JP7700530B2 - 橋梁及び橋梁の構築方法 - Google Patents

Description

本発明は、免震支承を備えた橋梁及び橋梁の構築方法に関する。

従来、橋梁は、橋軸方向に離間して並んだ複数の橋脚（橋台）の上に、複数の支承を介して、橋桁（主桁）を支持する。ここで、地震力を橋の床版に伝達しないために、免震支承を用いることがある（例えば、特許文献１参照。）。この文献に記載の支承装置は、上部構造と下部構造との間に上部構造の慣性力に対して逆方向の水平力を発生させる機構を備える。

特開２０１１－２２６１２３号公報

免震支承として、ゴム支承を用いることがある。この場合には、水平方向の剛性を小さくするために、ゴムの層厚を厚くする必要があり、ゴム支承の高さをある程度、高くする必要があった。従って、従来、固定支承や可動支承の鋼製支承（金属支承）を用いた橋梁を、ゴム支承に変更する場合には、橋梁の床版の高さが高くなることがあった。

上記課題を解決する橋梁は、床版を支持する主桁と、前記主桁を支持する橋脚と、前記橋脚と前記主桁とを接続する免震支承とを備える橋梁であって、前記免震支承は、前記主桁の下部より高い位置で突出した張出部を有し、前記橋脚上において前記主桁の周囲に配置された複数の支持部材と、前記複数の支持部材の間に配置された前記主桁の下部と前記張出部とを離間した状態で連結する引張部材と、を備える。

また、上記課題を解決する橋梁の構築方法は、床版を支持する主桁と、前記主桁を支持する橋脚と、前記橋脚と前記主桁とを接続する免震支承とを備える橋梁の構築方法であって、前記主桁の下部より高い位置で突出した張出部を有した複数の支持部材を、前記橋脚上において前記主桁の周囲に構築した後、前記複数の支持部材の間に配置された前記主桁の下部と前記張出部とを離間した状態で、引張部材により連結する。

本発明によれば、橋梁の橋脚から床版までの高さを低くすることができる。

実施形態における耐震構造の橋梁の正面図。 実施形態における耐震構造の橋梁の透視図。 実施形態において耐震構造を構築する前の橋梁の正面図。 実施形態において取付部材及び支持部材を設けた橋梁の正面図。 実施形態において引張部材を設けた橋梁の正面図。 第１変更例における耐震構造の橋梁の正面図。 第２変更例における耐震構造の橋梁の正面図。 第３変更例における耐震構造の橋梁の右側面図。 第４変更例における耐震構造の橋梁の右側面図。

以下、図１～図５を用いて、橋梁及び橋梁の構築方法を具体化した一実施形態を説明する。ここでは、本実施形態の橋梁は、隣接する橋脚（橋台）に橋桁（主桁）が掛かる単純桁橋として説明する。そして、本実施形態の橋梁の構築方法では、従来の金属支承を免震支承に置き換える耐震補強の改修工事を想定する。

図１は、改修工事を行なった後の橋梁１０の橋軸方向から見た正面断面図、図２は、橋梁１０の透視図、図３～図５は、橋梁１０の橋軸方向から見た側面断面図である。
図２に示すように、本実施形態の橋梁１０は、複数の橋脚（橋台）１１、主桁１５、床版１６を備える。橋脚１１は、橋軸方向に離間して並んでいる。

図１に示すように、橋脚１１の上には、複数（ここでは３個）の主桁１５をそれぞれ支持する免震支承が設けられている。この免震支承は、複数の支持部材２１と、引張部材２６と、主桁１５に設けた取付部材２５とから構成される。

複数の支持部材２１は、各主桁１５の周囲を囲むように固定されている。各支持部材２１は、主桁１５の橋軸直角方向の両方向に配置されている。各支持部材２１は、例えば、鉄筋コンクリートで構成され、張出部２１ａと本体部２１ｂとを備える。本体部２１ｂは、張出部２１ａを支持し、橋脚１１の上に固定される。

