| 【発明の名称】 |
既設弾性支承の機能変更補修工法 |
| 【発明者】 |
【氏名】合田 裕一
【住所又は居所】東京都中央区八重洲一丁目５番７号 株式会社カイモン内
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| 【要約】 |
【課題】既設弾性支承装置を機能変更するように補修して、既設弾性支承装置の機能を大きく変えることができ、かつ高減衰化を図ることができる既設弾性支承装置の機能変更補修工法の提供。
【解決手段】下部構造物２に、新たに支承装置１６を設置して上部構造物の鉛直荷重を支持させ、上部構造物３の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置１を撤去することなく、これを上部構造物３の鉛直荷重を支持しない水平バッファー（水平力と上揚力の緩衝支承装置）１４に改造されていることを特徴とする。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 下部構造物に、新たに支承装置を設置して上部構造物の鉛直荷重を支持させ、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなく、これを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする既設弾性支承装置の機能変更補修工法。
【請求項２】 下部構造物に新たに設置した支承装置により上部構造物をレベルアップした状態で支持し、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなくこれを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする既設弾性支承装置の機能変更補修工法。
【請求項３】 既設弾性支承装置と上部構造物との係合、または既設弾性支承装置と下部構造物との係合のうち、少なくとも一方の係合を解放した状態で、下部構造物に新たに設置した支承装置により上部構造物をレベルアップした状態で支持し、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなくこれを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする既設弾性支承装置の機能変更補修工法。
【請求項４】 既設弾性支承装置が、水平力と上揚力を緩衝支承する水平バッファーに改造されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法。
【請求項５】 前記新たに設置される支承装置は、スライド式鋼製支承装置またはスライド式弾性支承装置あるいはその他の上部構造物の鉛直荷重を支承する支承装置であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の既設弾性支承装置の機能変更補修工法。
【請求項６】 既設弾性支承装置が、上方向に位置がレベルアップした状態か、または既設弾性支承装置の設置位置で、上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法。
【請求項７】 新たに設置される支承装置が、ジャッキにより支持されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、上部構造物の鉛直荷重を支持している既設弾性支承装置を撤去することなく、上部構造物の鉛直荷重を、常時は負担せずに、地震時に作用する水平力および上揚力に対して、緩衝支承する水平バッファー（緩衝装置）に機能を変更する機能変更補修工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、既設の鋼製支承装置については、耐震目的で、これを、鉛プラグ入り積層ゴム支承装置のような弾性支承装置に交換し、免震化する工法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、前記の弾性支承装置は、保有耐力までの大地震に対応するゴム支承なので、ゴム支承厚が厚く、水平方向の剛性が小さいため、常時の活荷重において水平変位が大きくなり長周期化による２次製品の取付けボルト部等の負担が増すという問題があり、水平変位が小さく、しかも高減衰になるような弾性支承装置が望まれている。また、橋脚または橋台等の下部構造物と、橋桁等の上部構造物との間に配設されているゴム支承のような既設弾性支承装置についても適用することができる既設弾性支承装置の機能変更補修工法の出現が望まれている。
【０００４】本発明は、前述のような問題点を解消すべく提案されたもので、比較的簡単に機能変更して、既設弾性支承装置の機能を大きく変えることができ、かつ高減衰化を図ることができる既設弾性支承装置の機能変更補修工法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するために、請求項１の既設弾性支承装置の機能変更補修工法においては、下部構造物に、新たに支承装置を設置して上部構造物の鉛直荷重を支持させ、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなく、これを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする。
