JP2011089305A - 橋梁用支承装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋梁用支承装置の小型化、コンパクト化および低コスト化を達成し、地震時の上部構造の圧縮荷重及び回転変位に対応可能な橋梁用支承装置を提供する。
【解決手段】上部構造２又は下部構造３との間に積層ゴム支承９又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、該積層ゴム支承９の下面に接する下部連結鋼板１２とその下位の下部鋼板１４との間に設置したゴム層１６とを配置し、該連結鋼板１２と該下部鋼板１４との少なくとも一方の前記ゴム層１６と接する面に貫通穴１５又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層１６の弾性変形を前記ゴム層１６の側面部の膨出及び前記ゴム層１６の平面部の前記貫通穴１５又は前記凹部への膨出により吸収するように構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の上部構造である橋桁と下部構造である橋脚との間に設置される橋梁用支承装置に関する。

橋梁の上部構造である橋桁と下部構造である橋脚との間に、上部構造の荷重を支持しつつその伸縮を吸収する支承装置が設けられる。兵庫県南部地震以降、高減衰性ゴムを用いた積層ゴム系の免震支承や鉛プラグ入り積層ゴム支承を用いて建築物や橋梁等の構造物の長周期化と高減衰化により地震力の低減と耐震性の向上を図る免震構造が一般的に採用されるようになってきている。

特開２００２−３８４１８号公報

しかしながら、高減衰性ゴムを用いた積層ゴム系の免震支承や鉛プラグ入り積層ゴム支承は、一般に割高であることから、免震支承としての適用が限定的であった。また、高減衰性ゴムを用いた積層ゴム支承や鉛プラグ入り積層ゴム支承は、免震性能を上げるためにはその厚さを大きくしなければならず、その結果、支承装置の高さが高くなり、支承装置の小型化、コンパクト化が困難であるという問題を有するものであった。さらに、水平方向の変位による積層ゴム支承のせん断弾性変形を制限するためのせん断拘束部材を配置する必要がある。

本発明は、上記従来の問題を解決するものであって、橋梁用支承装置の小型化、コンパクト化および低コスト化を達成し、地震時の上部構造の圧縮荷重及び回転変位に対応可能な橋梁用支承装置を提供することを目的とする。

本発明の橋梁用支承装置は、前記課題を解決するために、上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、上下鋼板の間に設置したゴム層とを配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収することを特徴とする。

また、本発明の橋梁用支承装置は、前記貫通穴又は前記凹部の前記ゴム層の平面部と接する縁部を円弧状に形成することを特徴とする。

また、本発明の橋梁用支承装置は、前記貫通穴又は前記凹部を１つの面に複数形成することを特徴とする

また、本発明の橋梁用支承装置は、上下鋼板の間に設置された前記ゴム層の外側にせん断変形を抑制するせん断拘束部材を配置することを特徴とする。

また、本発明の橋梁用支承装置は、一端を前記上部構造側又は前記下部構造側に固定したせん断キーを前記ゴム層の中央部で貫通させ、前記せん断キーの他端に大径部材を固定し、前記大径部を部材に形成した係合段部に位置させることを特徴とする。

上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、上下鋼板の間に設置したゴム層とを配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収する構成により、地震時の応力によりゴム層の平面部が貫通穴又は凹部に弾性変形して膨出することで、ゴム層の側面部にのみ弾性変形する場合に比較し、大きな圧縮ひずみを得ることができ、その圧縮ひずみ分、ゴム層で地震時の回転変位を吸収することが可能となる。また、ゴム層の圧縮ひずむによるエネルギ吸収が大きいので、積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承の負担を軽減しその厚みを薄くすることができ、その結果、橋梁用支承装置の設置高さを低くすることができ、施工の容易性とコストの低減化を実現することが可能となる。
貫通穴又は凹部のゴム層の平面部と接する縁部を円弧状に形成する構成により、ゴム層の平面部が貫通穴又は凹部へ膨出する際、ゴム層に傷をつけることを防止し、ゴム層の長寿命化を実現することが可能となる。
複数の貫通穴又は凹部の形成により、ゴム層の圧縮ひずみを複数の貫通穴又は凹部で分担することができ、貫通穴又は凹部の深さを小さくすることができ、貫通穴又は凹部を形成する上下鋼板の厚さを薄くすることが可能となる。
上下鋼板の間に設置されたゴム層の外側にせん断変形を抑制するせん断拘束部材を配置する構成により、ゴム層への水平力の負荷を軽減することが可能となる。
一端を前記上部構造側又は前記下部構造側に固定したせん断キーを前記ゴム層の中央部で貫通させ、前記せん断キーの他端に大径部材を固定し、前記大径部を部材に形成した係合段部に位置させる構成により、ゴム層への水平力の負荷を軽減することが可能となり、せん断キーの大径部材と係合段部の係合が上揚力止めの機能を果たすことが可能となる。

