JP2004360448A - 函体接合部用ゴム継手 - Google Patents

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Abstract

【課題】 小さな荷重レベルの時に変形量を大きく取れると共に、できるだけ線形特性を保つことのできる函体接合部用ゴム継手の提供。
【解決手段】 ゴム継手1は、一方の函体2の接合面2aへの取付け部3と、取付け部3に一体形成されて他方の函体2の接合面2aに接触する特性補正部4とを有するゴム材で構成する。特性補正部4は、その断面形状を、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるものにする。そして、このゴム継手1を各函体2の接合部2aに設けることで、各函体2を構造物9として一体化する施工時に、小さな荷重での変形量を大きくして大きな変位を吸収する。このゴム継手1では、線形特性となる範囲を多くして、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性を線形の特性に近づけ、ゴム継手1としての設計や施工を容易にする。
【選択図】 図1

Description

この発明は、軸方向に複数個接合した各函体からなる構造物において、その各函体の接合部に設けるゴム継手に関するものである。
ゴム継手としては、例えば、CRゴム材などで断面形状を四角形に形成した、所謂、平ゴムで構成したものが一般に知られている。そして、このゴム継手は、各函体の接合部に設けることにより、接合部の変形による接触で各函体が損傷してしまうことを防止して、各函体の接合部を変形できるようにする。例えば、柔構造とするプレキャスト樋門における各函体の接合部に設けられる。
なお、各函体をプレキャスト樋門として緊張一体化する施工時には、小さな荷重(緊張力)で大きな変位(寸法誤差など)を吸収できることが必要となる。従って、各函体の接合部に設けるゴム継手としては、比較的小さな荷重レベルにある時に変形量が大きく取れることが望ましい。
一方、ゴム継手は、「荷重レベルが低いときには変形量が大きく、荷重レベルが高くなれば変形量は小さくなる」という非線形特性を有しているので、その非線形特性を考慮した設計や施工を行う必要がある。しかし、この非線形特性を考慮しての設計や施工は困難なものであり、ゴム継手としては、できるだけ線形特性を保てるものが望ましい。
これらの望まれる条件に対して、前述した従来のゴム継手は、その断面形状が四角形の矩形形状(所謂、平ゴム)であるために、図13の表およびグラフに示すように、変形量として表す圧縮率が35%となるあたりから圧縮荷重が急激に増大していると共に、この圧縮率が35%となるあたりまでが線形特性となっている。
なお、図13および図14には、試験材の形状寸法と、その試験材での実験結果をまとめた表およびグラフとを示している。また、グラフでの縦軸に荷重を横軸に圧縮率を示している。
「柔構造桶門設計の手引き」(財)国土開発技術研究センター編p.175〜p.177
前述した従来のゴム継手のように、圧縮率が35%と少ない段階で(変形量が少ない段階で)圧縮荷重が急激に増大することは、接合された各函体からなる構造物(例えば、プレキャスト樋門)の許容変形量の範囲が狭められ、経済的かつ合理的な設計を行う上で問題となる。
しかも、前述した従来のゴム継手は、図13の表およびグラフに示すように、線形の特性を示す部分が圧縮率が35%になるあたりまでと少なく、圧縮率が35%前後を越えると非線形の特性を示しており、設計や施工が難しいものになっている。
なお、比較的小さな荷重レベルにある時に変形量が大きく取れるようにするには、ゴム継手の硬度を低くして、変形しやすくすることにより対処できると思われる。
しかし、前述した従来のゴム継手における圧縮荷重が急激に増大する傾向は、ゴム継手の硬度を図13の硬度48Aから、例えば、図14の表およびグラフに示すように、硬度45Aに低下させても大きな変化がない。
また、容易にゴム継手の硬度を低下させると、復元力も低下してしまうことになり、各函体の接合部にゴム継手を設けて柔構造とすること自体が成立しなくなる。
この発明は前述した事情に鑑みて創案されたもので、その目的は小さな荷重レベルの時に変形量を大きく取れると共に、できるだけ線形特性を保つことのできる函体接合部用ゴム継手を提供することにある。
この発明でのゴム継手は、接合すべき一方の函体の接合面への取付け部と、この取付け部に一体に形成されて接合すべき他方の函体の接合面に接触する特性補正部とを有するゴム材で構成する。
