JP2004308109A - 固定式の荷重支持部材 - Google Patents
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Abstract
【課題】トラック等の輪重による常時の交通振動による上部支持部材の水平方向の微変位をなくし、しいては桁等の上部構造物の水平方向の微変位をなくすことができる、水平方向がせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材を提供すること。
【解決手段】構造物用の弾性支承装置に使用され、せん断変形拘束壁４により弾性層５のせん断変形を拘束して上部支持部材３と下部支持部材２とが相対的に横移動不能とされる荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、他方の部材に設けた凹部９に摺動可能に嵌合されている。
【選択図】 図１
【解決手段】構造物用の弾性支承装置に使用され、せん断変形拘束壁４により弾性層５のせん断変形を拘束して上部支持部材３と下部支持部材２とが相対的に横移動不能とされる荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、他方の部材に設けた凹部９に摺動可能に嵌合されている。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁，建築物等の各種構造物、特に橋梁用の支承装置に用いるせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、支承装置に用いる荷重支持部材としては、図５に示すように、上部支持部材３と下部支持部材２との間に配置されるゴムのような弾性層５を備えていると共に、上部支持部材３の上面にテフロン（登録商標）板１１を備えた荷重支持部材１４が知られている。
【０００３】
そして、このような荷重支持部材１４と、図４〜図９に示すように、前記荷重支持部材１４における上部支持部材３の横移動を防止し、弾性層５のせん断変形を防止するための平面円弧状内面１５を有する一対のせん断変形拘束壁１６を取付用鋼板１７上に設けた下部保持部材１８とを組み合わせたすべり支承装置１９が知られている。このようなすべり支承装置１９の使用形態として、図６に示すように、下部構造物２０側に固定される下部保持部材１８の中央部に、図５に示す荷重支持部材１４をせん断変形拘束壁１６内に配置し、桁２８ａ等の上部構造物２８をすべり支承装置１９によりスライド可能に支承している。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４１７５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の場合、上部支持部材３の外径寸法が比較的大きいので、実際に上部支持部材３をせん断変形拘束壁１６内に配置するためには、上部支持部材３の外径寸法ｄよりもせん断変形拘束壁１６の内径寸法Ｄを２〜３ｍｍ程度大きくして、これらの間に間隙（片側１ｍｍ程度）Ｇを設ける必要がある。また、弾性層５により上部支持部材３は弾性的に支承され、桁２１ａの撓みによる桁２１ａの回転を許容させる場合には、この回転に対して、上部支持部材３は桁２１ａに追従して動くため、上部支持部材３とせん断変形拘束壁１６との間には、図８に示すように間隙（１ｍｍ程度）Ｇが必要になり、この間隙Ｇにより、桁２１ａの撓み等による回転に伴い上部支持部材３の傾動が可能とされている。
【０００６】
前記のように上部支持部材３とせん断変形拘束壁１６との間に間隙Ｇがあると、逆に、トラック等の輪重による常時の交通振動により、弾性層５が水平方向にせん断変形し、これに起因して、水平方向の微変位が上部支持部材３および桁２１ａに生じていることが判明した。そして、前記間隙Ｇを無くすことにより、弾性層５の水平方向のせん断変形をなくし、上部支持部材３および桁の水平方向の微変位を無くすことができるとの知見を得た。
【０００７】
また、外側にせん断変形拘束壁１６を配置し、その内側に荷重支持部材１４を配置する形式では、荷重支持部材１４の外径寸法ｄが大きいので、製作および組み立て上、荷重支持部材１４の外径寸法ｄと外側のせん断変形拘束壁１６の内径寸法Ｄとの寸法差をミリメートル単位で図る必要があり、微変位を抑え込むためには、少なくとも、せん断変形拘束壁１６との寸法差を極力小さくできるせん断変形拘束壁内臓タイプの構造形式を取り入れることにより、微変位を解消できるとの知見を得て本発明を完成させた。
【０００８】
本発明は、トラック等の輪重による常時の交通振動による上部支持部材の水平方向の微変位をなくし、しいては桁等の上部構造物の水平方向の微変位をなくすことができる、水平方向が固定式の荷重支持部材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材１では、構造物用の弾性支承装置に使用され、せん断変形拘束壁により上部支持部材と下部支持部材とが相対的に横移動不能とされて、弾性層のせん断変形を拘束する荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）にせん断変形拘束壁４が一体に設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部４ａが、他方の部材３（２）に設けた凹部９に摺動可能に嵌合されていることを特徴とする。
【００１０】
