JP2009299281A - Horizontal bearing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、橋梁、陸橋、建築構造物、機械等の構造物を支承する、いわゆる機能分離型支承装置のうち、特に水平方向の荷重を支持するための水平支承装置に関する。 The present invention relates to a horizontal support device for supporting a load in a horizontal direction, among so-called function-separated type support devices that support structures such as bridges, overpasses, building structures, and machines.
従来から、橋梁等の上部構造物と橋脚等の下部構造物との間に支承装置を配置し、上部構造物から作用する力を下部構造物に伝達して、上部構造の荷重の載荷による撓みやねじれ変形を吸収することが行われている。 Conventionally, a support device has been arranged between an upper structure such as a bridge and a lower structure such as a pier, and the force acting from the upper structure is transmitted to the lower structure, so that the load due to the loading of the upper structure is deflected. Absorbing twist deformation.
荷重伝達機能には、鉛直力支持機能と水平力支持機能とがある。従来の橋梁用支承装置は、両機能を集約させた機能一体型支承装置が多かった。機能一体型支承は各機能を集約させるために支点構造が簡素であるという利点はあるが、各々の機能の兼ね合いにより支承部が大型化し、さらに支承部に局部的な損傷や一部の機能不全が生じた場合に、一方の機能だけでなく、他方の機能にまでその影響が大きく波及するという懸念もある。 The load transmission function includes a vertical force support function and a horizontal force support function. Many conventional bridge support devices have integrated functions that integrate both functions. The function-integrated bearings have the advantage that the fulcrum structure is simple in order to consolidate the functions, but the bearing part becomes larger due to the balance of each function, and the bearing part is locally damaged or partially malfunctions. When this occurs, there is a concern that not only one function but also the other function greatly affects the other function.
このようなことから、近時、上部構造物の鉛直荷重を支持する鉛直支承装置と、上部構造物の鉛直荷重を支持することなく、弾性体が水平方向にせん断変形して、上部構造物の水平荷重を支持する水平支承装置とを備えた機能分離型支承装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。 For these reasons, recently, the vertical bearing device that supports the vertical load of the upper structure and the elastic body is sheared and deformed in the horizontal direction without supporting the vertical load of the upper structure. A function-separated type support device including a horizontal support device that supports a horizontal load has been proposed (see, for example, Patent Document 1).
図11は、特許文献1に記載されているような従来の水平支承装置を示す正面図である。同図に示すように、この水平支承装置100は、下部構造物130の上面に固定される弾性体132と、上部構造物の下面に固定されるサイドブロック133とを備えている。
FIG. 11 is a front view showing a conventional horizontal bearing device as described in
弾性体132は、上部に上部構造物との間に隙間C1を形成する方形のフランジプレート131(上部鋼板)を有している。弾性体132は、フランジプレート131と下部鋼板(図示せず)との間に鋼板とゴム層とを交互に積層し、加硫接着により同時成形したものである。
The
一方、サイドブロック133は、フランジプレート131の橋軸方向および橋軸直角方向に沿う周面に係合可能であると共に、下部に設けた係合片134により、フランジプレート131の下面に隙間C2を介して係合している。
On the other hand, the
このような水平支承装置100では、弾性体132がせん断変形して水平荷重を支持し、上部構造物に回転が生じても、前記した隙間C1,C2によって回転を許容している。上揚力に対しては、係合片134がフランジプレート131に係合し、これにより弾性体132を介して上下部構造物間で上揚力を伝達し、上部構造物の落下を防止している。
In such a
しかしながら、弾性体132は、該弾性体の本体からはみ出した大きなフランジプレート131を有し、かつ該フランジプレート131を抱え込むようにサイドブロック133が上沓135の下面に取付けられている。したがって、水平支承装置100には、上部構造物の取付け面積が大きくなり、装置が大型化するという問題がある。
However, the
このような問題に対して、本出願人は、装置のコンパクト化を図った水平支承装置として、先に特許文献2に記載のような水平支承装置を開発した。この水平支承装置は、積層ゴム体の上部鋼板から逆L字形ブロックを上方に突設させ、この逆L字形ブロックに上沓を係合させている。これにより、上部鋼板を有する積層ゴム体より外側に突出するものをなくして、装置自体をコンパクトにしている。
しかしながら、この水平支承装置は、逆L字形ブロックを少なくとも一対突設させなければならず、部品点数が多くなり、上沓との取付方法も複雑になるという問題がある。
In response to such a problem, the present applicant has previously developed a horizontal bearing device as described in
However, this horizontal bearing device has a problem that at least a pair of inverted L-shaped blocks must be provided so as to increase the number of parts and the mounting method with the upper collar becomes complicated.
本発明の課題は、装置を大型化することなく、上部構造物への取付け構造をより簡単にした水平支承装置を提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a horizontal bearing device in which the structure for mounting to an upper structure is simplified without increasing the size of the device.
