JP5330472B2 - 弾性体拘束度可変構造及び支承装置 - Google Patents
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Description
2.弾性体及び弾性変形拘束体の説明
3.支承装置の動作説明
4.弾性体の変形例の説明
5.積層型弾性体の説明
6.補強板の変形例の説明
7.支承装置の変形例1
8.支承装置の変形例2
9.支承装置の変形例3
10.支承装置の変形例4
11.その他の変形例
図1に示すように、支承装置10は、橋桁等の上部構造物1と橋脚や橋台といった下部構造物2との間に装着して水平荷重や鉛直荷重、回転荷重等の各種の荷重を支えると共に、地震や風、動的又は静的交通荷重等による揺動や振動、応力を吸収、分散しつつ、支承する橋梁用支承装置である。この支承装置10は、第一剛性体としての上沓11と第二剛性体としての下沓12との間に支承体となる弾性体13が介在されている。また、弾性体13は、上沓11又は下沓12(ここでは上沓11)に固定された弾性変形拘束体16によって囲繞されている。
弾性体13は、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性エラストマや熱硬化性エラストマを用いることができ、これらの中でも天然ゴムを主成分として使用することが好ましい。具体的なエラストマ成分としては、例えば、天然ゴム(NR)、ポリイソプレンゴム(IR)、ポリブタジエンゴム(BR)、スチレン−ブタジエンゴム(SBR)、クロロプレンゴム(CR)、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム(IIR)、ハロゲン化ブチルゴム(臭素化、塩素化等)、アクリルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ化ゴム、多硫化ゴム、ハイパロン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−メチルアクリレート共重合体、スチレン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリオレフィン系エラストマ、アクリロニトリル−ブタジエンゴム(NBR)、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体(SIS)、エポキシ化天然ゴム、trans−ポリイソプレン、ノルボルネン開環重合体(ポリノルボルネン)、スチレンブタジエンゴム(SBR)、ハイスチレン樹脂、イソプレンゴム等のゴムを一種単独、或いは二種以上を併用することが出来る。
以上のような支承装置10では、上部構造物1と下部構造物2との間に設置されると、図1に示すように、弾性体13は、通常の使用範囲の荷重(例えば死荷重や死荷重+車両通行時の活荷重)によって、圧縮され、弾性体13の凸部14は、弾性体13を囲繞した弾性変形拘束体16の拘束面16aに近接又は当接した位置となる。支承装置10は、弾性体13が鉛直荷重の大きさに応じた弾性変形をし、この弾性変形によって側面の凸部14が凹部15により構成された隙間を埋めるように変形しながら、弾性変形拘束体16の拘束面16aに圧接される。すなわち、弾性体13の変位量は、弾性変形拘束体16によって制限される。
線100・・・一般的な積層ゴム支承を示す。
なお、ここで言うゴム支承は、弾性体が積層ゴムであり、内部に複数枚の鋼板が設けられた地震時水平力分散型ゴム支承や免震支承であり、密閉ゴム支承ではなく、荷重が加わった際の変位が拘束されていない支承である。
線101・・・弾性変形拘束体16の内径(ポット部11aの内径)に対して弾性体13の外形を小さくし、凸部14と凹部15を大きく形成して、拘束面16aと弾性体13の側面との間の隙間を大きくしたときの特性を示す。(隙間大)
線102・・・拘束面16aと弾性体13の側面との間の隙間を線101の場合より小さくしたときの特性を示す。(隙間中)
線103・・・拘束面16aと弾性体13の側面との間の隙間を最も小さくしたときの特性を示す。(隙間小)
ところで、弾性体13は、図7のように構成することもできる。図7(A)の弾性体13は、縦断面を略台形状とし、一方の端面13aと他方の端面13bの直径を異ならせ、円錐台状とし、一方の端面13aを、ポット部11aの内径より小径とする。すなわち、一方の面13aを最小径とする。そして、この弾性体13にあっても、側面に、高さ(厚さ)方向に沿った直線状又は波線状の凸部14と凹部15が周回り方向に互いに平行に設けられている(図7の例は直線状)。このような弾性体13は、図7(B)に示すように、一方の面13aをポット部11aへの挿入面として、ポット部11a内に挿入される。これにより、弾性体13は、一方の面13aをポット部11a内に容易に挿入することが出来る。その後、弾性体13は、ポット部11a内に押し込まれることになるが、この際、高さ(厚さ)方向に沿った波線状の凸部14と凹部15が設けられているので、ポット部11a内に、挿入時の抵抗を小さくして、円滑に位置決めされた状態で嵌入することが出来る。なお、弾性体13の他方の面13bは、ポット部11aの内径より大径であってもよいし、小径であってもよい。大径であれば、ポット部11a内に位置決めされた状態で挿入することができ、また、小径であれば、全体をポット部11a内に円滑に挿入することが出来る。
