JP2005155211A

JP2005155211A - 機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置

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Publication number: JP2005155211A
Application number: JP2003396413A
Authority: JP
Inventors: Koji Ikemoto; 弘司池本; Shigehiro Shibayama; 繁宏芝山
Original assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Current assignee: Sumitomo Riko Co Ltd
Priority date: 2003-11-26
Filing date: 2003-11-26
Publication date: 2005-06-16
Anticipated expiration: 2023-11-26
Also published as: JP4100334B2

Abstract

【課題】装置をコンパクト化し得て上部構造体の水平方向荷重を良好に支持することができ、尚且つ上部構造体の回転運動を許容しながらゴム支承体に対して引張り力を作用せしめない、機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置を提供する。
【解決手段】橋梁の上部構造体１１と下部構造体１３との間に介挿される水平荷重弾性支承装置１０を、ゴム支承体１２の上部にフランジプレート３２を有する形態として、フランジプレート３２と上沓３４とを剪断キー４２とキー穴４４との係合により水平方向に固定する。その剪断キー４２とキー穴４４とは凸曲面４８と凸曲面４８に対して相対摺動可能に嵌合且つ面接触する凹曲面５２とを有する軸受部４６を介して係合させる。
【選択図】図１

Description

この発明は橋梁における上部構造体の水平方向荷重を弾性支持する水平荷重弾性支承装置に関し、詳しくは上部構造体の水平方向変位を許容しつつ鉛直荷重を支持する鉛直荷重支承装置と併用して用いられる、機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置に関する。

従来より、図７に示しているように橋梁における橋桁等の上部構造体２００と橋台，橋脚等の下部構造体２０２との間に、上部構造体２００の変位を許容しつつ荷重支持する橋梁支承装置２０４を設けることが行われている。

橋梁において上部構造体は荷重の載荷，温度変化，コンクリートのクリープ，乾燥収縮，プレストレス力等様々な要因で伸縮する。
そこで従来、上部構造体と下部構造体との間に橋梁支承装置を設け、その橋梁支承装置により上部構造体の荷重を支持しつつその伸縮を吸収するようにしている。

或いはまた地震の際には下部構造体が水平方向に大きく振動することから、橋梁支承装置でその振動を吸収し、振動伝達によって上部構造体が水平方向に大きく振動するのを防止するようにしている。
その他、上部構造体は車両の走行等による荷重の載荷によって撓みを生じ、支点部において回転運動を起す。橋梁支承装置はその際の回転運動も吸収する構成となっている。

従来、この橋梁支承装置としてゴム弾性層と鋼板（剛性の補強プレート）とを複数積層した構造のゴム支承体にて上部構造体の鉛直荷重を受け、そしてそのゴム支承体の剪断弾性変形によって上部構造体の水平方向変位を許容する形態のもの、即ちゴム支承体にて上部構造体の鉛直荷重と水平方向荷重とを受けるようにしたものが用いられていた。

しかしながらこのように１つの橋梁支承装置にて、上部構造体の鉛直荷重と水平方向荷重とを支持するようになした場合、それぞれの機能を十分に発揮させることが難しいのに加えて、地震等により万一橋梁支承装置が損傷したときに、鉛直荷重の支持機能も水平方向荷重の支持機能もともに損なわれて橋梁の機能そのものに影響が及ぶ恐れがある。

これを回避するため、上部構造体に対する鉛直荷重支持機能と水平荷重支持機能とを分離した機能分離型橋梁支承装置が提案されている。
この機能分離型橋梁支承装置では、鉛直荷重支承装置にて上部構造体を水平方向に変位許容しつつ鉛直荷重支持する一方、これとは別途に設けた水平荷重弾性支承装置により水平方向の荷重だけを弾性支持するようになしている。

この機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置では、上部構造体の鉛直荷重は支持せずに水平方向荷重だけを支持するが、上部構造体の上記撓みに伴う支点部回り、即ち橋梁支承装置による支持部回りの回転運動を許容するものでなければならない。

