JP2020186638A - 構造物用支承 - Google Patents

Abstract

【課題】 高さを低く抑えることができ、高い耐震性能を有する構造物用支承を提供する。【解決手段】橋脚１に固定される下沓１１と、橋桁２に固定される上沓１２と、下沓と上沓との間に介挿され、ゴム層を介して上部構造物を支持する弾性支持体１３と、を有する。上沓１２は、下面から上方に向けて弾性支持体１３が嵌め入れられる凹部１２ａを有し、弾性支持体は上沓の凹部に嵌め入れられた状態で、下部が上沓の下面より突き出している。この弾性支持体の下面が下沓の平坦な上面に当接され、弾性支持体が下沓上に支持されている。弾性支持体の下面には滑り層を設け可動沓とすることもできる。上部構造物と上沓との水平方向の相対変位を拘束するせん断キー１４は、上沓の凹部が設けられた範囲の外側で、上沓を上部構造物に固定する複数の上沓固定ボルト１６のそれぞれを囲むように設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、下部構造物上に橋桁等の上部構造物を支持するための支承に関するものである。

橋桁等の上部構造物をコンクリートの橋台や橋脚上に支持するために支承が広く用いられている。支承には種々のものが提案されているが、その中には特許文献１に示されるように、鋼で形成された下沓及び上沓とこれらの間に介挿される弾性支持体とを有するものがある。
このタイプの支承は、上部構造物から作用する鉛直方向の荷重を、弾性支持体を介して下部構造物に伝達するものとなっている。そして、上部構造物の回転変位は弾性支持体の変形によって吸収し、下沓、上沓又は構造物に局部的な大きな支圧応力が作用するのを回避するものとなっている。

特開２００６−３４２４９４

しかしながら、従来の支承では次のような解決が望まれる課題がある。
支承は高さが制限されることがある。例えば、橋梁に用いられている支承が古くなって劣化が生じたときには、新らたなものに取り替える必要が生じる。このとき、路面の高さは変更することはできず、新たな支承は既存の支承と同じ高さのものに制限される。一方、支承に求められる耐震基準は古い支承が据え付けられたときに比べて厳格となっており、同じ高さでより高度の耐震性能を有するものが必要となる。
また、新設する橋梁でも、架設位置の状況によっては高さの小さい支承が求められることがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高さを低く抑えることができるとともに、高い耐震性能を可能とする構造物用支承を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、 下部構造物に固定される下沓と、 上部構造物に固定される上沓と、 ゴム層を備え、前記下沓と前記上沓との間に介挿される弾性支持体と、を有し、 前記上沓は、下面から上方に向けて前記弾性支持体が嵌め入れられる凹部を有し、 前記弾性支持体は、前記凹部に嵌め入れられた状態で、下部が前記上沓の下面より突き出し、 該弾性支持体の下面が前記下沓の上面に当接されて、該下沓上に前記弾性支持体が支持されている構造物用支承を提供する。

この構造物用支承では、弾性支持体が上沓に設けられた凹部に嵌め入れられているので、上沓と弾性支持体とを合わせた高さを小さく抑えることが可能となる。これにより、支承全体の高さを抑えることができ、支承の高さが制限される場合にも適用することが可能となる。
また、弾性支持体が嵌め入れられる凹部が下側に開放されているので、凹部内に雨水や粉塵等が溜まるのが回避される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構造物用支承において、 前記上沓の平面視における前記凹部が設けられた範囲の外側に、該上沓を前記上部構造物に固定する複数の上沓固定ボルトが結合され、 前記上部構造物と該上沓との水平方向の相対的な変位を拘束するせん断キーが、前記上沓固定ボルトのそれぞれを囲むように設けられているものとする。

この構造物用支承では、上沓と上部構造物との間に作用する水平力すなわちせん断力に対して、上沓固定ボルトのみでなく、せん断キーによって抵抗するものとなる。したがって、地震時等の上沓と上部構造物との間に大きなせん断力が作用するときにも、上沓が上部構造物に強固に保持され、上沓と上部構造物との間にずれが生じるのが抑えられる。
上記せん断キーを上沓と上部構造物との間に設けようとすると、上沓は大きなせん断力が作用しても変形しない充分な厚さがせん断キーの周囲に必要となる。本発明の構造物用支承では、凹部の周囲の十分な厚さを有する部分に上沓固定ボルトを設け、その周囲にせん断キーを設けることができる。したがって、弾性支持体が嵌め入れられる部分では上沓の厚さを小さくするとともに、水平力は、その周囲に設けられた複数のせん断キーに分散して、確実に伝達することが可能となる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーは、円筒形状となった円筒部と、該円筒部の下端付近で径が拡大された拡径部と、を有し、 前記上沓に設けられた上下方向の貫通孔に前記円筒部が下側から嵌め入れられて、前記拡径部が該上沓に係止され、 前記円筒部の上部は、前記貫通孔から上方に突き出し、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、 前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーの円筒部に設けられた中央孔の内周面の雌ネジにねじり合わされ、前記上部構造物と前記せん断キーとの間に前記上沓を挟み込むように締め付けられているものとする。

この構造物用支承では、上沓固定ボルトをせん断キーにねじり合わせることによって、せん断キーの装着と上沓の固定とを行うことができ、効率の良い作業が可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項３に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーの下側には空間が設けられ、該空間の高さは、前記せん断キーの円筒部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられた高さより大きくなっているものとする。

この構造物用支承では、上沓に下側から嵌め入れられたせん断キーの下側に空間があり、上沓固定ボルトを取り外すことによってせん断キーは下沓の下側の空間に下降する。そして、せん断キーは上部構造物又は上部構造物に固定された部材に設けられた凹部から抜け出す。これにより、上沓と上部構造物との間で水平方向の相対的な変位を拘束するものがなくなる。したがって、上部構造物を大きく上方に押し上げることなく、わずかに押し上げて上沓への負荷を除去するだけで上沓と弾性支持体を水平方向に引き出すことができる。これにより、上沓又は弾性支持体を容易に取り替えることが可能となる。

