特許 7546478 耐震補強構造及び構造物

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-08-29

(45)【発行日】2024-09-06

(54)【発明の名称】耐震補強構造及び構造物

(51)【国際特許分類】

   E01D 19/02 20060101AFI20240830BHJP

【ＦＩ】

E01D19/02

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2020215394

(22)【出願日】2020-12-24

(65)【公開番号】P2022101042

(43)【公開日】2022-07-06

【審査請求日】2023-09-04

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】591205536

【氏名又は名称】ＪＦＥシビル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001461

【氏名又は名称】弁理士法人きさ特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】吉岡 泰邦

(72)【発明者】

【氏名】有薗 和樹

(72)【発明者】

【氏名】塩田 啓介

【審査官】柿原 巧弥

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０４５３２７３８（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２００３－０４９４０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－０４５２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５６６７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－２２７１２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０６９９２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２２６３１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１０８７２９３４３（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１１８０９５２６（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国特許出願公開第１１２０９５４４２（ＣＮ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４０００５９３（ＣＮ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｄ １９／０２

Ｅ０４Ｈ ９／０２

Ｆ１６Ｆ ７／１０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地盤に構築される基礎、前記基礎の上に立設される橋脚柱及び前記橋脚柱の上端に設置される橋脚梁を備えるＴ型橋脚構造に固定され、前記橋脚柱及び前記橋脚梁の変位によるエネルギーを吸収するダンパーを備え、
前記Ｔ型橋脚構造は、
前記橋脚梁の上に設置される上部構造が延びる第１方向に対し交差する方向に並列して前記地盤に設置される第１橋脚構造及び第２橋脚構造を含み、
前記ダンパーは、
前記第１橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第２橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定され、
前記ダンパーは、
複数のダンパーを含み、
前記複数のダンパーは、
前記第１橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第２橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定される第１ダンパーと、
前記第２橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第１橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定される第２ダンパーと、を含み、
前記第１ダンパーは、
複数の第１ダンパーから構成され、
前記複数の第１ダンパーは、
前記第２ダンパーを挟んで配置され、前記第１方向に直角方向であって前記第２橋脚構造の前記橋脚柱の中心を含む断面について対称な位置に配置される、耐震補強構造。

【請求項2】

前記ダンパーは、
変位によるエネルギーを吸収するエネルギー吸収部を備え、
前記第２ダンパーは、
前記エネルギー吸収部の断面積が前記第１ダンパーの前記エネルギー吸収部の断面積よりも大きい、請求項１に記載の耐震補強構造。

【請求項3】

前記ダンパーは、
座屈拘束型ブレース、アンボンドブレース、せん断ダンパー、摩擦ダンパー、オイルダンパー及び回転体ダンパーのうち少なくとも１つで構成される、請求項１又は２に記載の耐震補強構造。

【請求項4】

請求項１～３の何れか１項に記載の耐震補強構造と、
前記第１橋脚構造及び前記第２橋脚構造と、を備える構造物。

【請求項5】

前記第１橋脚構造と前記第２橋脚構造とは、
それぞれ独立した前記基礎を備える、請求項４に記載の構造物。

【請求項6】

前記第２橋脚構造は、
前記第１橋脚構造よりも前記基礎から前記橋脚梁までの距離が大きい、請求項４又は５に記載の構造物。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、道路や鉄道などの橋脚、水門等の土木構造物における柱部材等を補強する耐震補強構造、及びそれを用いた構造物に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、土木構造物や建築構造物における柱部材の耐震補強として、対象とする柱部材と該柱部材が設置されたフーチングとの間に、履歴減衰特性を有するダンパーが配置されているものが知られている。ダンパーは、一方の端部が上部構造物である柱部材の側面に固定され、他方の端部が下部構造物であるフーチングに固定されている（例えば、特許文献１参照）。

