支承装置
【課題】鉛直荷重支持特性に優れ、鉛直下方及び鉛直上方の揺動に追従して振動を十分に吸収、分散出来、鉛直面内における回転追随性能や回転力分散性能を向上させることが可能な支承装置を提供する。
【解決手段】凸部８が設けられる下沓２と、当該凸部８が嵌合される凹部１０が設けられる上沓３と、前記下沓２と前記上沓３との間に介挿される弾性体４とを支承方向に重ねて配設される支承装置１であって、前記凸部８が、その表面の一部に前記下沓２側に向く外側部面８ａを有し、前記凹部１０を構成する壁部９が、その表面の一部に前記上沓３側に向くと共に前記凸部８の外側部面８ａに対向配置される内側部面９ａを有する。
【解決手段】凸部８が設けられる下沓２と、当該凸部８が嵌合される凹部１０が設けられる上沓３と、前記下沓２と前記上沓３との間に介挿される弾性体４とを支承方向に重ねて配設される支承装置１であって、前記凸部８が、その表面の一部に前記下沓２側に向く外側部面８ａを有し、前記凹部１０を構成する壁部９が、その表面の一部に前記上沓３側に向くと共に前記凸部８の外側部面８ａに対向配置される内側部面９ａを有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建築物や橋梁等の各種構造物を支承する支承装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
元来、建築物や橋梁等の構造物の支承装置には、大別して、水平方向の荷重を支承する水平荷重支承機能、鉛直方向の荷重を支承する鉛直荷重支承機能、鉛直面内における回転荷重を支承する鉛直回転支承機能等が求められる。特に橋梁用支承装置にあっては、平成７年の大震災以来、ゴムを主たる構成要素としたゴム支承装置が求められるようになった。中でも鉛直荷重支持性能があって、水平力分散性能の高い積層ゴム支承装置は、広範に使用されるようになった。
【０００３】
この積層ゴム支承装置は、例えば特許文献１に記載されているように、ゴム板と鉄板とが交互に積層され、これらが加硫接着によって相互に接着されて構成され、その上部が橋梁の橋桁等の上部構造物に固定され、その下部が橋脚等の下部構造物に固定されて設置されて用いられている。
【０００４】
しかしながら積層ゴム支承装置にあっては、構造上、積層構造を採るため、必然的に所要厚さが大きくなって嵩張る上、高荷重を支持させるには広面積化する必要があり、特に長大橋向けには大型化する欠点がある。従って、性能要求上、支承装置が大型化してしまった場合には、下部構造物である橋脚や橋台の上面の面積がより大きく要求されることになり、橋梁全体として高コスト化してしまうという欠点がある。
【０００５】
また大型の支承装置が求められる場合であって、新設でない場合には、既存の支承装置が設置されていることから設置スペースが限定されるために支承装置の大きさが特に問題となり、高さが低く面積が狭い小型の支承装置でなければ交換設置出来ないという不具合があった。
【０００６】
まして近年、建築物や橋梁等の構造物の大型化や予想される地震規模の大型化に伴い、支承装置に求められる機能や性能も高度化してきており、積層ゴム支承で対応しようとした場合、大型化してしまうことは避けられない。
【０００７】
この様な背景から先述のような鉛直高荷重支持性能の向上に伴う大型化という積層ゴム支承装置の問題の改善を図ったものとして、例えば特許文献２に記載された機能分離型の固定支承としての弾性支承装置が提案されている。この弾性支承装置は、先述のような鉛直高荷重支持性能の向上に伴う大型化という積層ゴム支承装置の問題の改善を図りつつ、鉛直回転性能の向上を図ると共に、水平荷重の支持性能を合わせ持たせた弾性支承装置である。
【０００８】
この弾性支承装置は、積層ゴム支承装置の持つ水平力分散機能は持たないものの、水平荷重支持機能を持たせながら鉛直荷重支持機能を高度化するものであって、上沓と下沓がそれぞれ互いに嵌合する同心円状の複数の円筒部と中心に位置する円柱部とからなる凸部と凹部とを有した構成とされる。そして、嵌合状態の直径鉛直断面視において、これら互いに嵌合する凸部と凹部は、それぞれ断面矩形状をなし、それらの隣接する側面同士と互いに対向する底面と頂面との間にゴム等の一様な弾性体が実質的に隙間無く充填され、連続するゴム層が挟持されて結合された構成になっている。
【０００９】
このように構成される上述の如くの弾性支承装置は、それら互いに隣接する凸部の側面と凹部の側面とこれらの間のゴム層とで水平荷重支持部が構成され、凸部の頂面と凹部の底面とこれらの間のゴム層とで鉛直荷重支持部が構成されている。
【００１０】
また、特許文献３に記載された支承装置も、特許文献２の弾性支承装置と同様に上沓と下沓が互いに嵌合する多条の円筒状の構成を採り、上沓と下沓における各凸部と凹部とを構成する円筒部や円柱部は、それぞれ鉛直断面形状における両側面間距離が端面をなす頂面に向かって接近して狭まり、両側面が傾斜してなる断面台形状に形成されて互いに嵌合され、これらの凹部と凸部との間にゴム等の一様な弾性体が実質的に隙間無く充填されて構成されている。
【００１１】
このような特許文献２及び３に記載された弾性支承装置によって、支承装置の小型化や軽量化が図られ、鉛直荷重と水平荷重の支持性能の向上がなされるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１８１１２９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７００２号公報
【特許文献３】特開２００９−４６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献２、３に記載された弾性支承装置によれば、機能分離型固定支承装置としては、広面積化したり、厚さを増したりと支承装置を大型化させることなく、水平方向及び鉛直方向における荷重支持性能を向上させることが出来る。
【００１４】
しかしながら、例えば、当該弾性支承装置を橋梁の橋桁と橋脚との間に配設して、これらの間の荷重伝達や荷重緩和を担わせた場合、橋桁に上揚力等が作用した場合には、容易に上沓と下沓が乖離してしまい、当該弾性支承装置自体が破損したり、落橋したりする虞があった。また、過大な水平力による剪断荷重が当該弾性支承装置に作用した場合、従来の弾性支承装置では、外部からの目視確認によってその損壊の有無や状態を把握することが出来なかった。
【００１５】
本発明は、上述のような実情に鑑みて本発明者等の鋭意研究によってなされたものであり、コンパクトにして大きな鉛直下向きの荷重を効果的に支持し得、且つ、大きな水平方向の荷重を支持しつつ変位制限すると共に、鉛直面内における回転追随性能を向上させ、更に鉛直上向きの入力、即ち上揚力に十分に抵抗して支承装置自体の破損を防止すると共に落橋を防止し、また過大な入力が有った際には、予め設定された所定部位が他に先んじて損壊することによって外部から損壊状況や交換の必要性を視認することが可能で、固定支承装置としても可動支承装置としても応用可能な支承装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の支承装置は、凸部が設けられる第一剛性体と、当該凸部が配置設定される凹部が設けられる第二剛性体と、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に介挿される弾性体とが支承方向に重ねて配設される支承装置であって、前記凸部が、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く外側部面を有し、前記凹部を構成する壁部が、その表面の一部に前記第二剛性体側に向くと共に前記凸部の外側部面に対向配置される内側部面を有することを特徴とする。
【００１７】
また、支承方向視において、前記凸部の前記外側部面と、前記凹部を構成する壁部の前記内側部面とが重なり合う部分を有することを特徴とする。
【００１８】
また、前記凸部は、前記支承方向視において、環状を成すことを特徴とする。
【００１９】
また、前記凹部は、前記支承方向視にいて、環状を成すことを特徴とする。
【００２０】
また、前記凸部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記外側部面を有することを特徴とする。
【００２１】
また、前記凹部を構成する壁部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記内側部面を有することを特徴とする。
【００２２】
前記外側部面及び前記内側部面のいずれか或いは両方が前記支承方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００２３】
また、前記外側部面と前記内側部面とが平行とされていることを特徴とする。
【００２４】
また、前記凸部は、その表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする。
【００２５】
また、前記凹部を構成する壁部は、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする。
【００２６】
また、前記凸部を複数備えることを特徴とする。
【００２７】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されていることを特徴とする。
【００２８】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と同方向であることを特徴とする。
【００２９】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体いずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と異方向であることを特徴とする。
【００３０】
また、前記第一剛性体が前記第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に前記凸部又は凹部を構成する壁部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、前記脆弱部は、前記凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットであることを特徴とする。
【００３２】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成され、分割部位同士を締結するボルト／ナットが前記脆弱部とされていることを特徴とする。
【００３３】
また、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に前記弾性体が設けられていない空間を有することを特徴とする。
【００３４】
また、前記空間には、充填材が充填されていることを特徴とする。
【００３５】
また、前記充填材は、前記弾性体と異種の弾性体であることを特徴とする。
【００３６】
また、前記充填材は、非圧縮性の流体であることを特徴とする。
【００３７】
また、前記充填材は、前記凸部と前記凹部とを嵌合するより前に予め充填されていることを特徴とする。
【００３８】
また、前記充填材は、前記凹部と前記凸部とを嵌合した後に充填されることを特徴とする。
【００３９】
また、前記第一剛性体の支承方向における外面又は前記第二剛性体の支承方向における外面には、摺滑板が配設されることを特徴とする。
【００４０】
また、前記第一剛性体が上部構造物に配設される上沓として、前記第二剛性体が下部構造物に配設される下沓として設定されるものであることを特徴とする。
【００４１】
また、前記第二剛性体が上部構造物に配設される上沓として、前記第一剛性体が下部構造物に配設される下沓として設定されるものであることを特徴とする。
【００４２】
また、前記上部構造物が橋桁であり、前記下部構造物が橋脚あるいは橋台であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明においては、第一剛性体に設けられた凸部が当該第一剛性体側に向く外側部面を有し、第二剛性体に設けられた凹部を構成する壁部が当該第二剛性体側に向くと共に凸部の上記外側部面に対向配置される内側部面を有しているので、支承方向視において、凸部の外側部面と、凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有し、従って、第一剛性体と第二剛性体とが離間する方向に移動した場合に、凸部が凹部を構成する壁部に引っ掛かり、第一剛性体と第二剛性体とが乖離することを防止することが出来る。
【００４４】
また、凸部及び凹部のいずれか或いは両方が、支承方向視において、環状を成す場合には、環状を成す凸部或いは凹部の半径方向における内側部分に弾性体を略密閉状態で抱持することが出来、高荷重を支承することが可能となる。
【００４５】
更に、凸部が支承方向視において全周の一部又は全部に亘る外側部面を有する場合、或いは、凹部が支承方向視において全周の一部又は全部に亘る内側部面を有する場合には、支承方向視において、荷重を均等に分散することが出来、より鉛直荷重支持特性の高度化を図ることが可能となり、且つ回転追従性能を向上させることが出来る。
【００４６】
また、外側部面及び内側部面のいずれか或いは両方が支承方向に対して傾斜している場合には、外側部面及び内側部面において水平方向の荷重を支持することが出来、水平荷重支持特性をも向上させることが出来る。
【００４７】
また、外側部面と内側部面とが平行とされている場合には、外側部面と内側部面との間に配設される弾性体の部位が均一な厚みを有することになり、支承方向視において均等に鉛直荷重を支持することが出来る。
【００４８】
また、凸部がその表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有する、或いは、凹部を構成する壁部がその表面の一部に第一剛性体側に向く傾斜面を有する場合には、当該傾斜面において鉛直荷重を支持することが出来る。