また第２発明のでは、第１発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）から他方の部材３（２）に向ってせん断変形拘束壁が突出する方向において、前記せん断変形拘束壁４の先端部４ａと前記凹部９との間に、間隙Ｌが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明では、第１または第２発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、せん断変形拘束壁４の先端部４ａがほぼ半球状部７とされていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明では、第１〜３発明のいずれかのせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）と弾性層５とにより被覆されて、外部に露出されていないことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材について図示の実施形態を参照しながら説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る荷重支持部材１を示すものであって、図１（ａ）は縦断正面図、図１（ｂ）はその一部を拡大して示す縦断正面図、図２（ａ）は図１に示す荷重支持部材の正面図、図２（ｂ）は平面図である。図３（ａ）は図１に示す荷重支持部材１を備えた支承装置をして使用している状態を示す一部縦断正面図、（ｂ）は変形形態を示す一部縦断正面図である。
【００１５】
本発明の荷重支持部材１は、図１に示すように、構造物用の弾性的に支承するすべり支承装置１９に使用される荷重支持部材１であり、前記下部支持部材２に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２に間隔をおいて平行に配置された上部支持部材３に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、下部支持部材２に対向する上部支持部材３の内側面に設けた凹部９に摺動可能に嵌合され、せん断変形拘束壁４を内臓した固定式の荷重支持部材１とされている。
【００１６】
なお、前記とは逆に、半球状部７を有するせん断変形拘束壁４を上部支持部材３側に一体に設け、かつ下部支持部材２側に凹部９を設けてもよい。すなわち、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、対向する他方の部材３（２）の内側面に設けた凹部９に摺動可能に嵌合され、せん断変形拘束壁４を内臓した固定式の荷重支持部材１とされていてもよい。
【００１７】
さらに具体的に図１を参照して説明すると、鋼製材料からなり断面上向き開孔溝形の下部支持部材本体６の内側中央部には、鋼製円柱状のせん断変形拘束壁４が起立された状態で配置されて、せん断変形拘束壁４の下部が下部支持部材本体６に溶接等により固着されて、一体に設けられている。
【００１８】
前記せん断変形拘束壁４の上端部は、下部支持部材２に一体成形等により固着されるゴム層等の弾性層５を貫通するように配置されていると共に、弾性層５よりも突出するようにされている。せん断変形拘束壁４の先端部４ａは、半球状部７に形成され、その半球状部７に接続するせん断変形拘束壁４における中間部には、小径軸部のくびれ部１３が形成され、そのくびれ部１３は半球状部７の直径寸法よりも小さく設定され、後記の上部支持部材３が傾動しても、上部支持部材３が常時半球状部７の上部周側面および下部周側面に係合する状態とし、上部支持部材３と半球状部７に接続するせん断変形拘束壁４の中間部が干渉して、上部支持部材３の傾動が阻害されないように構成されている。
【００１９】
せん断変形拘束壁４の横断面寸法は、荷重支持部材１の平面外径寸法ｄに比べて、著しく小さいので、このせん断変形拘束壁４に嵌合する凹部９との許容寸法差を、従来のミリ単位よりも著しく小さくできるため、下部支持部材２に対して上部支持部材３を横方向について常時係合させて、上部支持部材３の微変位を、ほぼ無くすことができる。また、上部支持部材３と下部支持部材２との上下方向の係合については、前記半球状部７と凹部９とには、せん断変形拘束壁４の延長線上に、凹部９を深くして、間隙Ｌを設けているので、桁２１ａ等の上部構造物２１の荷重による弾性層５の圧縮変形を許容し、半球状部７と凹部９との摺動を可能にしている。なお、凹部９は横断面円形の一定寸法の凹部９でもよい。
【００２０】
また、図示の実施形態の荷重支持部材１では、前記弾性層５内には、環状の補強鋼板等の硬質板１０が前記せん断変形拘束壁４に接触係合し嵌合された状態で埋め込まれているので、硬質板１０が横移動することなく、硬質板１０に加硫一体化されている弾性層５の中間部もせん断変形を拘束される構造とされている。また、下部支持部材２に間隔を置くと共に弾性層５に一体成形等により固着された断面下向き開孔の上部支持部材３を備えており、その上部支持部材３の内側中央部には、上部支持部材本体８の板厚内において、下向き開孔の凹部９が設けられ、その凹部９に前記せん断変形拘束壁４の先端部のほぼ半球状部７は上下摺動可能に嵌合されている。
【００２１】
前記のようにせん断変形拘束壁４の突出する方向において、前記せん断変形拘束壁４先端部の半球状部７と凹部９との間には、間隙Ｌが設けられているので、桁２１ａ等の上部構造物２１を支持した状態で、弾性層５が圧縮変形して、上部支持部材３が下部支持部材２に接近する方向に移動しても、前記半球状部７が凹部９内を相対的に摺動可能に構成される。なお、前記間隙Ｌの寸法およびせん断変形拘束壁４の断面寸法は、適宜設計により設定され、例えば、弾性層５の圧縮変形が可能なように５ｍｍ程度設けられる。
