JP2014077321A - Earthquake strengthening method for existing steel bearing - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、既設鋼製支承の耐震補強方法に関し、より詳細には橋梁において上部構造と下部構造との間に設置された既設鋼製支承の耐震補強方法に関する。 The present invention relates to a seismic reinforcement method for existing steel bearings, and more particularly to a seismic reinforcement method for existing steel bearings installed between an upper structure and a lower structure in a bridge.
道路橋示方書・同解説 v耐震設計編(平成14年 社団法人日本道路協会)によれば、橋梁の支承の設計手法にはタイプAとタイプBとがあり、後者のタイプAはレベル1地震動及びレベル2地震動により生じる水平力及び鉛直力に対して支承部の性能を満足するものであると規定されている。他方、前者のタイプAはレベル1地震動により生じる水平力及び鉛直力に対しては支承部単独で、レベル2地震動により生じる水平力に対しては別途設けられる変位制限構造と補完し合って抵抗するものと規定されている。
According to the Road Bridge Specification and Explanation v Seismic Design (2002 Japan Road Association), there are two types of bridge support design methods, Type A and Type B. In addition, it is specified that the performance of the bearing is satisfied with respect to the horizontal force and vertical force generated by the
このため、タイプAで設計した鋼製支承は、レベル2地震動により損傷が顕著に現れる。図5〜図7は、鋼製支承の1つである複数ローラ支承を示し、Xは橋軸方向、Yは橋軸直角方向を示している。このローラ支承それ自体は周知のものであり、上沓1、下沓2及び底板3を有している。
For this reason, steel bearings designed with Type A are significantly damaged by
上沓は鋼桁4に固定される。より具体的には、鋼桁4の下フランジ4aの下面には溶接5によってソールプレート6が固定され、このソールプレート6に設けられたボス孔に上沓1上面のボス7が嵌合されるとともに、複数のセットボルト9が下フランジ4aの上面からソールプレート6を貫通して上沓1のプレート部8に取り付けられることにより、上沓1が鋼桁4に固定される。
The upper arm is fixed to the
上沓1はプレート部8の下部に半円筒形部10を有し、下沓2もプレート部11の上部に半円筒形部12を有している。これらの2つの半円筒形部10,12は軸方向に平行な端面どうしが隙間を置いて対向して、全体として円筒形となるように配置されている。この2つの円筒形部10,12の内部に図5に示すようにピン13が嵌まっていて、これにより上沓1は下沓2に対して鉛直方向に所定角度範囲で回転可能、すなわち上部構造である鋼桁4が回転可能となっている。
The
ピン13は中央にくびれ部14を有し、このくびれ部14には2つの半円筒形部10,12の内周に周方向に沿って設けられた突起15,16が嵌まっていて、これにより上部構造の橋軸直角方向Yの水平荷重がピン13を介して下部構造20に伝達される。符号17はピン13の両端に取り付けられて、2つの半円筒形部10,12の軸方向に直角な端面を覆うキャップである。
The
底板3はアンカーボルト18を介して橋脚、橋台などの下部構造20に固定される。この底板3と下沓2のプレート部11との間には複数のローラ21が配置されている。これにより上下沓1,2は底板3に対して橋軸方向Xに移動可能、すなわち鋼桁4が橋軸方向Xに所定長さ範囲で移動可能となっている(可動支承)。
The
底板3には下沓2のプレート部11を橋軸直角方向Yに挟むように2つのサイドブロック22が設けられている。他方、プレート部11の橋軸方向Xに沿う両端部には切欠き23が設けられていて、この切欠き23にサイドブロック22の上部が入り込んでいる。したがって、上下沓1,2の橋軸方向Xの移動はこの切欠き23の長さ範囲に制限されている。すなわち、プレート部11における切欠き23の両側部分はストッパ24を形成している。
Two
上記のようなローラ支承において、レベル1を超える地震動を受けると、図8に示すような損傷が生じる。すなわち、同図(a)に示すように、地震動により上下沓1,2に橋軸方向Xに許容を超える変位が生じ、図5,図7に示したストッパ24がサイドブロック22に当たって、地震力がストッパ24の強度を超える場合はストッパ24が破壊する。その結果、上部構造がフリーとなり移動量が制限を超えるため、ローラ21が支承本体から逸脱し、支承本体が機能を喪失する。
When the roller bearing as described above is subjected to an earthquake
また、同図(b)に示すように、ローラ支承に橋軸直角方向Yにレベル1を超える地震力が働いた場合、上沓1と下沓2との間に配置されたピン13のくびれ部14が耐えきれずに破壊する。破壊後は上沓1が支承本体より橋軸直角方向Yへずれ、支承機能を喪失する。
In addition, as shown in FIG. 5B, when a seismic
この発明に関連する先行技術文献として、特許文献1を挙げることができる。しかしながら、同文献記載の方法は上部構造のジャッキアップを必要とし、また部品交換点数が多い。
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、上部構造のジャッキアップを必要とすることがなく、また部品交換点数も少なく、施工が簡単でコストも安価に抑えることができる、既設鋼製支承の耐震補強方法を提供することにある。
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
An object of the present invention is to provide a seismic reinforcement method for an existing steel bearing that does not require jacking up of the superstructure, has a small number of parts replacement, is easy to construct, and can be reduced in cost. There is.
