耐圧芯材を有する鋼製橋脚
【課題】橋脚本体を構成している鋼板製筒体に軸圧縮力を作用させないようにすると共にコストを抑制する。
【解決手段】車両が走行する上部工11と、該上部工を載置する水平梁12と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチング16と、該フーチングに植設されている杭17よりなる鋼製橋脚である。前記水平梁11及び橋脚本体13により橋脚部21を構成すると共に、該橋脚部21の内部に耐圧芯材22を前記橋脚部13と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材22に上部荷重の全て又は一部を受け持たせる。
【解決手段】車両が走行する上部工11と、該上部工を載置する水平梁12と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチング16と、該フーチングに植設されている杭17よりなる鋼製橋脚である。前記水平梁11及び橋脚本体13により橋脚部21を構成すると共に、該橋脚部21の内部に耐圧芯材22を前記橋脚部13と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材22に上部荷重の全て又は一部を受け持たせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、道路橋や鉄道橋などに適用する耐圧芯材を有する鋼製橋脚に関するものである。
【背景技術】
【0002】
都市部の高架式高速道路は、主要交通路として重要度の大きい構造物であるため、高い安全性が要求されている。特に、地震発生時には、都市機能を維持するための主要交通路として、一層、その重要度が増すことになる。
【0003】
この高架式高速道路を支持している橋脚には、一般に、鋼板製の橋脚が用いられているが、耐震安全性に関しては、阪神大震災以来、多くの実験的および理論的研究がなされてきたが、変形能(変形性能ともいう。)の大きい構造形式が実現できたとは言い難い。
【0004】
鋼板製橋脚は、薄肉の鋼板で作られているため、圧縮力を受けてひとたび座屈を生じると、一般に、耐荷力が急速に低下する。そのため、コストを下げるために薄肉部材を用いると、地震発生時のように、圧縮力が繰り返し作用する状況下では、大地震時に特に必要とされる変形能がより低下することが従来の研究から知られている。逆に、軸力のない場合には、変形能は最も大きくなる。したがって、鋼板製橋脚の変形能を増加させるひとつの方法は、橋脚部に軸圧縮力を作用させないことである。
【0005】
このような方法を発展させた発明の一つとして、例えば、図11及び図12に示すように、車両が走行する上部工11と、該上部工11を載置する水平梁12と、該水平梁12に連結され、かつ、該水平梁12を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体13の基部とアンカーフレーム14及びアンカーボルト15により一体的に連結されているフーチング16と、該フーチング16に植設されている杭17からなる鋼製橋脚において、鋼板製筒体からなる橋脚本体13(1)内に、この橋脚本体1の軸方向に間隔を空けて設置した複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を介して鋼管製核部材4を内臓させた橋脚が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2000−273825号公報(第2−3頁、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この特許文献1では、大地震により橋脚本体1に過大な水平力が加わった場合に、鋼板製筒体2は、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置していない領域Xでは塑性変形による地震のエネルギーを吸収し、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置している領域Yでは複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・により鋼管製核部材4に軸力が伝達されるので、筒体2の座屈を防止することができるとしている。
【0007】
しかしながら、特許文献1は、鋼板製筒体2内に内臓させた鋼管製核部材4によって上部工などの上部荷重を負担するように構成していないことから、筒体2自身も上部荷重を負担することとなり、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置していない領域Xでは、大地震が発生した場合に、塑性変形に起因する座屈が生ずることが考えられる。
【0008】
また、特許文献1は、橋脚本体1の軸方向に間隔を空けて設置した複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を介して鋼管製核部材4を取り付けていることから、部品点数が多く、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・や鋼管製核部材4の取り付け作業が面倒になる。