【0003】

特許文献１によれば、ダンパーを柱部材の周囲に配置することにより、柱部材がフーチングに対し傾斜したときに、柱部材の倒れにより生ずる変位によりダンパーが伸縮し、変位によるエネルギーを吸収する。ダンパーは、柱部材の側面に沿って配置されているため、配置に必要なスペースが小さく、補強による自重の増加も少ない。また、従来のＲＣ巻き立てによる柱部材の補強に比べて、工期が短縮でき、地震などにより振動が加わった後の点検補修も容易である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－５６６７７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に開示された発明によれば、地震時の柱部材のフーチングに対する倒れによって、ダンパーが伸縮する。構造物に用いられるダンパーとして例えば座屈拘束ブレースを用いた場合、ダンパーは、伸縮方向の変位により塑性変形し、履歴減衰特性を発揮し、エネルギーを吸収し、制震効果を得ることができる。しかし、特許文献１に開示されている発明によると、ダンパーは、柱側面に沿って配置されており、柱部材が倒れることによる変位とダンパーの伸縮方向とが一致していない。そのため、ダンパーは、柱部材の倒れによる伸縮量が小さく、ダンパーのエネルギーの吸収効果を十分に発揮できない場合がある。

【0006】

本発明は上記課題を解決するものであって、ダンパーの伸縮方向を柱部材の変位方向に合わせることにより効率よく柱部材の変位によるエネルギーを吸収できる耐震補強構造及び構造物を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

（１）本発明に係る耐震補強構造は、地盤に構築される基礎、前記基礎の上に立設される橋脚柱及び前記橋脚柱の上端に設置される橋脚梁を備えるＴ型橋脚構造に固定され、前記橋脚柱及び前記橋脚梁の変位によるエネルギーを吸収するダンパーを備え、前記Ｔ型橋脚構造は、前記橋脚梁の上に設置される上部構造が延びる第１方向に対し交差する方向に並列して前記地盤に設置される第１橋脚構造及び第２橋脚構造を含み、前記ダンパーは、前記第１橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第２橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定され、前記ダンパーは、複数のダンパーを含み、前記複数のダンパーは、前記第１橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第２橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定される第１ダンパーと、前記第２橋脚構造の前記基礎に一方の端部が固定され、前記第１橋脚構造の前記橋脚梁又は前記橋脚柱に他方の端部が固定される第２ダンパーと、を含み、前記第１ダンパーは、複数の第１ダンパーから構成され、前記複数の第１ダンパーは、前記第２ダンパーを挟んで配置され、前記第１方向に直角方向であって前記第２橋脚構造の前記橋脚柱の中心を含む断面について対称な位置に配置される。
（２）本発明に係る構造物は、上記の耐震補強構造と、前記第１橋脚構造及び前記第２橋脚構造と、を備える。

【発明の効果】

【0008】

本発明によれば、第１橋脚構造と第２橋脚構造との間にダンパーを配置することにより、第１橋脚構造及び第２橋脚構造のそれぞれの橋脚梁又は橋脚柱の変位する方向とダンパーの伸縮方向が近似するため、ダンパーによるエネルギー吸収量を大きくすることができ、耐震補強効果が高い耐震補強構造を得ることができる。また、耐震補強構造は、２つのＴ型橋脚構造の間のスペースを活用することにより、サイズの大きいダンパーを設置することができる。そのため、エネルギーを吸収する際のダンパーの伸縮量が大きくなり、耐震補強構造は、大地震等により大きな変位を生ずる構造物の耐震補強構造として高いエネルギー吸収効果を発揮できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】実施の形態１に係る構造物１００の断面構造の説明図である。

【図2】実施の形態１に係る耐震補強構造１０を上方から見た平面図である。

【図3】実施の形態１に係る耐震補強構造１０の上面視における配置の変形例である。

【図4】実施の形態１に係る耐震補強構造１０の上面視における配置の変形例である。

【図5】実施の形態２に係る構造物２００の断面構造の説明図である。

【図6】実施の形態３に係る構造物３００の断面構造の説明図である。

【図7】実施の形態３に係る構造物３００の比較例である構造物１３００の断面構造の説明図である。

【図8】実施の形態３に係る構造物３００に地震による振動が加わったときの各部の変位の時間ごとの変化を示したものである。

【図9】比較例に係る構造物１３００に地震による振動が加わったときの各部の変位の時間ごとの変化を示したものである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