そして、この発明のゴム継手での特性補正部は、その断面形状を、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるものにする。
なお、特性補正部としては、例えば、請求項3の構成のように、特性補正部を円形状に形成すると共に、その円形の中心に対して対称となるように円形の接線上を延びる状態で取付け部を形成する。
この発明のゴム継手によれば、特性補正部の断面形状によって、例えば、請求項3の構成のような断面形状によって、図3の表およびグラフに示すように、変形量として表す圧縮率が50%となるあたりから圧縮荷重が急激に増大していると共に、この圧縮率が50%となるあたりまでが線形特性となっている。
即ち、この発明のゴム継手では、その特性補正部の断面形状によって、少ない圧縮荷重で圧縮率を50%にすることができると共に、圧縮率が50%となるあたりまでが線形の特性になっている。
従って、この発明のゴム継手では、各函体の接合部に設けることにより、各函体を構造物(プレキャスト樋門など)として緊張一体化する施工時において、小さな荷重(緊張力)での変形量が大きくなり大きな変位(寸法誤差など)を吸収できることになる。
しかも、この発明のゴム継手では、線形特性となる範囲が多くなって、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性を線形の特性に近づけることができるので、ゴム継手としての設計や施工を容易にすることができる。
小さな荷重レベルの時に変形量を大きく取れると共に、できるだけ線形特性を保つことができるという目的を、「接合すべき一方の函体2の接合面2aへの取付け部3と、この取付け部3に一体に形成されて接合すべき他方の函体2の接合面2aに接触する特性補正部4とを有するゴム材でゴム継手1を構成する。そして、この発明のゴム継手1での特性補正部4は、その断面形状を、例えば、図1、図4、図6、図7、図8、図9、図10に示す形状に形成して、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるものにする。」ことで実現した。
図1は図2のA部拡大断面図で、図2はこの発明の函体接合部用ゴム継手を各函体の接合部に設けた状態を示す概略断面図で、図3はこの発明の函体接合部用ゴム継手の試験材やその試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。
そして、各図において、符号1はゴム継手で、2は函体で、3は取付け部で、4は特性補正部である。
軸方向に隣接して設置される複数個の函体2において、その各函体2間の接合部2aに設けられるゴム継手1(図1および図2参照)は、接合すべき一方の函体2の接合面2aへの取付け部3と、この取付け部3に一体に形成されて接合すべき他方の函体2の接合面2aに接触する特性補正部4とを有するゴム材で構成している。
そして、このゴム継手1の特性補正部4は、その断面形状を、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるものにしている。
この実施形態での特性補正部4は、他方の函体2の接合面2aに接触する曲面部5を有する断面形状として円形状に形成している。
この実施形態での取付け部3は、特性補正部4の円形の中心に対して対称となるように円形の接線上を延びる状態で形成していると共に、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有しており、その平面部3aの利用で接着にて取付けられるように構成している。
即ち、この実施形態でのゴム継手1は、その断面形状が、この発明の請求項2と請求項3と請求項7との構成を有する略Ω状に形成されている。
このようなこの発明のゴム継手1によれば、特性補正部4の断面形状(例えば、図1に示す断面形状)によって、図3の表およびグラフに示すように、変形量として表す圧縮率が50%となるあたりから圧縮荷重が急激に増大していると共に、この圧縮率が50%となるあたりまでが線形特性となっている。
この図3には試験材の形状や寸法と、その試験材での実験結果をまとめた表およびグラフとを示している。また、グラフでの縦軸に荷重を横軸に圧縮率を示している。
このように、この発明のゴム継手1では、その特性補正部4の断面形状により、従来のゴム継手の特性(図13参照)に比べて、少ない圧縮荷重で圧縮率を50%にすることができると共に、圧縮率が50%となるあたりまでが線形の特性になっている。
従って、このゴム継手1を各函体2の接合部2aに設けることにより、各函体2をプレキャスト樋門などの構造物9(図2参照)として緊張一体化する施工時において、小さな荷重(緊張力)での変形量が大きくなり大きな変位(寸法誤差など)を吸収できることになる。
