線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置
【課題】 地震動の応答変位方向を変換する免震装置を軌道に設置するにあたり、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間の軌道の線路方向の拘束力の影響を調査するための線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置を提供する。
【解決手段】 線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験する。
【解決手段】 線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者らは、変位方向を制御できる滑り方式杭頭免震装置（下記特許文献１参照）を既に提案している。この免震装置では、地震時の列車走行安全性を確保するために、線路直角方向の加振による構造物の応答変位を線路方向へ変換することができる。
【０００３】
図４はかかる従来の滑り方式杭頭免震装置の設置状態を示す図であり、図４（ａ）はその滑り方式杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図、図４（ｂ）は図４（ａ）のａ部の拡大図である。図５は従来の滑り方式杭頭免震装置の滑り球の移動方向を示す図である。
【０００４】
これらの図において、１０１は地盤、１０２は地盤１０１に設けられる杭、１０３は杭頭天端部の下方受台、１０３Ａはその下方受台１０３の湾曲支持面、１０４は列車軌道側のフーチングの上方受台、１０４Ａはその上方受台１０４の中央の下方に延びる突起部、１０５はフーチング、１０６は上記した下方受台１０３の湾曲支持面１０３Ａと上方受台１０４の突起部１０４Ａの間に配置される鋼鉄製滑り球、１０７は杭１０２に固定される、鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材であり、鋼鉄製滑り球１０６を復元中心位置の左右斜めに移動可能にするための溝１０７Ａが形成されている。また、１０８はフーチング１０５上に設けられる橋脚、１０９は橋脚１０８上に敷設される桁と列車軌道、Ａは線路方向、Ｂは線路直角方向の地震動、Ｃはこの滑り方式杭頭免震装置により転換された鋼鉄製滑り球１０６の変位方向を示している。
【０００５】
免震デバイスは、杭頭天端部の下方受台１０３と、その湾曲支持面１０３Ａ、列車軌道側のフーチングの上方受台１０４とその突起部１０４Ａ、鋼鉄製滑り球１０６及び鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材１０７とで構成されている。
【０００６】
鋼鉄製滑り球１０６は、通常は下方受台１０３の湾曲支持面１０３Ａの中央部に配置されている。鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材１０７には、鋼鉄製滑り球１０６の移動を線路方向Ａと線路方向Ａから角度αの範囲内に規制するように、テーパ面１０７Ｂを有する溝１０７Ａが形成されている。したがって、線路直角方向の地震動Ｂが発生すると、鋼鉄製滑り球１０６は溝１０７Ａのテーパ面１０７Ｂにガイドされて転がり、線路直角方向の地震動Ｂは免震デバイスにより変位Ｃとなり、線路方向Ａの変位へと転換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した免震装置における応答変位方向を変換する機能は、同じ位相で振動する橋脚同士の間においては有効に機能する。
【０００９】
しかしながら、異なる拘束力（抵抗力）を有する橋脚と橋台の間では、軌道線路方向の拘束力により、線路方向の変位が阻害されるといった問題があった。
【００１０】
図６はその従来技術の問題点の説明図である。
【００１１】
この図において、２０１は支持地盤、２０２は支持地盤２０１に設けられる杭、２０３は橋脚２０４と杭２０２との間に配置される変位方向変換型杭頭免震装置、２０５は橋梁桁２０６の支承、２０７は橋台、２０８は橋台２０７の背面盛土、２０９はバラスト軌道である。
【００１２】
このような橋脚２０４及び橋台２０７にかけて敷設される軌道においては、橋台２０７及び背面盛土２０８上のバラスト軌道と橋梁桁２０６上のバラスト軌道との間に、繰り返し変位２１０により線路方向の軌道拘束の拘束力２１１が生成される。
【００１３】
このように、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間においては、軌道の線路方向の拘束力の影響により線路方向の変位が阻害される。
【００１４】
したがって、かかる異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道線路方向の拘束力が作用する領域においては、免震デバイスにより応答変位方向を変換する方向を如何ように設定するかが問題となる。つまり、異なる線路方向の振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道に発生する線路方向の拘束力が免震装置に与える影響について検討する必要が生じる。
【００１５】
本発明は、上記状況に鑑みて、地震動の応答変位方向を変換する免震装置を軌道に設置するにあたり、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間の軌道の線路方向の拘束力の影響を調査するための線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験することを特徴とする。
【００１７】
〔２〕上記〔１〕記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道が、橋脚を有する領域と、橋台の背面盛土領域であることを特徴とする。
【００１８】
