JPH031810Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は構造実験において、試験体と反力構
台との間に配置され内部に水圧をかけることによ
り試験体に等分布荷重を負荷させる等分布圧載荷
バツグに関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の等分布圧載荷バツグとしては、
第８図、第９図に示す水圧バツグ１が知られてい
る。この水圧バツグ１は、水枕状のもので全体が
布地で補強された薄肉のゴムシートで製作されて
おり、内部は水が充填できるように中空とされて
いる。この水圧バツグ１は、試験体２の変形量が
小さい場合に用いられるものである。水圧バツグ
１は所定の間隔をもつて配設された試験体２と反
力構台３との間に配置される。配置された水圧バ
ツグ１は、図示しない水圧ポンプから加圧水が注
入されることにより膨張する。水圧バツグ１が膨
張することにより、水圧バツグ１の載荷面４より
試験体２に等分布荷重が負荷される。この水圧バ
ツグ１は、内部に加圧水が注入されることによ
り、１次元方向へ自由に変形するものや２次元方
向へ自由に変形するものがある。１次元方向へ変
形する水圧バツグについては、第１０図、ないし
第１２図に示す水圧バツグ７が知られており、２
次元方向へ自由に変形する水圧バツグについて
は、第１３図ないし第１６図に示す水圧バツグ８
が知られている。

また、試験体の変形量が大きい場合には第１７
図第１８図に示すように油圧ジヤツキ５を用いた
ものが知られている。油圧ジヤツキ５は、油圧を
かけることにより、載荷面６が軸方向に伸びるこ
とによつて試験体２に荷重を負荷するものであ
る。所定の間隔をもつて配設された試験体２と反
力構台３との間に互いに隔間させて油圧ジヤツキ
５，５……を配置する。油圧ジヤツキ５，５……
に油圧をかけることにより、油圧ジヤツキ５，５
……の載荷面６，６……が油圧ジヤツキの軸方向
に移動して試験体２に複数の集中荷重を負荷す
る。この油圧ジヤツキ５，５……により負荷する
荷重は、等分布荷重を複数の集中荷重に置き換え
たものである。

〔この考案が解決するための問題点〕

ところが、上記従来の等分布圧載荷バツグにお
いては、バツグの構造がただ単にゴムで製作され
たものであるので、１次元方向又は２次元方向へ
自由に変形し得るものである。

第１１図に示す、上下方向に変形する水圧バツ
グ７は試験体２の変形量が大きくなると第１２図
に示すように、水圧バツグ７と試験体２との接触
面積が減少し、水圧バツグ７が試験体２の変形に
追従できなくなる。また、第１４図に示す水圧バ
ツグ８は、上下方向と横方向に変形できるもので
あり、試験体２の変形に応じて、第１５図、第１
６図に示すように水圧バツグ８と試験体との接触
面積が変化するとともに、その接触面積が試験体
２の縦方向の位置によつて異なることとなる。し
たがつて、これらの水圧バツグ７，８はいずれも
試験体２の変形に対して十分追従できないうえ、
試験体２に作用する作用分布荷重が等分布でなく
なるという不具合が生じる。また、油圧ジヤツキ
５は等分布荷重を複数の集中荷重に置き換えたも
のであるため、試験体２へ等分布荷重とは異つた
作用を及ぼすという不具合を生じる。

したがつて、水圧バツグや油圧ジヤツキを用い
た構造実験においては、実際に作用する等分布荷
重や設計モデルとして検討された等分布モデルを
再現することができず、構造物や部材の耐力や変
形性状を直接求めることができないという問題点
があつた。

この考案は、上記事情に鑑みてなされたもので
ありバツグ本体が試験体の変形に対して十分追従
でき、常に試験体に等分布荷重を作用するように
し得る等分布圧載荷バツグを提供することを目的
としている。

〔問題点を解決するための手段〕

この考案は、試験体と反力構台との間に配置さ
れ、その内部に水圧をかけることにより試験体に
等分布圧力を作用させる水枕状の等分布圧載荷バ
ツグにおいて、バツグ本体の内部に、当該バツグ
本体を内側から保持するための複数の板状の載荷
面保持用補剛材を互いに間隔を持つ並列状態で配
置し、これら載荷面保持用補剛材の両端部に、当
該載荷面保持用補剛材とバツグ本体との間に間隙
を形成するスペーサー鋼材をそれぞれ設け、これ
らスペーサー鋼材を介して上記載荷面保持用補剛
材を上記バツグ本体にそれぞれ固定したことを特
徴としている。

