JP2005256365A - Rubber supporter for bridge - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、橋梁を支承するのに好適な橋梁用ゴム支承体に関する。 The present invention relates to a rubber bearing for a bridge suitable for supporting a bridge.
一般に、橋梁を支承するゴム支承体としては、鋼板等の硬質板と粘弾性を有するゴム材料を主成分とするゴム層とを交互に積層した構造体が広く使用されている。この橋梁用のゴム支承体には、橋梁の振動を減衰させる優れた減衰特性が要求されるだけでなく、橋梁が氷点下の低温から30℃を超える高温に至る自然環境下に設置されることがあるため、等価剛性の温度依存性が小さいことが望まれている。 In general, a structure in which a hard plate such as a steel plate and a rubber layer mainly composed of a viscoelastic rubber material are alternately laminated is widely used as a rubber support for supporting a bridge. This rubber bearing body for bridges is not only required to have excellent damping characteristics to attenuate the vibration of the bridge, but also the bridge can be installed in a natural environment from low temperature below freezing to over 30 ° C. For this reason, it is desired that the temperature dependence of the equivalent rigidity is small.
従来から、この温度依存性を向上させるために、所定量のカーボンブラックを配合させたり(特許文献1)、所定量のシリカを配合させたり(特許文献2)、硫黄の配合量を増加させるなどの種々の手法が検討されている。しかしながら、これらの手法を用いて温度依存性を改良すると、一方で減衰特性が低下してしまうという問題がある。
本発明の課題は、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰特性を低下させることなく、等価剛性の温度依存性が小さいゴム支承体を提供することである。 An object of the present invention is to provide a rubber bearing body having a low temperature dependency of equivalent rigidity without deteriorating damping characteristics in an environmental temperature range of −10 ° C. to 40 ° C.
上記課題を解決するための本発明の橋梁用ゴム支承体は、以下の構成からなる。
(1) 剛性を有する硬質板とゴム層とが交互に積層されたゴム支承体であって、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1の範囲にあり、下記式で表される等価剛性の変化率(R)がR≦0.25の範囲にあることを特徴とする橋梁用ゴム支承体。
(3) 前記ゴム層のゴム成分100質量部に対して、前記カーボンブラックが50質量部以下の割合で配合されている(2)記載の橋梁用ゴム支承体。
In order to solve the above problems, a rubber bearing body for a bridge according to the present invention has the following configuration.
(1) A rubber bearing in which rigid hard plates and rubber layers are alternately laminated, and the damping constant (heq) is in the range of 0.04 ≦ heq ≦ 0.1 in the environmental temperature range of -10 ° C to 40 ° C. A rubber bearing body for a bridge, characterized in that the rate of change (R) in equivalent stiffness represented by the following formula is in a range of R ≦ 0.25.
(3) The bridge rubber bearing body according to (2), wherein the carbon black is blended at a ratio of 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component of the rubber layer.
上記のように、環境温度-10℃から40℃の範囲での減衰定数(heq)および等価剛性の変化率(R)が上記範囲にある本発明の橋梁用ゴム支承体は、減衰特性が低下することなく橋梁用ゴム支承体に要求される範囲内にあり、かつ等価剛性の温度依存性が小さいので、低温から高温までの広い温度範囲に晒される環境下において使用することができる。 As described above, the damping constant (heq) and the change rate of equivalent stiffness (R) in the range of ambient temperature -10 ° C to 40 ° C are in the above range, the rubber bearing body for bridges of the present invention has a reduced damping characteristic. Therefore, it can be used in an environment exposed to a wide temperature range from a low temperature to a high temperature because it is within the range required for the rubber bearing body for bridges and the temperature dependence of the equivalent rigidity is small.
上記のような広い温度範囲に晒される環境下で使用できる本発明のゴム支承体は、例えばゴム層に、カーボンブラックだけでなくシリカをも配合し、さらにカーボンブラックとシリカの配合比率を前記した所定の範囲に調節することにより得られる。したがって、比表面積の大きい特殊シリカやシリコーンゴム、シリコーン変性エチレン-プロピレンゴムなどの高価なポリマーを使用しなくても、橋梁用ゴム支承体に要求される減衰特性を有するとともに、温度変化の大きな環境下であっても橋梁用ゴム支承体に要求される等価剛性を発揮する橋梁用ゴム支承体を得ることができるので、コストアップを抑制することができる。 The rubber support of the present invention that can be used in an environment exposed to a wide temperature range as described above, for example, contains not only carbon black but also silica in the rubber layer, and further, the mixing ratio of carbon black and silica is described above. It is obtained by adjusting to a predetermined range. Therefore, it has the damping characteristics required for a rubber bearing body for bridges and has a large temperature change without using expensive polymers such as special silica, silicone rubber, and silicone-modified ethylene-propylene rubber with a large specific surface area. Even if it is below, since it is possible to obtain a bridge rubber bearing body that exhibits the equivalent rigidity required for the bridge rubber bearing body, an increase in cost can be suppressed.
