JP2003074612A - ゴム支承体およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い剪断弾性係数を有して平面形状が小さく
コンパクトで、製造作業効率が高く、安価な製造装置に
よって製造が可能なゴム支承体およびその製造方法を提
供することを目的とするものである。 【解決手段】 上部構造体１と下部構造体２との間に介
設されるゴム支承体３であって、上部連結板４と下部連
結板５との間で所定間隔を隔てて配設された複数の内部
硬質板６、６・・・間にゴム質部７が充填されたゴム支
承体３において、前記ゴム質部７を液状ゴムを硬化させ
たウレタンゴムにて構成したことを特徴とするもので、
高価な加硫装置による加硫処理を要することなく簡素な
製造装置によって、液状のウレタンゴムを容易に硬化さ
せて安価に比較的高い剪断弾性係数を有するゴム支承体
が得られるので、コストアップを招くことがなく、しか
も、高い剪断弾性係数特性によって平面形状を小さくで
き、コスト削減が可能となる他、橋脚等に使用した場合
でも狭い天端に適応できて有効使用が可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築用の構
造物支承体、特に、鋼製橋梁の橋脚への支承のために使
用される鋼橋用ゴム支承体に係り、あらゆる方向の変位
を吸収できるゴム支承体の特性を充分に生かせ、加硫処
理を要しない簡素な製造方法によりゴム支承体を得るも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、一般に、土木、建築用の構造物の
支持に使用されるゴム支承体は、上部構造体と下部構造
体との間に介在されて配置され、ボルト、剪断キー等で
連結されている。図５に示すようなゴム支承体３を介在
させて上部構造体である橋梁１を下部構造体である橋脚
２に載置した橋構造物においては、地震等によって、ゴ
ム支承体３に図示した矢印Ｆのような水平力、すなわち
横方向の剪断力が作用する。このようなことから、コン
クリート桁橋において、上下部構造体に充分深く埋設さ
れたアンカーボルトにより剪断力による構造体の保持を
行って、下部構造体に対する上部構造体の落下を防止
し、また鋼桁橋のように、アンカーボルト等を埋設でき
ない構造体の場合は、ゴム支承体３における上下の連結
板を上部構造体および下部構造体にボルト等により確実
に固定して、構造体の保持を行い、下部構造体に対する
上部構造体の落下を防止するようにしていた。そして、
水平方向の振動に対して、ゴム支承体３の剪断弾性係数
を大きくして所定の剪断抵抗を確保するように構成され
ていた。

【０００３】図４は、このようなゴム支承体の典型的な
従来例を示し、実開平４−１２７４３９号公報に開示さ
れたものである。構造物の免震支持装置として使用され
るゴム支承体は、金属板等の高い剛性を有する複数の硬
質板１０１とゴム状弾性板１０２とを交互に積層し、そ
の積層体１０３の外周をゴム状弾性材１０４で被覆して
構成したものである。符号１０７は、上下の連結板を構
成する最上下の硬質板１０１ａ、１０１ａの上下面外周
部より突出した食み出し部である。このようなゴム支承
体のゴム層には天然ゴムが主として用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、このような
天然ゴムは伸びが大きく、かつ横方向（水平方向）の剪
断弾性係数が一般的に０．４〜２ＭＰａであるため、通
常のゴム積層体において剪断弾性係数を大きくする方法
としてゴム厚を薄くする方法があるが、僅かの上昇に止
まり、しかもゴム層を薄くすることに伴って、必然的に
積層数が増加してコストアップを招いた。

【０００５】また、通常のゴム積層体の製造は、未加硫
ゴムと硬質板とを交互に積層成形した後、モールド内に
配置して所定時間の加圧・加温して加硫成形されるが、
未加硫ゴムと硬質板とを交互に積層成形するため、作業
性に劣る他、高圧に耐える高価な加硫用モールドを必要
としてコストアップを招いた。さらには、長時間の加硫
工程を要してさらに作業性が悪化し、しかも、水平方向
の振動等の剪断弾性係数に対する格別の対策も施されて
いないため、剪断抵抗確保のためにゴム支承体の平面形
状を大きくせざるを得ず、装置の肥大化は免れ得ないも
のであった。

