JPH09291970A - 構造体の変位制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造物や機械装置等の構造体を弾性体を介し
て支持する構造において地震発生時等の際水平変位が過
大になると弾性体の振動吸収機能が低下したり、構造体
が機能停止したりする。 【解決手段】 橋桁１の橋軸方向の各端部を１対の積層
ゴム体３を介して橋台２に弾性支持するとともに、橋桁
１の水平変位の増大に応じて増大する摩擦力を発生させ
る１対の水平変位制御装置４を設ける。水平変位制御装
置４は、弾性部材１０と、突起体１１と、カム体１２と
を有し、カム体１２のカム面１２ａには円錐面が形成さ
れ、地震時に橋桁１が何れかの方向へ水平変位すると、
突起体１１がカム面１２ａに摩擦接触して摩擦力を発生
させ、水平変位を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、構造物や機械装置
等の構造体の変位制御装置に関し、特に弾性体を介して
弾性支持された構造体の水平変位を抑制する装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、構造物（種々の橋桁、建築物等）
を複数の免震用積層ゴム体を介して基礎構造に弾性支持
（免震支承）する技術は公知であり、この免震用積層ゴ
ム体は、ゴム体と金属板とを交互に複数層に積層して接
着し、必要に応じて中央部に鉛製の補強部材を組み込ん
だ構造のものである。この免震用積層ゴム体は構造物の
重量を支持するとともに地震時に構造物の水平変位を許
容して地震振動と構造物の共振を避けつつ地震終息後に
は構造物を原位置に復帰させる為のものである。それ
故、免震用積層ゴム体は、鉛直方向には十分な硬さで、
水平方向には比較的軟らかなバネ特性となるように構成
され、鉛直方向のバネ定数Ｋｖが水平方向のバネ定数Ｋ
ｈの約１０００倍程度に大きく設定されている。そし
て、構造物を免震用積層ゴム体を介して弾性支持するこ
とにより、その固有震動数を下げて地震時の地震振動と
の共振を防止するとともに免震用積層ゴム体によるエネ
ルギ吸収を介して免震することができる。

【０００３】大型の機械装置等の免震支承機構として
は、種々のものが提案されているが、免震用積層ゴム
体、或いは金属製のスプリング部材が適用されるケース
が多い。更に、構造物や機械装置等の構造体の水平変位
を抑制する機構として、固体同士間に作用するクーロン
摩擦で振動エネルギを吸収する技術、粘性流体の粘性で
振動エネルギを吸収する油ダンパーを適用する技術等も
公知である。

【０００４】前記クーロン摩擦で振動エネルギを吸収す
る場合、例えば、図１３に示すように、構造体５０が滑
り支承５１を介して滑り面５２の上に載置支持され、滑
り支承５１と滑り面５２間に摩擦力が作用するように構
成され、構造体５０はバネ５３（バネ定数Ｋ１）により
水平方向に位置規制されている。構造体５０に水平方向
の外力が作用して水平方向へ振動するとき、図１４に示
すように、構造体５０にはバネ５３の復元力Ｆ１と、摩
擦力Ｆ２とが作用する。復元力Ｆ１は変位ｘに比例する
のに対し、摩擦力Ｆ２はＷ×μで一定値となる（但し、
Ｗは構造体５０の重量、μはクーロン摩擦係数）。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】構造体を免震用積層ゴ
ム体を介して弾性支持した場合、地震時における水平変
位が大きくなり、震度７クラスの地震の場合の水平変位
が３０〜５０ｃｍもの大きさになる。例えば橋桁の水平
変位がこのように大きくなると、橋桁の両端を橋台側の
路面と連結する連結部が破壊されてしまうので、地震時
における橋桁の水平変位を所定変位以下に抑制すること
が必要である。また、例えば、建築物の場合にも、地震
時の水平変位が過大になると、付随する構築物との連結
が破壊されたりして被害が拡大する。しかも、水平変位
が過大になると、免震用積層ゴム体の有効圧縮部分（ゴ
ム体の上下面が重なる部分）が過小となって、免震用積
層ゴム体が座屈破壊され、その免震機能が著しく低下す
るという問題もある。