請求項５に係る発明は、請求項２に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーは、下部が前記上沓の上面に設けられた凹部に嵌め入れられ、 上部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、 前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーに設けられた中心孔を貫通し、上沓に設けられたボルト孔にねじ込まれているものとする。

この構造物用支承では、簡単な構造で複数のせん断キーを設け、上部構造物と上沓の間に作用する水平力を分散して伝達することができる。

請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の構造物用支承において、 前記弾性支持体の下面に滑り層が設けられ、前記上沓が前記下沓上で滑動が可能となっているものとする。

この構造物用支承では、下沓上を弾性支持体及びこれに支持された上沓が滑動し、上部構造物が温度変化等の要因で水平方向に移動するのを拘束することなく許容するものとなる。

以上説明したように、本発明の構造物用支承では、高さを低く抑えることができるとともに、高い耐震性能を有する構造物用支承とすることが可能となる。

本発明の一実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図である。 図１に示す構造物用支承の側面図である。 図１に示す構造物用支承の断面図である。 図１に示す構造物用支承のせん断キーの詳細及び機能を説明するための一部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承の断面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承のせん断キーの構造を示す断面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図であり、図２は側面図である。また、図３は断面図である。
この構造物用支承は、下部構造物である橋台又は橋脚１上に固定される下沓１１と、上部構造物である橋桁２に固定される上沓１２と、下沓１１と上沓１２との間に介挿された弾性支持体１３と、橋桁２と上沓１２との水平方向の相対的変位を拘束するせん断キー１４と、下沓１１に固定されて上沓１２の位置を拘束するサイドブロック１５と、を有するものであり、橋桁２の位置を固定して支持する、いわゆる固定沓である。

上記下沓１１は、鋼からなる板状の部材であって、コンクリートの橋台又は橋脚１等の上に設置されるものである。橋台又は橋脚１の上記下沓１１を設置する位置には４本のアンカーボルト３が鉛直方向に埋め込まれ、上端部が突き出しており、上記下沓１１はこのアンカーボルト３の上端部に結合することによって固定されている。アンカーボルト３の上端部に下沓１１を結合する構造は、下沓に形成されたネジ孔にアンカーボルト３の上端部に形成された雄ネジをねじり合わせて結合するものであっても良いし、アンカーボルト３の上端部にねじり合わされたナットによって結合するものであってもよい。この実施の形態では、側方へ張り出した頭部を有する長ナット４を下沓１１に形成された貫通孔に挿通するともにアンカーボルト３の上端部の雄ネジにねじり合わせ、張り出した頭部を下沓１１の上面に係止して固定するものとしている。

上記上沓１２は、鋼からなる厚い板状の部材であり、上部構造物である橋桁２に上沓固定ボルト１６によって固定されるものである。本実施の形態で橋桁２は鋼プレートガーダーであり、上沓１２は下フランジ２ａの底面に当接して固定されたソールプレート５を介して固定されている。
この上沓１２には、下面から上方に向けて弾性支持体１３が嵌め入れられる凹部１２ａが形成されている。この凹部は、図１（ｂ）に示すように平面形状が円形で弾性支持体の高さより浅くなっている。また、橋桁１の軸線方向に対して側縁となる部分の上部には、サイドブロック１５が係止される切り欠き１２ｂが形成されている。この切り欠き１２ｂは、橋桁１の軸線方向にはサイドブロック１５の寸法に対応した所定の長さを有するものであり、上下方向に所定の深さを有する矩形の断面となっている。

上記上沓１２を橋桁１に固定する上沓固定ボルト１６は、上沓１２の四隅に設けられており、橋桁２の下フランジ２ａの上方から該下フランジ２ａ及びソールプレート５に形成された孔に挿通され、上沓１２に係止されたせん断キー１４にねじり合わされている。

せん断キー１４は、円筒部１４ａと、該円筒部の下端から水平方向に張り出した拡径部１４ｂとを有するものであり、中心軸線上に中央孔を有するものである。中央孔の内周面には上沓固定ボルト１６をねじり合わせることができる雌ネジが形成されている。
上沓１２には、図３（ｂ）に示すように上記せん断キーの円筒部１４ａを隙間なく、又はわずかの隙間を設けて挿入することができる径の貫通孔が、下フランジ２ａ及びソールプレート５に形成された前記孔と中心軸線を一致させることができるように形成されている。また、ソールプレート５には上記貫通孔と同径の凹部が、下面から上方に向けて上記孔の周囲に形成されている。せん断キー１４は、上沓１２に設けられた上記貫通孔に下方から挿入されるとともに上部がソールプレート５に形成された凹部に突き入れられている。そして、せん断キーの拡径部１４ｂが上沓１２の下面から貫通孔の内径拡大部１２ｃに嵌め入れられ、貫通孔の周囲に当接されて、上方へ抜け出さないように係止される。橋桁２の下フランジ２ａ及びソールプレート５の孔に挿通された上記上沓固定ボルト１６は、せん断キー１４の中央孔の雌ネジにねじり合わされ、頭部とせん断キー１４との間に橋桁の下フランジ２ａ、ソールプレート５及び上沓１２を挟み込んで固定するものとなっている。
なお、上記せん断キーの円筒部１４ａは上沓１２を貫通して上部構造物である橋桁１に固定されたソールプレート５の凹部に突き入れられているが、ソールプレートを貫通して橋桁に設けられている凹部に突き入れられるものであってもよいし、ソールプレートが用いられないときには橋桁に設けられた凹部に突き入れられるものであってもよい。