［実施の形態１］
以下、実施の形態に係る構造物１００及び耐震補強構造１０について図面等を参照しながら説明する。なお、図１を含む以下の図面では、各構成部材の相対的な寸法の関係及び形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、以下の図面において、同一の符号を付したものは、同一又はこれに相当するものであり、このことは明細書の全文において共通することとする。また、理解を容易にするために方向を表す用語（例えば、上、下、左、右、前、後、表及び裏等）を適宜用いるが、それらの表記は、説明の便宜上の記載であり、装置、器具、又は部品等の配置、方向及び向きを限定するものではない。

【0011】

（構造物１００及びＴ型橋脚構造５０）
図１は、実施の形態１に係る構造物１００の断面構造の説明図である。実施の形態１において構造物１００は、２つのＴ型橋脚構造５０を備え、一方を第１橋脚構造５０ａ、他方を第２橋脚構造５０ｂと呼ぶ。Ｔ型橋脚構造５０は、例えば上部構造５５に車両が走行する道路又は鉄道が設置されるものであり、地盤９０に埋設されて構築された基礎５３、基礎５３の上面から上方に向かって立設された橋脚柱５２及び橋脚柱５２の上に設置された橋脚梁５１を備える。図１は、構造物１００の上部構造５５が延びる第１方向に対し垂直な断面構造の説明図である。Ｔ型橋脚構造５０は、第１方向に並べられた複数の橋脚柱５２を有し、その上に橋脚梁５１が形成されている。第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとは、第１方向に交差する第２方向に並列されている。橋脚梁５１の上には、上部構造５５が設置されている。上部構造５５は、ｙ方向に複数並べられた複数のＴ型橋脚構造５０の上に設置されている。第１橋脚構造５０ａ及び第２橋脚構造５０ｂは、それぞれ上部構造５５の延びる方向に沿って複数並べられている。図１においては、上部構造５５が延びる第１方向は、ｙ方向に相当し、２つのＴ型橋脚構造５０が並べられている第２方向は、ｘ方向に相当する。橋脚柱５２は、基礎５３からｚ方向に延びている。

【0012】

第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとは、ｘ方向に隣り合って並べられており、それぞれ独立した橋脚梁５１、橋脚柱５２及び基礎５３を備えている。また、第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとの間には耐震補強構造１０が設置されている。

【0013】

（耐震補強構造１０）
実施の形態１において、耐震補強構造１０は、複数のダンパーから構成されており、両端が２つのＴ型橋脚構造５０にそれぞれ固定されているダンパー１０ａ及び１０ｂを備える。ダンパー１０ａは、第１橋脚構造５０ａの基礎５３に一方の端部１２が固定されており、第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の上部に他方の端部１１が固定されている。また、ダンパー１０ｂは、第２橋脚構造５０ｂの基礎５３に一方の端部１２が固定され、第１橋脚構造５０ａの橋脚柱５２に他方の端部１１が固定されている。なお、ダンパー１０ａを第１ダンパー、ダンパー１０ｂを第２ダンパーと呼ぶ場合がある。

【0014】

ダンパー１０ａ及び１０ｂは、例えば、座屈拘束型ダンパーであり、両端に接続されている構造の変位（移動）により軸材１３が伸縮して塑性変形することによりエネルギーを吸収するものである。座屈拘束型ダンパーは、軸材１３の両端が相対変位する２つの構造に固定され、軸材１３が長手方向に伸縮するように構成されている。軸材１３は、外周が拘束部材１４に覆われており、軸材１３に圧縮方向の力が加わっても座屈しないように構成されている。なお、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、座屈拘束型ダンパーに限定されず、長手方向（軸方向）の伸縮によりエネルギーを吸収するものであれば、その他の形態のダンパーを適用しても良い。なお、軸材１３及び拘束部材１４をエネルギー吸収部と称する場合がある。

