JP2010174541A

JP2010174541A - ローラ式免震支承

Info

Publication number: JP2010174541A
Application number: JP2009019611A
Authority: JP
Inventors: Yasuhisa Hishijima; 康久比志島
Original assignee: Kawakin Core Tech Co Ltd
Current assignee: Kawakin Core Tech Co Ltd
Priority date: 2009-01-30
Filing date: 2009-01-30
Publication date: 2010-08-12

Abstract

【課題】復元機能に加え、橋軸方向及び橋軸直角方向への移動制限機能、さらにはアップリフトを阻止する機能を備えたローラ式免震支承を提供する。
【解決手段】橋梁の上部構造２と下部構造３との間に設置される免震支承１であって、下部構造３に固定され、上面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面が設けられた下沓４と、上部構造２に固定され、下面に１対の軸受部材７，７が垂下して設けられた上沓５と、１対の軸受部材７，７に支持されたローラ軸８と、ローラ軸８に回転可能に支持されて前記凹状湾曲面上を転動するローラ９と、下沓４に設けられ、ローラ軸８の橋軸方向、橋軸直角方向及び鉛直方向の移動を制限する１対の移動制限部材１３，１３とを備えてなる。
【選択図】図１

Description

この発明は、ローラ式免震支承に関し、さらに詳細には、橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される免震支承に関する。

免震支承の方式として、重力復元式のものが知られている。例えば、特許文献１には、上部構造及び下部構造にそれぞれ固定される上沓及び下沓に凹状摺動面をそれぞれ形成し、これら凹状摺動面間に摺動体を配置してなる免震装置が開示されている。このような免震装置によれば、地震動により下部構造に水平力が付加されると、摺動体が摺動して上下部構造間に水平方向の相対変位が生じるので、地震動が上部構造に伝達するのが防止される。また、この免震装置は、摺動体が凹状摺動面を振り子のように摺動し、原点位置に復帰するので、それにともなって上部構造も元の位置に復帰するという復元機能を持っている。

しかしながら、このような免震装置を橋梁に適用した場合、橋軸方向及び橋軸直角方向への移動制限機能を持たせることができない。同様に、アップリフトを阻止することもできない。

特開２０００−４６１０４号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、復元機能に加え、橋軸方向及び橋軸直角方向への移動制限機能、さらにはアップリフトを阻止する機能を備えたローラ式免震支承を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される免震支承であって、
前記下部構造に固定され、上面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面が設けられた下沓と、
前記上部構造に固定され、下面に１対の軸受部材が垂下して設けられた上沓と、
前記１対の軸受部材に支持されたローラ軸と、
このローラ軸に回転可能に支持されて前記凹状湾曲面上を転動するローラと、
前記下沓に設けられ、前記ローラ軸の橋軸方向、橋軸直角方向及び鉛直方向の移動を制限する１対の移動制限部材と
備えてなるローラ式免震支承にある。

前記凹状湾曲面及び軸受部材をそれぞれ上沓及び下沓に設ける構成を採用することもでき、この場合、この発明は、次のように特定することができる。
すなわち、この発明は、橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される免震支承であって、
前記上部構造に固定され、下面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面が設けられた上沓と、
前記下部構造に固定され、上面に１対の軸受部材が立設された上沓と、
前記１対の軸受部材に支持されたローラ軸と、
このローラ軸に回転可能に支持されて前記凹状湾曲面上を転動するローラと、
前記上沓に設けられ、前記ローラ軸の橋軸方向、橋軸直角方向及び鉛直方向の移動を制限する１対の移動制限部材と
を備えてなるローラ式免震支承にある。

より具体的には、前記移動制限部材は前記軸受部材から突出する前記ローラ軸の両端部が嵌合される穴であって、前記ローラが前記凹状湾曲面に沿って転動することができる湾曲長穴を有し、この湾曲穴から突出する前記ローラ軸の両端部に前記移動制限部材に係止する支圧板が設けられている。また、前記ローラは前記ローラ軸に球面軸受を介して支持されている。

