JPH07280033A - 溝を有する弾性防振ゴムの製造方法及び該弾性防振ゴムを用いた軌道の防振方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 弾性防振ゴムにおいて、特殊なゴムを製造す
ることなく大きな荷重まで一定のバネ定数が得られるよ
うにする。 【構成】 ゴム板表面に対する圧縮荷重載荷時、ゴム板
の変位が圧縮変位とせん断変位を生じるようにゴム板表
面の少なくとも一方の面に溝を形成することを特徴と
し、かかる弾性防振ゴムからなるゴムパッドを軌道構造
のマクラギ支承部または防振桁支承部に用いたことを特
徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は鉄道における高架橋上の
防音、防振及び保守の省力化を図る軌道構造用に用いる
マクラギの支承部、駅ビルの中を鉄道が通過する線路構
造の場合に用いられる防振桁、例えばフローティングス
ラブのゴム支承部等変動荷重が常時荷重の２倍以上載荷
される防振桁の支承部等に用いられる溝を有する弾性防
振ゴムの製造方法、弾性防振ゴムを用いた軌道の防振方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、省力化軌道構造用に用いるマクラ
ギの支承部や建物内を通る線路構造の防振桁支承部に弾
性防振ゴムが用いられている。通常、ゴム板は薄くなれ
ばなる程バネ定数が大きくなり、防音、防振性能が悪く
なる。そこで低バネ定数を得るためには非常に軟らかい
材料を多量に使用しなければならない。しかしながら軟
らかくなるほど、耐用年数等の材料物性は極端に低下す
る。ゴムの物性の最も良い５０〜７０°硬さを使用して
低バネ定数の防振パッドを造る為には、単なる薄板では
必要以上に小さい面積のものとなり許容応力をはるかに
越えてしまう。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】通常のゴム板は、図１
（ａ）に示すように荷重に対する変位が一様ではない、
いわゆる非線形の形態をとる。図１（ａ）では荷重が大
きくなるにつれてバネ定数ｋが、ｋ１＜ｋ２＜ｋ３のよ
うに大きくなって撓みにくくなり、撓みは飽和する。こ
のような非線形特性のためゴム板各点でのバネ定数は一
定ではなく、ごく特定小部分の変位でしか所定のバネ定
数（荷重／撓み）は得られず、振動方程式が非線形とな
るためその解析が困難で鉄道線路用等の防振ゴムとして
用いる場合にその構造設計が非常に困難となる。また、
ゴムは高価なため薄いゴム板で大きな荷重が作用する場
合でも、図１（ｂ）に示すような線形バネ定数が得られ
るようにすることが望ましい。

【０００４】また、通常のゴム板を鉛直荷重が作用する
マクラギ下や桁の支承部に使用し、防音・防振効果を得
ようとする場合、薄くするとバネ定数が大きくなり防音
・防振効果が得られず、薄くかつ必要以上に面積が小さ
いと許容応力度に耐えられなくなってしまう。逆に、防
音・防振効果を得ようと厚くすると、バネ定数は小さく
なるが材料物性は極端に低下してザクツをおこし、使用
に耐えられなくなるばかりか、ゴムそのものの単価は非
常に高価なため不経済となってしまう。

【０００５】本発明は上記課題を解決するためのもの
で、相矛盾する要件を特殊なゴムを製造することなく、
ゴム板表面に複数の溝を設けることによって大きな荷重
まで一定のバネ定数が得られ、振動解析に線形理論が適
用でき、良好な防音、防振性能を得ることができる弾性
防振ゴムの製造方法及び軌道の防振方法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【解決するための手段】そのために本発明は、鉛直変位
にせん断変位を加えることにより荷重／撓み特性を線形
化して線形理論が適用可能にし、理論計算通りの弾性防
振ゴムが得られるようにしたものである。本発明の弾性
防振ゴム製造方法は、ゴム板表面に対する圧縮荷重載荷
時、ゴム板の変位が圧縮変位とせん断変位を生じるよう
にゴム板表面の少なくとも一方の面に溝を形成したこと
を特徴とする。また本発明は、前記溝の断面形状が台
形、三角形、半円形、楕円形であることを特徴とする。
また本発明の軌道の防振方法は、ゴム板表面に対する圧
縮荷重載荷時、ゴム板の変位が圧縮変位とせん断変位を
生じるようにゴム板表面の両面に互い違いに断面台形状
の溝が形成された弾性防振ゴムパッドを軌道構造のマク
ラギ支承部または防振桁支承部に用いたことを特徴とす
る。