但しこのとき上部構造体の回転運動によってゴム支承体に対し回転力が働き、これによってゴム支承体に上向きの引張り力が働くとゴム支承体が早期に損傷し易いことから、このような引張り力がゴム支承体に働かないようにする必要がある。

ゴム支承体によって上部構造体の鉛直荷重と水平方向荷重とをともに受けるようになした機能兼用型の橋梁支承装置では、上部構造体の鉛直荷重によりゴム支承体が鉛直方向に圧縮弾性変形した状態で回転力が加わることから、かかるゴム支承体に対してその回転運動時に上向きの引張り力が働くといったことは特に生じないが、機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置の場合、上部構造体の鉛直荷重を受けないため、設置状態でゴム支承体が鉛直方向に圧縮弾性変形していない状態で回転力を受けることとなり、このときゴム支承体の上部と上部構造体とを一体移動状態に固定しておくとゴム支承体、詳しくはその上部に対して上向きの引張り力が働いてしまうのである。

図８はこれを模式的に表したものである。
図８中（Ａ）は機能兼用型の橋梁支承装置のゴム支承体を示したもので、このゴム支承体２０６では、鉛直荷重支持によってゴム支承体２０６がδｃだけ圧縮方向に撓んでおり（弾性変形しており）、その状態で上部が回転運動しても（図では反時計方向の回転）、その上部に対して特に上向きの引張り力は働かない。
回転運動に伴って図中右方向の端部が上向きに変位しても、その変位量δｒがδｃより小さく、その右端部は依然として圧縮弾性変形状態にあって、そこに引張り力は働かないのである。

これに対して図８（Ｂ）の機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置のゴム支承体２０８の場合には、δｃ分の圧縮撓みがない状態で、その上部に回転力が加わることとなるため、図中右端部がδｒだけ上向きに引っ張られてしまうのである。

このようにゴム支承体２０８に対して上向きの引張り力が働くと、ゴム支承体２０８が接着界面で剥離を生じ易くなったり、ゴム弾性層に亀裂が発生し易いなどの問題を生ずる。
従って機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置としては、上部構造体の回転運動の際にゴム支承体が引張り力を受けることなく回転運動を許容できるものであることが求められる。

下記特許文献１には、この種の機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置が開示されている。
図９及び図１０はその具体例を示している。
図９（イ）において、２１０は上部構造体、２１２は下部構造体、２１４は鉛直荷重支承装置、２１６は橋軸直角方向において鉛直荷重支承装置２１４の両側に配置された水平荷重弾性支承装置である。

図９（ロ）は鉛直荷重支承装置２１４を示したもので、図中２１８はポット、２２０はその内部に設置されたゴムプレート、２２２は中間プレート、２２４は下側滑りプレート、２２６は上側滑りプレート、２２８は上沓、２３０はソールプレート、２３２はベースプレートである。

この鉛直荷重支承装置２１４では、上部構造体２１０の鉛直荷重を支持しつつ、下側滑りプレート２２４と上側滑りプレート２２６との滑り作用で、上部構造体２１０の相対的な水平方向変位を許容する。

図１０は水平荷重弾性支承装置２１６を示したもので、図中２３４はゴム支承体であり、上部に鋼板から成るフランジプレート２３６が固設してある。
２３８は上沓で、２４０はソールプレート、２４２はベースプレートである。

上沓２３８には、サイドブロック２４４と係合片２４６とが設けてあり、更にフランジプレート２３６と上沓２３８との間、更にそこに設けられた係合片２４６との間には上下に隙間Ｓ_１，Ｓ_２が形成されている。
尚このフランジプレート２３６とサイドブロック２４４との間にも水平方向に遊隙が設けてある。

この水平荷重弾性支承装置２１６の場合、上部構造体２１０が回転運動する際、隙間Ｓ_１，Ｓ_２、更にフランジプレート２３６とサイドブロック２４４との間の遊隙に基づいてその回転運動を許容する。