張出部２１ａは、本体部２１ｂの上部から、主桁１５側に向かって水平方向に突出する部分である。張出部２１ａは、取付部材２５の端部と、上から見て重なるように設けられる。

各張出部２１ａの端部と、主桁１５の取付部材２５とを連結するように引張部材２６が設けられる。各主桁１５は、同じ橋脚１１において２個の引張部材２６によって吊られている。本実施形態では、各引張部材２６は、鉛直方向に延在するように配置される。引張部材２６は、上端部が支持部材２１の張出部２１ａにピン接合され、下端部が主桁１５の取付部材２５にピン接合される。通常、橋梁１０における固有周期は１秒強～２秒程度の範囲で設定することが多い。これらの固有周期にする場合には、引張部材２６の吊り長さは、３０ｃｍ～１ｍ程度の範囲に設定する。

複数の主桁１５は、橋軸直角方向に離間して配置されている。そして、各主桁１５と橋脚１１の上面とは隙間をおいて配置されている。主桁１５は、Ｉ型断面で構成され、上フランジ部１５ａ、下フランジ部１５ｂ及びこれらを連結するウェブ部１５ｗを備える。

主桁１５に取り付けられた取付部材２５は、主桁１５の下部において、下フランジ部１５ｂよりも上方に設けられている。各取付部材２５は、引張部材２６の吊り長さに応じた高さで、ウェブ部１５ｗに固定される。各取付部材２５は、ウェブ部１５ｗから水平方向の両方向に突出した板部材である。各取付部材２５の端部は、下フランジ部１５ｂの端部よりも外側まで突出する。
また、各主桁１５の上フランジ部１５ａの上面には、床版１６が固定されている。

（橋梁の構築方法）
次に、図１、図３～図５を用いて、上述した橋梁の構築方法について説明する。ここでは、従来の金属支承を免震支承に入れ替える場合について説明する。

図３には、従来の金属支承３１を用いた橋梁３０を示している。この橋梁３０は、橋軸方向に離間して並んだ複数の橋脚１１を備える。各橋脚１１の上には、橋軸直角方向に離間して、複数の金属支承３１が配置されている。各金属支承３１の上には、主桁１５がそれぞれ固定されている。そして、複数の主桁１５は、その上に載置された床版１６を固定して支持する。

まず、図４に示すように、主桁１５の下部に、取付部材２５を溶接する。なお、各取付部材２５の端部には、引張部材２６を貫通させるための孔を予め形成しておく。
そして、上述した従来の橋梁３０の各橋脚１１の上に、支持部材２１を構築する。この支持部材２１は、現場打ちの鉄筋コンクリート造で構築する。この場合、支持部材２１の張出部２１ａに、引張部材２６を貫通させるための孔を設けておく。この孔は、引張部材２６の孔の直上に設けられる。なお、プレキャストの鉄筋コンクリート部材あるいはコンクリート以外の材料で構成された支持部材２１を、アンカー等で橋脚１１に固定してもよい。

次に、図５に示すように、支持部材２１の孔及び主桁１５の取付部材２５の孔に引張部材２６を貫通させる。そして、引張部材２６の下端部を、取付部材２５から下方に突出した状態でピン接合し、引張部材２６の上端部を、支持部材２１の張出部２１ａの上に突出した状態でピン接合させる。

その後、図１に示すように、主桁１５の下に配置されていた金属支承３１を取り除く。これにより、主桁１５は、引張部材２６を介して、支持部材２１が一体化された橋脚１１に吊って支持される。

（作用）
本実施形態の橋梁１０は、床版１６を支持する主桁１５が、橋脚１１の支持部材２１に、引張部材２６を介して吊られる。このため、橋脚１１と主桁１５との間に支承を配置することなく、振り子により免震される。