【００４９】
また、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されている場合には、凸部と凹部とを容易に嵌合させることが可能となり、凸部及び凹部が複雑な形状に設定することも可能となる。なお、この際の分割方向は、支承方向であっても良いし、支承方向と異なる方向であっても良い。
【００５０】
また、第一剛性体が第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に凸部又は凹部を構成する壁部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備える場合には、地震等により大きな荷重が作用した際に、目視出来ない凸部及び凹部を構成する壁部が損壊することを防止することが出来、目視可能な脆弱部が損壊する。従って、支承装置の損壊状態を容易に把握することが可能となる。この脆弱部としては、例えば、凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットを用いることが出来、より具体的には、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成された場合の分割部位同士を締結するボルト／ナットを用いることが出来る。また、脆弱部を、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方に対して設けられた肉薄部とすることも可能である。
【００５１】
また、第一剛性体と第二剛性体との間に弾性体が設けられていない空間を有する場合には、弾性体が荷重を受けて変形する場合に当該空間に入り込むことが可能となり、弾性体の許容変形量を大きくすることが出来、バネ定数を低下させることができる。つまり、当該空間を設けることによって、バネ定数の調整を行うことが出来る。
【００５２】
更に、当該空間に充填材を充填することが出来る。この充填材の構成材料や充填量、充填位置、充填空間の形状等の設定により、支承装置のバネ定数や高さ、荷重支持性能、荷重減衰性能、鉛直面内における回転追従性能等々多用な機能や性能の調整を図ることが出来るようになる。
【００５３】
尚、充填材としては、例えば、第一剛性体と第二剛性体との間に介挿される弾性体と異種の弾性体や非圧縮性の流体を用いることが出来る。充填材の種類を選択することによって上述のように支承装置のバネ定数や高さ、荷重支持性能、荷重減衰性能、鉛直面内における回転追従性能等々多用な機能や性能の調整を図ることが出来る。
【００５４】
充填材として流体を用いる場合には、例えば、充填時には流体であるが適宜時間が経過した後に固化するものであってもよい。また、一つの空間内に充填される充填材の種類は、一種類であっても或いは複数種類であってもよい。例えば、二液硬化性の流体をそれぞれ適宜量充填して硬化させて適宜の弾性係数を発現するように一固体化させてもよく、勿論、予め二液を混合しておいてから充填することも出来る。また、充填材としては、流体の内部に固体や粒体、気体を混入させたものであってもよい。
【００５５】
また、充填材は、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体から構成することができる。気体は、圧縮率が大きいことから高荷重支持には不向きであるが、比較的低荷重を支持する場合には例えば空気バネのような作用をさせることが可能であり、また加圧状態で充填してもよい。また、不連続気泡のように気泡を内包する流体を充填して置きながら硬化させて、発泡体の如くの充填材とすることも可能である。また例えば、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性の充填材を充填した場合、充填空間の変形に自在に対応しつつ、荷重を支持することが可能であり、また寒冷地等の低温下においても凍結しない不凍流体を選択することが可能である。
【００５６】
充填材が、非圧縮性の流体である場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつも高荷重を支持することが可能となる。
【００５７】
充填材が、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性で高粘性の高粘性流体である場合には、充填空間を囲繞する弾性体が変形した際に、当該空間内の高粘性の充填材の粘性抵抗によって変形エネルギーを減衰させる効果を期待出来る。
【００５８】
また、上述のように、充填材を異種の弾性体とすることも出来る。勿論、充填材が弾性体となるためには、充填時には流動性を示すものである必要がある。例えば、弾性体が熱可塑性を示すものであれば、これを充填材として使用する場合には、当該弾性体を適宜温度に加熱して流動可能な状態にしておきながら充填する。また例えば弾性体が、熱硬化性を示すものであれば、硬化前の流動可能な状態の時点で充填する。
【００５９】
充填材を予め充填する場合には、予めの設計通り、また手順通りに製造段階や出荷前に充填することが可能であり、これによれば、製造上高効率化を図ることが出来る。
【００６０】
また、充填材を後から充填する場合には、出荷後、例えば施工現場において、施工空間の高さ等の大きさに合わせて調整しながら充填することが可能であり、これによれば、従来施工上における微調整が困難であった問題を解消することが出来る。
【００６１】
また、充填材の充填量によって、支承装置の厚み若しくは高さを調整する場合には、充填空間に対する充填材の充填量の多少によって支承装置の厚み若しくは高さを調整することが出来、施工現場での施工空間により精密に適合させることが可能となる。
【００６２】
また、第一剛性体又は第二剛性体の支承方向の外面、例えば上面或いは下面に摺滑手段を固設することが可能であり、この摺滑手段を設定した場合、元々固定支承であった本発明の支承装置を可動支承として利用することが可能となる。
【００６３】
更に、上記第一剛性体を上部構造物に配設される上沓として、上記第二剛性体を下部構造物に配設される下沓として設定することが可能であり、その反対に、上記第二剛性体を上部構造物に配設される上沓として、上記第一剛性体を下部構造物に配設される下沓として設定することも可能である。何れの場合であっても、優れた荷重支持特性にて、上部構造物と下部構造物との間を支承することが可能となる。
【００６４】
上記上部構造物を橋桁に、上記下部構造物を橋脚或いは橋台に設定することが可能であり、この場合には、優れた荷重支持特性にて、橋桁及び橋脚或いは橋台を支承することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一の実施例における支承装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）が平面断面図であって（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｂ）が鉛直面断面図であって（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】凸部がその表面の一部に上沓側に向く傾斜面を有し、凹部を構成する壁部がその表面の一部に下沓側に向く傾斜面を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図３】凸部の上面に形成される複数の凹部と、凹部の天井から垂下される複数の凸部とを備える本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図４】凸部の上面に形成される単一の凹部と、凹部の天井から垂下される単一の凸部とを備える本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図５】中心から外方に向かってゴム層が厚くなる本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図６】中心から外方に向かってゴム層が薄くなる本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図７】凸部の断面形状が頂部を拡径した略Ｔ形状とし、壁部の断面形状が底部を拡径した略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とされた本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図８】下沓、上沓及び凸部の平面視形状が矩形である本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図９】凸部及び凹部が環状に設けられた本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図であり、（ａ）が平面断面図であって（ｂ）のＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）が鉛直面断面図であって（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１０】下沓と上沓との間にゴム層を配置しない空間を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１１】脆弱部として機能する肉薄部を下沓に有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１２】脆弱部として機能する肉薄部を上沓に有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１３】上沓の上面にすべり板を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図１４】下沓の下面にすべり板を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
以下に本発明の実施形態の支承装置の構成を詳細に説明する。本発明の支承装置は、建築物や橋梁等の構造物を支承するための支承装置であって、互いに間隙を存して位置する二つ構造体のうち、一方の構造体側に配設される第一剛性体と、この第一剛性体に対向して他方の構造体側に配設される第二剛性体と、これらの第一剛性体と第二剛性体との間に介挿される弾性体とを備えて構成される。ここで例えば、上述の一方の構造体を上部構造体、他方の構造体を下部構造体とする。より具体的な例としては、本発明の支承装置は、上部構造体としての橋桁と下部構造体としての橋脚或いは橋台との間、即ち橋桁と橋脚或いは橋台との間に配設して使用するものであり、この場合には水平荷重や鉛直荷重、回転荷重等の各種の荷重を支えると共に、荷重伝達を果たしながら地震や風、或いは動的或いは静的な交通荷重等による揺動や振動、応力を吸収分散しつつ、支承するものである。以下、上部構造体と下部構造体との間に配設して使用する例を以て本発明の支承装置の実施形態の説明をする。
【００６７】
支承装置は、少なくとも、下部構造体に直接或いは間接的に固定される第一剛性体である下沓と、上部構造体に直接的或いは間接的に固定される第二剛性体である上沓と、これら上沓と下沓との間に配設される弾性体とを備えて構成される。勿論、上沓と下沓とが入れ替わった構成とすることも可能である。
【００６８】
下部構造体に対する下沓の固定手段は、例えばボルト、ナット等の締結手段を用いて下沓を下部構造体に対して直接的に固定してもよく、或いは下沓よりも広面積の板状をなす下部プレートの如くの下部固定手段を介して下沓を下部構造体に対して間接的に固定したり、適宜の方法で固定することが出来る。また、下沓の下部に摺滑手段を配設して、下部構造体と支承装置とを相対変位可能に固定しても好い。この摺滑手段としては、例えば、ＰＴＦＥの如くの低摩擦係数の表面を有するプレート等を、下沓の下面に固定したり、或いは下部構造体や下部構造体に固定される取付手段側の上面に固定することによって構成することが可能である。尚、上沓や下沓の直接的乃至間接的な固定は、着脱可能な方法とするのが好ましく、ボルト、ナット等による締結はその一例である。
【００６９】
下沓は、上沓同様、金属やセラミックス、或いは硬質樹脂やＦＲＰの如くの強化樹脂等の鋼製素材によって構成することが好ましいが、必ずしも剛性素材に限定されるものではなく、弾性素材や剛性素材と弾性素材との組合せによって構成される材料によって構成することが出来る。各種素材から構成される下沓は、平面形状が略多角形、略円形、略長円径、略楕円形等の適宜の形状に設定することが出来るが、方形又は円形とすることが製造上、或いは施工上、交換上有利である。勿論、下沓の平面形状等は、必ずしも上沓と一致させる必要はないが、各部のサイズと、凸部や凹部の形状や位置等は下沓の設定と上沓の設定を互いに整合させる必要がある。尚、下沓は、外表面を全体的に弾性体等の被覆層で覆って、耐候性、防錆効果を得るように構成することが出来る。
【００７０】
下沓の上面側には、上方に向かって突出する凸部が一つ以上設けられる。凸部を二つ以上設ける場合には、均等間隔を存して併設することが好ましいがこれに限定されない。勿論、凸部同士の間隔は、無くても有っても好く、間隔を設定する場合には、隣接する凸部同士の間に作出される凹部には底部が作出される。凸部の設定数は、特に限定されるものではないが、例えば、ｎを自然数として、２ｎ−１条の凸部の設定数とし、凹部を２ｎ−２筋に設定するのに対して、後述する上沓に設定される凸部を２ｎ条に設定したり、上述の上沓と下沓を入れ替えた設定とする等、上沓の凸部と下沓の凸部とで、一方の設定数を一つ多目にしたり、或いは、上沓の凸部と下沓の凸部の設定数量を同数、即ち奇数条と奇数条、或いは偶数条と偶数条にすることも可能であり、円筒状の凸部の組合せ等では得られない、設計上の自由度が得られ、所定の平面面積を最大限に有効活用することが出来る。更に、支承方向から見て、凸部を環状に配設とすることも出来る。凸部を環状に配設する場合には、全周に亘って凸部を配設しても良いが、当該全周の一部のみに凸部を配設しても良い。
