JP5317904B2 - せん断パネル型ダンパー及びこのせん断パネル型ダンパーを用いた橋梁の支承構造、並びにこの支承構造が採用された橋梁 - Google Patents

Description

本発明は、橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に設置されるせん断パネル型ダンパー、及びこのせん断パネル型ダンパーを用いた橋梁の支承構造、並びにこの支承構造が採用された橋梁に関する。

せん断パネル型ダンパーは、高層建築物等にはすでに十年以上前から使用されている。近年、このようなせん断パネル型ダンパーが、橋梁等の構造物でも使用され始めた。

ここで、建築物に用いられるせん断パネル型ダンパーに要求される能力と、橋梁に用いられるせん断パネル型ダンパーに要求される能力とを比較すると、建築物に用いられるせん断パネル型ダンパーは、建築物の各階に設置されるため、そのせん断変形量は少なくてもよい。一方、橋梁に用いられるせん断パネル型ダンパーは、建築物に用いられるせん断パネル型ダンパーの数十倍もの変形能力が要求される。このため、橋梁に用いられるせん断パネル型ダンパーとして、建築物に用いられるせん断パネル型ダンパーとは異なった、大変形性能のせん断パネル型ダンパーの開発が必要とされている。

また、建築物に用いられるせん断パネル型ダンパーは、建築物の垂直構面（柱と梁で構成される垂直な平面）に設置されるため、構面内の一方向の動きのみを考慮すればよい。一方、橋梁は、地震等の際、橋梁上部構造と橋梁下部構造とが平面視において２次元的に相対移動する。このため、橋梁に用いられるせん断パネル型ダンパーには、このような２次元的な動きに対応するせん断パネル型ダンパーが必要となってくる。

このような橋梁上部構造と橋梁下部構造との２次元的な相対移動に対応するため、例えば特許第３７５５８８６号公報（以下、特許文献１という）には、次のような橋梁支承構造が記載されている。
特許文献１に記載のせん断パネル型ダンパーは、矩形状のウエブ部（パネル部）の両側に矩形状の縦リブ部を有する断面Ｈ形の鋼材で構成されている。そして、このせん断パネル型ダンパーを橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に複数設置して、橋梁上部構造を支承している。より詳しくは、複数のせん断パネル型ダンパーの一部は、ウエブ部の下辺長手方向が橋軸方向となるように設置されている。複数のせん断パネル型ダンパーの残り一部は、ウエブ部の下辺長手方向が橋軸方向と垂直方向となるように設置されている。そして、これらせん断パネル型ダンパーをストッパーで固定し、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーがこれらせん断パネル型ダンパーに伝達される構造となっている。

特許第３７５５８８６号公報（段落００１６〜００１８，００２１、図６）

橋梁に用いられるせん断パネル型ダンパーは、パネル部が面内方向（パネル部の面に沿った方向）へ変形することで、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収する。しかしながら、地震等の際、橋梁上部構造と橋梁下部構造とは平面視において２次元的に相対移動する。このとき、従来のせん断パネル型ダンパーは、パネル部に面内方向以外の荷重がかかる場合がある。このため、従来のせん断パネル型ダンパーは、パネル部に面内方向以外の荷重成分がかかってパネル部が面外方向（面内方向と垂直な方向）に変形してしまった場合、パネル部が面内方向にうまく変形できず、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができないかもしれないという課題があった。

本発明は上述のような課題を解決するためになされたものであり、せん断パネル型ダンパーに面内方向以外の荷重がかかった場合でも、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができるせん断パネル型ダンパー、及びこのせん断パネル型ダンパーを用いた橋梁の支承構造、並びにこの支承構造が採用された橋梁を得ることを目的とする。

本発明に係るせん断パネル型ダンパーは、下辺が橋梁下部構造に直接的又は間接的に固定されるパネル部と、橋梁上部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺上方と対向して設けられる載荷部材と、を備え、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とが相対的に移動した際、前記載荷部材に側辺上方を押圧されることによって前記パネル部がその面に沿った方向である面内方向へ変形し、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収するせん断パネル型ダンパーであって、前記載荷部材にかかる荷重のうちの前記面内方向と垂直な荷重が前記パネル部に伝達することを抑制する荷重伝達抑制手段を有するものである。

また、本発明に係るせん断パネル型ダンパーは、上辺が橋梁上部構造に直接的又は間接的に固定されるパネル部と、橋梁下部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺下方と対向して設けられる載荷部材と、を備え、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とが相対的に移動した際、前記載荷部材に側辺下方を押圧されることによって前記パネル部がその面に沿った方向である面内方向へ変形し、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収するせん断パネル型ダンパーであって、前記載荷部材にかかる荷重のうちの前記面内方向と垂直な荷重が前記パネル部に伝達することを抑制する荷重伝達抑制手段を有するものである。

また、本発明に係る橋梁の支承構造は、橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に、上記のせん断パネル型ダンパーが設置されるものである。

また、本発明に係る橋梁は、橋梁上部構造と、橋梁下部構造と、移動支承と、上記のせん断パネル型ダンパーと、を備え、前記橋梁上部構造と前記橋梁下部構造との間に、上記の支承構造が採用されたものである。

