(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、地盤と橋脚とをグラウンドアンカーで一体化させる工法の場合、アンカーが大きく、橋脚のグラウンドアンカー定着部の補強が必要となるため、費用が嵩んでしまう。
地盤と橋脚との接触面積を増加させる工法の場合、橋脚が河川や海に設置されている際には、接触面積を増加させる部材を設置するために遮水しなければならず、遮水のための大掛かりな設備が必要となるため、費用が嵩む、工期が長くなる等の問題が生じる。また、漏水が発生して、安全に施工できない場合もある。
【0005】
本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものであり
、転倒しにくい橋脚を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するために、本発明の橋脚は、
地盤に直接設けられた橋脚であって、
橋脚本体と、
前記橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段と、を備え、
前記抵抗手段は、
前記橋脚本体に取り付けられたアームと、
前記アームの先端部から垂下する索状材と、
前記索状材の下端に取り付けられた重錘と、を備え、
前記アームの先端部が前記地盤から遠ざかり、当該先端部から垂下する前記索状材が弛んだ状態から張った状態になることで、前記抵抗力を生じさせるように構成
されている。
【0011】
したがって、橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに、当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能であるため、転倒しにくい橋脚を提供することができる。
また、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0012】
あるいは、
本発明の橋脚は、
地盤に直接設けられた橋脚であって、
橋脚本体と、
前記橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段と、を備え、
前記抵抗手段は、
前記橋脚本体に取り付けられ、先端部に略上下方向に沿って形成された孔部を有するアームと、
前記孔部をスライド自在に貫通する棒状材と、
前記棒状材の下端に取り付けられた重錘と、を備え、
前記棒状材は、当該棒状材の前記アームからの抜け落ちを防止するため、上端にストッパを備えており、
前記アームの先端部が前記地盤から遠ざかり、当該先端部に形成された前記孔部を貫通する前記棒状材の前記ストッパと当該アームとが離間した状態から接触した状態になることで、前記抵抗力を生じさせるように構成
されている。
【0013】
したがって、橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに、当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能であるため、転倒しにくい橋脚を提供することができる。
また、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0014】
あるいは、
本発明の橋脚は、
地盤に直接設けられた橋脚であって、
橋脚本体と、
前記橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段と、を備え、
前記抵抗手段は、
前記橋脚本体に取り付けられたアームと、
開口部を有する遊嵌材と、
前記遊嵌材の下端に取り付けられた重錘と、を備え、
前記アームの先端部は、前記開口部に遊嵌されており、
前記アームの先端部が前記地盤から遠ざかり、当該先端部を遊嵌する前記開口部の縁と当該アームとが離間した状態から接触した状態になることで、前記抵抗力を生じさせるように構成
されている。
【0015】
したがって、橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに、当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能であるため、転倒しにくい橋脚を提供することができる。
また、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0016】
好ましくは、
前記橋脚本体には、複数の前記アームが取り付けられており、
前記複数のアームは、前記橋脚本体を上方から見て放射状に延出しているように構成することが可能である。
【0017】
このように構成することによって、地盤の揺れ方向にかかわらず、転倒を抑制することができる。
【0018】
好ましくは、
前記重錘は、水を収容可能な器を有し、当該器の中に水が収容されることで錘として機能するものであるように構成することが可能である。
【0019】
このように構成することによって、橋脚本体が水中に設置されている場合は特に、重錘の準備や設置をより容易に行うことができる。
【発明の効果】