【０００６】そこで本発明は、前記従来のゴム支承体に
おける諸課題を解決して、高い剪断弾性係数を有して平
面形状が小さくコンパクトで、製造作業効率が高く、安
価な製造装置によって製造が可能なゴム支承体およびそ
の製造方法を提供することを目的とするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため本発明は、上部
構造体と下部構造体との間に介設されるゴム支承体であ
って、上部連結板と下部連結板との間で所定間隔を隔て
て配設された複数の内部硬質板間にゴム質部が充填され
たゴム支承体において、前記ゴム質部を液状ゴムを硬化
させたウレタンゴムにて構成したことを特徴とする。ま
た本発明は、前記上部連結板と下部連結板とにわたり前
記複数の内部硬質板間を貫通して柱状の芯材を配設して
構成したことを特徴とする。また本発明は、前記ゴム質
部と上部連結板および下部連結板とを一体成形したこと
を特徴とする。また本発明は、型内の上下に上部連結板
と下部連結板とを配設するとともに、これらの間に所定
間隔を隔てて複数の内部硬質板を配設し、該型内にウレ
タンゴムからなる液状ゴムを注入硬化するように構成し
たことを特徴とする。また本発明は、前記複数の内部硬
質板間にウレタンゴムからなるスペーサを介設したこと
を特徴とする。また本発明は、前記液状ゴムを注入する
混練管の途中において架橋剤を混入させるように構成し
たことを特徴とする。また本発明は、前記ウレタンゴム
のプレポリマーを予め５０〜８０°Ｃに加温・脱泡し、
粘度を低下させた上で架橋剤を混入させるように構成し
たことを特徴とする。また本発明は、前記型に加温手段
を設置したことを特徴とするもので、これらを課題解決
のための手段とするものである。

【０００８】

【実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に基づい
て詳細に説明する。図１および図２は、本発明のゴム支
承体およびその製造方法の第１実施の形態を示すもの
で、図１（Ａ）は上下部構造体に取り付けられたゴム支
承体の断面図、図１（Ｂ）はゴム支承体の全体斜視図、
図２はその製造装置の１例を示す断面図である。図１
（Ａ）に示すように、本発明のゴム支承体は、上部構造
体１と下部構造体２との間に介設されるゴム支承体３で
あって、上部連結板４と下部連結板５との間で所定間隔
を隔てて配設された複数の内部硬質板６、６・・・間に
ゴム質部７が充填されたゴム支承体３において、前記ゴ
ム質部７を液状ゴムを硬化させたウレタンゴムにて構成
したことを特徴とする。

【０００９】詳述すると、図１（Ａ）および図１（Ｂ）
の斜視図に示すように、ゴム支承体３は、略方形の上部
連結板４と下部連結板５と、それらの間に所定間隔を隔
てて配設された複数の内部硬質板６、６・・・と、これ
らの間隙と周囲に液状ゴムを硬化させたウレタンゴムの
ゴム質部７から構成され、上部連結板４が橋梁等の上部
構造体１に固定ボルト１０により連結固定され、下部連
結板５が橋脚等の下部構造体２に固定ボルト１０により
連結固定される。上部連結板４と上部構造体１との間に
は上部剪断キー８が配設され、下部連結板５と下部構造
体２との間には下部剪断キー９が配設されて、ある程度
までの構造体１、２とゴム支承体３との間の水平方向の
剪断力に耐力を示した後は、これらの剪断キー８、９が
剪断されてゴム支承体３の損壊が未然に防止される。図
１（Ｂ）において、４Ａは上部連結板４における上部剪
断キー８のための剪断キー孔、４Ｂは固定ボルト１０の
ためのボルト螺子孔である。下部連結板５側も同様の構
成が採用される。

