JP2007291676A - 構造物用ゴム密封型固定支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 構造が簡単で、施工コストの安価で、地震時の全方向の水平力及び上揚力に抵抗可能な構造物用ゴム密封型固定支承装置を提供することを目的とする。
【解決手段】下部構造（２）に固定される下鋼板（７）にゴム沓載置用ポット部（４１）を形成し、前記ゴム沓載置用ポット部（４１）にゴム沓（１３）を載置し、前記ゴム沓載置用ポット部（４１）のゴム沓（１３）上に上部構造（３）に固定される上鋼板（１９）の下面が前記ゴム沓封入用ポット部（４１）内のゴム沓（１３）を密封するように載置した構造物用ゴム密封型固定支承装置（１）において、下鋼板（７）または上鋼板（１９）に一端部が固定されたせん断キー部材（１１）がゴム沓（１３）を貫通し、該せん断キー部材（１１）の他端部に大径部（２４）を形成し、前記大径部（２４）を上鋼板（１９）または下鋼板（７）に形成した係合段部（２１）に係合させ、該せん断キー部材（１１）が水平方向のせん断キーとしての機能と、上揚力止めの機能とを備えることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、建築物、塔状構造物、橋梁等の各種構造物を支持するための構造物用ゴム密封型固定支承装置に関する。

従来、図５に示されるように、地震時の回転たわみの吸収性を向上するために、下部構造１０１に固定された下鋼板１０２、下鋼板に形成されたゴム沓載置用ポット部１０８、ゴム沓載置用ポット部１０８に載置されるゴム沓１０３、前記ゴム沓載置用ポット部（１０８）のゴム沓１０３上に上部構造に固定される上鋼板の下面が前記ゴム沓１０３を密封するように載置した構造物用ゴム密封型固定支承装置１００が提案されている。この種の固定支承装置は、大地震時の水平力及び上揚力によるゴム沓１０３の破壊を防止するために、直交する方向にそれぞれ１対のサイドブロック１０６と、サイドブロック１０６に形成された上揚力止め部材１０７を配置したものが開発されている。
特開２０００−１７８９２１号公報

しかしながら、水平力によるゴム沓の変形を防止するサイドブロックを直交する方向に設けたとしても、地震時の水平力は全方向であるため、全ての水平力に対するゴム沓の変形を防止することができないという問題があった。そして、サイドブロックを直交する方向に配置することは、狭い空間内でのサイドブロックの配置が困難であり、部品数が多くなり、施工も困難であるため、高コストの支承構造となるという問題を有するものであった。

本発明は、上記課題を解決する、構造が簡単で、施工コストの安価で、地震時の全方向の水平力及び上揚力に抵抗可能な構造物用ゴム密封型固定支承装置を提供することを目的とする。

本第１発明は、上記課題を解決するために、下部構造に固定される下鋼板にゴム沓載置用ポット部を形成し、前記ゴム沓載置用ポット部にゴム沓を載置し、前記ゴム沓載置用ポット部のゴム沓上に上部構造に固定される上鋼板の下面が前記ゴム沓載置用ポット部内のゴム沓を密封するように配置した構造物用ゴム密封型固定支承装置において、下鋼板または上鋼板に一端部が固定されたせん断キー部材がゴム沓を貫通し、該せん断キー部材の他端部に大径部を形成し、前記大径部を上鋼板または下鋼板に形成した係合段部に係合させ、該せん断キー部材が水平方向のせん断キーとしての機能と、上揚力止めの機能とを備えることを特徴とする。

本第２発明は、本第１発明の構造物用固定支承装置において、前記せん断キー部材の断面形状を円形断面または多角形断面とすることを特徴とする。

本第３発明は、本第１または第２発明の構造物用固定支承装置において、前記せん断キー部材の配置を中央部に１本または複数本とすることを特徴とする。

本第４発明は、本第１〜第３発明のいずれかの構造物用固定支承装置において、前記せん断キー部材とゴム沓とを一体加硫成形により一体に形成することを特徴とする。

本第５発明は、本第１〜第４発明のいずれかの構造物用固定支承装置において、下鋼板または上鋼板へのせん断キー部材の一端部の固定手段及びせん断キー部材の他端部への大径部の固定手段として、ネジ、焼きばめ、冷やしばめ、削り出しのいずれかを選択することを特徴とする。

