JP3749367B2 - 移動制限装置付き弾性支承 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、建築構造物・橋梁等において、建物上部・橋桁等の上部構造と基礎・橋脚等の下部構造との間に介装され該上部構造の荷重を支えるゴムを主体とする弾性支承に関し、更に詳しくは、該弾性支承に移動制限手段を付加したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゴム弾性支承は地震等による過大な水平方向の力に対して変形が大きく、これを拘束するためアンカーバーもしくは緩衝装置の移動制限手段が付加される。
本出願人においては先に、実公昭６１−１５０４９号公報により、この移動制限手段が大きな設置場所を取り、不経済なものとなっていることに鑑み、設置場所を取らない移動制限手段を内蔵したゴム支承を提案した。
すなわち、該先行技術のゴム支承は、橋桁などの上部構造に固定される上沓と橋脚などの下部構造に固定される下沓と該上下沓間には補強板で重層されたゴム弾性体を配してなるゴム支承において、該上沓の中心部には支圧孔が、またゴム弾性体の中心部には上沓の支圧孔と合致する貫通孔がそれぞれ形成されており、上沓およびゴム弾性体の支圧孔および貫通孔には一端が下沓の中心部に固定され、他端に側周面が曲面をなす頭部が形成された減衰ビームが、該頭部を上沓の支圧孔内に位置せしめて配してなることを特徴とする。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、該先行技術は、減衰ビームの弾性変形により地震動のエネルギーの吸収を主眼とするものであり、過大変形に対する拘束性については不十分であり、更には、減衰ビームの下端が下沓に固定されることからその設置手間を要する等、なお改善の余地を残している。
そこで、本発明は該先行技術の基本的技術思想を踏まえつつ、過大変形に対する拘束性を向上させるとともに、設置作業を容易となすことのできる移動制限装置付き弾性支承を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明の移動制限装置付き弾性支承は上記目的を達成するべく、以下の構成を採る。
すなわち、橋桁などの上部構造Ｇに固定される上沓１と、橋脚などの下部構造Ｂに固定される下沓２と、該上下沓１，２間に配されるゴム支承体５とからなる弾性支承Ｓにおいて、前記上沓１の中心部には拘束孔１２が鉛直方向に形成され、前記下沓２の中心部には前記上沓１の拘束孔１２に対応して有底の拘束孔１９が鉛直方向に形成され、前記ゴム支承体５の中心部には前記上沓１及び下沓２の拘束孔１２，１９に対応し、これらの拘束孔に連通する貫通孔２４が形成され、前記上沓１・下沓２・ゴム支承体５の拘束孔１２，１９及び貫通孔２４より形成される拘束空間６内に１本の剛性を有する独立の拘束体７が収容されており、かつ、該拘束体７は前記上沓１・下沓２の拘束孔１２，１９内にその拘束移動方向に所定の空隙を存し、該拘束体は上沓の拘束孔より外れることなく傾斜可能とされてなる、ことを特徴とする。
上記構成において、ゴム支承体はその内部に鉛の円柱体からなる鉛プラグ３０を高さ方向に封入した、いわゆる鉛プラグ入りゴム支承体をも含むものである。更にまた、拘束体はゴム弾性層を介して拘束空間内に傾斜可能に収容される態様を採ることもできる。
【０００５】
（作用）
常時において、上部構造Ｇの鉛直荷重は、上沓１からゴム支承体５を介して下沓２へ伝達され、下部構造Ｂへ伝えられる。また、上部構造Ｇのたわみ変位及び伸縮変位はゴム支承体５の弾性変形によって吸収される。
この間、拘束体７は拘束空間６内に空隙を存して配されているので、これらの変位に抵抗なく追従する。
地震動等により過大な変形が生じると、拘束体７は拘束空間６内に隙間を存する方向に傾斜するが、所定の傾きにおいて該拘束体７の下部は下沓２の拘束孔１９に拘束される。しかして、変位方向に運動する上沓１はその拘束孔１２が拘束体７に当接し、それ以上の変位が阻止される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の移動制限装置付き弾性支承の実施の形態を図面に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１〜図３はその一実施形態の弾性支承Ｓを示す。この実施形態においては全方向移動型を示す。