【0020】
本発明によれば
、転倒しにくい橋脚を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
図面を参照しつつ、本発明にかかる転倒抑制工法および橋脚の実施形態について説明する。なお、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態および図示例に限定するものではない。
【0023】
まず、既設橋脚10について説明する。
図1は、既設橋脚10の構成の一例を示す図である。
既設橋脚10は、無筋コンクリート製の鉄道用橋脚であり、
図1に示すように、四角柱状をなし、その上端部に軌道を敷設可能な床版1が橋桁2を介して架設されている。
以下、橋桁2の延在方向を前後方向、橋桁2の延在方向に直交する水平方向を左右方向と言う。
【0024】
既設橋脚10は、地盤(木杭等によって補強された地盤も含む。)に直接設けられている。すなわち、既設橋脚10の基礎は、“直接基礎”、あるいは“杭と基礎とが接続されていない構成の杭基礎”である。そのため、既設橋脚10は、地震時に、地震の慣性力によって傾斜、場合によっては転倒してしまうことがある。そこで、本実施形態では、既設橋脚10を、当該既設橋脚10よりも転倒しにくい耐転倒性橋脚20に変えるため、例えば
図2(a)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力(地震の慣性力等)が当該既設橋脚10に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段Rを、既設橋脚10に取り付けることとする。
【0025】
抵抗手段Rは、例えば
図2(a)に示すように、既設橋脚10に取り付けられたアーム21と、アーム21の先端部から垂下する索状材22と、索状材22の下端に取り付けられた重錘23と、を備えて構成される。索状材22としては、例えば、鋼や繊維補強プラスチックなどの公知の材料からなる引張力を伝達可能な部材(ロープやチェーンなど)を用いることができる。
【0026】
例えば
図2(c)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対し作用して当該既設橋脚10が傾斜した場合、既設橋脚10の転倒支点O側(
図2(c)に示す例では右側)のアーム21の先端部は地盤に近づき、転倒支点Oとは反対側(
図2(c)に示す例では左側)のアーム21の先端部は地盤から遠ざかる。
索状材22の長さは、当該索状材22が垂下するアーム21の先端部が地盤から遠ざかって、当該アーム21の先端部と地盤との距離が所定長さに達した際に、張った状態になる長さに設定されている。
したがって、アーム21の先端部と地盤との距離が所定長さ未満である場合には、当該アーム21の先端部から垂下する索状材22は弛んだ状態であるが、アーム21の先端部と地盤との距離が所定長さ以上である場合には、当該アーム21の先端部から垂下する索状材22は張った状態になる。
【0027】
アーム21と重錘23とが、弛んだ状態の索状材22を介して接続されている場合には、当該アーム21に当該重錘23の荷重が伝達されない。したがって、例えば
図2(b)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対して作用していない場合には、左側の索状材22も右側の索状材22も弛んだ状態なので、左側のアーム21にも右側のアーム21にも重錘23の荷重が掛からない。
【0028】
一方、アーム21と重錘23とが、張った状態の索状材22を介して接続されている場合には、当該アーム21に当該重錘23の荷重が伝達される。したがって、例えば
図2(c)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対し作用して当該既設橋脚10が傾斜し、左側のアーム21の先端部と地盤との距離が所定長さに達した場合には、右側の索状材22は弛んだ状態のままであるが左側の索状材22は張った状態になるので、右側のアーム21には重錘23の荷重が掛からないが左側のアーム21には重錘23の荷重が掛かる。その結果、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントとは反対方向のモーメントMが発生し、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを打ち消そうとする抵抗力が生じる。よって、抵抗手段Rを取り付けた既設橋脚10(すなわち、耐転倒性橋脚20)は、前後方向の成分よりも左右方向の成分が大きい方向に地盤が揺れた場合に、抵抗手段Rを取り付ける前の既設橋脚10よりも転倒しにくくなる。
【0029】
なお、本実施形態では、例えば
図3(a)に示すように、あと施工アンカー等(図示省略)を用いて、既設橋脚10の左側面に左側のアーム21を固定するとともに、当該既設橋脚10の右側面に右側のアーム21を固定するようにしたが、アーム21の取り付け方は適宜変更可能である。
図3は耐転倒性橋脚20を上方から見た状態を示す図である。