以下、本発明の一実施形態にかかる橋梁用ゴム支承体について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態にかかるゴム支承体を示す断面図である。このゴム支承体11は、剛性を有する硬質板12と粘弾性を有するゴム層13とを交互に積層接着して形成した構造体である。
Hereinafter, a rubber bearing body for a bridge according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing a rubber bearing body according to the present embodiment. The
硬質板12は、ゴム支承体11の内部に配置された内部硬質板12a、上部に配置された上部硬質板12bおよび下部に配置された下部硬質板12cからなる。これらの硬質板12としては、例えば鋼板等の金属板、セラミックス、硬質プラスチック板等の材料を用いることができる。内部硬質板12aは、その厚さが1〜6mm程度であるのがよく、枚数が3〜10枚程度であるのがよい。また、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cの厚さは20〜60mm程度であるのがよい。
The
ゴム支承体11は、環境温度-10℃から40℃の範囲において、減衰定数(heq)が0.04≦heq≦0.1、好ましくは0.04≦heq≦0.08の範囲にあり、等価剛性の変化率(R)がR≦0.25、好ましくはR≦0.23の範囲にあるのがよい。ここで、変化率(R)とは、R=|K(40℃)−K(-10℃)|/K(40℃)から求められる値である。K(40℃)は40℃における等価剛性値を示し、K(-10℃)は-10℃における等価剛性値を示す。
The
ゴム層13は、主成分であるゴム成分に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、遅延剤、可塑剤、必要に応じて着色剤などの配合剤を配合したものである。特に、本発明では、ゴム層13に配合剤としてカーボンブラックとシリカを所定の配合比率で配合する。ゴム層13は、各層の厚さが1〜50mm程度であるのがよい。
The
カーボンブラックおよびシリカは、{シリカの配合量[A](質量)/カーボンブラックの配合量[B](質量)}≧0.15、好ましくは0.15≦([A]/[B])≦0.45の割合でゴム層13に配合される。特に、ゴム層13のゴム成分100質量部に対して、カーボンブラックが50質量部以下、好ましくは30〜50質量部の割合で配合され、シリカが4.5〜20質量部の割合で配合されるのがよい。このような配合条件でカーボンブラックおよびシリカを配合することによって、減衰特性を低下させることなく橋梁用ゴム支承体に要求される前記範囲内とし、しかも等価剛性の変化率を上記範囲内にして等価剛性の温度依存性を小さくすることができる。一方、カーボンブラックおよびシリカの配合量が上記範囲よりも多くなると、ゴム支承体11を作製する際の加工性が低下するおそれがある。また、これらの配合量が上記範囲よりも少なくなると、橋梁用ゴム支承体として必要な減衰特性が低下する、あるいは等価剛性の温度依存性が大きくなるおそれがある。
Carbon black and silica have a ratio of {silica compounding amount [A] (mass) / carbon black compounding amount [B] (mass)} ≧ 0.15, preferably 0.15 ≦ ([A] / [B]) ≦ 0.45 Is added to the
ゴム成分としては、例えばジエン系ゴムを使用することができる。ジエン系ゴムとしては、天然ゴムの他、クロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等の合成ゴムが挙げられる。 As the rubber component, for example, a diene rubber can be used. Examples of the diene rubber include natural rubber and synthetic rubber such as chloroprene rubber, styrene-butadiene rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, butyl rubber, and halogenated butyl rubber.
