JP4435042B2 - 橋梁用複合支承 - Google Patents

Description

この発明は、橋梁用複合支承に関し、さらに詳細には、回転機能と水平変形機能とを分離した支承に関する。

従来、橋梁用の支承として水平力分散ゴム支承が知られている。これは、ゴム層と鋼板とを積層してなる積層ゴム（ゴム沓）の上下に上沓及び下沓をそれぞれ取付け、上部構造と下部構造との間に設置される支承である。この水平力分散ゴム支承においては、ゴム沓が鉛直方向に変形することにより上部構造の回転を吸収し、またせん断変形することにより上部構造の水平変位を吸収するようになっている。

すなわち、積層ゴムは鉛直荷重支持の他に、回転機能と水平変形機能との３つの役割を担っている。このため、一つの支承に３つの機能を集約することから設計が難しく、支承の大きさも大きくなるという難点があった。このようなことから、回転機能と水平変形機能とを分離した支承、言い換えれば回転機能を持つ支承と水平変形機能を持つ支承とを複合させた支承が提案されている（特許文献１参照）。

この支承は水平変形機能を担う積層ゴム支承と、その上に設けられて回転機能を担う密閉ゴム支承板支承とからなる複合支承である。より詳細には、積層ゴム支承の上部鋼板の上面に円形の鍋状凹部（ポット）を形成し、この鍋状凹部に圧縮ゴム板を封入するとともに、上沓の下面に鍋状凹部に嵌合する嵌合凸部（ピストン）を設けた支承である。

しかしながら、この従来の複合支承は、上揚力を受け止める手段については、何ら開示されていない。このため、上揚力を受け止める手段を別途設けなければならず、この場合支承が大型化する。
特開２００３−６４６２２号公報

この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、上揚力を受け止める手段を支承に組み込んだ構造でありながら、全体構造をコンパクトなものとすることができる橋梁用複合支承を提供することにある。

この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、積層ゴム支承と、この積層ゴム支承上に設けられる密閉ゴム支承板支承とからなる橋梁用複合支承であって、
前記密閉ゴム支承板支承は、上沓と、
前記積層ゴム支承上に設けられ、上向きに開口する凹状ポット部が形成された下沓と、
前記凹状ポット部内に密閉して収容された圧縮ゴム板と、
前記上沓の下面に設けられたピストンであって、前記圧縮ゴム板を押圧するとともに、前記上沓の鉛直方向の回転を許容できるように前記凹状ポット部に嵌合されたピストンとを有し、
前記ピストンの下端部に前記凹状ポット部内周に周接するフランジ部が設けられ、
前記凹状ポット部の上端に前記フランジ部に係合する上揚力止め部材が設けられていることを特徴とする橋梁用複合支承にある。

より具体的には、前記上揚力止め部材は、ボルト頭部が該上揚力止め部材の上面に係合するボルトにより前記凹状ポット部に固定され、前記上沓には前記ボルト頭部を受け入れる穴が形成されている。

また、前記フランジ部と前記上揚力止め部材との間に環状空隙が形成され、この環状空隙は潤滑材の貯蔵部となっている。

この発明の複合支承によれば、上揚力を受け止める手段が付加され、その手段はピストンに形成されたフランジ部と、凹状ポット部に設けられてフランジ部に係合する上揚力止め部材とからなるので、上揚力を受け止める手段は複合支承に内蔵された構造となる。したがって、全体構造をコンパクトなものとすることができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明の実施形態を示す橋軸方向に沿った断面図、図２は図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。複合支承は下部支承である積層ゴム支承１と、その上に設けられる上部支承である密閉ゴム支承板支承２とで構成される。積層ゴム支承１は全体に四角柱状のもので、厚肉の上下部鋼板３，４と、薄肉の複数の中間鋼板５と、ゴム層６とを交互に積層し加硫接着して形成される。

下部鋼板４はせん断キー７及びボルト８を介してベースプレート９に固定され、これにより積層ゴム支承１とベースプレート９とが一体化される。このベースプレート９はアンカーボルト１０を介して橋脚や橋台などの下部構造１２に固定される。

密閉ゴム支承板支承２は上沓１３と、上向きに開口する凹状ポット部１４が形成された下沓１５とを有している。凹状ポット部１４を含む下沓１５は、外形が四角形の鋼製のもので外形寸法は積層ゴム支承１と一致している。上沓１３も外形が四角形の鋼製のものであるが外形寸法は積層ゴム支承１よりも小さく、その下面にはピストン１６がせん断キー１７及びボルト１８を介して固定されている。橋桁である上部構造２０の下面にはソールプレート２１が溶接等により固定され、上沓１３はこのソールプレート２１にせん断キー１９及びセットボルト３５を介して固定される。