【０００６】そこで、免震用積層ゴム体の座屈防止を目
的として、免震用積層ゴム体の水平変位が所定値以上と
なってその圧縮量が設定値以上になったときに、構造体
の水平変位を許容しつつ構造体の重量を支持する支持機
構を設ける技術も最近研究されつつある（例えば、「免
震装置のフェイルセーフ機構（その２）」、大林組技術
研究所報 No.48 1994 年2 月参照）。

【０００７】一方、機械装置等において地震時の水平変
位を抑制する技術として、ダンピング機能に優れる油圧
ダンパーを適用することも公知であるが、橋桁や建築物
等に複数の大型の油圧ダンパーを適用すると多額の費用
がかかるうえ、メンテナンスの面でも問題がある。

【０００８】他方、図１３、図１４に示すようにクーロ
ン摩擦で制振する方式の場合、外力が作用しなくなった
とき、復元力Ｆ１が摩擦力Ｆ２よりも大きい範囲では、
復元力Ｆ１と摩擦力Ｆ２との差力が構造体５０を復帰さ
せる方向に作用するが、復元力Ｆ１と摩擦力Ｆ２とが等
しくなると、構造体５０を復帰させる力が零になるの
で、復元力Ｆ１＝摩擦力Ｆ２となる位置ｘｏで構造体５
０が停止してしまい、残留変位ｘｏが生じ、構造体５０
が原位置に復帰しなくなるという問題がある。本発明の
目的は、構造物や機械装置等の構造体を弾性支持する弾
性体の免震機能を確保しつつ水平変位を抑制すること、
構造体の残留変位が生じないようにすること、構造体の
水平変位による弾性体の座屈を防止すること、弾性体が
仮に座屈しても構造体を支持可能にすること、等であ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１の構造体の変位
制御装置は、構造物や機械装置等の構造体と、この構造
体を弾性体を介して支持する支持体との間に介設され、
支持体に対する構造体の水平変位を制御する変位制御装
置において、前記構造体と支持体の一方に他方側へ突出
する突起体を設けるとともに、他方に突起体に対向状に
臨むカム体を設け、前記カム体のうちの突起体に臨むカ
ム面に、構造体が支持体に対して少なくとも所定方向へ
水平変位するときに、突起体と摩擦接触して水平変位の
増大に応じて増大する摩擦力を発生させて水平変位を抑
制する変位抑制用傾斜面を形成したことを特徴とするも
のである。

【００１０】前記構造物は橋桁（通常の橋の橋桁、高速
道路の橋桁、高架鉄道路の橋桁等）や種々の建築物のこ
とである。前記水平変位零の状態において突起体がカム
体のカム面の変位抑制用傾斜面に接触していてもよく、
近接していてもよい。前記所定方向とは例えば東西方
向、南北方向、或いは、橋桁の橋軸方向、橋軸直交方向
等である。

【００１１】地震時等において、構造体が支持体に対し
て少なくとも所定方向へ水平変位するとき、カム体のカ
ム面に形成した変位抑制用傾斜面が、突起体に摩擦接触
して水平変位の増大に応じて増大する摩擦力を発生させ
て水平変位を抑制するので、支持体に対する構造体の水
平変位が抑制される。即ち、地震時には、カム面と突起
体間に作用する支持荷重が変位抑制用傾斜面の作用によ
り変位の増大に応じて増大するとともに弾性体の弾性支
持荷重が減少していくため、水平変位の増大に応じて増
大する摩擦力が発生する。

【００１２】例えば、水平変位零の状態において突起体
がカム体の変位抑制用傾斜面に接触している場合、水平
変位の増大に応じて、弾性体の弾性支持荷重が減少しつ
つ突起体とカム体間に作用する支持荷重が増大するた
め、これら間に作用する摩擦力が増大する。例えば、水
平変位零の状態において突起体がカム体の変位抑制用傾
斜面に近接している場合、水平変位が所定値を超えて突
起体が変位抑制用傾斜面に摩擦接触した時点以降、水平
変位の増大に応じて、弾性体の弾性支持荷重が減少しつ
つ突起体とカム体間に作用する荷重が増大するため、こ
れら間に作用する摩擦力が増大する。

