JP2010106640A - ピン支承構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ピン軸方向の水平力に対して抵抗することができるピン支承構造を提供することを目的としている。
【解決手段】下部構造体に固定された下沓１と上部構造体に固定された上沓２との間に水平方向に延在するピン３が挟み込まれ、下沓１と上沓２との相対的なピン軸Ｏ周りの回転が許容されたピン支承構造において、下沓２には、各々上方に向けて突出されているとともにピン軸Ｏ方向に間隔をあけて配置された一対のストッパー１５が設けられ、これら一対のストッパー１５間に上沓２が嵌合されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、支圧型のピン支承構造に関する。

従来から、橋梁の主桁を支持する支承構造として、回転変位を許容する支圧型のピン支承構造がある。支圧型のピン支承構造は、橋台に固定された下沓と、主桁に固定された上沓と、スパン方向（主桁方向）に直交する水平方向に延在するピンとからなり、下沓と上沓との間にピンが挟み込まれた構成となっている。この支圧型ピン支承構造によれば、下沓と上沓とが相対的にピン軸周りに回転可能となり、主桁の伸縮を吸収することができる。

一方、大空間構造物に用いられる張弦梁を支持する支承構造として、水平変位を許容する支承構造がある。この支承構造は、下部構造に固定されたトッププレートと梁端部に固定されたベースプレートとの間に摺動板が介在され、トッププレートとベースプレートとのスパン方向への相対的移動が許容されている。また、ベースプレートのスパン方向の側方には、トッププレートに固定されたストッパーが配設されている。これにより、トッププレートとベースプレートとの相対的移動が所定量に達すると、ベースプレートがストッパーに当接して移動規制される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００６−２８３４７６号公報

しかしながら、上記した前者の支承構造（支圧型ピン支承構造）では、鉛直荷重およびスパン方向（ピン軸の直交方向）の水平力に対しては、ピンで支圧して抵抗することができるが、ピン軸方向（スパン直交方向）の水平力について処理することができないという問題がある。従来の支圧型ピン支承構造では、通常、ピンの両端部にキャップが取り付けられているため、このキャップによってある程度ピン軸方向の水平力に対して抵抗することができるが、大きな水平力が作用した場合には期待できない。したがって、ピン軸方向の水平力が作用する場合、ピン支承構造にはピン軸方向にクリアランスを設けて、他の支承構造で上記水平力を負担する必要がある。

また、上記した後者の支承構造でも、スパン直交方向の水平力について処理することができない。上記した後者の支承構造では、下部構造に定着されたアンカーボルトがベースプレートの長孔に挿通されているため、このアンカーボルトによってある程度スパン直交方向の水平力に対して抵抗することができるが、大きな水平力が作用した場合には期待できない。

本発明は、上記した従来の問題が考慮されたものであり、ピン軸方向の水平力に対して抵抗することができるピン支承構造を提供することを目的としている。

本発明に係るピン支承構造は、下部構造体に固定された下沓と上部構造体に固定された上沓との間に水平方向に延在するピンが挟み込まれ、前記下沓と前記上沓との相対的なピン軸周りの回転が許容されたピン支承構造において、前記下沓には、各々上方に向けて突出されているとともにピン軸方向に間隔をあけて配置された一対のストッパーが設けられ、該一対のストッパー間に前記上沓が嵌合されていることを特徴としている。

このような特徴により、上部構造体からの鉛直荷重は、上沓、ピン、下沓、下部構造体の順に伝達され、上部構造体はピン支承構造を介して下部構造体に支持される。また、下沓と上沓との相対的なピン軸周りの回転が許容されているため、上部構造体のピン軸周りの回転変位が吸収される。さらに、上部構造体にピン軸方向への水平力が作用した場合、上沓がストッパーに当接されて係止され、ピン軸方向の水平力がストッパーによる支圧で抵抗される。

本発明に係るピン支承構造は、前記下沓に、前記上沓に引っ掛けられて該上沓の浮上りを防止する浮上り防止部が設けられていることが好ましい。

これにより、浮上り防止部材によって上沓の上方への移動が規制されるため、上部構造体に浮上り力が作用した場合、上沓の浮上りが浮上り防止部によって抵抗される。

本発明に係るピン支承構造によれば、ピン軸方向の水平力に対して抵抗することができる。これにより、他の支承構造に頼ることなく、ピン軸方向の水平力を処理することができる。

以下、本発明に係るピン支承構造の実施の形態について、図面に基いて説明する。図１は本実施の形態におけるピン支承構造の斜視図であり、図２は図１に示すＡ‐Ａ間の断面図であり、図３は図１に示すＢ‐Ｂ間の断面図である。なお、図１に示すＸ方向が図示せぬ上部構造体の延在方向であるスパン方向であり、図１に示すＹ方向がスパン方向Ｘに直交する水平方向であるピン軸方向であり、図１に示すＺ方向が鉛直方向である。