具体的には、例えば
図3(b)に示すように、既設橋脚10に、当該既設橋脚10を左右方向に貫通する棒状部材Aを固定し、棒状部材Aのうち、既設橋脚10の左側面よりも突出する部分を左側のアーム21として機能させ、既設橋脚10の右側面よりも突出する部分を右側のアーム21として機能させるように構成することも可能である。
また、例えば
図3(c)に示すように、既設橋脚10に、当該既設橋脚10の前側面に沿う第1棒状部材A1と当該既設橋脚10の後側面に沿う第2棒状部材A2とのそれぞれを、あと施工アンカー等(図示省略)を用いて固定し、第1棒状部材A1および第2棒状部材A2のうち、既設橋脚10の左側面よりも突出する部分を、左側のアーム21として機能させ、第1棒状部材A1および第2棒状部材A2のうち、既設橋脚10の右側面よりも突出する部分を、右側のアーム21として機能させるように構成することも可能である。
【0030】
また、アーム21は、既設橋脚10の左側面および右側面よりも突出するものに限定されず、アーム21の取り付け位置は適宜任意に変更可能である。
例えば、アーム21は、既設橋脚10の前側面および後側面よりも突出するものであってもよい。この場合、抵抗手段Rを取り付けた既設橋脚10(すなわち、耐転倒性橋脚20)は、左右方向の成分よりも前後方向の成分が大きい方向に地盤が揺れた場合に、抵抗手段Rを取り付ける前の既設橋脚10よりも転倒しにくくなる。
また、アーム21は、例えば
図3(d),(e)に示すように、既設橋脚10の左側面、右側面、前側面、および後側面よりも突出するものであってもよい。
図3(d)に示す耐転倒性橋脚20のように、複数のアーム21が既設橋脚10を上方から見て放射状に延出している場合や、
図3(e)に示す耐転倒性橋脚20のように、複数のアーム21が既設橋脚10を上方から見て四方に延出している場合には、抵抗手段Rを取り付けた既設橋脚10(すなわち、耐転倒性橋脚20)は、地盤の揺れ方向にかかわらず、抵抗手段Rを取り付ける前の既設橋脚10よりも転倒しにくくなる。
【0031】
なお、アーム21の取り付け方、アーム21の取り付け位置、アーム21の取り付け個数、索状材22の長さ等は、既設橋脚10のサイズ、既設橋脚10の設置場所の形状、既設橋脚10の設置場所において要求される耐震性能等に応じて適宜設定可能である。
【0032】
次に、地盤に直接設けられた既設橋脚10を転倒しにくくする転倒抑制工法、すなわち既設橋脚10を耐転倒性橋脚20に変える転倒抑制工法の手順の一例について説明する。
【0033】
まず、既設橋脚10に、アーム21を取り付ける。
次いで、アーム21の先端部の下方に、重錘23を設置し、アーム21の先端部と重錘23とを索状材22で接続する。このようにして、既設橋脚10を耐転倒性橋脚20に変えることができる。
【0034】
以上説明した本実施形態の転倒抑制工法によれば、地盤に直接設けられた既設橋脚10を転倒しにくくする転倒抑制工法であって、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段Rを、既設橋脚10に取り付けるように構成されている。
【0035】
したがって、既設橋脚10に抵抗手段Rを取り付けるだけなので、安価で安全な施工が可能となり、かつ、工期の短縮化が可能となる。
具体的には、既設橋脚10に抵抗手段Rを取り付けるだけなので、施工時の補強が不要あるいは小規模な補強で足りる。よって、地盤と橋脚とをグラウンドアンカーで一体化させる工法等の従来の転倒抑制工法と比較して、安価な施工が可能となる。
また、既設橋脚10に抵抗手段Rを取り付けるだけなので、既設橋脚10が河川や海に設置されている場合であっても、抵抗手段Rの取り付け位置(具体的には、アーム21の取り付け位置)を水面上にすれば、水面上で作業できる。よって、遮水のための大掛かりな設備が不要であり、また、漏水に対する安全性の考慮も不要であるので、地盤と橋脚との接触面積を増加させる工法等の従来の転倒抑制工法と比較して、安価で安全な施工が可能となり、かつ、工期の短縮が可能となる。
さらに、地盤と橋脚との接触面積を増加させる工法であって、橋脚が鉄道用橋脚の場合、線路付近の狭隘な空間では、施工が煩雑になる、接触面積を増加させる部材を設置する箇所を確保できない等の問題が生じるが、既設橋脚10に抵抗手段Rを取り付けるだけなので、線路(軌道)に影響されない施工が可能となる。
【0036】
本実施形態の橋脚によれば、地盤に直接設けられた橋脚(耐転倒性橋脚20)であって、橋脚本体(既設橋脚10)と、橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能な抵抗手段Rと、を備えるように構成されている。
【0037】
したがって、橋脚本体を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該橋脚本体に対して作用したときに、当該モーメントを打ち消す方向の抵抗力を生じさせることが可能であるため、転倒しにくい橋脚(耐転倒性橋脚20)を提供することができる。
なお、橋脚本体は、既設橋脚10に限定されるものではなく、新設された橋脚であってもよい。