図において、Ｇは橋梁における橋桁等の上部構造であり、Ｂは橋脚・橋台等の下部構造である。
本実施形態の移動制限装置付き弾性支承Ｓは、上部構造Ｇに埋設固定される上沓１と、下部構造Ｂに埋設固定される下沓２と、これらの上沓１及び下沓２に取り付けられた上下フランジ３，４との間に介装されるゴム支承体５と、これらの上沓１と下沓２とゴム支承体５の中央部に形成された拘束空間６に収容された拘束体７とを含む。
【０００７】
以下、これらの各部の詳細について説明する。
上沓１は、中央の肉厚に形成された上部円筒部１０と、該上部円筒部１０の外側面から水平に張設された上部鍔体１１とからなる。該上部円筒部１０は上下に貫通する円孔状の上部拘束孔１２を有し、蓋体１３により閉塞される。そして、該上沓１は上部鍔体１１に植設されたアンカーバー１５をもって上部構造Ｇへ固設される。
下沓２は、上沓１とほぼ対称の構造を有し、中央の肉厚に形成され底部１７ａを有する有底の下部円筒部１７と、該下部円筒部１７の外側面から水平に張設された下部鍔体１８とからなる。下部円筒部１７には円孔状の下部拘束孔１９を有する。下部鍔体１８の下面にはアンカーボルト２０が取り付けられ、該アンカーボルト２０をもって下部構造Ｂに固設される。
【０００８】
ゴム支承体５は、ゴム弾性層２２と補強板２３とが高さ方向に交互に配された構成を採り、これらは加硫接着により強固に一体化されている。２３ａ，２３ｂはそれぞれ上部補強板、下部補強板である。補強板２３は通常には鋼板が用いられるが、繊維強化硬質ゴム板や繊維補強合成樹脂板であってもよい。なお、上部・下部補強板２３ａ，２３ｂは適宜省略されうる。
該ゴム支承体５は所定の厚さを有し、その変形により傾き・伸縮変位を吸収する。また、橋桁Ｇの荷重を支えるべく、所定の断面積を確保されることはいうまでもない。
ゴム支承体５には、中央に円孔２４が開設され、また、該ゴム支承体５の上下面に固着されるフランジ３，４にも該円孔２４に対応して円孔２６，２７が穿設される。
そして、ゴム支承体５はフランジ３，４を介して、取付けボルト２８をもって上沓１及び下沓２に取り付けられる。
【０００９】
なお、ゴム支承体５については、鉛プラグ３０を配したいわゆる鉛プラグ入りゴム支承体とすることができる。この場合、円柱状の鉛プラグ３０は、ゴム支承体５の高さ方向に上部補強板２３ａから下部補強板２３ｂまで貫通状にして、かつゴム体の中に密封して配されるとともに、方向性を有しないように均等に配されるものである。
【００１０】
しかして、上記の上沓１・下沓２の拘束孔１２，１９、及びゴム支承体５・上下フランジ３，４のそれぞれの円孔２４，２６，２７は同軸に配され、かつ、これらにより、拘束空間６が形成される。
拘束体７は下面３２が球面とされた円柱体であって、剛体をなす。該拘束体７の外径は拘束空間６の内径よりも小さく、空隙を存して収容され、通常は、拘束空間６において傾斜したものとなっている。３３は拘束体７の上端部に設けられた吊下げ金具である。なお、下面３２が球面であることにより拘束体７の傾倒動作が円滑に行われるものであり、必要に応じて省略することができる。
しかして、上述した拘束空間６，就中上部拘束孔１２及び下部拘束孔１９と拘束体７とは移動制限装置を構成する。
【００１１】
本実施形態における拘束空間６と拘束体７との配置関係は、上記の条件の外に、後記する機能を奏するに必要な条件の下に相対的に決められる。
すなわち、下沓２の下部拘束孔１９の内径・深さと拘束体７の外径は拘束体７の最大傾斜角度を決める。また、拘束体７の高さは、拘束体７が最大に傾斜したとき、上沓１の上部拘束孔１２から外れる程低いものであってはならず、また、上部拘束孔１２の下縁が該拘束体７に当接する前にその内周面が当接してしまう程高いものであってはならず、これらの中間の高さに決められる。
また、拘束孔１２，１９は変位のない定常位置においては同軸であることは必要であるが、内径を同径とする必要はない。
【００１２】
この実施形態の移動制限装置付き弾性支承Ｓは次のように作動する。
常時においては、ゴム支承体５は橋桁Ｇの荷重を橋脚Ｂに伝達支持する。
また、橋桁Ｇは上載荷重によるたわみ変位及び温度変化による橋軸方向への伸縮変位を受けるものであるが、これらの変位はゴム支承体５によっって吸収される。
