JP6955958B2 - 構造物の振動変位抑制構造 - Google Patents

Description

本発明は、地震動などに起因する構造物の振動変位を抑制する構造物の振動変位抑制構造に関する。

従来、支持層まで達する複数の杭を備え、軟弱地盤に構築されている構造物の耐震性を向上させるために、その構造物のフーチングの周囲に地盤改良を施してなる固化改良体を造成した耐震補強構造が知られている（例えば、特許文献１参照。）。
この耐震補強構造における固化改良体は、鉛直方向範囲に所定深度まで造成されるとともに、水平方向範囲に構造物の上部外周よりも外側の領域まで造成されている。
このような固化改良体を造成することによって、構造物の耐震強度を高めることができ、構造物が支持している橋桁などの構造体が地震によってずれたり破損したりするトラブルを低減することができる。

特開２０１３−１７７７４１号公報

しかしながら、上記特許文献１の耐震補強構造は、地震動に対する抵抗力を単純に増加させるものであり、巨大な固化改良体を造成する必要があるため、工費の増大を招いてしまうという問題があった。
そこで、本発明者らは、地震動に対する抵抗力を増加させて構造物の耐震強度を高めるのではなく、地震動に起因する構造物の振動変位を抑制することで、構造物が支持している構造体に地震による振動が作用し難くなる技術の検討を行った。
構造物が支持している構造体へ地震による振動が作用し難くなれば、その構造体が地震動の影響を受け難くなって、地震動に起因するトラブルを低減することが可能になる。

本発明の目的は、地震動などに起因する構造物の振動変位を抑制することができる構造物の振動変位抑制構造を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明は、構造物の振動変位抑制構造であって、
構造物を挟む配置に対を成して設けられ、杭体が結合されている変位抑制体と、
前記変位抑制体と前記構造物の間に介装された摺接体と、
前記変位抑制体を前記構造物に向けて押圧する押圧体と、
を備え、
前記押圧体はケーブル部材であり、該ケーブル部材は緊張力が付与された状態でその両端がそれぞれ前記対を成す変位抑制体に接続されているようにした。
かかる構成の構造物の振動変位抑制構造であれば、例えば、地震動によって、対を成す変位抑制体が対向する方向と交差する方向の揺れが構造物に作用した場合、構造物と変位抑制体との間に摩擦力が作用することでエネルギー吸収され、構造物の振動は増幅されることなく減衰されるので、その構造物の振動変位を抑制することができる。
また、摺接体の材料と緊張力を選定することで、構造物と変位抑制体との間に作用する摩擦力を調整することができ、構造物の振動変位を効率よく抑制する調整が可能になっている。
このように構造物の振動変位を抑制することができれば、例えば、構造物である橋脚が支持している橋桁が地震動の影響を受け難くなるので、その橋桁に角折れや目違いといった不同変位が生じ難くなり、地震動に起因する橋桁のトラブルを低減することができる。
つまり、この構造物の振動変位抑制構造は、地震動などに起因する構造物の振動変位を抑制することができ、その構造物（例えば橋脚）が支持している構造体（例えば橋桁）に不具合が生じるのを低減することができる。
特に、ケーブル部材は緊張力が付与された状態でその両端がそれぞれ対を成す変位抑制体に接続されているようにすることで、押圧体（ケーブル部材）は、その両端にそれぞれ繋がれた変位抑制体同士を引き寄せ合う力（緊張力）によって、対を成す変位抑制体をバランスよく構造物に向けて押圧することができ、構造物の両側に良好に摩擦力を作用させることができる。