本第６発明は、本第１〜第５発明のいずれかの構造物用固定支承装置において、前記大径部の下面と係合段部との上面との間に５ｍｍ以内の隙間を形成することを特徴とする。

本第７発明は、本第６発明の構造物用固定支承装置において、前記隙間に軟鋼またはゴム等の柔軟な材料を挿入することを特徴とする。

本発明の下部構造に固定される下鋼板にゴム沓載置用ポット部を形成し、前記ゴム沓載置用ポット部にゴム沓を載置し、前記ゴム沓載置用ポット部のゴム沓上に上部構造に固定される上鋼板の下面が前記ゴム沓載置用ポット部内にゴム沓を密封するように配置した構造物用ゴム密封型固定支承装置において、下鋼板または上鋼板に一端部が固定されたせん断キー部材がゴム沓を貫通し、該せん断キー部材の他端部に大径部を形成し、前記大径部を上鋼板または下鋼板に形成した係合段部に係合させ、該せん断キー部材が水平方向のせん断キーとしての機能と、上揚力止めの機能とを備える構成により、せん断キー部材が地震時の水平方向の全方向の水平力と上揚力に抵抗できるので、構造が簡単で、無駄なスペースを必要としない構造物用ゴム密封型固定支承装置とすることができる。また、構造物用ゴム密封型固定支承は、ゴム沓の弾性部材のせん断変形が不必要であるため、せん断キー部材とゴム沓の貫通孔との間の間隙を必要としないから支承寸法を最小値に抑えることができコスト削減が可能となる。
せん断キー部材の断面を円形断面または多角形断面とする構成により、せん断キー部材の材料選択が容易になる。
せん断キー部材の配置を中央部に１本または複数本とする構成により、支承装置の規模に応じて自由にせん断キー部材の配置本数を設計できる。
せん断キー部材とゴム沓とを一体加硫成形により一体に形成する構成により、上下部構造との固定配置が容易になる。
下鋼板または上鋼板へのせん断キー部材の一端部の固定手段及びせん断キー部材の他端部への大径部の固定手段として、ネジ、焼きばめ、冷やしばめ、削り出しのいずれかを選択する構成により、耐久性の高い接合が可能となる。
大径部の下面と係合段部との上面との間に５ｍｍ以内の隙間を形成する構成により、熱膨張による大径部への押圧力を軽減し、地震時に回転力が作用した時に、大径部と係合段部との間にこじり応力が作用するのを防止することができる。
隙間に軟鋼またはゴム等の柔軟な材料を挿入する構成により、熱膨張による大径部への押圧力を軽減し、地震時に回転力が作用した時に、大径部と係合段部との間のこじり応力の緩衝作用をすると共に、隙間への塵埃等の侵入を防止できる。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の構造物用ゴム密封型固定支承装置の第一実施形態を示す図である。構造物用ゴム密封型固定支承装置１は、下部構造２と上部構造３との間に配置される。下部構造２には、アンカー部材用孔が形成され、アンカー部材４が挿入され、アンカー部材４の上端は雌ねじ筒５に溶接または螺着により固定される。アンカー部材用孔に無収縮モルタルが充填される。下鋼板７の４隅には、ボルト挿通孔が形成され、ボルト９が挿通され、雌ねじ筒５の雌ねじと螺着し、下鋼板７を下部構造２に固定する。

