JP5330475B2 - 支承構造 - Google Patents
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Description
2.支承装置の説明
3.弾性体及び拘束体の説明
4.支承装置の動作説明
5.摺滑部材の説明
6.ガイド部材の説明
7.作用効果
8.支承構造の変形例1の説明
9.支承構造の変形例2の説明
10.支承構造の変形例3の説明
11.支承構造の変形例4の説明
12.支承構造の変形例5の説明
13.支承構造の変形例6の説明
14.その他の変形例
図1に示すように、本発明を適用した支承構造1は、橋桁等の上部構造物2と橋脚や橋台といった下部構造物3との間に配設された支承装置10と、この支承装置10と上部構造物2との間に介在され、支承装置10を摺滑させる摺滑部材11と、支承装置10を摺滑可能に支持すると共に摺滑の際にガイドするガイド部材12とを備えている。
図1に示すように、支承装置10は、橋桁等の上部構造物2と橋脚や橋台といった下部構造物3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。勿論、本発明の支承装置は、橋梁に対する適用に止まらず、建築物や建造物、文化財等々適宜の構造体の支承装置として適用することが出来る。この支承装置10は、第一剛性体としての上沓20と第二剛性体としての下沓21との間に支承体となる弾性体22が介在されている。また、弾性体22は、上沓20又は下沓21(ここでは上沓20)に固定された拘束体23によって囲繞されている。
ここで用いられる弾性体22は、例えば、弾性層22aと補強板22bとが積層された積層構造の弾性体である。弾性体22は、内部に補強板22bが設けられ、弾性層22aが複数設けられ、補強板22bと弾性層22aとが加硫接着によって相互に接着されている。また、弾性体22は、上面と下面も上板22cと下板22dとが加硫接着され補強されている。
以上のような支承装置10では、上部構造物2と下部構造物3との間に設置されると、図1に示すように、弾性体22が、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22の凸部25は、弾性体22を囲繞した拘束体23の拘束面23aに近接又は当接した位置となる。支承装置10は、弾性体22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25が凹部26により構成された隙間を埋めるように変形しながら、拘束体23の拘束面23aに圧接される。すなわち、弾性体22の変位量は、拘束体23によって制限される。
線A・・・一般的な積層ゴム支承
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B・・・拘束体23の内径(ポット部の内径)に対して弾性体22の外形を小さくし、凸部25と凹部26を大きく形成して、拘束面23aと弾性体22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C・・・拘束面23aと弾性体22の側面との間の隙間を線Bの場合より小さくしたときの特性を示す。(隙間中)
線D・・・拘束面23aと弾性体22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)
線E・・・拘束面23aと弾性体22の側面との間の隙間を設けない密閉ゴム支承。回転追従性能を有するが、鉛直方向の弾性変位はほとんど無く、金属支承の扱いとなる。
摺滑部材11は、図1に示すように、上部構造物2と上沓20との間に配設されている。摺滑部材11としては、例えば、フッ化炭素樹脂の一種であるポリテトラフルオロエチレン(PTFE)の如くの低摩擦係数の表面を有するプレート等であり、上沓20の上面20a又は上部構造物2の下面2aに固定されている。これにより、支承装置10は、上部構造物2と摺滑部材11との間の最大静止摩擦力以上の水平力が生じると、上部構造物2に対して摺滑部材11で摺滑し、それ以上水平力が入力されることを防止出来る。従って、支承装置10は、上部構造物2と下部構造物3との間の大きな相対変位を吸収することが出来る。なお、この際、上部構造物2は、下部構造物3に設けられたダンパー又はストッパによって所定の抵抗をもって水平力を分散させるようにしても良い。即ち、支承装置10は、摺滑部材11によって、可動型ゴム支承装置として用いることが出来る。なお、上部構造物2と摺滑部材11との間には、ステンレス板等の上部構造物2よりも低摩擦係数の表面を有する上部プレート33を介在させても良い。