【００１３】このようにして、構造体の水平変位を抑制
でき、この水平変位抑制により弾性体の座屈を防止して
弾性体の機能を確保でき、仮に弾性体が座屈したとして
も、突起体とカム体を介して支持体により構造体を支持
することができる。しかも、突起体とカム体の変位抑制
用傾斜面の形状を精密に自由に設定し、精密に取付ける
ことも容易であるので、水平変位に対する摩擦力の特性
を自由に設定でき、その所望の摩擦特性を確実に発揮さ
せることができる。そして、構造体と支持体の一方に突
起体を設け、他方にカム体を設け、カム体のカム面に変
位抑制用傾斜面を形成するという簡単な構成で以て達成
することができる。

【００１４】請求項２の構造体の変位制御装置は、請求
項１の発明において、前記カム体が取付けられる構造体
又は支持体と、カム体との間に弾性部材を介設したこと
を特徴とするものである。以上の弾性部材を介設する
と、水平変位の増大に応じて変位抑制用傾斜面を介して
弾性部材の変形量が増大し、突起体とカム体間に作用す
る摩擦力が増大する。この場合、弾性部材のバネ定数の
大きさと、変位抑制用傾斜面の傾斜度合いと、突起体と
変位抑制用傾斜面との摩擦係数とを介して、水平変位に
対する摩擦力の特性を一層自由に設定することができ
る。そして、突起体とカム面の形状誤差の影響が小さく
なるので、所期の摩擦特性に設定することができ、突起
体とカム体の製作、組付けが容易になる。また、前記摩
擦力が弾性体の復元力よりも大きくならないように設定
することもできるようになるから、地震終息後に残留変
位が生じないように構成することができる。その他請求
項１と同様の作用を奏する。

【００１５】請求項３の構造体の変位制御装置は、請求
項１の発明において、前記突起体が取付けられる構造体
又は支持体と、突起体との間に弾性部材を介設したこと
を特徴とするものである。以上の弾性部材を介設する
と、請求項２と同様に、水平変位の増大に応じて変位抑
制用傾斜面を介して弾性部材の変形量が増大し、突起体
とカム体間に作用する摩擦力が増大する。この場合、弾
性部材のバネ定数の大きさと、変位抑制用傾斜面の傾斜
度合いと、突起体と変位抑制用傾斜面の摩擦係数とを介
して、水平変位に対する摩擦力の特性を一層自由に設定
することができる。そして、請求項２と同様に、突起体
とカム面の形状誤差の影響が小さくなるので、所期の摩
擦特性に設定することができ、突起体とカム体の製作、
組付けが容易になる。また、前記摩擦力が弾性体の復元
力よりも大きくならないように設定することもできるよ
うになるから、地震終息後に残留変位が生じないように
構成することができる。その他請求項１と同様の作用を
奏する。

【００１６】請求項４の構造体の変位制御装置は、請求
項２又は請求項３の発明において、前記構造体が橋桁で
あり、支持体が橋台であり、弾性体が免震用積層ゴム体
であることを特徴とするものである。それ故、橋桁を免
震用積層ゴム体を介して橋台に支持した場合における地
震時の際の橋桁の水平変位を抑制することができる。そ
の他請求項２又は請求項３と同様の作用を奏する。尚、
この場合、橋軸方向の水平変位、橋軸直交方向の水平変
位の両方を抑制するように、変位抑制用傾斜面の形状を
形成することが望ましい。