本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、以下の構成からなる解決手段を見出し、本発明を完成するに至った。
(1)上部構造物の鉛直荷重を支持することなく、水平方向にせん断変形して、前記上部構造物の水平荷重を支持する積層ゴム体を備えた水平支承装置であって、前記積層ゴム体は、上部鋼板と下部鋼板との間に中間鋼板とゴム層とを交互に積層し一体に成形したものであり、前記上部鋼板の上面には、上部が下部より水平方向の長さが大きく、かつ上部と下部との間に段部が形成されたキープレートが突設されており、前記上部構造物の下面に固定され、前記キープレートの段部に係合する係合部が形成された上沓が、前記上部鋼板およびキープレートとの間に遊間を有した状態で、前記キープレートの段部に係合していることを特徴とする水平支承装置。
(2)前記上沓は、中央部に前記キープレートの上部が貫通する貫通孔を有し、該貫通孔の内周面に前記キープレートの段部に係合する係合部を有する額縁形状である前記(1)記載の水平支承装置。
(3)前記上沓の貫通孔から露出する上部構造物の下面と、前記キープレートの上部上面との間に遊間を有する前記(2)記載の水平支承装置。
(4)前記キープレートによって形成された、前記上部鋼板と上部構造物との間隙を塞ぐように、前記上沓より外周側の当該間隙に弾性層が充填されている前記(1)〜(3)のいずれかに記載の水平支承装置。
As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventor has found a solution means having the following configuration, and has completed the present invention.
(1) A horizontal bearing device including a laminated rubber body that supports a horizontal load of the upper structure by being deformed in a horizontal direction without supporting a vertical load of the upper structure. Is formed by alternately laminating intermediate steel plates and rubber layers between the upper steel plate and the lower steel plate, and the upper surface of the upper steel plate has a larger horizontal length than the lower portion on the upper surface, In addition, a key plate having a step portion is formed between the upper portion and the lower portion, and an engagement portion is formed that is fixed to the lower surface of the upper structure and engages the step portion of the key plate. A horizontal bearing device, wherein the upper collar is engaged with a step portion of the key plate with a gap between the upper steel plate and the key plate.
(2) The upper collar has a through-hole through which the upper part of the key plate penetrates at the center, and has a frame shape having an engaging part that engages with a step part of the key plate on the inner peripheral surface of the through-hole. The horizontal bearing device according to (1) above.
(3) The horizontal bearing device according to (2), wherein there is a gap between the lower surface of the upper structure exposed from the through hole of the upper collar and the upper upper surface of the key plate.
(4) The (1) to (3), wherein an elastic layer is filled in the gap on the outer peripheral side from the upper collar so as to close the gap between the upper steel plate and the upper structure formed by the key plate. ) Horizontal bearing device according to any of the above.
本発明の水平支承装置は、上部鋼板の上面に、上部が下部より水平方向の長さが大きく、かつ上部と下部との間に段部が形成されたキープレートを突設し、上沓を、前記上部鋼板およびキープレートとの間に遊間を有した状態で、前記キープレートの段部に係合させるようにした。これにより、平面サイズを小さくできるので、装置をコンパクトにできるという効果が得られる。しかも、部品点数を少なくできるので、コストダウンを図ることができ、かつ上部構造物への取付け構造も簡単になることから、施工性を向上させることができる。 The horizontal bearing device of the present invention projects a key plate on the upper surface of the upper steel plate, the upper plate having a horizontal length longer than the lower portion and having a step formed between the upper portion and the lower portion. The key plate is engaged with the stepped portion with a gap between the upper steel plate and the key plate. Thereby, since a plane size can be made small, the effect that an apparatus can be made compact is acquired. Moreover, since the number of parts can be reduced, the cost can be reduced and the mounting structure to the upper structure can be simplified, so that the workability can be improved.
以下、本発明にかかる水平支承装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図1は、本実施形態の水平支承装置を示す一部破断正面図である。図2は、図1に示す水平支承装置のキープレートおよび上沓付近を示す部分拡大断面図である。図3は、図1に示す水平支承装置のキープレートおよび上沓を示す平面図である。図4は、図1に示す水平支承装置における水平力伝達作用を示す概略説明図であり、図5は、その上揚力伝達作用を示す概略説明図であり、図6は、その回転変位追随作用を示す概略説明図である。 Hereinafter, an embodiment of a horizontal bearing device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a partially broken front view showing the horizontal bearing device of the present embodiment. FIG. 2 is a partial enlarged cross-sectional view showing the vicinity of the key plate and the upper eyelid of the horizontal bearing device shown in FIG. FIG. 3 is a plan view showing a key plate and an upper collar of the horizontal bearing device shown in FIG. 4 is a schematic explanatory view showing a horizontal force transmission action in the horizontal support device shown in FIG. 1, FIG. 5 is a schematic explanatory view showing the upper lift transmission action, and FIG. 6 is a rotational displacement following action thereof. It is a schematic explanatory drawing which shows.
