JP5192190B2 - 支承用損傷判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、支持部材と被支持部材との間に配置された支承の損傷判定を行うための支承用損傷判定装置に関する。

支持部材に対し、ビルや橋梁などの構造物（被支持部材）を免震して支持する支承が知られている。このような支承は、支持部材と被支持部材との間に配置され、被支持部材である上部構造物を支持すると共に、支持部材と被支持部材とを水平方向に相対移動可能としている。そして、この支承は、支承自体が弾性変形することにより被支持部材と支持部材との間の相対移動を許容している。

ところで、支承は構成部材に応じた所定の限界変位量までの弾性変形であれば損傷を受けずに変形されて復元されるが、限界変位量を超えた場合には、損傷を受ける可能性が高く、交換、補修などの処置が必要となる。

そのため、特許文献１に記載の技術では、支承の移動量を測定する複数のセンサ及びデータ記憶装置を設置して、損傷しているかどうかの判定、損傷カ所の判定等を行っている。しかしながら、複数のセンサやデータ記憶装置を配置すると、構成が複雑になると共にコストも高くなる。
特許第２８９３０１８号

本発明は上記事実を考慮し、簡易な構成で支承の損傷の有無を判断することの可能な支承用損傷判定装置を得ることを課題とする。

請求項１に記載の発明の支承用損傷判定装置は、支持部材と被支持部材との間に配置され、被支持部材を支持部材と相対移動可能に支持する支承の損傷判定を行うための支承用損傷判定装置であって、一端が前記支持部材側に取付けられると共に他端が前記被支持部材側に取付けられ、前記支持部材と前記被支持部材との間の相対変位量が前記支承の限界変位量を超えた場合に検知可能に破損される損傷判断部材、を備えている。

この支承用損傷判定装置では、支持部材と被支持部材との間に配置された支承の損傷が判定される。この支承は、被支持部材を支持部材と相対移動可能に支持するものである。

損傷判断部材は、一端が支持部材側に取付けられると共に他端が被支持部材側に取付けられている。ここで、損傷判断部材の一端及び他端は、支持部材及び被支持部材の移動に追従される位置であれば、支承自体に取付けられてもよいし、支持部材、被支持部材に取付けられていてもよい。

支持部材と被支持部材との間の相対変位量が支承の限界変位量を超えた場合には、この損傷判断部材が検知可能に破損される。検知可能な破損とは、切断、破断、色の変化、導電性の部材であれば抵抗値の変化など、目視や導通試験などの各種検査により検知することが可能な破損をいう。

本発明の支承用損傷判定装置によれば、支承の限界変位量を超えた相対移動が支持部材と被支持部材との間で生じた場合には、損傷判断部材が破損されるので、この破損を検知することにより、支承の損傷の有無を判定することができる。また、損傷判断部材の状態から判断することができるので、センサやメモリなどを必要とせず、簡易な構成とすることができる。

請求項２に記載の発明の支承用損傷判定装置は、前記損傷判断部材が、前記限界変位量に応じた長さの長尺部材とされ、前記相対変位量が前記限界変位量を超えた場合に切断されること、を特徴とする。

上記支承用損傷判定装置では、損傷判断部材として限界変位量に応じた長さの長尺部材を使用する。ここでの長さは、前記相対変位量が限界変位量の範囲内である場合には、たるみ等により変位分の長さがカバーされ、限界変位量を超えた場合に切断される長さである。

上記構成によれば、損傷判定部材が切断されているかどうかにより、支承の損傷の有無を容易に判定することができる。

請求項３に記載の発明の支承用損傷判定装置は、前記損傷判断部材が、導電性部材とされ、前記支持部材側に取付けられた一端側と前記被支持部材側に取付けられた他端側との間の導通の有無を検査する検査部、をさらに備えたことを特徴とする。

上記支承用損傷判定装置では、損傷判断部材として導電性部材が用いられている。したがって、支持部材側と被支持部材側との間の導通がなければ、切断されていると判断することができる。そこで、この導通を検査する検査部をさらに設けることにより、損傷判断部材が切断されているかどうかを、容易に検知することができる。

請求項４に記載の発明の支承用損傷判定装置は、前記支承が、この支承の最外部に配置された外側弾性部材、及び、前記外側弾性部材よりも内側に配置された内側弾性部材を含んで構成され、前記損傷判断部材が、前記内側弾性部材よりも弾性率の低い材料で構成されていることを特徴とする。