本発明においては、せん断パネル型ダンパーに面内方向以外の荷重がかかった場合でも、この荷重の面内方向成分はパネル部に伝達され、この荷重の面外方向成分は荷重伝達抑制手段によってパネル部に伝達されることを防止される。このため、パネル部は面外方向に傾斜はするが、パネル部が面外方向に変形することを抑制できる。したがって、せん断パネル型ダンパーは、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

本発明の実施の形態１に係る橋梁の一例を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパーの動作説明図である。 本発明の実施の形態１に係るパネル部の別の一例を示す斜視図である。 本発明の実施の形態２に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパーの動作説明図である。 本発明の実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパーの変形後の状態を示す状態図である。 本発明の実施の形態４に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す斜視図である。 本発明の実施の形態５に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。 本発明の実施の形態６に係る橋梁支承構造の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態６に係る橋梁支承構造の一例を示す平面図である。 本発明の実施の形態６に係る橋梁支承構造の一例を示す平面図である。

実施の形態１．
（橋梁全体構造）
図１は、本発明の実施の形態１に係る橋梁の一例を示す縦断面模式図である。なお以下では、水平面内の橋軸方向をＸ方向、水平面内の橋軸に垂直方向をＹ方向、鉛直方向をＺ方向として説明する。また、図１を含め、以下の図面では、実物とは縮尺比を一部異ならせて示している。

図１（ａ）に示すように、橋梁１００は、図示しない地盤に立設された橋梁下部構造１０２と、橋梁下部構造１０２に設置された可動支承１０３と、可動支承１０３に水平方向で移動自在に支承された橋梁上部構造１０５と、地震発生時に橋梁上部構造１０５の動きを減衰させるせん断パネル型ダンパー１０と、を有している。

橋梁下部構造１０２は、図示しない地盤に立設された橋脚部１０２ａと、橋脚部１０２ａの上部に設けられた橋脚張り出し部１０２ｂと、を備えている。そして、可動支承１０３は橋脚部１０２ａの上面に設置され、せん断パネル型ダンパー１０は橋脚張り出し部１０２ｂの張り出し部の上面に設置されている。

可動支承１０３は橋梁上部構造１０５からの鉛直方向荷重を支承すると共に、橋梁上部構造１０５に温度変化による伸縮が発生した場合等に、橋梁上部構造１０５を橋梁下部構造１０２に対して水平方向に移動させるものである。そのため、可動支承１０３自体が変形自在であったり、可動支承１０３と橋梁上部構造１０５との当接部が摺動自在であったりするが、本発明は、その形式を限定するものではない。

せん断パネル型ダンパー１０は、橋梁上部構造１０５からの鉛直方向荷重を受けないように設置されている。このせん断パネル型ダンパー１０は、地震発生時等に、橋梁上部構造１０５が水平方向に移動した際、橋梁上部構造１０５のＸ方向（橋軸方向）に移動を減衰させるものである。せん断パネル型ダンパーの詳細構造については後述する。

なお、図１（ａ）に示す橋梁１００はあくまでも一例であり、橋梁１００を構成するそれぞれの部材の形状や数量、及び相互の大小関係、あるいは設置の方向は図示するものに限定するものではない。例えば図１（ｂ）に示す橋梁１００のように、可動支承１０３を挟んで、一対のせん断パネル型ダンパー１０を設置してもよい。また、図１（ａ）及び図１（ｂ）では橋脚張り出し部１０２ｂにせん断パネル型ダンパー１０が設置されているが、例えば橋脚張り出し部１０２ｂを具備しない構造にして、橋脚部１０２ａの上面にせん断パネル型ダンパー１０を設置してもよい。

（せん断パネル型ダンパーの構成）
続いて、図２を用いて、せん断パネル型ダンパー１０の詳細について説明する。
図２は、本発明の実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。
せん断パネル型ダンパー１０は、パネル部１１、載荷部材１２、及び荷重伝達抑制手段２０を備えている。

パネル部１１は、板状部材であり、正面視において略矩形状の四隅に円弧状フレアー１１ａが形成された形状となっている。このパネル部材は、例えばＬＹＰ−１００（公称降伏点が１００Ｎ／ｍｍ² ）等の極低降伏比鋼により形成されている。極低降伏比鋼は、普通鋼の一種であるＳＳ４００に比べて適度な低降伏性を有し、延性が極めて高い鋼材である。例えば、ＬＹＰ−１００は、ＳＳ４００に対して、０．２％の永久ひずみに対応した応力（０．２％オフセット値σ_0.2 ）が約１／３（８０Ｎ／ｍｍ² ）であり、伸び変形量が約３倍（６０％）もある。
なお、パネル部１１の材質は、極低降伏比鋼に限らず、延性の高い普通鋼、アルミニウム合金、銅、又は非磁性鋼等であってもよい。これらの材質を組み合わせてパネル部１１を形成してもよい。
パネル部１１は、その下辺が橋梁下部構造１０２の例えば上面に固定され、橋梁下部構造１０２の上面に立設されている。