この発明によれば、上沓及び下沓の一方に凹状湾曲面を設けるとともに、他方にローラを設けて該ローラが凹状湾曲面を転動するようにしたので、地震時には上下部構造間で橋軸方向の相対変位が生じ、上部構造に地震動が伝達するのを防止することができ、地震終了時には上部構造の重力によりローラが下降するので復元機能を発揮する。また、ローラ軸の軸受が設けられる上沓又は下沓にローラ軸の移動を制限する１対の移動制限部材を設けたので、復元機能に加え、橋軸方向及び橋軸直角方向への移動制限機能、さらにはアップリフトを阻止する機能を備えたものとすることができる。

この発明の実施形態を示し、橋軸直角方向の部分断面図である。図１のＡ−Ａ線矢視部分断面図である。図１のＢ−Ｂ線矢視部分断面図である。作用説明図である。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１に示すように、この発明によるローラ式免震支承１は、橋梁における桁である上部構造２と橋脚や橋台である下部構造３との間に設置される。図１，２のＸ方向及びＹ方向はそれぞれ橋軸方向及び橋軸直角方向を示している。

免震装置１は、下部構造３に固定される下沓４と上部構造２に固定される上沓５とを備えている。下沓４はその上面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面６を有している。凹状湾曲面６は、この実施形態では、下沓中心Ｃにおいて下部構造３と間の寸法が最も小さく、下沓中心Ｃから橋軸方向Ｘに離れるにつれて下部構造３との寸法が漸増する曲面であり、実質的には断面円弧となっている。

上沓５はその下面から垂下する１対の軸受部材７，７を有している。これらの軸受部材７，７にはローラ軸８が支持されている。ローラ軸８には軸受部材７，７間においてローラ９が回転可能に支持されている。このローラ９は上部構造２の荷重を下沓４に伝達する機能をもち、また凹状湾曲面６を転動することが可能である。ローラ軸８とローラ９との間の軸受には、球面軸受１０が用いられている。球面軸受１０それ自体は周知のもので、球面どうしで互いに嵌り合う凸状球面を有する内輪１０ａと、凹状球面を有する外輪１０とからなっている。したがって、内輪１０ａと外輪１０ｂとの間で滑り回転することが可能である。

球面軸受１０の両端にはリテーナ１１が設けられている。このリテーナ１１の内周にはＯリング１２が設けられ、球面軸受１０に初期潤滑油（グリース）を充填した後は、給油を必要としない完全無給油方式となっている。なおリテーナ１１に予備的に給油孔を設けておくようにしてもよい。

下沓４には、軸受部材７，７の両側に位置するように１対の移動制限部材１３，１３が立設されている。この移動制限部材１３，１３には、図３に示すように橋軸方向に沿う湾曲長穴１４が設けられ、この湾曲長穴１４に軸受部材７，７から突出するローラ軸８の両端部が嵌合している。湾曲長穴１４は、ローラ９が凹状湾曲面６に沿って転動することができる形状の長穴であり、所定の長さを有している。ローラ軸８は湾曲長穴１４に遊びをもって嵌合され、上部構造２の荷重は移動制限部材１３，１３には実質的に加わらない。

移動制限部材１３，１３から突出するローラ軸８の両端部には支圧板１５及びこれをローラ軸８に固定するナット１６が設けられている。なお、一方の移動制限部材１３の下端には水抜き穴１５が設けられている。

上記のような免震支承１において、地震動により下部構造３に橋軸方向の水平力が加わると、上部構造２に作用する水平方向の慣性力によりローラ９が転動し、上部構造２及び下部構造３間に相対変位が生じる。これにより、上部構造２に地震動が伝達するのが防止される。また、この上部構造２及び下部構造３間の相対変位にともなって図４（ａ）（ｂ）に示すように、ローラ９は下沓中心Ｃ（原点位置）を中心とする両側を振り子運動する。ローラ９は同図（ａ）の下沓中心Ｃ（原点位置）から、水平方向に離れるにしたがい、同図（ｂ）のように高さ位置が上昇するので、鉛直方向の変位δを生じる。これにより、下部構造３に加えられる水平力は上部構造２の位置エネルギーとして吸収される。そして、地震終了後には、上部構造２の重力によりローラ９が下降するので、ローラ９は原点位置に復帰する。