下沓１５はせん断キー２２及び凹状ポット部１４を貫通する複数のボルト２３を介して、積層ゴム支承１の上部鋼板３に固定されている。凹状ポット部１４の内周２４は円形となっていて、その内部には圧縮ゴム板２５が密閉して収容されている。さらに、凹状ポット部１４の内部には圧縮ゴム板２５を押圧するように、ピストン１６が嵌合されている。

ピストン１６の下端部には、凹状ポット部１４の内周２４に周接するフランジ部２６が設けられている。他方、凹状ポット部１４の上端には、上揚力止め部材２７が設けられている。この上揚力止め部材２７は、内周が円形で外周が四角形となっている角形環状の板部材で、外形寸法は凹状ポット部１４と一致している。上揚力止め部材２７の内周は、凹状ポット部１４の内方側に突出し、ピストン１６のフランジ部２６と係合可能となっている。

上揚力止め部材２７は、前記した下沓１５を積層ゴム支承１に固定するための複数のボルト２３によって凹状ポット部１４に固定されている。これらのボルト２３は凹状ポット部１４の内周近くにこれを取り囲むように、同一円周上に配置されている。このようなボルト配置としたのは、上揚力の作用時に上揚力止め部材２７に大きな負荷がかかるからである。

ボルト２３の頭部２８は六角穴付きのもので、上揚力止め部材２７の上面に係合している。これらのボルト２３の頭部２８のうち、いくつかのボルト頭部２８ａは上沓１３の側方に位置し、他のボルト頭部２８ｂは上沓１３の下面側に位置している（図２参照）。この上沓１３の下面側に位置するボルト頭部２８ｂを受け入れる複数の穴２９が上沓１３に設けられている。上揚力止め部材２７と上沓１３との間には、凹状ポット部１４の内部に塵芥等が侵入するのを阻止するためのシールリング３０が配置されている。

図３に拡大して示すように、ピストン１６のフランジ部２６は、外周が湾曲面３１に形成され、この湾曲面３１で凹状ポット部１４の内周２４に周接する。また、上揚力止め部材２７の下面とフランジ部２６の上面との間、及び上揚力止め部材２７の内周とピストン１６の外周との間には環状空隙が形成されている。さらに、ボルト頭部２８ａと上沓１３の側面との間にも空隙が形成され、ボルト頭部２８ｂを受け入れる上沓１３の穴２９は、穴周壁と頭部２８との間に空隙が形成される大きさを持っている。以上の構造により、上沓１３の鉛直方向の回転が許容される。

上記空隙のうち、上揚力止め部材２７とフランジ部２６との間の環状空隙３２は、グリースなどの潤滑材の貯蔵部となっている。この貯蔵部３２に潤滑材を貯めておくことにより、フランジ部２６の湾曲面３１と凹状ポット部１４の内周２４との間に常時潤滑材が介在されることになる。なお、圧縮ゴム板２５としては、潤滑材によって劣化が生じないクロロプレンゴムが採用されている。

以上のような複合支承において、上部構造２０の鉛直荷重は、密閉ゴム支承板支承２を介して積層ゴム支承１に伝達される。また、上部構造２０の水平荷重は、せん断キー１９、上沓１３及びせん断キー１７を介してピストン１６に伝達される。さらに、水平荷重は、ピストン１６のフランジ部２６の湾曲面３１を介して凹状ポット部１４すなわち下沓１５に伝達され、さらにせん断キー２２を介して積層ゴム支承１の上部鋼板３に伝達される。これにより、積層ゴム支承１がせん断変形して上部構造２０の水平変位が吸収される。また、上部構造２０の鉛直方向回転は上沓１３とともに、ピストン１６が回転し、圧縮ゴム板２５の外周が部分的に圧縮変形することにより吸収される。

このように、水平変形機能は積層ゴム支承１が担い、回転機能は密閉ゴム支承板支承２が担っていることから、積層ゴム支承１の鉛直ばね剛性を高めることができる。すなわち、ゴム層６の一層厚を薄くして一次形状係数を高めることにより、積層ゴム支承１の鉛直ばね剛性を高めることができる。これにより、積層ゴム支承１の鉛直たわみが抑えられるので、振動問題が解消する。また、所定のせん断ばね剛性を設定し易くなり、地震時の変位を低減することが可能となる。なお、次式で表される積層ゴム支承１の一次形状係数は１０以上とすることが好ましい。
Ｓ＝ａ・ｂ／２(ａ＋ｂ)・ｔ_e
ここに、Ｓ：一次形状係数、ａ，ｂ：積層ゴム支承の平面上の一辺の長さ、ｔ_e：ゴム層の一層厚である。