上記目的を達成するため、この発明は、構造物の振動変位抑制構造であって、
構造物を挟む配置に対を成して設けられ、杭体が結合されている変位抑制体と、
前記変位抑制体と前記構造物の間に介装された摺接体と、
前記変位抑制体を前記構造物に向けて押圧する押圧体と、
を備え、
前記構造物の側面には、前記対を成す変位抑制体が対向する向きと交差する方向に所定間隔をあけて前記変位抑制体と並ぶ配置に移動規制部が設けられているようにした。
かかる構成の構造物の振動変位抑制構造であれば、例えば、地震動によって、対を成す変位抑制体が対向する方向と交差する方向の揺れが構造物に作用した場合、構造物と変位抑制体との間に摩擦力が作用することでエネルギー吸収され、構造物の振動は増幅されることなく減衰されるので、その構造物の振動変位を抑制することができる。
また、摺接体の材料と緊張力を選定することで、構造物と変位抑制体との間に作用する摩擦力を調整することができ、構造物の振動変位を効率よく抑制する調整が可能になっている。
このように構造物の振動変位を抑制することができれば、例えば、構造物である橋脚が支持している橋桁が地震動の影響を受け難くなるので、その橋桁に角折れや目違いといった不同変位が生じ難くなり、地震動に起因する橋桁のトラブルを低減することができる。
つまり、この構造物の振動変位抑制構造は、地震動などに起因する構造物の振動変位を抑制することができ、その構造物（例えば橋脚）が支持している構造体（例えば橋桁）に不具合が生じるのを低減することができる。
そして、例えば、対を成す変位抑制体が対向する方向と交差する方向の揺れが構造物に作用し、その基礎構造体が大きく揺れた場合、移動規制部が変位抑制体に突き当たりその移動が規制されることで、構造物の振動はそれ以上増幅されないようになっているので、構造物の振動変位を好適に抑制することができる。

また、望ましくは、
前記変位抑制体は、前記構造物のフーチングを挟む配置に設けられているようにする。

このようにして、構造物の下部側のフーチングに摩擦力を作用させてエネルギー吸収するようにすれば、構造物の振動変位を効率よく抑制することができる。

また、望ましくは、
前記変位抑制体は、前記構造物のフーチングよりも上の位置にある構造物本体を挟む配置に設けられているようにする。

構造物のフーチングよりも上の位置にある構造物本体に摩擦力を作用させるように、変位抑制体が比較的浅い箇所に埋設された構成であれば、変位抑制体を設置する際の掘削量を削減できるので、構造物の振動変位抑制構造を施工性よく構築することができる。

また、望ましくは、
前記構造物には、前記対を成す変位抑制体が対向する方向の貫通孔が形成されており、
前記ケーブル部材は、前記貫通孔に挿通されているようにする。

例えば、対を成す変位抑制体が対向する方向と交差する方向の揺れが構造物に作用し、その基礎構造体が大きく揺れた場合、ケーブル部材（押圧体）が貫通孔の内周面に押されるようにして伸ばされるので、そのケーブル部材が復元する張力によっても構造物の振動が減衰されるようになって、構造物の振動変位を好適に抑制することができる。

また、望ましくは、
前記構造物は、橋桁を支持している橋脚であり、
前記対を成す変位抑制体は、前記橋桁の延在方向に沿って対向し、前記橋脚を挟む配置にあるようにする。

かかる構成の構造物の振動変位抑制構造であれば、例えば、地震動によって、橋桁の延在方向と交差する方向の揺れが橋脚に作用した場合、橋脚と変位抑制体との間に摩擦力が作用することでエネルギー吸収されて、橋脚の振動は増幅されることなく減衰されるので、その橋脚の振動変位を抑制することができる。
このように橋脚の振動変位を抑制することができれば、橋脚が支持している橋桁が地震動の影響を受け難くなるので、その橋桁に角折れや目違いといった不同変位が生じ難くなり、地震動に起因する橋桁のトラブルを低減することができる。

本発明によれば、地震動などに起因する構造物の振動変位を抑制することができる構造物の振動変位抑制構造が得られる。

実施形態１の構造物の振動変位抑制構造を示す概略図であり、正面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、上面図（ｃ）である。 実施形態２の構造物の振動変位抑制構造を示す概略図であり、正面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、上面図（ｃ）である。 実施形態３の構造物の振動変位抑制構造を示す概略図であり、正面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、上面図（ｃ）である。 実施形態４の構造物の振動変位抑制構造を示す概略図であり、正面図（ａ）と、側面図（ｂ）と、上面図（ｃ）である。