【００１０】次に、図２によって本発明のゴム支承体３
の製造方法について説明する。ゴム支承体３を一体成形
するための型１１は、少なくとも上方が開放され上蓋１
２の閉塞（固定ボルト２０による）によりモールド空間
が形成されるように構成されており（図示の例では、下
方も開放可能で、下蓋１３が固定ボルト２０により閉塞
されている）、該モールド空間の上流には注入口１６を
経て混練管１４が接続され、下流には排出口１７を経て
排出管が接続される。前記上蓋１２および下蓋１３内に
はそれぞれヒータ１８、１９が埋設される。前記モール
ド空間を形成する型１１内の上下に、ゴム支承体３を構
成するところの、上部連結板４と下部連結板５とを配設
するとともに、これらの間に所定間隔を隔てて複数の内
部硬質板６、６・・・を配設する。これら複数の内部硬
質板６、６間（および上下部連結板４、５との間）に好
適にはウレタンゴムからなるスペーサ２１、２１・・・
を介設する。

【００１１】前記型１１の上流に接続された混練管１４
内には管状のヒータ２３が埋設されるとともに、途中に
おいて架橋・硬化剤２２を混入させるための架橋剤混入
管１５が設置される。混練管１４の上流からスクリュ供
給軸（図示省略）等の回転等によって、重合熱が予め放
熱された状態のウレタンゴムのプレポリマー７Ａが予め
５０〜８０°Ｃに加温・脱泡（図示しない適宜の真空減
圧手段等による）され、粘度を低下させて液状にて白矢
印のように供給されてくる。プレポリマー７Ａの加温は
混練管１４内のヒータ２３によっても行えるが、スクリ
ュ供給軸等の回転供給中の混練によって発生する熱によ
っても行える。混練管１４の途中に設置された架橋剤混
入管１５からＭＯＣＡ（４，４’−メチレン−ビス（０
−クロロアニリン））等の架橋・硬化剤２２が投入さ
れ、液状のウレタンゴムのプレポリマー７Ａに混入され
て混練される。

【００１２】架橋剤の一種である硬化剤２２を、ウレタ
ンゴムに添加させて反応させることによって、型１１内
に注入されたウレタンのプレポリマー７Ａは、上部連結
板４、下部連結板５および複数の内部硬質板６、６・・
・間の間隙とそれらの周囲に浸入・充填され、上蓋１２
および下蓋１３内のヒータ１８、１９によって１００〜
１４０°Ｃにて数時間かけて加温・硬化されてゴム質部
７が形成され、上部連結板４および下部連結板５とがゴ
ム質部７と強固に接合されて一体成形される。かくし
て、ゴム支承体３が高価な加硫装置等による加硫によら
ずして、短時間に製造することができる。

【００１３】液状ゴムの代表的なウレタンゴムの特性と
しては、破断伸びが２７０〜７００％、硬さが７０〜９
７Ｈｓであり、特に１〜５ＭＰａの比較的高い剪断弾性
係数を有することから、層状のゴム質部７の厚さをさほ
ど薄くする必要もないので内部硬質板６の積層数が増加
せず、コストアップを招くことがない。しかも、高い剪
断弾性係数特性によって平面形状を小さくでき、コスト
削減が可能となる他、橋脚等に使用した場合でも狭い天
端に適応できて有効使用が可能となり、適度の緩衝機能
と耐力を示して高い剪断抵抗を示す有用なゴム支承体が
得られる。

【００１４】図３は本発明のゴム支承体およびその製造
方法の第２実施の形態を示すもので、上下部構造体１、
２に取り付けられたゴム支承体３の断面図である。本実
施の形態におけるゴム支承体としての基本的な構造およ
びその製造方法は、前述した第１実施の形態のものと同
様であるが、本実施の形態では、前記上部連結板４と下
部連結板５とにわたり前記複数の内部硬質板６、６・・
間を貫通して柱状の芯材２４を配設して構成したことを
特徴とするものである。芯材２４としては、円柱や角柱
等の適宜の断面形状の柱状物からなる超高減衰ゴム等が
採用される。超高減衰ゴムの特性としては、例えば気温
−３０°Ｃ〜４０°Ｃの常用範囲で、損失係数ｔａｎδ
が０．４〜０．８程度の減衰特性のものが好適である。
芯材２４は、型内でのゴム質部７の注入硬化に先立ち、
複数の内部硬質板６、６・・・に穿設された孔を貫通し
て配設されて、内部硬質板６、６間の間隔を保持する機
能も有する。