このときフランジプレート２３６に対しては回転力が作用せず、従ってゴム支承体２３４に対して上向きの引張り力は働かない。
一方で上部構造体２１０が水平方向に変位すると、サイドブロック２４４とフランジプレート２３６との当接によって、ゴム支承体２３４が水平方向に剪断弾性変形し水平方向荷重を支持する。

図１０に示す水平荷重弾性支承装置２１６において、フランジプレート２３６とサイドブロック２４４との間に遊隙を設けるのは、上沓２３８のフランジプレート２３６に対する相対的な回転運動を許容するためであるが、一方でこのような遊隙が設けてあると、上部構造体２１０が水平方向に変位する際に、サイドブロック２４４がフランジプレート２３６に対して水平方向に衝撃的に当ることとなり、支承構造としては望ましくない。

一方下記特許文献２には、機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置が開示されている。
図１１はその具体例を示したもので、図中２４８はその水平荷重弾性支承装置を示しており、２５０はその主体となるゴム支承体である。

この例の水平荷重弾性支承装置２４８では、ゴム支承体２５０の上部に固設したフランジプレート２５２に剪断キー２５６を設ける一方、上沓２５４にキー穴２５８を設けてそこに剪断キー２５６を挿入させ、この剪断キー２５６を介して水平方向荷重を支持するようになっている。

ここで剪断キー２５６とキー穴２５８の上底部との間には隙間Ｓが形成してあり、更に剪断キー２５６には曲面２６０が形成されていて、その曲面２６０においてキー穴２５８の内側面に当接するようになしてある。

この図１１に示す水平荷重弾性支承装置２４８の場合、剪断キー２５６がキー穴２５８の内側面に対し曲面で当接することにより、更にはまた剪断キー２５６とキー穴２５８の上底部との間の隙間Ｓにより、上部構造体２１０の回転運動を吸収する。

しかしながらこの図１１に示す水平荷重弾性支承装置２４８の場合、剪断キー２５６とキー穴２５８とが線接触する構造となっており、従って水平方向の大きな荷重を受けようとすると剪断キー２５６を大きくしなければならず、ひいては水平荷重弾性支承装置２４８が大型化してしまう問題を内包する。

特開２００２−３８４１８号公報特開２００３−１３８５１８号公報

本発明は以上のような事情を背景とし、装置をコンパクト化し得て上部構造体の水平方向荷重を良好に支持することができ、尚且つ上部構造体の回転運動を許容しながらゴム支承体に対してその回転運動に伴う引張り力を作用せしめない、機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置を提供することを目的としてなされたものである。

而して請求項１のものは、橋梁における上部構造体と下部構造体との間に介挿され、該上部構造体の水平方向変位を許容しつつ鉛直荷重を支持する鉛直荷重支承装置と併用されて、該上部構造体の水平方向荷重を弾性支持する機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置であって、弾性層と剛性の補強プレートとを複数積層した構造の弾性支承体の上部にフランジプレートが固設されて、該フランジプレートと前記上部構造体に固定される上沓とが、何れか一方に設けられた剪断キーと、他方に設けられて該剪断キーを挿入させるキー穴との係合により水平方向に固定され、且つそれら剪断キーとキー穴とが、凸曲面と該凸曲面に対して相対摺動可能に嵌合且つ面接触する凹曲面とを有する軸受部を介して係合しているとともに、該剪断キーと該キー穴との間には上下方向の隙間が形成してあり、前記上部構造体の撓みに伴う前記上沓の回転運動を、それら凸曲面と凹曲面との相対摺動により吸収するようになしてあることを特徴とする。

請求項２のものは、請求項１において、前記剪断キーが前記フランジプレートの側に、前記キー穴が前記上沓の側に設けてあることを特徴とする。

請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記剪断キーが平面円形状をなしており、前記凸曲面及び凹曲面が該剪断キーの周りに全周に亘って円環状に形成してあることを特徴とする。

請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記剪断キー及びキー穴が前記フランジプレート及び上沓における橋軸方向の中心部の位置に設けてあり、該上沓が該フランジプレートの該橋軸方向の略中心位置の回りに回転可能となしてあることを特徴とする。