上記弾性支持体１３は、円板状に成形されたゴムを主材料とする部材であって、図３（ａ）に示すように上面付近と下面付近とに鋼板１３ａ，１３ｂが埋め込まれている。また、上側の鋼板１３ａと下側の鋼板１３ｂとの間のゴム層１３ｃには鋼リング１３ｄが埋め込まれ、ゴム層１３ｃの過度の変形を拘束するものとなっている。
この弾性支持体１３は、上沓１２に形成された凹部１２ａの内径とほぼ一致する外径を有するものであり、上沓１２の凹部内に嵌め入れられ、凹部１２ａの内周面によっても過度の変形が拘束されるものとなっている。また、下端部は上沓１２の下面より下方に突き出すものであり、下面を下沓１１の上面に当接して支持される。したがって、該弾性支持体１３を介して下沓１１上に上沓１２及び橋桁２が支持される。

上記サイドブロック１５は、橋桁１の軸線方向における上沓１２の両側面に沿ってそれぞれ設けられ、ブロック固定ボルト１７で下沓１１に固定されている。これらのサイドブロック１５の側面は上沓１２の側面と対向し、上沓１２が橋桁１の軸線と直角方向を移動するのを拘束するものとなっている。これらのサイドブロック１５の上部には上沓１２の側面と対向する面から上沓側に突き出した方形の上側張出部１５ａが設けられている。上側張出部１５ａは、上沓１２に設けられた切り欠き１２ｂ内に突き入れられ、上側張出部１５ａの３つの立面及び底面が、上沓１２に設けられた切り欠き１２ｂの内面とそれぞれ対向するものとなっている。したがって、橋桁２の軸線方向に上沓１２が移動するのを拘束するとともに、上沓１２が上方に浮き上がるのを拘束することができるものである。

このような構造物用支承では、下沓１１、弾性支持体１３及び上沓１２を介して橋脚１上に橋桁２を支持し、橋桁２の水平方向の移動及び上方への浮き上がりを拘束する。また、橋桁２が荷重によって撓むのにともなう支承上でのたわみ角に対しては、弾性支持体１３の変形によって許容し、橋桁２、上沓１２、下沓１１及び橋脚１に過度の応力が生じるのを抑制する。
そして、この構造物用支承では、上沓１２の凹部に弾性支持体１３が嵌め入れられるので、支承の高さを小さく抑えることが可能となる。したがって、既存の劣化した支承と取り替えるときに、強化された耐震基準に合致する耐震性能の大きい支承とするとともに、橋桁２の位置を変更することなく据え付けることが可能となる。

上記せん断キー１４が上沓１２に設けられた貫通孔に嵌め入れられ、上沓固定ボルト１６によって締め付けられた状態では、せん断キー１４の下面は下沓１１の上面と間隔を開けて対向するものとなっている。つまり、図４（ａ）に示すように、せん断キー１４の下面と下沓の上面との間に空間１８が設けられており、その高さＨ２は、せん断キーの円筒部１４ａがソールプレート５の凹部に嵌め入れられた高さＨ１より大きく設定されている。

このようにせん断キー１４が装着されていると、上沓固定ボルト１６を取り外すことにより、図４（ｂ）に示すようにせん断キー１４は下沓１１の上面との間の空間１８に下降する。そして、せん断キー１４が下側の空間１８の高さＨ２を下降することによってソールプレート５に嵌め入れられたせん断キー１４の円筒部が凹部から抜け出す。これにより、上沓１２と上部構造物に固定されたソールプレート５との間で水平方向の相対的な変位を拘束するものがなくなる。したがって、ブロック固定ボルト１７を抜き取ってサイドブロック１５を取り外すと、上部構造物を大きく上方に押し上げることなく、わずかに押し上げて上沓１２への負荷を除去するだけで上沓１２と弾性支持体１３とを水平方向に引き出すことができる。これにより、上沓１２又は弾性支持体１３を取り替えることが可能となる。

図５は、本発明の他の実施形態である構造物用支承を示す正面図及び平面図である。この構造物用支承は、図１に示すものと同様に橋桁２を支持するものであるが橋桁２の軸線方向の移動を許容する、いわゆる可動沓である。

この構造物用支承では、弾性支持体２３の底面に滑り層２３ａが形成されている。この滑り層２３ａは、例えばフッ素樹脂層とすることができ、橋桁２からの荷重が作用した状態で下沓１１上の滑動を可能とするものである。
また、上沓２２の側面の上部に設けられた切り欠き２２ｂは、橋桁２の軸線方向の寸法がサイドブロック２５の上側張出部２５ａの寸法より大きく形成され、上記切り欠き２２ｂが設けられた範囲内で上沓１２が橋桁の軸線方向に変位するのを許容するものとなっている。
この構造物用支承の他の部分は図１に示すものと同じ構成を採用することができる。

この構造物用支承では、図１から図３までに示すものと同様に高さを小さく抑えることができるとともに、橋桁の温度変化等による伸縮を許容する可動沓として使用することができる。

上記実施の形態では、弾性支持体として円板状のゴム部材に鋼板及び鋼リングを埋め込んだものを使用しているが、他の形態のものを使用することができる。例えば、図６に示すように、円形のゴムプレート３３ａと鋼の中間プレート３３ｂとを用いたものを採用することができる。
この弾性支持体３３は、円形のゴムプレート３３ａの下側に中間プレート３３ｂを重ね合わせたものであり、ゴムプレート３３ａが上沓３２に設けられた凹部３２ａに嵌め入れられる。中間プレート３３ｂは、外径がゴムプレート３３ａよりやや小さく、上沓３２に設けられた凹部３２ａの内周面との間に間隙が生じるように設定されている。そして、ゴムプレート３３ａの下面の外周部には鋼リング３３ｃが嵌め合わされ、ゴムプレート３３ａが強く圧縮されたときにも、ゴムが変形して上記間隙内に押し出されるのを拘束するものとなっている。これにより、ゴムプレート３３ａは、上沓１２に設けられた凹部の内周面と中間プレート３３ｂと鋼リング３３ｃとによって閉じ込められた状態となり、ゴムプレートの過度の変形及びこれにともなう破壊が抑えられる