なお、パネル部１１の形状や、パネル部１１の橋梁下部構造１０２への固定構造は、本実施の形態１で示す構成に限定されるものではない。例えば、パネル部１１の正面視における形状を、円弧状フレアー１１ａの形成されていない略矩形状としてもよい。また例えば、パネル部１１の橋梁下部構造１０２への固定構造は、パネル部１１の下辺と橋梁下部構造１０２の上面との間に連結板等を設け、この連結板等を介して、パネル部１１と橋梁下部構造１０２とを間接的に固定してもよい。

ブロック状の載荷部材１２は、橋梁上部構造１０５の例えば下面に設けられている。この載荷部材１２は、その側面１２ａがパネル部１１の側辺１１ｂ（より詳しくは側辺１１ｂの上方）と対向するように、橋梁上部構造１０５に設けられる。このとき、載荷部材１２の側面１２ａとパネル部１１の側辺１１ｂとの間には、所定寸法の間隙が形成されている。

載荷部材１２の側面１２ａとパネル部１１の側辺１１ｂとの間に形成された間隙には、つまり、載荷部材１２の側面１２ａとパネル部１１の側辺１１ｂとの間には、荷重伝達抑制手段２０が設けられている。この荷重伝達抑制手段２０は、載荷部材１２にかかる荷重のうち、Ｙ方向（橋軸と垂直な方向）の荷重成分がパネル部１１に伝達することを抑制するものである。この荷重伝達抑制手段２０は、転動体２１、及びこの転動体２１を保持する保持部材２２を備えている。保持部材２２は、例えばパネル部１１の側辺１１ｂ上方に設けられており、載荷部材１２の側面１２ａとパネル部１１の側辺１１ｂとの間に略球状の転動体２１を転動自在に保持している。このとき、転動体２１と載荷部材１２の側面１２ａとの間、及び転動体２１とパネル部１１の側辺１１ｂとの間には、所定寸法の間隙が形成されている。

なお、荷重伝達抑制手段２０は、本実施の形態１に係る構成に限定されるものではない。例えば、保持部材２２は、載荷部材１２の側面１２ａに設けられていてもよい。また例えば、転動体２１は、略円筒形状としてもよい。また例えば、転動体２１と載荷部材１２の側面１２ａとの間、及び転動体２１とパネル部１１の側辺１１ｂとの間に間隙が形成されない構成としてもよい。

（せん断パネル型ダンパーの動作）
次に、図３を用いて、せん断パネル型ダンパー１０の動作について説明する。
図３は、本発明の実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパーの動作説明図である。なお、図３（ａ）は、動作後のせん断パネル型ダンパー１０の上部近傍を示す平面図である。図３（ｂ）は、動作後のせん断パネル型ダンパー１０を示す正面図である。また、図３（ａ）には、動作前のパネル部１１の上辺中心軸１ａと、動作後のパネル部１１の上辺中心軸１ｂも示している。

地震等が発生すると、橋梁下部構造１０２と橋梁上部構造１０５とは、平面視において２次元的に相対移動する。例えば、橋梁上部構造１０５が橋梁下部構造１０２に対して、図３（ａ）の紙面左上方向（図３（ａ）に示す荷重２００の方向）に移動するとする。そして、載荷部材１２には、図３（ａ）の矢印方向に荷重２００がかかっているとする。

このように橋梁下部構造１０２と橋梁上部構造１０５とが相対移動する場合、従来のせん断パネル型ダンパーの上辺は平面視において橋梁上部構造１０５に追従するので、従来のせん断パネル型ダンパーの上辺は図３（ａ）に示す中心軸１ａの位置となる。つまり、従来のせん断パネル型ダンパーは、その下辺が中心軸１ｂの位置となり、その上辺が中心軸１ａの位置となる。このため、従来のせん断パネル型ダンパーのパネル部は、面内方向（パネル部の面に沿った方向、図３（ａ）ではＸ方向）と垂直な方向である面外方向に変形することとなる。したがって、パネル部が面内方向にうまく変形できず、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができない場合がある。

一方、上述のように橋梁下部構造１０２と橋梁上部構造１０５とが相対移動する場合、本実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパー１０は、パネル部１１の一方の側辺１１ｂ側（図３における右側）において、パネル部１１の側辺１１ｂと載荷部材１２の側面１２ａとの間に荷重伝達抑制手段２０の転動体２１が挟持されることとなる。このため、パネル部１１の側辺１１ｂと載荷部材１２の側面１２ａとの間で転動体２１が転動することにより、載荷部材１２にかっている荷重２００の面外方向成分２０２がパネル部１１に伝達されることが抑制される。これにより、パネル部１１の上辺が中心軸１ｂの位置（平面視においてパネル部１１の下辺の位置）に移動することができ、パネル部１１が面外方向に変形することを抑制できる。

また、このとき、パネル部１１には、主に荷重２００の面内方向成分２０１がかかることとなる。このため、図３（ｂ）に示すように、パネル部１１が面内方向にうまく変形することができ、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