【0009】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、軸圧縮力を、橋脚部に極力作用させないようにする一方、コスト上昇を抑制することができる耐圧芯材を有する鋼製橋脚を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このような課題を解決するため、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、車両が走行する上部工と、該上部工を載置する水平梁と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチングと、該フーチングに植設されている杭からなる鋼製橋脚において、前記水平梁及び橋脚本体により橋脚部を構成すると共に、該橋脚部の内部に耐圧芯材を前記橋脚部と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材に圧縮荷重を担持させることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記橋脚部内に設けた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることによって前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記橋脚部内に設けた耐圧芯材を、クサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段によって軸芯方向に突っ張らせ、前記橋脚部の軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記耐圧芯材を、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富む柱状部材によって構成してなるものである。
【発明の効果】
【0014】
上記のように、本発明は、橋脚部内に内臓させた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることにより、前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零とするように構成されていることから、地震が発生した場合には、上部工やその上を走行している車両などの上部荷重による軸圧縮力の全て又は一部は、橋脚部内に内蔵させた耐圧芯材により支持される。
【0015】
即ち、上部工に水平方向の力が作用して橋脚部が揺動すると、通常は、橋脚部、特に、橋脚本体に負担がかかるのであるが、本発明は、上記のように、橋脚部に作用する軸圧縮力が軽減され、橋脚部、特に、橋脚本体には、通常、上部工などの上部荷重がほとんど作用しないことから、橋脚部、なかんずく橋脚本体の部分は、軸圧縮力に起因する座屈が生じなくなる。
【0016】
換言すれば、本発明は、軸方向圧縮力と、曲げに対する抵抗とを分離した機能分離型の鋼製橋脚であるから、大きな地震にも、十分、耐えることができる。
【0017】
また、本発明は、橋脚部に予めプレテンションを付与することによっても同様の効果を得ることができる。また、本発明は、従来のように、耐圧芯材を複数の支持板、つまり、軸力伝達板によって支持していないため、構造がシンプルであり、部品点数も少なく、比較的安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0019】
図1において、20は、鋼板製の橋脚であり、車両が走行する上部工11と、この上部工11を載置する水平梁12と、この水平梁12に連結され、かつ、この水平梁12を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体13の基部とアンカーフレーム14及びアンカーボルト15により一体的に連結されているフーチング16と、このフーチング16に植設されている杭17により構成されている。
【0020】
図2に示すように、上記橋脚本体13は、薄肉の鋼板により筒形に形成され、その内面には、多数のリブ18が溶接されている。図2の橋脚本体13は、断面形状が正方形であるが、例えば、長方形、多角形、円形などの各種の形状がある。円形断面の場合は、一般に、リブがない。
【0021】
この発明は、図1に示すように、水平梁12と橋脚本体13により構成されたT字形の橋脚部21の中心部(軸芯部)に耐圧芯材22を設け、この耐圧芯材22に軸圧縮力を担持させることにより、橋脚部21に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするようにした点に特徴がある。
【0022】
具体的に説明すると、この発明は、橋脚部21内に立設させた耐圧芯材22をクサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段19(図3参照。)によって軸芯方向に突っ張らせ、それによって橋脚部21の初期応力がほぼ零になるように耐圧芯材22に軸圧縮力を受け持たせるのである。
【0023】
このような構成によって上部工11などの上部荷重の全部又は一部を耐圧芯材22が受け持つと共に、上部荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部荷重しか作用しない橋脚部21、特に、橋脚本体13によって地震発生時の曲げモーメントを受け持つことが可能となるのである。
【0024】