図1に示すように、本実施形態の水平支承装置は、上部構造物1の鉛直荷重に対して非荷重状態で設置されており、四角柱状の積層ゴム体2を有している。この積層ゴム体2は、厚肉の上部鋼板21と下部鋼板22との間に、複数枚の薄肉の中間鋼板23とゴム層24とを交互に積層し、これらを加硫成形により一体に成形したものである。
As shown in FIG. 1, the horizontal support device of the present embodiment is installed in a non-load state with respect to the vertical load of the
積層ゴム体2の下部鋼板22には、ボルト3によって下沓4が固定されている。下沓4の上面中央部および下部鋼板22の下面中央部には、それぞれ凹部が形成されており、それらの凹部を対向させて形成される空隙内には、せん断キー16が収容されている。このせん断キー16には、通常、柱状(例えば円柱、角柱等)のコマが使用される。また、下沓4は、ボルト6によってベースプレート5に固定されている。ベースプレート5は、橋脚7に埋め込まれるアンカーボルト8を有している。
A lower collar 4 is fixed to the lower steel plate 22 of the laminated
一方、積層ゴム体2の上部鋼板21の上面中央部には、キープレート12が突設されている。このキープレート12は、固定ボルト17によって上部鋼板21に固定されている。キープレート12は、断面が逆ハット形の柱状体(例えば角柱等)であり、図2に示すように、上部12aが下部12bより水平方向の長さが大きく、かつ上部12aと下部12bとの間に段部12cが形成されている。
On the other hand, a
キープレート12の段部12cに係合する上沓13は、キープレート12を囲むようにソールプレート10の下面に配置されている。そして、該上沓13は、上部構造物1の桁9およびソールプレート10の各ボルト挿通孔を挿通させたボルト11を上沓13に螺合させることよって、上部構造物1の下面に固定されている。
The
この上沓13は、図3に示すように、中央部にキープレート12の上部12aが貫通する貫通孔13aを有し、該貫通孔13aの内周面にキープレート12の段部12cに係合する係合部13bを有する額縁形状をなす。係合部13bは、図2に示すように、貫通孔13aの内周面下側に位置し、貫通孔13aの中心軸に向かって突出するよう形成されている。
As shown in FIG. 3, the
本実施形態では、この上沓13が、上部鋼板21およびキープレート12との間に、以下の遊間g1〜g3を有した状態で、キープレート12の段部12cに係合している。
上沓13の下面と、上部鋼板21の上面との間:遊間g1
キープレート12の外周面と、上沓13の貫通孔13aの内周面との間:遊間g2
キープレート12の段部12c下面と、これに係合する上沓13の係合部13b上面との間:遊間g3
In the present embodiment, the
Between the lower surface of the
Between the outer peripheral surface of the
Between the lower surface of the
本実施形態では、さらに上沓13の貫通孔13aから露出するソールプレート10の下面(上部構造物1の下面)と、キープレート12の上部12a上面との間に遊間g4を有している。これら遊間g1,g2,g3,g4は、3〜20mm程度の間隙であるのが適当である。
In the present embodiment, a gap g4 is further provided between the lower surface of the sole plate 10 (the lower surface of the upper structure 1) exposed from the through
このように構成された水平支承装置では、桁9が温度変化による伸縮や、地震等により橋軸方向(図1に矢印Xで示す方向)または橋軸直角方向に水平荷重を受けると、図4に矢印で示す水平な力が、上沓13,キープレート12,固定ボルト17および積層ゴム体2の順に伝達され、該積層ゴム体2がせん断変形して水平荷重に応答することができる。
In the horizontal bearing device configured as described above, when the
また、上部構造物1に対して、地震等により図5に矢印で示す鉛直方向上向きの荷重(上揚力)が作用すると、該上揚力は、上沓13からキープレート12,固定ボルト17を経て積層ゴム体2へ伝達され、これにより上部構造物1の落下を防止することができる。
Further, when a vertical upward load (uplift force) indicated by an arrow in FIG. 5 is applied to the
さらに、活荷重により上部構造物1に図6に矢印で示す回転が生じると、キープレート12の周囲に遊間g1〜g4が存在することから、上部構造物1の鉛直荷重を積層ゴム体2に付与することなく、上部構造物1の回転を許容することができる。
Further, when the rotation shown by the arrow in FIG. 6 occurs in the
以上、本発明にかかる好ましい実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更や改良したものにも適用できることは言うまでもない。例えば、図7に示すように、キープレート31の下面中央部および上部鋼板32の上面中央部に、それぞれ凹部を形成し、それらの凹部を対向させて形成される空隙内にせん断キー33を収容するようにしてもよい。
As mentioned above, although preferred embodiment concerning this invention was shown, it cannot be overemphasized that this invention is applicable to what was changed and improved in the range which is not limited to embodiment mentioned above and does not deviate from the summary of this invention. . For example, as shown in FIG. 7, a recess is formed in the center of the lower surface of the
