特開2017-166268(P2017-166268A)IP Force 特許公報掲載プロジェクト 2022.1.31 β版

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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】特開2017-166268(P2017-166268A)
(43)【公開日】2017年9月21日
(54)【発明の名称】落橋防止構造
(51)【国際特許分類】
   E01D 19/04 20060101AFI20170825BHJP
【FI】
   E01D19/04 101
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】OL
【全頁数】11
(21)【出願番号】特願2016-54363(P2016-54363)
(22)【出願日】2016年3月17日
(71)【出願人】
【識別番号】000173784
【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000216025
【氏名又は名称】鉄建建設株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】390029012
【氏名又は名称】株式会社エスイー
(74)【代理人】
【識別番号】240000327
【弁護士】
【氏名又は名称】弁護士法人クレオ国際法律特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】轟 俊太朗
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 健
(72)【発明者】
【氏名】柳 博文
(72)【発明者】
【氏名】畠中 保
(72)【発明者】
【氏名】安保 知紀
(72)【発明者】
【氏名】木部 洋
(72)【発明者】
【氏名】中井 督介
【テーマコード(参考)】
2D059
【Fターム(参考)】
2D059GG30
(57)【要約】
【課題】簡単な構成で震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることが可能な落橋防止構造を提供する。
【解決手段】橋梁1の橋脚11と橋桁12とを接続させる落橋防止構造である。
そして、橋脚の橋軸面11aに固定される下部ブラケット2と、橋桁の橋軸内面12aに固定される上部ブラケット3と、下部ブラケットと上部ブラケットとを連結させるPCケーブル4と、橋脚の上面11bにおいて橋桁の橋軸直交方向Xの両側に設置されたせん断ブロック5,5とを備えている。
【選択図】図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
橋梁の下部工と上部工とを接続させる落橋防止構造であって、
前記下部工の橋軸方向の鉛直面に固定される下部ブラケットと、
前記上部工の橋軸方向の鉛直面に固定される上部ブラケットと、
前記下部ブラケットと前記上部ブラケットとを連結させる連結材と、
前記下部工上において前記上部工の橋軸直交方向の両側に設置された突起体とを備えたことを特徴とする落橋防止構造。
【請求項2】
前記連結材は、PC鋼材であることを特徴とする請求項1に記載の落橋防止構造。
【請求項3】
前記突起体と前記上部工との間に、衝撃緩衝材が介在されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の落橋防止構造。
【請求項4】
前記連結材は、鉛直に配置されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の落橋防止構造。
【請求項5】
前記下部ブラケットはアンカーボルトによって前記下部工に固定されているとともに、前記上部ブラケットもアンカーボルトによって前記上部工に固定されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の落橋防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、橋梁の橋脚や橋台などの下部工と、橋桁などの上部工とを接続させる落橋防止構造に関するものである。