請求項５のものは、請求項１〜４の何れかにおいて、前記軸受部が前記凸曲面を有する内輪と、前記凹曲面を有する外輪とにより構成されていて、該内輪が前記剪断キーに対して水平方向に固定状態に外嵌され、また該外輪が前記キー穴に対して水平方向に固定状態に内嵌されていることを特徴とする。

請求項６のものは、請求項５において、前記剪断キーが前記内輪に対して上下方向に相対摺動可能となしてあることを特徴とする。

請求項７のものは、請求項１〜６の何れかにおいて、前記フランジプレートの上面と前記上沓の下面とは、それらの間に前記剪断キー及びキー穴から前記橋軸方向に離れるにつれて漸次増大する隙間を形成する面となしてあり、該上沓が回転運動して該上沓の下面が該フランジプレートの上面に当接したときに、それらが面接触するようになしてあることを特徴とする。

請求項８のものは、請求項７において、前記フランジプレートの上面及び前記上沓の下面の何れか一方又は両方が傾斜面となしてあることを特徴とする。

請求項９のものは、請求項１〜８の何れかにおいて、前記上沓の前記橋軸方向の両端部には、前記フランジプレートの該橋軸方向の両端部を下側から受ける受部が、該フランジプレートの両端部に対し上下方向の隙間を形成する状態で設けてあることを特徴とする。

発明の作用・効果

以上のように本発明は、剪断キーとキー穴とを、凸曲面とその凸曲面に対して相対摺動可能に嵌合且つ面接触する凹曲面とを有する軸受部を介して係合させるようになしたもので、本発明によれば、それら凸曲面と凹曲面とを有する軸受部において、フランジプレートに対する上沓の回転運動を良好に吸収することができ、かかる上部構造体の回転運動（撓み）に伴ってゴム支承体に対し上向きの引張り力が働くのを防止して、その引張り力によりゴム支承体が早期に損傷し易いといった問題を解決することができる。

また本発明によれば、剪断キーとキー穴とに設けた凸曲面と凹曲面とによって良好に水平方向荷重を受けることができ、且つ本発明ではそれら凸曲面と凹曲面とが面接触しているため、水平方向荷重を面で広い範囲に亘って受けることができる。
従って図１１に示す水平荷重弾性支承装置２４８と異なって、剪断キー及びその周辺部の構造を特に大型化しなくても良く、水平荷重弾性支承装置をコンパクトに構成することができる。

本発明においては、上記剪断キーをフランジプレートの側に、またキー穴を上沓の側に設けておくことができる（請求項２）。
また上記剪断キーは平面円形状となし、上記凸曲面及び凹曲面をその剪断キーの周りに全周に亘って円環状に形成しておくことができる（請求項３）。

更にまた剪断キー及びキー穴をフランジプレート及び上沓における橋軸方向の中心部の位置に設け、上沓をフランジプレートの橋軸方向の略中心位置の回りに回転可能となしておくことができる（請求項４）。

次に請求項５は、凸曲面を有する内輪と凹曲面を有する外輪とで軸受部を構成し、そしてその内輪を剪断キーに対して水平方向に固定状態に外嵌し、また外輪をキー穴に対して水平方向に固定状態に内嵌させたもので、このようにすれば簡単に軸受部を構成することができる。

この場合において、剪断キーを内輪に対して上下方向に相対摺動可能となしておくことができる（請求項６）。
このようにしておけば、剪断キーが内輪に対して上下方向に変位可能であるため、鉛直方向の変位に対しても剪断キーと内輪との相対摺動に基づいてこれを良好に吸収することが可能となる。

次に請求項７は、フランジプレートの上面と上沓の下面とを、それらの間に剪断キー及びキー穴から橋軸方向に離れるにつれて漸次増大する隙間を形成する面となし、上部構造体とともに上沓が回転運動したとき、上沓の下面がフランジプレートの上面に対し面接触するようになしたものである。