【００１７】請求項５の構造体の変位制御装置は、請求
項４の発明において、前記変位抑制用傾斜面は、水平変
位零のときに頂部が突起体に対応する緩傾斜状の円錐面
又は多角錐面であることを特徴とするものである。この
ように変位抑制用傾斜面が、水平変位零のときに頂部が
突起体に対応する緩傾斜状の円錐面又は多角錐面である
ので、水平方向の任意方向へ変位する際の水平変位を抑
制することができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。本実施形態は、橋桁を橋台
に弾性的に支持する構造に、本発明を適用した場合の一
例である。図１〜図６に示すように、橋桁１の橋軸方向
の各端部は１対の積層ゴム体３を介して橋台２に弾性支
持され、橋桁１の各端部と橋台２との間には、１対の水
平変位制御装置４が設けられ、橋桁１の端部と橋台２の
上端面の道路部５とを連結する金属製の連結機構６も設
けられている。１対の積層ゴム体３は、橋桁１の幅を約
３等分する部位に配設され、これら１対の積層ゴム体３
の橋桁幅方向外側に水平変位制御装置４が配設されてい
る。

【００１９】前記積層ゴム体３は、高減衰性ゴムのゴム
板と金属板とを交互に複数層に積層して接着し、その中
央部に必要に応じて鉛部材を組み込んだ構造のものであ
り、積層ゴム体３のベース板３ａは橋台２にボルト等で
固定され、積層ゴム体３の頂板３ｂは橋桁１にボルト等
で固定されている。

【００２０】前記水平変位制御装置４について説明す
る。水平変位制御装置４は、橋台２の上面に固定された
バネ鋼又は普通鋼製の弾性部材１０と、この弾性部材１
０の中央部に立設固定されたステンレス鋼製の突起体１
１と、この突起体１１に臨むように橋桁１の下面に固定
された摩擦係数の大きな材料である黄銅製のカム体１２
とを有する。前記弾性部材１０は、矩形状の所定の板厚
の弾性板部１０ａと、その両端縁から下方へ延びたフラ
ンジ状の１対の脚部１０ｂとを一体形成してなり、弾性
板部１０ａと橋台２の上面間には、弾性板部１０ａの弾
性変形を許すように約１０ｍｍの隙間が形成されてい
る。

【００２１】前記突起体１１は、十分な横断面積を有す
るほぼ山形状のもので、その頂部は緩やかな曲率の曲面
状をなし、橋桁１の水平変位零の状態において突起体１
１の頂部はカム体１２のカム面１２ａの中央部に面接触
している。前記カム体１２は平面視円形であり、このカ
ム体１２のうちの突起体１１に臨む下面のカム面１２ａ
には変位抑制用傾斜面としての例えば５／１００の勾配
（傾斜角θ）の緩傾斜状の円錐面１３が形成され、この
円錐面１３は、その頂部において突起体１１の頂部に面
接触して対向するとともに突起体１１から遠のく程下方
へ下がる形状に形成され、円錐面１３の半径は約３００
ｍｍ程度の大きさである。

【００２２】前記カム体１２の下面側の外周部には、円
錐面１３の外周縁から下方へ突起体１１の高さの約半分
程度延びたストッパ部１４が環状に形成されている。そ
して、地震力による水平方向振動の方向を予め予測でき
ないので、水平方向における任意の方向の地震振動に対
して水平変位を抑制し得るように、カム体１２のカム面
１２ａを円錐面１３に形成してある。

【００２３】次に、以上説明した水平変位制御装置４の
作用について説明する。この水平変位制御装置４は、地
震発生時に橋桁１の水平変位を抑制する為のものであ
り、橋桁１が４つの積層ゴム体３を介して弾性支持され
ているため、橋桁１に伝播しようとする振動エネルギの
一部が４つの積層ゴム体３で吸収されるため、橋桁１の
振動は抑制される。しかし、橋桁１が弾性支持されてい
るため、橋桁１の固有振動数が地震振動の振動数よりも
格段に低くなって橋桁１が地震振動に共振することがな
いけれども、水平変位制御装置４を設けない場合には橋
桁１の水平変位は大きくなる。橋桁１の水平変位が例え
ば３００ｍｍ以上にもなると、前記連結機構６が破壊さ
れたりして被害が拡大し交通が遮断されてしまう。