耐圧芯材としては、例えば、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富み、かつ、比較的安価な柱状部材が好ましい。
【0025】
軸圧縮力調整手段としては、例えば、クサビ式、ゴム板式、ジャッキ式などを挙げることができる。クサビ式の場合には、図3に示すように、上下一対のクサビ23と、各クサビ23に装着させたボルト24によって軸圧縮力調整手段19が構成されている。これらのボルト24は、橋脚本体13の底板25上に固定させた支持体26に螺合されており、その先端部は、図5に示すように、クサビ23の後端部に設けたT形溝27内に挿入されている。尚、ボルト24の先端には、それぞれ、円板状の抜け止め28が設けられている。
【0026】
そして、各ボルト24を締め付けて上下一対のクサビ23を互いに耐圧芯材22の下部空間に食い込ませると、耐圧芯材22が橋脚部21の抗力に抗して軸芯方向に押し上げられ、橋脚部21の初期応力をほぼ零に設定することができるのである。
【0027】
従って、上部工11などの上部工荷重の全部又は一部をプレストレスコンクリートパイルなどの耐圧芯材22によって支えると共に、上部工荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部工荷重しか作用しない橋脚部21、特に、橋脚本体13によって地震時の水平繰返し荷重による曲げモーメントを吸収することが可能となるのである。
【0028】
ところで、図1に示すように、耐圧芯材22の上下両端は、係止手段30を介して橋脚部21内に取り付けられている。この係止手段30は、図3及び図4に示すように、カップ状や凹レンズ状に形成された係止体33から成り、その球面状の凹部31によって半球状に形成された耐圧芯材22の先端部29を支持するようになっている。
【0029】
上記係止手段30の一方は、図4に示すように、橋脚部21の上端部内面に直接取り付けられ、他方の係止手段30は、図3に示すように、軸圧縮力調整手段19によって担持されている。尚、係止体33の周囲には、耐圧芯材22の離脱を防ぐため、リング状の離脱防止手段32が設けられている。
【0030】
上記のように、軸圧縮力調整手段19のボルト24を操作して上下一対のクサビ23を耐圧芯材22の下部隙間に押し込み、耐圧芯体22を橋脚部21の抗力に抗して軸芯方向に押し上げると、上部工11などの上部荷重の全部又は一部を耐圧芯材22によって担持することができる。その結果、橋脚部21、特に、橋脚本体13は、上部荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部荷重しか作用しないため、地震時の水平繰返し荷重による曲げモーメントに、十分、対向することができる。
【0031】
上記のように、本発明は、橋脚部21内に内臓させた耐圧芯材22に軸圧縮力を負担させていることから、地震が発生した場合には、上部工11やその上を走行している車両などの上部荷重による軸圧縮力の全て又は一部が橋脚部21内に内蔵させた耐圧芯材22により支持されるのである。
【0032】
そして、図6に示すように、上部工11に水平方向の力Pが作用して橋脚部21が横方向に揺動すると、通常は、橋脚部21、特に、橋脚本体13に大きな負担がかかり橋脚本体13に座屈が生ずることがあるが、本発明では、上記のように、橋脚部21に作用する軸圧縮力が耐圧芯材22によって軽減され、橋脚部21、特に、橋脚本体13には、上部工11などの上部荷重がほとんど作用しないことから、橋脚本体13の部分には、軸圧縮力に起因する座屈の発生が激減する。
【0033】
換言すれば、本発明は、耐圧芯材22によって軸方向圧縮力を負担し、橋脚部21、つまり、橋脚本体13がほぼ曲げに対する抵抗を担っているので、大きな地震にも、十分、耐えることができるのである。
【0034】
以上の説明では、軸圧縮力調整手段19によって橋脚部21の初期応力がほぼ零になるように調整する場合について説明したが、例えば、この軸圧縮力調整手段19によって耐圧芯材22に軸芯方向に突っ張らせることによって橋脚部21に予めプレテンションを付与させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【0035】
また、軸圧縮力調整手段としては、クサビ式のほか、例えば、ジャッキ式などを挙げることができる。ジャッキ式の場合は、図7に示すように、基板38に複数本のボルト39を植立させることにより形成することができる。
【0036】
ところで、一般に、道路橋や鉄道橋の橋桁20は、上部工11によって連続的に接続されているため、上部工11の車両進行方向に対してその直角方向に揺れ易い。そこで、図8に示すように、耐圧芯材22の先端部29aをカマボコ型にすることも考えられる。この場合は、ヒンジ30の凹部31aを樋型にする必要がある。また、図9に示すように、上記係止手段30の代わりにゴム製のブロック34内に鋼板35を多段に設けた所謂免振ブロック36を適用すると、耐震性が向上する。
【0037】
更に、橋脚部21にセンサー(図示せず)を取り付け、設定値以上の地震に遭遇した時に軸圧縮力調整手段を自動制御して耐圧芯材22の圧縮荷重を自動調整することも考えられる。また、本発明は、図10に示すように、ラーメン形式(構造)の橋脚にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚の断面図である。
