JP2021113421A - Rubber bearings for bridge - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、橋梁用ゴム支承に関し、より詳細には橋梁において上部構造と下部構造との間に設置される支承の1つであるゴム支承に関する。 The present invention relates to a rubber bearing for a bridge, and more particularly to a rubber bearing which is one of the bearings installed between an upper structure and a lower structure in a bridge.
橋梁において上部構造と下部構造との間に設置されるゴム支承は、上部構造に固定される上沓と、下部構造に固定される下沓と、上沓及び下沓間に設けられるゴム沓とを備えた構造を有している。ゴム沓は一般に鋼板とゴム層とを交互に積層した積層ゴムからなり、鉛直荷重支持機能、水平荷重支持機能及び回転機能を担う支承の要部である。 The rubber supports installed between the upper structure and the lower structure in the bridge are the upper sill fixed to the upper structure, the lower sill fixed to the lower structure, and the rubber sill provided between the upper sill and the lower sill. It has a structure equipped with. The rubber shoe is generally made of laminated rubber in which steel plates and rubber layers are alternately laminated, and is a main part of a bearing that has a vertical load support function, a horizontal load support function, and a rotation function.
近年、レベル2を超える想定外の地震動や地盤変状による上部構造の移動などで、上部構造の荷重を支持しているゴム沓が想定以上にせん断変形し、これがゴム沓の変形能力を超えるためゴム沓が破断して、上部構造が横ずれしたり段差を生じたりしている損傷事例がみられる。その結果、インフラとして大事な橋梁の復旧に大きな障害になっている。 In recent years, due to unexpected seismic motion exceeding level 2 and movement of the superstructure due to ground deformation, the rubber shoe that supports the load of the superstructure undergoes shear deformation more than expected, which exceeds the deformation capacity of the rubber shoe. There are cases of damage in which the rubber sill is broken and the superstructure is laterally displaced or steps are formed. As a result, it is a major obstacle to the restoration of bridges, which are important as infrastructure.
この発明の先行技術文献として、例えば特許文献1を挙げることができる。しかしながら、当該技術文献に記載の発明は地震後の支承の機能を素早く復元することを目的としているものの、対象としているゴム支承は水平方向にせん断変形するものではない。 As the prior art document of the present invention, for example, Patent Document 1 can be mentioned. However, although the invention described in the technical document aims to quickly restore the function of the bearing after an earthquake, the target rubber bearing is not shear-deformed in the horizontal direction.
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、レベル2以下の地震動まではゴム沓のせん断変形を許容するが、レベル2を超える想定外の地震動や地盤変状などが起きた場合にはゴム沓のせん断変形を拘束してゴム沓が破断するのを防止し、地震後の支承機能の復旧を容易に行うことができる橋梁用ゴム支承を提供することにある。
The present invention has been made based on the above technical background, and achieves the following object.
An object of the present invention is to allow shear deformation of the rubber bearing up to a seismic motion of level 2 or lower, but restrain the shear deformation of the rubber bearing when an unexpected seismic motion or ground deformation exceeding level 2 occurs. The purpose is to provide a rubber bearing for a bridge that can prevent the rubber bearing from breaking and easily restore the bearing function after an earthquake.
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、上部構造と下部構造との間に設置され、前記上部構造の下面に固定される上沓と、前記下部構造に固定される下沓と、前記上沓と下沓との間に設けられたゴム沓とを備えた橋梁用ゴム支承において、
前記下沓上の橋軸方向及び橋軸直角方向に前記ゴム沓を挟んだ両側であって、前記上沓から前記ゴム沓のレベル2地震動を想定した地震時最大設計変位にほぼ相当する距離離れた位置にサイドブロックが設けられ、
前記下沓は前記下部構造に固定されたベースプレートの上面にボルトによって固定され、このボルトはレベル2を超える地震動によって破断するものであることを特徴とする橋梁用ゴム支承にある。
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
That is, the present invention includes an upper sill that is installed between the upper structure and the lower structure and is fixed to the lower surface of the upper structure, a lower sill that is fixed to the lower structure, and the upper sill and the lower sill. In the rubber support for bridges equipped with a rubber shoe provided between them,
A distance from the upper shoe on both sides of the rubber shoe in the direction of the bridge axis and the direction perpendicular to the bridge axis, which is substantially equivalent to the maximum design displacement during an earthquake assuming a level 2 seismic motion of the rubber shoe. A side block is provided at the position
The lower shoe is fixed to the upper surface of a base plate fixed to the lower structure by a bolt, and the bolt is in a rubber bearing for a bridge, which is broken by a seismic motion exceeding level 2.