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。 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。 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。

本発明の実施の形態を図により説明する。図１は、本発明の第１実施形態の橋梁用支承装置を示す図であり、

橋梁用支承装置１は、橋梁の桁等の上部構造２と橋脚等の下部構造３との間に設置される。第１実施形態の橋梁用支承装置１は、下部構造３にアンカーボルト５で固定されるベースプレート４を備えている。上部構造２にはソールプレート６が固定されている。

ベースプレート４上には、下部鋼板１４とゴム層１６が設置される。ゴム層１６の上に上下連結鋼板１１、１２の間に複数の補強鋼板１０とゴムを積層した積層ゴム支承９が配置される。

積層ゴム支承９の上部連結鋼板１１と上沓７はせん断キーと凹部が係合し、セットボルト８により上部構造２に固定される。

下部鋼板１４と積層ゴム支承９の下部連結鋼板１２の間に設置されたゴム層１６は、ベースプレート４に形成した凹部から挿入される固定ボルト１７が下部鋼板１４、ゴム層１６を貫通して積層ゴム支承９の下部連結鋼板１２に螺着される。固定ボルト１７をベースプレート４に形成された凹部から挿入されることで、ゴム層１６の圧縮による上下動に対応可能とする。また、固定ボルト１７がゴム層１６を貫通して固定されることにより上揚力止めの機能を果たす。上下連結鋼板１１、１２、補強鋼板１０、ゴム層１６及び下部鋼板１４を加硫一体成形により一体に成形する。中間鋼板が多いので、熱伝導が均一化され、均一加硫が可能となる。

この実施形態では、下部鋼板１４、ゴム層１６及び積層ゴム支承９の下部連結鋼板１２の積層体の外側に、せん断拘束部材１８が連結ボルト１９によりベースプレート４に固定される。せん断拘束部材１８は、地震時の水平変位によるゴム層１６に負荷されるせん断力を抑制する。下部鋼板１４に貫通穴１５が形成される。また、貫通穴１５に代えて、凹部を形成しても良い。貫通穴１５の作用については後述する。

図２は、本発明の橋梁用支承装置１の第２実施形態を示す図である。この実施形態では、ゴム層１６上に位置する積層ゴム支承の下部連結鋼板１２のゴム層１６の平面部と接する面に凹部２０を形成する。他の構成は図１の第１実施形態と同様であるので説明を省略する。凹部２０の作用については後述する。

図３、図４は、下部鋼板１４に形成される貫通穴１５の形成状態を示す図である。図３は、１つの貫通穴１５が形成された状態を示し、図４は複数の貫通穴１５が形成された状態を示す。

図５は、下部鋼板１４に貫通穴１５を形成し、積層ゴム支承９の下部連結鋼板１４のゴム層１６の平面部と接する面に凹部２０を形成した実施形態で、ゴム層１６に圧縮力が負荷されていない状態を示す図である。貫通穴１５のゴム層１６の平面部と接する縁部１５Ｒを円弧状に形成する。また、凹部２０のゴム層１６の平面部と接する縁部２０Ｒを円弧状に形成する。

図６は、下部鋼板１４に貫通穴１５を形成し、下部連結鋼板１４のゴム層１６の平面部と接する面に凹部２０を形成した実施形態で、ゴム層１６に圧縮力が負荷された状態を示す図である。ゴム層１６に負荷される圧縮力により、ゴム層１６の側面部が側方に膨出すると共に、ゴム層１６の平面部は貫通穴１５及び凹部２０に膨出１６Ｒする。ゴム層１６の平面部が圧縮力の負荷により貫通穴１５及び凹部２０への膨出１６Ｒにより、ゴム層１６の側面部が側方にのみ弾性変形する場合に比較し、大きな弾性変形量を得ることができ、ゴム層１６の圧縮ひずみにより大きなエネルギを吸収することが可能となる。