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、鋼桁の下フランジの下面にソールプレートが溶接によって固定され、このソールプレートの下面に、上沓が前記下フランジの上面から前記ソールプレートを貫通して該上沓に取り付けられた複数のセットボルトによって固定された既設鋼製支承の耐震補強方法であって、
前記ソールプレートの溶接部分を斫る工程と、
前記上沓の取付部位における前記下フランジの両側を拡幅する工程と、
拡幅された部分を含む前記下フランジの下面に、前記上沓と所定間隔を置いて橋軸方向及び橋軸直角方向に沿ってストッパを取り付ける工程と、
前記セットボルトに代えて、ボルト軸部の中間部に破断予定部を有するノックオフボルトを、前記破断予定部が前記下フランジと前記ソールプレートとの境界面に位置するように、新たなセットボルトとして取り付ける工程と
を備えてなることを特徴とする既設鋼製支承の耐震補強方法にある。
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
That is, according to the present invention, the sole plate is fixed to the lower surface of the lower flange of the steel girder by welding, and the upper flange is attached to the upper flange through the sole plate from the upper surface of the lower flange. A seismic reinforcement method for an existing steel bearing fixed by a plurality of set bolts,
Rolling the welded portion of the sole plate;
Widening both sides of the lower flange at the attachment site of the upper collar;
Attaching a stopper along the bridge axis direction and the bridge axis perpendicular direction to the lower surface of the lower flange including the widened portion at a predetermined interval from the upper flange; and
Instead of the set bolt, a knock-off bolt having a planned fracture portion at the middle portion of the bolt shaft portion is used as a new set bolt so that the planned fracture portion is located at the boundary surface between the lower flange and the sole plate. There is a method for seismic reinforcement of an existing steel bearing, characterized by comprising a mounting step.
上記耐震補強方法において、前記ストッパには前記上沓と対向する面に緩衝材が設けられている構成を採用することができる。また、前記下フランジ上面の前記セットボルトの取付穴周縁に、補強用の座板を取り付ける工程を備えた構成を採用することもできる。 In the seismic reinforcement method, the stopper may be provided with a buffer material on a surface facing the upper collar. Moreover, the structure provided with the process of attaching the seat plate for reinforcement to the attachment hole periphery of the said set bolt of the said lower flange upper surface can also be employ | adopted.
この発明により耐震補強された鋼製支承によれば、支承にレベル2地震動による水平力が働いた場合、破断予定部を有するノックオフボルトを用いたセットボルトが他の支承構成部材よりも先に破断し、下フランジとソールプレートとの間で摩擦減衰を伴いながらすべりを生じる。
According to the steel bearing reinforced by earthquake resistance according to the present invention, when a horizontal force due to
これにより、上部構造、支承及び下部構造に破壊を伴うような水平力が作用するのを回避することができる。また、摩擦減衰によって地震時エネルギーを吸収することができる。また、下フランジの下面に設けたストッパに上沓が衝突することから、すべりによる桁の過大な移動を制限することができる。さらに緩衝材によって衝撃力を吸収することができる。 As a result, it is possible to avoid a horizontal force acting on the upper structure, the bearing, and the lower structure from acting. Moreover, the energy at the time of earthquake can be absorbed by friction damping. Moreover, since the upper collar collides with the stopper provided on the lower surface of the lower flange, it is possible to limit excessive movement of the beam due to the slip. Further, the impact force can be absorbed by the cushioning material.