以下、図面を参照して、本発明に係る構造物の振動変位抑制構造の実施形態について詳細に説明する。但し、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及び図示例に限定するものではない。

本実施形態の構造物の振動変位抑制構造は、構造物である橋脚１の振動変位を抑制するために、既設の橋脚１（構造物）を対象にして構築したものである。
鉄筋コンクリート製の橋脚１は、構造物本体である橋脚本体１ａと、橋脚１の下部に設けられたフーチング１ｂを備えて構成されており、橋脚１のフーチング１ｂには支持層Ｓまで達する複数の杭１ｃが結合されている。
この橋脚１上に沓３を介して橋桁２が設置されており、その橋桁２を橋脚１が支持している。
なお、橋脚１に支持されている橋桁２にはその延在方向に沿って、例えば鉄道の軌道が敷設されている。

（実施形態１）
実施形態１の構造物の振動変位抑制構造１００は、例えば、図１（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、橋脚１を挟む配置に対を成して設けられた変位抑制体１０と、変位抑制体１０と橋脚１の間に介装された摺接体２０と、変位抑制体１０を橋脚１に向けて押圧する押圧体３０等を備えている。

変位抑制体１０は、例えば、鉄筋コンクリート製のブロックであり、地中に埋設されて橋脚１のフーチング１ｂを挟む配置に設けられている。
特に、対を成す変位抑制体１０は、橋桁２の延在方向に沿って対向する配置に設けられており、その橋桁２の延在方向に沿って橋脚１（フーチング１ｂ）を挟んでいる。
この変位抑制体１０には、支持層Ｓまで達する杭体１１が結合されている。
なお、変位抑制体１０を地中に埋設することで、橋桁２下の用地を平坦に維持することができるので、その橋桁２下の用地を活用することが可能になっている。

摺接体２０は、変位抑制体１０と橋脚１のフーチング１ｂに挟まれており、一方の面が変位抑制体１０に接し、他方の面が橋脚１のフーチング１ｂに接した状態で配設されている板状部材である。
この摺接体２０は、変位抑制体１０と橋脚１（フーチング１ｂ）の間に適正な摩擦力が作用するよう調整するために配設されている。
摺接体２０としては、例えば、コンクリート製の板状部材や、金属製の板状部材、あるいは樹脂製の板状部材を用いることができる。摺接体２０の材料を選択することで、橋脚１と変位抑制体１０との間に作用する摩擦力を調整することができる。
本実施形態では、変位抑制体１０と橋脚１（フーチング１ｂ）の間に、それぞれ１枚の摺接体２０を設置しているが、２枚以上の摺接体２０を設置して摩擦力の調整を行うようにしてもよい。その際、異なる材質の摺接体２０を重ねて設置してもよい。

押圧体３０は、変位抑制体１０を橋脚１のフーチング１ｂに向けて押圧することで、摺接体２０を変位抑制体１０及び橋脚１のフーチング１ｂに密接させる機能を有している。
ここでの押圧体３０は、一端が一方の変位抑制体１０に繋がれ、他端が他方の変位抑制体１０に繋がれているケーブル部材であり、ケーブル部材には両端に繋がれた変位抑制体１０同士を引き寄せ合う緊張力が掛けられている。換言すれば、この押圧体３０は、緊張力が付与された状態でその両端がそれぞれ対を成す変位抑制体１０に接続されている。
このようなケーブル状の押圧体３０であれば、対を成す変位抑制体１０をバランスよく橋脚１のフーチング１ｂに向けて押圧することができる。
なお、押圧体３０（ケーブル部材）の端部には固定板３１が固設されており、押圧体３０と変位抑制体１０とを繋いでいる。
また、ここでの緊張力は必要とする摩擦力に応じて、摺接体２０の材質と緊張力により決定する。