上沓の下面とフランジプレートの上面とが、それらの間に橋軸方向に沿って一様な大きさの隙間を形成する面となしてある場合、具体的には、それぞれの面が橋軸方向に平行な面となしてある場合、上沓が上部構造体とともにフランジプレートに対して回転運動したときに、フランジプレートの橋軸方向の端部且つ角部が上沓の下面に対して部分的に当ってしまい、そこに荷重が集中的に作用することとなる。

これに対して請求項７に従えば、上沓が上部構造体とともに回転運動したとき、上沓の下面とフランジプレートの上面とが面接触するため、荷重を良好に広く分散させることができ、特定の部分に荷重が集中的に作用するといったことを防止することができる。
この場合において、フランジプレートの上面及び上沓の下面の何れか一方又は両方を傾斜面となしておくことができる（請求項８）。

次に請求項９は、上沓の橋軸方向の両端部に、フランジプレートの同方向の両端部を下側から受ける受部を、そのフランジプレートの両端部に対し上下方向に所定の隙間を形成する状態で設けたものである。
このようにしておけば、例えば地震等によりフランジプレートが水平方向に大きく変位したとき、その受部のフランジプレート両端部に対するストッパ作用によって、フランジプレートがゴム支承体に対し過剰に傾いた状態となるのを防止することができる。

次に本発明の実施形態を図面に基づいて以下に詳しく説明する。
図１〜図３において、１０は上部構造体１１と下部構造体１３との間に介挿された本実施形態の機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置で、１２はその主体を成すゴム支承体である。

ゴム支承体１２は下部補強プレート１４，上部補強プレート１６の間において複数のゴム弾性層１８と、下部補強プレート１４，上部補強プレート１６よりも薄肉の中間補強プレート２０とを交互に積層し、加硫接着により一体化した構造のものである。
ここで下部補強プレート１４，上部補強プレート１６，中間補強プレート２０は何れも鋼板から成っている。

２２は鋼板から成る下沓で、この下沓２２とゴム支承体１２における下部補強プレート１４とがボルト２４にて固定されている。
下沓２２はまた、ベースプレート２８に対しボルト２６にて固定され、かかるベースプレート２８を介して下部構造体１３に固定されている。
尚、図中３０は下部構造体１３に埋設されたアンカーボルトである。

ゴム支承体１２の上部には、鋼板から成るフランジプレート３２がボルト３３にて固設されている。
ここでフランジプレート３２は、図１に示しているように橋軸方向の各端部が所定寸法同方向に突き出している。
３４は上部構造体１１に固定された上沓である。

図２に示しているように、ゴム支承体１２における上部補強プレート１６，下部補強プレート１４とフランジプレート３２，下沓２２とは剪断キー３６，３７にて水平方向にキー結合されており、更に上沓３４もまた、上部構造体１１に固定のソールプレートに対し剪断キー３８にて水平方向にキー結合されている。

ここで剪断キー３６，３７，３８は、ゴム支承体１２における上部補強プレート１６，フランジプレート３２及び上沓３４の橋軸方向及び橋軸直角方向の中心部に設けられている。
これら剪断キー３６，３７，３８は平面円形状をなしており、全周に亘って対応する円形状の嵌込孔３９に隙間なく嵌め込まれている。

フランジプレート３２にはまた、橋軸方向において中心部の位置且つ橋軸直角方向において中心部から互いに逆方向に隔たった２箇所において別途の剪断キー４２が設けられている。
具体的には、フランジプレート３２には平面円形状の嵌込孔４０が設けられていて、そこに対応する円形状の剪断キー４２が嵌込固定され、その上部がフランジプレート３２から上方に突出している。
一方上沓３４には、対応する位置において剪断キー４２よりも大径のキー穴４４が設けられており、そこに隙間Ｓ_１（図４（Ｂ）参照）を形成する状態で剪断キー４２の上部が挿入されている。