〔３〕上記〔１〕記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記第１のばねと第２のばねとの振動モードを調整可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、線路方向への変位変換型免震デバイスが施される軌道において、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間の軌道の線路方向の拘束力の影響により線路方向への変位の変換の阻害状況を調査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの平面図である。
【図２】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの部分平面図である。
【図３】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばね取付け部の図面代用写真である。
【図４】従来の滑り方式杭頭免震装置の設置状態を示す図である。
【図５】従来の滑り方式杭頭免震装置の滑り球の移動方向を示す図である。
【図６】従来技術の問題点の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置は、異なる振動モードを有する軌道領域における異なった振動モードに等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、線路方向軌道の拘束力の影響を実験する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
免震装置を軌道に設置する際、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道線路方向の拘束力の免震装置に対する影響を検討するため、地震時変位の小さい橋台側の背面盛土上のバラスト軌道１０ｍを拘束範囲として、その線路方向の抵抗（拘束）力１８０ｋＮを目安に、軌道を模した実験装置に等価なばねを設置する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの平面図、図２はその軌道拘束ばねの平面図、図３はその軌道拘束ばね取付け部の図面代用写真である。
【００２５】
これらの図において、１は橋台、２はその橋台１に固定される第１の固定金具、３はその第１の固定金具２の中心に固定される支持部材、４はその支持部材３に装着されるフック部材、５は両端にフック５Ａ，５Ｂを有する第１のばね、６は免震デバイスの上盤（滑り側）、７はその上盤６と橋脚を固定するボルト、８，９はそのボルト７に固定される橋脚（Ｈ鋼部材）、１０，１１は橋脚（Ｈ鋼部材）８，９の中央に配置されるフック部材、１２は反対側橋台、１３はその反対側橋台１２に固定される第２の固定金具、１４はその第２の固定金具１３の中心に固定される支持部材、１５はその支持部材１４に装着されるフック部材、１６は両端にフック１６Ａ，１６Ｂを有する第２のばね、１７〜２０は滑り球をデバイスの上盤６の底面側に固定するネジ、２１，２２は変位を計測する変位計測用板、２３〜２６は変位計測用板２１，２２の変位を計測する４つの変位計である。
【００２６】
ここで、第１のばね５はフック部材４の長さを変えることにより、地震時変位の大きさを変えることができる。つまり、フック部材４の長さが短いとばねの長さは長くなり、地震時の変位を大きくすることができる。一方、フック部材４の長さが長くなるとばねの長さは短くなり、地震時の変位を小さくすることができる。
【００２７】
そこで、図３に示すように、線路直角方向の地震動Ａが加えられると、第１のばね５と第２のばね１６とのばね定数によって、変位計測用板２１，２２の変位は変化する。
【００２８】
本発明によれば、線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置により、軌道拘束ばねの状況を計測して、地震時変位の大きい橋脚側と地震時変位の小さい橋台側との相対変位による軌道の拘束効果を調べ、線路直角方向の変位を線路方向へ変換する際の影響度を把握することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置は、異なる振動モードを有する軌道領域における線路方向軌道の拘束力の影響を考慮し、免震装置の機能の向上に寄与することができる免震実験装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 橋台
２ 第１の固定金具
３，１４ 支持部材
４，１０，１１，１５ フック部材
５ 第１のばね（橋台と橋脚間軌道による拘束を表すもの）
５Ａ，５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ フック
６ 免震デバイスの上盤（滑り側）
７ 上盤と橋脚を固定するボルト
８，９ 橋脚（Ｈ鋼部材）
１２ 反対側橋台
１３ 第２の固定金具
１６ 第２のばね（反対側橋台と橋脚間の軌道拘束を表すもの）
１７，１８，１９，２０ 滑り球をデバイスの上盤の底面側に固定するネジ
２１，２２ 変位計測用板
２３〜２６ 変位計
【技術分野】
【０００１】
本発明は、線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
本願発明者らは、変位方向を制御できる滑り方式杭頭免震装置（下記特許文献１参照）を既に提案している。この免震装置では、地震時の列車走行安全性を確保するために、線路直角方向の加振による構造物の応答変位を線路方向へ変換することができる。
【０００３】
図４はかかる従来の滑り方式杭頭免震装置の設置状態を示す図であり、図４（ａ）はその滑り方式杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図、図４（ｂ）は図４（ａ）のａ部の拡大図である。図５は従来の滑り方式杭頭免震装置の滑り球の移動方向を示す図である。
【０００４】