図７は、せん断キーの他の例を採用した構造物用支承を示す断面図である。
この構造物用支承では、上沓の４隅付近に上沓固定ボルト４６をねじ込むボルト孔４２ａが形成されている。このボルト孔４２ａは内周面に雌ネジが形成されたものである。上沓固定ボルト４６は、橋桁の下フランジ２ａ及びソールプレート５に設けられた孔に挿通され、先端部を上沓に設けられたボルト孔４２ａにねじ込み、締め付けることによって上沓４２を橋桁２に固定するものとなっている。
上沓４２の上面のボルト孔４２ａが設けられた位置の周囲には、中心軸線が一致するように、平面形状が円形の凹部が形成されている。一方、ソールプレート５にも、上記ボルト孔４２ａと中心軸線が一致する円形の凹部であって、上沓４２の上面に設けられた凹部と同径の凹部が、下面から上方に向けて形成されている。

せん断キー４４は、金属からなる円筒形の部材であって、中心軸線上に中央孔を有するものであり、外径は上沓４２の上面に設けられた凹部及びソールプレート５の下面に設けられた凹部に嵌め入れることができるものである。そして、嵌め入れられたせん断キー４４の外周面と上沓４２の凹部の内周面及びソールプレート５に設けられた凹部の内周面との間には、ほとんど隙間が生じないように正確な寸法に形成されている。上沓固定ボルト４６は橋桁の下フランジ２ａ及びソールプレート５の孔からせん断キー４４の中央孔を貫通し、上沓４２のボルト孔４２ａにねじ込まれている。
なお、この構造物用支承の他の構成は図１から図４までに示すものと同じものである。

このようなせん断キー４４を有する構造物用支承では、橋桁２に強固に固定されたソールプレート５と上沓４２との間に作用する水平方向の力すなわちせん断力に対して、複数の上沓固定ボルト４６の周囲に設けられた複数のせん断キー４４が抵抗するものとなり、上沓４２が橋桁２に強固に固定される。

図８は、本発明の他の実施形態であって、コンクリートからなる橋桁６を支持する構造物用支承を示す正面図及び平面図である。
この構造物用支承の下沓５１、弾性支持体５３及びサイドブロック５５は、図１及び図２に示すものと同じものが用いられており、下沓５１を固定するアンカーボルト３も同じものである。
この構造物用支承で用いられている上沓５２は、上面から上方へ突出するようにせん断キー５４が一体に形成されている。このせん断キー５４は、図８（ｂ）に示すように平面形状が橋桁６の軸線方向及び軸線と直角方向に伸びて、十の字状に設けられたものである。そして、橋桁６のコンクリートは上沓５２の上面と接触するように打設され、突出するせん断キー５４を埋め込むものである。

一方、上沓固定ボルト５６は先端部が上沓５２に設けられたボルト孔にねじ込まれ、上部は上沓の上面より突き出して橋桁６のコンクリート中に埋め込まれる。
このような構造物用支承では、橋桁６と上沓５２との間に作用するせん断力に対して、上記せん断キー５４が抵抗するものとなり、上沓５２が橋桁６に強固に固定される。

以上に説明した構造物用支承は、本発明の実施の形態であって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜に形態を変更して実施することができるものである。

１：橋脚， ， ２：橋桁， ２ａ：橋桁の下フランジ， ３：アンカーボルト， ４：長ナット， ５：ソールプレート， ６：コンクリートの橋桁，
１１：下沓， １２：上沓， １２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， １２ｂ：上沓に設けられた切り欠き， １２ｃ：上沓に形成され貫通孔の内径拡大部， １３：弾性支持体， １３ａ，１３ｂ：鋼板， １３ｃ：ゴム層， １３ｄ：鋼リング， １４：せん断キー， １４ａせん断キーの円筒部， １４ｂ：せん断キーの拡径部， １４ｃ：せん断キーの中央孔， １５：サイドブロック， １５ａ：サイドブロックの上側張出部， １６：上沓固定ボルト， １７：ブロック固定ボルト， １８：せん断キーの下側の空間，
２１：下沓， ２２：上沓， ２２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， ２２ｂ：上沓に設けられた切り欠き， ２３：弾性支持体， ２３ａ：滑り層， ２４：せん断キー， ２５：サイドブロック， ２５ａ：サイドブロックの上側張出部， ２６：上沓固定ボルト， ２７：ブロック固定ボルト，
３１：下沓， ３２：上沓， ３２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， ３３：弾性支持体， ３３ａ：ゴムプレート， ３３ｂ：中間プレート， ３３ｃ：鋼リング， ３４：せん断キー， ３５：サイドブロック， ３６：上沓固定ボルト，
４１：下沓， ４２：上沓， ４２ａ：ボルト孔， ４３：弾性支持体， ４４：せん断キー， ４５：サイドブロック， ４６：上沓固定ボルト，
５１：下沓， ５２：上沓， ５３：弾性支持体， ５４：せん断キー， ５５：サイドブロック， ５６：上沓固定ボルト

本発明は、下部構造物上に橋桁等の上部構造物を支持するための支承に関するものである。

橋桁等の上部構造物をコンクリートの橋台や橋脚上に支持するために支承が広く用いられている。支承には種々のものが提案されているが、その中には特許文献１に示されるように、鋼で形成された下沓及び上沓とこれらの間に介挿される弾性支持体とを有するものがある。
このタイプの支承は、上部構造物から作用する鉛直方向の荷重を、弾性支持体を介して下部構造物に伝達するものとなっている。そして、上部構造物の回転変位は弾性支持体の変形によって吸収し、下沓、上沓又は構造物に局部的な大きな支圧応力が作用するのを回避するものとなっている。