【００１５】以上、本発明の実施の形態について詳述し
たが、本発明の趣旨の範囲内で、ゴム支承体が使用され
る対象物である上部構造体および下部構造体の形状およ
び種類、ゴム支承体における上部連結板および下部連結
板の形状、形式、材質およびそれらの上部構造体および
下部構造体への連結形態、内部硬質板の形状、形式、材
質および数、ゴム質部の材質（同効の特性を有するもの
であればウレタンゴムに代わる素材も採用され得
る。）、超高減衰ゴム等の芯材の形状、配設形態および
材質、型の形状、形式、混練管の形状、形式および混練
形態、架橋剤混入管の形状を含む架橋剤の混入形態、型
および混練管における加温形態、内部硬質板間に介設さ
れるスペーサの形状、数、材質およびスペーサの介設形
態（図２のように板間に配設する他、板の端縁に各板を
所定間隔を隔てて挿入係止する複数の溝を刻設した１つ
の大きなスペーサを配設してもよい）、ウレタンゴムの
プレポリマーの加温・脱泡形態、架橋・硬化剤の種類、
ヒータ等の加温手段の形状、形式、加温形態等について
は適宜採用できる。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に述べたように、本発明によれ
ば、上部構造体と下部構造体との間に介設されるゴム支
承体であって、上部連結板と下部連結板との間で所定間
隔を隔てて配設された複数の内部硬質板間にゴム質部が
充填されたゴム支承体において、前記ゴム質部を液状ゴ
ムを硬化させたウレタンゴムにて構成したことにより、
高価な加硫装置による加硫処理を要することなく簡素な
製造装置によって、液状のウレタンゴムを容易に硬化さ
せて安価に比較的高い剪断弾性係数を有するゴム支承体
が得られるので、層状のゴム質部の厚さをさほど薄くす
る必要もないので内部硬質板の積層数が増加せず、コス
トアップを招くことがない。しかも、高い剪断弾性係数
特性によって平面形状を小さくでき、コスト削減が可能
となる他、橋脚等に使用した場合でも狭い天端に適応で
きて有効使用が可能となる。

【００１７】また、前記上部連結板と下部連結板とにわ
たり前記複数の内部硬質板間を貫通して柱状の芯材を配
設して構成したことにより、芯材自体が内部硬質板間の
間隔を適正に保持するとともに、芯材として超高減衰ゴ
ム等を採用することにより、ゴム支承体の減衰特性を向
上させたり、芯材の占有体積を選定して減衰特性の調整
を可能とする。さらに、前記ゴム質部と上部連結板およ
び下部連結板とを一体成形したことにより、ゴム質部と
上部連結板および下部連結板とが格別の固定手段を要す
ることなく容易かつ強固に接合・連結されて、上部構造
体の下部構造体に対する上揚力に充分対抗することがで
きる。さらにまた、型内の上下に上部連結板と下部連結
板とを配設するとともに、これらの間に所定間隔を隔て
て複数の内部硬質板を配設し、該型内にウレタンゴムか
らなる液状ゴムを注入硬化するように構成したことによ
り、上下部連結板や内部硬質板とゴム質部とを交互に配
置積層する作業工程が不要となって作業効率が格段に向
上する上、比較的高い剪断弾性係数を有するウレタンの
ゴム質部が簡素な液状ゴムの注入硬化工程により容易に
得られる。

【００１８】また、前記複数の内部硬質板間にウレタン
ゴムからなるスペーサを介設したことにより、ウレタン
ゴムからなるスペーサが型内における内部硬質板間ひい
ては上部連結板と下部連結板との間の間隔を適正に保持
したまま、液状ゴムの注入硬化後にはゴム質部の一部と
なり、材質の違和感がなくなり、その特性に影響を与え
ることがない。さらに、前記液状ゴムを注入する混練管
の途中において架橋剤を混入させるように構成したこと
により、液状ゴムの型内への注入後に確実に硬化して適
正な特性のゴム支承体を確実に得ることが可能となる。