以上のように、本実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパー１０は、パネル部１１の側辺１１ｂと載荷部材１２の側面１２ａとの間に荷重伝達抑制手段２０が設けられているので、荷重２００の面外方向成分２０２がパネル部１１に伝達されることを抑制できる。このため、パネル部１１が面内方向にうまく変形することができ、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

また、パネル部１１は、ＳＳ４００に比べて適度な低降伏性を有し、延性が極めて高い極低降伏比鋼によって形成されている。このため、地震エネルギーの吸収性能が増大する。

なお、橋梁下部構造１０２と橋梁上部構造１０５との間へのせん断パネル型ダンパー１０の設置方法は、本実施の形態１の設置方法に限定されるものではない。例えば、せん断パネル型ダンパー１０のパネル部１１の上辺を橋梁上部構造１０５の例えば下面に固定し、載荷部材１２を橋梁下部構造１０２の例えば上面に固定してもよい。つまり、本実施の形態１に係るせん断パネル型ダンパー１０の設置方法とは上下逆さまにせん断パネル型ダンパー１０を設置しても、同様の効果を得ることができる。

また例えば、本実施の形態１ではパネル部１１を側面視において略垂直に設けているが、パネル部１１を側面視において斜めや水平となるように設けてもよい。本発明においては、パネル部１１の側辺１１ｂにおける橋梁下部構造１０２と直接的又は間接的に接する側を側辺１１ｂの下方と称し、パネル部１１の側辺１１ｂにおける橋梁上部構造１０５と直接的又は間接的に接する側を側辺１１ｂの上方と称する。

また、本実施の形態１に係るパネル部１１にはリブが設けられていないが、例えば図４に示すように、パネル部１１の側辺１１ｂにリブ１３を設けてもよい。これにより、パネル部１１の面外方向の剛性が向上し、パネル部１１の面外方向への変形をより抑制することができる。
また、パネル部１１に設けられるリブ１３の位置は側辺１１ｂに限らず、たとえば、パネル部１１の面上に側辺１１ｂに沿ってリブ１３を延設してもよい。
なお、図４に示すパネル部１１の形状は、円弧状フレアー１１ａが形成されていない略矩形状となっている。

実施の形態２．
せん断パネル型ダンパーに設ける荷重伝達抑制手段は、実施の形態１に示したものに限らず、例えば以下に示すような構成としてもよい。なお、本実施の形態２において、特に記述しない項目については実施の形態１と同様とする。

（せん断パネル型ダンパー）
図５は、本発明の実施の形態２に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。本実施の形態２に係るせん断パネル型ダンパー３０は、実施の形態１の荷重伝達抑制手段２０に替えて、荷重伝達抑制手段３１が設けられている。この荷重伝達抑制手段３１は、パネル部１１の側辺１１ｂ上方に設けられたステンレス板３２と、載荷部材１２の側面１２ａにコーティングされたテフロン膜３３（テフロンは登録商標、以下同様である）を備えている。
ここで、テフロン膜３３が本発明の第１の滑り部材に相当し、ステンレス板３２が本発明の第２の滑り部材に相当する。
なお、本実施の形態２では第２の滑り部材としてステンレス板３２を用いたが、それ以外のものを用いてももちろんよい。例えば、第２の滑り部材として、例えばクロムメッキされた鋼板のような、表面の滑らかな金属板を用いてもよい。また、第１の滑り部材もテフロン膜３３に限定されない。つまり、第１の滑り部材は、第２の滑り部材に対して滑り特性の良いものであればよい。

このように構成されたせん断パネル型ダンパー３０においては、ステンレス板３２とテフロン膜３３との間に生じる摩擦抵抗が少ないため、載荷部材１２にかかる荷重のうち、パネル部１１の面外方向となる荷重成分がパネル部１１に伝達されることが抑制される。このため、パネル部１１が面内方向にうまく変形することができ、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

なお、ステンレス板３２の設置位置やテフロン膜３３の形成位置は、本実施の形態２の構成に限定されるものではない。例えば、ステンレス板３２を載荷部材１２の側面１２ａに設け、テフロン膜３３をパネル部１１の側辺１１ｂ上方に形成してもよい。

実施の形態３．
せん断パネル型ダンパーは、以下のような構成とすることもできる。なお、本実施の形態３において、特に記述しない項目については実施の形態１又は実施の形態２と同様とする。

（せん断パネル型ダンパーの構成）
図６は、本発明の実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す斜視図である。なお、図６では、せん断パネル型ダンパー４０の一部（より詳しくは、パネル部４１の側辺近傍）を示している。また、本実施の形態３では、パネル部の一例として、円弧状フレアーの形成されていない略矩形状で、側辺にリブ４２が設けられたパネル部４１を例に説明する。

本実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパー４０は、パネル部４１、リブ４２、回転軸５１、回転軸５２、支持部材５３、載荷部材５５等を備えている。
上述のように、パネル部４１は、円弧状フレアーの形成されていない略矩形状の板部材である。そして、パネル部４１の両側辺には、リブ４２が設けられている。これらリブ４２の側面（より詳しくは、パネル部４１の側辺と対向する面の反対面）には、その上方に略円筒形状の回転軸５１が立設され、その下方に略円筒形状の回転軸５２が立設されている。ここで、回転軸５１が本発明における第１の凸部に相当し、回転軸５２が本発明における第２の凸部に相当する。