本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、主桁１５は、橋脚１１の上に固定された支持部材２１に、引張部材２６を介して吊られる。これにより、橋梁１０は、橋脚１１の上面から主桁１５の高さ内で浮いていることになるので、橋脚１１の上面から床版１６までの高さを低くすることができる。この場合、引張部材２６が支持する重量によらず、吊り長さによって固有周期が決まる。従って、吊り長さを適切に設定することにより、所望の免震を実現できる。また、振り子の特性から、地震後に必ず原点に復帰するように復元力が作用するため、残留変位が残ることがない。

（２）本実施形態では、免震構造を構成する支持部材２１及び引張部材２６は、橋脚１１の上の空間に設けられる。これにより、橋脚１１の橋軸方向に免震構造の一部が突出することなく、免震構造を実現できる。

（３）本実施形態では、主桁１５は、橋脚１１の上面から浮かすことができればよいので、従来の金属支承３１を取り付けたまま支持部材２１及び引張部材２６を設置し、これらの設置の完了後に金属支承３１を取り外して、主桁１５を吊るすことができる。従って、橋梁１０の橋脚１１の上面から床版１６までの高さを、従来の金属支承３１の橋梁３０と同じにすることもできる。また、従来の金属支承３１の代わりに、新たな免震支承を設けるために、主桁１５をジャッキアップする必要がない。

（４）本実施形態では、各引張部材２６を鉛直方向に延在させる。これにより、どの方向に揺れても、複数の引張部材２６において同じ長さを維持できるので、主桁１５の揺れをバランスよく吸収することができる。

（５）本実施形態の主桁１５に、引張部材２６をピン接合する取付部材２５を設けた。取付部材２５の取り付け高さを変更することにより引張部材２６の長さを変更することができるので、適切な固有周期を実現することができる。

本実施形態は、以下のように変更して実施することができる。本実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記実施形態においては、主桁１５の下部に、引張部材２６の下端部をピン接合する取付部材２５を設けた。主桁１５を吊るための引張部材２６を主桁１５の下部に設ける構造は、これに限定されない。

例えば、図６に示すように、主桁１５の下フランジ部１５ｂに、直接、引張部材３６の下端部をピン接合した橋梁４１としてもよい。これにより、取付部材２５を設けずに、下フランジ部をそのまま用いることができる。

・上記実施形態においては、引張部材２６を鉛直方向に配置するため、支持部材２１の張出部２１ａの孔を、引張部材２６の孔の直上に設ける。この場合、下フランジ部１５ｂは、支持部材２１の張出部２１ａの直下である必要はない。例えば、図６に示すように、引張部材３６が斜めに配置するように設けてもよい。

・上記実施形態において、支持部材２１の張出部２１ａは、主桁１５の上フランジ部１５ａより下となる位置に設けた。張出部２１ａは、引張部材の上部を連結するために、橋脚上に配置された複数の支持部材から突出して設けられていれば、上フランジ部１５ａの下となる位置に限定されない。例えば、固有周期に応じて引張部材を主桁より長くする場合には、床版よりも高い位置に張出部を配置し、この張出部から引張部材を吊り下げてもよい。

・上記実施形態においては、主桁１５は、引張部材２６によって吊られることにより、橋軸方向及び橋軸直角方向に揺動可能な免震支承で支持される。
主桁１５は、橋軸直角方向には揺れずに、橋軸方向にのみ揺動可能な構成としてもよい。
例えば、図７に示す橋梁４２としてもよい。この橋梁４２においては、主桁１５に設けた取付部材３５を、支持部材２１の本体部２１ｂの主桁１５側の面に対して、わずかな隙間を空けて配置する。これにより、主桁１５は、橋軸直角方向に揺れようとする場合は、取付部材３５が支持部材２１に当接しているので、橋軸直角方向への変位を抑制する。更に、主桁１５の下フランジ部１５ｂに、支持部材２１の一部を接触させてもよいし、支持部材２１に固定した他の部材を、主桁１５の一部に接触させてもよい。更に、取付部材３５は、本体部２１ｂに当接する代わりに、変位を抑制する許容範囲量だけ、本体部２１ｂから離れるような長さにしてもよい。また、橋軸直角方向だけでなく、橋軸方向の変位量を制限する構造としてもよい。