上記ゴム支承において、前記下沓に形成されたワッシャ取付穴に偏心ワッシャが装着され、
この偏心ワッシャは、前記ワッシャ取付穴に嵌め込まれ偏心穴を有する外側偏心ワッシャと、前記偏心穴に嵌め込まれ前記ボルトの挿入穴を規定する偏心穴を有する内側偏心ワッシャとからなる構成を採用できる。
In the rubber bearing, an eccentric washer is attached to the washer mounting hole formed in the lower shoe.
The eccentric washer can adopt a configuration including an outer eccentric washer fitted in the washer mounting hole and having an eccentric hole and an inner eccentric washer fitted in the eccentric hole and having an eccentric hole defining an insertion hole for the bolt.
この発明によれば、レベル2以下の地震動まではゴム沓のせん断変形を許容するが、レベル2を超える想定外の地震動や地盤変状などが起きた場合にはゴム沓のせん断変形を拘束してゴム沓が破断するのを防止し、地震後の支承機能の復旧を容易に行うことができる。 According to the present invention, the shear deformation of the rubber bearing is allowed up to the earthquake motion of level 2 or less, but the shear deformation of the rubber bearing is restrained when an unexpected earthquake motion or ground deformation exceeding the level 2 occurs. This prevents the rubber shoe from breaking and makes it easy to restore the bearing function after an earthquake.
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〜図3は、この発明の実施形態を示し、図1は橋梁用ゴム支承10を橋軸直角方向に見た図であり、したがってXは橋軸方向を示している。図2はゴム支承10を橋軸方向に見た図であり、したがってYは橋軸方向を示している。図3はゴム支承10の平面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 3 show an embodiment of the present invention, FIG. 1 is a view of a rubber bearing 10 for a bridge viewed in a direction perpendicular to the bridge axis, and therefore X indicates a direction in the bridge axis. FIG. 2 is a view of the rubber bearing 10 in the direction of the bridge axis, and therefore Y indicates the direction of the bridge axis. FIG. 3 is a plan view of the rubber bearing 10.
ゴム支承10は、橋梁の上部構造(橋桁)と下部構造(橋脚や橋台)との間に設置される。ゴム支承10は、上部構造に固定される上沓11と、下部構造に固定される下沓12と、上沓11と下沓12との間に固定されるゴム沓13とを備えている。
The rubber bearing 10 is installed between the superstructure (bridge girder) and the substructure (pier or abutment) of the bridge. The rubber bearing 10 includes an
上沓11は鋼製で矩形のプレートであり、上面中央に上部構造の水平力を伝達するためのせん断キー14が設けられている。この上沓11は図示しないがボルトにより上部構造に固定される。下沓12は、下部構造にアンカーボルト15を介して固定されるベースプレート16に固定される。下沓12は上沓11と同様に鋼製で矩形のプレートであるが、上沓11よりも橋軸方向X及び橋軸直角方向Yに大きな寸法を持っている。この下沓12は複数のノックオフ型ボルト17によりベースプレート16に固定される。
The
ノックオフ型ボルト17は、図5に示すように、軸部18に環状のノッチ19が形成されたボルトである。ノッチ19は下沓12とベースプレート16との境界面に位置するように形成される。また、このノックオフ型ボルト17にはボルト頭部から軸部18にかけて軸心に、後述する抜き取りのためにタップを立てるための下孔20が形成されている。
As shown in FIG. 5, the knock-off
このノックオフ型ボルト17は、下沓12には偏心ワッシャ31を介して取り付けられている。偏心ワッシャ31は図6に示すように、外側偏心ワッシャ32と内側偏心ワッシャ33との二重の筒状のものからなり、それぞれ偏心穴34、35を有している。外側偏心ワッシャ32は下沓12に形成されたワッシャ取付穴36に嵌め込まれ、内側偏心ワッシャ33は外側偏心ワッシャ32の偏心穴34に嵌め込まれる。内側偏心ワッシャ33の偏心穴35はノックオフ型ボルト17の挿入穴を規定している。
The knock-off