【００７１】
本実施形態の支承装置では、下沓に設けられた凸部が下沓側に向く外側部面を有している。具体的には、下沓に設けられる凸部の断面形状を、例えば、上端に向かって徐々に幅が広くなる形状、例えば逆台形形状、曲線的に広がる形状等に設定することによって、凸部が下沓側に向くと共に支承方向に対して傾斜する外側部面を有する形状となる。また、凸部の断面形状を、頂部が拡径された略Ｔ形状とすることによって、凸部が下沓側に向くと共に支承方向に直交する外側部面を有する形状となる。
【００７２】
凸部の上面は、平坦な面としてもよく、また曲面としたり、又は凹凸面や粗面としたり、或いはそれらの組合せとしてもよい。例えば、凸部の上面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、凸部の上面を曲面とした場合には、曲面の設定によって弾性体のバネ定数の設定が可能となり、設計上の自由度を向上させることが出来る上、耐荷重性を調整することも可能となる。また、凸部の上面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を下沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７３】
凸部の側面は、平面や曲面とすることが出来る他、凹凸面としたり、粗面としたり、或いはそれらの組合せとすることも出来る。例えば、凸部の側面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、側面を曲面とした場合には、当該側面に当接するゴム等の弾性体との接触面積を調整することや、荷重の分散性を側面上の部位によって変えることが出来る。また、側面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を上沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７４】
下沓の上面は、勿論平面とすることも出来る他、上面側から凹設される凹部及び／又は対向する基盤に向かって凸設される凸部を設けたり、粗面としたり、曲面としたり、テーパー面としたり、或いはこれらの複合した面とすることが可能である。特に、下沓の上面の略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなるように設定される傾斜面としたり、或いは、略中心から外方に向かって下沓の厚みが厚くなるように設定される傾斜面とすることが出来る。
【００７５】
上部構造体に対する上沓の固定手段は、例えばボルト、ナット等の締結手段を用いて上沓を上部構造体に対して直接的に固定してもよく、或いは上沓よりも広面積の板状をなす上部プレートの如くの上部固定手段を介して上沓を上部構造体に対して間接的に固定したり、適宜の方法で固定することが出来る。また、上沓の上部に摺滑手段を配設して、上部構造体と支承装置とを相対変位可能に固定しても好い。この摺滑手段としては、例えば、ＰＴＦＥの如くの低摩擦係数の表面を有するプレート等を、上沓の上面に固定したり、或いは上部構造体や上部構造体に固定される取付手段側の下面に固定することによって構成することが可能である。
【００７６】
上沓は、金属やセラミックス、或いは硬質樹脂やＦＲＰの如くの強化樹脂等の鋼製素材によって構成することが好ましいが、必ずしも剛性素材に限定されるものではなく、弾性素材や剛性素材と弾性素材との組合せによって構成される材料によって構成することが出来る。各種素材から構成される上沓は、平面形状が略多角形、略円形、略長円径、略楕円形等の適宜の形状に設定することが出来るが、方形又は円形とすることが製造上、或いは施工上、交換上有利である。尚、上沓は、外表面を全体的に弾性体等の被覆層で覆って、耐候性、防錆効果を得るように構成することが出来る。
【００７７】
上沓の下面側には、下方に向かって突出し、且つ、凹部を形成する一つ又は複数の壁部が設けられる。これらの壁部は、下沓の凸部が嵌合される凹部を形成するものである。この凹部は、支承方向から見て、環状に設けることが出来る。凹部を環状に設ける場合には、全周に亘って凹部を設けても良いが、当該全周の一部のみに凹部を設けても良い。そして、本実施形態の支承装置では、上沓に設けられた壁部が上沓側に向く内側部面を有している。具体的には、上沓に設けられる壁部の断面形状を、例えば、下端に向かって徐々に幅が広くなる形状に設定することによって、壁部が下沓側に向くと共に支承方向に対して傾斜する内側部面を有する形状となる。また、壁部の断面形状を、底部が拡径された略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とすることによって、壁部が上沓側に向くと共に支承方向に直交する内側部面を有する形状となる。
【００７８】
壁部の上面は、平坦な面としてもよく、また曲面としたり、又は凹凸面や粗面としたり、或いはそれらの組合せとしてもよい。例えば、壁部の上面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、壁部の上面を曲面とした場合には、曲面の設定によって弾性体のバネ定数の設定が可能となり、設計上の自由度を向上させることが出来る上、耐荷重性を調整することも可能となる。また、壁部の上面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を下沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７９】
壁部の側面は、平面や曲面とすることが出来る他、凹凸面としたり、粗面としたり、或いはそれらの組合せとすることも出来る。例えば、壁部の側面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、側面を曲面とした場合には、当該側面に当接するゴム等の弾性体との接触面積を調整することや、荷重の分散性を側面上の部位によって変えることが出来る。また、側面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を上沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００８０】
更に、上沓の下面は、勿論平面とすることも出来る他、下面側から凹設される凹部及び／又は対向する下沓に向かって凸設される凸部を設けたり、粗面としたり、曲面としたり、テーパー面としたり、或いはこれらの複合した面とすることが可能である。特に、上沓の下面の略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなるように設定される傾斜面としたり、或いは、略中心から外方に向かって上沓の厚みが厚くなるように設定される傾斜面とすることが出来る。例えば、上沓の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなる傾斜面とした下沓と組み合わせて支承装置を構成した場合には、上沓と下沓との間は、中心から半径方向外方に向かって離反する拡開した空間が作出される。従って、この空間を満たすように弾性体を配設した場合には、中心から外方に向かって弾性層が厚くなる支承装置を得ることが出来る。逆に、上沓の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが厚くなる傾斜面とした下沓と組み合わせて支承装置を構成した場合には、上沓と下沓との間は、中心から半径方向外方に向かって接近する縮閉した空間が作出される。従って、この空間を満たすように弾性体を配設した場合には、中心から外方に向かって弾性層が薄くなる支承装置を得ることが出来る。
【００８１】
尚、上沓の上揚を防止して下沓と上沓との乖離を防止するために、本発明の支承装置においては、支承方向視において、凸部の外側部面と、凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有している。例えば、凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とを平行な平面として平行かつ近接して対向配置する場合には、凸部の外側部面が下沓側を向き、凹部を構成する壁部の内側部面が上沓側を向いているために、支承方向視において凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う領域を容易に生じさせることが出来る。
【００８２】
ただし、上述のように、支承方向視において凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有する場合には、支承装置の組立て時にて、単純に上下方向に上沓と下沓とを移動させて凸部と凹部とを嵌合させようとすれば、凸部と凹部を構成する壁部とが干渉してしまう。このため、上沓及び下沓のいずれか或いは両方は、分割可能に構成されていることが好ましい。この際、必要に応じて、凸部及び凹部を形成する壁部を上沓或いは下沓に合わせて分割可能に構成しても良い。尚、上沓及び下沓の分割方向は、上沓の凸部と下沓の凹部とが所定どおり嵌合出来ればよく、支承方向であっても良いし、支承方向と異なる方向であっても良い。
【００８３】
上述のように下沓に設けられる凸部が下沓側に向く外側部面を有し、上沓に設けられる凹部を構成する壁部が上沓側に向く内側部面を有するが、更に、凸部が上沓側に向く傾斜面を有し、凹部を構成する壁部が下沓側に向く傾斜面を有するようにしても良い。これらの傾斜面は、平面であっても良いが、曲面や凹凸面或いはこれらの組み合わせであっても良い。
【００８４】
弾性体は、上沓と下沓との間に所望量配設される。この配設部位と配設量によって、鉛直荷重支持性能や水平荷重支持性能、並びに鉛直回転性能を調節することが出来る。勿論、弾性体として採用する材料によっても荷重支持性能や回転追従性などの設定を行うことが出来る。
【００８５】
弾性体の主たる構成素材となるエラストマとしては、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性エラストマや熱硬化性エラストマを用いることができ、これらの中でも天然ゴムを主成分として使用することが好ましい。具体的なエラストマ成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（臭素化、塩素化等）、アクリルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ化ゴム、多硫化ゴム、ハイパロン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−メチルアクリレート共重合体、スチレン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリオレフィン系エラストマ、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、エポキシ化天然ゴム、ｔｒａｎｓ−ポリイソプレン、ノルボルネン開環重合体（ポリノルボルネン）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ハイスチレン樹脂、イソプレンゴム等のゴムを１種単独、或いは２種以上を併用することが出来る。
【００８６】
また、弾性体を下沓と上沓との間に充満させても良いし、一部に弾性体が設けられていない空間が残るように上記弾性体を配設しても良い。そして、下沓と上沓との間に弾性体が設けられていない空間が残っている場合には、当該空間（以下、充填空間と称する）に充填材を充填することが出来る。
【００８７】
充填材は、上沓と下沓の間の適宜の部位に設定される弾性体の配設されていない空間、即ち充填空間の内部に適宜量充填されるものであり、その充填量は充填空間の容積よりも少量であっても、等量であっても、或いは多量であってもよく、少量の場合には、残存空隙分だけ圧縮乃至変形し得る余地が出来、支承装置の厚みを薄く設定出来、等量とした場合には、残存容積が無く元々の設計通りの支承装置の厚みを実現出来、また多量とした場合には、充填空間の容積が元々の設計値よりも増量して支承装置の厚みを厚く設定することが可能となり、充填材の充填量によって支承装置の厚み若しくは高さを調整し得るようにすることが出来る。
【００８８】
充填材は、少なくとも充填時には流体であることが好ましい。勿論、充填後も流体であってもよい。充填時に流体である充填材のうち、例えば、充填時には流体であるが適宜時間が経過した後に固化するものを採用することも可能である。また、一つの空間内に充填される充填材の種類は、一種類であっても或いは複数種類であってもよい。例えば、二液硬化性の流体をそれぞれ適宜量充填して硬化させて適宜の弾性係数を発現する一固体化させてもよく、勿論、予め二液を混合して置いてから充填することも出来る。また、充填材としては、流体の内部に固体や粒体を混入させて支承装置に対する外部入力の減衰性能を改善したり、気体を混入させてバネ定数や弾性を改質或いは調整するようにしてもよい。
【００８９】
充填材は、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体から構成することが可能である。充填材の主成分として気体を採用する場合には、気体は圧縮率が大きいことから高荷重支持には不向きとなるが、比較的低荷重を支持する場合には例えば空気バネのような作用をさせることが可能であり、また加圧状態で充填してもよい。また、不連続気泡のように気泡を内包する流体を充填して置きながら硬化させて、発泡体の如くの充填材とすることも可能である。また例えば、充填材の主成分として液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性の流体を採用した場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつ、荷重を支持することが可能であり、また寒冷地等の低温下においても凍結しない不凍流体を選択することが可能である。