【図2】図1のC−C’断面図である。
【図3】図1のD部拡大断面図である。
【図4】図1のE部拡大断面図である。
【図5】クサビとボルトの結合部分の拡大平面図である。
【図6】本発明に係る鋼製橋脚の作用説明図である。
【図7】ジャッキ式プレテンション付与手段の一部断面を含む側面図である。
【図8】耐圧心材先端部の他の一例を示す要部拡大断面図である。
【図9】係止手段の代わりに免振ブロックを適用した要部拡大断面図である。
【図10】本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚の他の実施形態を示す断面図である。
【図11】従来の鋼製橋脚の断面図である。
【図12】(a)図11のA−A断面図、(b)図11のB−B断面図である。
【符号の説明】
【0039】
11 上部工
12 水平梁
13 橋脚本体
16 フーチング
17 杭
20 橋脚
21 橋脚部
22 耐圧芯材
【技術分野】
【0001】
本発明は、道路橋や鉄道橋などに適用する耐圧芯材を有する鋼製橋脚に関するものである。
【背景技術】
【0002】
都市部の高架式高速道路は、主要交通路として重要度の大きい構造物であるため、高い安全性が要求されている。特に、地震発生時には、都市機能を維持するための主要交通路として、一層、その重要度が増すことになる。
【0003】
この高架式高速道路を支持している橋脚には、一般に、鋼板製の橋脚が用いられているが、耐震安全性に関しては、阪神大震災以来、多くの実験的および理論的研究がなされてきたが、変形能(変形性能ともいう。)の大きい構造形式が実現できたとは言い難い。
【0004】
鋼板製橋脚は、薄肉の鋼板で作られているため、圧縮力を受けてひとたび座屈を生じると、一般に、耐荷力が急速に低下する。そのため、コストを下げるために薄肉部材を用いると、地震発生時のように、圧縮力が繰り返し作用する状況下では、大地震時に特に必要とされる変形能がより低下することが従来の研究から知られている。逆に、軸力のない場合には、変形能は最も大きくなる。したがって、鋼板製橋脚の変形能を増加させるひとつの方法は、橋脚部に軸圧縮力を作用させないことである。
【0005】
このような方法を発展させた発明の一つとして、例えば、図11及び図12に示すように、車両が走行する上部工11と、該上部工11を載置する水平梁12と、該水平梁12に連結され、かつ、該水平梁12を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体13の基部とアンカーフレーム14及びアンカーボルト15により一体的に連結されているフーチング16と、該フーチング16に植設されている杭17からなる鋼製橋脚において、鋼板製筒体からなる橋脚本体13(1)内に、この橋脚本体1の軸方向に間隔を空けて設置した複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を介して鋼管製核部材4を内臓させた橋脚が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
【特許文献1】特開2000−273825号公報(第2−3頁、図1)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
この特許文献1では、大地震により橋脚本体1に過大な水平力が加わった場合に、鋼板製筒体2は、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置していない領域Xでは塑性変形による地震のエネルギーを吸収し、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置している領域Yでは複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・により鋼管製核部材4に軸力が伝達されるので、筒体2の座屈を防止することができるとしている。
【0007】
しかしながら、特許文献1は、鋼板製筒体2内に内臓させた鋼管製核部材4によって上部工などの上部荷重を負担するように構成していないことから、筒体2自身も上部荷重を負担することとなり、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を設置していない領域Xでは、大地震が発生した場合に、塑性変形に起因する座屈が生ずることが考えられる。
【0008】
また、特許文献1は、橋脚本体1の軸方向に間隔を空けて設置した複数の軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・を介して鋼管製核部材4を取り付けていることから、部品点数が多く、軸力伝達板31 ,31 ,・・・及び32 ,32 ,・・・や鋼管製核部材4の取り付け作業が面倒になる。
【0009】
本発明は、このような問題を解消するためになされたものであり、軸圧縮力を、橋脚部に極力作用させないようにする一方、コスト上昇を抑制することができる耐圧芯材を有する鋼製橋脚を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