上記の作用において、拘束体７は空間６内に非拘束状態で配されたものであるので、何らの抵抗もなくこれらの作用を許容する。
今、地震動（その他強力な風荷重、衝撃）等の強大な振動荷重が作用したとき、橋桁Ｇ及び橋脚Ｂは相対的変位をなし、両者間にゴム支承体５の許容値を越えるような水平変位が生ずることにもなる。
図３は橋桁Ｇが図中右へイ方向（もしくは橋脚Ｂが左へロ方向）へ移動距離Ｌだけ揺れた状態を示す。
このとき、拘束体７はその上部を上沓１の拘束孔の下縁ａに押され、また、該拘束体７の下面の球面部３２を支点として、右方向へ倒れるが、該拘束体７の下部は下沓２の拘束孔の上縁部ｂと周壁部ｃとで把持され、移動は完全に拘束される。これにより橋桁Ｇのそれ以上のイ方向の移動は阻止される。
次いで反対方向の揺れ（図中ハ方向）が生じたとき、拘束体７は上沓１の拘束孔の周面ｄ及び下縁ｅによって押され、反対側に倒れるが、拘束体７の下部が上記に準じ所定の傾斜で完全に拘束される。
上沓１の拘束孔の下縁ｅはこの拘束体７に衝接し、橋桁Ｇはそれ以上の移動を止める。
このようにして、橋桁Ｇが水平方向のどの方向（橋軸方向・橋軸直角方向）に移動したとしても、その過大な変位が阻止される。これによってゴム支承体５の破損が防止される。
なお、ゴム支承体５に鉛プラグが封入されているとき、鉛プラグのエネルギー吸収作用により橋桁Ｇの振動は速やかに吸収される。
本実施形態においては、拘束体７は拘束空間６の水平方向のどの方向にも空隙を存しているので、多軸方向に変位する橋桁Ｇ、例えば曲線桁に用いられて好適である。
【００１３】
（第２実施形態）
図４は本発明の移動制限装置付き弾性支承の他の実施形態を示す。図において、先の実施形態と同等の部材については、同一の符号が付されている。
この実施形態では一方向移動型の弾性支承Ｔを示す。すなわち、拘束空間６Ａを構成する上沓１の上部拘束孔１２・下沓２の下部拘束孔１９は橋軸方向に長い長方形状に形成され、また、その拘束空間６Ａ内に収容される拘束体７Ａも長方形状の断面とされる。
橋軸直角方向には、拘束体７と拘束孔１２，１９との間に平板状の滑り板３５が介装される。該滑り板３５はいずれかの面に固設される外、いずれかの拘束孔１２，１９への設置を省略してもよい。更には、滑り板を省略して、拘束体７と拘束孔１２，１９とを直接的に摺接させてもよい。
橋軸方向には拘束体７と拘束孔１２，１９との間に所定の隙間が保持される。
【００１４】
この弾性支承Ｔの全体の断面形状は、拘束空間６Ａの形状に対応して長方形もしくは正方形状にされるも、あるいは第１実施形態と同じ円形にされるも自由である。
この弾性支承Ｔでは、拘束空間６Ａ及び拘束体７Ａの長辺方向を橋軸方向に向けて設置され、橋桁Ｇが橋軸方向に過大な変形が生じたとき、拘束体７Ａは拘束空間６Ａによって拘束され、ゴム支承体５の過大な変形を阻止する。すなわち、橋軸方向が拘束移動方向である。橋軸直角方向については、拘束体７Ａと拘束孔１２，１９とは滑り板３５を介して、または介さずして、摺接しているので常時においても拘束されている。
なお、上記の態様とは逆に、橋軸直角方向を拘束移動方向として設置することも何ら妨げるものではない。
更に、拘束空間６あるいは拘束体７の断面形状は正方形を除外するものではない。
【００１５】
（第３実施形態）
叙上の２つの実施形態において、衝撃緩和手段を施すことは本発明の更に他の実施の形態（第３実施形態）を形成する。
その一つの実施形態は、拘束体７，７Ａにゴム弾性層が被着されてなる態様を採る。図５(a)(b)はそれぞれ、左部分が円柱体の拘束体７に対するものであり、右部分が長方形状断面の拘束体７Ａに対するものを示す。
図示されるように、拘束体７に対してはゴム弾性層３７が全周にわたって被着され、また、拘束体７Ａに対しては該拘束体７Ａの橋軸方向面にゴム弾性層３８が被着されるものである。ゴム弾性層３７は接着剤を介して、又は介さずして装着されるが、ゴム弾性層３８は接着剤により一体的に装着される。
他の実施形態としては、拘束孔１２，１９にゴム弾性層が施される態様を採る。図６(a)(b)はそれぞれ、左部分が円孔状の拘束孔１２，１９に対するものであり、右部分が長方形状の拘束孔１２，１９に対するものを示す。