この発明によれば、既設鋼製支承の耐震補強を施工するにあたり、上部構造のジャッキアップを必要とすることがなく、またセットボルト以外は部品交換の必要がなく、したがって施工が簡単でコストも安価に抑えることができる。 According to the present invention, when the seismic reinforcement of the existing steel bearing is performed, there is no need to jack up the upper structure, and there is no need to replace any parts other than the set bolt, and therefore the construction is simple and costly. It can be kept inexpensive.
この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1,図2はこの発明の実施形態を示している。なお、図2に示す平面図では、図面の複雑化を避けるために後述する補強リブは省略してある。図7を参照して説明したように、既設ローラ支承では鋼桁4の下フランジ4aの下面のソールプレート6は、溶接5により下フランジ4aに固定されているのであるが、まず、この溶接5を斫り取る。溶接5の斫り作業は、ガウジングなどの機械を用いて行うことができる。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 and 2 show an embodiment of the present invention. In the plan view shown in FIG. 2, reinforcing ribs to be described later are omitted in order to avoid complication of the drawing. As described with reference to FIG. 7, in the existing roller support, the
次に、上沓1の取付部位における下フランジ4aの両側に拡幅プレート30,30を溶接し、拡幅する。この拡幅プレート30,30の大きさは、橋軸方向に関しては、レベル2地震時に支承のストッパ24が働きこれが破損したとき、それ以上の動きを必要とするときのその動き幅を考慮して決定する。また、橋軸直角方向に関しては、後述する新たなセットボルトの破断後、地震動で上部構造が動く距離を考慮して決定する。この拡幅プレート30には複数の補強リブ31が取り付けられている。具体的には、図1(b)に示すように、補強リブ31は橋軸直角方向かつ鉛直向きに配置され、拡幅プレート30,30の下面、拡幅プレート30,30及び下フランジ4aの各上面及びウェブ4bにかけて、これらの部分と溶接やボルトによって固定される。
Next, the widening
次に、拡幅プレート30,30による拡幅部分を含む下フランジ4aの下面に、上沓1と所定間隔を置いて上沓1を取り囲むように、橋軸方向X及び橋軸直角方向Yに沿って複数のストッパ32,33を溶接やボルトにより固定する。これらのストッパ32,33には上沓1と対向する面に予めゴム板等の緩衝材34が取り付けられている。橋軸直角方向Yに沿うストッパ33には下フランジ4aの下面に固定される補強リブ35が取り付けられている。橋軸方向Xに沿うストッパ32については、拡幅プレート30の補強リブ31に固定することにより補強される。
Next, along the bridge axis direction X and the bridge axis perpendicular direction Y so as to surround the
次に、図7に示されている既存のセットボルト9を抜き取る。また、下フランジ4a上面のセットボルトの取付穴の周縁に、補強用の座板36を溶接により固定する。そして、この座板36の穴を通してセットボルトの穴に、新たなセットボルトとしてノックオフボルト37を取付け、下沓1及びソールプレート6を下フランジ4aに固定する。
Next, the existing
ノックオフボルト37は、図3に示すように、ボルト軸部38の中間部に環状のノッチ部39が形成されたもので、ノッチ部39の水平力に対するせん断破壊強度は他の支承構成部材、特に図6に示したピン13のくびれ部14よりも小さく設定され、この部分が破断予定部となっている。このノックオフボルト37はノッチ部39が下フランジ4aとソールプレート6の境界面に位置するように取り付けられる。なお、以上の耐震補強施工と並行して、一般社団法人日本支承協会が推奨する若返り工法を実施し、支承の防錆力・耐久性をアップさせる。
As shown in FIG. 3, the knock-
上記のように耐震補強されたローラ支承によれば、支承にレベル2地震動による水平力が働いた場合、図4に橋軸直角方向の水平力の場合を示すように、ノックオフボルト37を用いたセットボルトが他の支承構成部材よりも先に破断し、下フランジ4aとソールプレート6との間で摩擦減衰を伴いながらすべりを生じる。
According to the roller bearing reinforced with earthquake resistance as described above, when a horizontal force due to
このため、上部構造、支承及び下部構造に破壊を伴うような水平力が作用するのを回避することができる。また、摩擦減衰によって地震時エネルギーを吸収することができる。また、下フランジ4aの下面に設けたストッパ32,33に上沓1が衝突することから、すべりによる桁4の過大な移動を制限することができる。さらに緩衝材34によって衝撃力を吸収することができる。