【０００７】

【作用】本発明は硬度の高い材質の薄い低バネ定数のも
の使用して圧縮変位とせん断変位を加えることにより大
きい荷重までバネ定数を一定にすることができ、正弦波
状の振動荷重を与えたときの振動方程式 Ｍ・ｄ² ｘ／ｄｔ² ＋Ｃ・ｄｘ／ｄｔ＋Ｋｘ＝Ｆ・ｓｉ
ｎωｔ となる線形微分方程式の中の定数Ｋが一定になり理論計
算どおりの構造物応答が得られ、変動荷重が常時荷重の
２倍以上でもバネ定数特性が線型性をもつようにするこ
とができるため、鉄道線路用等の防音、防振に極めて適
しており、またゴム板は厚さを薄く出来るためコストを
低くおさえることができる。

【０００８】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図２は本発明の弾性防振ゴムの一実施例を
示す図である。図中、１０は弾性防振ゴム板、１１は台
形溝、１２はせん断要素、１３は圧縮要素である。本実
施例においては、ゴム板の上下に交互に台形状の溝１１
を設けることにより撓み量を増やし、溝の縦部分にθな
る傾斜を設けてせん断変位要素を与えるようにしたもの
である。図２（ａ）において、上方から荷重がかかった
場合、圧縮要素１３は単に圧縮し、せん断要素１２は上
方からの荷重と、反作用による下方からの荷重に対し
て、荷重がかかっている面と反対側の面が支えられてい
ないためせん断変位が生ずる。このとき、荷重をｐ、変
位をδ、圧縮要素１３のバネ定数をＫｃ、せん断要素３
のバネ定数をＫｓとすると、図２（ｂ）、図２（ｃ）に
示すように、 Ｋｃ＝ｐ／δ Ｋｓ＝ｐ／δ・ｃｏｓθ で与えられる。さらに弾性率が縦（圧縮）弾性に比べて
横弾性率は１／３となるため Ｋｓ＝Ｋｃ・ｃｏｓθ・１／３ となり、変化しやすい低バネ定数を得ることができる。

【０００９】ところで、ゴムのバネ定数は単純圧縮の場
合、図３に示すように漸増曲線をとり、全厚さの２５％
位で急激に増加するのが普通である。一方、せん断バネ
定数は、図４に示すように逆の飽和曲線に近い形をと
る。図２に示す構造の場合にはこの両者を併用している
ため、図３、図４に示す特性を合成した特性となり、図
５に示すように、荷重に対する変位は直線的に変化し、
弾性防振ゴムとして望ましい特性を得ることができる。
図２の場合、特にθを１０〜１５°とすることにより、
より望ましい特性が得られ、硬度が高く、薄い材質の低
バネ定数のもの使用して変動荷重が常時荷重の２倍以上
でもバネ定数特性に線型性をもたせることができる。

【００１０】なお、上記実施例では台形溝について説明
したが、本発明はこれに限定されるものではない。例え
ば、断面三角形状、半円形状、楕円形状の溝等でも荷重
がかかる面と反対側の面において荷重を支えない要素部
分が形成されれば、圧縮特性にせん断特性が加わること
になるので、同様に荷重に対する変位を線形化すること
が可能である。

【００１１】図６はこのような弾性防振ゴムを用いたフ
ローティングスラブ支承用の弾性防振ゴムパッドの例を
示したものであり、図６（ａ）は断面図、図６（ｂ）は
平面図で、図６（ｂ）の右半分は図６（ａ）のＢ方向か
らみた図、図６（ｂ）の左半分は図６（ａ）のＡ方向か
らみた図である。図中、図２と同一番号は同一内容を示
しており、１５はアンカーボルト、１６はボルト、１７
はコンクリート板、１８は間隙である。図６において、
弾性防振ゴム板１０の両面に、その位置が重ならないよ
うに交互に台形の溝１１が設けられており、この溝間に
おいてせん断要素１２と圧縮要素１３が形成されてい
る。この例においては、３つのゴムパッドを１組として
支承部を形成しており、各ゴムパッドはボルト１６でコ
ンクリート板１７に取付けられ、またアンカーボルト１
５でコンクリート板１７はスラブ等に固定される。各ゴ
ムパッド間には間隙１８が設けられ、圧縮時にゴムが伸
びられる空間を形成している。各ゴムパッドの厚み１２
０ｍｍ、幅３００ｍｍ、長さ５５５ｍｍのもので、例え
ば、全体としてバネ定数は３０トン／ｃｍ、各パッドは
１０トン／ｃｍであり、最大荷重１００トンの支承材が
得られる。なお、ゴムパッドは３つ１組とするのが望ま
しいが、１組当たりのパッド数は必要に応じて適宜選択
すればよい。

