JP3757237B2

JP3757237B2 - 構造物の連結装置

Info

Publication number: JP3757237B2
Application number: JP08205296A
Authority: JP
Inventors: 久哲大塚; 茂樹運上; 貴志佐藤; 保久藤原
Original assignee: Public Works Research Institute; Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd; National Research and Development Agency Public Works Research Institute
Priority date: 1996-03-11
Filing date: 1996-03-11
Publication date: 2006-03-22
Anticipated expiration: 2016-03-11
Also published as: JPH09242020A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、構造物の連結装置に関し、さらに詳細には、例えば橋梁において橋脚上で桁間を連結するための連結装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
単純桁による２径間以上の橋梁においては、橋軸方向に隣接する２つの橋桁の各端部が橋脚上に支承される構造となっているが、地震時の桁の移動や温度変化による桁の伸縮を吸収するために、２つの桁の対向する各端部間には間隔が形成され、また一方の桁の端部は固定支承を介して、他方の桁の端部は可動支承を介してそれぞれ橋脚に支承されている。
【０００３】
ところで、地震等により橋脚に水平力が作用すると、橋脚の損壊のみならず、橋脚が振動して橋桁が橋脚から落下すなわち落橋するという被害をもたらす。従来、落橋防止装置としてＰＣケーブルにより桁間を連結するもの、あるいはリンクにより桁間を連結するものが知られている。しかし、これらの装置は特に巨大地震の場合、ＰＣケーブルあるいはリンクと桁との連結部に大きな衝撃力が加わり、連結部で破壊してしまうという現象を生じている。
【０００４】
このため、ゴム状弾性体によるダンパーを組み込んだ落橋防止装置が種々提案されている（例えば、特公昭５２−３４１３５号、特公昭５２−３４１３６号）。しかしながら、従来のダンパーはゴム状弾性体の圧縮変形により衝撃力を緩和するものであるため、変位が小さく、充分な緩衝効果を期待できない。また、振動に対する減衰効果も大きなものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
【０００６】
この発明の目的は、ゴム状弾性体のせん断変形により地震等による水平力を負担させ、緩衝効果及び減衰効果に優れた構造物の連結装置を提供することにある。
【０００７】
この発明の別の目的は、平常時にはダンパーに荷重が作用しないようにし、橋桁等構造物の伸縮をダンパーによって拘束することがない構造物の連結装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採る。
【０００９】
すなわちこの発明は、２つの構造物を連結部材と、この連結部材の端部を水平方向に変位可能に支持するダンパーとによって連結する装置であって、
前記ダンパーが、前記構造物に水平方向に固定された外筒と、
前記外筒内に配置され、前記連結部材が挿通される内筒と、
前記内筒及び外筒間に固着されたゴム状弾性体と、
前記連結部材に作用する水平力を前記内筒に伝達する伝達手段と
前記内筒の変位を規制するストッパとを備え、
前記伝達手段が、前記内筒に軸線方向外方に延出して設けられ、前記連結部材が挿通される延出部と、
前記延出部の端部に固定され、前記連結部材の端部が挿通されて軸線方向外方に突出する環状の前記ストッパと、
前記連結部材の前記突出端部に設けられ、前記ストッパに係合する係合部材と
を備えてなることを特徴とする構造物の連結装置にある。
【００１２】
さらにこの発明は、前記係合部と前記ストッパとの間に間隔が形成されていることを特徴とする構造物の連結装置にある。
【００１３】
さらにこの発明は、前記２つの構造物は、下部構造物の上部に各端部がそれぞれ固定支承及び可動支承を介して載置された上部構造物であることを特徴とする構造物の連結装置にある。
【００１４】
この発明によれば、連結部材に作用する水平力は、変位量が大きな筒状のゴム状弾性体のせん断変形として受け止められる。このため、緩衝効果が大きく、またゴム特有の減衰性も効果的に発現させることができる。ゴム状弾性体としては減衰作用の大きい高減衰ゴムを採用することが望ましい。