特開２００６−３４２４９４

しかしながら、従来の支承では次のような解決が望まれる課題がある。
支承は高さが制限されることがある。例えば、橋梁に用いられている支承が古くなって劣化が生じたときには、新らたなものに取り替える必要が生じる。このとき、路面の高さは変更することはできず、新たな支承は既存の支承と同じ高さのものに制限される。一方、支承に求められる耐震基準は古い支承が据え付けられたときに比べて厳格となっており、同じ高さでより高度の耐震性能を有するものが必要となる。
また、新設する橋梁でも、架設位置の状況によっては高さの小さい支承が求められることがある。

本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高さを低く抑えることができるとともに、高い耐震性能を可能とする構造物用支承を提供することである。

上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、 下部構造物に固定される下沓と、 上部構造物に固定される上沓と、 ゴム層を備え、前記下沓と前記上沓との間に介挿される弾性支持体と、を有し、 前記上沓は、下面から上方に向けて前記弾性支持体が嵌め入れられる凹部を有し、 前記弾性支持体は、前記凹部に嵌め入れられた状態で、下部が前記上沓の下面より突き出し、 該弾性支持体の下面が前記下沓の上面に当接されて、該下沓上に前記弾性支持体が支持されており、 前記上沓の平面視における前記凹部が設けられた範囲の外側に、該上沓を前記上部構造物に固定する複数の上沓固定ボルトが結合され、 前記上部構造物と該上沓との水平方向の相対的な変位を拘束するせん断キーが、前記上沓固定ボルトのそれぞれを囲むように設けられている構造物用支承を提供する。

この構造物用支承では、弾性支持体が上沓に設けられた凹部に嵌め入れられているので、上沓と弾性支持体とを合わせた高さを小さく抑えることが可能となる。これにより、支承全体の高さを抑えることができ、支承の高さが制限される場合にも適用することが可能となる。
また、弾性支持体が嵌め入れられる凹部が下側に開放されているので、凹部内に雨水や粉塵等が溜まるのが回避される。

さらにこの構造物用支承では、上沓と上部構造物との間に作用する水平力すなわちせん断力に対して、上沓固定ボルトのみでなく、せん断キーによって抵抗するものとなる。したがって、地震時等の上沓と上部構造物との間に大きなせん断力が作用するときにも、上沓が上部構造物に強固に保持され、上沓と上部構造物との間にずれが生じるのが抑えられる。
上記せん断キーを上沓と上部構造物との間に設けようとすると、上沓は大きなせん断力が作用しても変形しない充分な厚さがせん断キーの周囲に必要となる。本発明の構造物用支承では、凹部の周囲の十分な厚さを有する部分に上沓固定ボルトを設け、その周囲にせん断キーを設けることができる。したがって、弾性支持体が嵌め入れられる部分では上沓の厚さを小さくするとともに、水平力は、その周囲に設けられた複数のせん断キーに分散して、確実に伝達することが可能となる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーは、円筒形状となった円筒部と、該円筒部の下端付近で径が拡大された拡径部と、を有し、
前記上沓に設けられた上下方向の貫通孔に前記円筒部が下側から嵌め入れられて、前記拡径部が該上沓に係止され、 前記円筒部の上部は、前記貫通孔から上方に突き出し、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、 前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーの円筒部に設けられた中央孔の内周面の雌ネジにねじり合わされ、前記上部構造物と前記せん断キーとの間に前記上沓を挟み込むように締め付けられているものとする。

この構造物用支承では、上沓固定ボルトをせん断キーにねじり合わせることによって、せん断キーの装着と上沓の固定とを行うことができ、効率の良い作業が可能となる。

請求項３に係る発明は、請求項２に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーの下側には空間が設けられ、該空間の高さは、前記せん断キーの円筒部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられた高さより大きくなっているものとする。

この構造物用支承では、上沓に下側から嵌め入れられたせん断キーの下側に空間があり、上沓固定ボルトを取り外すことによってせん断キーは下沓の下側の空間に下降する。そして、せん断キーは上部構造物又は上部構造物に固定された部材に設けられた凹部から抜け出す。これにより、上沓と上部構造物との間で水平方向の相対的な変位を拘束するものがなくなる。したがって、上部構造物を大きく上方に押し上げることなく、わずかに押し上げて上沓への負荷を除去するだけで上沓と弾性支持体を水平方向に引き出すことができる。これにより、上沓又は弾性支持体を容易に取り替えることが可能となる。

請求項４に係る発明は、請求項１に記載の構造物用支承において、 前記せん断キーは、下部が前記上沓の上面に設けられた凹部に嵌め入れられ、 上部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、 前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーに設けられた中心孔を貫通し、上沓に設けられたボルト孔にねじ込まれているものとする。

この構造物用支承では、簡単な構造で複数のせん断キーを設け、上部構造物と上沓の間に作用する水平力を分散して伝達することができる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４までのいずれかに記載の構造物用支承において、 前記弾性支持体の下面に滑り層が設けられ、前記上沓が前記下沓上で滑動が可能となっているものとする。

この構造物用支承では、下沓上を弾性支持体及びこれに支持された上沓が滑動し、上部構造物が温度変化等の要因で水平方向に移動するのを拘束することなく許容するものとなる。

以上説明したように、本発明の構造物用支承では、高さを低く抑えることができるとともに、高い耐震性能を有する構造物用支承とすることが可能となる。

本発明の一実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図である。 図１に示す構造物用支承の側面図である。 図１に示す構造物用支承の断面図である。 図１に示す構造物用支承のせん断キーの詳細及び機能を説明するための一部拡大断面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承の断面図である。 本発明の他の実施形態である構造物用支承のせん断キーの構造を示す断面図である。 本発明の構成の一部を利用した他の構造物用支承を参考として示す正面図及び平面図である。