【００２２】
前記上部支持部材３の上面または上面に設けられた凹部には、テフロン（登録商標）板（四フッ化エチレン板）または層からなる低摩擦のすべり支承材１１が接着材により固着されるか、凹部に嵌合されると共に接着材により固着され、すべり支承材１１の上面が、上部支持部材３の上面よりも高レベル位置にされている。
【００２３】
前記の半球状部７における先端面は、摺動作用する部分ではないので、球面状でなくてもよいが、半球状部７の側周面は摺動作用する部分であり、また上部構造物２１の撓みによる回転に伴う上部支持部材３の傾動を許容しながら支承する部分となるので、球面状とする必要がある。
【００２４】
前記実施形態では、下部支持部材２に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、上部支持部材３と弾性層５とにより被覆された状態である。このように、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材と弾性層５とにより被覆されて、外部に露出されていない荷重支持部材１であると、せん断変形拘束壁４と上部支持部材３との摺動部に塵埃が混入しないので、荷重支持部材１の耐久性が向上し、また摺動部の清掃等メンテナンスコストが不要になる。反対に、せん断変形拘束壁４が外部に露出した形態であると、せん断変形拘束壁４と上部支持部材３との摺動部に塵埃が混入し、耐久性の低下および摺動部の清掃等メンテナンスコストが高くなる。
【００２５】
図に示す荷重支持部材１は、高支圧で使用可能な荷重支持部材１であり、薄型のゴムのような弾性層５の外周側面にＲ加工等による環状凹部１２が形成されている。この弾性層５には、前記のように補強鋼板等の硬質板１０が埋設され、前記弾性層５の上部と下部には、それぞれ環状反力壁３ａを有するカップ状断面の上部支持部材３と、環状反力壁２ａを有するカップ状断面の下部支持部材２とが嵌着された状態で一体加硫成形されている。上下の各支持部材３，２の面板状の本体７，６の内面と、弾性層５の上下面との当接部が接着面とされており、かつ弾性層５の上下部が反力壁３ａ，２ａの内側凹部２９，３０に被嵌されている。
【００２６】
前記の高支圧荷重支持部材１において、上方から例えば２０．０ｋＮ／ｍｍないし２５．０ｋＮ／ｍｍ（２００ｋｇ／ｃｍ２ないし２５０ｋｇ／ｃｍ２に相当）というような高荷重が作用するとき、ゴム等の弾性層５には、本体７，６内面に沿う方向のせん断力が作用し、このせん断力が弾性層５と上下支持部材３，２の面板状の本体７，６との接着面に剥離力として作用するが、前記反力壁３ａ，２ａによって、機械的に弾性層５における接着面に作用するせん断力を拘束し、弾性層５の上下部にせん断力を作用させず、かつ弾性層５の一部に応力が集中するのを緩和する構成とされており、それ故に弾性層５が薄い層でも高支圧に十分耐える構造とされている。
【００２７】
さらに、上下支持部材３，２の反力壁３ａ，２ａに加えて、弾性層５のＲ加工等による内向きの環状凹部１２の存在により、鉛直高支圧に際し、弾性層５は環状凹部１２が解消されるか、又は弾性層５の支承作用にほとんど影響しない程度外方に若干膨出する程度に圧縮変形することで対応するので、弾性層５の一部に応力が集中するのを緩和させることができ、弾性層５の上下部と、上下支持部材３，２との接着面を剥離するように作用する力は、環状凹部１２が存在しない場合に比べて非常に小さく、それ故に、この荷重支持部材１は高支圧に円滑に対応できる構造とされている。
【００２８】
なお、前記上部支持部材３，２と弾性層５および環状補強鋼板等の硬質板１０との接着界面が、環状波形又はローレット加工などによる凹凸状接着面とされていてもよく、接着面がフラット場合よりも、弾性層５が圧縮変形される際の弾性層５と、上部支持部材３，２または補強鋼板１０との接着面に加わるせん断力による剥離をより有効に阻止できる。
【００２９】
なお、上下支持部材３，２で挾持される弾性層５が積層構造とされていてもよい。また、上下の支持部材３，２の表面と、その中間に位置する弾性層５の外部に露出している表面を包む全表面を薄いゴム被覆層で被覆して、耐候性を向上させるようにしてもよい。
【００３０】
前記実施形態の荷重支持板１を使用する場合、図３（ａ）に示すように、下部支持部材本体６と、橋脚あるいは橋台等の下部構造物２０にアンカーボルト２１により固定されるアンカーボルト用孔２５付き板状の下部保持部材１８とを一体化するために、下部支持部材２の下面に周方向に等角度間隔をおいて複数の雌ねじ孔２２を設けると共に、下部保持部材１８に等角度間隔をおいて複数の段付きの貫通孔２３を設け、前記貫通孔２３に下側から挿通すると共に前記雌ねじ孔２２に螺合される六角孔付きボルト２４を螺合緊締して、荷重支持部材１と板状の下部保持部材１８とを一体化した後、下部保持部材１８を下部構造物２０にアンカーボルト２１およびナット２７により固定したすべり支承装置１９とするようにしてもよく。あるいは、図３（ｂ）に示すように、板状の下部支持部材本体６にアンカーボルト用孔２５付きの取付用フランジ２６を同面状に一体に設けて、下部保持部材１８を兼ねた下部支持部材２としたすべり支承装置１９としてもよく、前記取り付け用フランジ２６をアンカーボルト２１およびナット２７により下部構造物２０に固定するようにしてもよい。なお、下部支持部材２の固定手段としては、下部構造物２０の材質に応じて、溶接またはボルトにより固定してもよい。
【００３１】