【００２４】ここで、図６に示すように、地震発生時、
橋桁１が水平方向の任意方向へ水平変位していくと、円
錐面１３の案内作用により、橋桁１の水平変位量の増大
に応じて、弾性板部１０ａの弾性変形量が増大するた
め、水平変位量の増大に応じて突起体１１と円錐面１３
間に作用する摩擦力が増大し、橋桁１の水平変位を抑制
することになる。尤も、地震時には橋台２側が水平方向
のある方向へ往復振動するが、その各振動毎に前記摩擦
力が作用し、橋桁１の水平変位が抑制されることにな
る。

【００２５】ここで、弾性部材１０を設け、橋桁１の水
平変位の増大に応じて弾性力を増大させて摩擦力を増大
させて水平変位を抑制するように構成してあるので、水
平変位が過大になって積層ゴム体３が座屈することもな
く、積層ゴム体３による振動エネルギ吸収作用を最大限
発揮させながら橋桁１の水平変位を抑制することができ
る。そして、橋桁１の水平変位量が円錐面１３の半径以
上になった場合には、突起体１１がストッパ部１４で係
止されるので、このストッパ部１４によっても橋桁１の
水平変位が抑制されることになる。

【００２６】積層ゴム体３の鉛直方向バネ定数Ｋｖはそ
の水平方向バネ定数Ｋｈの約１０００倍程度に設定され
ているが、例えば、弾性板部１０ａの鉛直方向のバネ定
数Ｋｐｖは約０．１×Ｋｖ程度に設定するものとする
と、摩擦係数をμとして、突起体１１と円錐面１３間に
作用する摩擦力の特性は、例えば図７に示すようにな
り、地震時の橋桁１の水平変位を３００ｍｍ程度に抑制
できる。しかも、図７に示すように、突起体１１とカム
面１２ａ間に作用する摩擦力Ｆｆが、積層ゴム体３の水
平方向復元力Ｆｓよりも常に小さくなるように、弾性部
材１０のバネ定数Ｋｐｖ、摩擦係数μ、カム面１２ａの
傾斜角θや形状等を設定するので、地震終息後には橋桁
１が原位置へ確実に復帰し、残留変位が生じることがな
い。

【００２７】この水平変位制御装置４によれば、以上の
ようにして、積層ゴム体３の免震機能を確保しつつ、橋
桁１の水平変位を許容範囲内に抑制でき、この水平変位
抑制により積層ゴム体３の座屈を防止して積層ゴム体３
の免震機能を確保でき、仮に積層ゴム体３が座屈したと
しても、突起体１１とカム体１２を介して橋桁１を支持
することができ、地震終息後には橋桁１を原位置へ確実
に復帰させることができる。しかも、突起体１１の形状
とカム体１２の円錐面１３の形状を精密に自由に設定
し、精密に取付けることも容易であるので、水平変位に
対する摩擦力の特性を自由に設定でき、その所望の摩擦
特性を発揮させることができる。そして、橋台２に弾性
部材１０と突起体１１を設け、橋桁１にカム体１２を設
け、カム体１２のカム面１２ａに変位抑制用傾斜面とし
ての円錐面１３を形成するという簡単な構成で以て達成
することができる。

【００２８】ここで、前記実施形態の変更形態について
説明する。 １〕水平変位零の状態において、突起体１１の頂部とカ
ム面１２ａ間に数ｍｍの隙間を空けておいてもよい。水
平変位が発生して突起体１１の頂部とカム面１２ａとが
摩擦接触し始めた以降には、前記と同様の作用が得られ
る。

【００２９】２〕弾性部材１０を省略し、突起体１１を
橋台２に直接固定することも可能である。この場合にお
いては、橋桁１の水平変位の増大に応じて突起体１１と
カム体１２とで分担する鉛直方向荷重が増大するため、
突起体１１とカム体１２間に作用する摩擦力が、橋桁１
の水平変位の増大に応じて増大し、橋桁１の水平変位が
抑制される。但し、この場合の円錐面１３の形状を変更
したり、突起体１１とカム体１２との摩擦特性を変更し
たりすることもあり得る。