【背景技術】
【0002】
特許文献1−3に開示されているように、既存の橋梁の耐震性能を向上させるために、橋脚の外周面に鋼板や鉄筋コンクリートなどを巻き立てることで、せん断耐力を増加させる方法が知られている。
【0003】
また、特許文献1には、偏向ブラケットによって折り曲げられたベルトで橋台と橋桁とを連結させることで、地震の揺れによる落橋を防止することができる耐震補強装置が記載されている。さらには、津波によって橋桁に上揚力が作用しても、橋梁の上部工の流出を防止することが可能な落橋防止構造ベルトも開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2016−23534号公報
【特許文献2】特開2011−99201号公報
【特許文献3】特開2011−89275号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながらケーブルやベルトのみを使用した構造では、機能が発揮されるまでの変形量が大きくなるため、落橋や流出は防げたとしても、橋梁の機能が保全された状態を保つのは難しい。すなわち、震災後のライフラインの確保及び早期復旧のためには、津波などを受けても最低限の機能が保全される橋梁が求められる。
【0006】
そこで、本発明は、簡単な構成で震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることが可能な落橋防止構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
前記目的を達成するために、本発明の落橋防止構造は、橋梁の下部工と上部工とを接続させる落橋防止構造であって、前記下部工の橋軸方向の鉛直面に固定される下部ブラケットと、前記上部工の橋軸方向の鉛直面に固定される上部ブラケットと、前記下部ブラケットと前記上部ブラケットとを連結させる連結材と、前記下部工上において前記上部工の橋軸直交方向の両側に設置された突起体とを備えたことを特徴とする。
【0008】
ここで、前記連結材は、PC鋼材とすることができる。また、前記突起体と前記橋桁との間に、衝撃緩衝材が介在されている構成とすることができる。さらに、前記連結材は、鉛直に配置されている構成とすることができる。
【0009】
また、前記下部ブラケットはアンカーボルトによって前記下部工に固定されているとともに、前記上部ブラケットもアンカーボルトによって前記上部工に固定されている構成とすることができる。
【発明の効果】
【0010】
このように構成された本発明の落橋防止構造では、下部工と上部工の橋軸方向の鉛直面に上部ブラケットと下部ブラケットを固定し、連結材によって下部ブラケットと上部ブラケットとを連結させる。また、下部工上において上部工の橋軸直交方向の両側に突起体が設置される。
【0011】
このように上下のブラケットを連結材で連結し、突起体を上部工の両側に設置するという簡単な構成で、震災による橋梁の機能低下を最小限に抑えることができる。
【0012】
また、連結材がPC鋼材であれば、津波などによって上揚力が作用して連結材に一時的に強い引張り力が作用しても、破断させることなく落橋防止機能を発揮させ続けることができる。
【0013】
さらに、突起体と橋桁との間に、衝撃緩衝材が介在されていれば、津波などによって衝撃力が作用した場合にも、橋桁を損傷させることなく、橋軸直交方向の水平力に対抗させることができる。
【0014】
また、連結材が鉛直に配置されていれば、折り曲げたり斜めにしたりして配置された場合と比べて、上揚力のような鉛直方向の力に対して直接的に反応させることができる。
【0015】
そして、下部ブラケット及び上部ブラケットをアンカーボルトによって固定させる構成であれば、下部工及び上部工に与える影響を最小限に抑えることができるうえに、強固な固定とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
図1】本実施の形態の落橋防止構造部の構成を説明するための横断面図である。
図2】本実施の形態の落橋防止構造部の構成を説明するための縦断面図である。
図3】下部ブラケットの構成を説明する4面図である。
図4】上部ブラケットの構成を説明する4面図である。