ローラ９の振り子運動の周期は、凹状湾曲面６の曲率を変えることにより自由に設定することができる。したがって、上部構造２の固有周期を長周期化することができる。また、ローラ軸８は移動制限部材１３の湾曲長穴１４によってその長さ範囲に移動が制限されているので、上部構造２の橋軸方向の移動を制限することができる。

また、上部構造２の橋軸直角方向移動については、ローラ軸８に設けられた支圧板１５が移動制限部材１３に係止するので同方向の移動を制限することができる。さらに、上部構造２のアップリフトについても、ローラ軸８が湾曲長穴１４の周面に係止するので、ローラ９の転動をともなわない鉛直方向の移動が制限され、アップリフトを阻止することができる。

さらに、ローラ９は球面軸受１０を介してローラ軸８に支持されているので、上部構造２の鉛直荷重による斜行、橋軸直角方向の回転に追従することができる。したがって、上部構造２の全方向回転に追従することができる。また、ローラ９の下沓４に対する支圧を均等にすることができ、ローラ９に偏荷重が加わるのを防止することができる。

上記実施形態では、下沓４の凹状湾曲面６をその全体に亘って断面円弧のものとしたが、温度変化によって上部構造２が移動する範囲を平坦面とするようにしてもよい。すなわち、下沓中心Ｃの両側の所定長さ範囲を湾曲面とすることなく平坦面とし、その終端から凹状湾曲面が始まるようにしてもよい。なお、上部構造２の橋軸方向端部（桁端部）に設置される免震支承については、下沓に凹状湾曲面を設けずに全体が平坦面となるようにする。

この発明の別の実施形態として、上記実施形態の天地を逆にした構成を採用することもできる。すなわち、凹状湾曲面６を上沓５に形成し、軸受部材７，７を下沓４に立設する構造である。この場合、いうまでもなく、移動制限部材１３は上沓５に設けられることになる。このような構造を採用することにより、凹状球面部６にゴミ等が溜まるのを避けることができる。

１免震装置
２上部構造
３下部構造
４下沓
５上沓
６凹状湾曲面
７軸受部材
８ローラ軸
９ローラ
１０球面軸受
１３移動制限部材
１４湾曲長穴
１５支圧板
１６ナット

Claims

橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される免震支承であって、
前記下部構造に固定され、上面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面が設けられた下沓と、
前記上部構造に固定され、下面に１対の軸受部材が垂下して設けられた上沓と、
前記１対の軸受部材に支持されたローラ軸と、
このローラ軸に回転可能に支持されて前記凹状湾曲面上を転動するローラと、
前記下沓に設けられ、前記ローラ軸の橋軸方向、橋軸直角方向及び鉛直方向の移動を制限する１対の移動制限部材と
を備えてなるローラ式免震支承。
橋梁の上部構造と下部構造との間に設置される免震支承であって、
前記上部構造に固定され、下面に橋軸方向に沿う凹状湾曲面が設けられた上沓と、
前記下部構造に固定され、上面に１対の軸受部材が立設された上沓と、
前記１対の軸受部材に支持されたローラ軸と、
このローラ軸に回転可能に支持されて前記凹状湾曲面上を転動するローラと、
前記上沓に設けられ、前記ローラ軸の橋軸方向、橋軸直角方向及び鉛直方向の移動を制限する１対の移動制限部材と
を備えてなるローラ式免震支承。
前記移動制限部材は前記軸受部材から突出する前記ローラ軸の両端部が嵌合される穴であって、前記ローラが前記凹状湾曲面に沿って転動することができる湾曲長穴を有し、この湾曲穴から突出する前記ローラ軸の両端部に前記移動制限部材に係止する支圧板が設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載のローラ式免震支承。
前記ローラは前記ローラ軸に球面軸受を介して支持されていることを特徴とする請求項１，２又は３記載のローラ式免震支承。