JPH09177027A - 橋梁の摺動板積層支承 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、橋梁の支承は橋桁の伸縮に対応するた
め弾性材の剪断変形を利用しているが、橋が長大化につ
れ大きな伸縮量に対応して弾性材も大型化せざるを得
ず、材料老化に伴う機能低下も懸念される。 【解決手段】 下沓１と上沓２との間に複数の摺動板を
相互に摺動自在に挟持し、積層した摺動板の中へ、上下
沓に凹設した凹球面と接する凸球面を具えた１個または
複数の可動円柱４を遊嵌し、上ベースプレート２１の水
平方向の移動を限定するストッパーを具えた構成とす
る。橋桁が橋軸方向へ水平移動をしたときには、下沓と
上沓の凹球面間に挟まれた可動円柱４の傾動により摺動
板の水平移動の補助を行なう事により、摺動板積層支承
全体の断面が直方形から平行四辺形状に変形することに
より、小型であっても大きな伸縮量に対応し課題を解決
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は橋桁の水平方向と直
角方向への変動に対応する橋梁の支承に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】橋梁の連続する橋脚間に橋桁を架設し中
空に支える支承は、温度変化による橋桁の伸縮などの水
平分力を分散して受けると共に、橋桁自体の自重の垂直
分力を受けて支え、かつ、走行する車などによる動的な
荷重の変動や橋桁の自重による静的な撓みに起因する捩
れも吸収するなど、複雑な応力変動に対応する機能を満
たして、橋梁の安定した支持を常に担持しなければなら
ない。そのために橋の長短に応じて支承もほぼ２種類に
大別する形態で構成されている。

【０００３】２種類について言えば、橋脚間が１０ｍ以
下の比較的短距離の橋梁では鉄筋コンクリート製の沓座
の上に単層のゴム板を配置して橋桁の支承を形成してい
る。また、支間が１０ｍを越えて３０ｍまでの中距離橋
梁については、複数のゴム板を積層し、ゴム層間に金属
の補強板を挾在して強度を向上する形態の支承であり、
大距離橋梁についても同様の考え方であるがゴム層の積
層数を増加し、かつ、ゴム層の受圧面積を拡大し対応し
ているのが現在の橋梁支承の主体を占めている。

【０００４】この基本的な支承の形態に対して、気温の
高低による橋桁の伸縮をよりよく吸収して内部応力の蓄
積を防ぐために、種々の改善を加えた従来技術が多く提
示されている。たとえば、図５に示す特公平４−１３４
８９号公報は単層ゴムの橋梁支承の改善に関するもので
あるが、鋼製金属板１０２を挟在するゴム層１０１に上
部金属板１０３が固着されていると共に、該上部金属板
１０３の上面に合成樹脂からなる滑り支承板１０４が固
着されて、橋桁Ｂの下面に固着している金属製滑り板１
０５と接触し、中央部に係止部材１０６が橋脚Ａに固着
していることによって構成し、水平分力をゴム層の剪断
歪みによって吸収させ、ゴム層に剪断変形許容以上の歪
みを発生させないために、中央部の係止部材でストッパ
ーとして停止させ、それ以上の水平移動は金属製滑り板
１０５と合成樹脂からなる滑り支承板１０４の滑動によ
って対応していることを提案している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図６は本発明が着目し
た課題を説明する橋梁の略図であって、橋桁Ｂが支間Ｌ
の橋脚Ａに架設された状態を想定したとき、スパン１０
ｍの橋梁であれば、橋軸方向の伸縮量を気温−３０℃〜
５０℃と予測して基準を１０℃と見て計算すると、縮み
５ｍｍ、伸び５ｍｍとなり、両端の弾性支承が均等に剪
断変形して吸収すると見れば、剪断歪みΔｘは２．５ｍ
ｍが必要であると算出される。橋梁が大型化してスパン
が３０ｍの場合には、積層ゴム板と補強板とを重ね合わ
せた型式が一般に採られるが、このときの剪断歪み量Δ
ｘは７．５ｍｍが必要となる。このことは橋桁長さの増
加に比例して弾性支承の剪断変形量を増加しなければ対
応できないことを意味するが、弾性体の剪断変形性には
材質上の許容限度があり、大きな伸縮量を確保するため
には弾性ゴム層の高さを増加しなければ吸収できない。
また、橋梁の大型化に伴って自重も増大することは避け
られないから、重量を支える鉛直方向の耐力も必要とな
り、弾性体の受圧面積を増加して対応しなければならな
い。