しかも、この発明のゴム継手1では、従来のゴム継手の特性(図13参照)に比べて、図3のグラフに示すように、線形特性となる範囲が多くなって、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性を線形の特性に近づけることができるので、ゴム継手としての設計や施工を容易にすることができる。
なお、この実施形態のように、函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有する取付け部3を、特性補正部4の円形の中心に対して対称となるように円形の接線上を延びる状態で形成することにより、接着面積を大きくしてゴム継手1の一方の函体2への固定力を大きくすることができる。
図4はこの発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図で、図5はこの発明の函体接合部用ゴム継手の図4に示した形態における試験材やその試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。
図4のゴム継手1は、その特性補正部4が、他方の函体2の接合面2aに接触する平面部4aと、この平面部4aに他方の函体2の接合面2a側に開口する状態で少なくとも一条形成した溝部4bとを有する断面形状に形成されている。
また、このゴム継手1の取付け部3は、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有しており、その平面部3aの利用で接着にて取付けられるように構成している。
即ち、この実施形態でのゴム継手1は、その断面形状が、この発明の請求項4と請求項7との構成を有する略凹状に形成されている。
この実施形態のゴム継手1も、図5の表およびグラフに示すように、図1に示したゴム継手1の断面形状と同様の圧縮特性を得ることができる。この図5も、試験材の形状や寸法と、その試験材での実験結果をまとめた表およびグラフとを示している。
図6のゴム継手1は、図4に示したゴム継手1の取付け部3の平面部3aに溝部3bを形成した状態の断面形状としたものである。
図7のゴム継手1は、その特性補正部4が、他方の函体2の接合面2aに接触する曲面部5を有すると共に、内部に中空部6を有する断面形状に形成されている。
また、このゴム継手1の取付け部3は、特性補正部4の軸中心に対して対称となるように特性補正部4の両側に延びる状態で形成していると共に、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有しており、その平面部3aの利用で接着にて取付けられるように構成している。
即ち、この実施形態でのゴム継手1は、この発明の請求項2と請求項5と請求項6の構成を有する断面形状に形成されている。
なお、この実施形態のように、函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有する取付け部3を、特性補正部4の軸中心に対して対称となるように特性補正部4の両側に延びる状態で形成することでも、接着面積を大きくしてゴム継手1の一方の函体2への固定力を大きくすることができる。
図8〜図10は、前述した図1、図4、図7の各実施形態のゴム継手1に、請求項8の構成を付加したものである。
即ち、このゴム継手1での取付け部3は、一方の函体2の接合面2a側へ突出したアンカー部7が一体に形成されており、そのアンカー部7の利用で函体2の成形時に一体化することで取付けられるように構成している。
このように、アンカー部7の利用でゴム継手1を函体2に先付けできるようにすると、施工現場での取付け工数を著しく低減することができる。
図11は、前述した図1の実施形態のゴム継手1に、請求項9の構成を付加したものである。
即ち、このゴム継手1での取付け部3は、一方の函体2に設けたインサートアンカー8を利用して取付けられるように構成している。
このように、インサートアンカー8を利用でゴム継手1を函体2に後付けできるようにすると、施工現場での取付け工数を著しく低減することができる。
図12のゴム継手1は、その特性補正部4が、他方の函体2の接合面2aに接触する曲面部5を有すると共に、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部3aを有する断面形状に形成されている。
また、このゴム継手1の取付け部3は、図11に示した実施形態のゴム継手1と同様に、一方の函体2に設けたインサートアンカー8を利用して取付けられるように構成している。