図5】本実施の形態の落橋防止構造に作用する力を模式的に示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1,2は、本実施の形態で説明する橋梁1の概略構成を、橋軸直交方向Xで切断した横断面図と、橋軸方向Yで切断した縦断面図とで示している。
【0018】
橋梁1は、橋脚11や橋台などの下部工と、橋桁12などの上部工とによって主に構成される。通常、上部工は、下部工の上に支承部を介して設置される。本実施の形態では、橋脚11の上面11bに設置されたゴム支承13,13の上に、橋桁12の橋軸方向Yの端部が載せられた構成を例にして説明する。
【0019】
図1,2に例示した橋脚11は、平面視略長方形又は平面視略長円形の四角柱状に鉄筋コンクリートによって構築されている。ここで、橋軸方向Yの側面となる鉛直面を橋軸面11aとする。
【0020】
一方、図1,2に例示した橋桁12は、橋軸方向Yに延伸される長尺の鉄筋コンクリート構造物又はプレストレストコンクリート構造物である。この橋桁12は、橋軸直交方向Xに間隔を置いて平行に設けられる一対の主桁部121,121と、橋軸方向Yの端部となる橋脚11上に設けられる横桁部122と、橋桁12の上面を形成するスラブ123とによって、主に構成される。
【0021】
横桁部122は、主桁部121,121の延伸方向(橋軸方向Y)に略直交する向き(橋軸直交方向X)で、主桁部121,121間の間隙を塞ぐように設けられる。そして、主桁部121,121間に露出される、横桁部122の橋軸方向Yの側面となる鉛直面を、橋軸内面12aとする。
【0022】
図5は、本実施の形態の落橋防止構造を模式的に説明する図である。この落橋防止構造は、橋脚11の橋軸面11aに固定される下部ブラケット2と、橋桁12の橋軸内面12aに固定される上部ブラケット3と、下部ブラケット2と上部ブラケット3とを連結させる連結材(4)と、橋脚11の上面11bにおいて橋桁12の橋軸直交方向Xの両側に設置された突起体としてのせん断ブロック5,5とによって主に構成される。
【0023】
下部ブラケット2と上部ブラケット3は、連結材としてのPCケーブル4の下端4aと上端4bを定着させるために、橋脚11と橋桁12にそれぞれ固定される部材である。
【0024】
また、せん断ブロック5は、橋脚11に対する橋桁12の橋軸直交方向Xの相対変位を抑えるための部材である。せん断ブロック5には、コンクリートやモルタルを例えば直方体状に成形した、自重の大きな部材が使用できる。
【0025】
このせん断ブロック5は、あと施工アンカー52,・・・・によって橋脚11の上面11bに固定させる。また、せん断ブロック5と橋桁12の主桁部121との間には、衝撃緩衝材51を介在させる。この衝撃緩衝材51には、ゴム、合成樹脂材などが使用できる。
【0026】
続いて、下部ブラケット2と上部ブラケット3の詳細な構成について、図3,4を参照しながら説明する。まず、図3の4面図を参照しながら、下部ブラケット2について説明する。
【0027】
図3は、中央に下部ブラケット2の正面図を示し、その上下に下部ブラケット2の平面図と底面図を示し、右側に下部ブラケット2の側面図を示している。下部ブラケット2は、例えば鋼板などの鋼材を溶接などで接合させることによって製作される。
【0028】
下部ブラケット2は、長方形のベース板24上に組み立てられる。ベース板24の下部には、PCケーブル4の下端4aを定着させるための下定着部21が接合される。
【0029】
下定着部21は、台形状(図では六角形)に成形された部材の底辺を、ベース板24に対して直交させて接合させる。この下定着部21には、PCケーブル4を通すための挿通穴212が穿孔される。
【0030】
橋軸方向Yに向けて棚状に張り出される下定着部21の下面側は、直角三角形状(図では五角形)の方杖板211,211によって支持される。このため、下定着部21に下向きの大きな力が作用しても、変形を最小限に抑えることができる。
【0031】
一方、下定着部21の上面側には、略平行に一対のガイド板22,22が設けられる。このガイド板22は、長方形に成形され、長手方向を鉛直方向に向けてベース板24と下定着部21に接合される。このため、下定着部21に上向きの大きな力が作用しても、変形を最小限に抑えることができる。