図１〜図３に示すように、本実施の形態におけるピン支承構造は、下部構造体と上部構造体との間に介装される支承構造であり、例えば、張弦梁を用いた大空間構造物の場合には、固定骨組と張弦梁との間に設置され、或いは、橋脚の場合には、橋台と主桁との間に設置される。このピン支承構造は、下沓１と、上沓２と、ピン３と、浮上り防止部材４（浮上り防止部）とから構成されている。

下沓１は、図示せぬ下部構造体に固定される平版の部材である。下沓１の上面１ａには、ピン３の下部３０が嵌合されるピン嵌合用の凹部１０が形成されている。この凹部１０は、ピン軸方向Ｙに延在する断面形状が矩形の溝であり、下沓１のスパン方向Ｘにおける中央位置に形成されている。また、下沓１の下面１ｂには、鉛直方向Ｚに延在するボルト孔１１が形成されている。このボルト孔１１は、下沓１の下面１ｂからピン嵌合用の凹部１０の底面１０ａに亘って形成された貫通孔であり、ピン軸方向Ｙに間隔を置いて複数（２つ）形成されている。

また、ピン軸方向Ｙ方向に沿って延在する下沓１の両側の側面１ｃには、下沓１を図示せぬ下部構造体に掛止させるためのフランジ部１２と、後述する浮上り防止部材４の下側凸部４１が嵌合される浮上り防止部材嵌合用の凹部１３と、浮上り防止部材４をボルト止めするための雌ネジ孔１４と、がそれぞれ形成されている。フランジ部１２は、ピン軸方向Ｙ方向に沿って延在する断面形状が三角形の凸部であり、下沓１の底部に設けられている。また、浮上り防止部材嵌合用の凹部１３は、ピン軸方向Ｙに延在する断面形状が矩形の溝であり、フランジ部１２の上方の位置に形成されている。また、雌ネジ孔１４は、上記凹部１３の上方に形成されており、ピン軸方向Ｙに間隔を置いて複数（３つ）形成されている。

また、下沓１には、一対のストッパー１５が設けられている。この一対のストッパー１５は、下沓１のピン軸方向Ｙの一方側（図３における右側）の端部に設けられた第１ストッパー部１６と、下沓１のピン軸方向Ｙの他方側（図３における左側）の端部に設けられた第２ストッパー部１７とからなる。第１ストッパー部１６及び第２ストッパー部１７は、下沓１の上面１ａよりも上方に突出された凸部であり、第１ストッパー部１６と第２ストッパー部１７とは、ピン軸方向Ｙに間隔を置いて配設されている。

第１ストッパー部１６及び第２ストッパー部１７の互いに対向する内方側の側面は、上沓２が当接される被当接面１６ａ、１７ａとなっている。これらの被当接面１６ａ、１７ａは、下沓１の上面１ａから上方に延在された平らな鉛直面であり、第１ストッパー部１６の被当接面１６ａと第２ストッパー部１７の被当接面１７ａとは互いに平行している。また、第１ストッパー部１６及び第２ストッパー部１７のスパン方向Ｘの中央部には、凹形状の開口部１６ｂ、１７ｂがそれぞれ形成されており、これらの開口部１６ｂ、１７ｂの内部に向けて上記したピン嵌合用の凹部１０の両端がそれぞれ開放されている。

ピン３は、ピン軸方向Ｙに延在するロッド状の部材である。ピン３は、下沓１のピン嵌合用の凹部１０に嵌合される下部３０と、後述する上沓２のピン係合用の凹部２０に摺動可能に嵌め込まれる上部３１とから構成されている。ピン３の下部３０は、断面形状が矩形の角柱部であり、その下面３０ａには、ピン３を下沓１にボルト止めするための雌ネジ孔３２が形成されている。雌ネジ孔３２は、下沓１のボルト孔１１に孔合わせされるネジ孔であり、ピン軸方向Ｙに間隔を置いて複数（２つ）形成されている。ピン３の上部３１は、断面形状が半円形状の半円柱部である。ピン３の上部３１の曲面状の外周面３１ａには、摺動性を良くするための処理が施されており、例えば、硬質クロムメッキ処理が施されている。

上記したピン３は、下沓１に固定されている。詳しく説明すると、下沓１のピン嵌合用の凹部１０の中にピン３の下部３０が嵌合される。このとき、下沓１のボルト孔１１とピン３の雌ネジ孔３２とが孔合わせされて連通される。そして、下沓１のボルト孔１１からボルト５が挿入され、このボルト５の先端がピン３の雌ネジ孔３２に螺着される。これにより、ピン３が下沓１の上面１ａに固定される。