【００１２】次に、本発明の弾性防振ゴムを鉄道線路の
防音・防振用に適用した例について説明する。図７は省
力型軌道構造に適用した実施例を示しており、図７
（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡーＡ断面
図、図７（ｃ）は図７（ａ）のＢーＢ断面図である。な
お、１はコンクリート床版、２は台座コンクリート、３
は弾性防振パッド、４は固結材、５は横型マクラギ、５
ａは鋼製のロッド、６は粒形物吸音材、７はレール締結
装置、８はレールである。図示する横型マクラギを用い
た省力型軌道では、横型マクラギ５は２つのブロックを
鋼製のロッド５ａで接続した構造になっている。台座コ
ンクリート２は線路に直交する方向に形成された函型部
分でマクラギのブロック部分を受けるようになってお
り、レール８、８間には施工せず、レール下側領域にの
み施工してレール間に広い空間を形成する。台座コンク
リート２の下面はコンクリート床版１に固定され、ま
た、マクラギ５は、図６で示したような弾性防振パッド
１０を介在させて無収縮モルタル等の流動性のある固結
材４を注入して固定し、マクラギ５にレール締結装置７
でレールを固定してレール、マクラギ、函型台座コンク
リートを一体化することにより省力型軌道を構築する。
次いで、函型台座コンクリート部分を除いた広い領域全
体に粒形物吸音材６を敷きつめて騒音を吸収するように
する。

【００１３】図８は本発明の弾性防振ゴムをフローティ
グスラブに適用した実施例を示す図である。本実施例
は、駅ビルの梁２０に支承されたフローティングスラブ
２１上に設けられた枠型スラブゴム沓２２を介して枠型
スラブ２３が施工され、この上に軌道パッド２４を介し
てレール２５が設置された構造となっており、駅ビルの
梁２０によるフローティングスラブ２１の支承部に図６
で説明したフローティングスラブゴム２６が設けられて
いる。このような構造とすることにより、駅ビル内を通
過する線路による防音、防振防止対策として極めて大き
な効果が得られる。

【００１４】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、以下のよ
うな効果が達成できる。 溝を有する硬度の高い材質の薄いゴム板を用いて低バ
ネ定数で、大きい荷重までバネ定数を一定にした防振ゴ
ム支承が得られる。 防振ゴム板を薄く出来ることによりザクツを防止する
ことが出来る。 薄肉かつ硬度の高い材料を用いることが出来るため安
価で耐久性の高い製品ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 通常ゴムのバネ定数関係図である。

【図２】 防振ゴムの圧縮ひずみ要素とせん断ひずみ要
素を説明する図である。

【図３】 通常ゴムの荷重と撓みを表す圧縮バネ定数関
係図である。

【図４】 通常ゴムの荷重と撓みを表すせん断バネ定数
関係図である

【図５】 防振ゴムで圧縮バネとせん断バネを合成した
図である。

【図６】 弾性防振ゴムパッドの例を示す図である。

【図７】 本発明の防振ゴムをマクラギ支承用に用いた
例を説明する図である。

【図８】 本発明の防振ゴムをフローティングスラブ支
承用に用いた例を示す図である。

【符号の説明】

１０…弾性防振ゴム板、１１…台形溝、１２…せん断要
素、１３…圧縮要素。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 米倉頼夫 東京都千代田区丸の内一丁目６番５号東日 本旅客鉄道株式会社内 (72)発明者 北脇道夫 兵庫県神戸市長田区若松町九丁目１番30号 六菱ゴム株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ゴム板表面に対する圧縮荷重載荷時、ゴ
   ム板の変位が圧縮変位とせん断変位を生じるようにゴム
   板表面の少なくとも一方の面に溝を形成したことを特徴
   とする溝を有する弾性防振ゴムの製造方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、前記溝
   は、断面形状が台形、三角形、半円形、楕円形であるこ
   とを特徴とする溝を有する弾性防振ゴムの製造方法。
3. 【請求項３】 ゴム板表面に対する圧縮荷重載荷時、ゴ
   ム板の変位が圧縮変位とせん断変位を生じるようにゴム
   板表面の両面に互い違いに断面台形状の溝が形成された
   弾性防振ゴムパッドを軌道構造のマクラギ支承部または
   防振桁支承部に用いたことを特徴とする弾性防振ゴムを
   用いた軌道の防振方法。