以上の例では、弾性層が単層の弾性体13を用いた支承装置10を説明したが、弾性体13としては、図10に示すように、弾性層と補強板とが積層された積層構造の弾性体17であっても良い。弾性体17は、内部に補強板17aが設けられ、弾性層17bが複数設けられ、補強板17aと弾性層17bとが加硫接着によって相互に接着されている。単層の弾性体13は、荷重が加わると、自由側面が側方に押し出され、特に厚さ方向の中央部を中心として膨出する。積層型の弾性体17では、補強板17aがあることで、弾性体17の自由側面の膨出が抑制され、耐荷力が増大する。但し、補強板17aの間の弾性層17bの側面も、自由側面であるから荷重の大きさに応じて、側方に僅かに膨出する。しかし、支承装置10では、弾性変形拘束体16が弾性体17の変形を拘束するので膨出量は僅かとなる。この弾性体17にあっても、側面に、高さ(厚さ)方向に沿った凸部18と凹部19が周回り方向に設けられている。
積層型の弾性体17に用いる補強板17aは、具体的に、図11に示すように構成することが出来る。図11(A)に示す例では、上沓11の弾性体17が配設される側の面の中央部に、突出部21aを設け、突出部21aの周囲に環状の凹部21bを設けている。また、下沓12の弾性体17が配設される側の面の中央部に、突出部22aを設け、突出部22aの周囲に凹部21bを設けている。したがって、上沓11と下沓12との間に配設される弾性体17は、中央部が薄肉部で、周囲が環状に厚肉部となっている。この弾性体17の内部には、厚肉部となる外周領域に、環状の補強板17aが設けられる。この弾性体17において、側面には、高さ(厚さ)方向に沿って凸部18と凹部19が連続して又は断続的に設けられている。また、弾性体17の中央部には、拘束度調節のため、空隙部23aを設けるようにしても良い。このような弾性体17は、中央部が薄肉部で、周囲が環状の厚肉部となっているので、回転追従性を向上させることが出来る。
図12に示す支承装置30は、下沓12に、芯材31が取り付けられ、上揚防止部と水平変位防止部とを設けたものである。また、この支承装置30は、第一剛性体としての上沓11と第二剛性体としての下沓12との間に弾性層と補強板とが積層された積層構造の弾性体17が介在されている。支承装置30の上沓11は、表裏面に貫通した貫通孔32が穿設されている。貫通孔32には、上沓11の上面側から芯材31が挿入される。この貫通孔32は、上沓11が鉛直下向きに変位する分を考慮して、芯材31の先端面が上沓11の上面から突出することなく一段低くなる深さに形成されている。この貫通孔32には、上揚防止片32aがフランジ状に形成されている。
図14に示す支承装置40は、芯材41が上沓11と下沓12とを非貫通としたものである。この支承装置40は、下沓12に、芯材41が取り付けられ、上揚防止部と水平変位防止部とを設けたものである。また、この支承装置40は、第一剛性体としての上沓11と第二剛性体としての下沓12との間に弾性層と補強板とが積層された積層構造の弾性体17が介在されている。
図15に示す支承装置50は、図14の支承装置40を更に変形したものである。この支承装置50は、下沓12に、芯材51が取り付けられ、上揚防止部と水平変位防止部とを設けたものである。この支承装置50は、第一剛性体としての上沓11と第二剛性体としての下沓12との間に弾性層17bと補強板17aとが積層された積層構造の弾性体17が介在されている。
以上の例では、弾性体13,17の側面に凸部14,18と凹部15,19を設けた場合を説明したが、図16に示すように、弾性体13,17の側面には、凸部14,18と凹部15,19を設けず、代わりに、弾性変形拘束体16の拘束面16aに、高さ(厚さ)方向に沿った凸部61又は凹部62を設けるようにしても良い。なお、支承装置の構造は、図14に示した支承装置40と同一であるため詳細は省略する。なお、ここでは、一例として、積層型弾性体17を用いるようにしている。図16では、弾性変形拘束体16の下沓12側の先端部には、フランジ状の上揚防止片42が内側に張り出すように、ボルト・ナット等の固定手段16cによって固定されている。