【０００６】すなわち、従来技術の橋梁用支承では、何
れの構成方式もすべて弾性体の剪断変形によって橋桁の
移動を吸収することを前提としているから、必ず弾性体
の高さも断面積も橋梁の大型化と比例的に増加しなけれ
ばならず、支承自体の大型化を免れることができない。
このことが建設費の高騰に繋がり、経済的な負担が増加
することは言うまでもない上、支承を形成する大部分の
内部構成が非力な弾性体で占められるから、気温変化に
基づいて強制される弾性変化の繰り返しに伴う内部応力
の変動が材質的な疲労を誘発し、ゴム材の老化による機
能の劣化現象も避けられず、大型化に伴い機能を正常に
持続するために一層精緻な点検を必須の条件とするの
で、メンテナンス上の負担もまた無視できなくなるとい
う課題に発展する。

【０００７】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、気温変化による伸縮などを大量に吸収する能力を具
え、小型でありながらほぼメンテナンスフリーで大型橋
梁にも適用し得る摺動板積層支承の提供を目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明に関する橋梁の摺
動板積層支承は、橋脚Ａへ下ベースプレート１１、ゴム
材１２を挟んで固定する下沓１と橋桁Ｂへ上ベースプレ
ート２１、ゴム材２２を挟んで固定する上沓２との間に
複数の摺動板３を相互に摺動自在に挟持し、積層した摺
動板３の中央に形成する中空部Ｓ内へ下沓１の頂面に凹
設した凹球面１３、および上沓２の底面に凹設した凹球
面２３とそれぞれに接する凸球面４１、４２で底面と頂
面とを形成する可動円柱４を遊嵌した構成を特徴とす
る。この構成によって橋桁が橋軸方向へ水平移動をした
ときには、摺動板３が追随して水平移動し、かつ、下沓
１の凹球面１３および上沓２の凹球面２３間に挟まれた
可動円柱４の上下の凸球面４１、４２が接することによ
り可動円柱を傾斜させ、可動円柱の傾斜の作用でもって
摺動板３の水平移動を補助し、支承全体の断面が直方形
から平行四辺形状に変形して吸収する。また、橋桁の撓
みによる回転変位は下沓１と上沓２にそれぞれ介装して
いるゴム材１２、２２の弾性変形によって吸収する。さ
らに所定限度以上には水平移動しないようにストッパー
機能を具えているので、過大な変形を抑止してトラブル
の発生を未然に防止することによって前記課題を解決す
る。

【０００９】または前記の構成のうち複数の摺動板３に
代えて、中心から外周方向に均等に配分した複数の貫通
孔５１を穿孔した摺動板５を積層し、該貫通孔５１と対
向する位置へ同数の凹球面１３，２３をそれぞれ凹設し
た下沓１Ａおよび上沓２Ａ間へ同数の可動円柱４Ａを遊
嵌するものであっても同様に課題を解決することができ
る。

【００１０】ストッパーの具体的な態様としては、請求
項１の構成に対しては、下ベースプレート１１および上
ベースプレート２１へ穿孔した複数の貫通孔１４および
２４へ共通して貫通する保持ボルト６を回動自在に遊嵌
して前記貫通孔１４、２４の孔面によってストッパーを
形成し、下ベースプレート１１の底面に凹球面座１５を
凹設して保持ボルト６の凸球面座６１と摺動自在に係合
し、上ベースプレート２１の頂面に保持ボルト６を上方
へ付勢する弾性バネ２５を介装した形態が好ましい。保
持ボルト６は橋桁と橋脚間の相対的な位置変動を球面間
の滑らかな摺動によって無理なく吸収し、かつ、保持ボ
ルトは材質的に高い剛性を具えているから、限度以上に
橋桁が移動しようとしても、その動きを確実に抑制する
ストッパー機能の信頼性が高い。

【００１１】または、ストッパーの別の態様として請求
項１または２の何れの構成に対しても、下ベースプレー
ト１１から上方へ突出する係止突起１６と、上ベースプ
レート２１から下方へ突出する係止突起２６とが所定の
水平間隙を隔てて対向してストッパーを形成している態
様であってもよい。このケースでは下ベースプレートと
上ベースプレートの保有する高い剛性が強力なストッパ
ー機能を保証するので信頼性はより完全に高まるし、ま
た、支承自体の構造が簡単となり部材の個数も少なくな
るので、製作上の利点、メンテナンス上の利点は前者を
凌ぐこともあり得る。

【００１２】また、前記何れの構成に対しても、下ベー
スプレート１１の頂面から上ベースプレート２１の底面
にかけて支承の可動部分を外気から遮断する防塵用筒体
７を張設したものが望ましい。これによって大気中の浮
遊粉塵などが摺動板と摺動板との滑り面の間へ侵入して
摩擦係数を大きくしたり、風雪の進入によって材料の劣
化を早める懸念が払拭され、円滑な摺動板の横滑りが保
証されるので課題の解決を一層助長する作用を果たす。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は本発明の実施の一形態を示
した縦断正面図であり、基準時（たとえば気温１０℃と
設定）における支承各部材の位置関係（Ａ）と、気温の
高低により橋桁が水平方向に移動し、これに対応するた
めに橋桁と橋脚を繋ぐ支承が変形した時点の状態（Ｂ）
をそれぞれ対比している。また、図２は同じ形態の平面
図（Ａ）と正面図（Ｂ：右半分は防塵用筒体７を取り外
した状態）である。両図において、下ベースプレート１
１は、下沓１とゴム材１２を挟持して橋脚Ａへアンカボ
ルト１７によって固定し、上ベースプレート２１は上沓
２とゴム材２２を挟持して橋桁Ｂと締結ボルト２７によ
って固定している。