支持部材５３は、橋梁下部構造の例えば上面に設けられるものであり、回転軸５２（パネル部４１の側辺下方、リブ４２の側面下方に同じ）との対向面には、回転軸５２が挿入される孔５４が形成されている。つまり、パネル部４１は、支持部材５３を介して橋梁下部構造に設けられている。孔５４の開口形状は略円形状となっており、その直径は、回転軸５２の直径よりもわずかに大きくなっている。なお、孔５４は、貫通孔となっていてもよいし、貫通しない孔となっていてもよい。つまり、孔５４の深さが回転軸５２の軸方向長さよりも深くなっていればよい。

載荷部材５５は、橋梁上部構造の例えば下面に設けられるものであり、回転軸５１（パネル部４１の側辺上方、リブ４２の側面上方に同じ）との対向面には、上下方向に延びる凹部５６が形成されている。この凹部５６は、回転軸５１が挿入されるものであり、その横幅は回転軸５１の直径よりもわずかに大きくなっている。

つまり、本実施の形態３に係る荷重伝達抑制手段は、回転軸５１とこの回転軸５１が挿入される凹部５６、及び回転軸５２とこの回転軸５２が挿入される孔５４、で構成されている。

（せん断パネル型ダンパーの動作）
次に、図７を用いて、本実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパー４０の動作について説明する。特に、以下では、荷重伝達抑制手段５０におけるパネル部４１への面外方向荷重成分の伝達抑制動作について説明する。

図７は、本発明の実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパーの動作説明図である。この図７は、パネル部４１の面内方向から、回転軸５１、回転軸５２、支持部材５３及び載荷部材５５を示している。

地震等によって、橋梁上部構造及び載荷部材５５が図７の（Ａ）点から図７の（Ｂ）点に移動した場合、回転軸５２は孔５４に保持されながら回転する。また、回転軸５１は、橋梁上部構造及び載荷部材５５と共に（Ａ）点から（Ｂ）点に移動し、凹部５６内で回転する。このとき、パネル部４１、リブ４２及び回転軸５１は回転軸５２を中心として面外方向に回転するため、回転軸５１の上下方向位置は、（Ａ）点と（Ｂ）点とでは異なることとなる。しかしながら、本実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパー４０は、橋梁上部構造、載荷部材５５及び回転軸５１が（Ａ）点から（Ｂ）点へ移動する際、回転軸５１が凹部５６内を上下方向に摺動し、各点における回転軸５１の上下方向位置の差を吸収することができる。このため、パネル部４１に面外方向の荷重がかかることを抑制できる。したがって、図８に示すように、パネル部４１が面内方向にうまく変形することができ、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

以上のように構成されたせん断パネル型ダンパー４０においても、実施の形態１や実施の形態２と同様に、パネル部４１に面外方向の荷重がかかることを抑制でき、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。

なお、本実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパー４０を構成するそれぞれの部材の形状等は、あくまでも一例である。例えば、凹部５６は載荷部材５５の上面及び下面に連通した形状となっているが、凹部５６を載荷部材５５の上面及び下面に連通しない形状（例えば開口形状が長丸状の凹部）としてもよい。
また、凹部５６の形成方向（上下方向）は、垂直方向を示すものではない。凹部５６の形成方向（上下方向）は、上述のように回転軸５１の上下方向位置の差を吸収できる方向であればよいので、概ね垂直方向に沿った方向であればよい。
また、リブ４２を設けず、回転軸５１及び回転軸５２を、パネル部４１の側辺に直接設けてもよい。また、回転軸５１や回転軸５２の設置位置はパネル部４１の側辺に限らず、例えば回転軸５１をパネル部４１の上辺に設けてもよいし、回転軸５２をパネル部４１の下辺に設けてもよい。
また、実施の形態１や実施の形態２と同様に、本実施の形態３に係るせん断パネル型ダンパー４０を上下逆さまに設けてももちろんよい。

実施の形態４．
（せん断パネル型ダンパー）
実施の形態３では凸側となる部品（回転軸５１、回転軸５２）をパネル部４１側に設けたが、凸側となる部品（回転軸５１、回転軸５２）を載荷部材５５や支持部材５３に設けてもよい。なお、本実施の形態４において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態３と同様とする。

図９は、本発明の実施の形態４に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す斜視図である。なお、図９では、せん断パネル型ダンパー６０の一部（より詳しくは、パネル部４１の側辺近傍）を示している。また、本実施の形態４では、パネル部の一例として、円弧状フレアーの形成されていない略矩形状で、側辺にリブ４２が設けられたパネル部４１を例に説明する。

本実施の形態４に係るせん断パネル型ダンパー６０では、回転軸５１が、載荷部材５５におけるリブ４２の側面上方（パネル部４１の側辺上方に同じ）と対向する面に設けられている。また、回転軸５２が、支持部材５３におけるリブ４２の側面下方（パネル部４１の側辺下方に同じ）と対向する面に設けられている。そして、凹部５６がリブ４２の側面上方に形成されており、孔５４がリブ４２の側面下方に設けられている。