【０００６】また、請求項２の既設弾性支承装置の機能変更補修工法においては、下部構造物に新たに設置した支承装置により上部構造物をレベルアップした状態で支持し、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなくこれを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする。
【０００７】さらに、請求項３の既設弾性支承装置の機能変更補修工法においては、既設弾性支承装置と上部構造物との係合、または既設弾性支承装置と下部構造物との係合のうち、少なくとも一方の係合を解放した状態で、下部構造物に新たに設置した支承装置により上部構造物をレベルアップした状態で支持し、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなくこれを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする。
【０００８】さらにまた、請求項４の発明においては、請求項１〜３のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法において、既設弾性支承装置が、水平力と上揚力を緩衝支承する水平バッファーに改造されていることを特徴とする。
【０００９】なおまた、請求項５の発明においては、請求項１〜４のいずれかに記載の既設弾性支承装置の機能変更補修工法において、前記新たに設置される支承装置は、スライド式鋼製支承装置またはスライド式弾性支承装置あるいはその他の上部構造物の鉛直荷重を支承する支承装置であることを特徴とする。
【００１０】また、請求項６の発明においては、請求項１〜５のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法において、既設弾性支承装置が、上方向に位置がレベルアップした状態か、または既設弾性支承装置の設置位置で、上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されていることを特徴とする。さらに、請求項７の発明においては、請求項１〜６のいずれかに記載の既設弾性支承の機能変更補修工法において、新たに設置される支承装置が、ジャッキにより支持されていることを特徴とする。
【００１１】本発明によると、新設の荷重支持用支承装置を設置するだけで、既設弾性支承装置の機能を大きく変更することができると共に、既設弾性支承装置を、上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平力および上揚力の弾性支承装置に機能を変更する改造だけで、既設弾性支承装置の水平剛性の小さいことによる水平変位の大きくなる欠点を、新設の支承装置により、または、新設と既設の支承装置の減衰作用が共同して作用することにより簡単に解消することもできる。また、取付けボルト部（１０，１０ａ，１１）等の負担が増すことはない。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明の既設弾性支承装置の機能変更する補修工法を、既設道路橋に適用した一実施形態について、図を参照しながら説明する。
【００１３】図３は本発明を適用する前の従来の既設弾性支承装置１の設置状態を示したもので、鉄筋コンクリート製（図示の場合）または鋼製の橋脚または橋台等の下部構造物２と、鉄筋コンクリート製道路床版３ｃおよび鉄筋コンクリート製または鋼製橋桁（図示の場合）３ａを備えた上部構造物３との間に、上部鋼板４と下部鋼板５の間にゴム層６と耐圧補強鋼板７とを交互に一体に積層すると共に、鉛プラグ３２をその内部に配設した既設免震弾性支承装置１が設置されている。
【００１４】この既設弾性支承装置１と、その上部の上部構造物（鋼桁の場合）３およびその下部の下部構造物２との接合状態は、図２（ａ）および図３に示すように、既設弾性支承装置１にける取付け用上部鋼板４と取付け用下部鋼板５とが、それぞれ上部構造物３に着脱自在に固定のソールプレート８または下部構造物２に着脱自在に固定のベースプレート９を介して、ボルト１０またはアンカーボルト１１およびナット１１ａにより着脱自在に取付けられている。なお、ボルト１０ａにより、上部鋼板４または下部鋼板５は、ソールプレート８またはベースプレート９に着脱自在に固定されている。
【００１５】この上部構造物３を支持している既設弾性支承装置１を、上部構造物３の常時の鉛直荷重を支持しないで、地震時等に作用する水平力または上揚力を緩衝支承するための水平バッファー（水平力と上揚力の緩衝支承装置）１４に改造する場合には、先ず、図４に示すように、既設弾性支承装置１の間に、下部構造物２に一体に、鉄筋コンクリート製支承台等の一つまたは複数の支承台１２を、隣接する主桁３ａ相互に剛結合されている横桁３ｂの下面に間隔をおいて対向するように築造する。
【００１６】次に、下部構造物２の上面または図５に示すように、前記鉄筋コンクリート製支承台１２の上部に、例えば特公昭４８−１９６７１号公報により公知のフラットタイプのジャッキまたはその他の流動硬化性モルタル充填形式のジャッキ１５を設置すると共に、前記ジャッキ１５の上部に、図６に示すように、上部構造物３の鉛直荷重を支持させるための、例えば、荷重支持用弾性支承装置あるいは図示のような荷重支持用のスライド式弾性支承装置１６（詳細説明は後記する）を配設する。前記ジャッキ１５の上面を鋼製とする場合には、スライド式弾性支承装置１６の下部を溶接またはボルト等により固着してもよい。