以上のように構成された構造物の振動変位抑制構造１００であれば、例えば、地震動によって橋桁２の延在方向と交差する方向の揺れが橋脚１に作用した場合、橋脚１（フーチング１ｂ）と変位抑制体１０との間に摩擦力が作用することで、橋脚１の振動は増幅されることなく減衰されるので、その橋脚１の振動変位を抑制することができる。

このように橋脚１の振動変位を抑制することができれば、橋脚１が支持している橋桁２が地震動の影響を受け難くなるので、橋桁２に角折れや目違いといった不同変位が生じ難くなり、地震動に起因する橋桁２のトラブルを低減することができる。
つまり、実施形態１の構造物の振動変位抑制構造１００は、地震動などに起因する橋脚１の振動変位を抑制することができ、その橋脚１が支持している橋桁２に生じる不具合を低減することができる。

（実施形態２）
次に、本発明に係る構造物の振動変位抑制構造の実施形態２について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

実施形態２の構造物の振動変位抑制構造１００は、例えば、図２（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、橋脚１の橋脚本体１ａを挟む配置に対を成して設けられた変位抑制体１０と、変位抑制体１０と橋脚１の橋脚本体１ａの間に介装された摺接体２０と、変位抑制体１０を橋脚１に向けて押圧する押圧体３０等を備えている。

変位抑制体１０は、例えば、鉄筋コンクリート製のブロックであり、地表に一部が露出するように埋設されて橋脚１の橋脚本体１ａを挟む配置に設けられている。
特に、対を成す変位抑制体１０は、橋桁２の延在方向に沿って対向する配置に設けられており、その橋桁２の延在方向に沿って橋脚１の橋脚本体１ａ（構造物本体）を挟んでいる。

摺接体２０は、変位抑制体１０と橋脚１の橋脚本体１ａに挟まれており、一方の面が変位抑制体１０に接し、他方の面が橋脚１の橋脚本体１ａに接した状態で配設されている板状部材である。
この摺接体２０は、変位抑制体１０と橋脚１（橋脚本体１ａ）の間に適正な摩擦力が作用するよう調整するために配設されている。

押圧体３０は、変位抑制体１０を橋脚１の橋脚本体１ａに向けて押圧することで、摺接体２０を変位抑制体１０及び橋脚１の橋脚本体１ａに密接させる機能を有しているケーブル部材である。

このような構成の構造物の振動変位抑制構造１００であっても、例えば、地震動によって橋桁２の延在方向と交差する方向の揺れが橋脚１に作用した場合に、橋脚１（橋脚本体１ａ）と変位抑制体１０との間に摩擦力が作用することで、橋脚１の振動は増幅されることなく減衰されるので、その橋脚１の振動変位を抑制することができる。
このように、実施形態２の構造物の振動変位抑制構造１００は、地震動などに起因する橋脚１の振動変位を抑制することができ、その橋脚１が支持している橋桁２に生じる不具合を低減することができる。

また、実施形態２の構造物の振動変位抑制構造１００のように、変位抑制体１０が地表に露出するように浅く埋設された構造であれば、変位抑制体１０を設置する際の掘削量を削減できるので、構造物の振動変位抑制構造１００を施工性よく構築することができる。

（実施形態３）
次に、本発明に係る構造物の振動変位抑制構造の実施形態３について説明する。なお、実施形態２（実施形態１）と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

実施形態３の構造物の振動変位抑制構造１００は、例えば、図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、橋脚１の橋脚本体１ａを挟む配置に対を成して設けられた変位抑制体１０と、変位抑制体１０と橋脚１の橋脚本体１ａの間に介装された摺接体２０と、変位抑制体１０を橋脚１に向けて押圧する押圧体３０としてのケーブル部材等を備えている。
この押圧体３０（ケーブル部材）は、張力が付与された状態でその両端がそれぞれ対を成す変位抑制体１０に接続されている。
また、橋脚１の橋脚本体１ａには、対を成す変位抑制体１０が対向する方向であって、橋桁２の延在方向に沿う貫通孔１ｄが形成されている。