このように構成されたせん断パネル型ダンパー６０においても、実施の形態３と同様に、パネル部４１に面外方向の荷重がかかることを抑制でき、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収することができる。
なお、リブ４２を設けず、凹部５６及び孔５４を、パネル部４１の側辺に直接設けてもよい。

実施の形態５．
実施の形態３及び実施の形態４で示した回転軸５１や回転軸５２の先端部に段部を設けてもよい。なお、本実施の形態５において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態４と同様とする。

（せん断パネル型ダンパーの構成）
図１０は、本発明の実施の形態５に係るせん断パネル型ダンパーの構成を示す正面図である。なお、図１０は回転軸５２近傍を示した図となっている。
せん断パネル型ダンパー７０は、実施の形態３で示したせん断パネル型ダンパー４０と同様に、回転軸５２がパネル部４１側に設けられたものである。また、回転軸５２は、パネル部４１の下辺に設けられている。

図１０に示すように、回転軸５２は、支持部材５３に形成された孔５４を貫通するように設けられている。そして、回転軸５２の先端部には、例えば略円筒形状の段部５２ａが設けられている。この段部５２ａの直径は、孔５４の直径よりも大きくなっている。ここで、段部５２ａが本発明の第１の凸部用段部に相当する。

（せん断パネル型ダンパーの動作）
実施の形態３及び実施の形態４に示すせん断パネル型ダンパーは、パネル部４１の一方の側辺の下方に支持部材５３が押し当てられ、パネル部４１の他方の側辺の上辺に載荷部材５５が押し当てられることにより、面内方向に変形する。つまり、パネル部４１が押し当てられない側（パネル部４１が離れる側）の支持部材５３には、パネル部４１から荷重がかかっておらず、一方の支持部材５３のみでパネル部４１が面内方向に変形する際の荷重を支持している状態となる。

一方、本実施の形態５に係るせん断パネル型ダンパー７０は、パネル部４１が支持部材５３から離れる方向（図１０における紙面左側）に移動した際、段部５２ａが支持部材５３に掛止されることとなる。これにより、パネル部４１の側辺が押し当てられる側の支持部材５３と、段部５２ａが掛止される側の支持部材５３との双方により、パネル部４１が面内方向に変形する際の荷重を支持することができる。

このように構成されたせん断パネル型ダンパー７０は、パネル部４１の両側に設けられた支持部材５３の双方によって、パネル部４１が面内方向に変形する際の荷重を支持することができる。このため、支持部材５３ひとつあたりに必要な剛性が小さくなり、支持部材５３を小型化・低コスト化することができる。

なお、本実施の形態５では、支持部材５３に形成された孔５４を貫通する回転軸５２の先端部に段部５２ａを設けた例を説明した。これに限らず、例えば、載荷部材５５に形成された凹部５６に回転軸５１が貫通するように構成し、回転軸５１の先端部に段部を設けてもよい。このように構成しても、パネル部４１の両側に設けられた載荷部材５５の双方によってパネル部４１が面内方向に変形する際の荷重を支持することができる。このため、載荷部材５５ひとつあたりに必要な剛性が小さくなり、支持部材５３を小型化・低コスト化することができる。また、回転軸５１及び回転軸５２の双方に段部を形成してももちろんよい。

また、回転軸５１に形成される段部や回転軸５２に形成される段部５２ａの形状は、パネル部４１が離れる方向に移動した際に載荷部材５５や支持部材５３に掛止される形状であれば任意である。

また、本実施の形態５では実施の形態３で示したせん断パネル型ダンパーを例に説明したが、実施の形態４で示したせん断パネル型ダンパーの回転軸５１や回転軸５２の先端部に段部を構成しても、本実施の形態５と同様の効果を得ることができる。

実施の形態６．
（橋梁、支承構造）
本実施の形態６では、実施の形態１〜実施の形態５に示したせん断パネル型ダンパーを設置した橋梁の支承構造の一例について説明する。なお、本実施の形態６において、特に記述しない項目については実施の形態１〜実施の形態５と同様とする。

図１１（ａ）〜図１３（ｇ）は、本発明の実施の形態６に係る橋梁支承構造の一例を示す平面図である。なお、図１１（ａ）〜図１３（ｇ）では、せん断パネル型ダンパーの設置位置の理解を容易とするために、移動支承の図示を省略している。また、図１１（ａ）〜図１３（ｇ）では、実施の形態１〜実施の形態５に示したせん断パネル型ダンパーの総称として、せん断パネル型ダンパー９０と示している。つまり、せん断パネル型ダンパー９０は、実施の形態１〜実施の形態５に示したせん断パネル型ダンパーのいずれであってもよいということである。また、図１１（ａ）〜図１３（ｇ）では、せん断パネル型ダンパー９０のパネル部が橋梁下部構造１０２の上面に直接的又は間接的に設置された場合を例に説明する。