ゴム層１６の平面部が貫通穴１５及び凹部２０に膨出する際、貫通穴１５及び凹部２０のゴム層１６の平面部と接する縁部１５Ｒ及び２０Ｒが円弧状に形成されているためゴム層１６に傷をつけることがなく、ゴム層１６の長寿命化を図ることが可能となる。

下部鋼板１４及び下部連結鋼板１２に形成される貫通穴１５、凹部２０の平面形状は、円形又は楕円形が望ましい。貫通穴１５、凹部２０の平面形状を角形にすると、ゴム層１６の平面部が膨出する際、その角部で傷付く可能性がある。貫通穴１５、凹部２０の大きさ、深さは、ゴム層１６が負担する圧縮力、回転変位等のエネルギ吸収性能により決定する。下部鋼板１４及び下部連結鋼板１２の両方にゴム層１６の平面部の膨出空間である貫通穴１５及び凹部２０を形成することにより、いずれか１方にのみゴム層１６の平面部の膨出空間を形成する場合と比較し、貫通穴１５及び凹部２０の深さを小さくすることができ、その結果、下部鋼板１４、下部連結鋼板１２の厚みを薄くすることが可能になる。

図４に示されるように、１つの面に複数の貫通穴１５又は凹部２０を形成することにより、ゴム層１６の平面部の膨出空間を増加することができ、下部鋼板１４又は下部連結鋼板１２の厚みを薄くすることが可能になる。

ゴム層１６の平面部が貫通穴１５、凹部２０に膨出することによる大きな圧縮ひずみは、上部構造２の地震時の回転変位を吸収する機能を果たすことが可能になる。

地震時のゴム層１６の大きな圧縮力、回転変位の吸収性能により、積層ゴム支承９の地震時のエネルギ吸収性能の負担が軽減し、その結果、積層ゴム支承９のゴムの品質、積層高さを抑えることが可能となり、橋梁用支承１の設置高さ、コストを抑えることが可能となる。

図７は、本発明の橋梁用支承装置の第３実施形態を示す。この実施形態では、積層ゴム支承９を下部構造３側に配置し、ゴム層１６を上部構造２側に配置する。ベースプレート４上に、上下連結鋼板１１、１２の間に複数の補強鋼板１０とゴムを積層した積層ゴム支承９が配置され、下部連結鋼板１２が固定ボルト１７を介してベースプレート４に固定される。上下連結鋼板１１、１２、補強鋼板１０、ゴム層１６及び上部鋼板１３は加硫一体成形により一体に成形される。

積層ゴム支承９の上部連結鋼板１１上にゴム層１６が設置され、ゴム層１６の上に上部鋼板１３が設置される。上部鋼板１３と上沓７はせん断キーを介して係合する。セットボルト８が上沓７、上部鋼板１３及びゴム層１６を貫通して積層ゴム支承９の上部連結鋼板１１に螺着される。セットボルト８がゴム層１６を貫通して固定されることにより、上揚力止めの機能を果たす。

積層ゴム支承９の上部連結鋼板１１のゴム層１６の平面部と接する面に凹部２０が形成される。凹部２０は、図２に示される実施形態と同様に上部鋼板１３のゴム層１６と接する面に形成しても良い。また、凹部２０の形成個数、ゴム層１６の平面部と接する縁部の形状は、図４、図５に示される実施形態と同様にする。地震時の水平変位によるゴム層１６に負荷されるせん断力を抑制するために、せん断拘束部材１８を連結ボルト１９により上部構造２に固定する。凹部２０が形成された上下鋼板の間に設置されたゴム層１６の作用は、第１、第２実施形態と同様であるので説明を省略する。

図８は、本発明の橋梁用支承装置の第４実施形態を示す。この実施形態は、図１に示される実施形態のゴム層１６の外側に配置したせん断拘束部材１８に代えて、ゴム層１６の中央部を貫通するせん断キー２２を配置する。せん断キー２２の一端は、ベースプレート４に螺着により固定される。