【0015】

（耐震補強構造１０の作用）
ここで、構造物１００が地震による振動を受けた場合の耐震補強構造１０によるエネルギーの吸収について説明する。図１は、耐震補強構造１０によるエネルギー吸収を模式的に説明するものである。地震による振動により図１の第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２が第１橋脚構造５０ａ側に倒れるように変位した場合を想定する。この時、第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２は、基礎５３と橋脚柱５２との接合部５６を中心にして角度αだけ倒れる。すると、ダンパー１０ａの端部１１も橋脚柱５２の変位と同じく接合部５６を中心にして角度αだけ回転変位する。

【0016】

橋脚柱５２に合わせてダンパー１０ａの端部１１が角度αだけ回転変位すると、ダンパー１０ａの軸材１３は、長手方向に圧縮されるように変形する。実施の形態１において、ダンパー１０ａの長手方向は、円弧Ｃの接線方向Ｐと近似している。そのため、第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の倒れによる変位とダンパー１０ａの長手方向の圧縮量とは、ほぼ一致する。これにより、ダンパー１０ａは、効率よく第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の振動エネルギーを吸収することができる。

【0017】

また、第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２が第１橋脚構造５０ａから離れる側に倒れた場合は、橋脚柱５２に合わせてダンパー１０ａの端部１１が反時計回りに角度αだけ回転変位する。そのため、ダンパー１０ａの軸材１３の伸び量は、橋脚柱５２の倒れによる変位とほぼ一致する。よって、ダンパー１０ａは、軸材１３の伸び方向においても効率よく第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の振動エネルギーを吸収することができる。

【0018】

実施の形態１においては、第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとの間にもう一つのダンパー１０ｂが取り付けられている。ダンパー１０ｂも、ダンパー１０ａと同様に機能し、第１橋脚構造５０ａの橋脚柱５２の振動エネルギーを効率よく吸収することができる。

【0019】

実施の形態１においては、ダンパー１０ａ及び１０ｂが橋脚柱５２の上端に固定されているが、橋脚柱５２に生じる変形に応じて固定位置を変更しても良い。例えば、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、橋脚柱５２の中間部に固定されていても良い。この場合においても、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、橋脚柱５２の変位の方向に合わせて中心軸の方向を設定することが望ましい。

【0020】

図２は、実施の形態１に係る耐震補強構造１０を上方から見た平面図である。図１に示されている構造物１００は、断面構造が同じである２つのＴ型橋脚構造５０をｘ方向に並列して構成されている。そして、構造物１００は、一方のＴ型橋脚構造５０の橋脚柱５２の側面と他方のＴ型橋脚構造５０の基礎５３とを接続するダンパー１０ａ及び１０ｂを少なくとも一つずつ備える。ダンパー１０ａ及び１０ｂとは、図２に示す平面図においては、中心軸が平行になるように配置され、図１に示す正面図（ｙ方向視点）においては、中心軸が交差するように配置されている。つまり、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、平面図（ｚ方向視点）において上部構造５５が延びるｙ方向に対し直角方向に中心軸が延びるように配置されている。Ｔ型橋脚構造５０は、図２に示す平面図においては、例えば地震によりｘ方向に振動する。ダンパー１０ａ及び１０ｂは、平面図において橋脚梁５１及び橋脚柱５２が変位するｘ方向に中心軸が延びるように配置されることにより、Ｔ型橋脚構造５０の振動エネルギーを効率的に吸収することができる。

【0021】

ダンパー１０ａ及び１０ｂは、平面図において上部構造５５が延びる方向に対し直角方向に中心軸が延びるように設置されることが望ましいが、傾斜して設置されていても橋脚梁５１及び橋脚柱５２の振動エネルギーの吸収効果を発揮することができる。すなわち、耐震補強構造１０を構成するダンパー１０ａ及び１０ｂは、両端を２つのＴ型橋脚構造５０のそれぞれに固定するように配置するため、長手方向の長さを大きく取ることができる。そのため、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、伸縮量が大きく、例えば軸材１３の塑性変形によるエネルギー吸収量が大きくなる。また、図１に示すようにＴ型橋脚構造５０のうち変位の大きい橋脚柱５２の上部にダンパー１０ａ及び１０ｂを取り付けることにより、軸材１３が塑性変形しエネルギー吸収能力を十分に発揮できるという利点がある。ダンパー１０ａ及び１０ｂを上部構造５５が延びる第１方向に直角方向に対し傾斜させて設置する場合には、ダンパー１０ａ及び１０ｂの伸縮量が適正になるように設置すればよい。