なお、すべり支承材１１の上面には、上部構造物２８の下面に固定のソールプレート２９ａの下面が載置されて、すべり面が構成され、地震時および上部構造物２８の伸縮によるすべり移動を許容し、トラック等による常時の交通振動に対しては、すべり面の摩擦抵抗により一体化して、常時は固定状態として対応できる。
【００３２】
また、前記のように荷重支持部材１を使用したすべり支承装置１９では、トラック等の輪重により、弾性層５が水平方向にミリ単位でせん断変形するのを防止できるため、上部支持部材３がミリ単位で横移動しないので、上部支持部材３およびすべり面を介して支持されて追従する桁２１ａの横方向の微変位を防止することができる。
【００３３】
本発明を実施する場合、本発明の荷重支持用部材１を反転配置して使用するようにしてもよく、この場合には、上部構造物２８側に本発明の荷重支持部材１の上部が固定され、荷重支持部材１の下部がすべり面とされ、下部構造物２０の上面にすべり支承面が設けられる。
【００３４】
本発明におけるすべり式荷重支持部材を使用する場合、横移動（例えば、橋軸直角方向の移動）制限型の緩衝手段と共に使用するようにしてもよく、あるいは前記緩衝手段に代えて、ゴム層と鋼板等の硬質板を上下方向に交互に積層して構成した公知の免震装置を上部構造物と下部構造物との間に配設するようにしてもよい。
また本発明を実施する場合、前記凹部９は、上部支持部材または下部支持部材に設ける貫通した孔の一部を利用したものであってもよい。また、せん断拘束壁４における先端部（半球状部７）は、図示例では、ほぼ球状にしたが、球状以外の適宜の形状でもよく、例えば、桁の撓みによる上部支持部材３の回転を許容させるために、係合する部分（周側部）のみ断面円弧状とした形状としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る荷重支持部材によると、簡単な構造の荷重支持部材を使用して、トラック等の輪重による常時の交通振動による上部支持部材の水平方向の微変位をなくし、しいては桁等の上部構造物の水平方向の微変位をなくすことができる。
【００３６】
また、第２発明では、弾性層が圧縮変形しても、せん断変形拘束壁の先端部と前記凹部との横方向の係合を保持した状態で、上部支持部材と下部支持部材を相対的に接近または離反移動させることができる。
【００３７】
第３発明では、せん断変形拘束壁の先端部がほぼ半球状部とされているので、半球状部に係合する上部支持部材（または下部支持部材）の傾動を許容することができる。
【００３８】
また第４発明では、せん断変形拘束壁は、下部支持部材または上部支持部材のいずれか他方の部材と弾性層とにより被覆されて、外部に露出されていないので、せん断変形拘束壁と凹部の摺動部に塵埃が堆積することはなく、せん断変形拘束壁と凹部の部分が錆びることを防止し、荷重支持部材を長期に渡って安定した状態で使用することができ、メンテナンスコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷重支持部材を示すものであって、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）はその一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す荷重支持部材の正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】（ａ）は図１に示す荷重支持部材を備えた支承装置をして使用している状態を示す一部縦断正面図、（ｂ）は変形形態を示す一部縦断正面図である。
【図４】従来のせん断変形拘束壁を有する下部支持部材を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】従来の荷重支持部材を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図６】従来のせん断変形拘束壁を有する下部支持部材を使用した構造物用スライド式弾性支承装置の正面図である。
【図７】図６の一部縦断正面図である。
【図８】図７の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図９】図６の一部を省略した平面図である。
【符号の説明】
１ 荷重支持部材
２ 下部支持部材
２ａ 環状反力壁
３ 上部支持部材
３ａ 環状反力壁
４ せん断変形拘束壁
４ａ 先端部
５ 弾性層
６ 下部支持部材
７ 半球状部
８ 上部支持部材本体
９ 凹部
１０ 硬質板
１１ テフロン（登録商標）板またはすべり支承材
１２ 環状凹部
１３ くびれ部
１４ 荷重支持部材
１５ 平面円弧状内面
１６ せん断変形拘束壁
１７ 取付用鋼板
１８ 下部保持部材
１９ すべり支承装置
２０ 下部構造物
２１ アンカーボルト
２２ 雌ねじ孔
２３ 貫通孔
２４ 六角孔付きボルト
２５ アンカーボルト用孔
２６ 取り付け用フランジ
２７ ナット
２８ 上部構造物
２９ 内側凹部
３０ 内側凹部
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁，建築物等の各種構造物、特に橋梁用の支承装置に用いるせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、支承装置に用いる荷重支持部材としては、図５に示すように、上部支持部材３と下部支持部材２との間に配置されるゴムのような弾性層５を備えていると共に、上部支持部材３の上面にテフロン（登録商標）板１１を備えた荷重支持部材１４が知られている。