そしてこの剪断キー４２とキー穴４４とが、図４（Ｂ）に示す軸受部４６を介して水平方向に係合し固定されている
ここで軸受部４６は、円弧状の凸曲面４８を有する内輪５０と、対応する円弧状の凹曲面５２を有する外輪５４とで構成されている。

図４（Ｂ）において、図中に示したＯは上部構造体１１と一体に回転運動する上沓３４の回転中心を表しており、上記軸受部４６における内輪５０の凸曲面４８は、この回転中心Ｏを中心とした半径Ｒの円弧面とされている。
また外輪５４における凹曲面５２も対応する円弧面とされており、それら凸曲面４８と凹曲面５２とが、回転中心Ｏを中心として図中上下方向に相対摺動可能に面接触する状態で互いに嵌合している。

これら軸受部４６を構成する内輪５０と外輪５４とは、それぞれ剪断キー４２，上沓３４とは別体の部材から成っている。
ここで外輪５４は上沓３４のキー穴４４に対し図中上下方向及び水平方向に移動不能な状態で、キー穴４４に内嵌状態に組み付けられている。
一方内輪５０は、剪断キー４２に対しその外周面に沿って図中上下方向に相対摺動可能な状態で水平方向に固定状態に剪断キー４２に外嵌されている。
即ちこの実施形態では、内輪５０に対し剪断キー４２が図中上下方向に相対摺動可能とされている。
尚、内輪５０及び外輪５４即ちその凸曲面４８及び凹曲面５２は、平面円形状をなす剪断キー４２の周りに全周に亘って円環状に形成されている。

図１に示しているように、フランジプレート３２の上面５５は、上記の剪断キー４２及びキー穴４４から橋軸方向に離れるにつれて下向きに傾斜する傾斜面とされている。
一方上沓３４の下面５７は水平方向に傾斜のない平坦な面とされており、その結果として、フランジプレート３２の上面５５と上沓３４の下面５７との間には、剪断キー４２及びキー穴４４から橋軸方向に離れるにつれて漸次増大する隙間Ｓ_２が形成されている。

図１に示しているように、上沓３４の橋軸方向の両端部にはストッパブロック５６が下向きに垂下する状態で設けられている。
ここでストッパブロック５６は、ボルト５８にて固定されている。
このストッパブロック５６の下端からは内向き、即ちゴム支承体１２に向って受部６０が突出させられている。

ここで受部６０とフランジプレート３２の端部との間には上下方向の隙間Ｓ_３が形成されている。
更にまたこのストッパブロック５６とフランジプレート３２の端部との間には橋軸方向の隙間Ｓ_４が形成されている。
この隙間Ｓ_４は、後述するように上沓３４がフランジプレート３２に対して回転運動する際にその回転を確保するためのものである。

次に図５は、上部構造体１１の回転運動に伴って上沓３４が回転運動する際の作用を表している。
同図に示しているようにこの実施形態の水平荷重弾性支承装置１０では、下部構造体１３に固定のゴム支承体１２側のフランジプレート３２と、上部構造体１１に固定されてこれと一体に移動する上沓３４とを水平方向に固定して、同方向の荷重を伝達する剪断キー４２とキー穴４４とを、軸受部４６を介して同方向に固定しているため、更には剪断キー４２とキー穴４４との間に上下方向の隙間Ｓ_１が形成してあるため、上沓３４が回転運動する際、内輪５０と外輪５４との相対摺動によって、詳しくは内輪５０の凸曲面４８と外輪５４の凹曲面５２との相対摺動によって、上沓３４の回転運動が許容される。

即ち上部構造体１１の回転運動が、その軸受部４６において良好に吸収され、かかる上部構造体１１の回転運動がゴム支承体１２に対し作用するのが防止されている。
その結果として、上部構造体１１の回転運動に伴って、設置状態で鉛直方向に非圧縮状態のゴム支承体１２に対し上向きの引張り力が働くといったことがなく、従ってその引張り力によってゴム支承体１２が損傷してしまうといったことが防止される。