【0022】

上記のように、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、設置の自由度が高いため、既設の構造物１００に対しても設置が容易である。よって、耐震補強構造１０は、建設されてから年月の経過している構造物１００を補強する場合などに有効である。

【0023】

（耐震補強構造１０の変形例）
図３は、実施の形態１に係る耐震補強構造１０の上面視における配置の変形例である。耐震補強構造１０は、ダンパー１０ａ及び１０ｂの数量を適宜変更することができる。図３に示される耐震補強構造１０の変形例においては、第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとの間に設置されているダンパー１０ａが２本で構成されている。ダンパー１０ｂは、橋脚柱５２の中心軸を含む仮想平面上に配置され、ダンパー１０ａは、そのダンパー１０ｂを挟み込むように配置されている。つまり、第２ダンパー１０ｂを挟んで複数の第１ダンパー１０ａが配置されている。第２ダンパー１０ｂは、中心軸が第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の中心軸を含む断面内に配置されている。言い換えると、上面視において、第２ダンパー１０ｂの中心軸はｘ方向に沿って設置されている。そして、第１ダンパー１０ａは、第２ダンパー１０ｂの中心軸が配置されている断面について対称な位置に配置されている。このように構成されることにより、地震などの振動により橋脚柱５２が変位する際に、ダンパー１０ａ及び１０ｂの減衰力により橋脚柱５２がねじれる変形を抑えることができる。

【0024】

例えば、図２に示される耐震補強構造１０の場合、ダンパー１０ａの中心軸の延長線は、第２橋脚構造５０ｂの橋脚柱５２の中心軸に対しずれて配置されている。また、ダンパー１０ｂの中心軸の延長線は、第１橋脚構造５００の橋脚柱５２の中心軸に対しずれて配置される。従って、橋脚柱５２がｘ方向に振動したときに、橋脚柱５２はダンパー１０ａ又は１０ｂから反力を受けて橋脚柱５２の中心軸周りのモーメントを受ける。一方、図３に示されている耐震補強構造１０はダンパー１０ａの中心軸が橋脚柱５２の中心軸に対しずれて配置されているが、減衰力が橋脚柱５２の中心軸に対し対称的な位置に掛かるように配置することにより橋脚柱５２の中心軸周りのモーメントの発生を抑えることができる。なお、図３に示される耐震補強構造１０の場合、第２ダンパー１０ｂのエネルギー吸収部である軸材１３及び拘束部材１４の断面積は、第１ダンパー１０ａのエネルギー吸収部である軸材１３及び拘束部材１４の断面積よりも大きく形成されている。ただし、図３において２つの第１ダンパー１０ａのエネルギー吸収量は、１つの第２ダンパー１０ｂと釣り合うように構成されている。

【0025】

図４は、実施の形態１に係る耐震補強構造１０の上面視における配置の変形例である。構造物１００を構成するＴ型橋脚構造５０は、ｘ方向に沿って配置されているものに限定されず、ｙ方向にずれて配置されている場合もある。この場合においても、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、それぞれ一方の端部１２が一方のＴ型橋脚構造５０の基礎５３に固定され、他方の端部１１が他方のＴ型橋脚構造５０の橋脚柱５２に固定されている。図４に二点鎖線で示されているようにＴ型橋脚構造５０の上部構造５５がｙ方向に延びている。そして、橋脚柱５２が地震によりｘ方向に振動する場合、ダンパー１０ａ及び１０ｂの中心軸は、それぞれ橋脚柱５２の中心軸を通り、ｘ軸に沿って配置されている。よって、橋脚柱５２は、ねじれる変形が抑えられる。また、図４におけるダンパー１０ａ及び１０ｂも、図２及び図３に示されている耐震補強構造１０と同様に橋脚柱５２の振動エネルギーを効率的に吸収することができる。

