強の場合と、回転耐力を有する角折れ防止装置2で補強した場合の角折れ比率を求めた結果を図11に示す。図11から、角折れ防止装置2の連結部材22の引張降伏耐力(荷重)Pyが400kN程度で角折れ発生比率が著しく低くなり、降伏耐力Pyが400kNを超えても、角折れ防止効果は変わらないことがわかる。つまり、降伏耐力Pyが400kNで角折れ防止装置の効果を効率よく発揮できる。降伏耐力(荷重)Pyが400kN程度に対応する連結部材22の一例として、H-100×100(SS400)のH形鋼を用いることができる。なお、連結部材22の材質は、鋼材の他、要求される強度を有するものであれば、例えばCFT等でもよい。
A specific example of the specifications of the corner bending prevention device 2 will be explained. For example, if the distance L from the center of the structure to the corner bending prevention device 2 is 4.5 m when constructed in the position shown in FIG. The proof strength (load) Py is
Py=My/2L...(1)
My: Rotational strength required to suppress corner bending of the structure L: Obtained from the distance from the center of the structure to the corner bending prevention device. In addition, FIG. 11 shows the results obtained by simulation of the corner fold ratio in the case of no reinforcement and in the case of reinforcement with the corner fold prevention device 2 having rotational strength. From FIG. 11, it can be seen that when the tensile yield strength (load) Py of the connecting member 22 of the corner fold prevention device 2 is around 400 kN, the corner fold occurrence rate decreases significantly, and even if the yield strength Py exceeds 400 kN, the corner fold prevention effect does not change. It turns out that there isn't. In other words, when the yield strength Py is 400 kN, the effect of the corner bending prevention device can be efficiently exhibited. As an example of the connecting member 22 whose yield strength (load) Py corresponds to about 400 kN, H-beam steel of H-100×100 (SS400) can be used. In addition to steel, the material of the connecting member 22 may be CFT, for example, as long as it has the required strength.

また、地震等の大きな水平力が作用した際、連結部材22以外の部材が降伏すると、荷重変位関係が複雑になると想定されることや、高架橋または橋梁の構造体のスラブが破壊すると修復が困難となること等から、角折れ防止装置2は、連結部材22よりも先にベースプレート21やアンカーボルト23が降伏しないように設計することが好ましい。 Additionally, if a member other than the connecting member 22 yields when a large horizontal force such as an earthquake is applied, it is assumed that the load-displacement relationship will become complicated, and if the slab of the viaduct or bridge structure is destroyed, it will be difficult to repair. Therefore, it is preferable that the corner bending prevention device 2 is designed so that the base plate 21 and the anchor bolt 23 do not yield before the connecting member 22.

すなわち、アンカーボルト23の合計せん断耐力が、連結部材22の引張耐力よりも大きくなるように、アンカーボルト23の断面積および本数が設計される。なお、アンカーボルト23の引張耐力は、角折れ防止装置2の自重を支えることができればよい。また、連結部材22とブラケット24とをボルト25で連結する場合には、ボルト25の引張耐力が連結部材22の引張耐力を下回らないように、ボルト25の断面積および本数を設計する。ベースプレート21やブラケット24の板厚等は、通常の鋼構造の強度設計に基づいて行えばよい。なお、本発明では、ベースプレート21やブラケット24、ボルト25等は鋼材が好適であるが、当該鋼材と同等の特性および強度を有する他の材質を排除するものではない。 That is, the cross-sectional area and number of the anchor bolts 23 are designed so that the total shear strength of the anchor bolts 23 is greater than the tensile strength of the connecting member 22. The tensile strength of the anchor bolts 23 only needs to be sufficient to support the weight of the corner bending prevention device 2. When the connecting member 22 and the bracket 24 are connected by the bolts 25, the cross-sectional area and number of the bolts 25 are designed so that the tensile strength of the bolts 25 is not less than the tensile strength of the connecting member 22. The plate thickness of the base plate 21 and the bracket 24 may be determined based on the strength design of a normal steel structure. In the present invention, the base plate 21, the bracket 24, the bolts 25, etc. are preferably made of steel, but this does not exclude other materials having the same characteristics and strength as the steel.

以上、本発明の実施形態にかかる角折れ防止装置によれば、鉄道用高架橋や橋梁などにおいて、地震時に、構造が異なる各構造物がそれぞれ異なる固有周期で振動するのを抑制し、隣接構造物間の相対変位を物理的に抑えることで、隣接構造物間で生じる角折れを防ぎ、列車等の走行性を向上させることができる。 As described above, the corner bending prevention device according to the embodiment of the present invention can prevent structurally different structures such as railway viaducts and bridges from vibrating at different natural periods during an earthquake, and can physically suppress the relative displacement between adjacent structures, thereby preventing corner bending between adjacent structures and improving the running performance of trains, etc.

しかも、角折れが顕著となる架道橋にも適用可能であり、構造物の下面や側面等に取り付けることができ、設置位置に多くの自由度を有している。このため、高架橋の軌道上に影響せず、鉄道等の走行を妨げることなく日中に施工作業を行うことができる。 Moreover, it can also be applied to overhead bridges where corner bending is prominent, and can be attached to the underside or side of a structure, allowing for a great deal of freedom in installation location. This means that construction work can be carried out during the day without affecting the viaduct tracks or interfering with train and other traffic.

また、角折れ防止装置2の部材に要求される強度や角折れ防止効果を明確にしたことにより、高架橋や橋梁の補強対策が促進される。 In addition, by clarifying the strength and corner-break prevention effect required for the components of the corner-break prevention device 2, reinforcement measures for viaducts and bridges will be promoted.