ケーブル部材である押圧体３０は、橋脚本体１ａ（橋脚１）に形成された貫通孔１ｄに挿通されて配設されており、変位抑制体１０を橋脚１の橋脚本体１ａに向けて押圧することで、摺接体２０を変位抑制体１０及び橋脚１の橋脚本体１ａに密接させる機能を有している。

このような構成の構造物の振動変位抑制構造１００であっても、例えば、地震動によって橋桁２の延在方向と交差する方向の揺れが橋脚１に作用した場合に、橋脚１（橋脚本体１ａ）と変位抑制体１０との間に摩擦力が作用することでエネルギー吸収され、橋脚１の振動は増幅されることなく減衰されるので、その橋脚１の振動変位を抑制することができる。
特に、橋桁２の延在方向と交差する方向に橋脚１が大きく揺れた場合、押圧体３０（ケーブル部材）が貫通孔１ｄの内周面に押されるように伸ばされるので、その押圧体３０（ケーブル部材）が復元する緊張力によっても橋脚１の振動が減衰されるようになって、橋脚１の振動変位を好適に抑制することができる。
このように、実施形態３の構造物の振動変位抑制構造１００は、地震動などに起因する橋脚１の振動変位を抑制することができ、その橋脚１が支持している橋桁２に生じる不具合を低減することができる。

（実施形態４）
次に、本発明に係る構造物の振動変位抑制構造の実施形態４について説明する。なお、実施形態１と同一部分には同符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。

実施形態４の構造物の振動変位抑制構造１００は、例えば、図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように、橋脚１のフーチング１ｂを挟む配置に対を成して設けられた変位抑制体１０と、変位抑制体１０と橋脚１のフーチング１ｂの間に介装された摺接体２０と、変位抑制体１０を橋脚１（フーチング１ｂ）に向けて押圧する押圧体３０と、変位抑制体１０と所定間隔をあけて並ぶ配置に、橋脚１（フーチング１ｂ）の側面に設けられた移動規制部１ｅ等を備えている。

移動規制部１ｅは、例えば、鉄筋コンクリート製のブロックであり、あと施工アンカー１ｆによって橋脚１のフーチング１ｂの側面に固設されている。
本実施形態では、橋桁２の延在方向に沿う向きで対を成すように、一対の移動規制部１ｅがフーチング１ｂの両側面にそれぞれ固設されている。
具体的には、移動規制部１ｅは、対を成す変位抑制体１０が対向する向きと交差する方向であって、橋桁２の延在方向と交差する方向に、所定間隔をあけて変位抑制体１０と並ぶ配置に設けられている。

変位抑制体１０は、例えば、鉄筋コンクリート製のブロックであり、地中に埋設されて橋脚１のフーチング１ｂを挟む配置に設けられている。
本実施形態では、橋桁２の延在方向に沿う向きで対を成すように、二組の変位抑制体１０が設けられている。そして、フーチング１ｂの一方の側面の移動規制部１ｅの両側に所定間隔をあけて変位抑制体１０が設けられ、フーチング１ｂの他方の側面の移動規制部１ｅの両側に所定間隔をあけて変位抑制体１０が設けられている。

押圧体３０は、変位抑制体１０を橋脚１のフーチング１ｂに向けて押圧することで、摺接体２０を変位抑制体１０及び橋脚１のフーチング１ｂに密接させる機能を有している。
実施形態４での押圧体３０は、その一端部が移動規制部１ｅに固定され、他端部に固定板３１が固設されており、この押圧体３０には固定板３１を移動規制部１ｅに向けて引き寄せるテンションが掛けられている。
そして、この押圧体３０が固定板３１を移動規制部１ｅに引き寄せるように、固定板３１を変位抑制体１０に向けて引き寄せて、その変位抑制体１０を橋脚１のフーチング１ｂに向けて押圧するようになっている。
特に、固定板３１と変位抑制体１０の間にも摺接体２０が介装されており、変位抑制体１０と固定板３１の間に適正な摩擦力が作用するように設計されている。