【００９０】
充填材には、非圧縮性の流体を採用することが可能であり、充填材として非圧縮性の流体を採用した場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつも高荷重を支持することが可能となる。
【００９１】
また充填材には、高粘性の流体を採用することも可能であり、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性で高粘性の充填材を充填した場合、充填空間を囲繞する弾性体が変形した際には、当該空間内の高粘性の充填材が粘性抵抗によって変形エネルギーを減衰させる効果を期待出来る。勿論、非圧縮性を有し高粘性の流体を採用した場合には、非圧縮性流体を充填材として採用した場合に得られる効果と、高粘性流体を充填材として採用した場合に得られる効果と、両者の効果を得ることが可能となる。
【００９２】
或いは、充填材には、上沓と下沓との間に介在させる弾性体と異種又は同種の弾性体を採用することが可能である。勿論、充填材が弾性体となるためには、充填時には流動性を示すものである必要がある。例えば、弾性体が熱可塑性を示すものであれば、これを充填材として使用する場合には、当該弾性体を適宜温度に加熱して流動可能な状態にしておきながら充填する。また例えば弾性体が、熱硬化性を示すものであれば、硬化前の流動可能な状態の時点で充填し、適宜の条件で硬化させる。
【００９３】
充填材の充填は、予めの充填であってもよく、或いは製造後に充填してもよい。予め充填材を充填する場合には、充填材の充填は予めの設計通り、また手順通りに製造段階や出荷前に充填することになり、これによれば、製造上高効率化することが出来る。また、後から充填材を充填する場合には、充填材の充填は、出荷後、例えば施工現場において、施工空間の高さ等の大きさに合わせて調整しながら充填することも可能となり、これによれば、従来施工上における微調整が困難であった問題を解消することが出来る。
【００９４】
尚、上沓と下沓の間に設定する充填空間は、一つだけであっても複数設定してもよく、また一定の狭い範囲に設定したり、広範な領域に断続的に設定してもよいが、各充填空間を連通路を以て一連とすることにより、充填の容易性を向上させることが可能となる。
【００９５】
更に、本実施形態の支承装置は、下沓が上沓から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に上述の下沓に設けられる凸部と上沓に設けられる凹部を構成する壁部よりも先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えている。具体的には、上述のように下沓及び上沓のいずれか或いは両方を分割可能に構成している場合には、これらの分割部位同士を締結するボルト／ナットを脆弱部として用いることが出来る。このようなボルト／ナットは、凸部及び壁部よりも剪断面積を減少させることによって脆弱部として機能することになる。尚、下沓及び上沓の外側領域に露出して形成される肉薄部を脆弱部として用いることも可能である。このような脆弱部を備えることにより、地震等によって大きな荷重が作用した場合に、視認可能な外側に損壊が現れるため、支承装置の損壊の状況を容易に目視にて確認することが可能となる。
【実施例】
【００９６】
本発明の支承装置の実施例について添付図面を参照しながら以下に説明する。先ず、本発明の支承装置の実施例を図１を参照しながら説明する。
【００９７】
図１に示す支承装置１は、例えば橋梁において、橋桁（図示省略）と橋脚（図示省略）或いは橋台（図示省略）との間に装着して水平荷重や鉛直荷重、回転荷重等の各種の荷重を支えると共に、地震や風、動的或いは静的交通荷重等による揺動や振動、応力を吸収、分散しつつ、支承する橋梁用支承装置である。尚、図１（ａ）は支承装置１の平面断面図であり、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図である。また、図１（ｂ）は、鉛直面断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００９８】
支承装置１は、下沓２と上沓３を、弾性体、具体的にはゴム等から構成されるゴム層４を介して鉛直方向の相対変位を可能とするように嵌合させて構成されている。下沓２は、二点鎖線で示す下部プレート５を介してその下面が下部構造物として例えば橋脚に固定されている。上沓３は、二点鎖線で示す上部プレート６を介してその上面が上部構造物として例えば橋桁に固定している。勿論、ここでいう上部プレートや下部プレートは、必須ではなく、上沓と上部プレートを一体的に構成したり、下沓と下部プレートを一体的に構成したりして、上沓や下沓にそれぞれに対応する構成を持たせてもよい。
【００９９】
下沓２は、適宜の公知の材質を採用することが出来、例えば公知の鋼板等の金属、セラミックス、強化プラスチックを含むプラスチック等から構成される、平面視において略円形の板状部材から成り、下面に下部プレート５が固定されている。この下沓２の上面には、特に図１（ｂ）に示すように、中央部に単一の凸部８が設けられている。
【０１００】
凸部８は、その断面形状が上端に向かって徐々に幅が広くなる台形形状を有しており、全体としては、頂部が切断された略逆円錐形状を有している。凸部８は、このような形状を有する結果、下沓２側に向けられた円錐側面状の外側部面８ａを備えている。
【０１０１】
上沓３は、適宜の公知の材質を採用することが出来、例えば公知の鋼板等の金属、セラミックス、強化プラスチックを含むプラスチック等から構成され、全体としての平面視において略円形の板状部材から成り、上面に上部プレート６が固定されている。この上沓３の下面には、特に図１（ｂ）に示すように、凸部８を囲繞するように環状に配設された壁部９が設けられており、当該壁部９によって上沓３の中央部に上記凸部８と嵌合する凹部１０が形成されている。
【０１０２】
このような凹部１０を形成する壁部９は、図１（ｂ）に示すように、上沓３側を向く内側部面９ａを有している。この内側部面９ａは、凸部８の外側部面８ａに対向配置されており、当該外側部面８ａと平行に且つ支承方向に対して傾斜している。
【０１０３】
そして、本実施例の支承装置１においては、支承方向（図１（ｂ）における上下方向）から見て、外側部面８ａと内側部面９ａとが重なるように、凸部８と壁部９とが近接して配置されている。
【０１０４】
更に、本実施例の上沓３は、図１（ｂ）に示すように、支承方向と異なる方向に分割可能とされている。つまり、上沓３は、平面視における中心を通る直径線に沿って支承方向（鉛直方向）に切断したように支承方向と異なる方向に分割された互いに対向配置される二つの略半円状の分割体３ａ，３ｂから構成されている。そして、二つの分割体３ａ，３ｂは、これら分割体３ａ，３ｂの接合部にそれぞれ半径方向外向きに突設されたフランジ部３ｃ同士を当接させつつ、互いにボルト／ナット１１によって締結されることによって円板状の上沓３が形成される構成となっている。尚、本実施例においてボルト／ナット１１は、支承装置１に対して大きな荷重が作用した場合に、最も先に損壊する部位であって脆弱部とされ、外側から視認可能な箇所に配設されている。
【０１０５】
ゴム層４は、天然ゴム等の公知の素材を採用することが出来、下沓２と上沓３との間に介挿されており、凸部８と壁部９との間にも充填されている。
【０１０６】
このような本実施例の支承装置１では、下沓２に設けられた凸部８が当該下沓２側に向く外側部面８ａを有し、上沓３に設けられた凹部１０を構成する壁部９が当該上沓３側に向くと共に凸部８の上記外側部面８ａに対向配置される内側部面９ａを有している。一方、本実施例の支承装置１においては、下沓２と上沓３との間にゴム層４が介挿されており、凸部８の壁面及び凹部１０を構成する壁部９の壁面にゴム層４が配設された状態となる。この結果、支承方向視において、下沓２に向く凸部８の外側部面８ａ及び上沓３に向く凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａが存在する領域においては、外側部面８ａ及び内側部面９ａに沿うゴム層４の部位と、下沓２と上沓３との間に介挿される弾性体の部位とのように複数部位が存在することとなり、見かけ上、ゴム層４が複数層配設されることとなる。このようにゴム層４が支承方向において複数配置されていることにより、鉛直荷重が分散して作用することになり、鉛直荷重支持特性が向上する。従って、本実施例の支承装置１によれば、特に鉛直荷重方向支持特性に優れ、鉛直下方及び鉛直上方の揺動に追従して振動を十分に吸収、分散出来、鉛直面内における回転追随性能や回転力分散性能を向上させることが可能となる。
【０１０７】
また、本実施例の支承装置１においては、支承方向視において、凸部８の外側部面８ａと、凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとが重なり合う部分を有するため、下沓２と上沓３が離間する方向に移動した場合に、凸部８が凹部１０を構成する壁部９に引っ掛かり、下沓２と上沓３とが乖離することを防止することが出来る。つまり、支承装置１に対して上揚力が作用しても下沓２と上沓３とが乖離することによる落橋等を防止することが出来る。
【０１０８】
また、本実施例の支承装置１においては、凸部８の外側部面８ａ及び凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａが支承方向に対して傾斜しているため、外側部面８ａ及び内側部面９ａにおいて水平方向の荷重を支持しつつ、水平方向における下沓２と上沓３との相対的な変位を制限することが出来、水平荷重支持特性をも向上させることが出来る。
【０１０９】
また、本実施例の支承装置１においては、凸部８の外側部面８ａと凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとが平行とされているため、外側部面８ａと内側部面９ａとの間に配設されるゴム層４の部位が均一な厚みを有することになり、支承方向視において均等に鉛直荷重を支持することが出来る。
【０１１０】
また、本実施例の支承装置１においては、上沓３が分割可能に構成されているため、凸部８と凹部１０とを容易に嵌合させることが可能となる。
【０１１１】
また、本実施例の支承装置１においては、上沓３が下沓２から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に、凸部８又は凹部１０を構成する壁部９より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部として、上沓３の分割部位同士を締結するボルト／ナット１１を備えている。このボルト／ナット１１は、凸部８よりも剪断面積が少なく設定されており、凸部８等よりも先に損壊する。このため、地震等により大きな荷重が作用した際に、目視出来ない凸部及び凹部を構成する壁部が損壊することを防止することが出来、目視可能なボルト／ナット１１が損壊する。従って、支承装置の損壊状態を容易に把握することが可能となる。
【０１１２】
尚、本発明による支承装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下に幾つかの変形例について図面を参照して説明する。
【０１１３】
例えば、図２の断面図に示すように、凸部８がその表面の一部に上沓３側に向く傾斜面８ｂを有し、凹部１０を構成する壁部９がその表面の一部に下沓２側に向く傾斜面９ｂを有するように構成することも出来る。このような構成を採用することによって、当該傾斜面８ｂ，９ｂにおいて鉛直荷重を支持することが出来、鉛直荷重支持特性を向上させることが出来る。さらに、図３に示すように、凸部８の上面に下方に向かうに連れて窄まる凹部８ｃを設け、凹部１０の天井から垂下されると共に下方に向かうに連れて窄まる凸部１０ａを設け、これによって、実質的に傾斜面８ｂ，９ｂの面積を増加させ、鉛直荷重支持特性をさらに向上させることも出来る。尚、凸部８の上面に形成される凹部８ｃと、凹部１０の天井から垂下される凸部１０ａとは、図３に示すように複数であっても良いが、図４に示すように単数であっても良い。
【０１１４】
また、図５の断面図に示すように、上沓３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなる傾斜面とすることも出来る。上沓３と下沓２との間には、中心から半径方向外方に向かって離反する拡開した空間が作出されるため、中心から外方に向かってゴム層４を厚くすることが出来、ゴム層４は、外側程その撓み量が大きくなり、鉛直面内における回転性能を向上させることが可能となる。
【０１１５】
また、図６の断面図に示すように、上沓３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓３の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓２の厚みが厚くなる傾斜面とすることも出来る。上沓３と下沓２との間には、中心から半径方向外方に向かって接近する縮閉した空間が作出されるため、中心から外方に向かってゴム層４を薄くすることが出来、ゴム層４の密閉性を高めることが可能となる。従って、この場合には、より大きな鉛直下向き荷重を支承することが可能となる。
【０１１６】