【0038】
また、本実施形態の橋脚によれば、抵抗手段Rは、橋脚本体(既設橋脚10)に取り付けられたアーム21と、アーム21の先端部から垂下する索状材22と、索状材22の下端に取り付けられた重錘23と、を備え、アーム21の先端部が地盤から遠ざかり、当該先端部から垂下する索状材22が弛んだ状態から張った状態になることで、抵抗力を生じさせるように構成することが可能である。
【0039】
このように構成することによって、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0040】
上記の実施形態において、添付図面に図示されている構成等については、あくまで一例であり、これらに限定されるものではなく、本発明の効果を発揮する範囲内で適宜変更することが可能である。その他、本発明の目的の範囲を逸脱しない限りにおいて適宜変更して実施することが可能である。
【0041】
<変形例1>
抵抗手段Rは、例えば
図4(a)に示すように、既設橋脚10に取り付けられ、先端部に略上下方向に沿って形成された孔部31aを有するアーム31と、孔部31aをスライド自在に貫通する棒状材32と、棒状材32の下端に取り付けられた重錘33と、を備えて構成されるものであってもよい。棒状材32としては、例えば、鋼や繊維補強プラスチックなどの公知の材料からなる自立可能な部材を用いることができる。
【0042】
棒状材32は、アーム31を貫通しており、当該棒状材32のアーム31からの抜け落ちを防止するため、上端にストッパ32aを備えている。棒状材32は、アーム31に対して略上下方向にスライド自在であるので、既設橋脚10が傾斜して当該棒状材32が貫通するアーム31の先端部が地盤に近づく際には、当該アーム31に対して略上方向にスライドし、既設橋脚10が傾斜して当該棒状材32が貫通するアーム31の先端部が地盤から遠ざかる際には、当該アーム31に対して略下方向にスライドする。
棒状材32の長さ(具体的には、重錘33とストッパ32aとの間隔)は、当該棒状材32が貫通するアーム31の先端部が地盤から遠ざかって、当該アーム31の先端部と地盤との距離が所定長さに達した際に、当該棒状材32の上端に設けられたストッパ32aと当該アーム31とが接触した状態になる長さに設定されている。
したがって、アーム31の先端部と地盤との距離が所定長さ未満である場合には、当該アーム31を貫通する棒状材32のストッパ32aと当該アーム31とは離間した状態であるが、アーム31の先端部と地盤との距離が所定長さ以上である場合には、当該アーム31を貫通する棒状材32のストッパ32aと当該アーム31とは接触した状態になる。
【0043】
アーム31が、当該アーム31を貫通する棒状材32のストッパ32aと離間した状態である場合には、当該アーム31に重錘33の荷重が伝達されない。したがって、例えば
図4(b)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対して作用していない場合には、左側の棒状材32も右側の棒状材32もストッパ32aがアーム31と離間した状態なので、左側のアーム31にも右側のアーム31にも重錘33の荷重が掛からない。
【0044】
一方、アーム31が、当該アーム31を貫通する棒状材32のストッパ32aと接触した状態である場合には、当該アーム31に重錘33の荷重が伝達される。したがって、例えば
図4(c)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対し作用して当該既設橋脚10が傾斜し、左側のアーム31の先端部と地盤との距離が所定長さに達した場合には、右側の棒状材32はストッパ32aがアーム31と離間した状態のままであるが左側の棒状材32はストッパ32aがアーム31と接触した状態になるので、右側のアーム31には重錘33の荷重が掛からないが左側のアーム31には重錘33の荷重が掛かる。その結果、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントとは反対方向のモーメントMが発生し、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを打ち消そうとする抵抗力が生じる。よって、抵抗手段Rを取り付けた既設橋脚10(すなわち、耐転倒性橋脚30)は、抵抗手段Rを取り付ける前の既設橋脚10よりも転倒しにくくなる。
【0045】
以上説明した変形例1の橋脚(耐転倒性橋脚30)によれば、抵抗手段Rは、橋脚本体(本変形例の場合、既設橋脚10)に取り付けられ、先端部に略上下方向に沿って形成された孔部31aを有するアーム31と、孔部31aをスライド自在に貫通する棒状材32と、棒状材32の下端に取り付けられた重錘33と、を備え、棒状材32は、当該棒状材32のアーム31からの抜け落ちを防止するため、上端にストッパ32aを備えており、アーム31の先端部が地盤から遠ざかり、当該先端部に形成された孔部31aを貫通する棒状材32のストッパ32aと当該アーム31とが離間した状態から接触した状態になることで、抵抗力を生じさせるように構成されている。