ガイド部材12は、図1に示すように、下端部12aに、内側に張り出した凸条の係合部34が形成された断面略L字状の長尺部材である。ガイド部材12は、例えば、上沓20の橋軸方向に沿って橋軸直角方向に一対、互いの係合部34が向かい合うように配設され、係合部34が上沓20の外周部20bに形成された係合凹部20cと係合するように、上端部12bがネジ等の固定部材35によって上部構造物2に固定されている。なお、ガイド部材12は、その他に、溶接や従来公知の固定方法等によって、上部構造物2に固定されるようにしても良い。
以上のように、本発明を適用した支承構造1は、上部構造物2と支承装置10の上沓20との間に配設された摺滑部材11が支承装置10を摺滑し、この上部構造物2に設けられたガイド部材12が支承装置10と係合し、上沓20を、上部構造物2に対して摺滑可能に支持すると共に、上沓20が上部構造物2に対して摺滑した際にガイドするので、支承装置10を可動型弾性支承装置として用いることが出来る。従って、本発明を適用した支承構造1は、支承装置10と摺滑部材11との間の最大静止摩擦力以下の水平力が作用している間は弾性体22にせん断変形が生じ、支承装置10と摺滑部材11との間の最大静止摩擦力以上の水平力が生じると、支承装置10が摺滑部材11を摺滑し、それ以上水平力が作用することを防止出来、また支承装置10の上沓20及び下沓21の大きな相対変位を吸収することが出来る。更に、本発明を適用した支承構造1は、ガイド部材12が上沓20との間に摺滑部材11が配設された上部構造物2に設けられているので、固定側の支承装置である支承装置10を、可動型ゴム支承装置として機能するように上部構造物2と下部構造物3との間に容易に取り付けることが出来る。
変形例1の支承構造100では、図10に示すように、断面略コ字状に形成されて相対する一対の係合片12a,12bを有するガイド部材12によって、支承装置10の上沓20を、上部構造物2に対して橋軸方向に摺滑可能に支持している。この場合、ガイド部材12は、橋軸直角方向側から、一方の係合片12bが上部構造物2の上面2bと係合され、他方の係合片12a(係合部34)が、上沓20の摺滑部材11が配設された上面20aと反対側の下面20dと係合される。かくして、ガイド部材12は、上沓20を、上部構造物2に対して橋軸方向に摺滑可能に支持すると共に、上沓20が摺滑部材11で摺滑する際にガイドする。これにより、このような支承構造100にあっても、ガイド部材12によって、可動型ゴム支承装置となるように支承装置10を上部構造物2に容易に取り付けることが出来、摺滑部材11及びガイド部材12によって、支承装置10を可動型ゴム支承装置として用いることが出来る。
変形例2の支承構造110は、図11に示すような構成を有する。この支承構造110の支承装置10は、上沓20に表裏面に貫通した貫通孔121が穿設されている。貫通孔121には、上沓20の上面側から芯材122が挿入され、芯材122の先端部が上沓20の上面から突出することなく、上沓20が鉛直下向きに変位する分を考慮して、先端部が一段低くなるように収容されている。この貫通孔121の開口端には、上揚防止片121aがフランジ状に形成されている。また、拘束体23は、上沓20の外周部に、上述の例と同様、固定部材29で固定されている。拘束体23の下沓21側の先端部は、下沓21の外周部の外側に位置し、固定されていない。これにより、上沓20は、鉛直荷重の入力があったとき、弾性体22を圧縮しながら鉛直下向きに変位することが出来る。すなわち、拘束体23の下沓21側の先端部は、下沓21の外周部の外側に位置することで、上沓20と下沓21の間に配設される弾性体22の剪断変形を抑制する機能や、弾性体22を略密閉状態に拘束して高支圧化させるシリンダの役割を実現する。かくして、下沓21に支持された弾性体22は、上面が上沓20、側面が拘束体23によって包囲され、略密閉された空間に配設される。従って、支承構造110の支承装置10は、略密閉ゴム支承となり、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。
以上の例では、拘束体23を上沓20に鉛直変位方向から固定部材29で固定した例を説明したが、図12に示すように、拘束体23は、水平方向から固定部材29で上沓20に固定するようにしても良い。すなわち、変形例3の支承構造120の支承装置10は、弾性体22を囲繞する筒状の拘束体23が、筒状の上沓20の外周部20bに固定ボルト等の固定部材29によって固定されている。
図13に示す変形例4の支承構造130は、図1の支承構造1と同様に、芯材27を有する支承装置10であって、図12に示す支承構造120と同様に、拘束体23を、水平方向から固定部材29で上沓20に固定するようにしたものである。
以上の例では、上沓20と上部構造物2との間に摺滑部材11を配設して、上沓20を、上部構造物2に対して橋軸方向に摺滑可能に支持する例を説明したが、これに限定されるものではなく、図14に示すように、下沓21と下部構造物3との間に摺滑部材11を配設して、下沓21を、下部構造物3に対して橋軸方向に摺滑可能に支持するようにしても良い。なお、上沓20は、例えば、ボルト、ナット等の固定部材5によって上部構造物2に直接的に又は上部プレート33を用いて間接的に固定されている。