橋梁上部構造と橋梁下部構造とが平面視において２次元的に相対移動可能な橋梁支承構造の場合、例えば図１１（ａ）〜図１２（ｅ）のようにせん断パネル型ダンパー９０を設置してもよい。つまり、設置されるせん断パネル型ダンパー９０の一部は、その面内方向（下辺長手方向に同じ）がＸ軸方向（橋軸方向）となるように設置される。また、設置されるせん断パネル型ダンパー９０の残りの一部は、その面内方向がＹ軸方向（橋軸方向と垂直な方向）となるように設置される。

このようにせん断パネル型ダンパー９０を設置することにより、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーのＸ軸方向成分は、面内方向がＸ軸方向となるように設置されたせん断パネル型ダンパー９０によって吸収される。また、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーのＹ軸方向成分は、面内方向がＹ軸方向となるように設置されたせん断パネル型ダンパー９０によって吸収される。したがって、耐震性能に優れた橋梁支承構造及び橋梁を得ることができる。

なお、図１１（ａ）〜図１２（ｅ）に示すように、面内方向がＸ軸方向となるように設置されたせん断パネル型ダンパー９０の設置位置や設置数、面内方向がＸ軸方向となるように設置されたせん断パネル型ダンパー９０の設置位置や設置数は任意である。

また、橋梁上部構造と橋梁下部構造とが平面視において２次元的に相対移動可能な橋梁支承構造の場合、例えば図１２（ｆ）のように、せん断パネル型ダンパー９０の面内方向がＸ軸にもＹ軸にも向かないようにせん断パネル型ダンパー９０を設置してもよい。つまり、面内方向が平面視で放射状となるようにせん断パネル型ダンパー９０を設置する等、一部のせん断パネル型ダンパー９０の面内方向がその他のせん断パネル型ダンパー９０の面内方向と異なるように設置すればよい。このようにせん断パネル型ダンパー９０を設置しても、各せん断パネル型ダンパー９０は、橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーの各々の面内方向成分を吸収する。したがって、耐震性能に優れた橋梁支承構造及び橋梁を得ることができる。

また、せん断パネル型ダンパー９０（実施の形態１〜実施の形態５で示したせん断パネル型ダンパー）は、図１３（ｇ）に示すように、例えばＸ軸方向（橋軸方向）のみに移動可能となった支承構造にも用いることが可能である。

ストッパー１１０によって橋梁上部構造と橋梁下部構造とのＹ軸方向の相対移動が規制されている支承構造でも、Ｙ軸方向に若干の遊間が形成されている場合がある。このため、従来のせん断パネル型ダンパーは、橋梁上部構造と橋梁下部構造とがＹ軸方向へ若干の相対移動をすることにより、面外方向へ繰り返し荷重を受けることとなる。このため、従来のせん断パネル型ダンパーは、パネル部が疲労し、ダンパー機能が低下してしまう。一方、せん断パネル型ダンパー９０は、パネル部に面外方向の荷重がかかることを抑制できるので、ダンパー機能の低下を抑制できる。したがって、耐震性能に優れた橋梁支承構造及び橋梁を得ることができる。

また、ストッパー１１０が破損して橋梁上部構造と橋梁下部構造とがＹ軸方向へ相対移動した場合でも、せん断パネル型ダンパー９０は、パネル部に面外方向の荷重がかかることを抑制できるので、ダンパー機能の低下を抑制できる。したがって、耐震性能に優れた橋梁支承構造及び橋梁を得ることができる。

１ａ 中心軸（動作前）、１ｂ 中心軸（動作後）、１０ せん断パネル型ダンパー、１１ パネル部、１１ａ 円弧状フレアー、１１ｂ 側辺、１２ 載荷部材、１２ａ 側面、１３ リブ、２０ 荷重伝達抑制手段、２１ 転動体、２２ 保持部材、３０ せん断パネル型ダンパー、３２ ステンレス板、３３ テフロン膜、４０ せん断パネル型ダンパー、４１ パネル部、４２ リブ、５０ 荷重伝達抑制手段、５１ 回転軸、５２ 回転軸、５３ 支持部材、５４ 孔、５５ 載荷部材、５６ 凹部、６０ せん断パネル型ダンパー、１００ 橋梁、１０２ 橋梁下部構造、１０３ 可動支承、１０５ 橋梁上部構造、１１０ ストッパー、２００ 荷重、２０１ 面内方向成分、２０２ 面外方向成分。

Claims (15)