【0046】
したがって、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0047】
<変形例2>
抵抗手段Rは、例えば
図5(a)に示すように、既設橋脚10に取り付けられたアーム41と、開口部42aを有する遊嵌材42と、遊嵌材42の下端に取り付けられた重錘43と、を備えて構成され、アーム41の先端部が、開口部42aに遊嵌されているものであってもよい。遊嵌材42としては、例えば、鋼や繊維補強プラスチックなどの公知の材料からなる自立可能な部材を用いることができる。
【0048】
アーム41は、先端部が遊嵌材42の開口部42aに遊嵌されており、先端部が開口部42a内で略上下方向に移動自在である。
開口部42aの上下方向の長さは、当該開口部42aに遊嵌されているアーム41の先端部が地盤から遠ざかって(すなわち、当該開口部42a内でアーム41の先端部が略上方向に移動して)、当該アーム41の先端部と地盤との距離が所定長さに達した際に、当該アーム41と当該開口部42aの縁(具体的には、上縁)とが接触した状態になる長さに設定されている。
したがって、アーム41の先端部と地盤との距離が所定長さ未満である場合には、当該アーム41と当該アーム41の先端部を遊嵌する開口部42aの縁とは離間した状態であるが、アーム41の先端部と地盤との距離が所定長さ以上である場合には、当該アーム41と当該アーム41の先端部を遊嵌する開口部42aの縁とは接触した状態になる。
【0049】
アーム41と開口部42aの縁とが離間した状態である場合には、当該アーム41に重錘43の荷重が伝達されない。したがって、例えば
図5(b)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対して作用していない場合には、左側のアーム41も右側のアーム41も開口部42aの縁と離間した状態なので、左側のアーム41にも右側のアーム41にも重錘43の荷重が掛からない。
【0050】
一方、アーム41と開口部42aの縁とが接触した状態である場合には、当該アーム41に重錘43の荷重が伝達される。したがって、例えば
図5(c)に示すように、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを発生させる外力が当該既設橋脚10に対し作用して当該既設橋脚10が傾斜し、左側のアーム41の先端部と地盤との距離が所定長さに達した場合には、右側のアーム41は開口部42aの縁と離間した状態のままであるが左側のアーム41は開口部42aの縁と接触した状態になるので、右側のアーム41には重錘43の荷重が掛からないが左側のアーム41には重錘43の荷重が掛かる。その結果、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントとは反対方向のモーメントMが発生し、既設橋脚10を傾斜させようとするモーメントを打ち消そうとする抵抗力が生じる。よって、抵抗手段Rを取り付けた既設橋脚10(すなわち、耐転倒性橋脚40)は、抵抗手段Rを取り付ける前の既設橋脚10よりも転倒しにくくなる。
【0051】
以上説明した変形例2の橋脚(耐転倒性橋脚40)によれば、抵抗手段Rは、橋脚本体(本変形例の場合、既設橋脚10)に取り付けられたアーム41と、開口部42aを有する遊嵌材42と、遊嵌材42の下端に取り付けられた重錘43と、を備え、アーム41の先端部は、開口部42aに遊嵌されており、アーム41の先端部が地盤から遠ざかり、当該先端部を遊嵌する開口部42aの縁(本変形例の場合、上縁)と当該アーム41とが離間した状態から接触した状態になることで、抵抗力を生じさせるように構成されている。
【0052】
したがって、簡単な構成で効果的に転倒を抑制することができる。
【0053】
また、上記の実施形態および変形例において、既設橋脚10は、無筋コンクリート製に限定されるものではなく、例えば、鉄筋コンクリート製、レンガ製、石製などであってもよい。
また、既設橋脚10は、鉄道用橋脚に限定されるものではなく、その他の橋脚であってもよい。
また、既設橋脚10の形状に制限はなく、多角柱状であってもよいし、円柱状であってもよいし、裾広がり形状(多角錐台や円錐台など)であってもよい。また、既設橋脚10の側面には、凹凸があってもよい。また、既設橋脚10は、鉛直方向に立設されたものでも、鉛直方向に対して斜めに立設されたものでもよい。
【0054】
また、上記の実施形態および変形例では、重錘23,33,43として、例えば金属製の錘を用いたが、これに限定されるものではない。
例えば、
図6に示すように、既設橋脚10が水中(河川や海など)に設置されている場合には、重錘23に代えて重錘53を用いてもよい。重錘53は、水を収容可能な器53aを有し、当該器53aの中に水(川の水や海水など)が収容されることで錘として機能する。このように構成することによって、重錘の準備や設置をより容易に行うことができる。無論、重錘53は、変形例1の耐転倒性橋脚30にも、変形例2の耐転倒性橋脚40にも適用可能である。