図示されるように、円孔状の拘束孔１２，１９に対しては、円筒状のゴム弾性層３９，４０が拘束孔１２，１９の外面に接着剤をもって一体的に装着される。ゴム弾性層４０は有底の筒状体をなす。また、長方形状の拘束孔１２，１９に対しては、橋軸方向の面にゴム弾性層４１，４２が接着により装着される。
上記の態様は拘束体７，７Ａあるいは拘束孔１２，１９のいずれかに対するものであるが、それらの両方にゴム弾性層を装着する態様を除外するものではない。
叙上のゴム弾性層３７〜４２のゴム素材は衝撃に耐えうる強度・厚さ及び硬度に設定される。
しかして、拘束体７，７Ａ、拘束孔１２，１９へのゴム弾性層の装着により、拘束体７，７Ａはゴム弾性層を介して拘束孔に拘束され、その拘束動作における衝撃が緩和される。すなわち、衝撃力の緩和により過大な応力が生ぜず、当該弾性支承及び支承周りの破損が防止される。また、衝撃音の緩和もなされる。
【００１６】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の基本的技術思想の範囲内で種々設計変更が可能である。すなわち、以下の態様は本発明の技術的範囲内に包含されるものである。
1)第１実施形態において、下沓２の下部拘束孔１９の幅を拘束体７の径と同じとする長溝とすれば、第２実施形態と同等の作用を発揮することができる。
2)叙上の実施形態ではいずれもフランジ３，４を介して弾性支承を上沓１及び下沓２に設置したが、これらのフランジ３，４を省略して直接的に設置してもよい。
3)叙上の実施形態ではいずれも橋梁構造物に例を採ったが、建築構造物への適用も同様になされ、本移動制限装置付き弾性支承は建物上部と基礎との間、あるいは上層の建物と下層の建物との間、更には建物間の高架通路に設置されるものである。
【００１７】
【発明の効果】
本発明の移動制限装置付き弾性支承は上記構成よりなり作用を奏するものであるので、以下の特有の効果を有する。
1)拘束空間と拘束体とからなる移動制限装置は弾性支承に内蔵されたものとなっているので、設置場所を取らず、設計の自由度が向上する。
2)拘束体は剛体よりなるので、大きな拘束力を発揮することができる。
3)拘束体は弾性支承の内部に形成された拘束空間に装入設置するだけでよいので、設置作業が容易であり、施工効率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は本発明の移動制限装置付き弾性支承の一実施形態の全体構造を示す断面図。
【図２】 図１のＸ−Ｘ断面図。
【図３】 その作動を説明する模式図。
【図４】 (a) 図は他の実施形態の断面構造図、(b) 図は(a) 図のＹ−Ｙ線断面図。
【図５】 (a) 図は衝撃緩和手段を施した拘束体の断面図、(b) 図は(a) 図のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】 (a) 図は衝撃緩和手段を施した拘束孔の断面図、(b) 図は(a) 図のVI−VI線断面図。
【符号の説明】
Ｇ…上部構造、Ｂ…下部構造、Ｓ…弾性支承、１…上沓、２…下沓、５…ゴム支承体、６…拘束空間、７…拘束体、１２・１９…拘束孔、２４…貫通孔、３０…鉛プラグ、３７，３８，３９，４０，４１…ゴム弾性層

Claims (3)

1. 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、該上下沓間に配されるゴム支承体とからなる弾性支承において、
   前記上沓の中心部には拘束孔が鉛直方向に形成され、
   前記下沓の中心部には前記上沓の拘束孔に対応して有底の拘束孔が鉛直方向に形成され、
   前記ゴム支承体の中心部には前記上沓及び下沓の各拘束孔に対応し、これらの拘束孔に連通する貫通孔が形成され、
   前記上沓・下沓・ゴム支承体の拘束孔及び貫通孔より形成される拘束空間内に１本の剛性を有する独立の拘束体が収容されており、かつ、該拘束体は前記上沓・下沓の拘束孔内にその拘束移動方向に所定の空隙を存し、該拘束体は上沓の拘束孔より外れることなく傾斜可能とされてなる、
   ことを特徴とする移動制限装置付き弾性支承。
2. ゴム支承体は内部に鉛プラグを封入してなる請求項１に記載の移動制限装置付き弾性支承。
3. 拘束体はゴム弾性層を介して拘束空間内に傾斜可能に収容される請求項１又は２のいずれかに記載の移動制限装置付き弾性支承。

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