【0026】

以上において説明した実施の形態１に係る耐震補強構造１０のダンパー１０ａ及び１０ｂは、一方の端部１２が一方のＴ型橋脚構造５０の基礎５３に固定され、他方の端部１１が他方のＴ型橋脚構造５０の橋脚柱５２に固定されていれば、中心軸の設置方向を適宜変更しても良い。例えば、上部構造５５が直線的ではなく曲線状に延びている場合など構造物１００の仕様に応じて地震により主に振動する方向がｘ方向以外である場合は、ダンパー１０ａ及び１０ｂの中心軸の設置方向を振動の振幅方向に向ける。以上のように、耐震補強構造１０は、例えば高速道路又は鉄道などの高架橋の様々な配置の橋脚柱５２に対し設置することができる。つまり、耐震補強構造１０は、構造物１００全体の構造に応じて配置の自由度が高いため、既設の構造物１００に対する補強として適用しやすいという利点がある。

【0027】

［実施の形態２］
実施の形態２に係る構造物２００及び耐震補強構造２１０について説明する。実施の形態２に係る構造物２００は、実施の形態１に対し耐震補強構造２１０の固定する位置を変更したものである。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0028】

図５は、実施の形態２に係る構造物２００の断面構造の説明図である。実施の形態２に係る構造物２００の耐震補強構造２１０を構成するダンパー１０ａ及び１０ｂは、一方の端部１２が一方のＴ型橋脚構造５０の基礎５３に固定され、他方の端部１１が他方のＴ型橋脚構造５０の橋脚梁５１に固定されている。

【0029】

図５に示すように、橋脚梁５１が地震により振動し接合部５６を中心に倒れるように回転変位した場合、実施の形態２に係るダンパー１０ａ及び１０ｂは、中心軸が円弧Ｃの接線方向にほぼ一致しているため、実施の形態１に係る耐震補強構造１０と同様にＴ型橋脚構造５０の振動エネルギーを効率的に吸収することができる。

【0030】

また、図１及び図５においては、Ｔ型橋脚構造５０の橋脚柱５２の地震による変位は、接合部５６を中心に回転変位として説明しているが、Ｔ型橋脚構造５０の地震による変位はこれだけに限定されるものではない。例えば、基礎５３から下方に延びる杭５４が固定され、基礎５３、橋脚柱５２及び橋脚梁５１の全体が変位する場合など、回転変位の中心は、構造物１００及び２００の仕様に応じて変化し得る。しかし、実施の形態２に係る耐震補強構造２１０のようにダンパー１０ａ及び１０ｂは、橋脚柱５２だけではなく橋脚梁５１にも固定されることにより、橋脚柱５２の高さ及び橋脚梁５１の大きさに応じ、最も振動エネルギーの吸収効率が高い位置に設置することができる。

【0031】

実施の形態２の耐震補強構造２１０は、橋脚柱５２の上に設置されている橋脚梁５１の変位を直接減衰させることができるため、橋脚柱５２の全体及び橋脚梁５１に生ずるせん断力及び曲げモーメントを減衰させることができ、補強効果が高い。つまり、実施の形態１に係る耐震補強構造１０と比較して、実施の形態２に係る耐震補強構造２１０は、Ｔ型橋脚構造５０のうち耐震補強できる範囲が広い。

【0032】

実施の形態２に係る耐震補強構造２１０は、ダンパー１０ａ及び１０ｂのそれぞれの端部１１が橋脚梁５１に固定されているため、実施の形態１に係る耐震補強構造１０と比較して高い位置に固定されており、ダンパー１０ａ及び１０ｂの下方のスペースが大きい。よって、そのスペースを通路として利用することができる。

【0033】

［実施の形態３］
実施の形態３に係る構造物３００及び耐震補強構造３１０について説明する。実施の形態３に係る構造物３００は、実施の形態１に対しＴ型橋脚構造５０の構成及び耐震補強構造１０の構成を変更したものである。なお、実施の形態１と同一の機能及び作用を有する構成要素については、同一の符号を付してその説明を省略する。