【０００３】
そして、このような荷重支持部材１４と、図４〜図９に示すように、前記荷重支持部材１４における上部支持部材３の横移動を防止し、弾性層５のせん断変形を防止するための平面円弧状内面１５を有する一対のせん断変形拘束壁１６を取付用鋼板１７上に設けた下部保持部材１８とを組み合わせたすべり支承装置１９が知られている。このようなすべり支承装置１９の使用形態として、図６に示すように、下部構造物２０側に固定される下部保持部材１８の中央部に、図５に示す荷重支持部材１４をせん断変形拘束壁１６内に配置し、桁２８ａ等の上部構造物２８をすべり支承装置１９によりスライド可能に支承している。（例えば、特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平１１−２４１７５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記の場合、上部支持部材３の外径寸法が比較的大きいので、実際に上部支持部材３をせん断変形拘束壁１６内に配置するためには、上部支持部材３の外径寸法ｄよりもせん断変形拘束壁１６の内径寸法Ｄを２〜３ｍｍ程度大きくして、これらの間に間隙（片側１ｍｍ程度）Ｇを設ける必要がある。また、弾性層５により上部支持部材３は弾性的に支承され、桁２１ａの撓みによる桁２１ａの回転を許容させる場合には、この回転に対して、上部支持部材３は桁２１ａに追従して動くため、上部支持部材３とせん断変形拘束壁１６との間には、図８に示すように間隙（１ｍｍ程度）Ｇが必要になり、この間隙Ｇにより、桁２１ａの撓み等による回転に伴い上部支持部材３の傾動が可能とされている。
【０００６】
前記のように上部支持部材３とせん断変形拘束壁１６との間に間隙Ｇがあると、逆に、トラック等の輪重による常時の交通振動により、弾性層５が水平方向にせん断変形し、これに起因して、水平方向の微変位が上部支持部材３および桁２１ａに生じていることが判明した。そして、前記間隙Ｇを無くすことにより、弾性層５の水平方向のせん断変形をなくし、上部支持部材３および桁の水平方向の微変位を無くすことができるとの知見を得た。
【０００７】
また、外側にせん断変形拘束壁１６を配置し、その内側に荷重支持部材１４を配置する形式では、荷重支持部材１４の外径寸法ｄが大きいので、製作および組み立て上、荷重支持部材１４の外径寸法ｄと外側のせん断変形拘束壁１６の内径寸法Ｄとの寸法差をミリメートル単位で図る必要があり、微変位を抑え込むためには、少なくとも、せん断変形拘束壁１６との寸法差を極力小さくできるせん断変形拘束壁内臓タイプの構造形式を取り入れることにより、微変位を解消できるとの知見を得て本発明を完成させた。
【０００８】
本発明は、トラック等の輪重による常時の交通振動による上部支持部材の水平方向の微変位をなくし、しいては桁等の上部構造物の水平方向の微変位をなくすことができる、水平方向が固定式の荷重支持部材を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
第１発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材１では、構造物用の弾性支承装置に使用され、せん断変形拘束壁により上部支持部材と下部支持部材とが相対的に横移動不能とされて、弾性層のせん断変形を拘束する荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）にせん断変形拘束壁４が一体に設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部４ａが、他方の部材３（２）に設けた凹部９に摺動可能に嵌合されていることを特徴とする。
【００１０】
また第２発明のでは、第１発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）から他方の部材３（２）に向ってせん断変形拘束壁が突出する方向において、前記せん断変形拘束壁４の先端部４ａと前記凹部９との間に、間隙Ｌが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
また、第３発明では、第１または第２発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、せん断変形拘束壁４の先端部４ａがほぼ半球状部７とされていることを特徴とする。
【００１２】
また、第４発明では、第１〜３発明のいずれかのせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材において、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）と弾性層５とにより被覆されて、外部に露出されていないことを特徴とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】
次に本発明のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材について図示の実施形態を参照しながら説明する。
【００１４】
図１および図２は、本発明の一実施形態に係る荷重支持部材１を示すものであって、図１（ａ）は縦断正面図、図１（ｂ）はその一部を拡大して示す縦断正面図、図２（ａ）は図１に示す荷重支持部材の正面図、図２（ｂ）は平面図である。図３（ａ）は図１に示す荷重支持部材１を備えた支承装置をして使用している状態を示す一部縦断正面図、（ｂ）は変形形態を示す一部縦断正面図である。
【００１５】