これらの図において、１０１は地盤、１０２は地盤１０１に設けられる杭、１０３は杭頭天端部の下方受台、１０３Ａはその下方受台１０３の湾曲支持面、１０４は列車軌道側のフーチングの上方受台、１０４Ａはその上方受台１０４の中央の下方に延びる突起部、１０５はフーチング、１０６は上記した下方受台１０３の湾曲支持面１０３Ａと上方受台１０４の突起部１０４Ａの間に配置される鋼鉄製滑り球、１０７は杭１０２に固定される、鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材であり、鋼鉄製滑り球１０６を復元中心位置の左右斜めに移動可能にするための溝１０７Ａが形成されている。また、１０８はフーチング１０５上に設けられる橋脚、１０９は橋脚１０８上に敷設される桁と列車軌道、Ａは線路方向、Ｂは線路直角方向の地震動、Ｃはこの滑り方式杭頭免震装置により転換された鋼鉄製滑り球１０６の変位方向を示している。
【０００５】
免震デバイスは、杭頭天端部の下方受台１０３と、その湾曲支持面１０３Ａ、列車軌道側のフーチングの上方受台１０４とその突起部１０４Ａ、鋼鉄製滑り球１０６及び鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材１０７とで構成されている。
【０００６】
鋼鉄製滑り球１０６は、通常は下方受台１０３の湾曲支持面１０３Ａの中央部に配置されている。鋼鉄製滑り球１０６の移動を規制する部材１０７には、鋼鉄製滑り球１０６の移動を線路方向Ａと線路方向Ａから角度αの範囲内に規制するように、テーパ面１０７Ｂを有する溝１０７Ａが形成されている。したがって、線路直角方向の地震動Ｂが発生すると、鋼鉄製滑り球１０６は溝１０７Ａのテーパ面１０７Ｂにガイドされて転がり、線路直角方向の地震動Ｂは免震デバイスにより変位Ｃとなり、線路方向Ａの変位へと転換される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−５１４３８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記した免震装置における応答変位方向を変換する機能は、同じ位相で振動する橋脚同士の間においては有効に機能する。
【０００９】
しかしながら、異なる拘束力（抵抗力）を有する橋脚と橋台の間では、軌道線路方向の拘束力により、線路方向の変位が阻害されるといった問題があった。
【００１０】
図６はその従来技術の問題点の説明図である。
【００１１】
この図において、２０１は支持地盤、２０２は支持地盤２０１に設けられる杭、２０３は橋脚２０４と杭２０２との間に配置される変位方向変換型杭頭免震装置、２０５は橋梁桁２０６の支承、２０７は橋台、２０８は橋台２０７の背面盛土、２０９はバラスト軌道である。
【００１２】
このような橋脚２０４及び橋台２０７にかけて敷設される軌道においては、橋台２０７及び背面盛土２０８上のバラスト軌道と橋梁桁２０６上のバラスト軌道との間に、繰り返し変位２１０により線路方向の軌道拘束の拘束力２１１が生成される。
【００１３】
このように、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間においては、軌道の線路方向の拘束力の影響により線路方向の変位が阻害される。
【００１４】
したがって、かかる異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道線路方向の拘束力が作用する領域においては、免震デバイスにより応答変位方向を変換する方向を如何ように設定するかが問題となる。つまり、異なる線路方向の振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道に発生する線路方向の拘束力が免震装置に与える影響について検討する必要が生じる。
【００１５】
本発明は、上記状況に鑑みて、地震動の応答変位方向を変換する免震装置を軌道に設置するにあたり、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間の軌道の線路方向の拘束力の影響を調査するための線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験することを特徴とする。
【００１７】
〔２〕上記〔１〕記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道が、橋脚を有する領域と、橋台の背面盛土領域であることを特徴とする。
【００１８】
〔３〕上記〔１〕記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記第１のばねと第２のばねとの振動モードを調整可能にしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、線路方向への変位変換型免震デバイスが施される軌道において、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間の軌道の線路方向の拘束力の影響により線路方向への変位の変換の阻害状況を調査することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの平面図である。
【図２】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの部分平面図である。
【図３】本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばね取付け部の図面代用写真である。
【図４】従来の滑り方式杭頭免震装置の設置状態を示す図である。
【図５】従来の滑り方式杭頭免震装置の滑り球の移動方向を示す図である。
【図６】従来技術の問題点の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置は、異なる振動モードを有する軌道領域における異なった振動モードに等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、線路方向軌道の拘束力の影響を実験する。
【実施例】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２３】