上記構成によれば、前記相対変位量が限界変位量を超えた場合には、最外部に配置された外側弾性部材が内側弾性部材よりも先に破損される。したがって、内側弾性部材に生じている損傷を外側弾性部材の破損により検知することができる。

なお、上記の「被支持部材」としては、支承を介して支持される構造物であればよく、例えば、オフィスビル、病院、集合住宅、美術館、公会堂、学校、庁舎、神社仏閣、橋梁、競技場、照明灯等を挙げることができる。また、「支持部材」としては、支承を介して上記の被支持部材を支持するものであればよく、例えば、これら被支持部材の基礎、土台、地盤等を含む。
請求項５に記載の発明の支承用損傷判定装置は、前記支承が、この支承の最外部に配置された外側弾性部材、及び、前記外側弾性部材よりも内側に配置された内側弾性部材を含んで構成され、前記損傷判断部材は前記外側弾性部材で構成され、前記外側弾性部材は前記支承の相対移動量が限界変位量を超えた場合に、破断及び亀裂が生じる伸び性能を有することを特徴とする。

本発明は上記構成としたので、簡易な構成で支承の損傷の有無を判断することができる。

［第１実施形態］

本発明の第１実施形態の損傷判定装置２０は、図１に示すように、支持部材の一例である橋脚１０６と、被支持部材の一例である橋梁の橋桁１０８との間に配置された支承１０の損傷の有無を判断するものである。

支承１０は、下板１１、上板１２、及び、ゴム体１４を備えている。下板１１は、橋脚１０６の台部１０６Ｂ上にボルトＢで固定され、上板１２は橋桁１０８の下面にボルトＢで固定されている。

ゴム体１４は、四角柱状とされ、厚み方向に所定の間隙をあけて積層された複数の金属板１５と、これらの間隙に配置されたゴム層１６を備えている。ゴム体１４の側面は、ゴム壁１８によって覆われている。ゴム壁１８により、ゴム層１６は紫外線等から保護され、その耐久性が向上されている。ゴム層１６及びゴム壁１８の具体的材料としては、たとえば、ＥＰＤＭなどの合成ゴムを挙げることができる。

支承１０には、損傷判定装置２０が取り付けられている。損傷判定装置２０は、導線部２２及び検査部２４を備えている。導線部２２は、コイル状の導線で構成されており、一端が下板１１に取り付けられ、他端が上板１２に取り付けられて、ゴム壁１８の内側に沿って配置されている。導線部２２の上板１２側に固定された一端部は、接続線２１を介して検査部２４と接続されている。導線部２２の下板１１側に固定された他端部は、導線部２２以上の長さとされた接続線２３と接続されている。接続線２３は、ゴム壁１８の内側に沿って配線され、検査部２４と接続されている。

導線部２２は、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動量Ｄが支承１０の限界変位量ＤＬの範囲内であれば、切断されない長さとされている。ここで、限界変位量ＤＬとは、ゴム体１４の水平方向の許容変形量をいい、ゴム体１４が変形された後に損傷されることなく元の状態に復元される変位量の最大値よりも小さい値とされている。限界変位量ＤＬは、ゴム体１４の特性に応じて、ユーザーにより予め設定されている。

また、導線部２２の長さは、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動が支承１０の限界変位量ＤＬを超えた場合に、切断される長さとされている。すなわち、導線部２２は、コイル状とされていることから、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動が限界変位量ＤＬとなった場合に、伸びが限界となるように引っ張られた状態となる長さとされている。

検査部２４は、接続線２１と接続線２３との間の導通の有無を確認する、不図示のスイッチを備えている。スイッチは、通常状態ではオフとされており、損傷の有無を確認するときにスイッチをオンすることにより、導通状態を確認することができる。

次に、本実施形態の支承１０及び損傷判定装置２０の作用について説明する。

橋脚１０６と橋桁１０８とが、図２（Ａ）に示す位置から水平方向に相対移動すると、ゴム体１４がせん断変形し、その弾性力が、橋脚１０６及び橋桁１０８に対し復元力として作用する。これにより、橋脚１０６と橋桁１０８との相対移動が制限されると共に長周期化されるので、これらが相対移動前の位置に戻ろうとすると共に、相対移動のエネルギーが吸収される。

このときの相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬ以下の場合には、図２（Ｂ）に示すように、導線部２２は相対移動量Ｄを吸収するように伸び、切断されることはない。