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しうることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to such examples. It is clear that those skilled in the art can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims, and these naturally fall within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs to

本発明は、高架橋や橋梁等、橋軸方向に隣接する構造物の種類が異なる位置の角折れ防止装置として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a corner bending prevention device for structures adjacent in the axial direction of a bridge, such as viaducts and bridges, where the types of structures are different.

1 高架橋構造物
2 角折れ防止装置
9 構造物
10 角折れ
11 橋桁
12 ラーメン高架橋
13 調整桁
14 ラーメン橋台
15 壁式橋脚
21 ベースプレート
22 連結部材
23 アンカーボルト
24 ブラケット
25 ボルト
31 ボルト孔
32 フランジ
41 片持ちスラブ
42 主梁
43 地覆
44 桁
Reference Signs List 1 Viaduct structure 2 Corner bending prevention device 9 Structure 10 Corner bending 11 Bridge girder 12 Rigid frame viaduct 13 Adjustment girder 14 Rigid frame abutment 15 Wall-type bridge pier 21 Base plate 22 Connecting member 23 Anchor bolt 24 Bracket 25 Bolt 31 Bolt hole 32 Flange 41 Cantilever slab 42 Main beam 43 Ground cover 44 Girder

Claims (10)

高架橋または橋梁において、橋軸方向に隣接して設置された構造物同士を跨いで設置される角折れ防止装置であって、
隣接する前記構造物同士が対向する端部にそれぞれ配置される2つのベースプレートと、
前記ベースプレート同士を連結する連結部材と、
前記ベースプレートを前記構造物に固定するアンカーボルトと、を有し、
前記ベースプレートは、支承部材を介さず前記構造物の端部に直接配置され、
連続して隣接する2つの前記構造物と前記角折れ防止装置は、橋軸方向に直列的に配置されることを特徴とする、高架橋または橋梁用角折れ防止装置。
An angle bending prevention device that is installed across structures that are adjacent to each other in the bridge axis direction on a viaduct or bridge,
Two base plates are disposed at the ends of the adjacent structures facing each other;
A connecting member that connects the base plates to each other;
and an anchor bolt for fixing the base plate to the structure.
The base plate is disposed directly on the end of the structure without a support member;
A corner bending prevention device for a viaduct or bridge, characterized in that two adjacent structures and the corner bending prevention device are arranged in series in the bridge axis direction.
2つの前記ベースプレートと前記連結部材とを連結するブラケットを有することを特徴とする、請求項1に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for a viaduct or bridge according to claim 1, further comprising a bracket that connects the two base plates and the connecting member. 前記構造物の橋軸方向の変位に対応可能なクリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項1または2に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for a viaduct or bridge according to claim 1 or 2, characterized in that a clearance is provided that can accommodate displacement of the structure in the bridge axis direction. 片方の前記ベースプレートに形成された前記アンカーボルト用のボルト孔を橋軸方向に長い長孔とすることによって、前記クリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for viaducts or bridges described in claim 3, characterized in that the clearance is provided by making the bolt hole for the anchor bolt formed in one of the base plates a long hole in the bridge axis direction. 前記連結部材と片方の前記ベースプレートとの連結部分が、橋軸方向に隙間を設けた状態で連結されていることによって、前記クリアランスが設けられていることを特徴とする、請求項3に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for viaducts or bridges described in claim 3, characterized in that the connection portion between the connecting member and one of the base plates is connected with a gap in the bridge axis direction, thereby providing the clearance. 前記連結部材の引張方向の降伏耐力Pyが、式(1)を満たし、
回転耐力Myは、前記構造物をモデル化したシミュレーションにより求められ、前記構造物の角折れ量が一定の値以下になるときの回転耐力であることを特徴とする、請求項1~5のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。
Py=My/2L ・・・(1)
My:構造物の角折れを抑制するために必要な回転耐力
L:構造物の中心から角折れ防止装置までの距離
The yield strength Py of the connecting member in the tensile direction satisfies formula (1),
The rotational resistance My is obtained by a simulation in which the structure is modeled, and is the rotational resistance when the amount of bending of the structure becomes equal to or less than a certain value. The corner bending prevention device for a viaduct or bridge according to any one of claims 1 to 5.
Py=My/2L (1)
My: Rotational strength required to prevent the structure from bending. L: Distance from the center of the structure to the bending prevention device.
前記回転耐力Myは4000kN・m以上であることを特徴とする、請求項6に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for a viaduct or bridge according to claim 6, wherein the rotational strength My is 4000 kN·m or more. 架道橋を有する構造物の中心から4.5mの位置に取り付ける場合、前記連結部材は、前記橋軸方向の水平耐力が400kN以上であることを特徴とする、請求項1~7のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 Any one of claims 1 to 7, wherein when installed at a position 4.5 m from the center of a structure having an overpass, the connecting member has a horizontal proof stress of 400 kN or more in the axial direction of the bridge. The corner bending prevention device for viaducts or bridges according to item 1. 前記アンカーボルトの合計せん断耐力が、前記連結部材の水平耐力よりも大きいことを特徴とする、請求項1~8のいずれか一項に記載の高架橋または橋梁用角折れ防止装置。 The corner bending prevention device for viaducts or bridges described in any one of claims 1 to 8, characterized in that the total shear strength of the anchor bolts is greater than the horizontal strength of the connecting member. 請求項1~9のいずれか一項に記載の角折れ防止装置を、高架橋または橋梁の構造物の軌道の外側に施工することを特徴とする、高架橋または橋梁の角折れ防止方法。
A method for preventing corner bending of a viaduct or bridge, comprising installing the corner bending prevention device according to any one of claims 1 to 9 on the outside of a track of the viaduct or bridge structure.
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