また、図７の断面図に示すように、凸部８の断面形状を、頂部が拡径された略Ｔ形状とし、壁部９の断面形状を、底部が拡径された略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とすることも出来、この場合には、外側部面８ａ及び内側部面９ａが支承方向に対して直交した形状となる。
【０１１７】
また、図８の断面図に示すように、下沓２、上沓３及び凸部８は平面視形状が円形である必要はなく、矩形状であってもよい。
【０１１８】
また、図９に示すように、凸部８及び凹部１０が環状に設けられる構成を採用することも出来、この場合には、環状を成す凸部８或いは凹部１０の半径方向における内側部分にゴム層４を略密閉状態で抱持することが出来、より一層の高荷重を支承することが可能となる。尚、凸部８の外側部面８ａ及び凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとは、必ずしも全周に亘って設ける必要はないが、全周に設けることによって荷重を均等に且つ細かく分散することが出来、より鉛直荷重支持特性及び回転追随性能を向上させることが出来る。
【０１１９】
また、図１０に示すように、下沓２と上沓３との間にゴム層４を配置しない空間１２を形成する構成を採用することも出来る。そして、この空間１２を充填空間として、充填材を充填する構成を採用することも出来る。例えば、充填材として、加圧空気を充填する場合には、加圧空気の充填量によってゴム層４のバネ定数を調整出来る。
【０１２０】
尚、上述のように充填材としては、加圧空気に限られるものではなく、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体、非圧縮性の流体、高粘性の流体、ゴム層４と異種又は同種の弾性体を用いることができる他、エチレングリコール等の不凍性を有する流体を用いることも可能である。
【０１２１】
また、空間１２内に空気等の気体や充填材等の流体を充填させる場合には、図示省略するが空間１２の両端を密閉状態に封止しておくことが好ましい。
【０１２２】
また、上記実施例においては、ボルト／ナット１１が脆弱部として機能する構成について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図１１に示すように、下沓２に肉薄部１３を設け、当該肉薄部１３が最も先に損壊する脆弱部として機能するように構成しても良い。尚、図１２に示すように肉薄部１３を上沓３に設けてもよい。尚、このように下沓２及び上沓３に対して肉薄部１３を設ける場合には、これらの肉薄部１３が外部から目視可能なように、肉薄部１３を下沓２及び上沓３の側面まで到達するように設けることが好ましい。
【０１２３】
更に、図１３に示すように、第一の実施例の支承装置１において、下沓２の下面にすべり板１４を摺滑手段として固設することが可能であり、この場合、元々固定支承であった支承装置１を可動支承として利用することが可能となる。すべり板１４は、例えばＰＴＦＥ製とされる。
【０１２４】
また、図１４に示すように、本発明の実施例の支承装置１において、上沓３の上面にすべり板１４を備える構成を採用することもできる。勿論、すべり板１４の設定は支承装置１に限らず、本発明の主旨を逸脱しない構成の支承装置に対して設定することが可能である。
【０１２５】
尚、上述の説明では、本発明の支承装置として橋梁用支承装置について説明したが、本発明は橋梁用支承装置に限定されることはなく、各種の構造物の制震、免震用の支承装置として採用することが出来る。
【０１２６】
また、支承装置を上下反転し、下沓２を上沓として、上沓３を下沓として用いることも可能であり、或いは支承方向を水平方向としたり、鉛直方向からずれた方向に設定することも可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 支承装置、２ 下沓、３ 上沓、３ａ 分割体、３ｂ 分割体、３ｃ フランジ部、４ ゴム層、５ 下部プレート、６ 上部プレート、８ 凸部、８ａ 外側部面、８ｂ 傾斜面、９ 壁部、９ａ 内側部面、９ｂ 傾斜面、１０ 凹部、１１ ボルト／ナット、１２ 空間、１３ 肉薄部、１４ すべり板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば建築物や橋梁等の各種構造物を支承する支承装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
元来、建築物や橋梁等の構造物の支承装置には、大別して、水平方向の荷重を支承する水平荷重支承機能、鉛直方向の荷重を支承する鉛直荷重支承機能、鉛直面内における回転荷重を支承する鉛直回転支承機能等が求められる。特に橋梁用支承装置にあっては、平成７年の大震災以来、ゴムを主たる構成要素としたゴム支承装置が求められるようになった。中でも鉛直荷重支持性能があって、水平力分散性能の高い積層ゴム支承装置は、広範に使用されるようになった。
【０００３】
この積層ゴム支承装置は、例えば特許文献１に記載されているように、ゴム板と鉄板とが交互に積層され、これらが加硫接着によって相互に接着されて構成され、その上部が橋梁の橋桁等の上部構造物に固定され、その下部が橋脚等の下部構造物に固定されて設置されて用いられている。
【０００４】
しかしながら積層ゴム支承装置にあっては、構造上、積層構造を採るため、必然的に所要厚さが大きくなって嵩張る上、高荷重を支持させるには広面積化する必要があり、特に長大橋向けには大型化する欠点がある。従って、性能要求上、支承装置が大型化してしまった場合には、下部構造物である橋脚や橋台の上面の面積がより大きく要求されることになり、橋梁全体として高コスト化してしまうという欠点がある。
【０００５】
また大型の支承装置が求められる場合であって、新設でない場合には、既存の支承装置が設置されていることから設置スペースが限定されるために支承装置の大きさが特に問題となり、高さが低く面積が狭い小型の支承装置でなければ交換設置出来ないという不具合があった。
【０００６】
まして近年、建築物や橋梁等の構造物の大型化や予想される地震規模の大型化に伴い、支承装置に求められる機能や性能も高度化してきており、積層ゴム支承で対応しようとした場合、大型化してしまうことは避けられない。
【０００７】
この様な背景から先述のような鉛直高荷重支持性能の向上に伴う大型化という積層ゴム支承装置の問題の改善を図ったものとして、例えば特許文献２に記載された機能分離型の固定支承としての弾性支承装置が提案されている。この弾性支承装置は、先述のような鉛直高荷重支持性能の向上に伴う大型化という積層ゴム支承装置の問題の改善を図りつつ、鉛直回転性能の向上を図ると共に、水平荷重の支持性能を合わせ持たせた弾性支承装置である。
【０００８】
この弾性支承装置は、積層ゴム支承装置の持つ水平力分散機能は持たないものの、水平荷重支持機能を持たせながら鉛直荷重支持機能を高度化するものであって、上沓と下沓がそれぞれ互いに嵌合する同心円状の複数の円筒部と中心に位置する円柱部とからなる凸部と凹部とを有した構成とされる。そして、嵌合状態の直径鉛直断面視において、これら互いに嵌合する凸部と凹部は、それぞれ断面矩形状をなし、それらの隣接する側面同士と互いに対向する底面と頂面との間にゴム等の一様な弾性体が実質的に隙間無く充填され、連続するゴム層が挟持されて結合された構成になっている。
【０００９】
このように構成される上述の如くの弾性支承装置は、それら互いに隣接する凸部の側面と凹部の側面とこれらの間のゴム層とで水平荷重支持部が構成され、凸部の頂面と凹部の底面とこれらの間のゴム層とで鉛直荷重支持部が構成されている。
【００１０】
また、特許文献３に記載された支承装置も、特許文献２の弾性支承装置と同様に上沓と下沓が互いに嵌合する多条の円筒状の構成を採り、上沓と下沓における各凸部と凹部とを構成する円筒部や円柱部は、それぞれ鉛直断面形状における両側面間距離が端面をなす頂面に向かって接近して狭まり、両側面が傾斜してなる断面台形状に形成されて互いに嵌合され、これらの凹部と凸部との間にゴム等の一様な弾性体が実質的に隙間無く充填されて構成されている。
【００１１】
このような特許文献２及び３に記載された弾性支承装置によって、支承装置の小型化や軽量化が図られ、鉛直荷重と水平荷重の支持性能の向上がなされるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００２−１８１１２９号公報
【特許文献２】特開２００５−３３７００２号公報
【特許文献３】特開２００９−４６９４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上述した特許文献２、３に記載された弾性支承装置によれば、機能分離型固定支承装置としては、広面積化したり、厚さを増したりと支承装置を大型化させることなく、水平方向及び鉛直方向における荷重支持性能を向上させることが出来る。
【００１４】
しかしながら、例えば、当該弾性支承装置を橋梁の橋桁と橋脚との間に配設して、これらの間の荷重伝達や荷重緩和を担わせた場合、橋桁に上揚力等が作用した場合には、容易に上沓と下沓が乖離してしまい、当該弾性支承装置自体が破損したり、落橋したりする虞があった。また、過大な水平力による剪断荷重が当該弾性支承装置に作用した場合、従来の弾性支承装置では、外部からの目視確認によってその損壊の有無や状態を把握することが出来なかった。
【００１５】
本発明は、上述のような実情に鑑みて本発明者等の鋭意研究によってなされたものであり、コンパクトにして大きな鉛直下向きの荷重を効果的に支持し得、且つ、大きな水平方向の荷重を支持しつつ変位制限すると共に、鉛直面内における回転追随性能を向上させ、更に鉛直上向きの入力、即ち上揚力に十分に抵抗して支承装置自体の破損を防止すると共に落橋を防止し、また過大な入力が有った際には、予め設定された所定部位が他に先んじて損壊することによって外部から損壊状況や交換の必要性を視認することが可能で、固定支承装置としても可動支承装置としても応用可能な支承装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の支承装置は、凸部が設けられる第一剛性体と、当該凸部が配置設定される凹部が設けられる第二剛性体と、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に介挿される弾性体とが支承方向に重ねて配設される支承装置であって、前記凸部が、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く外側部面を有し、前記凹部を構成する壁部が、その表面の一部に前記第二剛性体側に向くと共に前記凸部の外側部面に対向配置される内側部面を有することを特徴とする。
【００１７】
また、支承方向視において、前記凸部の前記外側部面と、前記凹部を構成する壁部の前記内側部面とが重なり合う部分を有することを特徴とする。
【００１８】
また、前記凸部は、前記支承方向視において、環状を成すことを特徴とする。
【００１９】
また、前記凹部は、前記支承方向視にいて、環状を成すことを特徴とする。
【００２０】
また、前記凸部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記外側部面を有することを特徴とする。
【００２１】
また、前記凹部を構成する壁部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記内側部面を有することを特徴とする。
【００２２】
前記外側部面及び前記内側部面のいずれか或いは両方が前記支承方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【００２３】
また、前記外側部面と前記内側部面とが平行とされていることを特徴とする。
【００２４】
また、前記凸部は、その表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする。
【００２５】
また、前記凹部を構成する壁部は、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする。
【００２６】
また、前記凸部を複数備えることを特徴とする。
【００２７】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されていることを特徴とする。
【００２８】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と同方向であることを特徴とする。
【００２９】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体いずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と異方向であることを特徴とする。
【００３０】
また、前記第一剛性体が前記第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に前記凸部又は凹部を構成する壁部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えることを特徴とする。
【００３１】
また、前記脆弱部は、前記凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットであることを特徴とする。
【００３２】
また、前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成され、分割部位同士を締結するボルト／ナットが前記脆弱部とされていることを特徴とする。
【００３３】
また、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に前記弾性体が設けられていない空間を有することを特徴とする。
【００３４】
また、前記空間には、充填材が充填されていることを特徴とする。
【００３５】
また、前記充填材は、前記弾性体と異種の弾性体であることを特徴とする。