一方、相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬを超えた場合には、図２（Ｃ）に示すように、導線部２２が切断される。導線部２２は、ゴム体１４のゴム壁１８の内側に配置されているため、外側からでは切断されているかどうかは判別できない。本実施形態では、検査部２４で導通検査を行うことにより導通の有無を確認し、導通していない場合に、導線部２２が切断していると判断することができる。

導線部２２が切断されている場合には、ゴム体１４は、限界変位量ＤＬを超えて変形されていることから、損傷されていると判断することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、導線部２２の導通状態を検査することにより、容易に支承１０の損傷を判定することができる。

［第２実施形態］

次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して示し、その部分の詳細な説明は省略する。

本実施形態の損傷判定装置３０は、図３に示すように、糸３２、及び、止部材３４Ａ、３４Ｂを備えている。糸３２は、一端が止部材３４Ａにより上板１２に固定され、他端が止部材３４Ｂにより下板１１に固定されている。糸３２は、ゴム体１４の外側に配置され、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動量Ｄが支承１０の限界変位量ＤＬの範囲内であれば、切断されない長さとされている。すなわち、橋桁１０８と橋脚１０６とが相対移動されていない時には、限界変位量ＤＬに対応する長さ分が、たるみとなっている。

地震等の振動により、橋脚１０６と橋桁１０８とが、図３（Ａ）に示す位置から水平方向に相対移動すると、ゴム体１４がせん断変形する。このときの相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬ以下の場合には、図３（Ｂ）に示すように、糸３２のたるみで相対移動量Ｄが吸収され、糸３２が切断されることはない。

一方、相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬを超えた場合には、図３（Ｃ）に示すように、糸３２が切断される。糸３２は、ゴム体１４のゴム壁１８の外側に配置されているため、切断されているかどうかを外側から確認することができる。切断されていれば、ゴム体１４は、限界変位量ＤＬを超えて変形されていることから、損傷されていると判断することができる。

以上説明したように、本実施形態によっても、糸３２が切断されているかどうかを確認することにより、容易に支承１０の損傷を判定することができる。

［第３実施形態］

次に、本発明の第３実施形態について説明する。本実施形態では、第１、２実施形態と同様の部分については同一の符号を付して示し、その部分の詳細な説明は省略する。

本実施形態の損傷判定装置４０は、図４に示すように、スティック４２、及び、筒４４を備えている。スティック４２及び筒４４は、ゴム体１４の外側に配置されている。スティック４２は、棒状とされ、一端が上板１２に取付けられ、この取付部分を支点として自由に回転可能とされている。筒４４は、スティック４２を筒中に挿入可能な円筒状とされており、下部が下板１１にこの取付部分を中心に回転可能に取付けられている。筒４４は、スティック４２により支持されて下板１１に対して立った状態とされている。スティック４２及び筒４４は、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動量Ｄが支承１０の限界変位量ＤＬの範囲内であれば、筒４４がスティック４２から抜け出さない長さとされ、限界変位量ＤＬを超えた場合に、スティック４２が筒４４から抜け出す長さとされている。

地震等の振動により、橋脚１０６と橋桁１０８とが、図４（Ａ）に示す位置から水平方向に相対移動すると、ゴム体１４がせん断変形する。このときの相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬ以下の場合には、図４（Ｂ）に示すように、スティック４２の先端部分が筒４４内に挿入されたままとなり、橋桁１０８と橋脚１０６とが図４（Ａ）に示す位置に戻った際には、スティック４２と筒４４も元の状態に戻る。

一方、相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬを超えた場合には、図４（Ｃ）に示すように、スティック４２が筒４４から抜け出る。これにより、筒４４は倒れ、図４（Ｄ）に示すように、橋桁１０８と橋脚１０６とが位置に戻っても、筒４４は倒れたままの状態となる。筒４４は、ゴム体１４のゴム壁１８の外側に配置されているため、倒れているかどうかを外側から確認することができる。倒れていれば、ゴム体１４は、限界変位量ＤＬを超えて変形されていることから、損傷されていると判断することができる。

以上説明したように、本実施形態によっても、筒４４が倒れているかどうかを確認することにより、容易に支承１０の損傷を判定することができる。

［第４実施形態］

次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態では、第１、２、３実施形態と同様の部分については同一の符号を付して示し、その部分の詳細な説明は省略する。