以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施形態である構造物用支承の正面図及び平面図であり、図２は側面図である。また、図３は断面図である。
この構造物用支承は、下部構造物である橋台又は橋脚１上に固定される下沓１１と、上部構造物である橋桁２に固定される上沓１２と、下沓１１と上沓１２との間に介挿された弾性支持体１３と、橋桁２と上沓１２との水平方向の相対的変位を拘束するせん断キー１４と、下沓１１に固定されて上沓１２の位置を拘束するサイドブロック１５と、を有するものであり、橋桁２の位置を固定して支持する、いわゆる固定沓である。

上記下沓１１は、鋼からなる板状の部材であって、コンクリートの橋台又は橋脚１等の上に設置されるものである。橋台又は橋脚１の上記下沓１１を設置する位置には４本のアンカーボルト３が鉛直方向に埋め込まれ、上端部が突き出しており、上記下沓１１はこのアンカーボルト３の上端部に結合することによって固定されている。アンカーボルト３の上端部に下沓１１を結合する構造は、下沓に形成されたネジ孔にアンカーボルト３の上端部に形成された雄ネジをねじり合わせて結合するものであっても良いし、アンカーボルト３の上端部にねじり合わされたナットによって結合するものであってもよい。この実施の形態では、側方へ張り出した頭部を有する長ナット４を下沓１１に形成された貫通孔に挿通するともにアンカーボルト３の上端部の雄ネジにねじり合わせ、張り出した頭部を下沓１１の上面に係止して固定するものとしている。

上記上沓１２は、鋼からなる厚い板状の部材であり、上部構造物である橋桁２に上沓固定ボルト１６によって固定されるものである。本実施の形態で橋桁２は鋼プレートガーダーであり、上沓１２は下フランジ２ａの底面に当接して固定されたソールプレート５を介して固定されている。
この上沓１２には、下面から上方に向けて弾性支持体１３が嵌め入れられる凹部１２ａが形成されている。この凹部は、図１（ｂ）に示すように平面形状が円形で弾性支持体の高さより浅くなっている。また、橋桁１の軸線方向に対して側縁となる部分の上部には、サイドブロック１５が係止される切り欠き１２ｂが形成されている。この切り欠き１２ｂは、橋桁１の軸線方向にはサイドブロック１５の寸法に対応した所定の長さを有するものであり、上下方向に所定の深さを有する矩形の断面となっている。

上記上沓１２を橋桁１に固定する上沓固定ボルト１６は、上沓１２の四隅に設けられており、橋桁２の下フランジ２ａの上方から該下フランジ２ａ及びソールプレート５に形成された孔に挿通され、上沓１２に係止されたせん断キー１４にねじり合わされている。

せん断キー１４は、円筒部１４ａと、該円筒部の下端から水平方向に張り出した拡径部１４ｂとを有するものであり、中心軸線上に中央孔を有するものである。中央孔の内周面には上沓固定ボルト１６をねじり合わせることができる雌ネジが形成されている。
上沓１２には、図３（ｂ）に示すように上記せん断キーの円筒部１４ａを隙間なく、又はわずかの隙間を設けて挿入することができる径の貫通孔が、下フランジ２ａ及びソールプレート５に形成された前記孔と中心軸線を一致させることができるように形成されている。また、ソールプレート５には上記貫通孔と同径の凹部が、下面から上方に向けて上記孔の周囲に形成されている。せん断キー１４は、上沓１２に設けられた上記貫通孔に下方から挿入されるとともに上部がソールプレート５に形成された凹部に突き入れられている。そして、せん断キーの拡径部１４ｂが上沓１２の下面から貫通孔の内径拡大部１２ｃに嵌め入れられ、貫通孔の周囲に当接されて、上方へ抜け出さないように係止される。橋桁２の下フランジ２ａ及びソールプレート５の孔に挿通された上記上沓固定ボルト１６は、せん断キー１４の中央孔の雌ネジにねじり合わされ、頭部とせん断キー１４との間に橋桁の下フランジ２ａ、ソールプレート５及び上沓１２を挟み込んで固定するものとなっている。
なお、上記せん断キーの円筒部１４ａは上沓１２を貫通して上部構造物である橋桁１に固定されたソールプレート５の凹部に突き入れられているが、ソールプレートを貫通して橋桁に設けられている凹部に突き入れられるものであってもよいし、ソールプレートが用いられないときには橋桁に設けられた凹部に突き入れられるものであってもよい。

上記弾性支持体１３は、円板状に成形されたゴムを主材料とする部材であって、図３（ａ）に示すように上面付近と下面付近とに鋼板１３ａ，１３ｂが埋め込まれている。また、上側の鋼板１３ａと下側の鋼板１３ｂとの間のゴム層１３ｃには鋼リング１３ｄが埋め込まれ、ゴム層１３ｃの過度の変形を拘束するものとなっている。
この弾性支持体１３は、上沓１２に形成された凹部１２ａの内径とほぼ一致する外径を有するものであり、上沓１２の凹部内に嵌め入れられ、凹部１２ａの内周面によっても過度の変形が拘束されるものとなっている。また、下端部は上沓１２の下面より下方に突き出すものであり、下面を下沓１１の上面に当接して支持される。したがって、該弾性支持体１３を介して下沓１１上に上沓１２及び橋桁２が支持される。

上記サイドブロック１５は、橋桁１の軸線方向における上沓１２の両側面に沿ってそれぞれ設けられ、ブロック固定ボルト１７で下沓１１に固定されている。これらのサイドブロック１５の側面は上沓１２の側面と対向し、上沓１２が橋桁１の軸線と直角方向を移動するのを拘束するものとなっている。これらのサイドブロック１５の上部には上沓１２の側面と対向する面から上沓側に突き出した方形の上側張出部１５ａが設けられている。上側張出部１５ａは、上沓１２に設けられた切り欠き１２ｂ内に突き入れられ、上側張出部１５ａの３つの立面及び底面が、上沓１２に設けられた切り欠き１２ｂの内面とそれぞれ対向するものとなっている。したがって、橋桁２の軸線方向に上沓１２が移動するのを拘束するとともに、上沓１２が上方に浮き上がるのを拘束することができるものである。