このような課題を解決するため、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、車両が走行する上部工と、該上部工を載置する水平梁と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチングと、該フーチングに植設されている杭からなる鋼製橋脚において、前記水平梁及び橋脚本体により橋脚部を構成すると共に、該橋脚部の内部に耐圧芯材を前記橋脚部と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材に圧縮荷重を担持させることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記橋脚部内に設けた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることによって前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記橋脚部内に設けた耐圧芯材を、クサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段によって軸芯方向に突っ張らせ、前記橋脚部の軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とするものである。
【0013】
また、本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚は、前記耐圧芯材を、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富む柱状部材によって構成してなるものである。
【発明の効果】
【0014】
上記のように、本発明は、橋脚部内に内臓させた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることにより、前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零とするように構成されていることから、地震が発生した場合には、上部工やその上を走行している車両などの上部荷重による軸圧縮力の全て又は一部は、橋脚部内に内蔵させた耐圧芯材により支持される。
【0015】
即ち、上部工に水平方向の力が作用して橋脚部が揺動すると、通常は、橋脚部、特に、橋脚本体に負担がかかるのであるが、本発明は、上記のように、橋脚部に作用する軸圧縮力が軽減され、橋脚部、特に、橋脚本体には、通常、上部工などの上部荷重がほとんど作用しないことから、橋脚部、なかんずく橋脚本体の部分は、軸圧縮力に起因する座屈が生じなくなる。
【0016】
換言すれば、本発明は、軸方向圧縮力と、曲げに対する抵抗とを分離した機能分離型の鋼製橋脚であるから、大きな地震にも、十分、耐えることができる。
【0017】
また、本発明は、橋脚部に予めプレテンションを付与することによっても同様の効果を得ることができる。また、本発明は、従来のように、耐圧芯材を複数の支持板、つまり、軸力伝達板によって支持していないため、構造がシンプルであり、部品点数も少なく、比較的安価に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。
【0019】
図1において、20は、鋼板製の橋脚であり、車両が走行する上部工11と、この上部工11を載置する水平梁12と、この水平梁12に連結され、かつ、この水平梁12を載置する橋脚本体13と、地中に埋設された橋脚本体13の基部とアンカーフレーム14及びアンカーボルト15により一体的に連結されているフーチング16と、このフーチング16に植設されている杭17により構成されている。
【0020】
図2に示すように、上記橋脚本体13は、薄肉の鋼板により筒形に形成され、その内面には、多数のリブ18が溶接されている。図2の橋脚本体13は、断面形状が正方形であるが、例えば、長方形、多角形、円形などの各種の形状がある。円形断面の場合は、一般に、リブがない。
【0021】
この発明は、図1に示すように、水平梁12と橋脚本体13により構成されたT字形の橋脚部21の中心部(軸芯部)に耐圧芯材22を設け、この耐圧芯材22に軸圧縮力を担持させることにより、橋脚部21に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするようにした点に特徴がある。
【0022】
具体的に説明すると、この発明は、橋脚部21内に立設させた耐圧芯材22をクサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段19(図3参照。)によって軸芯方向に突っ張らせ、それによって橋脚部21の初期応力がほぼ零になるように耐圧芯材22に軸圧縮力を受け持たせるのである。
【0023】
このような構成によって上部工11などの上部荷重の全部又は一部を耐圧芯材22が受け持つと共に、上部荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部荷重しか作用しない橋脚部21、特に、橋脚本体13によって地震発生時の曲げモーメントを受け持つことが可能となるのである。
【0024】
耐圧芯材としては、例えば、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富み、かつ、比較的安価な柱状部材が好ましい。
【0025】