【００１７】次に、前記ジャッキ１５にモルタルなどの硬化性充填材１８を注入充填する前に、既設弾性支承装置１の上部と上部構造物３の係合を解除するか、既設弾性支承装置１の下部と下部構造物２との係合を解除しておく（図６参照）、解除手段としては、例えば、図２に示す、下部構造物２に固定するためのアンカーボルト１１に螺合されているナット１１ａを弛緩させるか、ナット１１ａを取外しておき（図６参照）、この状態で、ジャッキ１５に硬化性充填材１８を注入充填して（図１参照）、荷重支承用のスライド式弾性支承装置１６を上昇移動させ、また上部構造物３をジャッキアップすると共に、上部構造物３に連結支持されている既設弾性支承装置１を上昇させ、既設弾性支承装置１の下面と下部構造物２の上面との間に、ギャップＧを形成することにより、上部構造物３の後死荷重を含めた鉛直荷重をすべて前記スライド式弾性支承装置１６に荷重転換させる。前記の既設弾性支承装置１の下面に形成するギャップＧの寸法としては、５〜１０ｍｍ程度のギャップＧが形成されればよい。なお、荷重支持用の弾性支承装置１６に荷重転換されたか否かは、適宜変位計等（図示を省略した）により測定して、荷重転換の確実にする。また前記モルタル等の充填材１８を硬化させることにより、上部構造物３を所定のレベルに支持しておく。
【００１８】次に、図２（ｂ）に示すように、弛緩状態または取り外されているナット１１ａを前記アンカーボルト１１に螺合して、ベースプレート９を下部構造物２に固定するために、ベースプレート９上面のナット１１ａを緊締する。このように改造して、既設弾性支承装置１を、常時の上部構造物３の鉛直荷重を負担しないように解放すると共に、地震時等に上部構造物３に作用する水平力および上揚力を緩衝支承する水平バッファー（水平力と上揚力の緩衝支承装置）に、新しい機能を有する装置に変更する。
【００１９】また、上部構造物３を支持している荷重支承用のスライド式弾性支承装置１６におけるスライド板となるソールプレート１９を上部構造物３に固定することにより、新設の支承装置の設置を含めた既設弾性支承装置１の機能変更する補修を完了する。このように機能変更する補修されて、既設弾性支承装置１は、本来、上部構造物３の鉛直荷重を常時支承できる性能を有する支承装置１であるが、この既設弾性支承装置１の鉛直荷重支承機能をなくして、地震時において、水平力と上揚力とを負担する水平バッファー１４として機能するように改造されている。また水平バッファー１４に改造された既設弾性支承装置１の間または橋軸方向等の横方向に離れた位置に、新たにスライド式弾性支承装置１６を設置されているので、このすべり支承の摩擦減衰と水平バッファー１４の履歴減衰の２つ減衰作用により、上部構造物３の小さな変位で、大きな減衰効果を得ることができる。
【００２０】また、一般に弾性支承装置を使用した免震橋では、橋桁の変位が大きくなるために、橋軸直角方向に免震化すると、小規模地震において、道路伸縮継手装置の損傷が予想されるが、橋桁の変位を小さく抑えることができると、小規模地震による道路伸縮継手装置の損傷を防止することができる。
【００２１】本発明を実施する場合、新設の上部構造物３の鉛直荷重を支承する支承装置として、弾性支承装置あるいは鋼製支承装置等、適宜の支承装置を使用することができるが、特に好適な支承装置としてスライド式支承装置があるので、図７に示す前記した鉛直荷重支持用のスライド式弾性支承装置１６について、その構造を説明する。図７（ａ）は鉛直荷重支持用弾性支承装置の一側面図、同（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図、同（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図である。
【００２２】この鉛直荷重支持用のスライド式弾性支承装置１６は、せん断変形拘束壁２１を有するスライド式弾性支承装置１６で、図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、スライド式弾性支承装置１６は、上部構造物３側に固定されるソールプレート１９を滑り支承面を介して摺動可能に支持する上部鋼板２２と、中央部のゴム層２３と、下部鋼板２４とが一体化された弾性支承体２９を備えており、この弾性支承体２９はほぼ短円柱状を呈している。
【００２３】そして、支承台１２上のジャッキ１５の水平な上面には、これにベースプレート２６の下面が載置（または載置固定されて）されて、下部構造物２側に設置されている。四角形の前記ベースプレート２６の平行な二辺に沿って各縦壁部２７がベースプレート２６に一体に設けられ、間隔をおいて対向配置されている。前記各縦壁部２７により、せん断拘束壁２１を構成している。
【００２４】前記両縦壁部２７の内壁面２８は平面円弧状に形成され、対向する内壁面２８の間に前記弾性支承体２９が嵌合載置されて、前記上部鋼板２２がせん断拘束壁２１に横方向の移動が拘束されて、弾性層２３の水平方向の変形（せん断変形）が拘束されている。この嵌合状態において、縦壁部２７の頂部３０は、鉛直荷重支持用の弾性体２９における上部鋼板２２の板厚のほぼ中央部にまで及んでいる。また前記の嵌合状態で、上部構造物３の鉛直荷重を支持するように構成されている。また前記上部鋼板２２の上面には、円形の四フッ化エチレン板などのすべり支承材３１が固着されて、滑り支承面を構成している。