【００３０】即ち、弾性部材１０を省略すると、突起体
１１と円錐面１３間の面圧が過大になって前記実施形態
の場合よりも格段に大きな摩擦力が突起体１１とカム体
１２間に作用する可能性がある。その場合、水平変位が
過度に抑制されると積層ゴム体３の免震機能を十分に発
揮させることが難しくなるので、円錐面１３の傾斜角を
小さく設定したり、突起体１１とカム体１２間の摩擦係
数を低くしたりすることが望ましい。前記突起体１１と
カム体１２間の摩擦係数を低くするには、カム体１２の
材料や突起体１１の材料を変更するとか、円錐面１３に
テフロン等の低摩擦材をコーティグするとかの対策を講
ずればよい。

【００３１】別実施形態・・・・・図８〜図１２参照 本発明の別実施形態について図面を参照して説明する。
本実施形態は、高架高速道路の橋桁を橋台に弾性的に支
持する構造に、本発明を適用した場合の一例である。図
８〜図１２に示すように、橋桁２０の橋軸方向に延びる
１対の橋桁本体２１は夫々積層ゴム体２２を介して橋台
２３に弾性支持され、各橋桁本体２１と橋台２３との間
には、夫々水平変位制御装置２４が設けられ、橋桁２０
の端部と隣接する橋桁２０の端部とを連結する金属製の
連結機構２５も設けられている。前記各積層ゴム体２２
は、各橋桁本体２１と橋台２３間に配設され、各橋桁本
体２１の幅方向両側の部位にわたって各水平変位制御装
置２４が配設されている。前記積層ゴム体２２は、前記
実施形態の積層ゴム体３と同様のものであるので、その
説明を省略する。

【００３２】各水平変位制御装置２４は、各橋桁本体２
１の両側にほぼ対応する１対の水平変位制御部２４Ａ，
２４Ｂであって、図９において橋桁２０が右方へ水平変
位するのを規制する第１水平変位制御部２４Ａと、橋桁
２０が左方へ水平変位するのを規制する第２水平変位制
御部２４Ｂとを有する。第１水平変位制御部２４Ａと第
２水平変位制御部２４Ｂとは左右に対称の構造であるの
で、第１水平変位制御部２４Ａについて説明する。

【００３３】この第１水平変位制御部２４Ａは、橋桁本
体２１の下端部に固定されたブラケット２５と、このブ
ラケット２５の下端部に弾性変形可能に固定されたバネ
鋼板製の水平の弾性部材２６と、この弾性部材２６の下
端面の中央部に固着された鋼製の突起体２７と、この突
起体２７に対向するように橋台２３の上面に固定的に設
けられた黄銅製のカム体２８と、弾性部材２６の中央部
の上側に所定の隙間を空けて位置しブラケット２５に固
定された受止め部材２９を有する。

【００３４】図１０に示すように、カム体２８の上面の
カム面３０は、水平面３０ａと、この水平面３０ａから
上り傾斜した１対の緩傾斜面３０ｃ，３０ｄと、１対の
水平面３０ｂ，３０ｅとからなり、１対の緩傾斜面３０
ｃ，３０ｄは、４角錐面の半分に相当し、その最大斜度
は例えば５／１００の傾斜である。突起体２７の下端部
には１対の部分球面状の凹部が形成され、それら凹部に
低摩擦の合成樹脂製のシュー２７ａが夫々摺動自在に装
着され、シュー２７ａの下面はほぼフラットな面に形成
されている。橋桁２０が水平変位してない通常状態にお
いて、突起体２７は、その１対のシュー２７ａが、水平
面３０ａと、１対の緩傾斜面３０ｃ，３０ｄとにわたっ
て当接する状態に配設されている。そして、カム体２８
の外周３辺部分には上方へ突出したストッパ部２８ａが
形成されている。