軸圧縮力調整手段としては、例えば、クサビ式、ゴム板式、ジャッキ式などを挙げることができる。クサビ式の場合には、図3に示すように、上下一対のクサビ23と、各クサビ23に装着させたボルト24によって軸圧縮力調整手段19が構成されている。これらのボルト24は、橋脚本体13の底板25上に固定させた支持体26に螺合されており、その先端部は、図5に示すように、クサビ23の後端部に設けたT形溝27内に挿入されている。尚、ボルト24の先端には、それぞれ、円板状の抜け止め28が設けられている。
【0026】
そして、各ボルト24を締め付けて上下一対のクサビ23を互いに耐圧芯材22の下部空間に食い込ませると、耐圧芯材22が橋脚部21の抗力に抗して軸芯方向に押し上げられ、橋脚部21の初期応力をほぼ零に設定することができるのである。
【0027】
従って、上部工11などの上部工荷重の全部又は一部をプレストレスコンクリートパイルなどの耐圧芯材22によって支えると共に、上部工荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部工荷重しか作用しない橋脚部21、特に、橋脚本体13によって地震時の水平繰返し荷重による曲げモーメントを吸収することが可能となるのである。
【0028】
ところで、図1に示すように、耐圧芯材22の上下両端は、係止手段30を介して橋脚部21内に取り付けられている。この係止手段30は、図3及び図4に示すように、カップ状や凹レンズ状に形成された係止体33から成り、その球面状の凹部31によって半球状に形成された耐圧芯材22の先端部29を支持するようになっている。
【0029】
上記係止手段30の一方は、図4に示すように、橋脚部21の上端部内面に直接取り付けられ、他方の係止手段30は、図3に示すように、軸圧縮力調整手段19によって担持されている。尚、係止体33の周囲には、耐圧芯材22の離脱を防ぐため、リング状の離脱防止手段32が設けられている。
【0030】
上記のように、軸圧縮力調整手段19のボルト24を操作して上下一対のクサビ23を耐圧芯材22の下部隙間に押し込み、耐圧芯体22を橋脚部21の抗力に抗して軸芯方向に押し上げると、上部工11などの上部荷重の全部又は一部を耐圧芯材22によって担持することができる。その結果、橋脚部21、特に、橋脚本体13は、上部荷重が全く作用しないか、或いは作用するとしても極く僅かな上部荷重しか作用しないため、地震時の水平繰返し荷重による曲げモーメントに、十分、対向することができる。
【0031】
上記のように、本発明は、橋脚部21内に内臓させた耐圧芯材22に軸圧縮力を負担させていることから、地震が発生した場合には、上部工11やその上を走行している車両などの上部荷重による軸圧縮力の全て又は一部が橋脚部21内に内蔵させた耐圧芯材22により支持されるのである。
【0032】
そして、図6に示すように、上部工11に水平方向の力Pが作用して橋脚部21が横方向に揺動すると、通常は、橋脚部21、特に、橋脚本体13に大きな負担がかかり橋脚本体13に座屈が生ずることがあるが、本発明では、上記のように、橋脚部21に作用する軸圧縮力が耐圧芯材22によって軽減され、橋脚部21、特に、橋脚本体13には、上部工11などの上部荷重がほとんど作用しないことから、橋脚本体13の部分には、軸圧縮力に起因する座屈の発生が激減する。
【0033】
換言すれば、本発明は、耐圧芯材22によって軸方向圧縮力を負担し、橋脚部21、つまり、橋脚本体13がほぼ曲げに対する抵抗を担っているので、大きな地震にも、十分、耐えることができるのである。
【0034】
以上の説明では、軸圧縮力調整手段19によって橋脚部21の初期応力がほぼ零になるように調整する場合について説明したが、例えば、この軸圧縮力調整手段19によって耐圧芯材22に軸芯方向に突っ張らせることによって橋脚部21に予めプレテンションを付与させるようにしても同様の効果を得ることができる。
【0035】
また、軸圧縮力調整手段としては、クサビ式のほか、例えば、ジャッキ式などを挙げることができる。ジャッキ式の場合は、図7に示すように、基板38に複数本のボルト39を植立させることにより形成することができる。
【0036】
ところで、一般に、道路橋や鉄道橋の橋桁20は、上部工11によって連続的に接続されているため、上部工11の車両進行方向に対してその直角方向に揺れ易い。そこで、図8に示すように、耐圧芯材22の先端部29aをカマボコ型にすることも考えられる。この場合は、ヒンジ30の凹部31aを樋型にする必要がある。また、図9に示すように、上記係止手段30の代わりにゴム製のブロック34内に鋼板35を多段に設けた所謂免振ブロック36を適用すると、耐震性が向上する。
【0037】
更に、橋脚部21にセンサー(図示せず)を取り付け、設定値以上の地震に遭遇した時に軸圧縮力調整手段を自動制御して耐圧芯材22の圧縮荷重を自動調整することも考えられる。また、本発明は、図10に示すように、ラーメン形式(構造)の橋脚にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚の断面図である。
【図2】図1のC−C’断面図である。
【図3】図1のD部拡大断面図である。
【図4】図1のE部拡大断面図である。
【図5】クサビとボルトの結合部分の拡大平面図である。
【図6】本発明に係る鋼製橋脚の作用説明図である。
【図7】ジャッキ式プレテンション付与手段の一部断面を含む側面図である。
【図8】耐圧心材先端部の他の一例を示す要部拡大断面図である。
【図9】係止手段の代わりに免振ブロックを適用した要部拡大断面図である。