〔作用〕

この考案によれば、上記の構成により等分布載
荷バツグは載荷実験において、内部に水圧が加え
られて膨張し、試験体に等分布荷重を作用させて
試験体を変形させる。試験体が変形してわん曲す
ると、載荷面保持用補剛材は互いに離間して配設
されているため、それらの面が試験体のわん曲面
に追従して変化する。また、バツグ本体は、スペ
ーサー鋼材を介して載荷面保持用補剛材の両端部
に固定されていることによりその載荷面保持用補
剛材の長手方向へのふくらみを拘束されるため、
受圧面積が変化することがないとともに、反力構
台と試験体に向つて十分なふくらみを確保される
ため試験体の変形に追従してふくらむとともに反
力構台と試験体に荷重を十分に伝達する。すなわ
ち、等分布圧載荷バツグは、互いに間隔をもつ並
列状態で配置した複数の板状の載荷面保持用補剛
材を内部に備えているので、載荷面保持用補剛材
の長手方向へのふくらみは拘束され、試験体の変
形には十分に追従し、かつ反力構台と試験体に向
かつては十分なふくらみを確保することが可能と
なる。

〔実施例〕

以下、この考案を第１図ないし第７図を参照し
て説明する。第１図ないし第３図はこの考案の一
実施例を示す図である。第１図，第２図は一実施
例の全体を示す図であり、第３図は第１図の一部
断面を示す図である。

まず第１図，第２図において、符号Ａは等分布
載荷バツグである。この等分布載荷バツグ（以
下、単に「載荷バツグ」と略称する）は、バツグ
本体１０と補強部１１，１１……とからなつてい
る。バツグ本体１０は、長方形の水枕状に形成さ
れたものであり、布地で補強された薄肉のゴムシ
ートで作られている。バツグ本体１０の内部は加
圧水が注入できるように中空とされており、バツ
グ本体１０の一部に注水口１２が取付けられてい
る。また、バツグ本体１０の両端には封止部１
３，１３が設けられている。封止部１３，１３に
は、互いに向合う開閉自在な２枚の端部止水板１
４，１４が取付けられている。端部止水板１４，
１４は、バツグ本体の中へ補強部１１，１１……
を配置する際に開放され、それが済むと閉鎖され
てボルト１５，１５……により締付けて固定され
る。内部に配置される補強部１１，１１……は、
バツグ本体１０の長手方向に沿つて等間隔おきに
バツグ本体１０に配置される。

次に、第３図を用いて第１図に示す補強部１
１，１１……についてさらに詳細に説明する。補
強部１１はバツグ本体１０が載荷実験中に自由に
変形して試験体に対して等分布荷重を作用できな
くなることを防止するためのものであり、第３図
において符号１６は載荷面保持用補剛材を示す。
載荷面保持用補剛材（以下、単に「補剛材」と略
称する）は矩形の長尺板であり、その両端部には
ボルトのネジ穴１６ａ，１６ａが形成されてい
る。補剛材１６の両端部には、その載荷面（矢印
Ｐ方向）側に板状のスペーサー鋼材１７，１７が
固定されている。スペーサー鋼材１７，１７には
その中央部に補剛材１６のネジ穴１６ａ，１６ａ
と一致するネジ穴１７ａ，１７ａが形成されてい
る。さらに、そのネジ穴１７ａ，１７ａの周囲に
はそれを取り囲むようにメタルガスケツト１８，
１８が固定されている。メタルガスケツト１８，
１８はバツグ本体１０の載荷面側のゴムシート１
０ａを間に挟んでメタルガスケツト１９，１９と
嵌合されている。ゴムシート１０ａにはボルトの
貫通穴１０ｄ，１０ｄが形成されている。メタル
ガスケツト１９，１９は、ゴムシート１０ａと反
対側で止水板２０，２０に固定されている。止水
板２０，２０の中央部にはボルトの貫通穴２０
ａ，２０ａが形成されており、一方の止水板２０
の側面には載荷バツグ４を吊るすための金具２１
が固定されている。これらの止水板２０，２０、
ゴムシート１０ａ、スペーサー鋼材１７，１７、
補剛材１６はボルト２２，２２をボルトの貫通穴
２０ａ，２０ａ及び１０ｄ，１０ｄに貫通させ、
ボルトのネジ穴１７ａ，１７ａ及び１６ａ，１６
ａに螺着させて締付けることにより固定されてい
る。このようにスペーサー鋼材１７，１７を介し
て補剛材１６に固定されることにより、載荷面側
のゴムシート１０ａは加圧水が載荷バツクＡ内に
注入されてもふくらみがほとんどないように拘束
されている。