免震装置を軌道に設置する際、異なる振動モードを有する橋脚と橋台の間における軌道線路方向の拘束力の免震装置に対する影響を検討するため、地震時変位の小さい橋台側の背面盛土上のバラスト軌道１０ｍを拘束範囲として、その線路方向の抵抗（拘束）力１８０ｋＮを目安に、軌道を模した実験装置に等価なばねを設置する。
【００２４】
図１は本発明の実施例を示す模型実験における軌道拘束ばねの平面図、図２はその軌道拘束ばねの平面図、図３はその軌道拘束ばね取付け部の図面代用写真である。
【００２５】
これらの図において、１は橋台、２はその橋台１に固定される第１の固定金具、３はその第１の固定金具２の中心に固定される支持部材、４はその支持部材３に装着されるフック部材、５は両端にフック５Ａ，５Ｂを有する第１のばね、６は免震デバイスの上盤（滑り側）、７はその上盤６と橋脚を固定するボルト、８，９はそのボルト７に固定される橋脚（Ｈ鋼部材）、１０，１１は橋脚（Ｈ鋼部材）８，９の中央に配置されるフック部材、１２は反対側橋台、１３はその反対側橋台１２に固定される第２の固定金具、１４はその第２の固定金具１３の中心に固定される支持部材、１５はその支持部材１４に装着されるフック部材、１６は両端にフック１６Ａ，１６Ｂを有する第２のばね、１７〜２０は滑り球をデバイスの上盤６の底面側に固定するネジ、２１，２２は変位を計測する変位計測用板、２３〜２６は変位計測用板２１，２２の変位を計測する４つの変位計である。
【００２６】
ここで、第１のばね５はフック部材４の長さを変えることにより、地震時変位の大きさを変えることができる。つまり、フック部材４の長さが短いとばねの長さは長くなり、地震時の変位を大きくすることができる。一方、フック部材４の長さが長くなるとばねの長さは短くなり、地震時の変位を小さくすることができる。
【００２７】
そこで、図３に示すように、線路直角方向の地震動Ａが加えられると、第１のばね５と第２のばね１６とのばね定数によって、変位計測用板２１，２２の変位は変化する。
【００２８】
本発明によれば、線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置により、軌道拘束ばねの状況を計測して、地震時変位の大きい橋脚側と地震時変位の小さい橋台側との相対変位による軌道の拘束効果を調べ、線路直角方向の変位を線路方向へ変換する際の影響度を把握することができる。
【００２９】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置は、異なる振動モードを有する軌道領域における線路方向軌道の拘束力の影響を考慮し、免震装置の機能の向上に寄与することができる免震実験装置として利用することができる。
【符号の説明】
【００３１】
１ 橋台
２ 第１の固定金具
３，１４ 支持部材
４，１０，１１，１５ フック部材
５ 第１のばね（橋台と橋脚間軌道による拘束を表すもの）
５Ａ，５Ｂ，１６Ａ，１６Ｂ フック
６ 免震デバイスの上盤（滑り側）
７ 上盤と橋脚を固定するボルト
８，９ 橋脚（Ｈ鋼部材）
１２ 反対側橋台
１３ 第２の固定金具
１６ 第２のばね（反対側橋台と橋脚間の軌道拘束を表すもの）
１７，１８，１９，２０ 滑り球をデバイスの上盤の底面側に固定するネジ
２１，２２ 変位計測用板
２３〜２６ 変位計
【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験することを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【請求項２】
請求項１記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道が、橋脚を有する領域と、橋台の背面盛土領域であることを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【請求項３】
請求項１記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記第１のばねと第２のばねとの振動モードを調整可能にしたことを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【請求項１】
線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道における線路方向の拘束力（抵抗力）を目安に等価な第１のばねと第２のばねとに置き換え、前記線路方向軌道の拘束力（抵抗力）の影響を実験することを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【請求項２】
請求項１記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記線路方向の拘束力（抵抗力）が異なる線路方向軌道が、橋脚を有する領域と、橋台の背面盛土領域であることを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【請求項３】
請求項１記載の線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置において、前記第１のばねと第２のばねとの振動モードを調整可能にしたことを特徴とする線路方向軌道の拘束力を考慮した免震実験装置。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図３】
【公開番号】特開２０１０−１６８７２８（Ｐ２０１０−１６８７２８Ａ）
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−９５８５（Ｐ２００９−９５８５）
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年８月５日（２０１０．８．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１月２０日（２００９．１．２０）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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