【図10】本発明に係る耐圧芯材を有する鋼製橋脚の他の実施形態を示す断面図である。
【図11】従来の鋼製橋脚の断面図である。
【図12】(a)図11のA−A断面図、(b)図11のB−B断面図である。
【符号の説明】
【0039】
11 上部工
12 水平梁
13 橋脚本体
16 フーチング
17 杭
20 橋脚
21 橋脚部
22 耐圧芯材
【特許請求の範囲】
【請求項1】
車両が走行する上部工と、該上部工を載置する水平梁と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチングと、該フーチングに植設されている杭からなる鋼製橋脚において、前記水平梁及び橋脚本体により橋脚部を構成すると共に、該橋脚部の内部に耐圧芯材を前記橋脚部と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材に圧縮荷重を担持させることを特徴とする耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項2】
前記橋脚部内に設けた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることによって前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とする請求項1記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項3】
前記橋脚部内に設けた耐圧芯材を、クサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段によって軸芯方向に突っ張らせ、前記橋脚部の軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とする請求項1又は2記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項4】
前記耐圧芯材を、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富む柱状部材によって構成してなる請求項1、2又は3記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項1】
車両が走行する上部工と、該上部工を載置する水平梁と、該水平梁に連結され、かつ、該水平梁を載置する橋脚本体と、地中に埋設された橋脚本体の基部に連結されたフーチングと、該フーチングに植設されている杭からなる鋼製橋脚において、前記水平梁及び橋脚本体により橋脚部を構成すると共に、該橋脚部の内部に耐圧芯材を前記橋脚部と構造的に縁切りした状態で立設し、前記耐圧芯材に圧縮荷重を担持させることを特徴とする耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項2】
前記橋脚部内に設けた耐圧芯材に軸圧縮力を負担させることによって前記橋脚部に作用する軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とする請求項1記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項3】
前記橋脚部内に設けた耐圧芯材を、クサビやジャッキなどの軸圧縮力調整手段によって軸芯方向に突っ張らせ、前記橋脚部の軸圧縮力を軽減又は零にするか、或いは前記橋脚部に予めプレテンションを付与することを特徴とする請求項1又は2記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【請求項4】
前記耐圧芯材を、プレストレスコンクリートパイル、コンクリート充填鋼管、鉄筋コンクリートパイル、鋼管などの耐圧性に富む柱状部材によって構成してなる請求項1、2又は3記載の耐圧芯材を有する鋼製橋脚。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【公開番号】特開2009−68334(P2009−68334A)
【公開日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2008−335217(P2008−335217)
【出願日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【分割の表示】特願2003−427286(P2003−427286)の分割
【原出願日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【出願人】(000005902)三井造船株式会社 (1,723)
【出願人】(503472016)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成21年4月2日(2009.4.2)
【国際特許分類】
【出願日】平成20年12月26日(2008.12.26)
【分割の表示】特願2003−427286(P2003−427286)の分割
【原出願日】平成15年12月24日(2003.12.24)
【出願人】(000005902)三井造船株式会社 (1,723)
【出願人】(503472016)
【Fターム(参考)】
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