図15のゴム継手1は、その取付け部3が、特性補正部4の軸中心に対して対称となるように、特性補正部4の両側に延びる状態で形成されていると共に、その特性補正部4が、他方の函体2側の先端部が曲面部5になっている突条部4cを少なくとも二条有する断面形状に形成されている。
また、取付け部3の函体2外側の端部には、先端が他方の函体2の接合面2aに接触するように突出した土砂浸入防止片10を一体に形成していると共に、取付け部3の函体2内側の端部には、アンカー部7を一体に形成している。
さらに、取付け部3には、特性補正部4が一体形成されている位置に相当する部分に、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部3cが形成されていると共に、この平面部3cに一方の函体2の接合面2a側に開口する状態の圧力低減溝部3dが二条形成されている。
前述した図8、図9、図10に示した実施形態でのアンカー部7は略楔形状に形成されているのに対して、この実施形態でのアンカー部7は、その函体2内となる側面7aに凸部7bを有する断面略長方形状に形成されている。
このような図15のゴム継手1によれば、先端部が曲面部5になっている突条部4cを少なくとも二条有する断面形状に形成されているので、圧縮・剪断変形時の幅方向への膨出形状を滑らかにすることができる。
また、土砂浸入防止片10によって、土砂やグラウトの浸入を防止することができる。さらに、圧力低減溝部4eによって、圧縮時の圧力を分散低減させることができる。
図16のゴム継手1は、図15に示した実施形態のゴム継手1と同じ構成であるが、土砂浸入防止片10が、函体2外側の方向へ延びた状態で形成されていると共に、他方の函体2の接合面2aに対して傾斜した状態で形成されている。
このような図16のゴム継手1の土砂浸入防止片10によれば、基端部を作用点とした回転運動により、接合すべき両函体2の接合面2aの間隙の増減に幅広く追従が可能となる。
図17のゴム継手1での取付け部3は、特性補正部4の軸中心に対して、特性補正部4の片側に延びる状態で形成していると共に、その端部にアンカー部7を一体に形成している。
また、この取付け部3には、特性補正部4が一体形成されている位置に相当する部分に、一方の函体2の接合面2aに当面する平面部4dが形成されていると共に、この平面部3cに一方の函体2の接合面2a側に開口する状態の圧力低減溝部3dが一条形成されている。
図18のゴム継手1は、その取付け部3および特性補正部4を、図17に示した実施形態のゴム継手1と同じ構成にしているが、特性補正部4における他方の函体2側の全ての面が、他方の函体2の接合面2aに接触する曲面部5に形成されている。
図19のゴム継手1は、その取付け部3における圧力低減溝部3dが形成されていない形態であり、その他は、図18に示した実施形態のゴム継手1と同じ構成である。
図20に示した実施形態のゴム継手1は、その特性補正部4の構成を、図15、図16、図17にに示した実施形態のゴム継手1における特性補正部4の構成と同じにしているが、取付け部3には、特性補正部4が一体形成されている位置に相当する部分に、一方の函体2の接合面2aに形成した取付け孔2bに挿入されるアンカー部11が一体形成されている。
この実施形態でのアンカー部11は、その本体11aのゴムボリュームを取付け孔2bの孔断面に対して極力小さくなるように形成していると共に、この本体11aの側面11bに凸部11cを形成している。
このような図20のゴム継手1では、アンカー部11の本体11aのゴムボリュームを取付け孔2bの孔断面に対して極力小さくなるようにしたことで、特性補正部4の圧縮時に取付け孔2bにゴムが押し込まれるスペースを確保し、コンクリートの割れを防ぎ、コスト低減がはかれる。
なお、この発明のゴム継手1の断面形状は、ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるもの(請求項1の構成)であれば、前述した各図(各実施形態)の形状に限らず、どのような形状でもよい。
図2のA部拡大断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手を各函体の接合部に設けた状態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の試験材やその試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の図4に示した形態における試験材やその試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 従来の函体接合部用ゴム継手の試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。 従来の函体接合部用ゴム継手の試験材での実験結果をまとめた表およびグラフを示す概略図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。 この発明の函体接合部用ゴム継手の別形態を示す概略断面図である。