【００１５】
ここで、ゴム状弾性体のせん断変形とは、連結部材に作用する水平力により筒状のゴム状弾性体が軸線方向に変形し、その内周と外周との間に軸線方向の相対的変位が生ずることである。ゴム状弾性体を内筒と外筒との間に固着して筒状ダンパーを構成し、連結部材に作用する水平力を内筒に伝達させることにより、このようなせん断変形を生じさせることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を用いて以下に説明する。図１はこの発明の実施の形態を示す全体正面図である。この実施の形態は、２径間以上の単純桁橋にこの発明を適用した例である。この単純桁橋においては、下部構造物である橋脚１の上部に、橋桁２、２の各端部が間隔を置いて対向して載置される。そして、一方の橋桁２は固定支承Ｆを介して、他方の橋桁２は可動支承Ｍを介して橋脚１にそれぞれ支承される。温度変化等による橋桁２の伸縮は、橋桁２、２間の間隔によって吸収される。
【００１７】
この発明の連結装置は、ＰＣ鋼棒等よりなる連結部材３と、連結部材３の両端部を支持し、橋桁２、２に取付けられる筒状ダンパー４、４とから構成されている。図２はダンパー４の水平断面図、図３は垂直断面図、図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。ダンパー４はいずれも鋼製の外筒５及び内筒６を有し、内外筒５、６間に高減衰ゴムからなるゴム状弾性体７が加硫接着されている。ゴム状弾性体７は内筒６の外周に加硫成形された後、外筒５を絞り加工することにより収縮され、半径方向の残留圧縮応力が与えられている。
【００１８】
外筒５は取付部材であるブラケット８を介して橋桁２のウェブ（鋼桁の場合）に水平に固定される。ブラケット８はベースプレート９と、これに固定された垂直プレート１０及び上下部の水平プレート１１、１２を有し、ベースプレート９が取付ボルト１３を介して橋桁のウェブ２に固定される。
【００１９】
水平プレート１１、１２間には垂直プレート１０を貫通する支持パイプ１５が配置され、この支持パイプ１５は複数のリブ１４を介して水平プレート１１、１２及び垂直プレート１０に固定されている。ダンパー４は支持パイプ１５の外端部（橋桁２、２の対向側と反対側の端部、以下他の部材についても同じ）側から、段部１６に係合するまで支持パイプ１５に挿入される。そして、内径がダンパー４の外筒５とほぼ同径の押えリング１７が、取付ボルト１８により垂直プレート１０に固定され、ダンパー４が支持パイプ１５に保持される。
【００２０】
内筒６の外端部にはこれを軸線方向外方（橋桁２、２の対向側と反対側の方向）に所定長さ延出するためのパイプ１９が固着され、さらにその端部に環状のストッパ２０が固着されている。パイプ１９部分は内筒６と一体に成形してもよい。連結部材３は内筒６及びパイプ１９に挿通され、その端部はストッパ２０から軸線方向外方に突出している。
【００２１】
連結部材３にはねじ２１が形成され、ストッパ２０からの突出端部に係合部材であるナット２２が螺着されている。ナット２２はダブルナット、すなわち丸ナット２２ａと、この丸ナット２２ａの位置ずれを防ぐための六角ナット２２ｂとからなっている。ナット２２とストッパ２０との間には所定の間隔Ｓが形成され、この間隔Ｓは調整可能である。上記パイプ１９、ストッパ２０及びナット２２は、連結部材３に作用する軸線方向内方向きの水平力を内筒６に伝達する伝達手段を構成する。
【００２２】
また、連結部材３には軸線方向内方側にもナット２３が螺着されている。ナット２３は内筒６との間に間隔Ｓと同間隔を置いて設けられている。このナット２３は連結部材３に作用する軸線方向外方向きの水平力を内筒６に伝達する手段である。ナット２３はナット２２と同様に、丸ナット２３ａと六角ナット２３ｂとのダブルナットからなり、内筒６と同径の丸ナット２３ａを使用することにより内筒６の端面全体に係合するようになっている。
【００２３】
上記ダンパー４を備えた連結装置は次のように作用する。橋脚１に地震力等の大きな力が作用しない平常時には、温度変化等により橋桁２が伸縮するが、この伸縮は連結部材３に関しては、ナット２２とストッパ２０間及びナット２３と内筒６間の間隔Ｓに吸収される。したがって、ダンパー４には何らの荷重も作用せず、連結部材３は橋桁２の伸縮にスムーズに追従する。
【００２４】
