JP4312026B2

JP4312026B2 - 支承サイドブロック

Info

Publication number: JP4312026B2
Application number: JP2003364330A
Authority: JP
Inventors: 康久比志島; 正明和田; 和広清水
Original assignee: 川口金属工業株式会社
Priority date: 2003-10-24
Filing date: 2003-10-24
Publication date: 2009-08-12
Anticipated expiration: 2023-10-24
Also published as: JP2005127031A

Description

本発明は、免震支承の技術分野に属し、詳しくは、主として橋梁用のゴム支承に併設して用いられる支承サイドブロックに関するものである。

通常、橋梁に用いられるゴム支承は、道路橋示方書で示すレベル１地震動までは地震時水平力を橋軸方向に分散させる一方、橋軸直角方向のゴム支承の変位を支承サイドブロックで規制することによって橋桁間の道路伸縮装置の破損等を防止している。

ところが、大規模地震動の地震時水平力（道路橋示方書で示すレベル２地震動の地震時水平力）が作用した場合でも、支承サイドブロックのプロテクト機能が解除されなければ、橋梁等の上部構造物の地震時慣性力が下部構造物にそのまま伝達されて下部構造物が破壊されることになる。

したがって、中小規模地震時の地震時水平力（同書で示すレベル１地震動の地震時水平力）を越え、かつ、橋脚等の下部構造物の保有水平耐力を越えない範囲の地震時水平力によってプロテクト機能が解除される支承サイドブロックが求められる。

そこで、従来、図８〜図１１に示すような支承サイドブロックが提案されている。図８は特別な加工を施さずに曲げ強度設計を行った支承サイドブロック１０１であり、図９はノッチ１０２ａによって断面縮小部を形成した曲げ強度設計のノッチ型支承サイドブロック１０２であり、図１０は貫通孔１０３ａによって断面縮小部を設けた曲げ強度設計の貫通孔型支承サイドブロック１０３である。また、図１１は支承サイドブロックを設置するセットボルト１０４ａをせん断破壊させるせん断強度設計の支承サイドブロック１０４である。
特開平１１−３５０４２６号公報

背景技術で説明した従来の支承サイドブロックは、ブロック本体の上部を押圧する水平荷重が設計強度に達するといきなり破断する訳ではない。すなわち、想定地震時水平力で降伏が始まりそこから荷重が立ち上がって破断に至るため、設計強度以上の大きな荷重に達してから破断する。そして、支承サイドブロックの破断はこのような大きな荷重が掛かった状態から急激に起きる。このように、プロテクト機能を解除する破断は急激に起きるため、支承サイドブロックが破断した時の衝撃力が上部構造物及び下部構造物に伝わり、この衝撃力によって構造物が損傷する恐れがある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、プロテクト機能を解除する破断が急激に起きないようにし、しかも破断時に大きなエネルギー吸収をもつ支承サイドブロックを提供することにある。

本発明の支承サイドブロックは、上部構造物と下部構造物との接合部に設置したゴム支承の両側に配設され、常時はゴム支承が橋軸方向と直交する方向に変形することによる上部構造物の橋軸直角方向の移動を規制するとともに、大規模地震動の際には想定地震時水平力によってプロテクト機能が解除される一体ものの支承サイドブロックであって、地震発生時にゴム支承の上沓により上部が押されるブロック本体と、該ブロック本体の下部左右からそれぞれねじり破断により最終的に分断される接続部位を介して側方に延設され、ブロック本体を下部構造物に立設させる取付部とからなり、下部構造物の保有水平耐力を越えない想定地震時水平力による曲げモーメントの作用により接続部位がねじり破断を開始するように当該接続部位の上下方向断面積を設計したことを特徴とする。

そして、ブロック本体の上部がゴム支承側に突き出た形状であることが好ましく、またブロック本体の底面が取付部の底面より高くなっていることが好ましい。

本発明の支承サイドブロックは、上部構造物と下部構造物との接合部に設置したゴム支承の両側に配設され、常時はゴム支承が橋軸方向と直交する方向に変形することによる上部構造物の橋軸直角方向の移動を規制するとともに、大規模地震動の際には想定地震時水平力によってプロテクト機能が解除される一体ものの支承サイドブロックであって、地震発生時にゴム支承の上沓により上部が押されるブロック本体と、該ブロック本体の下部左右からそれぞれねじり破断により最終的に分断される接続部位を介して側方に延設され、ブロック本体を下部構造物に立設させる取付部とからなり、下部構造物の保有水平耐力を越えない想定地震時水平力による曲げモーメントの作用により接続部位がねじり破断を開始するように当該接続部位の上下方向断面積を設計した構成をしているので、降伏が始まってからの荷重の立ち上がりが少なく、接続部位のねじり破断に従って徐々に荷重が低減し、その時の水平変位が大きいため、破断進行時に大きなエネルギー吸収があると同時に、衝撃がなくゴム支承のばねへと水平力が移ることから、急激な破断により衝撃を生じて構造物に損傷を与えるような事態を回避することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る支承サイドブロックをゴム支承の両側に設置した状態をそのゴム支承の一部を破断した状態で示す斜視図、図２は図１を矢印方向から見た状態に対応する側面図、図３は支承サイドブロックを取付状態で示す正面図、図４は支承サイドブロックを取付状態で示す側面図である。