本発明の荷重支持部材１は、図１に示すように、構造物用の弾性的に支承するすべり支承装置１９に使用される荷重支持部材１であり、前記下部支持部材２に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２に間隔をおいて平行に配置された上部支持部材３に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、下部支持部材２に対向する上部支持部材３の内側面に設けた凹部９に摺動可能に嵌合され、せん断変形拘束壁４を内臓した固定式の荷重支持部材１とされている。
【００１６】
なお、前記とは逆に、半球状部７を有するせん断変形拘束壁４を上部支持部材３側に一体に設け、かつ下部支持部材２側に凹部９を設けてもよい。すなわち、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材２（３）に一体にせん断変形拘束壁４が設けられ、そのせん断変形拘束壁４は、前記下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材３（２）に向って突出するように弾性層５内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁４の先端部が、対向する他方の部材３（２）の内側面に設けた凹部９に摺動可能に嵌合され、せん断変形拘束壁４を内臓した固定式の荷重支持部材１とされていてもよい。
【００１７】
さらに具体的に図１を参照して説明すると、鋼製材料からなり断面上向き開孔溝形の下部支持部材本体６の内側中央部には、鋼製円柱状のせん断変形拘束壁４が起立された状態で配置されて、せん断変形拘束壁４の下部が下部支持部材本体６に溶接等により固着されて、一体に設けられている。
【００１８】
前記せん断変形拘束壁４の上端部は、下部支持部材２に一体成形等により固着されるゴム層等の弾性層５を貫通するように配置されていると共に、弾性層５よりも突出するようにされている。せん断変形拘束壁４の先端部４ａは、半球状部７に形成され、その半球状部７に接続するせん断変形拘束壁４における中間部には、小径軸部のくびれ部１３が形成され、そのくびれ部１３は半球状部７の直径寸法よりも小さく設定され、後記の上部支持部材３が傾動しても、上部支持部材３が常時半球状部７の上部周側面および下部周側面に係合する状態とし、上部支持部材３と半球状部７に接続するせん断変形拘束壁４の中間部が干渉して、上部支持部材３の傾動が阻害されないように構成されている。
【００１９】
せん断変形拘束壁４の横断面寸法は、荷重支持部材１の平面外径寸法ｄに比べて、著しく小さいので、このせん断変形拘束壁４に嵌合する凹部９との許容寸法差を、従来のミリ単位よりも著しく小さくできるため、下部支持部材２に対して上部支持部材３を横方向について常時係合させて、上部支持部材３の微変位を、ほぼ無くすことができる。また、上部支持部材３と下部支持部材２との上下方向の係合については、前記半球状部７と凹部９とには、せん断変形拘束壁４の延長線上に、凹部９を深くして、間隙Ｌを設けているので、桁２１ａ等の上部構造物２１の荷重による弾性層５の圧縮変形を許容し、半球状部７と凹部９との摺動を可能にしている。なお、凹部９は横断面円形の一定寸法の凹部９でもよい。
【００２０】
また、図示の実施形態の荷重支持部材１では、前記弾性層５内には、環状の補強鋼板等の硬質板１０が前記せん断変形拘束壁４に接触係合し嵌合された状態で埋め込まれているので、硬質板１０が横移動することなく、硬質板１０に加硫一体化されている弾性層５の中間部もせん断変形を拘束される構造とされている。また、下部支持部材２に間隔を置くと共に弾性層５に一体成形等により固着された断面下向き開孔の上部支持部材３を備えており、その上部支持部材３の内側中央部には、上部支持部材本体８の板厚内において、下向き開孔の凹部９が設けられ、その凹部９に前記せん断変形拘束壁４の先端部のほぼ半球状部７は上下摺動可能に嵌合されている。
【００２１】
前記のようにせん断変形拘束壁４の突出する方向において、前記せん断変形拘束壁４先端部の半球状部７と凹部９との間には、間隙Ｌが設けられているので、桁２１ａ等の上部構造物２１を支持した状態で、弾性層５が圧縮変形して、上部支持部材３が下部支持部材２に接近する方向に移動しても、前記半球状部７が凹部９内を相対的に摺動可能に構成される。なお、前記間隙Ｌの寸法およびせん断変形拘束壁４の断面寸法は、適宜設計により設定され、例えば、弾性層５の圧縮変形が可能なように５ｍｍ程度設けられる。
【００２２】
前記上部支持部材３の上面または上面に設けられた凹部には、テフロン（登録商標）板（四フッ化エチレン板）または層からなる低摩擦のすべり支承材１１が接着材により固着されるか、凹部に嵌合されると共に接着材により固着され、すべり支承材１１の上面が、上部支持部材３の上面よりも高レベル位置にされている。
【００２３】
前記の半球状部７における先端面は、摺動作用する部分ではないので、球面状でなくてもよいが、半球状部７の側周面は摺動作用する部分であり、また上部構造物２１の撓みによる回転に伴う上部支持部材３の傾動を許容しながら支承する部分となるので、球面状とする必要がある。
【００２４】