【００３５】以上説明した水平変位制御装置２４の作用
について説明する。但し、前記実施形態の作用とほぼ同
様であるので簡単に説明する。橋桁２０の水平変位が零
の状態において突起体２７のシュー２７ａがカム面３０
の最も低い部分に当接しており、橋桁２０が例えばその
の幅方向（図９において右方又は左方）へ水平変位し始
めると、４組の水平変位制御装置２４の第１水平変位制
御部２４Ａ又は第２水平変位制御部２４Ｂにおいて、カ
ム面３０のうちの緩傾斜面３０ｃ，３０ｄの案内作用に
より、弾性部材２６の弾性変形量が増大してその弾性力
が増し、突起体２７のシュー２７ａとカム面３０との間
に作用する摩擦力が水平変位量の増大に応じて増大し、
その摩擦力により橋桁２０の右方又は左方への水平変位
が抑制される。また、橋桁２０が橋軸方向へ水平変位す
る際にも、前記と同様に橋桁２０の水平変位が抑制され
る。そして、本実施形態においても、シュー２７ａとカ
ム面３０との間に作用する摩擦力と、積層ゴム体２２の
水平方向の復元力とは、図７と同様の特性であるので、
地震の終息後には橋桁２０が原位置に復帰し、残留変位
が生じることがない。

【００３６】前記実施形態及び別実施形態は、地震時に
おける橋桁の水平変位を抑制する為の装置を例として説
明したが、橋桁以外の種々の構造物、建築物、機械装置
類、プラント類の地震時の水平変位を抑制する為の装
置、それら構造体の地震力以外の荷重による水平変位や
鉛直変位を抑制する為の装置にも本発明を同様に適用可
能である。例えば、大型の機械装置を弾性体で弾性支持
又は位置規制したりした場合において、その大型の機械
装置の水平方向の変位や鉛直方向の変位を抑制する為の
装置にも本発明を同様に適用可能である。

【００３７】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、前記作用の欄
に記載のように、地震時等において、構造体が支持体に
対して少なくとも所定方向へ水平変位するとき、カム体
のカム面に形成した変位抑制用傾斜面が、突起体に摩擦
接触して水平変位の増大に応じて増大する摩擦力を発生
させて水平変位を抑制するので、支持体に対する構造体
の水平変位を抑制することができる。

【００３８】こうして、水平変位抑制により弾性体の座
屈を防止して弾性体の機能を確保でき、仮に弾性体が座
屈したとしても、突起体とカム体を介して支持体により
構造体を支持することができる。しかも、突起体とカム
体の変位抑制用傾斜面の形状を精密に自由に設定し、精
密に取付けることも容易であるので、水平変位に対する
摩擦力の特性を自由に設定でき、その所望の摩擦特性を
確実に発揮させることができる。そして、構造体と支持
体の一方に突起体を設け、他方にカム体を設け、カム体
のカム面に変位抑制用傾斜面を形成するという簡単な構
成で以て達成することができる。

【００３９】請求項２の発明によれば、請求項１と同様
の効果を奏するが、カム体が取付けられる構造体又は支
持体と、カム体との間に弾性部材を介設したので、水平
変位の増大に応じて変位抑制用傾斜面を介して弾性部材
の変形量が増大し、突起体とカム体間に作用する摩擦力
が増大する。この場合、弾性部材のバネ定数の大きさ
と、変位抑制用傾斜面の傾斜度合いと、突起体と変位抑
制用傾斜面の摩擦係数とを介して、水平変位に対する摩
擦力の特性を一層自由に設定することができる。また、
突起体とカム面の形状誤差の影響が小さくなるので、所
期の摩擦特性に設定することができ、突起体とカム体の
製作、組付けが容易になる。また、前記摩擦力が弾性体
の復元力よりも大きくならないように設定することもで
きるから、地震終息後に残留変位が生じないように構成
することができる。

【００４０】請求項３の発明によれば、請求項１と同様
の効果を奏するが、突起体が取付けられる構造体又は支
持体と、突起体との間に弾性部材を介設したので、請求
項２と同様に、水平変位の増大に応じて変位抑制用傾斜
面を介して弾性部材の変形量が増大し、突起体とカム体
間に作用する摩擦力が増大する。この場合、弾性部材の
バネ定数の大きさと、変位抑制用傾斜面の傾斜度合い
と、突起体と変位抑制用傾斜面の摩擦係数とを介して、
水平変位に対する摩擦力の特性を一層自由に設定するこ
とができる。そして、請求項２と同様に、突起体とカム
面の形状誤差の影響が小さくなるので、所期の摩擦特性
に設定することができ、突起体とカム体の製作、組付け
が容易になる。また、前記摩擦力が弾性体の復元力より
も大きくならないように設定することもできるから、地
震終息後に残留変位が生じないように構成することがで
きる。