【0032】
このガイド板22,22間には、PCケーブル4が敷設される。また、ガイド板22,22間の上部は、前面板221によって塞がれる。さらに、ガイド板22の上部側面は、平面視五角形の補強板23によって補強される。
【0033】
また、ベース板24には、複数のボルト穴241,・・・が穿孔される。このボルト穴241は、図1,2に示すように、下部ブラケット2を橋脚11にアンカーボルト25で固定する際に使用される。
【0034】
図4は、中央に上部ブラケット3の正面図を示し、その上下に上部ブラケット3の平面図と底面図を示し、右側に上部ブラケット3の側面図を示している。上部ブラケット3は、例えば鋼板などの鋼材を溶接などで接合させることによって製作される。
【0035】
上定着部31は、台形状(図では六角形)に成形された部材の底辺を、ベース板34に対して直交させて接合させる。この上定着部31には、PCケーブル4を通すための挿通穴312が穿孔される。
【0036】
橋軸方向Yに向けて棚状に張り出される上定着部31は、上述した下定着部21よりも長く張り出される。すなわち図2に示すように、上部ブラケット3を取り付ける橋軸内面12aは、下部ブラケット2を取り付ける橋軸面11aよりも奥まった位置(橋脚11の中心側)に配置されるため、PCケーブル4を鉛直に配置するために、上定着部31の張出し量を長くする。
【0037】
図4に示すように上定着部31の上面側は、直角三角形状(図では五角形)の吊り板311,311によって支持される。このため、上定着部31に上向きの大きな力が作用しても、変形を最小限に抑えることができる。
【0038】
一方、上定着部31の下面側には、略平行に一対のガイド板32,32が設けられる。このガイド板32は、長方形に成形され、鉛直方向に向けてベース板34と上定着部31に接合される。このため、上定着部31に下向きの大きな力が作用しても、変形を最小限に抑えることができる。
【0039】
このガイド板32,32間には、PCケーブル4が敷設される。また、ガイド板32,32間の下部は、前面板321によって塞がれ、内部には中板322が介在される。さらに、ガイド板32の下部側面は、平面視五角形の補強板33によって補強される。
【0040】
また、ベース板34には、複数のボルト穴341,・・・が穿孔される。このボルト穴341は、図1,2に示すように、上部ブラケット3を橋脚11にアンカーボルト35で固定する際に使用される。
【0041】
そして、下部ブラケット2と上部ブラケット3に定着されるPCケーブル4は、PC鋼材である複数のPC鋼より線によって主に構成される。PC鋼より線の外周は、被覆材43によって覆われて防錆処理が施されている。
【0042】
PCケーブル4の下端4a及び上端4b付近には、保護チューブ44を介してネジ溝が設けられており、支圧板41とナット42とによって定着が行われる。すなわち、下端4a又は上端4bを支圧板41の穴に通して、支圧板41を下定着部21又は上定着部31に接触させ、ナット42を締め付けることで固定させる。
【0043】
また、PCケーブル4は、下部ブラケット2においてはガイド板22,22間の略中央に配置されるとともに、前面板221とベース板24との間を通って上方に延びる。一方、上部ブラケット3におけるPCケーブル4は、前面板321と中板322との間を通って、ガイド板32,32間の略中央を通りながら上方に延びる。
【0044】
次に、本実施の形態の落橋防止構造の構築方法、及び落橋防止構造の作用について説明する。
この落橋防止構造は、新設の橋梁にも既設の橋梁1にも設けることができる。本実施の形態では、既設の橋梁1に対して、補強のために落橋防止構造を設ける場合について説明する。
【0045】
まず、橋脚11の上端付近(上面11bより少し下方)の橋軸面11a側から、下部ブラケット2を取り付けるためのアンカー孔の削孔を行う。このアンカー孔の径は、アンカーボルト25の径に合わせた大きさとする。
【0046】
アンカー孔の削孔は、下部ブラケット2のボルト穴241,・・・の位置に合わせて行われるが、橋脚11の主鉄筋の位置は避けて行う。削孔後、下部ブラケット2のベース板24を橋軸面11aに接触させ、アンカー孔にアンカーボルト25を挿入して定着させる。