前記実施形態では、下部支持部材２に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、上部支持部材３と弾性層５とにより被覆された状態である。このように、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか一方の部材に一体に設けられたせん断変形拘束壁４は、下部支持部材２または上部支持部材３のいずれか他方の部材と弾性層５とにより被覆されて、外部に露出されていない荷重支持部材１であると、せん断変形拘束壁４と上部支持部材３との摺動部に塵埃が混入しないので、荷重支持部材１の耐久性が向上し、また摺動部の清掃等メンテナンスコストが不要になる。反対に、せん断変形拘束壁４が外部に露出した形態であると、せん断変形拘束壁４と上部支持部材３との摺動部に塵埃が混入し、耐久性の低下および摺動部の清掃等メンテナンスコストが高くなる。
【００２５】
図に示す荷重支持部材１は、高支圧で使用可能な荷重支持部材１であり、薄型のゴムのような弾性層５の外周側面にＲ加工等による環状凹部１２が形成されている。この弾性層５には、前記のように補強鋼板等の硬質板１０が埋設され、前記弾性層５の上部と下部には、それぞれ環状反力壁３ａを有するカップ状断面の上部支持部材３と、環状反力壁２ａを有するカップ状断面の下部支持部材２とが嵌着された状態で一体加硫成形されている。上下の各支持部材３，２の面板状の本体７，６の内面と、弾性層５の上下面との当接部が接着面とされており、かつ弾性層５の上下部が反力壁３ａ，２ａの内側凹部２９，３０に被嵌されている。
【００２６】
前記の高支圧荷重支持部材１において、上方から例えば２０．０ｋＮ／ｍｍないし２５．０ｋＮ／ｍｍ（２００ｋｇ／ｃｍ２ないし２５０ｋｇ／ｃｍ２に相当）というような高荷重が作用するとき、ゴム等の弾性層５には、本体７，６内面に沿う方向のせん断力が作用し、このせん断力が弾性層５と上下支持部材３，２の面板状の本体７，６との接着面に剥離力として作用するが、前記反力壁３ａ，２ａによって、機械的に弾性層５における接着面に作用するせん断力を拘束し、弾性層５の上下部にせん断力を作用させず、かつ弾性層５の一部に応力が集中するのを緩和する構成とされており、それ故に弾性層５が薄い層でも高支圧に十分耐える構造とされている。
【００２７】
さらに、上下支持部材３，２の反力壁３ａ，２ａに加えて、弾性層５のＲ加工等による内向きの環状凹部１２の存在により、鉛直高支圧に際し、弾性層５は環状凹部１２が解消されるか、又は弾性層５の支承作用にほとんど影響しない程度外方に若干膨出する程度に圧縮変形することで対応するので、弾性層５の一部に応力が集中するのを緩和させることができ、弾性層５の上下部と、上下支持部材３，２との接着面を剥離するように作用する力は、環状凹部１２が存在しない場合に比べて非常に小さく、それ故に、この荷重支持部材１は高支圧に円滑に対応できる構造とされている。
【００２８】
なお、前記上部支持部材３，２と弾性層５および環状補強鋼板等の硬質板１０との接着界面が、環状波形又はローレット加工などによる凹凸状接着面とされていてもよく、接着面がフラット場合よりも、弾性層５が圧縮変形される際の弾性層５と、上部支持部材３，２または補強鋼板１０との接着面に加わるせん断力による剥離をより有効に阻止できる。
【００２９】
なお、上下支持部材３，２で挾持される弾性層５が積層構造とされていてもよい。また、上下の支持部材３，２の表面と、その中間に位置する弾性層５の外部に露出している表面を包む全表面を薄いゴム被覆層で被覆して、耐候性を向上させるようにしてもよい。
【００３０】
前記実施形態の荷重支持板１を使用する場合、図３（ａ）に示すように、下部支持部材本体６と、橋脚あるいは橋台等の下部構造物２０にアンカーボルト２１により固定されるアンカーボルト用孔２５付き板状の下部保持部材１８とを一体化するために、下部支持部材２の下面に周方向に等角度間隔をおいて複数の雌ねじ孔２２を設けると共に、下部保持部材１８に等角度間隔をおいて複数の段付きの貫通孔２３を設け、前記貫通孔２３に下側から挿通すると共に前記雌ねじ孔２２に螺合される六角孔付きボルト２４を螺合緊締して、荷重支持部材１と板状の下部保持部材１８とを一体化した後、下部保持部材１８を下部構造物２０にアンカーボルト２１およびナット２７により固定したすべり支承装置１９とするようにしてもよく。あるいは、図３（ｂ）に示すように、板状の下部支持部材本体６にアンカーボルト用孔２５付きの取付用フランジ２６を同面状に一体に設けて、下部保持部材１８を兼ねた下部支持部材２としたすべり支承装置１９としてもよく、前記取り付け用フランジ２６をアンカーボルト２１およびナット２７により下部構造物２０に固定するようにしてもよい。なお、下部支持部材２の固定手段としては、下部構造物２０の材質に応じて、溶接またはボルトにより固定してもよい。
【００３１】
なお、すべり支承材１１の上面には、上部構造物２８の下面に固定のソールプレート２９ａの下面が載置されて、すべり面が構成され、地震時および上部構造物２８の伸縮によるすべり移動を許容し、トラック等による常時の交通振動に対しては、すべり面の摩擦抵抗により一体化して、常時は固定状態として対応できる。
【００３２】
また、前記のように荷重支持部材１を使用したすべり支承装置１９では、トラック等の輪重により、弾性層５が水平方向にミリ単位でせん断変形するのを防止できるため、上部支持部材３がミリ単位で横移動しないので、上部支持部材３およびすべり面を介して支持されて追従する桁２１ａの横方向の微変位を防止することができる。
【００３３】
本発明を実施する場合、本発明の荷重支持用部材１を反転配置して使用するようにしてもよく、この場合には、上部構造物２８側に本発明の荷重支持部材１の上部が固定され、荷重支持部材１の下部がすべり面とされ、下部構造物２０の上面にすべり支承面が設けられる。
【００３４】