このような偏心ワッシャ21によれば、外側偏心ワッシャ32及び内側偏心ワッシャ33を適宜回転させることにより、ボルト挿入穴35の中心位置を図6(a)に示す半径rの円の範囲内で移動させることができる。
According to such an
ゴム沓13は詳細は図示しないが鋼板とゴム層とを交互に積層した積層ゴムからなる。このゴム沓13は上下部の厚肉鋼板が取付ボルトにより上沓11及び下沓12にそれぞれ固定されている。
Although not shown in detail, the
下沓12の上には橋軸方向及び橋軸直角方向にゴム沓13を挟んだ両側に、サイドブロック21、21、22、22が設けられている。2つのサイドブロック21、21は、橋軸直角方向のサイドブロックであり、また2つのサイドブロック22、22は橋軸方向のサイドブロックである。
橋軸直角方向サイドブロック21、21及び橋軸方向サイドブロック22、22は、いずれも鋼製のものであり、基部23と、基部23上に形成されて上沓11とほぼ同じ高さレベルに達する起立部24とを備えている。また、橋軸直角方向サイドブロック21、21及び橋軸方向サイドブロック22、22は、上沓11から所定距離dだけ離れた位置に、より具体的には起立部24が上沓11の端面から所定距離dだけ離れた位置に配置され、基部23がボルト25により下沓12に固定されている。
The side blocks 21 and 21 in the direction perpendicular to the bridge axis and the
ここで、所定距離dとはゴム沓13のレベル2地震動を想定した地震時最大設計変位にほぼ相当する距離のことである。ゴム支承は地震時にせん断変形し、レベル2地震時の最大設計せん断ひずみは、許容値(一般に250%)以下となるように設計されている。この最大設計せん断ひずみとゴム沓13の全ゴム層厚との関係から、レベル2地震動を想定した地震時最大設計変位が求められる。
Here, the predetermined distance d is a distance substantially corresponding to the maximum design displacement at the time of an earthquake assuming a level 2 seismic motion of the
橋軸直角方向サイドブロック21、21については、上記構成に加えて、さらに次のような公知の変位制限構造が付加されている。橋軸直角方向サイドブロック21、21の起立部24の頂部には、橋軸直角方向にガイド凹部26が設けられている。このガイド凹部26に変位制限プレート27が橋軸直角方向に移動可能に嵌め込まれている。
In addition to the above configurations, the following known displacement limiting structures are added to the
変位制限プレート27は先端が上沓11に微少隙間(5mm程度)を置いて近接する長さを有し、ノックオフ型ボルト28により起立部24に固定されている。ノックオフ型ボルト28は、図5に示すように、先述のノックオフ型ボルト17と同様のもので、環状のノッチ19が変位制限プレート27と起立部24との境界面に位置するように形成される。
The
橋軸直角方向サイドブロック21、21の起立部24の頂部には、ガイド凹部26に嵌め込まれた変位制限プレート27の部分を覆う押さえプレート29がボルト30により固定されている。変位制限プレート27の上面には、図示しないが、押さえプレート29との間の摩擦を大きくするために薄い銅板やゴム板などの摩擦シートが設けられている。
At the top of the
上記のようなゴム支承10を備えた橋梁において、常時又はレベル1以下の地震動が発生した場合には、橋軸方向に関しては、ゴム沓13は自由にせん断変形する。これにより、温度変化による上部構造の伸縮が吸収される。また、上部構造の橋軸方向の振動が下部構造に伝達するのが抑制される。
In a bridge provided with the
他方、橋軸直角方向に関しては、上沓11の同方向への変位が変位制限プレート27によって拘束されることから、ゴム沓13のせん断変形は拘束される。これにより、常時における強風やレベル1以下の地震動による上部構造のゆっくりした横揺れが防止されて、車両の運行に支障をきたすことがない。
On the other hand, in the direction perpendicular to the bridge axis, the displacement of the
レベル1を超えるがレベル2以下の地震動が発生した場合には、橋軸方向に関しては、レベル1以下の場合と同様に、ゴム沓13は自由にせん断変形する。これにより、上部構造の橋軸方向の振動が下部構造に伝達するのが抑制され、下部構造に過大な負荷がかかることが防止される。
When a seismic motion exceeding level 1 but level 2 or lower occurs, the
他方、橋軸直角方向に関しては、図4(a)に示すように、上部構造から上沓11を介して変位制限プレート27に作用する地震力によりノックオフ型ボルト28が破断し、変位制限プレート27がサイドブロック21の外方に押し出される。これにより、変位制限プレート27による上沓11の拘束が解放されることから、ゴム沓13は自由にせん断変形し、下部構造に過大な負荷がかかることが防止される。このように、ゴム支承10はレベル2地震動までは、すなわち地震時最大設計変位dまでは全方向に自由にせん断変形することができる。
On the other hand, in the direction perpendicular to the bridge axis, as shown in FIG. 4A, the knock-
レベル2を超える想定外の地震動や地盤変動が発生した場合には、橋軸方向に関しては上沓11が直接サイドブロック22の起立部24に衝突し、橋軸直角方向に関しては図4(b)に示すように、上沓11が変位制限プレート27をサイドブロック21の外方に押し出したうえで、その起立部24に衝突する。