図１及び図２に示すように、支承サイドブロック１０は積層ゴム支承２０（ゴム支承の一例）の両側に配設されており、常時は積層ゴム支承２０が橋軸方向（矢印Ａ方向）と直交する方向に変形することによる上部構造物Ｓａの橋軸直角方向の移動を規制するとともに、大規模地震動の際には想定地震時水平力によってプロテクト機能が解除されるように構成されている。

積層ゴム支承２０は、上鋼板２１と下鋼板２２との間にゴム層２３と中間鋼板２４とを交互に積層してなるゴム支承本体２５と、その上下部にボルトにより固定される上沓２６及び下沓２７とを備えている。また、上部構造物Ｓａが橋梁における鋼桁の場合には下部フランジにソールプレート２８が固定され、下部構造物Ｓｂである橋脚にボルト又は溶接又はアンカーボルトによって下沓２７が固定されている。また、ゴム支承本体２５と上沓２６及び下沓２７との間で水平力を伝達するためのせん断キー２９，３０が設けられている。なお、上部構造物ＳａがＲＣ桁やＰＣ桁等の場合には、それらに応じた手段によって上部構造物Ｓａに積層ゴム支承２０が固定される。

支承サイドブロック１０は、鋳鋼（例えばＳＣＷ４８０）や鋼材（例えばＳＭ４９０）などから形成される一体もので、ブロック本体１１と該ブロック本体１１の下部左右からそれぞれ接続部位１２を介して側方に延設された取付部１３とからなる。そして、下部構造物Ｂの保有水平耐力を越えない想定地震時水平力による曲げモーメントの作用により接続部位１２がねじり破断を開始するように接続部位１２の上下方向断面積を設計している。図示の例では、接続部位１２の上下方向の断面を取付部１３の上下方向の断面より小さくすることでこれに対応している。また、ブロック本体１１の上部を傾斜面を介して積層ゴム支承側に突き出た形状とし、さらにブロック本体１１の底面を取付部１３の底面より高くしている。

支承サイドブロック１０の取付部１３にはセットボルト１４の挿通孔１３ａが設けられるとともに、積層ゴム支承２０の下沓２７にはボルト孔が設けられており、セットボルト１４を挿通孔１３ａに挿通してボルト孔に螺合することにより、支承サイドブロック１０が積層ゴム支承２０の両側に固定されてブロック本体１１が立設されている。また、積層ゴム支承２０の下沓２７には橋軸方向の両サイド付近に２本の浅い溝２７ａが設けられており、支承サイドブロック１０はその取付部１３がこの溝２７ａに嵌まった状態で取り付けられている。

地震が発生すると、積層ゴム支承２０が弾性変形を起こし、その上沓２６が支承サイドブロック１０におけるブロック本体１１の上部を押すことになる。このように支承サイドブロック１０に地震時水平力が作用すると、曲げモーメントによりブロック本体１１の外側に圧縮応力が、内側に引張応力がそれぞれ作用する。そして、地震時水平力が道路橋示方書で示すレベル１地震動の地震時水平力を越えると、支承サイドブロック１０の接続部位１２がねじり破断を開始して図５に示す変形部Ｎのところでねじり変形を起こし、さらに大きな水平力が加わると、図６に示す如くブロック本体１１が取付部１３に対して倒れ、一旦倒れだすと徐々に倒れて最終的に変形部Ｎがねじり破断により分断される。この場合、ブロック本体１１の上部が傾斜面を介して積層ゴム支承側に突き出た形状になっているので、ねじり変形が進むにつれても、上沓２６によりブロック本体１１の上部をスムースに押すことができる。また、ブロック本体１１の底面を取付部１３の底面より高くしているので、ねじり変形によりブロック本体１１の底部が下沓２７に当たることがない。