For this reason, it is possible to avoid the application of a horizontal force that causes destruction to the upper structure, the bearing and the lower structure. Moreover, the energy at the time of earthquake can be absorbed by friction damping. Further, since the
下フランジ4aとソールプレート6との間の摩擦係数は、一般的には金属対金属の摩擦であるため0.2と大きく、摩擦による大きな減衰力を生じる。また、両者のすべりは大地震時のみで、常時はすべりが発生しない。それゆえ、四フッ化エチレン等の低摩擦材をすべり材として新たに設置する必要はない。また、セットボルト破断後の上揚力による桁の持ち上がりは、考慮する必要がない。支承上部がストッパ33,34によって囲われているので、支承が下フランジから外れることは考えられないからである。
Since the friction coefficient between the
上記実施形態では耐震補強対象としてローラ支承の場合をとりあげたが、これは例示にすぎず、この発明は鋼桁を用いた橋梁の支承部に設置された鋼製支承であれば、固定・可動にかかわらず、ピン支承等の他の鋼製支承にも適用できる。 In the above embodiment, the case of a roller bearing has been taken as an object of seismic reinforcement. However, this is only an example, and the present invention is fixed and movable if it is a steel bearing installed in a bridge bearing using a steel girder. Regardless of, it can be applied to other steel bearings such as pin bearings.
1 上沓
2 下沓
3 底板
4 鋼桁
4a 下フランジ
5 溶接
6 ソールプレート
9 セットボルト
22 サイドブロック
30 拡幅プレート
33 ストッパ
34 緩衝材
36 座板
37 ノックオフボルト(新たなセットボルト)
39 ノッチ部
1
39 Notch
Claims (3)
前記ソールプレートの溶接部分を斫る工程と、
前記上沓の取付部位における前記下フランジ両側を拡幅する工程と、
拡幅された部分を含む前記下フランジの下面に、前記上沓と所定間隔を置いて橋軸方向及び橋軸直角方向に沿ってストッパを取り付ける工程と、
前記セットボルトに代えて、ボルト軸部の中間部に破断予定部を有するノックオフボルトを、前記破断予定部が前記下フランジと前記ソールプレートとの境界面に位置するように、新たなセットボルトとして取り付ける工程と
を備えてなることを特徴とする既設鋼製支承の耐震補強方法。 A plurality of set bolts in which a sole plate is fixed to the lower surface of the lower flange of the steel girder by welding, and an upper flange is attached to the upper flange through the sole plate from the upper surface of the lower flange. A method for seismic reinforcement of an existing steel bearing fixed by
Rolling the welded portion of the sole plate;
Widening both sides of the lower flange at the attachment portion of the upper collar;
Attaching a stopper along the bridge axis direction and the bridge axis perpendicular direction to the lower surface of the lower flange including the widened portion at a predetermined interval from the upper flange; and
Instead of the set bolt, a knock-off bolt having a planned fracture portion at the middle portion of the bolt shaft portion is used as a new set bolt so that the planned fracture portion is located at the boundary surface between the lower flange and the sole plate. A method for seismic reinforcement of an existing steel bearing, characterized by comprising the step of attaching.
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---|---|---|---|---|
JP2018135656A (en) * | 2017-02-21 | 2018-08-30 | 株式会社ビービーエム | Bearing device for bridge acting as countermeasure for tsunami that exceeds specification |
JP2021042617A (en) * | 2019-09-13 | 2021-03-18 | 高田機工株式会社 | Knock-off bolt and fitting structure for the same |
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