【0047】
アンカーボルト25の定着は、アンカー孔に充填された接着材を介して行われ、アンカーボルト25の頭部はナットなどを介してベース板24に固定される。この結果、橋脚11の橋軸面11aに強固に下部ブラケット2が固定されることになる。
【0048】
一方、橋桁12の横桁部122の橋軸内面12a側からは、上部ブラケット3を取り付けるためのアンカー孔の削孔を行う。このアンカー孔の径は、アンカーボルト35の径に合わせた大きさとする。
【0049】
アンカー孔の削孔は、上部ブラケット3のボルト穴341,・・・の位置に合わせて行われるが、横桁部122の主鉄筋の位置は避けて行う。削孔後、上部ブラケット3のベース板34を橋軸内面12aに接触させ、アンカー孔にアンカーボルト35を挿入して定着させる。
【0050】
そして、上定着部31の上面に、挿通穴312の位置に合わせて支圧板41を載せ、上端4bにナット42を装着したPCケーブル4を挿通穴312に通す。PCケーブル4は、ガイド板32,32間を通って前面板321と中板322との間に通される。
【0051】
橋脚11側に垂れ下がったPCケーブル4は、前面板221とベース板24との間を通ってガイド板22,22間に敷設される。そして、挿通穴212から突出させたPCケーブル4の下端4aに、下定着部21の下面側から支圧板41とナット42を装着して、ナット42を締め付ける。
【0052】
一方、橋脚11の上面11bにおいては、主桁部121,121の外側面側にそれぞれせん断ブロック5,5を設置する。この際、主桁部121の外側面とせん断ブロック5の側面との間には、衝撃緩衝材51を介在させる。また、せん断ブロック5は、あと施工アンカー52,・・・によって橋脚11に固定させる。
【0053】
このようにして落橋防止構造が構築された橋梁1がある地盤に地震が起きると、図5に示すような様々な力が作用することになる。既設の橋梁1であれば、地震力に対抗させるための耐震構造が別途、設けられているが、橋軸直交方向Xの水平力Hに対しては、せん断ブロック5の自重及びあと施工アンカー52,・・・によるせん断抵抗を加えることができる。すなわち、既存の水平力に対する耐力構造とせん断ブロック5とが協働して、水平力Hを分担することができる。
【0054】
さらに、既存の橋梁1の設計では考慮されていない、津波や洪水などによって橋梁1が受ける力に対しても、本実施の形態の落橋防止構造を設けることで対抗させることができる。
【0055】
津波などが橋梁1に襲来すると、橋軸直交方向Xからは、衝撃力や水圧が水平力Hとして作用する。また、この水平力Hによって、ゴム支承13周辺には、橋桁12が転倒する方向のモーメントMが作用する。さらに、橋桁12の下方からは、水没等によって上揚力Vが作用することになる。
【0056】
これらの力に対して、水平力Hについては、衝撃緩衝材51によって衝撃力が緩衝された力が橋桁12からせん断ブロック5に作用することになるが、せん断ブロック5が抵抗になって橋桁12の橋軸直交方向Xの移動が制限される。また、モーメントMについては、橋桁12が傾こうとすると、橋桁12の両側のせん断ブロック5,5に接触することによって、傾きが制限される。
【0057】
さらに、上揚力Vについては、橋桁12が浮き上がろうとすると、PCケーブル4によって連結された下部ブラケット2と上部ブラケット3との間は離隔が広がらないので、ゴム支承13における上下の分離を防ぐことができる。
【0058】
このように構成された本実施の形態の落橋防止構造では、橋脚11と橋桁12の橋軸方向Yの鉛直面(11a,12a)に上部ブラケット3と下部ブラケット2を固定し、PCケーブル4によって下部ブラケット2と上部ブラケット3とを連結させる。また、橋脚11の上面11bにおいて橋桁12の橋軸直交方向Xの両側にせん断ブロック5,5が設置される。
【0059】
このように上下のブラケット(2,3)をPCケーブル4で連結し、せん断ブロック5,5を橋桁12の両側に設置するという簡単な構成で、震災による橋梁1の機能低下を最小限に抑えることができる。
【0060】
すなわち、せん断ブロック5と橋桁12との接触によって、橋軸直交方向Xの水平力HやモーメントMに直接的に抵抗させることができる。また、PCケーブル4による橋脚11と橋桁12との連結によって、津波などによる上揚力Vにも抵抗させることができる。