【００３６】
また、前記充填材は、非圧縮性の流体であることを特徴とする。
【００３７】
また、前記充填材は、前記凸部と前記凹部とを嵌合するより前に予め充填されていることを特徴とする。
【００３８】
また、前記充填材は、前記凹部と前記凸部とを嵌合した後に充填されることを特徴とする。
【００３９】
また、前記第一剛性体の支承方向における外面又は前記第二剛性体の支承方向における外面には、摺滑板が配設されることを特徴とする。
【００４０】
また、前記第一剛性体が上部構造物に配設される上沓として、前記第二剛性体が下部構造物に配設される下沓として設定されるものであることを特徴とする。
【００４１】
また、前記第二剛性体が上部構造物に配設される上沓として、前記第一剛性体が下部構造物に配設される下沓として設定されるものであることを特徴とする。
【００４２】
また、前記上部構造物が橋桁であり、前記下部構造物が橋脚あるいは橋台であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４３】
本発明においては、第一剛性体に設けられた凸部が当該第一剛性体側に向く外側部面を有し、第二剛性体に設けられた凹部を構成する壁部が当該第二剛性体側に向くと共に凸部の上記外側部面に対向配置される内側部面を有しているので、支承方向視において、凸部の外側部面と、凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有し、従って、第一剛性体と第二剛性体とが離間する方向に移動した場合に、凸部が凹部を構成する壁部に引っ掛かり、第一剛性体と第二剛性体とが乖離することを防止することが出来る。
【００４４】
また、凸部及び凹部のいずれか或いは両方が、支承方向視において、環状を成す場合には、環状を成す凸部或いは凹部の半径方向における内側部分に弾性体を略密閉状態で抱持することが出来、高荷重を支承することが可能となる。
【００４５】
更に、凸部が支承方向視において全周の一部又は全部に亘る外側部面を有する場合、或いは、凹部が支承方向視において全周の一部又は全部に亘る内側部面を有する場合には、支承方向視において、荷重を均等に分散することが出来、より鉛直荷重支持特性の高度化を図ることが可能となり、且つ回転追従性能を向上させることが出来る。
【００４６】
また、外側部面及び内側部面のいずれか或いは両方が支承方向に対して傾斜している場合には、外側部面及び内側部面において水平方向の荷重を支持することが出来、水平荷重支持特性をも向上させることが出来る。
【００４７】
また、外側部面と内側部面とが平行とされている場合には、外側部面と内側部面との間に配設される弾性体の部位が均一な厚みを有することになり、支承方向視において均等に鉛直荷重を支持することが出来る。
【００４８】
また、凸部がその表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有する、或いは、凹部を構成する壁部がその表面の一部に第一剛性体側に向く傾斜面を有する場合には、当該傾斜面において鉛直荷重を支持することが出来る。
【００４９】
また、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されている場合には、凸部と凹部とを容易に嵌合させることが可能となり、凸部及び凹部が複雑な形状に設定することも可能となる。なお、この際の分割方向は、支承方向であっても良いし、支承方向と異なる方向であっても良い。
【００５０】
また、第一剛性体が第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に凸部又は凹部を構成する壁部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備える場合には、地震等により大きな荷重が作用した際に、目視出来ない凸部及び凹部を構成する壁部が損壊することを防止することが出来、目視可能な脆弱部が損壊する。従って、支承装置の損壊状態を容易に把握することが可能となる。この脆弱部としては、例えば、凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットを用いることが出来、より具体的には、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成された場合の分割部位同士を締結するボルト／ナットを用いることが出来る。また、脆弱部を、第一剛性体及び第二剛性体のいずれか或いは両方に対して設けられた肉薄部とすることも可能である。
【００５１】
また、第一剛性体と第二剛性体との間に弾性体が設けられていない空間を有する場合には、弾性体が荷重を受けて変形する場合に当該空間に入り込むことが可能となり、弾性体の許容変形量を大きくすることが出来、バネ定数を低下させることができる。つまり、当該空間を設けることによって、バネ定数の調整を行うことが出来る。
【００５２】
更に、当該空間に充填材を充填することが出来る。この充填材の構成材料や充填量、充填位置、充填空間の形状等の設定により、支承装置のバネ定数や高さ、荷重支持性能、荷重減衰性能、鉛直面内における回転追従性能等々多用な機能や性能の調整を図ることが出来るようになる。
【００５３】
尚、充填材としては、例えば、第一剛性体と第二剛性体との間に介挿される弾性体と異種の弾性体や非圧縮性の流体を用いることが出来る。充填材の種類を選択することによって上述のように支承装置のバネ定数や高さ、荷重支持性能、荷重減衰性能、鉛直面内における回転追従性能等々多用な機能や性能の調整を図ることが出来る。
【００５４】
充填材として流体を用いる場合には、例えば、充填時には流体であるが適宜時間が経過した後に固化するものであってもよい。また、一つの空間内に充填される充填材の種類は、一種類であっても或いは複数種類であってもよい。例えば、二液硬化性の流体をそれぞれ適宜量充填して硬化させて適宜の弾性係数を発現するように一固体化させてもよく、勿論、予め二液を混合しておいてから充填することも出来る。また、充填材としては、流体の内部に固体や粒体、気体を混入させたものであってもよい。
【００５５】
また、充填材は、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体から構成することができる。気体は、圧縮率が大きいことから高荷重支持には不向きであるが、比較的低荷重を支持する場合には例えば空気バネのような作用をさせることが可能であり、また加圧状態で充填してもよい。また、不連続気泡のように気泡を内包する流体を充填して置きながら硬化させて、発泡体の如くの充填材とすることも可能である。また例えば、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性の充填材を充填した場合、充填空間の変形に自在に対応しつつ、荷重を支持することが可能であり、また寒冷地等の低温下においても凍結しない不凍流体を選択することが可能である。
【００５６】
充填材が、非圧縮性の流体である場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつも高荷重を支持することが可能となる。
【００５７】
充填材が、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性で高粘性の高粘性流体である場合には、充填空間を囲繞する弾性体が変形した際に、当該空間内の高粘性の充填材の粘性抵抗によって変形エネルギーを減衰させる効果を期待出来る。
【００５８】
また、上述のように、充填材を異種の弾性体とすることも出来る。勿論、充填材が弾性体となるためには、充填時には流動性を示すものである必要がある。例えば、弾性体が熱可塑性を示すものであれば、これを充填材として使用する場合には、当該弾性体を適宜温度に加熱して流動可能な状態にしておきながら充填する。また例えば弾性体が、熱硬化性を示すものであれば、硬化前の流動可能な状態の時点で充填する。
【００５９】
充填材を予め充填する場合には、予めの設計通り、また手順通りに製造段階や出荷前に充填することが可能であり、これによれば、製造上高効率化を図ることが出来る。
【００６０】
また、充填材を後から充填する場合には、出荷後、例えば施工現場において、施工空間の高さ等の大きさに合わせて調整しながら充填することが可能であり、これによれば、従来施工上における微調整が困難であった問題を解消することが出来る。
【００６１】
また、充填材の充填量によって、支承装置の厚み若しくは高さを調整する場合には、充填空間に対する充填材の充填量の多少によって支承装置の厚み若しくは高さを調整することが出来、施工現場での施工空間により精密に適合させることが可能となる。
【００６２】
また、第一剛性体又は第二剛性体の支承方向の外面、例えば上面或いは下面に摺滑手段を固設することが可能であり、この摺滑手段を設定した場合、元々固定支承であった本発明の支承装置を可動支承として利用することが可能となる。
【００６３】
更に、上記第一剛性体を上部構造物に配設される上沓として、上記第二剛性体を下部構造物に配設される下沓として設定することが可能であり、その反対に、上記第二剛性体を上部構造物に配設される上沓として、上記第一剛性体を下部構造物に配設される下沓として設定することも可能である。何れの場合であっても、優れた荷重支持特性にて、上部構造物と下部構造物との間を支承することが可能となる。
【００６４】
上記上部構造物を橋桁に、上記下部構造物を橋脚或いは橋台に設定することが可能であり、この場合には、優れた荷重支持特性にて、橋桁及び橋脚或いは橋台を支承することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６５】
【図１】本発明の第一の実施例における支承装置の概略構成を示す断面図であり、（ａ）が平面断面図であって（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図、（ｂ）が鉛直面断面図であって（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図２】凸部がその表面の一部に上沓側に向く傾斜面を有し、凹部を構成する壁部がその表面の一部に下沓側に向く傾斜面を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図３】凸部の上面に形成される複数の凹部と、凹部の天井から垂下される複数の凸部とを備える本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図４】凸部の上面に形成される単一の凹部と、凹部の天井から垂下される単一の凸部とを備える本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図５】中心から外方に向かってゴム層が厚くなる本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図６】中心から外方に向かってゴム層が薄くなる本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図７】凸部の断面形状が頂部を拡径した略Ｔ形状とし、壁部の断面形状が底部を拡径した略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とされた本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図８】下沓、上沓及び凸部の平面視形状が矩形である本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図９】凸部及び凹部が環状に設けられた本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図であり、（ａ）が平面断面図であって（ｂ）のＤ−Ｄ’断面図、（ｂ）が鉛直面断面図であって（ａ）のＣ−Ｃ’断面図である。
【図１０】下沓と上沓との間にゴム層を配置しない空間を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１１】脆弱部として機能する肉薄部を下沓に有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１２】脆弱部として機能する肉薄部を上沓に有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図１３】上沓の上面にすべり板を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【図１４】下沓の下面にすべり板を有する本発明の一実施例における支承装置の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００６６】
以下に本発明の実施形態の支承装置の構成を詳細に説明する。本発明の支承装置は、建築物や橋梁等の構造物を支承するための支承装置であって、互いに間隙を存して位置する二つ構造体のうち、一方の構造体側に配設される第一剛性体と、この第一剛性体に対向して他方の構造体側に配設される第二剛性体と、これらの第一剛性体と第二剛性体との間に介挿される弾性体とを備えて構成される。ここで例えば、上述の一方の構造体を上部構造体、他方の構造体を下部構造体とする。より具体的な例としては、本発明の支承装置は、上部構造体としての橋桁と下部構造体としての橋脚或いは橋台との間、即ち橋桁と橋脚或いは橋台との間に配設して使用するものであり、この場合には水平荷重や鉛直荷重、回転荷重等の各種の荷重を支えると共に、荷重伝達を果たしながら地震や風、或いは動的或いは静的な交通荷重等による揺動や振動、応力を吸収分散しつつ、支承するものである。以下、上部構造体と下部構造体との間に配設して使用する例を以て本発明の支承装置の実施形態の説明をする。
【００６７】