【００１９】さらにまた、前記ウレタンゴムのプレポリ
マーを予め５０〜８０°Ｃに加温・脱泡し、粘度を低下
させた上で架橋剤を混入させるように構成した場合は、
ウレタンゴムのプレポリマーが型内での内部硬質板間や
スペーサ間の複雑な間隙内に円滑かつ容易に浸入してい
くことができて、気泡等のない均質なゴム支承体が容易
に得られることは勿論、予め加温されたウレタンゴムを
型内に注入するので、ゴムの初期温度が高く、硬化に要
する時間が短時間となり、製造サイクルが短くなって作
業効率が向上する。また、前記型に加温手段を設置した
場合は、架橋剤による液状ゴムの硬化反応を効果的にバ
ックアップすることができる。このように本発明によれ
ば、高い剪断弾性係数を有して平面形状が小さくコンパ
クトで、製造作業効率が高く、安価な製造装置によって
製造が可能なゴム支承体およびその製造方法が提供され
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のゴム支承体およびその製造方法の第１
実施の形態を示すもので、図１（Ａ）は上下部構造体に
取り付けられたゴム支承体の断面図、図１（Ｂ）はゴム
支承体の全体斜視図である。

【図２】同、その製造装置の１例を示す断面図である。

【図３】本発明のゴム支承体およびその製造方法の第２
実施の形態を示すもので、上下部構造体に取り付けられ
たゴム支承体の断面図である。

【図４】ゴム支承体の典型的な従来例を示す断面および
その要部拡大図である。

【図５】ゴム支承体を介在させた橋梁と橋脚との連結状
態を示す従来例である。

【符号の説明】

１ 上部構造体 ２ 下部構造体 ３ ゴム支承体 ４ 上部連結板 ４Ａ 剪断キー孔 ４Ｂ ボルト螺子孔 ５ 下部連結板 ６ 内部硬質板 ７ ゴム質部 ７Ａ ウレタンのプレポリマー ８ 上部剪断キー ９ 下部剪断キー １０ 固定ボルト １１ 型 １２ 上蓋 １３ 下蓋 １４ 混練管 １５ 架橋剤混入管 １６ 注入口 １７ 排出口 １８ 上部ヒータ １９ 下部ヒータ ２０ 固定ボルト ２１ ゴムスペーサ ２２ 架橋剤（硬化剤） ２３ ヒータ ２４ 芯材（超高減衰ゴム等）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｅ０４Ｂ 1/36 Ｅ０４Ｂ 1/36 Ｂ Ｃ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 上部構造体と下部構造体との間に介設さ
   れるゴム支承体であって、上部連結板と下部連結板との
   間で所定間隔を隔てて配設された複数の内部硬質板間に
   ゴム質部が充填されたゴム支承体において、前記ゴム質
   部を液状ゴムを硬化させたウレタンゴムにて構成したこ
   とを特徴とするゴム支承体。
2. 【請求項２】 前記上部連結板と下部連結板とにわたり
   前記複数の内部硬質板間を貫通して柱状の芯材を配設し
   て構成したことを特徴とする請求項１に記載のゴム支承
   体。
3. 【請求項３】 前記ゴム質部と上部連結板および下部連
   結板とを一体成形したことを特徴とする請求項１または
   ２に記載のゴム支承体。
4. 【請求項４】 型内の上下に上部連結板と下部連結板と
   を配設するとともに、これらの間に所定間隔を隔てて複
   数の内部硬質板を配設し、該型内にウレタンゴムからな
   る液状ゴムを注入硬化するように構成したことを特徴と
   するゴム支承体の製造方法。
5. 【請求項５】 前記複数の内部硬質板間にウレタンゴム
   からなるスペーサを介設したことを特徴とする請求項４
   に記載のゴム支承体の製造方法。
6. 【請求項６】 前記液状ゴムを注入する混練管の途中に
   おいて架橋剤を混入させるように構成したことを特徴と
   する請求項４または５に記載のゴム支承体の製造方法。
7. 【請求項７】 前記ウレタンゴムのプレポリマーを予め
   ５０〜８０°Ｃに加温・脱泡し、粘度を低下させた上で
   架橋剤を混入させるように構成したことを特徴とする請
   求項４ないし６のいずれかに記載のゴム支承体の製造方
   法。
8. 【請求項８】 前記型に加温手段を設置したことを特徴
   とする請求項４ないし７のいずれかに記載のゴム支承体
   の製造方法。