以上の例では、ガイド部材12を上沓20又は下沓21の橋軸直角方向に一対配設し、支承装置10を橋軸方向に摺滑可能に支持すると共に、上沓20又は下沓21が摺滑部材11によって摺滑した際にガイドする例を説明したが、これに限定されるものではなく、ガイド部材12は、上沓20又は下沓21の橋軸方向に一対配設され、支承装置10を橋軸直角方向に摺動可能に支持する共に、上沓20又は下沓21が摺滑部材11によって摺滑した際にガイドするようにしても良い。
上述の説明では、本発明の支承装置として橋梁用支承装置について説明したが、本発明は橋梁用支承装置に限定されることはなく、各種の構造物の制震、免震用の支承装置として採用することが出来る。
Claims (19)
- 被支承体として互いに対向配置される第一構造物と第二構造物との間に介在されて一方の荷重と支承しつつ他方に伝達する、弾性体を介して対向配置される第一剛性体と第二剛性体とを有する、上記第一剛性体が上記第一構造物側に、上記第二剛性体が上記第二構造物側に、それぞれ位置される支承装置と、
上記第一構造物と上記第一剛性体との間及び/又は上記第二構造物と上記第二剛性体との間に配設され、該第一構造物及び/又は該第二構造物に対して上記支承装置を摺滑し得、これら二体間の相対変位を可能とする摺滑手段と、
上記剛性体との間に摺滑手段が配設された側の構造物に対して配設され、上記支承装置と相対変位可能に係合し、該支承装置が摺滑する際にガイドするガイド手段と、
を備えていることを特徴とする支承構造。 - 前記ガイド手段は、先端部に係合部が形成されており、
上記係合部は、前記ガイド手段が設けられた前記構造物との間に前記摺滑手段が配設された前記剛性体と係合することを特徴とする請求項1に記載の支承構造。 - 前記ガイド手段は、橋軸方向に沿った長尺状の部材を備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の支承構造。
- 前記係合部は、前記剛性体の外周面に形成された係合凹部と係合することを特徴とする請求項2に記載の支承構造。
- 前記係合部は、前記剛性体の前記摺滑手段が配設された面とは反対側の面と係合することを特徴とする請求項2に記載の支承構造。
- 前記係合部は、前記ガイド手段とは別体に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の支承構造。
- 前記係合部は、摺滑方向に延設された条状を成す凸条部を有することを特徴とする請求項2に記載の支承構造。
- 前記係合凹部は、摺滑方向に延設された条状を成す凹条部を有することを特徴とする請求項4に記載の支承構造。
- 前記ガイド手段は、相対する一対の係合片を有し、一方の係合片は、前記剛性体との間に前記摺滑手段が配設された構造物と係合し、他方の係合片は、該剛性体の外周面に形成された係合凹部又は該剛性体の前記摺滑手段が配設された面とは反対側の面と係合することを特徴とする請求項1に記載の支承構造。
- 前記支承装置は、固定型の支承装置であることを特徴とする請求項1−9の何れかに記載の支承構造。
- 前記支承装置は、前記弾性体を囲繞する拘束体を備えていることを特徴とする請求項1−10の何れかに記載の支承構造。
- 前記ガイド手段は、先端部に係合部が形成されており、
前記係合部は、前記拘束体と係合することを特徴とする請求項11に記載の支承構造。 - 前記係合部は、前記拘束体の外周面に形成された係合凹部と係合することを特徴とする請求項12に記載の支承構造。
- 前記拘束体は、前記弾性体の弾性変形を拘束する機能及び/又は前記弾性体の略密閉状態を保持する機能及び/又は前記第一剛性体と前記第二剛性体の相対変位を拘束する機能を有することを特徴とする請求項11−13の何れかに記載の支承構造。
- 前記第一剛性体、前記第二剛性体の何れか一方には、芯材が設けられ、
上記芯材は、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1−14の何れかに記載の支承構造。 - 前記拘束体と前記弾性体との間には、無入力の状態で、間隙部が設けられていることを特徴とする請求項11に記載の支承構造。
- 前記弾性体の側面及び/又は前記拘束体の拘束面には、凸部及び/又は凹部が形成されている請求項11に記載の支承構造。
- 所定以上入力されると、前記弾性体が前記凸部及び/又は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17に記載の支承構造。
- 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11に記載の支承構造。
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