本実施形態では、上記軸受部４６の作用及び隙間Ｓ_１に加えて、フランジプレート３２と上沓３４との間の隙間Ｓ_２によって上沓３４の回転運動が許容されるが、このときフランジプレート３２と上沓３４との間の隙間Ｓ_２が水平方向に一様な大きさの隙間であると、上沓３４が回転運動したときにフランジプレート３２の橋軸方向の端部且つ角部が、上沓３４の下面５７に対し部分的に当って、そこに大きな荷重が集中的に作用してしまう問題が生ずる。

しかるに本実施形態ではその隙間Ｓ_２が、中心部から橋軸方向に離れるにつれて漸次増大する隙間とされているため、詳しくはフランジプレート３２の上面５５が中心部から橋軸方向に離れるにつれて下向きに傾斜する傾斜面とされているため、上沓３４が回転運動してフランジプレート３２に当接したときに、上沓３４とフランジプレート３２とが面で接触することができる。
従ってそのとき作用した荷重が良好に接触面全体に亘って均等且つ広く分散され、部分的に大きな荷重が集中的に作用するといったことが防止される。

本実施形態の水平荷重弾性支承装置１０は、上部構造体１１及び上沓３４が水平方向に変位したとき、剪断キー３６，３８及び４２を介して上沓３４からの水平方向荷重がフランジプレート３２に、更にはゴム支承体１２の各ゴム弾性層１８に伝達されて、それらゴム弾性層１８が水平方向に剪断弾性変形し、上部構造体１１の水平方向荷重を弾性的に支持する。
これによって上部構造体１１の水平方向変位を許容しつつ、一定以上の変位をゴム弾性層１８の弾性変形抵抗によって規制する。

この上部構造体１１及び上沓３４のゴム支承体１２に対する相対的な水平方向変位は、地震等においては大きな変位となる。
この場合、本実施形態の水平荷重弾性支承装置１０では、フランジプレート３２に対し上部構造体１１から上沓３４を介して大きな水平方向荷重が作用したとき、上沓３４の橋軸方向の両端部に設けたストッパブロック５６の受部６０が、図６に示すようにフランジプレート３２の同方向の両端部を下側から受けることによって、即ち受部６０によるフランジプレート３２両端部に対するストッパ作用によって、フランジプレート３２の過大な回転運動を防止する。即ちフランジプレート３２がゴム支承体１２に対し過剰に傾いた状態となるのを防止する。
その結果として、フランジプレート３２を通じてゴム支承体１２に対し、回転運動に伴う大きな引張り力が作用するのを防止することができる。

尚、この地震等に伴う上部構造体１１の相対的な水平方向の大きな変位は稀にしか発生するものではなく、従ってその際にフランジプレート３２に対し若干の回転運動が生じたとしても特にそのことが問題になることはない。

以上のような本実施形態の水平荷重弾性支承装置１０によれば、剪断キー４２とキー穴４４とに設けた凸曲面４８と凹曲面５２とによって水平方向の衝撃力を発生させることなく水平方向荷重を受けることができる。その際凸曲面４８と凹曲面５２とは面接触しているため、水平方向荷重を面で広い範囲に亘って受けることができる。
従って図１１に示す水平荷重弾性支承装置２４８と異なって、水平荷重弾性支承装置１０をコンパクトに構成することができる。

また本実施形態では、軸受部４６を凸曲面４８を有する内輪５０と凹曲面５２を有する外輪５４とで構成し、そして内輪５０を剪断キー４２に対して水平方向に固定状態に外嵌し、また外輪５４をキー穴４４に対して水平方向に固定状態に内嵌させているため、簡単に軸受部４６を構成することができる。

また剪断キー４２を内輪５０に対して上下方向に相対摺動可能となしていることから、剪断キー４２が内輪５０に対して上下方向に変位可能であり、これにより鉛直方向の変位に対しても剪断キー４２と内輪５０との相対摺動に基づいてこれを良好に吸収することができる。