通常、キープレート31を上部鋼板32に固定するための固定ボルト35の設計は、水平力および/または上揚力で決定する。本実施形態によれば、水平力に対しては、せん断キー33で抵抗させることで、固定ボルト35の設計を、引張力、すなわち上揚力のみで決定することができる。つまり、せん断力、すなわち水平力で固定ボルト35の設計が決っている場合は、該固定ボルト35のサイズを小さくでき、その数を減らすことができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる水平支承装置と同様である。
Usually, the design of the fixing
また、図8に示すように、キープレート41と、せん断キー42とを一体に成形してもよい。これにより、部品点数を減らすことができる。この実施形態の場合には、上部鋼板43上面のせん断キー42に対応する位置に凹部を設け、該凹部内にせん断キー42を収容するようにする。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる水平支承装置と同様である。
Further, as shown in FIG. 8, the
図9に示すように、上部鋼板51の上面に凹部を設け、該凹部内にキープレート52の下端部を収容するようにしてもよい。これにより、前記凹部内に収容されたキープレート52の下端部が、せん断キーと同様の機能を奏するので、せん断キーの加工をなくすことができる。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる水平支承装置と同様である。
As shown in FIG. 9, a concave portion may be provided on the upper surface of the
図10に示すように、上沓61より外周側の全周にわたって、上部鋼板62とソールプレート63(上部構造物)との間に形成された隙間に弾性層64を充填してもよい。すなわち、上部鋼板62の上面にキープレート65を突設することにより、上部鋼板62とソールプレート63との間に間隙ができる。この間隙を通って前記遊間g1〜g4に塵等が侵入して遊間に詰まるおそれがある。遊間g1〜g4に塵等が詰まると、これら遊間g1〜g4の機能が損なわれ、地震等で橋梁に深刻な損傷を与えるおそれがある。
As shown in FIG. 10, the
つまり、当該間隙に弾性層64を充填することによって、遊間g1〜g4に塵等が侵入するのを阻止することができ、水平支承装置としての機能を安定させることができる。また、弾性層64によって、装置内への水等の浸入も阻止できるので、防食性を向上させることもできる。弾性層64としては、例えばクロロプレンゴムまたはその発泡体等が好適である。
That is, by filling the gap with the
なお、弾性層64は、上沓61より外周側の間隙に全周にわたって充填されているが、水平支承装置の構成に応じて、前記間隙に断続的に充填するようにしてもよい。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる水平支承装置と同様である。
The
本発明の水平支承装置は、橋梁用以外に、建物や機械類等の各種構造物にも適用可能である。 The horizontal bearing device of the present invention can be applied to various structures such as buildings and machinery other than for bridges.
1 上部構造物
2 積層ゴム体
3,6,11 ボルト
4 下沓
5 ベースプレート
7 橋脚
8 アンカーボルト
9 桁
10 ソールプレート
12 キープレート
12a 上部
12b 下部
12c 段部
13 上沓
13a 貫通孔
13b 係合部
16 せん断キー
17 固定ボルト
21 上部鋼板
22 下部鋼板
23 中間鋼板
24 ゴム層
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記積層ゴム体は、上部鋼板と下部鋼板との間に中間鋼板とゴム層とを交互に積層し一体に成形したものであり、
前記上部鋼板の上面には、上部が下部より水平方向の長さが大きく、かつ上部と下部との間に段部が形成されたキープレートが突設されており、
前記上部構造物の下面に固定され、前記キープレートの段部に係合する係合部が形成された上沓が、前記上部鋼板およびキープレートとの間に遊間を有した状態で、前記キープレートの段部に係合していることを特徴とする水平支承装置。 Without supporting the vertical load of the upper structure, it is a horizontal bearing device comprising a laminated rubber body that shears in the horizontal direction and supports the horizontal load of the upper structure,
The laminated rubber body is formed by integrally laminating intermediate steel plates and rubber layers alternately between an upper steel plate and a lower steel plate,
On the upper surface of the upper steel plate, a key plate in which the upper portion is longer in the horizontal direction than the lower portion and a step portion is formed between the upper portion and the lower portion is projected,
In the state where an upper collar fixed to the lower surface of the upper structure and having an engaging portion that engages with a step portion of the key plate has a gap between the upper steel plate and the key plate, A horizontal bearing device which is engaged with a step portion of a plate.
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