以上の例では、弾性体13,17の側面に凸部14,18と凹部15,19を設け場合と、弾性変形拘束体16の拘束面16aに凸部61と凹部62を設けた場合を説明したが、凹部と凸部は、弾性体の側面と弾性変形拘束体16の拘束面16aの両方に設けるようにしてもよい。図17(A)は、弾性体13,17の側面の凸部14,18を設け、凸部14,18が弾性変形拘束体16の拘束面16aの凹部62に入り込んでいる。この際、凹部62の幅は、凸部14,18の幅より大きくなるように形成されている。また、図17(B)は、弾性体13,17の側面の凸部14,18が弾性変形拘束体16の拘束面16aの凸部61とが突き合わされている。ここでは、凸部14,18と凸部61が同じ幅となるように形成されている。なお、この例において、凸部14,18と凸部61とは、幅方向にずれ、完全に、凸部14,18と凸部61とが対向していなくてもよい。図17(C)は、弾性体13,17の側面に凸部14,18と凹部15,19の各幅より、弾性変形拘束体16の拘束面16aの凸部61と凹部62の幅が広くなるように形成されている。この場合、外側に位置する幅広の凸部61には、内側の幅狭の複数の凸部14,18が突き当たることになる。これとは逆に、図17(D)は、弾性変形拘束体16の拘束面16aの凸部61と凹部62の幅より弾性体13,17の側面に凸部14,18と凹部15,19の各幅が広くなるように形成されている。
Claims (15)
- 第一剛性体と、
第二剛性体と、
前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に配設される弾性体と、
弾性変形した前記弾性体の側面が近接又は当接する位置において、前記弾性体を囲繞する弾性変形拘束体とを備え、
前記弾性体の側面及び/又は前記弾性変形拘束体の拘束面には、高さ方向に沿った凸部又は凹部が形成されている弾性体拘束度可変構造。 - 所定以上入力されると、前記弾性体が前記凸部と前記凹部とによって作出される隙間の容積を縮小するように弾性変形し、且つ、変形した前記弾性体が前記弾性変形拘束体に当接及び/又は圧接して前記弾性体の変形が拘束されるように構成されることを特徴とする請求項1に記載の弾性体拘束度可変構造。
- 前記弾性体は、前記第一剛性体と前記第二剛性体と前記弾性変形拘束体とによって囲繞されて半密閉状態とされ、
前記弾性体への荷重の増大に伴って、より高度な密閉状態へと変化することを特徴とする請求項1又は2に記載の弾性体拘束度可変構造。 - 前記弾性体は、少なくとも一方の端面の直径が最小となるように形成され、この一方の端面が前記弾性変形拘束体で構成されるポット部への挿入面となることを特徴とする請求項1−3の内何れか1項に記載の弾性体拘束度可変構造。
- 前記弾性体は、高さ方向の略中央部の直径が最大となるように形成されていることを特徴とする請求項1−4の内何れか1項に記載の弾性体拘束度可変構造。
- 前記弾性体は、単層の弾性層で構成されていることを特徴とする請求項1−5の内何れか1項に記載の弾性体拘束度可変構造。
- 前記弾性体は、弾性層と補強板とが積層された積層構造で構成されていることを特徴とする請求項1−5の内何れか1項に記載の弾性体拘束度可変構造。
- 第一剛性体と、
第二剛性体と、
第一剛性体と第二剛性体との間に配設される弾性体と、
弾性変形した前記弾性体の側面が近接又は当接する位置において、前記弾性体を囲繞する弾性変形拘束体とを備え、
弾性体の側面及び/又は弾性変形拘束体の拘束面には、高さ方向に沿った凸部又は凹部が形成されている支承装置。 - 前記第一剛性体、前記第二剛性体の何れかには、芯材が設けられ、
前記芯材は、上揚防止部と水平変位防止部とを有することを特徴とする請求項8に記載の支承装置。 - 所定以上入力されると、前記弾性体が前記凸部と前記凹部とによって作出される隙間の容積を縮小するように弾性変形し、且つ、変形した前記弾性体が前記弾性変形拘束体に当接及び/又は圧接して前記弾性体の変形が拘束されるように構成されることを特徴とする請求項8又は9に記載の支承装置。
- 前記弾性体は、前記第一剛性体と前記第二剛性体と前記弾性変形拘束体とによって囲繞されて半密閉状態とされ、
前記弾性体への荷重の増大に伴って、より高度な密閉状態へと変化することを特徴とする請求項8−10の内何れか1項に記載の支承装置。 - 前記弾性体は、少なくとも一方の端面の直径が最小となるように形成され、この一方の端面が前記弾性変形拘束体で構成されるポット部への挿入面となることを特徴とする請求項8−11の内何れか1項に記載の支承装置。
- 前記弾性体は、高さ方向の略中央部の直径が最大となるように形成されていることを特徴とする請求項8−12の内何れか1項に記載の支承装置。
- 前記弾性体は、単層の弾性層で構成されていることを特徴とする請求項8−13の内何れか1項に記載の支承装置。
- 前記弾性体は、弾性層と補強板とが積層された積層構造で構成されていることを特徴とする請求項8−13の内何れか1項に記載の支承装置。
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2011
- 2011-09-08 JP JP2011196104A patent/JP5330472B2/ja active Active
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