このような構造物用支承では、下沓１１、弾性支持体１３及び上沓１２を介して橋脚１上に橋桁２を支持し、橋桁２の水平方向の移動及び上方への浮き上がりを拘束する。また、橋桁２が荷重によって撓むのにともなう支承上でのたわみ角に対しては、弾性支持体１３の変形によって許容し、橋桁２、上沓１２、下沓１１及び橋脚１に過度の応力が生じるのを抑制する。
そして、この構造物用支承では、上沓１２の凹部に弾性支持体１３が嵌め入れられるので、支承の高さを小さく抑えることが可能となる。したがって、既存の劣化した支承と取り替えるときに、強化された耐震基準に合致する耐震性能の大きい支承とするとともに、橋桁２の位置を変更することなく据え付けることが可能となる。

上記せん断キー１４が上沓１２に設けられた貫通孔に嵌め入れられ、上沓固定ボルト１６によって締め付けられた状態では、せん断キー１４の下面は下沓１１の上面と間隔を開けて対向するものとなっている。つまり、図４（ａ）に示すように、せん断キー１４の下面と下沓の上面との間に空間１８が設けられており、その高さＨ２は、せん断キーの円筒部１４ａがソールプレート５の凹部に嵌め入れられた高さＨ１より大きく設定されている。

このようにせん断キー１４が装着されていると、上沓固定ボルト１６を取り外すことにより、図４（ｂ）に示すようにせん断キー１４は下沓１１の上面との間の空間１８に下降する。そして、せん断キー１４が下側の空間１８の高さＨ２を下降することによってソールプレート５に嵌め入れられたせん断キー１４の円筒部が凹部から抜け出す。これにより、上沓１２と上部構造物に固定されたソールプレート５との間で水平方向の相対的な変位を拘束するものがなくなる。したがって、ブロック固定ボルト１７を抜き取ってサイドブロック１５を取り外すと、上部構造物を大きく上方に押し上げることなく、わずかに押し上げて上沓１２への負荷を除去するだけで上沓１２と弾性支持体１３とを水平方向に引き出すことができる。これにより、上沓１２又は弾性支持体１３を取り替えることが可能となる。

図５は、本発明の他の実施形態である構造物用支承を示す正面図及び平面図である。この構造物用支承は、図１に示すものと同様に橋桁２を支持するものであるが橋桁２の軸線方向の移動を許容する、いわゆる可動沓である。

この構造物用支承では、弾性支持体２３の底面に滑り層２３ａが形成されている。この滑り層２３ａは、例えばフッ素樹脂層とすることができ、橋桁２からの荷重が作用した状態で下沓１１上の滑動を可能とするものである。
また、上沓２２の側面の上部に設けられた切り欠き２２ｂは、橋桁２の軸線方向の寸法がサイドブロック２５の上側張出部２５ａの寸法より大きく形成され、上記切り欠き２２ｂが設けられた範囲内で上沓１２が橋桁の軸線方向に変位するのを許容するものとなっている。
この構造物用支承の他の部分は図１に示すものと同じ構成を採用することができる。

この構造物用支承では、図１から図３までに示すものと同様に高さを小さく抑えることができるとともに、橋桁の温度変化等による伸縮を許容する可動沓として使用することができる。

上記実施の形態では、弾性支持体として円板状のゴム部材に鋼板及び鋼リングを埋め込んだものを使用しているが、他の形態のものを使用することができる。例えば、図６に示すように、円形のゴムプレート３３ａと鋼の中間プレート３３ｂとを用いたものを採用することができる。
この弾性支持体３３は、円形のゴムプレート３３ａの下側に中間プレート３３ｂを重ね合わせたものであり、ゴムプレート３３ａが上沓３２に設けられた凹部３２ａに嵌め入れられる。中間プレート３３ｂは、外径がゴムプレート３３ａよりやや小さく、上沓３２に設けられた凹部３２ａの内周面との間に間隙が生じるように設定されている。そして、ゴムプレート３３ａの下面の外周部には鋼リング３３ｃが嵌め合わされ、ゴムプレート３３ａが強く圧縮されたときにも、ゴムが変形して上記間隙内に押し出されるのを拘束するものとなっている。これにより、ゴムプレート３３ａは、上沓１２に設けられた凹部の内周面と中間プレート３３ｂと鋼リング３３ｃとによって閉じ込められた状態となり、ゴムプレートの過度の変形及びこれにともなう破壊が抑えられる

図７は、せん断キーの他の例を採用した構造物用支承を示す断面図である。
この構造物用支承では、上沓の４隅付近に上沓固定ボルト４６をねじ込むボルト孔４２ａが形成されている。このボルト孔４２ａは内周面に雌ネジが形成されたものである。上沓固定ボルト４６は、橋桁の下フランジ２ａ及びソールプレート５に設けられた孔に挿通され、先端部を上沓に設けられたボルト孔４２ａにねじ込み、締め付けることによって上沓４２を橋桁２に固定するものとなっている。
上沓４２の上面のボルト孔４２ａが設けられた位置の周囲には、中心軸線が一致するように、平面形状が円形の凹部が形成されている。一方、ソールプレート５にも、上記ボルト孔４２ａと中心軸線が一致する円形の凹部であって、上沓４２の上面に設けられた凹部と同径の凹部が、下面から上方に向けて形成されている。

せん断キー４４は、金属からなる円筒形の部材であって、中心軸線上に中央孔を有するものであり、外径は上沓４２の上面に設けられた凹部及びソールプレート５の下面に設けられた凹部に嵌め入れることができるものである。そして、嵌め入れられたせん断キー４４の外周面と上沓４２の凹部の内周面及びソールプレート５に設けられた凹部の内周面との間には、ほとんど隙間が生じないように正確な寸法に形成されている。上沓固定ボルト４６は橋桁の下フランジ２ａ及びソールプレート５の孔からせん断キー４４の中央孔を貫通し、上沓４２のボルト孔４２ａにねじ込まれている。
なお、この構造物用支承の他の構成は図１から図４までに示すものと同じものである。