【００１４】上下の沓１、２間に挾在するのが複数（本
形態では５枚）の摺動板３、たとえば形状が環状摺動板
（以下環状摺動板３と言う）であり、相互が容易に摺動
できるように滑らかな表面を具えて面接触している。滑
動自在であることが本発明の最大の要件であり、銅系材
（高耐圧用は鋳鉄材）の板に固体潤滑剤を埋め込んだ摺
動板、あるいは鋼板に固体潤滑剤を焼結させ含油処理を
行なった摺動板が適している。尚、摺動板の形状を実施
例では、環状もしくは円板状としているが角形状であっ
てもさしつかえはない。

【００１５】環状摺動板３を積層して形成される中空部
Ｓ内に可動円柱４を嵌入する。可動円柱４の下面は凸球
面４１、上面は凸球面４２で形成し、それぞれ下沓１の
底面中央に凹設した凹球面１３、および上沓２の頂面に
凹設した凹球面２３と接しているから、図１（Ｂ）のよ
うに橋桁Ｂが移動すれば環状摺動板３がそれぞれ水平方
向に摺動し、この移動と共に可動円柱４も下端を基準と
して上端が横方向に移動して斜めに傾動して対応する。
この可動円柱４の傾動作用は環状摺動板３の水平移動を
互いに均一移動させる補助をしている。

【００１６】下ベースプレート１１と上ベースプレート
２１は、上下でそれぞれ固定している橋桁および橋脚と
いう別個の構築部の相対的な位置変動に対応して共動す
るから、両者を連結する支承自体の機構もその動きを許
容するものでなければならない。また、その動きは無制
限ではなく、一定の範囲内に抑制することも必要であ
る。保持ボルト６は両者を上下で接続する作用と、許容
できる水平移動の限度を設定するストッパー作用を兼ね
て装着された部材である。保持ボルト６の下ベースプレ
ート１１と係合する部分は凸球面座６１で形成して下ベ
ースプレートの底面に凹設した凹球面座１５と摺動自在
に接し、上ベースプレート２１と保持ボルト６とが係合
する部分には弾性ばね２５を介装して保持ボルトを上方
へ常に付勢している。保持ボルト６の上端には締結ナッ
ト６２を螺合して弾性ばねの付勢力とバランスしている
から、図１（Ａ）の状態から図１（Ｂ）の傾動状態へ円
滑に追随する。また、図１（Ｂ）のように保持ボルトの
傾動が進行すると、保持ボルトの外周面が下ベースプレ
ート１１と上ベースプレート２１に穿孔した貫通孔１
４、２４の孔面に衝き当り、それ以上の傾動ができなく
するから所定限度以上の支承の水平移動を抑止するスト
ッパー作用が有効に発現する構成でもある。

【００１７】図３（Ａ）（Ｂ）は別の形態によってスト
ッパー作用を発揮する場合を例示するものであり、図３
（Ａ）は気温がたとえば１０℃の設定基準における各部
材の位置関係を示し、図３（Ｂ）は気温の高低により橋
桁Ｂが水平方向に移動した場合の位置の変動を示す。こ
の形態においては保持ボルト６がなく、ストッパー作用
は下ベースプレート１１から上方へ突出する係止突起１
６と上ベースプレート２１から下方へ突出する係止突起
２６とが移動に伴って接近し、ついに許容範囲の限度に
達して両者が衝き当ったときに水平方向の移動が停止を
強制される。部材の構成が簡単であるから組み立てが容
易である上、ストッパー作用の信頼性も高い形態である
と言える。

【００１８】図４（Ａ）（Ｂ）は本発明の別の実施形態
を示す平面図と縦断正面図であり、前形態の環状摺動板
３と中心の可動円柱４に代って、下沓１と上沓２間に複
数のすなわち円板状摺動板５を相互に摺動自在に積層
し、この円板状摺動板５の累積層を貫通して下沓、上沓
間を繋ぐ複数の可動円柱４Ａを円周方向を均等に分割し
た角度で傾動自在に遊嵌した形態である。円板状摺動板
５は何れも共通する貫通孔５１を穿孔してそれぞれ可動
円柱４Ａを嵌入し、下沓１Ａの頂面と上沓２Ａの底面に
はそれぞれ対応する位置に同数の凹球面１３，２３を凹
設して収容された複数の可動円柱４Ａの凸球面４１，４
２と接している。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り、従来技術に
比べると明らかに小型化した形状でありながら長い水平
距離の橋桁移動を吸収する能力を具え、その限度も明確
に設定されるから、製作経費の負担が軽減されるだけで
なく、現地作業における組み立ても簡単で時間と労務の
節減が顕著に現われる。設置後の橋梁としての機能は機
械的、数値的に把握され、かつ動きは定量的に保証され
るから、使用中のメンテナンスが容易であり日常の看視
作業の負担軽減も見逃せない効果である。