このような構成の構造物の振動変位抑制構造１００であっても、例えば、地震動によって橋桁２の延在方向と交差する方向の揺れが橋脚１に作用した場合に、橋脚１（フーチング１ｂ）と変位抑制体１０との間に摩擦力が作用することでエネルギー吸収され、橋脚１の振動は増幅されることなく減衰されるので、その橋脚１の振動変位を抑制することができる。
特に、橋桁２の延在方向と交差する方向に橋脚１が大きく揺れた場合、移動規制部１ｅが変位抑制体１０に突き当たりその移動が規制されることで、橋脚１の振動はそれ以上増幅されないようになっているので、橋脚１の振動変位を抑制することができる。
このように、実施形態４の構造物の振動変位抑制構造１００は、地震動などに起因する橋脚１の振動変位を抑制することができ、その橋脚１が支持している橋桁２に生じる不具合を低減することができる。

以上のように、本実施形態（実施形態１〜４）の構造物の振動変位抑制構造１００は、地震動などに起因する橋脚１の振動変位を抑制することができ、その橋脚１が支持している橋桁２に不具合が生じるのを低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、フーチング１ｂに杭１ｃが結合されている杭基礎構造の橋脚１の振動変位の抑制を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ケーソン基礎構造の橋脚１の振動変位の抑制や、直接基礎構造の橋脚１の振動変位の抑制にも、本発明を適用することができる。

また、以上の実施の形態においては、橋脚１と変位抑制体１０の間に介装された摺接体２０によって、橋脚１と変位抑制体１０との間に作用する摩擦力を調整するようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、摺接体２０を用いずに、直接、橋脚１と変位抑制体１０とを摺接させた摩擦力によって、橋脚１の振動変位を抑制するようにしてもよい。

また、以上の実施の形態においては、変位抑制体１０に結合されている杭体１１は、鉛直向きに配設されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、杭体１１は、傾斜した姿勢で配設された斜杭であてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１ 橋脚（構造物）
１ａ 橋脚本体（構造物本体）
１ｂ フーチング
１ｃ 杭
１ｄ 貫通孔
１ｅ 移動規制部
１ｆ あと施工アンカー
２ 橋桁
３ 沓
１０ 変位抑制体
１１ 杭体
２０ 摺接体
３０ 押圧体（ケーブル部材）
３１ 固定板
１００ 構造物の振動変位抑制構造
Ｓ 支持層

Claims (6)

1. 構造物を挟む配置に対を成して設けられ、杭体が結合されている変位抑制体と、
   前記変位抑制体と前記構造物の間に介装された摺接体と、
   前記変位抑制体を前記構造物に向けて押圧する押圧体と、
   を備え、
   前記押圧体はケーブル部材であり、該ケーブル部材は緊張力が付与された状態でその両端がそれぞれ前記対を成す変位抑制体に接続されていることを特徴とする構造物の振動変位抑制構造。
2. 構造物を挟む配置に対を成して設けられ、杭体が結合されている変位抑制体と、
   前記変位抑制体と前記構造物の間に介装された摺接体と、
   前記変位抑制体を前記構造物に向けて押圧する押圧体と、
   を備え、
   前記構造物の側面には、前記対を成す変位抑制体が対向する向きと交差する方向に所定間隔をあけて前記変位抑制体と並ぶ配置に移動規制部が設けられていることを特徴とする構造物の振動変位抑制構造。
3. 前記構造物には、前記対を成す変位抑制体が対向する方向の貫通孔が形成されており、
   前記ケーブル部材は、前記貫通孔に挿通されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物の振動変位抑制構造。
4. 前記変位抑制体は、前記構造物のフーチングを挟む配置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造物の振動変位抑制構造。
5. 前記変位抑制体は、前記構造物のフーチングよりも上の位置にある構造物本体を挟む配置に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の構造物の振動変位抑制構造。
6. 前記構造物は、橋桁を支持している橋脚であり、
   前記対を成す変位抑制体は、前記橋桁の延在方向に沿って対向し、前記橋脚を挟む配置にあることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の構造物の振動変位抑制構造。

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