【0034】

図６は、実施の形態３に係る構造物３００の断面構造の説明図である。構造物３００は、第２橋脚構造３５０ｂよりも橋脚柱３５２が短く構成されている第１橋脚構造３５０ａを備える。耐震補強構造３１０は、ダンパー１０ａから構成されており、一方の端部１２が第１橋脚構造３５０ａの基礎５３に、他方の端部１１が第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２に固定されている。

【0035】

第１橋脚構造３５０ａの橋脚柱３５２は、第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２に対し短い。そのため、構造物３００が地震による振動を受けた場合、第１橋脚構造３５０ａの橋脚柱３５２及び第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２は、固有周期が異なり、第１橋脚構造３５０ａの橋脚柱３５２の固有周期は、第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２の固有周期よりも短い。そのため、第１橋脚構造３５０ａの橋脚柱３５２と第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２とは、振動に位相差が生じる。

【0036】

図７は、実施の形態３に係る構造物３００の比較例である構造物１３００の断面構造の説明図である。比較例に係る構造物１３００は、第１橋脚構造１３５０ａ及び第２橋脚構造１３５０ｂの基礎１３５３が一体になっている。なお、第１橋脚構造１３５０ａの橋脚柱３５２及び第２橋脚構造１３５０ｂの橋脚柱５２は、構造物３００と同様に構成されている。そのため、地震により第１橋脚構造１３５０ａの橋脚柱３５２と第２橋脚構造１３５０ｂの橋脚柱５２とは、構造物３００と同様に振動に位相差が生じる。

【0037】

構造物３００及び構造物１３００に地震による振動が加わった場合、橋脚柱５２の振動と橋脚柱３５２の振動とは固有周期が異なるため、図６及び図７に示すように、橋脚柱５２が第１橋脚構造３５０ａに近づくように変位したときに、橋脚柱３５２が第２橋脚構造３５０ｂに近づくように変位する場合がある。

【0038】

図７に示されるように、比較例に係る構造物１３００は、基礎１３５３が一体に形成されているため、第１橋脚構造１３５０ａの下部の基礎１３５３と第２橋脚構造１３５０ｂの下部の基礎１３５３とは、同じ方向に動く。一方、図６に示されるように、実施の形態３に係る構造物３００は、第１橋脚構造３５０ａの基礎５３と第２橋脚構造３５０ｂの基礎５３とが独立しており、上部構造である橋脚柱５２及び３５２と同方向に変位する。ただし、基礎５３の変位は、橋脚柱３５２及び５２と比較すると小さい。以上から、実施の形態３に係る構造物３００のダンパー１０ａは、比較例に係る構造物１３００のダンパー１０ａよりも伸縮量が大きくなり、振動エネルギーを吸収する効果が高くなる。

【0039】

図８は、実施の形態３に係る構造物３００に地震による振動が加わったときの各部の変位の時間ごとの変化を示したものである。図９は、比較例に係る構造物１３００に地震による振動が加わったときの各部の変位の時間ごとの変化を示したものである。それぞれのグラフにおいて、Ｋは、ダンパー１０ａの両端の端部１１及び１２の相対変位の時間による変化を示している。すなわち、Ｋは、ダンパー１０ａの伸縮量の時間による変化を意味している。Ｌは、ダンパー１０ａの上部の端部１１のみの変位量の時間による変化を示している。すなわち、Ｌは、橋脚柱５２の倒れによる変位の時間による変化を示している。Ｍは、ダンパー１０ａの下部の端部１２のみの変位量の時間による変化を示している。すなわち、Ｍは、第１橋脚構造３５０ａの基礎５３の時間による変位の変化を示している。ダンパー１０ａの伸縮量を示すＫは、ＬとＭとの差で求められる。

【0040】

図９に示されている比較例の構造物１３００は、第２橋脚構造１３５０ｂの橋脚柱５２に固定された端部１１の変位を示すＬの振幅と基礎３５３の変位を示すＭの振幅とが同位相で変化している。従って、ダンパー１０ａの伸縮量を示すＫの最大値は、Ｌの最大値よりも小さくなる。