一方補剛材１６の反力構台（矢印Ｑ方向）側に
は、両端部にスペーサー鋼材２５，２５が固定さ
れている。スペーサー鋼材２５，２５は板をチヤ
ンネル型に合せて形成されたものであり、補剛材
１６と平行な板部２５ａ，２５ａには中央部にボ
ルトのネジ穴２５ｂ，２５ｂが形成されている。
さらにネジ穴２５ｂ，２５ｂの周囲にはそれを囲
むようにメタルガスケツト２６，２６が固定され
ている。メタルガスケツト２６，２６は反力受圧
面（矢印Ｑ方向）側のゴムシート１０ｂを間に挟
んでメタルガスケツト２７，２７と嵌合されてい
る。ゴムシート１０ｂにはボルトの貫通穴１０
ｅ，１０ｅが形成されている。メタルガスケツト
２７，２７はゴムシート１０ｂと反対側で止水板
２８，２８に固定されている。止水板２８，２８
の中央部にはボルトの貫通穴２８ａ，２８ａが形
成されており、一方の止水板２８の側面には載荷
バツグＡを吊るすための金具２９が固定されてい
る。これら止水板２８，２８、ゴムシート１０
ｂ、スペーサー鋼材２５，２５は、ボルト３０，
３０をボルトの貫通穴２８ａ，２８ａ及び１０
ｅ，１０ｅに貫通させ、さらにボルトのネジ穴２
５ｂ，２５ｂに螺着させて締付けることにより固
定される。このようにスペーサー鋼材２５，２５
を介して補剛材１６にふくらみ代をもつて固定さ
れることにより、反力受圧面側のゴムシート１０
ｂは、加圧水が載荷バツグＡ内に注入されると膨
張して、１０ｃの位置まで変形することができる
構成とされている。

次に第４図ないし第７図を用いて、上記のよう
に構成された載荷バツグＡを実際に構造実験に使
用した場合について説明する。第４図、第５図は
試験体に一方向から等分布荷重を作用させたもの
であり、第４図、第５図において符号Ａは載荷バ
ツグである。符号Ｂは試験体であり、Ｃは反力構
台であり、Ｄは試験体Ｂを支持するローラーであ
る。構造実験を行うには、まず、第４図に示すよ
うに両端部をローラーに支持された試験体の上に
載荷バツグＡを配置する。このとき、載荷バツグ
Ａの載荷面（矢印Ｐ方向）側が試験体の上面に接
するように配置する。次に、載荷バツグＡの反力
構台（矢印Ｑ方向）側に反力構台Ｃを試験体とあ
る所定の距離をもつてセツトする。このとき、載
荷バツグＡの内部は空の状態であり、反力構台側
のゴムシート１０ｂはたるんだ状態となつてい
る。

全部のセツトが完了すると、第５図に示すよう
に載荷バツグＡの内部に図示しない水圧ポンプを
用いて加圧水を注入する。加圧水が注入される
と、反力受圧面のゴムシート１０ｂは次第に膨張
していく。ゴムシート１０ｂが膨張すると、載荷
バツグＡは反力構台Ｃから反力を受ける。反力を
受けた載荷バツグＡは試験体Ｂに等分布荷重を作
用させる。等分布荷重が試験体Ｂに作用すると、
試験体Ｂは次第に変形してわん曲していく。とこ
ろが、補剛材１６，１６……はバツグ本体１０の
中に互いに離間して配設されているためそれぞれ
試験体のわん曲した表面に追従して変化する。こ
のとき、載荷面のゴムシート１０ａはスペーサー
鋼材１７，１７……によつてふくらみを最小限に
拘束しているため受圧面積が変化することはな
い。さらに、載荷バツグＡ内に加圧水が注入され
て試験体Ｂの変形が進行しても、載荷バツグＡは
反力構台側のゴムシート１０ｂがスペーサー部材
２５，２５によつてゴムシート１０ｃの位置まで
変化するようにされている。そのため載荷バツグ
Ａは反力構台Ｃとの接触面が十分に確保されると
共に試験体Ｂの変形にも十分追従することができ
る。試験体Ｂの変形に十分追従することにより、
載荷バツグＡは試験体Ｂに対して常に等分布荷重
を作用させることができる。

次に第６図，第７図は、試験体に円環状の試験
体を用い、その試験体の相対向する外周面の一部
分に等分布荷重を作用させる載荷実験を行う場合
を示したものである。第７図は第６図の一部断面
を示したものであり、第６図第７図において符号
Ａは載荷バツグである。符号Ｂは試験体、Ｃは反
力構台、Ｅは連結部、ＦはPC鋼材である。第６
図、第７図において載荷バツグＡは円環状の試験
体Ｂの外周面に沿つて円弧状に配置されている。
この様に載荷バツグＡが円弧状に配置できるの
は、補鋼材１６，１６……が周方向に互いに離間
して配設されているために試験体Ｂの外周面に沿
つて補剛材１６，１６……の面が変化するためで
ある。試験体Ｂに配置された載荷バツグＡの外周
面には、ピン接合によつて連結された反力構台
Ｃ，Ｃ……が試験体Ｂと所定の間隔を持つて配設
されている。さらに、反力構台Ｃ，Ｃ……は相対
向する反力構台Ｃ，Ｃ……と、その間を連結する
PC鋼線Ｆ，Ｆ……によつて固定されている。