・上記実施形態の橋梁１０は、支持部材２１に設けた引張部材２６を用いて、主桁１５を吊ることにより免震支承を備える。更に、橋梁に生じた揺れを減衰させるために、制振ダンパを設けてもよい。

例えば、図８に示す橋梁４６のように、主桁１５の下方に固定部材Ｍ１を設ける。そして、橋脚１１と、固定部材Ｍ１との間に制振ダンパＤ１を設ける。制振ダンパの取付場所は、任意に決めることができる。

・上記実施形態の橋梁１０は、隣接する橋軸方向に隣接する２つの橋脚（橋台）に跨る単純桁を設けた単純桁橋として説明した。橋の構成は、これに限られず、例えば、橋軸方向に配置された３つ以上の（橋台も含む）橋脚に跨る継ぎ目のない橋桁（主桁）を有する連続橋であってもよい。

図９に示すように、多径間連続橋４７の場合には、連続桁の中央で支持する橋脚１２と、主桁１５の下方に設けた固定部材Ｍ２との間に制振ダンパＤ２を設ける。ここでは、制振ダンパは、１つに限らず、橋軸方向に複数並べて設けてもよい。

・上記実施形態の橋梁１０は、従来の金属支承３１を用いた橋梁３０から、免震支承に置き換える耐震補強の改修工事によって構築した。橋梁１０の構成は、耐震補強の改修工事に限られず、新たに設置する橋梁１０の構造として用いることもできる。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、以下に追記する。
（ａ）前記主桁の揺れを止めるための制振装置を更に設けたことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の橋梁。
（ｂ）前記主桁の変位を制限する変位制限部材を更に設けたことを特徴とする請求項１～３の何れか１項、又は前記（ａ）に記載の橋梁。

Ｄ１，Ｄ２…制振ダンパ、Ｍ１，Ｍ２…固定部材、１０，３０，４１，４２，４６…橋梁、１１，１２…橋脚、１５…主桁、１５ａ…上フランジ部、１５ｂ…下フランジ部、１５ｗ…ウェブ部、１６…床版、２１…支持部材、２１ａ…張出部、２１ｂ…本体部、２５，３５…取付部材、２６，３６…引張部材、３１…金属支承、４７…多径間連続橋。

Claims (3)

1. 床版を支持する主桁と、前記主桁を支持する橋脚と、前記橋脚と前記主桁とを接続する免震支承とを備える橋梁であって、
   前記主桁は、下フランジ部と、前記下フランジ部より上方のウェブ部に設けられて水平方向に突出する取付部材とを備え、
   前記免震支承は、
   前記主桁の下部より高い位置で突出した張出部を有し、前記橋脚上において前記主桁の周囲に配置された複数の支持部材と、
   前記複数の支持部材の間に配置された前記主桁の下部と前記張出部とを離間した状態で連結する引張部材と、を備え、
   前記張出部と前記取付部材とを、前記引張部材により連結することを特徴とする橋梁。
2. 前記取付部材は、前記下フランジ部の端部よりも水平方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の橋梁。
3. 床版を支持する主桁と、前記主桁を支持する橋脚と、前記橋脚と前記主桁とを接続する免震支承とを備える橋梁の構築方法であって、
   前記主桁は、下フランジ部と、上フランジ部と、前記下フランジ部及び前記上フランジ部とを連結するウェブ部とを備え、
   既存の支承の上に載置された前記主桁の前記下フランジ部より上方のウェブ部に、水平方向に突出する取付部材を設け、
   前記主桁の下部より高い位置で突出した張出部を有した複数の支持部材を、前記橋脚上において前記主桁の周囲に構築した後、
   前記複数の支持部材の間に配置された前記主桁の前記取付部材と前記張出部とを離間した状態で、引張部材により連結し、
   その後、前記既存の支承を取り除くことを特徴とする橋梁の構築方法。