加硫剤としては、硫黄、有機過酸化物、亜鉛華、マグネシア等が挙げられる。加硫促進助剤としては、亜鉛華、ステアリン酸等が挙げられる。老化防止剤としては、例えばフェニル−α−ナフチルアミン、N,N'−ジフェニル−p−フェニレンジアミン、N−フェニル−N’−イソプロピル−p−フェニレンジアミン等のアミン系化合物;2,6−ジ−t−ブチル−p−クレゾール、4,4’−ブチリデンビス(3−メチル−6−t−ブチルフェノール)等のフェノール系化合物;等が挙げられる。可塑剤としては、例えば石油系プロセス油、タール、ピッチ、天然油脂、動植物油脂、合成可塑剤等が挙げられる。補強剤としては、上記したカーボンブラックおよびシリカの他、ホワイトカーボン等が挙げられる。 Examples of the vulcanizing agent include sulfur, organic peroxide, zinc white, and magnesia. Examples of the vulcanization acceleration aid include zinc white and stearic acid. Examples of the antioxidant include amine compounds such as phenyl-α-naphthylamine, N, N′-diphenyl-p-phenylenediamine, and N-phenyl-N′-isopropyl-p-phenylenediamine; 2,6-di- and phenolic compounds such as t-butyl-p-cresol and 4,4′-butylidenebis (3-methyl-6-t-butylphenol). Examples of the plasticizer include petroleum-based process oil, tar, pitch, natural fats and oils, animal and vegetable fats and oils, and synthetic plasticizers. Examples of the reinforcing agent include carbon black and silica as well as white carbon.
このようなゴム支承体11は、例えば金型内に内部硬質板12a、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cを所定の間隔で配置し、この金型内に、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を射出等により注入して加硫成形と同時に一体に接着することにより製造することができる。
In such a
ゴム支承体11を製造する他の方法としては、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を押出成形等により成形して所定厚みの軟質板を複数枚作製し、ついで、これらの軟質板と、内部硬質板12a、上部硬質板12bおよび下部硬質板12cとを積層して接着剤等により接着する方法等が挙げられる。接着剤としては、例えば酢酸ビニル系、アクリル系、エチレン共重合体系、ドープセメント、モノマセメント、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性接着剤;クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、再生ゴム系、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)系、天然ゴム系等のゴム系接着剤等が挙げられる。
As another method for manufacturing the
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の橋梁用ゴム支承体では、その形状、硬質板の積層数、ゴム層の積層数などは、使用状況に応じて適宜設定すればよく、上記実施形態に限定されるものではない。 As described above, the embodiment of the present invention has been described. However, in the rubber bearing body for a bridge according to the present invention, the shape, the number of laminated hard plates, the number of laminated rubber layers, and the like may be appropriately set according to the use situation. The invention is not limited to the above embodiment.
以下、実施例および比較例を挙げて、本発明をさらに詳細に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example are given and this invention is demonstrated further in detail, this invention is not limited to a following example.
[実施例1〜3および比較例1,2]
ゴム成分(天然ゴム(NR))100質量部に対して、各配合剤を表1に示す配合比率で配合したゴム組成物を調製した。ついで、成形機の金型内に内部硬質板(5枚)、上部硬質板(1枚)および下部硬質板(1枚)を所定の間隔で配置し、この金型内に上記ゴム組成物を注入し、加硫成形すると同時に一体化して、図1に示すようなゴム支承体をそれぞれ得た。得られたゴム支承体の詳細を以下に示す。
ゴム支承体のサイズ:長さ420mm、幅420mm、高さ134mm
内部硬質板のサイズ:長さ400mm、幅400mm、厚み3.2mm
上部・下部硬質板のサイズ:長さ400mm、幅400mm、厚み32mm
ゴム層:厚み9mm×6層
図1における幅W1:10mm
(幅W1:上部・下部硬質板の端部からゴム支承体の側面までの寸法)
内部硬質板の材質:SS400(JIS G3101)
上部・下部硬質板の材質:SM490(JIS G3106)
[Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2]
A rubber composition was prepared by blending each compounding agent at a compounding ratio shown in Table 1 with respect to 100 parts by mass of the rubber component (natural rubber (NR)). Next, an internal hard plate (5 sheets), an upper hard plate (1 sheet), and a lower hard plate (1 sheet) are arranged at predetermined intervals in the mold of the molding machine, and the rubber composition is placed in the mold. The rubber supports as shown in FIG. 1 were obtained by injecting and vulcanizing and integrating them at the same time. Details of the obtained rubber bearing are shown below.
Rubber bearing size: Length 420mm, width 420mm, height 134mm
Size of internal hard plate: length 400mm, width 400mm, thickness 3.2mm
Size of upper and lower hard plates: length 400mm, width 400mm, thickness 32mm
Rubber layer: Thickness 9 mm × 6 layers Width W1 in FIG. 1: 10 mm
(Width W1: Dimension from the end of the upper / lower hard plate to the side of the rubber bearing)
Material of internal hard plate: SS400 (JIS G3101)
Material of upper and lower hard plates: SM490 (JIS G3106)
<等価剛性,減衰定数>
上記で得られた各ゴム支承体の等価剛性および減衰定数を以下のようにして測定した。
すなわち、鉛直荷重6N/mm2の作用下で、試験温度を-10℃とし、剪断ひずみ振幅±175%で周波数0.5Hzの水平力をゴム支承体に11回繰り返し作用させた場合の等価剛性値K(-10℃)および減衰定数heq(-10℃)を下式(I),(II)によりそれぞれ求めた。
また、試験温度を40℃とした他は、上記と同様にして等価剛性値K(40℃)および減衰定数heq(40℃)を下式(I),(II)によりそれぞれ求めた。
The equivalent stiffness and damping constant of each rubber bearing obtained as described above were measured as follows.