図５に示すように、本実施形態の損傷判定装置５０は、ゴム体１４の一部であるゴム壁１８により構成されている。ゴム壁１８の上端は上板１２に固定され、下端は下板１１に固定されている。

ゴム壁１８は、ゴム体１４の内部に配置されるゴム層１６よりも弾性率が低く、ゴム層１６よりも先に損傷する材質とされている。また、ゴム壁１８は、橋桁１０８と橋脚１０６との間の相対移動量Ｄが支承１０の限界変位量ＤＬを超えた場合には、破断や亀裂などが生じる伸び性能とされている。ゴム壁１８は、繊維入りゴムとすることにより、伸び性能を容易に規定することができる。

地震等の振動により、橋脚１０６と橋桁１０８とが、図５（Ａ）に示す位置から水平方向に相対移動すると、ゴム体１４がせん断変形する。このときの相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬ以下の場合には、図５（Ｂ）に示すように、ゴム壁１８も弾性変形し、橋桁１０８と橋脚１０６とが図５（Ａ）に示す位置に戻った際には、復元される。

一方、相対移動量Ｄが限界変位量ＤＬを超えた場合には、図５（Ｃ）に示すように、ゴム壁１８に破断や亀裂などの損傷ＤＭが生じる。この損傷ＤＭは、支承１０が図５（Ａ）に示す位置に戻っても残る。ゴム壁１８は、ゴム体１４の外側に配置されているため、この損傷ＤＭを外側から確認することができる。破断や亀裂が生じていれば、ゴム体１４は、限界変位量ＤＬを超えて変形されていることから、損傷されていると判断することができる。

以上説明したように、本実施形態によっても、ゴム壁１８の損傷の有無を確認することにより、容易に支承１０の損傷を判定することができる。

本発明の第１実施形態の損傷判定装置を示す一部破断図である。 本発明の第１実施形態の損傷判定装置の状態（Ａ）〜（Ｃ）を示す断面図である。 本発明の第２実施形態の損傷判定装置の状態（Ａ）〜（Ｃ）を示す断面図である。 本発明の第３実施形態の損傷判定装置の状態（Ａ）〜（Ｄ）を示す断面図である。 本発明の第４実施形態の損傷判定装置の状態（Ａ）〜（Ｃ）を示す断面図である。

符号の説明

１０ 支承
１１ 下板
１２ 上板
１４ ゴム体
１５ 金属板
１６ ゴム層
１８ ゴム壁
２０ 損傷判定装置
２２ 導線部
２４ 検査部
３０ 損傷判定装置
３２ 糸
３４Ａ 止部材
３４Ｂ 止部材
４０ 損傷判定装置
４２ スティック
４４ 筒
５０ 損傷判定装置
１０６ 橋脚
１０８ 橋桁
ＤＬ 限界変位量

Claims (5)

1. 支持部材と被支持部材との間に配置され、被支持部材を支持部材と相対移動可能に支持する支承の損傷判定を行うための支承用損傷判定装置であって、
   一端が前記支持部材側に取付けられると共に他端が前記被支持部材側に取付けられ、前記支持部材と前記被支持部材との間の相対変位量が前記支承の限界変位量を超えた場合に検知可能に破損される損傷判断部材、を備えた支承用損傷判定装置。
2. 前記損傷判断部材は、前記限界変位量に応じた長さの長尺部材とされ、前記相対変位量が前記限界変位量を超えた場合に切断されること、を特徴とする請求項１に記載の支承用損傷判定装置。
3. 前記損傷判断部材は、導電性部材とされ、前記支持部材側に取付けられた一端側と前記被支持部材側に取付けられた他端側との間の導通の有無を検査する検査部、をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の支承用損傷判定装置。
4. 前記支承は、この支承の最外部に配置された外側弾性部材、及び、前記外側弾性部材よりも内側に配置された内側弾性部材を含んで構成され、
   前記損傷判断部材は、前記内側弾性部材よりも弾性率の低い材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の支承用損傷判定装置。
5. 前記支承は、この支承の最外部に配置された外側弾性部材、及び、前記外側弾性部材よりも内側に配置された内側弾性部材を含んで構成され、
   前記損傷判断部材は前記外側弾性部材で構成され、前記外側弾性部材は前記支承の相対移動量が限界変位量を超えた場合に、破断及び亀裂が生じる伸び性能を有することを特徴とする請求項１に記載の支承用損傷判定装置。

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