【００４１】請求項４の発明によれば、請求項２又は請
求項３と同様の効果を奏するが、構造体が橋桁であり、
支持体が橋台であり、弾性体が免震用積層ゴム体である
ので、橋桁を免震用積層ゴム体を介して橋台に支持した
場合における地震時の際の橋桁の水平変位を抑制するこ
とができる。

【００４２】請求項５の発明によれば、請求項４と同様
の効果を奏するが、変位抑制用傾斜面は、水平変位零の
ときに頂部が突起体に対応する緩傾斜状の円錐面又は多
角錐面であるので、水平方向の任意方向へ変位する際の
水平変位を抑制することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る橋桁と橋台等の側面図
である。

【図２】図１のII−II線断面拡大図である。

【図３】図２のIII −III 線視平面図である。

【図４】図２のIV−IV線視平面図である。

【図５】水平変位制御装置の縦断面図である。

【図６】地震時の挙動を示す図２相当図である。

【図７】水平変位に対する摩擦力の特性線図である。

【図８】別実施形態に係る橋桁と橋台等の側面図であ
る。

【図９】図８のIX−IX線断面拡大図である。

【図１０】図９のX −X 線断面図である。

【図１１】図９の第１水平変位制御部の拡大縦断面図で
ある。

【図１２】図９の第１水平変位制御部の拡大縦断面図で
ある。

【図１３】従来技術に係る構造体の水平変位制御機構の
構成図である。

【図１４】図１３の機構の摩擦力と復元力の特性図であ
る。

【符号の説明】

１，２０ 橋桁 ２、２３ 橋台 ４，２４ 水平変位制御装置 ２４Ａ 第１水平変位制御部 ２４Ｂ 第２水平変位制御部 １０，２６ 弾性部材 １１，２７ 突起体 １２，２８ カム体 １２ａ カム面 １３ 円錐面 ２７ａ シュー ３０ カム面 ３０ｃ，３０ｄ 緩傾斜面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 斎藤 敏雄 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 古池 治孝 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 八部 順一 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 玉木 利裕 東京都江東区南砂２丁目４番25号 川崎重 工業株式会社東京設計事務所内 (72)発明者 土居 良規 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内 (72)発明者 小林 秀和 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工業 株式会社明石技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 構造物や機械装置等の構造体と、この構
   造体を弾性体を介して支持する支持体との間に介設さ
   れ、支持体に対する構造体の水平変位を制御する変位制
   御装置において、 前記構造体と支持体の一方に他方側へ突出する突起体を
   設けるとともに、他方に突起体に対向状に臨むカム体を
   設け、 前記カム体のうちの突起体に臨むカム面に、構造体が支
   持体に対して少なくとも所定方向へ水平変位するとき
   に、突起体と摩擦接触して水平変位の増大に応じて増大
   する摩擦力を発生させて水平変位を抑制する変位抑制用
   傾斜面を形成したことを特徴とする構造体の変位制御装
   置。
2. 【請求項２】 前記カム体が取付けられる構造体又は支
   持体と、カム体との間に弾性部材を介設したことを特徴
   とする請求項１に記載の構造体の変位制御装置。
3. 【請求項３】 前記突起体が取付けられる構造体又は支
   持体と、突起体との間に弾性部材を介設したことを特徴
   とする請求項１に記載の構造体の変位制御装置。
4. 【請求項４】 前記構造体が橋桁であり、支持体が橋台
   であり、弾性体が免震用積層ゴム体であることを特徴と
   する請求項２又は請求項３に記載の構造体の変位制御装
   置。
5. 【請求項５】 前記変位抑制用傾斜面は、水平変位零の
   ときに頂部が突起体に対応する緩傾斜状の円錐面又は多
   角錐面であることを特徴とする請求項４に記載の構造体
   の変位制御装置。