下鋼板７上には、円環状の環状囲壁４０が突設形成される。環状囲壁４０は、下鋼板７と一体に形成しても、環状囲壁４０を下鋼板７に溶着して形成しても良い。連続突出壁４０に囲まれた空間が、ゴム沓載置用ポット部４１となる。ゴム沓載置用ポット４１の形成手段として、平らな下鋼板７を切削加工して凹部を形成しても良い。ゴム沓載置用ポット部４１内に、ゴム沓１３が載置される。ゴム沓１３の外径は、ゴム沓載置用ポット部４１の内径と同径かあるいはそれよりも僅かに小径とする。ゴム沓１３の厚さは、上部構造３の回転たわみに追従するに足る厚さとする。ゴム沓１３の上面の縁部には金属製のバックアップリング４２が設置される。

上部構造３にボルト３１で固定された上鋼板１９は、上部フランジ部１９Ａと下部円柱部１９Ｂとで構成される。上部フランジ部１９Ａと下部円柱部１９Ｂを一体に形成しても、上部フランジ部１９Ａに下部円柱部１９Ｂを溶接等の手段により溶着して形成しても良い。上鋼板１９の下部円柱部１９Ｂの下面はゴム沓載置用ポット部４１に載置されたゴム沓１３に当接し、ゴム沓１３の上面の縁部に設置されたバックアップリング４２と協働してゴム沓１３を密封状態にする。下部円柱部１９の外径は、ゴム沓載置用ポット部４１の内径より僅かに小径とされ、その揺動が許容される。環状囲壁４０の上端面にシールリング４３が設置され、上鋼板１９の上部フランジ部１９Ａとシール面を形成し、ゴム沓載置用ポット部４１内に塵埃等の異物が侵入するのを防止する。

下鋼板７の中央にはせん断キー部材１１の下端が固定される。せん断キー部材１１と下鋼板７との固定は、ネジ、焼きばめ、冷やしばめ、削り出しのいずれかを選択する。溶接による固定は、狭い作業空間での作業のため溶接欠陥等が発生する可能性が高いので採用しないほうが望ましい。

せん断キー部材１１は、ゴム沓載置用ポット部４１に載置されたゴム沓１３に形成した中心孔１８に挿入される。中心孔１８の内径は、せん断キー部材１１の外径とほぼ同じか、２ｍｍ以下大きくても良い。また、ゴム沓１３とせん断キー部材１３を一体加硫成形により一体に形成してもよい。せん断キー部材１１の断面形状は、図２（ａ）に示されるような円形断面、図２（ｂ）に示されるような４角形断面、図２（ｃ）に示されるような６角形断面であってもよい。

ゴム沓１３を挿入したせん断キー部材１１の上部が、上部構造３にボルト３１により固定された上鋼板１９の下部円柱部１９Ｂ、上部フランジ部１９Ａに形成した貫通孔に挿入され、上部フランジ部１９の貫通孔には、係合断部２１が形成される。上鋼板１９の貫通孔に挿入したせん断キー部材１１の先端に大径部２４が固定される。せん断キー部材１１と大径部２４との固定手段としては、ネジ、焼きばめ、冷やしばめ、削り出しのいずれかを選択する。大径部２４の下面と係合段部２１の上面とで形成される係合面には、熱膨張による大径部２４への上向きの押圧力を軽減し、地震時の回転応力によるこじり応力の緩衝領域として５ｍｍ以内の隙間３２を形成する。また、この隙間３２に軟鋼またはゴム等の柔軟な材料を挿入することにより、地震時の回転応力によるこじり応力の緩衝作用と、塵埃等の異物の侵入防止の機能をもたせてもよい。さらに、大径部２４の外周面と係合段部２１の内側面との間にも隙間を形成し、地震時に大径部２４に横方向の押圧力が負荷するのを防止する。

本発明の第一実施形態の作用を説明する。地震が発生し構造物用固定支承装置１に大きな上揚力が作用すると、上鋼板１９の係合断部２１に係合した大径部２４が上鋼板１９に形成した係合段部２１の上面と当接し、上部構造３に加わる上揚力に抵抗して制御する。また、下向きの力が作用した時は、上鋼板１９が係合段部２１に当接した大径部２４を介してゴム沓１３を圧縮しながら下方に移動し免震を行う。