本発明におけるすべり式荷重支持部材を使用する場合、横移動（例えば、橋軸直角方向の移動）制限型の緩衝手段と共に使用するようにしてもよく、あるいは前記緩衝手段に代えて、ゴム層と鋼板等の硬質板を上下方向に交互に積層して構成した公知の免震装置を上部構造物と下部構造物との間に配設するようにしてもよい。
また本発明を実施する場合、前記凹部９は、上部支持部材または下部支持部材に設ける貫通した孔の一部を利用したものであってもよい。また、せん断拘束壁４における先端部（半球状部７）は、図示例では、ほぼ球状にしたが、球状以外の適宜の形状でもよく、例えば、桁の撓みによる上部支持部材３の回転を許容させるために、係合する部分（周側部）のみ断面円弧状とした形状としてもよい。
【００３５】
【発明の効果】
本発明に係る荷重支持部材によると、簡単な構造の荷重支持部材を使用して、トラック等の輪重による常時の交通振動による上部支持部材の水平方向の微変位をなくし、しいては桁等の上部構造物の水平方向の微変位をなくすことができる。
【００３６】
また、第２発明では、弾性層が圧縮変形しても、せん断変形拘束壁の先端部と前記凹部との横方向の係合を保持した状態で、上部支持部材と下部支持部材を相対的に接近または離反移動させることができる。
【００３７】
第３発明では、せん断変形拘束壁の先端部がほぼ半球状部とされているので、半球状部に係合する上部支持部材（または下部支持部材）の傾動を許容することができる。
【００３８】
また第４発明では、せん断変形拘束壁は、下部支持部材または上部支持部材のいずれか他方の部材と弾性層とにより被覆されて、外部に露出されていないので、せん断変形拘束壁と凹部の摺動部に塵埃が堆積することはなく、せん断変形拘束壁と凹部の部分が錆びることを防止し、荷重支持部材を長期に渡って安定した状態で使用することができ、メンテナンスコストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る荷重支持部材を示すものであって、（ａ）は縦断正面図、（ｂ）はその一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図２】（ａ）は図１に示す荷重支持部材の正面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】（ａ）は図１に示す荷重支持部材を備えた支承装置をして使用している状態を示す一部縦断正面図、（ｂ）は変形形態を示す一部縦断正面図である。
【図４】従来のせん断変形拘束壁を有する下部支持部材を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は正面図である。
【図５】従来の荷重支持部材を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図６】従来のせん断変形拘束壁を有する下部支持部材を使用した構造物用スライド式弾性支承装置の正面図である。
【図７】図６の一部縦断正面図である。
【図８】図７の一部を拡大して示す縦断正面図である。
【図９】図６の一部を省略した平面図である。
【符号の説明】
１ 荷重支持部材
２ 下部支持部材
２ａ 環状反力壁
３ 上部支持部材
３ａ 環状反力壁
４ せん断変形拘束壁
４ａ 先端部
５ 弾性層
６ 下部支持部材
７ 半球状部
８ 上部支持部材本体
９ 凹部
１０ 硬質板
１１ テフロン（登録商標）板またはすべり支承材
１２ 環状凹部
１３ くびれ部
１４ 荷重支持部材
１５ 平面円弧状内面
１６ せん断変形拘束壁
１７ 取付用鋼板
１８ 下部保持部材
１９ すべり支承装置
２０ 下部構造物
２１ アンカーボルト
２２ 雌ねじ孔
２３ 貫通孔
２４ 六角孔付きボルト
２５ アンカーボルト用孔
２６ 取り付け用フランジ
２７ ナット
２８ 上部構造物
２９ 内側凹部
３０ 内側凹部
Claims (4)
- 構造物用の弾性支承装置に使用され、せん断変形拘束壁により上部支持部材と下部支持部材とが相対的に横移動不能とされて、弾性層のせん断変形を拘束する荷重支持部材において、前記下部支持部材または上部支持部材のいずれか一方の部材にせん断変形拘束壁が一体に設けられ、そのせん断変形拘束壁は、前記下部支持部材または上部支持部材のいずれか他方の部材に向って突出するように弾性層内に配置されていると共に、そのせん断変形拘束壁の先端部が、他方の部材に設けた凹部に摺動可能に嵌合されていることを特徴とするせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材。
- 前記下部支持部材または上部支持部材のいずれか一方の部材から他方の部材に向ってせん断変形拘束壁が突出する方向において、前記せん断変形拘束壁の先端部と前記凹部との間に、間隙が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材。
- せん断変形拘束壁の先端部がほぼ半球状部とされていることを特徴とする請求項１または２に記載のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材。
- 下部支持部材または上部支持部材のいずれか一方の部材に一体に設けられたせん断変形拘束壁は、下部支持部材または上部支持部材のいずれか他方の部材と弾性層とにより被覆されて、外部に露出されていないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のせん断変形拘束壁を内臓した固定式の荷重支持部材。
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