【0041】

一方、図８に示されている実施の形態３に係る構造物３００は、第２橋脚構造３５０ｂの橋脚柱５２に固定された端部１１の変位を示すＬの振幅と第１橋脚構造３５０ａの基礎５３の変位を示すＭの振幅とが互いに逆位相で変化している。従って、Ｋの最大値は、橋脚柱５２の変位量及び基礎５３の変位量よりも大きい値となる。従って、ダンパー１０ａは、伸縮量が大きく、効率的に振動エネルギーを吸収することができる。

【0042】

なお、実施の形態１に係る構造物１００及び実施の形態２に係る構造物２００においても、第１橋脚構造５０ａと第２橋脚構造５０ｂとは、基礎５３が独立している。構造物１００と構造物２００とは、橋脚柱５２の長さが同じである２つのＴ型橋脚構造５０を備え、その２つのＴ型橋脚構造５０は、基本的には同位相で変位する。しかし、構造物１００及び２００が有する他のＴ型橋脚構造５０の配置、数量、上部構造５５の仕様の相違又は基礎５３が設置されている地盤９０の強度の相違などにより、第１橋脚構造５０ａ及び第２橋脚構造５０ｂの振動の位相が互いに異なる場合がありうる。その場合、一方のＴ型橋脚構造５０の橋脚柱５２の側面と他方のＴ型橋脚構造５０の基礎５３とを接続するダンパー１０ａ及び１０ｂは、上記の実施の形態３に係る構造物３００のダンパー１０ａと同様に、伸縮量を大きくできるため、より効率的に地震による振動エネルギーの吸収を行うことができる。

【0043】

実施の形態１～３においては、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、塑性変形によりＴ型橋脚構造５０の振動エネルギーを吸収する座屈拘束型ブレースとして説明したが、アンボンドブレース、せん断ダンパー、摩擦ダンパー、オイルダンパー又は回転慣性体ダンパーを適用することもできる。上記のダンパーをダンパー１０ａ及び１０ｂとして設置した場合、ダンパー１０ａ及び１０ｂの軸方向の伸縮によって発生するエネルギー吸収効果により橋脚構造の耐震補強を行うことに限らず、ダンパー自体の弾性変形領域における伸縮量の増大に伴う軸方向反力の増加により、Ｔ型橋脚構造５０に発生するせん断力及び曲げモーメントを低減することができる。即ち、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、Ｔ型橋脚構造５０の振動に対し伸縮量をできる限り大きくなる様に設置されているため、座屈拘束型ブレース以外のダンパーであってもエネルギー吸収効果が高く、また、軸方向反力によるＴ型橋脚構造５０の耐荷力補強効果が高い。なお、ダンパー１０ａ及び１０ｂは、複数の種類のダンパーにより構成されても良い。

【0044】

以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、各実施の形態及び各変形例同士を組み合わせることもでき、また別の公知の技術と組み合わせることも可能である。さらに、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

【符号の説明】

【0045】

１０ 耐震補強構造、１０ａ （第１）ダンパー、１０ｂ （第２）ダンパー、１１ 端部、１２ 端部、１３ 軸材、１４ 拘束部材、５０ Ｔ型橋脚構造、５０ａ 第１橋脚構造、５０ｂ 第２橋脚構造、５１ 橋脚梁、５２ 橋脚柱、５３ 基礎、５４ 杭、５５ 上部構造、５６ 接合部、９０ 地盤、１００ 構造物、２００ 構造物、２１０ 耐震補強構造、３００ 構造物、３１０ 耐震補強構造、３５０ａ 第１橋脚構造、３５０ｂ 第２橋脚構造、３５２ 橋脚柱、５００ 第１橋脚構造、１３００ 構造物、１３５０ａ 第１橋脚構造、１３５０ｂ 第２橋脚構造、１３５３ 基礎、Ｃ 円弧、Ｐ 接線方向、α 角度。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】