以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。

本発明の一実施形態の水平荷重弾性支承装置を上部構造体，下部構造体とともに示す図である。同実施形態の水平荷重弾性支承装置の橋軸直角方向の一部切欠断面図である。図２のIII−III視図（但し上沓を一部省略、一部切欠き）である。同実施形態の水平荷重弾性支承装置の要部を示す図である。同実施形態の水平荷重弾性支承装置の一作用状態を示す図である。同実施形態の水平荷重弾性支承装置の図５とは異なる一作用状態を示す図である。橋梁支承装置による上部構造体の支持状態の概念図である。機能分離型橋梁支承装置のゴム支承体の問題点を機能兼用型の橋梁支承装置のゴム支承体と比較して示す説明図である。従来公知の機能分離型橋梁支承装置及びその鉛直荷重支承装置を示す図である。図９の機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置を示す図である。図９，図１０とは異なる従来の機能分離型橋梁支承装置における水平荷重弾性支承装置を示す図である。

符号の説明

１０水平荷重弾性支承装置
１１上部構造体
１２ゴム支承体
１３下部構造体
１８ゴム弾性層
２０中間補強プレート
３２フランジプレート
３４上沓
４２剪断キー
４４キー穴
４６軸受部
４８凸曲面
５０内輪
５２凹曲面
５４外輪
５５上面
５７下面
６０受部
Ｓ_１，Ｓ_２，Ｓ_３隙間

Claims

橋梁における上部構造体と下部構造体との間に介挿され、該上部構造体の水平方向変位を許容しつつ鉛直荷重を支持する鉛直荷重支承装置と併用されて、該上部構造体の水平方向荷重を弾性支持する機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置であって、
弾性層と剛性の補強プレートとを複数積層した構造の弾性支承体の上部にフランジプレートが固設されて、該フランジプレートと前記上部構造体に固定される上沓とが、何れか一方に設けられた剪断キーと、他方に設けられて該剪断キーを挿入させるキー穴との係合により水平方向に固定され、且つそれら剪断キーとキー穴とが、凸曲面と該凸曲面に対して相対摺動可能に嵌合且つ面接触する凹曲面とを有する軸受部を介して係合しているとともに、該剪断キーと該キー穴との間には上下方向の隙間が形成してあり、前記上部構造体の撓みに伴う前記上沓の回転運動を、それら凸曲面と凹曲面との相対摺動により吸収するようになしてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１において、前記剪断キーが前記フランジプレートの側に、前記キー穴が前記上沓の側に設けてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１，２の何れかにおいて、前記剪断キーが平面円形状をなしており、前記凸曲面及び凹曲面が該剪断キーの周りに全周に亘って円環状に形成してあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１〜３の何れかにおいて、前記剪断キー及びキー穴が前記フランジプレート及び上沓における橋軸方向の中心部の位置に設けてあり、該上沓が該フランジプレートの該橋軸方向の略中心位置の回りに回転可能となしてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１〜４の何れかにおいて、前記軸受部が前記凸曲面を有する内輪と、前記凹曲面を有する外輪とにより構成されていて、該内輪が前記剪断キーに対して水平方向に固定状態に外嵌され、また該外輪が前記キー穴に対して水平方向に固定状態に内嵌されていることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項５において、前記剪断キーが前記内輪に対して上下方向に相対摺動可能となしてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１〜６の何れかにおいて、前記フランジプレートの上面と前記上沓の下面とは、それらの間に前記剪断キー及びキー穴から前記橋軸方向に離れるにつれて漸次増大する隙間を形成する面となしてあり、該上沓が回転運動して該上沓の下面が該フランジプレートの上面に当接したときに、それらが面接触するようになしてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項７において、前記フランジプレートの上面及び前記上沓の下面の何れか一方又は両方が傾斜面となしてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。
請求項１〜８の何れかにおいて、前記上沓の前記橋軸方向の両端部には、前記フランジプレートの該橋軸方向の両端部を下側から受ける受部が、該フランジプレートの両端部に対し上下方向の隙間を形成する状態で設けてあることを特徴とする機能分離型橋梁支承装置用の水平荷重弾性支承装置。