さらに、上記複合支承では、上部構造２０に上揚力が作用した場合、ピストン１６のフランジ部２６が上揚力止め部材２７に係合するので、この係合によって上揚力を受け止めることができる。

上記のような複合支承によれば、複合支承に上揚力を受け止める手段が付加され、その手段はピストンに形成されたフランジ部２６と、凹状ポット部１４に設けられてフランジ部２６に係合する上揚力止め部材２７とからなるので、上揚力を受け止める手段は複合支承に内蔵された構造となる。したがって、全体構造をコンパクトなものとすることができる。

また、上揚力止め部材２７はこれに座繰り穴を設けてボルト２３の頭部２８ｂが収容される構造とすることもできるが、これだと上揚力止め部材２７の板厚を大きくしなければならず、支承全体の高さが高くなってしまう。これに対し、この発明による複合支承ではボルト２３の頭部２８が上揚力止め部材２７の上面に係合する構造を採用する一方、上沓１３にボルト頭部２８ｂを受け入れる穴２９を設けたので、上揚力止め部材２７の板厚を小さくすることができる。また、この板厚を小さくすることにより、ピストン１６の長さも小さくすることができるので、結果として支承全体の高さを低くすることができる。

また、上記複合支承は、ピストン１６のフランジ部２６と上揚力止め部材２７との間に形成される環状空隙３２を潤滑材の貯蔵部として利用している。このため、フランジ部２６の湾曲面３１と凹状ポット部１４の内周２４との間、すなわちピストン１６の回転による摺動部に常時潤滑材が介在されることになり、摺動部の摩耗を抑えることができる。

上記実施形態は例示にすぎず、この発明は種々の態様を採ることができる。例えば、上記実施形態では、積層ゴム支承１の外形を四角形としているが円形であってもよい。また、上部構造２０として鋼桁が示されているが、この発明は上部構造がコンクリート桁の場合でも適用できる。

この発明の実施形態を示す橋軸方向に沿った断面図である。 図１のＡ−Ａ線矢視断面図である。 ピストンのフランジ部と上揚力止め部材を拡大して示す断面図である。

符号の説明

１ 下部支承（積層ゴム支承）
２ 上部支承
３ 上部鋼板
４ 下部鋼板
５ 中間鋼板
６ ゴム層
１２ 下部構造
１３ 上沓
１４ 凹状ポット部
１５ 下沓
１６ ピストン
２０ 上部構造
２１ ソールプレート
２３ ボルト
２４ 凹状ポット部の内周
２５ 圧縮ゴム板
２６ フランジ部
２７ 上揚力止め部材
２８ ボルト頭部
２９ 穴
３０ シールリング
３１ 湾曲面
３２ 環状空隙（潤滑材の貯蔵部）

Claims (2)

1. 積層ゴム支承と、この積層ゴム支承上に設けられる密閉ゴム支承板支承とからなる橋梁用複合支承であって、
   前記密閉ゴム支承板支承は、上沓と、
   前記積層ゴム支承上に設けられ、上向きに開口する凹状ポット部が形成された下沓と、
   前記凹状ポット部内に密閉して収容された圧縮ゴム板と、
   前記上沓の下面に設けられたピストンであって、前記圧縮ゴム板を押圧するとともに、前記上沓の鉛直方向の回転を許容できるように前記凹状ポット部に嵌合されたピストンとを有し、
   前記ピストンの下端部に前記凹状ポット部内周に周接するフランジ部が設けられ、
   前記凹状ポット部の上端に前記フランジ部に係合する上揚力止め部材が設けられ、
   前記上揚力止め部材は、ボルト頭部が該上揚力止め部材の上面に係合するボルトにより前記凹状ポット部に固定され、前記上沓にはその下面側に位置する前記ボルト頭部を受け入れる穴が形成されていることを特徴とする橋梁用複合支承。
2. 前記フランジ部と前記上揚力止め部材との間に環状空隙が形成され、この環状空隙は潤滑材の貯蔵部となっていることを特徴とする請求項１記載の橋梁用複合支承。

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