符号の説明
1 ゴム継手
2 函体
2a 接合面
2b 取付け孔
3 取付け部
3a 平面部
3c 平面部
3d 圧力低減溝部
4 特性補正部
4a 平面部
4b 溝部
4c 突条部
5 曲面部
6 中空部
7 アンカー部
7a 側面
7b 凸部
8 インサートアンカー
9 構造物
10 土砂浸入防止片
11 アンカー部
11a 本体
11b 側面
11c 凸部

Claims (14)

  1. 軸方向に隣接して設置される複数個の函体において、その各函体の接合部に設けるゴム継手であり、
    前記接合すべき一方の函体の接合面への取付け部と、この取付け部に一体に形成されて前記接合すべき他方の函体の接合面に接触する特性補正部とを有するゴム材で構成しており、
    前記特性補正部は、その断面形状を、前記ゴム材の圧縮荷重と圧縮率との関係の圧縮特性が、小さな圧縮荷重の範囲で大きな圧縮率になると共に、線形特性に近くなるものにしていることを特徴とする函体接合部用ゴム継手。
  2. 前記特性補正部は、前記他方の函体の接合面に接触する曲面部を有する断面形状に形成していることを特徴とする請求項1記載の函体接合部用ゴム継手。
  3. 前記特性補正部は、前記他方の函体側の先端部に前記曲面部が形成されている突条部を少なくとも二条有する断面形状に形成していることを特徴とする請求項1、2記載の函体接合部用ゴム継手。
  4. 前記特性補正部は円形状に形成していると共に、その円形の中心に対して対称となるように円形の接線上を延びる状態で前記取付け部を形成していることを特徴とする請求項1、2記載の函体接合部用ゴム継手。
  5. 前記特性補正部は、前記他方の函体の接合面に接触する平面部と、この平面部に前記他方の函体の接合面側に開口する状態で少なくとも一条形成した溝部とを有する断面形状に形成していることを特徴とする請求項1記載の函体接合部用ゴム継手。
  6. 前記特性補正部は、内部に中空部を有する断面形状に形成していることを特徴とする請求項1記載の函体接合部用ゴム継手。
  7. 前記取付け部は、前記特性補正部の軸中心に対して対称となるように、特性補正部の両側に延びる状態で形成していることを特徴とする請求項1記載の函体接合部用ゴム継手。
  8. 前記取付け部は、前記一方の函体の接合面に当面する平面部を有しており、その平面部の利用で接着にて取付けられるように構成していることを特徴とする請求項1、4記載の函体接合部用ゴム継手。
  9. 前記取付け部は、前記一方の函体の接合面側へ突出したアンカー部が一体に形成されており、そのアンカー部の利用で前記函体の成形時に一体化することで取付けられるように構成していることを特徴とする請求項1、4、7記載の函体接合部用ゴム継手。
  10. 前記取付け部は、前記特性補正部の軸中心に対して対称となるように、特性補正部の両側に延びる状態で形成しており、その前記函体外側の端部に、先端が前記他方の函体の接合面に接触するように突出した土砂浸入防止片を一体に形成していると共に、その前記函体内側の端部には、前記アンカー部を一体に形成していることを特徴とする請求項1、4、7、9記載の函体接合部用ゴム継手。
  11. 前記土砂浸入防止片は、前記函体の外側方向へ延びた状態で形成されていると共に、前記他方の函体の接合面に対して傾斜した状態で形成されていることを特徴とする請求項10記載の函体接合部用ゴム継手。
  12. 前記取付け部は、前記特性補正部の軸中心に対して、特性補正部の片側に延びる状態で形成していると共に、その端部に前記アンカー部を一体に形成していることを特徴とする請求項1、9記載の函体接合部用ゴム継手。
  13. 前記取付け部には、前記特性補正部が一体形成されている位置に相当する部分に、一方の函体の接合面に当面する平面部と、この平面部に一方の函体の接合面側に開口する状態で少なくとも一条有する圧力低減溝部とが形成されていることを特徴とする請求項1、2、3、4、5、6、7、9、10、12記載の函体接合部用ゴム継手。
  14. 前記取付け部は、前記一方の函体に設けたインサートアンカーを利用して取付けられるように構成していることを特徴とする請求項1、4、7記載の函体接合部用ゴム継手。
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