【００２５】次に、前記以外の方法により、既設弾性支承装置１を水平バッファー１４に改造する手順について、図８を参照しながら説明する。図８の場合は、既設弾性支承装置１を上部構造物３と共に、高レベル位置に上昇移動させないで、上部構造物３と既設弾性支承装置１の上部鋼板４との結合するボルト１０を一時的に緩めるか取り外した後、前記ジャッキ１５にモルタルを注入充填して、スライド式弾性支承装置１６をジャッキアップすると共に、上部構造物３も所定量ジャッキアップする。
【００２６】そして、上部構造物３側と既設弾性支承装置１の上部との間に、１０ｍｍ程度のギャップＧを形成すると共に、再度前記ボルト１０を緊締して、上部構造物３側と既設弾性支承装置１の上部との連結を図り、既設弾性支承装置１の鉛直荷重支承機能を、地震時等の水平力および上揚力の緩衝支承機能を有する水平バッファー１４に機能を大きく変更する。また荷重支承用のスライド式弾性支承装置１６の下部は、前記と同様に、ジャッキ１５との連結を図り、またソールプレート１９は、上部構造物３に溶接あるいはボルトにより適宜固定する。なお、上部構造物３がコンクリート製の場合は、適宜上部構造物にアンカーボルト孔を設けてアンカーボルトの基端側を埋め込み固定し、アンカーボルトにより、ソールプレート１９を固定する。
【００２７】なお、本発明を実施する場合、上部構造物３をジャッキによりジャッキアップして、高レベル位置で支承した状態で、適宜、下部構造物２と一体にコンクリート製支承台１２およびこれにアンカーボルト２５により下部が固定される荷重支承用スライド式弾性支承装置１６を配置して（図９参照）、前記ジャッキを降下させて、上部構造物３の荷重をスライド式弾性支承装置１６に支承させるようにしてもよい。
【００２８】前記実施形態の場合は、既設の道路橋に適用した形態を示したが、本発明を実施する場合、その他の既設橋梁に適用するようにしてもよい。なお、水平バッファー１４は、横桁３ｂ以外の主桁に配置してもよい。
【００２９】本発明を実施する場合、上部構造物２としては、鋼桁，ＰＣ桁，ＲＣ桁であってもよい。また、新たに設置される支承装置（図示の場合は、荷重支承用のスライド式弾性支承装置）は、既設弾性支承装置の橋軸方向の支点位置と同じ（橋軸直角方向の位置は変化しても）に設置すると、支点位置が変わらないので、桁の挙動も変わらないのでよい。
【００３０】
【発明の効果】本発明によると、下部構造物と上部構造物との間に、新たに支承装置を設置して上部構造物の鉛直荷重を支持させ、上部構造物の鉛直荷重を支持していた既設弾性支承装置を撤去することなくこれを上部構造物の鉛直荷重を支持しない水平バッファーに改造されているので、上部構造物の鉛直荷重を支持している既設弾性支承装置を簡単方法により、その機能を大きく変更することができる。
【００３１】また、新設の支承装置と、改造された支承装置との、２つの支承装置の減衰性能を利用できるので、上部構造物の水平変位を大きくしないで、小さな変位で、高い減衰性能を得ることができる。また新設の支承装置と、既設の弾性支承装置のそれぞれの機能が分離されて、単純化されているので、支承装置の設計が単純化され、設計の自由度を高めることができる。
【００３２】特に本発明の場合は、既設弾性支承装置を撤去しないので、既設弾性支承装置の機能変更する補修施工が容易に簡単に行なうことができる。
【００３３】さらに請求項２から請求項４のように、既設弾性支承装置と上部構造物または下部構造物の係合のうち一方の係合を解放した状態で、下部構造物に新たに設置した支承装置により、上部構造物をレベルアップした状態で支持すると、簡単に既設弾性支承装置を水平力と上揚力を支承する水平バッファーに改造して、前記各効果を得ることができる。
【００３４】また、請求項５および６のように、前記新たに設置される支承装置が、スライド式鋼製支承装置またはスライド式弾性支承装置あるいはその他の上部構造物の鉛直荷重を支承する上部構造物の鉛直荷重支承用の支承装置であると、スライド面での摩擦抵抗による摩擦減衰性能の高い、しかも上部構造物の水平変位の小さい支承装置とすることができる。また、取付けボルト部等の負担が増すことはない効果がある。
【００３５】また、請求項７のように、ジャッキを使用すると、荷重支承用の支承装置を介して上部構造物を所定のレベルまで容易に上昇させて支持できる。
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| 【出願人】 |
【識別番号】５９１０６５１８１
【氏名又は名称】株式会社カイモン
【住所又は居所】東京都中央区八重洲一丁目５番７号
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| 【出願日】 |
平成１４年１月１０日（２００２．１．１０） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０７２５０
【弁理士】
【氏名又は名称】林 信之 （外２名）
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| 【公開番号】 |
特開２００３−２０６５０９（Ｐ２００３−２０６５０９Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１５年７月２５日（２００３．７．２５） |
| 【出願番号】 |
特願２００２−３２５７（Ｐ２００２−３２５７） |
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