【0061】
このため、作用する力(H,M,V)に対して感度の高い構造となり、落橋や橋桁12の流出を防ぐことができるうえに、震災による橋梁1の機能低下を最小限に抑えることが可能となる。
【0062】
また、PCケーブル4であれば、津波などによって上揚力Vが作用してPCケーブル4に一時的に強い引張り力が作用しても、破断させることなく落橋防止機能を発揮させ続けることができる。
【0063】
さらに、せん断ブロック5と橋桁12との間に、衝撃緩衝材51が介在されていれば、津波などによって衝撃力が作用した場合にも、橋桁12を損傷させることなく、橋軸直交方向Xの水平力Hに対抗させることができる。
【0064】
また、PCケーブル4が鉛直に配置されていれば、鉛直方向の上揚力Vに対して断面積の全面で対抗させることができる。要するに折り曲げたり斜めにしたりして配置された連結ケーブルと比べて、上揚力Vのような鉛直方向の力に対して直接的に反応させることができる。
【0065】
さらに、PCケーブル4は、地震力や津波などによって大きな力を受けた後や経年劣化した場合でも、簡単に取り換えることができる。また、鋼材で製作されてアンカーボルト25,35を介して固定された下部ブラケット2と上部ブラケット3も、損傷した部材を部分的に取り換えたり、修繕したりを容易に行うことができる。
【0066】
さらに、PCケーブル4で橋桁12を橋脚11に連結させる構造であれば、大きな上揚力Vが作用した場合でも、PCケーブル4の伸び率の範囲でねばり強く抵抗させることができるので、靭性を高めることができる。
【0067】
そして、下部ブラケット2及び上部ブラケット3をアンカーボルト25,35によって固定させる構成であれば、橋脚11及び橋桁12に与える影響がアンカー孔の削孔のみと最小限に抑えることができるうえに、強固な固定とすることができる。
【0068】
また、図2に示すように、上部ブラケット3の張出し量が下部ブラケット2の張出し量より長い場合は、橋桁12の横桁部122の位置を橋脚11の内側に配置することができる。既存の橋梁1で、もともと橋軸面11aと橋軸内面12aとの位置が図のようにずれている場合は、上下のブラケット(2,3)をそのまま取り付けることができる。
【0069】
これに対して、橋軸面11aと橋軸内面12aとの位置が近い場合は、橋脚11の上部を橋軸方向Yに拡幅させて対応させることができる。この結果、橋脚11の上面11bによる桁座が拡幅されたことになり、想定外の大規模地震時の落橋防止機能となる桁かかり長を延長させることができる。
【0070】
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【0071】
例えば、前記実施の形態で説明した橋脚11、橋桁12及びゴム支承13は例示であり、これに限定されるものではなく、別の形態の下部工、上部工及び支承部にも本発明を適用することができる。また、前記実施の形態では、既設の橋梁1を補強する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、新設の橋梁の建設時に本発明の落橋防止構造を同時に設けることもできる。
【0072】
さらに、前記実施の形態では、連結材としてPCケーブル4を例に説明したが、これに限定されるものではなく、PC鋼棒などのPC鋼材を連結材とすることもできる。また、PC鋼材以外の、引張り力の高い線状又は棒状部材を連結材にすることもできる。
【0073】
また、前記実施の形態では、突起体としてせん断ブロック5を設置する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、鋼製ブロックをあと施工アンカー52で固定することによって突起体を形成することもできる。
【符号の説明】
【0074】
1 橋梁
11 橋脚(下部工)
11a 橋軸面(鉛直面)
12 橋桁(上部工)
12a 橋軸内面(鉛直面)
2 下部ブラケット
21 下定着部
25 アンカーボルト
3 上部ブラケット
31 上定着部
35 アンカーボルト
4 PCケーブル(連結材、PC鋼材)
5 せん断ブロック(突起体)
51 衝撃緩衝材
X 橋軸直交方向
Y 橋軸方向
図1
図2
図3
図4
図5