支承サイドブロック１０の接続部位１２で起こるねじり破断は、外周部ほど変形量が大きく、ねじり中心ほど変形量が小さい。すなわち、ねじり変形が始まると、まず外周部が破断しその破断が中心部に移行する。このため、破断に抵抗する面積は徐々に減少し、破断を起こさせる力は急激に減少しないで徐々に減少する。また、破断に至るまでのねじりによる変形量も大きくなる。

図７は積層ゴム支承及び支承サイドブロックに作用する水平力Ｆと水平変位δの理想的な関係を示すグラフである。なお、図中、Ｆ軸上のｆ₁は支承サイドブロックの降伏荷重、ｆ₂は下部構造物の保有水平耐力を示す。

この図７において、Ｘは積層ゴム支承２０の変位曲線であり、水平力Ｆが大きくなるにつれて水平変位δも徐々に大きくなる。Ｙは支承サイドブロック１０の変位曲線であり、水平力Ｆがｆ₁になるとねじり変形による降伏を開始し、少し立ち上がってから徐々に荷重が低減し、完全に破断して荷重が０になるまで大きく水平方向に変位する。Ｚは両者を合わせた変位曲線であり、支承サイドブロック１０が破断した後、水平力に大きな変化を生じることなくＸに移行する。したがって、積層ゴム支承２０と支承サイドブロック１０に作用する水平力Ｆと水平変位δとがこのような理想的な関係となるように支承サイドブロック１０における接続部位１２の上下方向断面積を設計することにより、支承サイドブロック１０の破断が急激に起きないようにすることができる。また、支承サイドブロック１０の変位曲線Ｙとδ軸で囲まれる面積が大きいので、その分減衰も大きくなる。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による支承サイドブロックは、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。

例えば、上記の例では、支承サイドブロック１０における接続部位１２の上部は取付部１３の上面より下がっているが、取付部１３の上面と面一でも構わない。

また、上記の例では、積層ゴム支承２０の下沓２７に支承サイドブロック１０の取付部１３を嵌め込むための溝２７ａを設けているが、この溝２７ａを省略してセットボルト１４による固定をしっかりとするようにしてもよい。

本発明に係る支承サイドブロックをゴム支承の両側に設置した状態をそのゴム支承の一部を破断した状態で示す斜視図である。図１を矢印方向から見た状態に対応する側面図である。支承サイドブロックを取付状態で示す正面図である。支承サイドブロックを取付状態で示す側面図である。支承サイドブロックのねじり変形を起こす変形部を図３に対応して示す説明図である。支承サイドブロックの破断を説明するための側面図である。積層ゴム支承及び支承サイドブロックに作用する水平力Ｆと水平変位δの理想的な関係を示すグラフである。（ａ）は従来の支承サイドブロックの一例を示す正面図、（ｂ）は同じく側面図である。（ａ）は従来の支承サイドブロックを一例示す正面図、（ｂ）は同じく側面図である。（ａ）は従来の支承サイドブロックを一例示す正面図、（ｂ）は同じく側面図である。（ａ）は従来の支承サイドブロックを一例示す正面図、（ｂ）は同じく側面図である。

符号の説明

Ｓａ上部構造物
Ｓｂ下部構造物
１０支承サイドブロック
１１ブロック本体
１２接続部位
１３取付部
１３ａ挿通孔
１４セットボルト
２０積層ゴム支承
２１上鋼板
２２下鋼板
２３ゴム挿
２４中間鋼板
２５ゴム支承本体
２６上沓
２７下沓
２７ａ溝
２８ソールプレート
２９，３０せん断キー
ｙ₁ 支承サイドブロックの降伏荷重
ｙ₂ 下部構造物の保有水平耐力

Claims

上部構造物と下部構造物との接合部に設置したゴム支承の両側に配設され、常時はゴム支承が橋軸方向と直交する方向に変形することによる上部構造物の橋軸直角方向の移動を規制するとともに、大規模地震動の際には想定地震時水平力によってプロテクト機能が解除される一体ものの支承サイドブロックであって、地震発生時にゴム支承の上沓により上部が押されるブロック本体と、該ブロック本体の下部左右からそれぞれねじり破断により最終的に分断される接続部位を介して側方に延設され、ブロック本体を下部構造物に立設させる取付部とからなり、下部構造物の保有水平耐力を越えない想定地震時水平力による曲げモーメントの作用により接続部位がねじり破断を開始するように当該接続部位の上下方向断面積を設計したことを特徴とする支承サイドブロック。
ブロック本体の上部がゴム支承側に突き出た形状であることを特徴とする請求項１に記載の支承サイドブロック。
ブロック本体の底面が取付部の底面より高くなっていることを特徴とする請求項１又は２に記載の支承サイドブロック。