When an unexpected seismic motion or ground motion exceeding level 2 occurs, the
これにより、下沓12とベースプレート16とを固定しているノックオフ型ボルト17が破断し、下沓12がベースプレート16上を滑る。これにより、レベル2を超える想定外の地震動でも、ゴム沓13は破断することなく下沓12の滑りにより地震力を逃がし、上部構造及び下部構造に損傷を与えるのを防止することができる。このように、ゴム支承10、上部構造及び下部構造の損傷が防止されるので、地震後の橋梁の復旧を容易に行うことができる。
As a result, the knock-
変位制限プレート27は、上記したように上面に摩擦シートが設けられているので、押さえプレート29との間で作用する摩擦力が高められ、上沓11によって押し出される際に急に飛び出すのを防止できる。
Since the
ノックオフ型ボルト17、28には、図5に示したように、下孔20が形成されている。地震後の橋梁の復旧作業時には、下孔20を利用して左ねじのタップを立てて、左ねじのボルトをねじ込むと、破断したノックオフ型ボルト17、28が緩み方向に抜け出てくるので、破断ボルトを容易に抜き取ることができる。
As shown in FIG. 5,
また、ノックオフ型ボルト17は、下沓12に偏心ワッシャ31を介して取り付けられているので、外側偏心ワッシャ32及び内側偏心ワッシャ33を適宜回転させることにより、ボルト挿入穴35の中心位置を移動させることができ、復旧時のボルトを通す穴合わせを容易に行うことができる。
Further, since the knock-
10:ゴム支承
11:上沓
12:下沓
13:ゴム沓
16:ベースプレート
17:ノックオフ型ボルト
19:ノッチ
21、22:サイドブロック
23:基部
24:起立部
27:変位制限プレート
28:ノックオフ型ボルト
29:押さえプレート
31:偏心ワッシャ
10: Rubber bearing 11: Upper shoe 12: Lower shoe 13: Rubber shoe 16: Base plate 17: Knock-off type bolt 19:
Claims (2)
前記下沓上の橋軸方向及び橋軸直角方向に前記ゴム沓を挟んだ両側であって、前記上沓から前記ゴム沓のレベル2地震動を想定した地震時最大設計変位にほぼ相当する距離離れた位置にサイドブロックが設けられ、
前記下沓は前記下部構造に固定されたベースプレートの上面にボルトによって固定され、このボルトはレベル2を超える地震動によって破断するものであることを特徴とする橋梁用ゴム支承。 Rubber installed between the upper structure and the lower structure and fixed to the lower surface of the upper structure, the lower sill fixed to the lower structure, and the rubber provided between the upper sill and the lower sill. In the rubber support for bridges equipped with shoes
A distance from the upper shoe on both sides of the rubber shoe in the direction of the bridge axis and the direction perpendicular to the bridge axis, which is substantially equivalent to the maximum design displacement during an earthquake assuming a level 2 seismic motion of the rubber shoe. A side block is provided at the position
A rubber bearing for a bridge, wherein the lower shoe is fixed to the upper surface of a base plate fixed to the lower structure by a bolt, and the bolt is broken by a seismic motion exceeding level 2.
この偏心ワッシャは、前記ワッシャ取付穴に嵌め込まれ偏心穴を有する外側偏心ワッシャと、前記偏心穴に嵌め込まれ前記ボルトの挿入穴を規定する偏心穴を有する内側偏心ワッシャとからなることを特徴とする請求項1記載の橋梁用ゴム支承。 An eccentric washer is attached to the washer mounting hole formed in the lower shoe.
The eccentric washer is characterized by including an outer eccentric washer fitted into the washer mounting hole and having an eccentric hole, and an inner eccentric washer fitted into the eccentric hole and having an eccentric hole defining an insertion hole for the bolt. The rubber bearing for a bridge according to claim 1.
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