1. 下辺が橋梁下部構造に直接的又は間接的に固定されるパネル部と、
   橋梁上部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺上方と対向して設けられる載荷部材と、
   を備え、
   前記橋梁下部構造と前記橋梁上部構造とが相対的に移動した際、前記載荷部材に側辺上方を押圧されることによって前記パネル部がその面に沿った方向である面内方向へ変形し、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収するせん断パネル型ダンパーであって、
   前記載荷部材にかかる荷重のうちの前記面内方向と垂直な荷重が前記パネル部に伝達することを抑制する荷重伝達抑制手段を有することを特徴とするせん断パネル型ダンパー。
2. 上辺が橋梁上部構造に直接的又は間接的に固定されるパネル部と、
   橋梁下部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺下方と対向して設けられる載荷部材と、
   を備え、
   前記橋梁下部構造と前記橋梁上部構造とが相対的に移動した際、前記載荷部材に側辺下方を押圧されることによって前記パネル部がその面に沿った方向である面内方向へ変形し、前記橋梁下部構造と橋梁上部構造とを相対的に移動させるエネルギーを吸収するせん断パネル型ダンパーであって、
   前記載荷部材にかかる荷重のうちの前記面内方向と垂直な荷重が前記パネル部に伝達することを抑制する荷重伝達抑制手段を有することを特徴とするせん断パネル型ダンパー。
3. 前記荷重伝達抑制手段は、前記パネル部の側辺と前記載荷部材との間に設けられる転動体を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のせん断パネル型ダンパー。
4. 前記荷重伝達抑制手段は、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面又は前記パネル部の側辺の一方に設けられた第１の滑り部材と、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面又は前記パネル部の側辺の他方に設けられた第２の滑り部材と、
   を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のせん断パネル型ダンパー。
5. 前記橋梁下部構造に設けられ、該橋梁下部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺下方と対向して設けられる支持部材を有し、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面には、上下方向に延びる凹部が形成され、
   前記支持部材の前記パネル部との対向面には、孔が形成され、
   前記荷重伝達抑制手段は、
   前記パネル部の側辺上方側に設けられ、前記凹部に挿入される第１の凸部と、
   前記パネル部の側辺下方側に設けられ、前記孔に挿入される第２の凸部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のせん断パネル型ダンパー。
6. 前記橋梁下部構造に設けられ、該橋梁下部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺下方と対向して設けられる支持部材を有し、
   前記パネル部の側辺上方側には、側辺の長手方向に延びる凹部が形成され、
   前記パネル部の側辺下方側には、孔が形成され、
   前記荷重伝達抑制手段は、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面に設けられ、前記凹部に挿入される第１の凸部と、
   前記支持部材の前記パネル部との対向面に設けられ、前記孔に挿入される第２の凸部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載のせん断パネル型ダンパー。
7. 前記橋梁上部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺上方と対向して設けられる支持部材を有し、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面には上下方向に延びる凹部が形成され、
   前記支持部材の前記パネル部との対向面には、孔が形成され、
   前記荷重伝達抑制手段は、
   前記パネル部の側辺下方側に設けられ、前記凹部に挿入される第１の凸部と、
   前記パネル部の側辺上方側に設けられ、前記孔に挿入される第２の凸部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のせん断パネル型ダンパー。
8. 前記橋梁上部構造に設けられ、該橋梁上部構造に設けられた状態では、前記パネル部の側辺上方と対向して設けられる支持部材を有し、
   前記パネル部の側辺下方側には、凹部が形成され、
   前記パネル部の側辺上方側には、孔が形成され、
   前記荷重伝達抑制手段は、
   前記載荷部材の前記パネル部との対向面に設けられ、前記凹部に挿入される第１の凸部と、
   前記支持部材の前記パネル部との対向面に設けられ、前記孔に挿入される第２の凸部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載のせん断パネル型ダンパー。
9. 前記第１の凸部が前記凹部を貫通するように構成され、
   前記第１の凸部の先端部に、
   前記第１の凸部が前記凹部を貫通した状態において前記パネル部が前記載荷部材から離れる方向に移動した際、前記載荷部材に掛止される第１の凸部用段部が設けられることを特徴とする請求項５〜請求項８のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパー。
10. 前記第２の凸部が前記孔を貫通するように構成され、
    前記第２の凸部の先端部に、
    前記第２の凸部が前記孔を貫通した状態において前記パネル部が前記支持部材から離れる方向に移動した際、前記支持部材に掛止される第２の凸部用段部が設けられることを特徴とする請求項５〜請求項９のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパー。
11. 前記パネル部に、側辺の長手方向に延びるリブが設けられていることを特徴とする請求項１〜請求項１０のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパー。
12. 橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパーが設置されることを特徴とする橋梁の支承構造。
13. 橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパーが複数設置され、
    これら前記せん断パネル型ダンパーのうちの少なくとも１つは、その下辺長手方向が当該せん断パネル型ダンパー以外の前記せん断パネル型ダンパーの下辺長手方向と異なる方向となるように設置されることを特徴とする橋梁の支承構造。
14. 橋梁上部構造と橋梁下部構造との間に、請求項１〜請求項１１のいずれか一項に記載のせん断パネル型ダンパーが複数設置され、
    これら前記せん断パネル型ダンパーのうちの一部は、その下辺長手方向が橋軸に沿って設置され、
    これら前記せん断パネル型ダンパーのうちの残りの一部は、その下辺長手方向が橋軸と垂直な方向に沿って設置されることを特徴とする橋梁の支承構造。
15. 橋梁上部構造と、
    橋梁下部構造と、
    移動支承と、
    を備え、
    前記橋梁上部構造と前記橋梁下部構造との間に、請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載の支承構造が採用されたことを特徴とする橋梁。

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