That is, the equivalent stiffness when the test temperature is −10 ° C. under the action of a vertical load of 6 N / mm 2 , and a horizontal force having a shear strain amplitude of ± 175% and a frequency of 0.5 Hz is repeatedly applied to the
In addition, the equivalent stiffness value K (40 ° C.) and the damping constant heq (40 ° C.) were determined by the following equations (I) and (II) in the same manner as described above except that the test temperature was 40 ° C.
<等価剛性の変化率>
上記からもとめた等価剛性K(-10℃),K(40℃)を、下式(III)に代入して等価剛性の変化率(R)を求めた。結果を表1に示す。
The change rate (R) of the equivalent stiffness was obtained by substituting the equivalent stiffness K (-10 ° C) and K (40 ° C) obtained from the above into the following formula (III). The results are shown in Table 1.
次に、表1に示す配合比率で配合した各ゴム組成物を用いて、図2に示すような試験体21を作製した。この試験体21は、上部硬質板22b、内部硬質板22aおよび下部硬質板22cと、これらの間に積層接着されたゴム層23とからなる。この試験体21の詳細を以下に示す。
内部硬質板のサイズ:長さ101mm、幅25mm、厚み10mm
上部・下部硬質板のサイズ:長さ110mm、幅25mm、厚み10mm
ゴム層:長さ25mm、幅(W2)25mm、厚み(t)5.1mm
硬質板の材質:SS400(JIS G3101)
Next, using each rubber composition blended at a blending ratio shown in Table 1, a
Internal hard plate size: Length 101mm, width 25mm, thickness 10mm
Size of upper and lower hard plates: length 110mm, width 25mm, thickness 10mm
Rubber layer: length 25mm, width (W2) 25mm, thickness (t) 5.1mm
Hard plate material: SS400 (JIS G3101)
作製した試験体21の等価剛性値K(-10℃),K(40℃)および減衰定数heq(-10℃),heq(40℃)を上記と同様の試験条件で前記式(I),(II)により求めた。また、これらの値を前記式(III)に代入して等価剛性の変化率(R)を求めた。結果を表1に示す。
表1から、シリカを配合していない比較例2のゴム支承体は、橋梁用ゴム支承体に必要な減衰特性が得られていないことがわかる。また、シリカとカーボンブラックの配合比[A]/[B]が0.15未満の比較例1では、等価剛性の変化率が大きく温度依存性が大きい。一方、シリカとカーボンブラックの配合比[A]/[B]が0.15以上である実施例1〜3は、橋梁用ゴム支承体に要求される減衰特性を有し、しかも等価剛性の変化率が小さく温度依存性が小さい。 From Table 1, it can be seen that the rubber bearing body of Comparative Example 2 containing no silica does not have the damping characteristics required for the rubber bearing body for bridges. Further, in Comparative Example 1 in which the mixing ratio [A] / [B] of silica and carbon black is less than 0.15, the change rate of the equivalent stiffness is large and the temperature dependency is large. On the other hand, Examples 1 to 3, in which the compounding ratio [A] / [B] of silica and carbon black is 0.15 or more, have the damping characteristics required for the rubber bearing body for bridges, and also change in equivalent rigidity. The rate is small and the temperature dependency is small.
11 ゴム支承体
12 硬質板
12a 内部硬質板
12b 上部硬質板
12c 下部硬質板
13 ゴム層
11
Claims (3)
The rubber support for a bridge according to claim 2, wherein the carbon black is blended at a ratio of 50 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the rubber component of the rubber layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004068150A JP2005256365A (en) | 2004-03-10 | 2004-03-10 | Rubber supporter for bridge |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2008145819A1 (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Teknikum Oy | Flexible support for the hatch cover of a vessel |
-
2004
- 2004-03-10 JP JP2004068150A patent/JP2005256365A/en active Pending
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WO2008145819A1 (en) * | 2007-05-28 | 2008-12-04 | Teknikum Oy | Flexible support for the hatch cover of a vessel |
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