上沓２は、図示せぬ上部構造体に固定される平版状の部材である。上沓２の下面２ａには、ピン３の上部３１に摺動可能に被せるピン係合用の凹部２０が形成されている。この凹部２０は、ピン軸方向Ｙに延在する断面形状が円弧形の溝であり、上沓２のスパン方向Ｘにおける中央位置に形成されている。凹部２０の内周面２０ａは、摺動性を良くするための処理が施されており、例えば、二硫化モリブデン焼付け処理が施されている。また、ピン軸方向Ｙ方向に沿って延在する上沓２の両側の側面２ｂには、後述する浮上り防止部材４の上側凸部４２が引っ掛けられる浮上り防止部材掛止用の凹部２１が形成されている。この凹部２１は、ピン軸方向Ｙに延在する断面形状が矩形の溝である。

上記した上沓２は、ピン３を介して下沓１の上方に設置されている。すなわち、下沓１と上沓２との間にピン３が挟み込まれた構成となっている。このとき、上沓２のピン係合用の凹部２０がピン３の上部３１に被せられ、ピン係合用の凹部２０の内周面２０ａは、ピン３の上部３１の外周面３１ａに摺動可能に合わせられる。また、上沓２の下面２ａと下沓１の上面１ａとの間には若干の隙間があけられている。これにより、下沓１と上沓２との相対的なピン軸Ｏ周りの回転が許容される。

また、上記した上沓２は、下沓１の一対のストッパー１５間に嵌合されている。すなわち、第１ストッパー部１６と第２ストッパー部１７との間に上沓２が配設されている。したがって、上沓２の一方側（図３における右側）の端面２ｃ（スパン方向Ｘに沿って延在する面）は第１ストッパー部１６の被当接面１６ａに対向され、上沓２の他方側（図３における左側）の端面２ｃは第２ストッパー部１７の被当接面１７ａに対向されている。

浮上り防止部材４は、上沓２の浮上りを防止するための部材である。浮上り防止部材４は、断面形状がコ字形の部材であり、鉛直に配設される板部４０と、板部４０の下端に設けられた下側凸部４１と、板部４０の上端に設けられた上側凸部４２とから構成されている。板部４０には、板部４０を貫通するボルト孔４３が形成されている。このボルト孔４３は、下沓１の雌ネジ孔１４に孔合わせされる貫通孔であり、ピン軸方向Ｙに間隔を置いて複数（３つ）形成されている。

上記した浮上り防止部材４は、下沓１及び上沓２の両側にそれぞれ配設されており、浮上り防止部材４の板部４０は、下沓１の側面１ｃ及び上沓２の側面２ｂに対向配置されている。このとき、浮上り防止部材４の下側凸部４１は、下沓１の浮上り防止部材嵌合用の凹部１３の中に嵌合されている。また、浮上り防止部材４のボルト孔４３と下沓１の雌ネジ孔１４とが孔合わせされて連通される。そして、浮上り防止部材４のボルト孔４３からボルト６が挿入され、このボルト６の先端が下沓１の雌ネジ孔１４に螺着される。これにより、浮上り防止部材４が下沓１の側面１ｃに固定される。また、浮上り防止部材４の上側凸部４２は、上沓２の浮上り防止部材掛止用の凹部２１の中に配置されている。

次に、上記した構成からなるピン支承構造の施工方法について説明する。
まず、建て方前の図示せぬ上部構造体に予め上沓２を固定しておく。一方、建てられた図示せぬ下部構造体に下沓１を固定するとともに、下沓１の上面１ａにピン３をセットする。このとき、下沓１を現場溶接などで固定する前に、製品寸法や建物寸法を実測して下部構造体に正確な位置出しを行う。その後、下沓１及びピン３が設置された下部構造体に、上沓２が固定された上部構造体を架設し、下沓１の上にピン３を介して上沓２を設置する。最後に、下沓１及び上沓２の両側の側面１ｃ、２ｂに浮上り防止部材４をそれぞれ取り付けて、ピン支承構造の施工が完了となる。このような施工方法によれば、施工精度を確保できるとともに品質を確保することができる。

上記した構成からなるピン支承構造では、図示せぬ上部構造体からの鉛直荷重は、上沓２、ピン３、下沓１、図示せぬ下部構体の順に伝達される。これによって、上部構造体は、上記したピン支承構造を介して下部構造体に支持される。

また、下沓１と上沓２との相対的なピン軸Ｏ周りの回転が許容されているため、図示せぬ上部構造体に回転変位が生じても、上沓２が下沓１に対してピン軸Ｏ周りに回転し、上部構造体の回転変位が吸収される。