この様な構成において、載荷バツグＡ，Ａに図
示しない水圧ポンプによつて加圧水を注入すると
載荷バツグＡ，Ａは次第に膨張して第４図、第５
図に示した場合の構造実験と同様の作用・効果を
及ぼす。したがつて、この場合においても載荷バ
ツグＡ，Ａは試験体Ｂの変形に対して十分に追従
し、試験体Ｂに常に等分布荷重を作用させること
ができる。なお、前記実施例においては、バツグ
本体１０内に設けられた載荷面保持用補剛材１６
の反力構台側にふくらみ代をとることでバツグ本
体１０がより大きなふくらみを生じるようにして
いるが、基本的には特にこのようにしなくてもよ
く、要するに、バツグ本体の内部に、当該バツグ
本体を内側から保持するための複数の板状の載荷
面保持用補剛材を互いに間隔を持つ並列状態で配
置し、これら載荷面保持用補剛材の両端部に、当
該載荷面保持用補剛材とバツグ本体との間に間隙
を形成するスペーサー鋼材をそれぞれ設け、これ
らスペーサー鋼材を介して上記載荷面保持用補剛
材を上記バツグ本体にそれぞれ固定するように構
成すればよい。

〔考案の効果〕

上述したように、この考案は試験体と反力構台
との間に配置されたバツグ本体の内部に、当該バ
ツグ本体を内側から保持するための複数の板状の
載荷面保持用補剛材を互いに間隔を持つ並列状態
で配置し、これら載荷面保持用補剛材の両端部
に、当該載荷面保持用補剛材とバツグ本体との間
に間隙を形成するスペーサー鋼材をそれぞれ設
け、これらスペーサー鋼材を介して上記載荷面保
持用補剛材を上記バツグ本体にそれぞれ固定した
ものであるから、上記試験体の変形に対して上記
載荷面保持用補剛材の面が追従して変化する。ま
た、バツグ本体は、上記スペーサー鋼材を介して
載荷面保持用補剛材の両端部に固定されているこ
とによりその載荷面保持用補剛材の長手方向への
ふくらみを拘束されるため、受圧面積が一定す
る。さらに、上記の如く、バツグ本体は載荷面保
持用補剛材の長手方向へのふくらみを拘束される
ため、反力構台と試験体に向つて十分なふくらみ
を確保することができ上記試験体に対して十分追
従し、常に上記試験体に等分布荷重を作用させる
ことができる。

したがつて、この考案を用いた構造実験におい
ては、実際に作用する等分布荷重や設計モデルと
して検討された等分布モデルを再現することがで
き、構造物や部材の耐力や変形性状を直接的に求
めることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図はこの考案の実施例を示す
図であり、第１図はこの考案の一実施例の全体
図、第２図は第１図の側面図、第３図は第１図の
−線視断面図、第４図ないし第７図はこの考
案の実施例を構造実験に用いた場合を示す図であ
り、第４図は矩形の試験体に用いた場合の正視
図、第５図は第４図の試験体の変形が進んだ場合
の正視図、第６図は円環状の試験体に用いた場合
の正視図、第７図は第６図のＹ−Ｙ視線断面図、
第８図ないし第１８図は従来技術を示す図であ
り、第１２図は第１１図の側断面図、第１５図、
第１６図は第１４図の側断面図。 Ａ……等分布載荷バツグ、Ｂ……試験体、Ｃ…
…反力構台、１６……載荷面保持用補剛材、１７
……スペーサー鋼材、２５……スペーサー鋼材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 試験体と反力構台との間に配置され、その内部
   に水圧をかけることにより試験体に等分布圧力を
   作用させる水枕状の等分布圧載荷バツグにおい
   て、バツグ本体の内部に、当該バツグ本体を内側
   から保持するための複数の板状の載荷面保持用補
   剛材を互いに間隔を持つ並列状態で配置し、これ
   ら載荷面保持用補剛材の両端部に、当該載荷面保
   持用補剛材とバツグ本体との間に間隙を形成する
   スペーサー鋼材をそれぞれ設け、これらスペーサ
   ー鋼材を介して上記載荷面保持用補剛材を上記バ
   ツグ本体にそれぞれ固定したことを特徴とする等
   分布圧載荷バツグ。