このようなせん断キー４４を有する構造物用支承では、橋桁２に強固に固定されたソールプレート５と上沓４２との間に作用する水平方向の力すなわちせん断力に対して、複数の上沓固定ボルト４６の周囲に設けられた複数のせん断キー４４が抵抗するものとなり、上沓４２が橋桁２に強固に固定される。

図８は、本発明の構成の一部を利用する構造物支承であって、コンクリートからなる橋桁６を支持する構造物用支承を参考として示す正面図及び平面図である。
この構造物用支承の下沓５１、弾性支持体５３及びサイドブロック５５は、図１及び図２に示すものと同じものが用いられており、下沓５１を固定するアンカーボルト３も同じものである。
この構造物用支承で用いられている上沓５２は、上面から上方へ突出するようにせん断キー５４が一体に形成されている。このせん断キー５４は、図８（ｂ）に示すように平面形状が橋桁６の軸線方向及び軸線と直角方向に伸びて、十の字状に設けられたものである。そして、橋桁６のコンクリートは上沓５２の上面と接触するように打設され、突出するせん断キー５４を埋め込むものである。

一方、上沓固定ボルト５６は先端部が上沓５２に設けられたボルト孔にねじ込まれ、上部は上沓の上面より突き出して橋桁６のコンクリート中に埋め込まれる。
このような構造物用支承では、橋桁６と上沓５２との間に作用するせん断力に対して、上記せん断キー５４が抵抗するものとなり、上沓５２が橋桁６に強固に固定される。

以上に説明した構造物用支承は、本発明の実施の形態であって、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内において適宜に形態を変更して実施することができるものである。

１：橋脚， ， ２：橋桁， ２ａ：橋桁の下フランジ， ３：アンカーボルト， ４：長ナット， ５：ソールプレート， ６：コンクリートの橋桁，
１１：下沓， １２：上沓， １２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， １２ｂ：上沓に設けられた切り欠き， １２ｃ：上沓に形成され貫通孔の内径拡大部， １３：弾性支持体， １３ａ，１３ｂ：鋼板， １３ｃ：ゴム層， １３ｄ：鋼リング， １４：せん断キー， １４ａせん断キーの円筒部， １４ｂ：せん断キーの拡径部， １４ｃ：せん断キーの中央孔， １５：サイドブロック， １５ａ：サイドブロックの上側張出部， １６：上沓固定ボルト， １７：ブロック固定ボルト， １８：せん断キーの下側の空間，２１：下沓， ２２：上沓， ２２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， ２２ｂ：上沓に設けられた切り欠き， ２３：弾性支持体， ２３ａ：滑り層， ２４：せん断キー，
２５：サイドブロック， ２５ａ：サイドブロックの上側張出部， ２６：上沓固定ボルト， ２７：ブロック固定ボルト，
３１：下沓， ３２：上沓， ３２ａ：上沓の下面に設けられた凹部， ３３：弾性支持体， ３３ａ：ゴムプレート， ３３ｂ：中間プレート， ３３ｃ：鋼リング， ３４：せん断キー， ３５：サイドブロック， ３６：上沓固定ボルト，
４１：下沓， ４２：上沓， ４２ａ：ボルト孔， ４３：弾性支持体， ４４：せん断キー， ４５：サイドブロック， ４６：上沓固定ボルト，
５１：下沓， ５２：上沓， ５３：弾性支持体， ５４：せん断キー， ５５：サイドブロック， ５６：上沓固定ボルト

Claims (6)

1. 下部構造物に固定される下沓と、
   上部構造物に固定される上沓と、
   ゴム層を備え、前記下沓と前記上沓との間に介挿される弾性支持体と、を有し、
   前記上沓は、下面から上方に向けて前記弾性支持体が嵌め入れられる凹部を有し、
   前記弾性支持体は、前記凹部に嵌め入れられた状態で、下部が前記上沓の下面より突き出し、
   該弾性支持体の下面が前記下沓の上面に当接されて、該下沓上に前記弾性支持体が支持されていることを特徴とする構造物用支承。
2. 前記上沓の平面視における前記凹部が設けられた範囲の外側に、該上沓を前記上部構造物に固定する複数の上沓固定ボルトが結合され、
   前記上部構造物と該上沓との水平方向の相対的な変位を拘束するせん断キーが、前記上沓固定ボルトのそれぞれを囲むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載の構造物用支承。
3. 前記せん断キーは、円筒形状となった円筒部と、該円筒部の下端付近で径が拡大された拡径部と、を有し、
   前記上沓に設けられた上下方向の貫通孔に前記円筒部が下側から嵌め入れられて、前記拡径部が該上沓に係止され、
   前記円筒部の上部は、前記貫通孔から上方に突き出し、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、
   前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーの円筒部に設けられた中央孔の内周面の雌ネジにねじり合わされ、前記上部構造物と前記せん断キーとの間に前記上沓を挟み込むように締め付けられていることを特徴とする請求項２に記載の構造物用支承。
4. 前記せん断キーの下側には空間が設けられ、該空間の高さは、前記せん断キーの円筒部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられた高さより大きくなっていることを特徴とする請求項３に記載の構造物用支承。
5. 前記せん断キーは、下部が前記上沓の上面に設けられた凹部に嵌め入れられ、
   上部が前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた凹部に嵌め入れられており、
   前記上沓固定ボルトは、前記上部構造物又は該上部構造物に固定された部材に設けられた孔に挿通され、前記せん断キーに設けられた中心孔を貫通し、上沓に設けられたボルト孔にねじ込まれていることを特徴とする請求項２に記載の構造物用支承。
6. 前記弾性支持体の下面に滑り層が設けられ、前記上沓が前記下沓上で滑動が可能となっていることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の構造物用支承。

Images