せん断キー２２は、下部鋼板１４、ゴム層１６の中央部を貫通して伸びる。積層ゴム支承９の下部連結鋼板１２には係合段部２４を備えた空所が形成される。せん断キー２２の他端には大径部材２３が螺着又は溶接等の手段により固定される。大径部材２３は、積層ゴム支承９の下部連結鋼板１２に形成した係合段部２４と係合する大きさを備えている。通常時、大径部材２３の下面と係合段部２４の上面との間、大径部材２３の外側と空所の内壁の間には一定の隙間が形成され、地震時の回転変位を許容する。

せん断キー２２は、地震時の水平変位によるゴム層１６に負荷されるせん断力を抑制するせん断拘束部材としての機能と、大径部材２３と係合段部２４との係合により上揚力止めの機能を果たす。

一端を前記上部構造側又は前記下部構造側に固定したせん断キーを前記ゴム層の中央部で貫通させ、前記せん断キーの他端に大径部材を固定し、前記大径部を前記上部構造側又は前記下部構造側の部材に形成した係合段部に位置させることを特徴とする。

図９に示される実施形態では、ベースプレート４に一端を固定されたせん断キー２２が、下部鋼板１４、ゴム層１６、下部連結鋼板１２、積層ゴム支承９及び上部連結鋼板１１を貫通し、上沓７に形成した係合段部２４を備えた空所まで伸びている。せん断キー２２の他端には大径部材２３を固定する。大径部材２３は、上沓７に形成した係合段部２４と係合する大きさを備えている。通常時、大径部材２３の下面と係合段部２４の上面との間、大径部材２３の外側と空所の内壁の間には一定の隙間が形成され、地震時の回転変位を許容する。

せん断キー２２は、地震時の水平変位によるゴム層１６及び積層ゴム支承９に負荷されるせん断力を抑制するせん断拘束部材としての機能と、大径部材２３と係合段部２４との係合により上揚力止めの機能を果たす。

図１０は、本発明の橋梁用支承装置の第５実施形態を示す。この実施形態は、図１に示される実施形態の積層ゴム支承９に代えて、積層ゴム支承９に鉛プラグ２１を挿入した鉛プラグ入り免震支承とする。その他の構成は、第１〜第３実施形態と同様であるので説明を省略する。この実施形態においても、地震時のゴム層１６の大きな圧縮力、回転変位の吸収性能により、鉛プラグ２１入り積層ゴム支承９の地震時のエネルギ吸収性能の負担が軽減し、積層ゴム支承９の積層高さを抑えることが可能となり、橋梁用支承１の設置高さ、コストを抑えることが可能となる。

図１１は、本発明の橋梁用支承装置の第５実施形態を示す。この実施形態は、図２に示される実施形態の積層ゴム支承９に代えて、積層ゴム支承９に鉛プラグ２１を挿入した鉛プラグ入り免震支承とする。そそ他の構成は、第１〜第３実施形態と同様であるので説明を省略する。この実施形態においても、地震時のゴム層１６の大きな圧縮力、回転変位の吸収性能により、鉛プラグ２１入り積層ゴム支承９の地震時のエネルギ吸収性能の負担が軽減し、その結果、積層ゴム支承９の積層高さを抑えることが可能となり、橋梁用支承１の設置高さ、コストを抑えることが可能となる。

以上のように本発明の橋梁用支承装置によれば、地震時の応力によりゴム層の側面部の膨出に加えて、ゴム層の平面部が貫通穴又は凹部に弾性変形して膨出することで、ゴム層が側面部のみ弾性変形する場合に比較し、大きな圧縮ひずみを得ることができ、その圧縮ひずみ分、ゴム層で地震時の回転変位を吸収することが可能となる。また、ゴム層の圧縮ひずむによるエネルギ吸収が大きいので、積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承の負担を軽減しその厚みを薄くすることができ、その結果、橋梁用支承装置の設置高さを低くすることができ、施工の容易性とコストの低減化を実現することが可能となる。