【００２０】請求項２の構成はさらに簡略化され、部材
の種類も個数も少ないから、製作、組み立て、メンテナ
ンスの何れの面に対しても、一層有利な条件をもたらす
効果がある。

【００２１】ストッパー作用は支承の機能を長期に保証
するうえで有効な要素である。請求項３、請求項４は具
体的に望ましいストッパーの構成を示したものであり、
構造が簡単で係止作用は確実に保証されるから、それぞ
れ支承としての機能を常に信頼性高く支える効果があ
り、図５などの従来技術ではこのような機能は期待でき
ないことから言っても本発明独自の優れた効果の一つで
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態における基準時（Ａ）と移動
時（Ｂ）の挙動を示す縦断正面図である。

【図２】同形態の平面図（Ａ）と外観および一部の内部
を同時に示す正面図（Ｂ）である。

【図３】別の形態の基準時（Ａ）と移動時（Ｂ）の挙動
を示す縦断正面図である。

【図４】さらに別の形態の平面図（Ａ）と縦断正面図
（Ｂ）である。

【図５】従来技術を示す縦断正面図である。

【図６】橋梁支承の課題を説明する橋梁の略図である。

【符号の説明】

１ 下沓 ２ 上沓 ３ 環状摺動板 ４ 可動円柱 ５ 円板状摺動板 ６ 保持ボルト ７ 防塵用筒体 11 下ベースプレート 12 ゴム材 13 凹球面 14 貫通孔 15 凹球面 16 係止突起 21 上ベースプレート 22 ゴム材 23 凹球面 24 貫通孔 25 弾性ばね 26 係止突起 41 凸球面 42 凸球面 51 貫通孔 61 凹球面座 Ａ 橋脚 Ｂ 橋桁 Ｓ 中空部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋脚Ａへ下ベースプレート１１、ゴム材
   １２を挟んで固定する下沓１と橋桁Ｂに上ベースプレー
   ト２１、ゴム材２２を挟んで固定する上沓２との間に複
   数の摺動板３を相互に摺動自在に挟持し、積層した摺動
   板３の中央に形成する中空部Ｓ内へ下沓１の頂面に凹設
   した凹球面１３、および上沓２の底面に凹設した凹球面
   ２３とそれぞれに接する凸球面４１、４２で底面と頂面
   とを形成する可動円柱４を遊嵌し、上ベースプレート２
   １の水平方向の移動を限定するストッパーを具えたこと
   を特徴とする橋梁の摺動板積層支承。
2. 【請求項２】 請求項１において複数の摺動板３に代え
   て、中心から外周方向に均等に配分した複数の貫通孔５
   １を穿孔した摺動板５を相互に摺動自在に積層し、該貫
   通孔５１と対向する位置へ同数の凹球面１３，２３をそ
   れぞれ凹設した下沓１Ａおよび上沓２Ａ間へ同数の可動
   円柱４Ａを傾動自在に遊嵌することを特徴とする橋梁の
   摺動板積層支承。
3. 【請求項３】 請求項１において、下ベースプレート１
   １および上ベースプレート２１へ穿孔した複数の貫通孔
   １４および２４へ共通して貫通する保持ボルト６を回動
   自在に遊嵌して前記貫通孔１４、２４の孔面がストッパ
   ーを形成し、下ベースプレート１１の底面に凹球面座１
   ５を凹設して保持ボルト６の凸球面座６１と摺動自在に
   係合し、上ベースプレート２１の頂面に保持ボルトを上
   方へ付勢する弾性ばね２５を介装したことを特徴とする
   橋梁の摺動板積層支承。
4. 【請求項４】 請求項１または２において、下ベースプ
   レート１１から上方へ突出する係止突起１６と、上ベー
   スプレート２１から下方へ突出する係止突起２６とが所
   定の水平間隙を隔てて対向してストッパーを形成してい
   ることを特徴とする橋梁の摺動板積層支承。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４の何れかにおいて、下ベ
   ースプレート１１の頂面から上ベースプレート２１の底
   面にかけて支承の可動部分を外気から遮断する防塵用筒
   体７を張設したことを特徴とする橋梁の摺動板積層支
   承。