ゴム沓１３に水平方向の応力が作用した時、せん断キー部材１１がゴム沓１３と上鋼板１９を固定した上部構造３の水平移動を制限し、上部構造３を免震する。

地震時に上部構造３に回転力が作用した時、せん断キー部材１１を介してゴム沓１３に伝達される。この時、上部構造３に固定された上鋼板１９に形成した係合段部２１の上面と、せん断キー部材１１に固定した大径部２４の下面との間に５ｍｍ以内の隙間３２を形成してあるので、係合段部２１と大径部２４との間にこじり応力が作用するを防止できる。また、隙間３２に、軟鋼またはゴム等の柔軟な材料を挿入しておくことにより、大径部２４と係合段部２１との間のこじり応力の緩衝作用をすると共に、隙間への塵埃等の侵入を防止できる。また、隙間３２は、熱膨張による大径部２４に上向きの押圧力の負荷を防止する機能を有する。

図３は、本発明の第二実施形態を示すものである。第２実施形態の特徴は、せん断キー部材１１を複数配置する点である。構造物用固定支承装置１の支承規模が大きい場合、地震時の大きな上揚力、大きな水平方向の応力に抵抗するために複数のせん断キー部材を配置する。他の構成及びその作用は第一実施形態同様であるので説明を省略する。

図４は、本発明の第４実施形態を示すものである。第４実施形態は、前記の第一、第二、第三実施形態と異なる点は、上部構造３に固定された上鋼板１９のせん断キー部材１１の上端を固定点である。他の構成及びその作用は、前記の第一、第二、第三実施形態と同様であるので説明を省略する。

本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 本発明の実施形態を示す図である。 従来技術を示す図である。

符号の説明

１：橋梁用固定弾性支承構造
２：下部構造
３：上部構造
４：アンカー部材
５：雌ねじ筒
７：下鋼板
９：ボルト
１１：せん断キー部材
１３：ゴム沓
１８：中心孔
１９：上鋼板
１９Ａ：上部フランジ部
１９Ｂ：下部円柱部
２１：係合段部
２４：大径部
３１：ボルト
３２：隙間
４０：環状囲壁
４１：ゴム沓載置用ポット部
４２：バックアップリング
４３：シールリング

Claims (7)

1. 下部構造に固定される下鋼板にゴム沓載置用ポット部を形成し、前記ゴム沓載置用ポット部にゴム沓を載置し、前記ゴム沓載置用ポット部のゴム沓上に上部構造に固定される上鋼板をその下面が前記ゴム沓載置用ポット部内のゴム沓を密封するように載置した構造物用ゴム密封型固定支承装置において、下鋼板または上鋼板に一端部が固定されたせん断キー部材がゴム沓を貫通し、該せん断キー部材の他端部に大径部を形成し、前記大径部を上鋼板または下鋼板に形成した係合段部に係合させ、該せん断キー部材が水平方向のせん断キーとしての機能と、上揚力止めの機能とを備えることを特徴とする構造物用ゴム密封型固定支承装置。
2. 前記せん断キー部材の断面形状を円形断面または多角形断面とすることを特徴とする請求項１に記載の構造物用ゴム密封型固定支承装置。
3. 前記せん断キー部材の配置を中央部に１本または複数本とすることを特徴とする請求項１または２に記載の構造物用ゴム密封型固定支承装置。
4. 前記せん断キー部材とゴム沓とを一体加硫成形により一体に形成することを特徴とする請求項１〜３のいずれかの橋梁用ゴム密封型固定弾性支承構造。
5. 下鋼板または上鋼板へのせん断キー部材の一端部の固定手段及びせん断キー部材の他端部への大径部の固定手段として、ネジ、焼きばめ、冷やしばめ、削り出しの中から選択することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の構造物用ゴム密封型固定支承装置。
6. 前記大径部の下面と係合段部との上面との間に５ｍｍ以内の隙間を形成することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の構造物用ゴム密封型固定支承装置。
7. 前記隙間に軟鋼またはゴム等の柔軟な材料を挿入することを特徴とする請求項６に記載の構造物用ゴム密封型固定支承装置。

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