また、図示せぬ上部構造体にピン軸方向Ｙへの水平力Ｆ１、Ｆ２が作用した場合、上沓２が第１ストッパー部１６又は第２ストッパー部１７に係止される。具体的に説明すると、例えば、ピン軸方向Ｙの他方側から一方側への水平力Ｆ１が作用した場合、上沓２の一方側の端面２ｃが第１ストッパー部１６の被当接面１６ａに当接されて上沓２は係止される。反対に、ピン軸方向Ｙの一方側から他方側への水平力Ｆ２が作用した場合、上沓２の他方側の端面２ｃが第２ストッパー部１７の被当接面１７ａに当接されて上沓２は係止される。すなわち、ピン軸方向Ｙへの水平力Ｆ１、Ｆ２が一対のストッパー１５（第１ストッパー部１６、第２ストッパー部１７）による支圧で抵抗される。

さらに、図示せぬ上部構造体に風などによる浮上り力（上方への鉛直力）が作用した場合、上沓２の浮上り防止部材掛止用の凹部２１が浮上り防止部材４の上側凸部４２に引っ掛かって上沓２が掛止され、上沓２の上方への移動が規制される。すなわち、上沓２の浮上りが浮上り防止部材４によって抵抗される。

上記した構成からなるピン支承構造によれば、ピン軸方向Ｙの水平力Ｆ１、Ｆ２に対して抵抗することができるため、他の支承構造に頼ることなく、ピン軸方向Ｙの水平力Ｆ１、Ｆ２を処理することができる。これにより、ピン支承構造の機能として重要な回転および力の伝達方法が明確になり、構造性能を確実に確保することができる。また、回転および力の伝達方法が明確になることで、ピン支承構造をコンパクトな収まりにすることができる。

また、上記した構成からなるピン支承構造によれば、上述した施工方法により施工することができ、製品精度や施工精度に対する具体的な対策を講じることができ、施工品質を確保することができる。
さらに、上記した構成からなるピン支承構造によれば、コスト低減を図ることができるとともに、美観性に優れたピン支承構造を提供することができる。

以上、本発明に係るピン支承構造の実施の形態について説明したが、本発明は上記した実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記した実施の形態では、上沓２の浮上りを防止するための浮上り防止部材４が備えられているが、本発明は、浮上り防止部材４が無く、下沓１と上沓２とピン３とからなるピン支承構造とすることも可能である。

また、上記した実施の形態では、断面形状矩形の下部３０と断面形状半円形の上部３１とからなるピン３が備えられ、断面形状矩形の下部３０が下沓１に嵌合されているが、本発明は、断面形状が円形の円柱形状のピンが備えられ、この円柱形状のピンの下部分が下沓１に嵌合された構成とすることも可能である。

また、上記した実施の形態では、下沓１が、平版の部材の上面１ａにピン嵌合用の凹部１０が形成された構成となっており、また、上沓２が、平版の部材の下面２ａにピン係合用の凹部２０が形成された構成となっているが、本発明は、上記した形状の下沓１や上沓２に限定されない。例えば、ピンの下部が嵌合される半筒部材がプレート上面に固定されるとともにピン軸の直交方向に延在するリブプレートで補強された構成からなる下沓であってもよい。また、ピンの上部に被せられる半筒部材がプレート下面に固定されるとともにピン軸の直交方向に延在するリブプレートで補強された構成からなる上沓であってもよい。

また、上記した実施の形態では、上沓２の両側の側面２ｂに浮上り防止部材４がそれぞれ配設されているが、本発明は、一対のストッパー１５が配設された上沓２の端面２ｃ側に浮上り防止部材４を配設することも可能であり、また、上沓２の片側だけに浮上り防止部材４を配設することも可能である。
また、上記した実施の形態では、下沓１と浮上り防止部材４とが別部品になっており、下沓１の側面１ｃに浮上り防止部材４をボルト止めする構成となっているが、本発明は、浮上り防止部が予め一体に形成された下沓を用いることもできる。

その他、本発明の主旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した変形例を適宜組み合わせてもよい。

本発明の実施の形態を説明するためのピン支承構造の斜視図である。 図１に示すＡ−Ａ間の断面図である。 図１に示すＢ−Ｂ間の断面図である。

符号の説明

１ 下沓
２ 上沓
３ ピン
４ 浮上り防止部材（浮上り防止部）
１５ 一対のストッパー
Ｏ ピン軸

Claims (2)

1. 下部構造体に固定された下沓と上部構造体に固定された上沓との間に水平方向に延在するピンが挟み込まれ、前記下沓と前記上沓との相対的なピン軸周りの回転が許容されたピン支承構造において、
   前記下沓には、各々上方に向けて突出されているとともにピン軸方向に間隔をあけて配置された一対のストッパーが設けられ、
   該一対のストッパー間に前記上沓が嵌合されていることを特徴とするピン支承構造。
2. 請求項１記載のピン支承構造において、
   前記下沓に、前記上沓に引っ掛けられて該上沓の浮上りを防止する浮上り防止部が設けられていることを特徴とするピン支承構造。

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