支承装置は、少なくとも、下部構造体に直接或いは間接的に固定される第一剛性体である下沓と、上部構造体に直接的或いは間接的に固定される第二剛性体である上沓と、これら上沓と下沓との間に配設される弾性体とを備えて構成される。勿論、上沓と下沓とが入れ替わった構成とすることも可能である。
【００６８】
下部構造体に対する下沓の固定手段は、例えばボルト、ナット等の締結手段を用いて下沓を下部構造体に対して直接的に固定してもよく、或いは下沓よりも広面積の板状をなす下部プレートの如くの下部固定手段を介して下沓を下部構造体に対して間接的に固定したり、適宜の方法で固定することが出来る。また、下沓の下部に摺滑手段を配設して、下部構造体と支承装置とを相対変位可能に固定しても好い。この摺滑手段としては、例えば、ＰＴＦＥの如くの低摩擦係数の表面を有するプレート等を、下沓の下面に固定したり、或いは下部構造体や下部構造体に固定される取付手段側の上面に固定することによって構成することが可能である。尚、上沓や下沓の直接的乃至間接的な固定は、着脱可能な方法とするのが好ましく、ボルト、ナット等による締結はその一例である。
【００６９】
下沓は、上沓同様、金属やセラミックス、或いは硬質樹脂やＦＲＰの如くの強化樹脂等の鋼製素材によって構成することが好ましいが、必ずしも剛性素材に限定されるものではなく、弾性素材や剛性素材と弾性素材との組合せによって構成される材料によって構成することが出来る。各種素材から構成される下沓は、平面形状が略多角形、略円形、略長円径、略楕円形等の適宜の形状に設定することが出来るが、方形又は円形とすることが製造上、或いは施工上、交換上有利である。勿論、下沓の平面形状等は、必ずしも上沓と一致させる必要はないが、各部のサイズと、凸部や凹部の形状や位置等は下沓の設定と上沓の設定を互いに整合させる必要がある。尚、下沓は、外表面を全体的に弾性体等の被覆層で覆って、耐候性、防錆効果を得るように構成することが出来る。
【００７０】
下沓の上面側には、上方に向かって突出する凸部が一つ以上設けられる。凸部を二つ以上設ける場合には、均等間隔を存して併設することが好ましいがこれに限定されない。勿論、凸部同士の間隔は、無くても有っても好く、間隔を設定する場合には、隣接する凸部同士の間に作出される凹部には底部が作出される。凸部の設定数は、特に限定されるものではないが、例えば、ｎを自然数として、２ｎ−１条の凸部の設定数とし、凹部を２ｎ−２筋に設定するのに対して、後述する上沓に設定される凸部を２ｎ条に設定したり、上述の上沓と下沓を入れ替えた設定とする等、上沓の凸部と下沓の凸部とで、一方の設定数を一つ多目にしたり、或いは、上沓の凸部と下沓の凸部の設定数量を同数、即ち奇数条と奇数条、或いは偶数条と偶数条にすることも可能であり、円筒状の凸部の組合せ等では得られない、設計上の自由度が得られ、所定の平面面積を最大限に有効活用することが出来る。更に、支承方向から見て、凸部を環状に配設とすることも出来る。凸部を環状に配設する場合には、全周に亘って凸部を配設しても良いが、当該全周の一部のみに凸部を配設しても良い。
【００７１】
本実施形態の支承装置では、下沓に設けられた凸部が下沓側に向く外側部面を有している。具体的には、下沓に設けられる凸部の断面形状を、例えば、上端に向かって徐々に幅が広くなる形状、例えば逆台形形状、曲線的に広がる形状等に設定することによって、凸部が下沓側に向くと共に支承方向に対して傾斜する外側部面を有する形状となる。また、凸部の断面形状を、頂部が拡径された略Ｔ形状とすることによって、凸部が下沓側に向くと共に支承方向に直交する外側部面を有する形状となる。
【００７２】
凸部の上面は、平坦な面としてもよく、また曲面としたり、又は凹凸面や粗面としたり、或いはそれらの組合せとしてもよい。例えば、凸部の上面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、凸部の上面を曲面とした場合には、曲面の設定によって弾性体のバネ定数の設定が可能となり、設計上の自由度を向上させることが出来る上、耐荷重性を調整することも可能となる。また、凸部の上面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を下沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７３】
凸部の側面は、平面や曲面とすることが出来る他、凹凸面としたり、粗面としたり、或いはそれらの組合せとすることも出来る。例えば、凸部の側面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、側面を曲面とした場合には、当該側面に当接するゴム等の弾性体との接触面積を調整することや、荷重の分散性を側面上の部位によって変えることが出来る。また、側面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を上沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７４】
下沓の上面は、勿論平面とすることも出来る他、上面側から凹設される凹部及び／又は対向する基盤に向かって凸設される凸部を設けたり、粗面としたり、曲面としたり、テーパー面としたり、或いはこれらの複合した面とすることが可能である。特に、下沓の上面の略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなるように設定される傾斜面としたり、或いは、略中心から外方に向かって下沓の厚みが厚くなるように設定される傾斜面とすることが出来る。
【００７５】
上部構造体に対する上沓の固定手段は、例えばボルト、ナット等の締結手段を用いて上沓を上部構造体に対して直接的に固定してもよく、或いは上沓よりも広面積の板状をなす上部プレートの如くの上部固定手段を介して上沓を上部構造体に対して間接的に固定したり、適宜の方法で固定することが出来る。また、上沓の上部に摺滑手段を配設して、上部構造体と支承装置とを相対変位可能に固定しても好い。この摺滑手段としては、例えば、ＰＴＦＥの如くの低摩擦係数の表面を有するプレート等を、上沓の上面に固定したり、或いは上部構造体や上部構造体に固定される取付手段側の下面に固定することによって構成することが可能である。
【００７６】
上沓は、金属やセラミックス、或いは硬質樹脂やＦＲＰの如くの強化樹脂等の鋼製素材によって構成することが好ましいが、必ずしも剛性素材に限定されるものではなく、弾性素材や剛性素材と弾性素材との組合せによって構成される材料によって構成することが出来る。各種素材から構成される上沓は、平面形状が略多角形、略円形、略長円径、略楕円形等の適宜の形状に設定することが出来るが、方形又は円形とすることが製造上、或いは施工上、交換上有利である。尚、上沓は、外表面を全体的に弾性体等の被覆層で覆って、耐候性、防錆効果を得るように構成することが出来る。
【００７７】
上沓の下面側には、下方に向かって突出し、且つ、凹部を形成する一つ又は複数の壁部が設けられる。これらの壁部は、下沓の凸部が嵌合される凹部を形成するものである。この凹部は、支承方向から見て、環状に設けることが出来る。凹部を環状に設ける場合には、全周に亘って凹部を設けても良いが、当該全周の一部のみに凹部を設けても良い。そして、本実施形態の支承装置では、上沓に設けられた壁部が上沓側に向く内側部面を有している。具体的には、上沓に設けられる壁部の断面形状を、例えば、下端に向かって徐々に幅が広くなる形状に設定することによって、壁部が下沓側に向くと共に支承方向に対して傾斜する内側部面を有する形状となる。また、壁部の断面形状を、底部が拡径された略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とすることによって、壁部が上沓側に向くと共に支承方向に直交する内側部面を有する形状となる。
【００７８】
壁部の上面は、平坦な面としてもよく、また曲面としたり、又は凹凸面や粗面としたり、或いはそれらの組合せとしてもよい。例えば、壁部の上面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、壁部の上面を曲面とした場合には、曲面の設定によって弾性体のバネ定数の設定が可能となり、設計上の自由度を向上させることが出来る上、耐荷重性を調整することも可能となる。また、壁部の上面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を下沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００７９】
壁部の側面は、平面や曲面とすることが出来る他、凹凸面としたり、粗面としたり、或いはそれらの組合せとすることも出来る。例えば、壁部の側面を平坦な面とした場合には、設計や製作が容易である。また、側面を曲面とした場合には、当該側面に当接するゴム等の弾性体との接触面積を調整することや、荷重の分散性を側面上の部位によって変えることが出来る。また、側面を凹凸面としたり、粗面とすることで、ゴム等の弾性体を上沓に接着した場合における耐剥離性を改善することが出来る。
【００８０】
更に、上沓の下面は、勿論平面とすることも出来る他、下面側から凹設される凹部及び／又は対向する下沓に向かって凸設される凸部を設けたり、粗面としたり、曲面としたり、テーパー面としたり、或いはこれらの複合した面とすることが可能である。特に、上沓の下面の略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなるように設定される傾斜面としたり、或いは、略中心から外方に向かって上沓の厚みが厚くなるように設定される傾斜面とすることが出来る。例えば、上沓の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなる傾斜面とした下沓と組み合わせて支承装置を構成した場合には、上沓と下沓との間は、中心から半径方向外方に向かって離反する拡開した空間が作出される。従って、この空間を満たすように弾性体を配設した場合には、中心から外方に向かって弾性層が厚くなる支承装置を得ることが出来る。逆に、上沓の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが厚くなる傾斜面とした下沓と組み合わせて支承装置を構成した場合には、上沓と下沓との間は、中心から半径方向外方に向かって接近する縮閉した空間が作出される。従って、この空間を満たすように弾性体を配設した場合には、中心から外方に向かって弾性層が薄くなる支承装置を得ることが出来る。
【００８１】
尚、上沓の上揚を防止して下沓と上沓との乖離を防止するために、本発明の支承装置においては、支承方向視において、凸部の外側部面と、凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有している。例えば、凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とを平行な平面として平行かつ近接して対向配置する場合には、凸部の外側部面が下沓側を向き、凹部を構成する壁部の内側部面が上沓側を向いているために、支承方向視において凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う領域を容易に生じさせることが出来る。
【００８２】
ただし、上述のように、支承方向視において凸部の外側部面と凹部を構成する壁部の内側部面とが重なり合う部分を有する場合には、支承装置の組立て時にて、単純に上下方向に上沓と下沓とを移動させて凸部と凹部とを嵌合させようとすれば、凸部と凹部を構成する壁部とが干渉してしまう。このため、上沓及び下沓のいずれか或いは両方は、分割可能に構成されていることが好ましい。この際、必要に応じて、凸部及び凹部を形成する壁部を上沓或いは下沓に合わせて分割可能に構成しても良い。尚、上沓及び下沓の分割方向は、上沓の凸部と下沓の凹部とが所定どおり嵌合出来ればよく、支承方向であっても良いし、支承方向と異なる方向であっても良い。
【００８３】
上述のように下沓に設けられる凸部が下沓側に向く外側部面を有し、上沓に設けられる凹部を構成する壁部が上沓側に向く内側部面を有するが、更に、凸部が上沓側に向く傾斜面を有し、凹部を構成する壁部が下沓側に向く傾斜面を有するようにしても良い。これらの傾斜面は、平面であっても良いが、曲面や凹凸面或いはこれらの組み合わせであっても良い。
【００８４】
弾性体は、上沓と下沓との間に所望量配設される。この配設部位と配設量によって、鉛直荷重支持性能や水平荷重支持性能、並びに鉛直回転性能を調節することが出来る。勿論、弾性体として採用する材料によっても荷重支持性能や回転追従性などの設定を行うことが出来る。
【００８５】
弾性体の主たる構成素材となるエラストマとしては、天然ゴムや合成ゴム、熱可塑性エラストマや熱硬化性エラストマを用いることができ、これらの中でも天然ゴムを主成分として使用することが好ましい。具体的なエラストマ成分としては、例えば、天然ゴム（ＮＲ）、ポリイソプレンゴム（ＩＲ）、ポリブタジエンゴム（ＢＲ）、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、エチレン−プロピレンゴム、ブチルゴム（ＩＩＲ）、ハロゲン化ブチルゴム（臭素化、塩素化等）、アクリルゴム、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ化ゴム、多硫化ゴム、ハイパロン、エチレン酢酸ビニルゴム、エピクロルヒドリンゴム、エチレン−メチルアクリレート共重合体、スチレン系エラストマ、ウレタン系エラストマ、ポリオレフィン系エラストマ、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、スチレン・イソプレン・スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、エポキシ化天然ゴム、ｔｒａｎｓ−ポリイソプレン、ノルボルネン開環重合体（ポリノルボルネン）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ハイスチレン樹脂、イソプレンゴム等のゴムを１種単独、或いは２種以上を併用することが出来る。