一方、橋脚１に地震力等の大きな力が作用すると、橋脚１は図１に矢印で示すように振動する。これに伴い、橋桁２は図１鎖線で示すように変位し、その振幅が間隔Ｓの範囲を越えると、ナット２２がストッパ２０に係合するとともにナット２３が内筒６に係合し、連結部材３には軸線方向内外方向の水平力Ｐが作用する。この水平力Ｐは内筒６に伝達され、ゴム状弾性体７がせん断変形する。これにより衝撃力が緩和され、エネルギが吸収されて振動が速やかに減衰する。振幅がナット２２と押えリング１８の間隔の範囲以上ものであると、ストッパ２０が押えリング１７に係合し、橋桁２の落下が防止される。
【００２５】
なお、ナット２３は必ずしも設けなくともよいが、これを設けることにより、連結部材３に作用する水平力が軸線方向外方及び内方いずれであっても、橋桁２、２に設置したダンパー４、４の双方が作用することになり、その協働により緩衝効果及び減衰効果が一層大きなものとなる。
【００２６】
図５はこの発明の別の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態は、橋桁２、２間の間隔を大きくとった場合に適用される。すなわち、連結部材はダンパー４、４側の２つの第１連結部材３ａ（図５に一方のみを示す）と、中間部の第２連結部材３ｂとからなっている。第２連結部材３ｂは軸線方向の圧縮力による連結部材の曲りを防止するために、第１連結部材３ａよりも大径となっている。第１及び第２連結部材３ａ、３ｂの端部にはねじ２５、２６がそれぞれ形成され、これらの連結部材３ａ、３ｂは段違いカプラ２７に螺着されることにより、互いに連結されている。ボルト２８、２８は回り止めのためのセットボルトである。
【００２７】
図６はこの発明のさらに別の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態も、橋桁２、２間の間隔を大きくとった場合に適用される。連結部材３の中央部には、軸線方向の圧縮力による連結部材３の曲りを防止するために、補強部材３０が設けられている。補強部材３０は両端に端板３１、３１を有するパイプ３２を備え、連結部材３は端板３１、３１を貫通している。パイプ３２の内部には、その周壁の適宜位置に形成されたタップ穴３３を介して、硬化性のグラウト材３４が充填されている。タップ穴３３はグラウト材の注入後、ボルトにより閉鎖される。
【００２８】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。例えば、上記実施の形態では構造物として橋脚上に載置される橋桁を連結する場合を示したが、橋台と橋桁を連結する場合にもこの発明を適用できる。また、ダンパーは２つの構造物の双方に設けることなく、一方に設けるだけでも少なからずの効果を期待できる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、ゴム状弾性体のせん断変形により地震等による水平力を負担させ、優れた緩衝効果及び減衰効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１はこの発明の実施の形態を示す全体正面図である。
【図２】図２はダンパーの水平断面図である。
【図３】図３はダンパーの垂直断面図である。
【図４】図４は図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】図５は別の実施の形態を示す断面図である。
【図６】図６はさらに別の実施の形態を示す断面図である。
【符号の説明】
１…橋脚
２…橋桁
３…連結部材
４…ダンパー
５…外筒
６…内筒
７…ゴム状弾性体
８…ブラケット
１５…支持パイプ
１７…押えリング
１９…パイプ
２０…ストッパ
２１…ねじ
２２…ナット
２３…ナット
Ｆ…固定支承
Ｍ…可動支承

Claims

２つの構造物を連結部材と、この連結部材の端部を水平方向に変位可能に支持するダンパーとによって連結する装置であって、
前記ダンパーが、前記構造物に水平方向に固定された外筒と、
前記外筒内に配置され、前記連結部材が挿通される内筒と、
前記内筒及び外筒間に固着されたゴム状弾性体と、
前記連結部材に作用する水平力を前記内筒に伝達する伝達手段と
前記内筒の変位を規制するストッパとを備え、
前記伝達手段が、前記内筒に軸線方向外方に延出して設けられ、前記連結部材が挿通される延出部と、
前記延出部の端部に固定され、前記連結部材の端部が挿通されて軸線方向外方に突出する環状の前記ストッパと、
前記連結部材の前記突出端部に設けられ、前記ストッパに係合する係合部材と
を備えてなることを特徴とする構造物の連結装置。
前記係合部と前記ストッパとの間に間隔が形成されていることを特徴とする請求項１記載の構造物の連結装置。
前記２つの構造物は、下部構造物の上部に各端部がそれぞれ固定支承及び可動支承を介して載置された上部構造物であることを特徴とする請求項１又は２記載の構造物の連結装置。