１：橋梁用支承装置、２：上部構造、３：下部構造、４：ベースプレート、５：アンカーボルト、６：ソールプレート、７：上沓、８：セットボルト、９：積層ゴム支承、１０：補強鋼板、１１：上部連結鋼板、１２：下部連結鋼板、１３：上部鋼板、１４：下部鋼板、１５：貫通穴、１５Ｒ：貫通穴縁部、１６：ゴム層、１７：固定ボルト １８：せん断拘束部材、１９：連結ボルト、２０： 凹部、２０Ｒ：凹部縁部、２１：鉛プラグ、２２：せん断キー、２３：大径部材、２４：係合段部

本発明の橋梁用支承装置は、上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は免震支承と、上下鋼板の間に設置したゴム層とを配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収することを特徴とする。但し、本発明の免震支承とは、鉛プラグ入り積層ゴム支承や高減衰性ゴムを用いた支承装置をいう。

以上

本発明の橋梁用支承装置は、前記課題を解決するために、上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、上下鋼板の間に前記上下鋼板の面と接触する平面部と、外側への膨張が可能な側面部を有するゴム層を配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収することを特徴とする。

上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、上下鋼板の間に前記上下鋼板の面と接触する平面部と、外側への膨張が可能な側面部を有するゴム層を配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収する構成により、地震時の応力によりゴム層の平面部が貫通穴又は凹部に弾性変形して膨出することで、ゴム層の側面部にのみ弾性変形する場合に比較し、大きな圧縮ひずみを得ることができ、その圧縮ひずみ分、ゴム層で地震時の回転変位を吸収することが可能となる。また、ゴム層の圧縮ひずむによるエネルギ吸収が大きいので、積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承の負担を軽減しその厚みを薄くすることができ、その結果、橋梁用支承装置の設置高さを低くすることができ、施工の容易性とコストの低減化を実現することが可能となる。
貫通穴又は凹部のゴム層の平面部と接する縁部を円弧状に形成する構成により、ゴム層の平面部が貫通穴又は凹部へ膨出する際、ゴム層に傷をつけることを防止し、ゴム層の長寿命化を実現することが可能となる。
複数の貫通穴又は凹部の形成により、ゴム層の圧縮ひずみを複数の貫通穴又は凹部で分担することができ、貫通穴又は凹部の深さを小さくすることができ、貫通穴又は凹部を形成する上下鋼板の厚さを薄くすることが可能となる。
上下鋼板の間に設置されたゴム層の外側にせん断変形を抑制するせん断拘束部材を配置する構成により、ゴム層への水平力の負荷を軽減することが可能となる。
一端を前記上部構造側又は前記下部構造側に固定したせん断キーを前記ゴム層の中央部で貫通させ、前記せん断キーの他端に大径部材を固定し、前記大径部を部材に形成した係合段部に位置させる構成により、ゴム層への水平力の負荷を軽減することが可能となり、せん断キーの大径部材と係合段部の係合が上揚力止めの機能を果たすことが可能となる。
以上

Claims (5)

1. 上部構造又は下部構造との間に積層ゴム支承又は鉛プラグ入り積層ゴム支承と、上下鋼板の間に設置したゴム層とを配置し、前記上下鋼板の少なくとも一方に前記ゴム層と接する面に貫通穴又は凹部を形成し、地震時の応力による前記ゴム層の弾性変形を前記ゴム層の側面部の膨出及び前記ゴム層の平面部の前記貫通穴又は前記凹部への膨出により吸収することを特徴とする橋梁用支承装置。
2. 前記貫通穴又は前記凹部の前記ゴム層の平面部と接する縁部を円弧状に形成することを特徴とする請求項１に記載の橋梁用支承装置。
3. 前記貫通穴又は前記凹部を１つの面に複数形成することを特徴とする請求項１又は２に記載の橋梁用支承装置。
4. 上下鋼板の間に設置された前記ゴム層の外側にせん断変形を抑制するせん断拘束部材を配置することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の橋梁用支承装置。
5. 一端を前記上部構造側又は前記下部構造側に固定したせん断キーを前記ゴム層の中央部で貫通させ、前記せん断キーの他端に大径部材を固定し、前記大径部を部材に形成した係合段部に位置させることを特徴とする。請求項１ないし３のいずれか１項に記載の橋梁用支承装置。

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