【００８６】
また、弾性体を下沓と上沓との間に充満させても良いし、一部に弾性体が設けられていない空間が残るように上記弾性体を配設しても良い。そして、下沓と上沓との間に弾性体が設けられていない空間が残っている場合には、当該空間（以下、充填空間と称する）に充填材を充填することが出来る。
【００８７】
充填材は、上沓と下沓の間の適宜の部位に設定される弾性体の配設されていない空間、即ち充填空間の内部に適宜量充填されるものであり、その充填量は充填空間の容積よりも少量であっても、等量であっても、或いは多量であってもよく、少量の場合には、残存空隙分だけ圧縮乃至変形し得る余地が出来、支承装置の厚みを薄く設定出来、等量とした場合には、残存容積が無く元々の設計通りの支承装置の厚みを実現出来、また多量とした場合には、充填空間の容積が元々の設計値よりも増量して支承装置の厚みを厚く設定することが可能となり、充填材の充填量によって支承装置の厚み若しくは高さを調整し得るようにすることが出来る。
【００８８】
充填材は、少なくとも充填時には流体であることが好ましい。勿論、充填後も流体であってもよい。充填時に流体である充填材のうち、例えば、充填時には流体であるが適宜時間が経過した後に固化するものを採用することも可能である。また、一つの空間内に充填される充填材の種類は、一種類であっても或いは複数種類であってもよい。例えば、二液硬化性の流体をそれぞれ適宜量充填して硬化させて適宜の弾性係数を発現する一固体化させてもよく、勿論、予め二液を混合して置いてから充填することも出来る。また、充填材としては、流体の内部に固体や粒体を混入させて支承装置に対する外部入力の減衰性能を改善したり、気体を混入させてバネ定数や弾性を改質或いは調整するようにしてもよい。
【００８９】
充填材は、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体から構成することが可能である。充填材の主成分として気体を採用する場合には、気体は圧縮率が大きいことから高荷重支持には不向きとなるが、比較的低荷重を支持する場合には例えば空気バネのような作用をさせることが可能であり、また加圧状態で充填してもよい。また、不連続気泡のように気泡を内包する流体を充填して置きながら硬化させて、発泡体の如くの充填材とすることも可能である。また例えば、充填材の主成分として液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性の流体を採用した場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつ、荷重を支持することが可能であり、また寒冷地等の低温下においても凍結しない不凍流体を選択することが可能である。
【００９０】
充填材には、非圧縮性の流体を採用することが可能であり、充填材として非圧縮性の流体を採用した場合には、充填空間の変形に自在に対応しつつも高荷重を支持することが可能となる。
【００９１】
また充填材には、高粘性の流体を採用することも可能であり、液体やスラリー状乃至ゲル状の非硬化性で高粘性の充填材を充填した場合、充填空間を囲繞する弾性体が変形した際には、当該空間内の高粘性の充填材が粘性抵抗によって変形エネルギーを減衰させる効果を期待出来る。勿論、非圧縮性を有し高粘性の流体を採用した場合には、非圧縮性流体を充填材として採用した場合に得られる効果と、高粘性流体を充填材として採用した場合に得られる効果と、両者の効果を得ることが可能となる。
【００９２】
或いは、充填材には、上沓と下沓との間に介在させる弾性体と異種又は同種の弾性体を採用することが可能である。勿論、充填材が弾性体となるためには、充填時には流動性を示すものである必要がある。例えば、弾性体が熱可塑性を示すものであれば、これを充填材として使用する場合には、当該弾性体を適宜温度に加熱して流動可能な状態にしておきながら充填する。また例えば弾性体が、熱硬化性を示すものであれば、硬化前の流動可能な状態の時点で充填し、適宜の条件で硬化させる。
【００９３】
充填材の充填は、予めの充填であってもよく、或いは製造後に充填してもよい。予め充填材を充填する場合には、充填材の充填は予めの設計通り、また手順通りに製造段階や出荷前に充填することになり、これによれば、製造上高効率化することが出来る。また、後から充填材を充填する場合には、充填材の充填は、出荷後、例えば施工現場において、施工空間の高さ等の大きさに合わせて調整しながら充填することも可能となり、これによれば、従来施工上における微調整が困難であった問題を解消することが出来る。
【００９４】
尚、上沓と下沓の間に設定する充填空間は、一つだけであっても複数設定してもよく、また一定の狭い範囲に設定したり、広範な領域に断続的に設定してもよいが、各充填空間を連通路を以て一連とすることにより、充填の容易性を向上させることが可能となる。
【００９５】
更に、本実施形態の支承装置は、下沓が上沓から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に上述の下沓に設けられる凸部と上沓に設けられる凹部を構成する壁部よりも先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えている。具体的には、上述のように下沓及び上沓のいずれか或いは両方を分割可能に構成している場合には、これらの分割部位同士を締結するボルト／ナットを脆弱部として用いることが出来る。このようなボルト／ナットは、凸部及び壁部よりも剪断面積を減少させることによって脆弱部として機能することになる。尚、下沓及び上沓の外側領域に露出して形成される肉薄部を脆弱部として用いることも可能である。このような脆弱部を備えることにより、地震等によって大きな荷重が作用した場合に、視認可能な外側に損壊が現れるため、支承装置の損壊の状況を容易に目視にて確認することが可能となる。
【実施例】
【００９６】
本発明の支承装置の実施例について添付図面を参照しながら以下に説明する。先ず、本発明の支承装置の実施例を図１を参照しながら説明する。
【００９７】
図１に示す支承装置１は、例えば橋梁において、橋桁（図示省略）と橋脚（図示省略）或いは橋台（図示省略）との間に装着して水平荷重や鉛直荷重、回転荷重等の各種の荷重を支えると共に、地震や風、動的或いは静的交通荷重等による揺動や振動、応力を吸収、分散しつつ、支承する橋梁用支承装置である。尚、図１（ａ）は支承装置１の平面断面図であり、図１（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図である。また、図１（ｂ）は、鉛直面断面図であり、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００９８】
支承装置１は、下沓２と上沓３を、弾性体、具体的にはゴム等から構成されるゴム層４を介して鉛直方向の相対変位を可能とするように嵌合させて構成されている。下沓２は、二点鎖線で示す下部プレート５を介してその下面が下部構造物として例えば橋脚に固定されている。上沓３は、二点鎖線で示す上部プレート６を介してその上面が上部構造物として例えば橋桁に固定している。勿論、ここでいう上部プレートや下部プレートは、必須ではなく、上沓と上部プレートを一体的に構成したり、下沓と下部プレートを一体的に構成したりして、上沓や下沓にそれぞれに対応する構成を持たせてもよい。
【００９９】
下沓２は、適宜の公知の材質を採用することが出来、例えば公知の鋼板等の金属、セラミックス、強化プラスチックを含むプラスチック等から構成される、平面視において略円形の板状部材から成り、下面に下部プレート５が固定されている。この下沓２の上面には、特に図１（ｂ）に示すように、中央部に単一の凸部８が設けられている。
【０１００】
凸部８は、その断面形状が上端に向かって徐々に幅が広くなる台形形状を有しており、全体としては、頂部が切断された略逆円錐形状を有している。凸部８は、このような形状を有する結果、下沓２側に向けられた円錐側面状の外側部面８ａを備えている。
【０１０１】
上沓３は、適宜の公知の材質を採用することが出来、例えば公知の鋼板等の金属、セラミックス、強化プラスチックを含むプラスチック等から構成され、全体としての平面視において略円形の板状部材から成り、上面に上部プレート６が固定されている。この上沓３の下面には、特に図１（ｂ）に示すように、凸部８を囲繞するように環状に配設された壁部９が設けられており、当該壁部９によって上沓３の中央部に上記凸部８と嵌合する凹部１０が形成されている。
【０１０２】
このような凹部１０を形成する壁部９は、図１（ｂ）に示すように、上沓３側を向く内側部面９ａを有している。この内側部面９ａは、凸部８の外側部面８ａに対向配置されており、当該外側部面８ａと平行に且つ支承方向に対して傾斜している。
【０１０３】
そして、本実施例の支承装置１においては、支承方向（図１（ｂ）における上下方向）から見て、外側部面８ａと内側部面９ａとが重なるように、凸部８と壁部９とが近接して配置されている。
【０１０４】
更に、本実施例の上沓３は、図１（ｂ）に示すように、支承方向と異なる方向に分割可能とされている。つまり、上沓３は、平面視における中心を通る直径線に沿って支承方向（鉛直方向）に切断したように支承方向と異なる方向に分割された互いに対向配置される二つの略半円状の分割体３ａ，３ｂから構成されている。そして、二つの分割体３ａ，３ｂは、これら分割体３ａ，３ｂの接合部にそれぞれ半径方向外向きに突設されたフランジ部３ｃ同士を当接させつつ、互いにボルト／ナット１１によって締結されることによって円板状の上沓３が形成される構成となっている。尚、本実施例においてボルト／ナット１１は、支承装置１に対して大きな荷重が作用した場合に、最も先に損壊する部位であって脆弱部とされ、外側から視認可能な箇所に配設されている。
【０１０５】
ゴム層４は、天然ゴム等の公知の素材を採用することが出来、下沓２と上沓３との間に介挿されており、凸部８と壁部９との間にも充填されている。
【０１０６】
このような本実施例の支承装置１では、下沓２に設けられた凸部８が当該下沓２側に向く外側部面８ａを有し、上沓３に設けられた凹部１０を構成する壁部９が当該上沓３側に向くと共に凸部８の上記外側部面８ａに対向配置される内側部面９ａを有している。一方、本実施例の支承装置１においては、下沓２と上沓３との間にゴム層４が介挿されており、凸部８の壁面及び凹部１０を構成する壁部９の壁面にゴム層４が配設された状態となる。この結果、支承方向視において、下沓２に向く凸部８の外側部面８ａ及び上沓３に向く凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａが存在する領域においては、外側部面８ａ及び内側部面９ａに沿うゴム層４の部位と、下沓２と上沓３との間に介挿される弾性体の部位とのように複数部位が存在することとなり、見かけ上、ゴム層４が複数層配設されることとなる。このようにゴム層４が支承方向において複数配置されていることにより、鉛直荷重が分散して作用することになり、鉛直荷重支持特性が向上する。従って、本実施例の支承装置１によれば、特に鉛直荷重方向支持特性に優れ、鉛直下方及び鉛直上方の揺動に追従して振動を十分に吸収、分散出来、鉛直面内における回転追随性能や回転力分散性能を向上させることが可能となる。
【０１０７】
また、本実施例の支承装置１においては、支承方向視において、凸部８の外側部面８ａと、凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとが重なり合う部分を有するため、下沓２と上沓３が離間する方向に移動した場合に、凸部８が凹部１０を構成する壁部９に引っ掛かり、下沓２と上沓３とが乖離することを防止することが出来る。つまり、支承装置１に対して上揚力が作用しても下沓２と上沓３とが乖離することによる落橋等を防止することが出来る。
【０１０８】
また、本実施例の支承装置１においては、凸部８の外側部面８ａ及び凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａが支承方向に対して傾斜しているため、外側部面８ａ及び内側部面９ａにおいて水平方向の荷重を支持しつつ、水平方向における下沓２と上沓３との相対的な変位を制限することが出来、水平荷重支持特性をも向上させることが出来る。
【０１０９】
また、本実施例の支承装置１においては、凸部８の外側部面８ａと凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとが平行とされているため、外側部面８ａと内側部面９ａとの間に配設されるゴム層４の部位が均一な厚みを有することになり、支承方向視において均等に鉛直荷重を支持することが出来る。
【０１１０】
また、本実施例の支承装置１においては、上沓３が分割可能に構成されているため、凸部８と凹部１０とを容易に嵌合させることが可能となる。
【０１１１】
また、本実施例の支承装置１においては、上沓３が下沓２から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に、凸部８又は凹部１０を構成する壁部９より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部として、上沓３の分割部位同士を締結するボルト／ナット１１を備えている。このボルト／ナット１１は、凸部８よりも剪断面積が少なく設定されており、凸部８等よりも先に損壊する。このため、地震等により大きな荷重が作用した際に、目視出来ない凸部及び凹部を構成する壁部が損壊することを防止することが出来、目視可能なボルト／ナット１１が損壊する。従って、支承装置の損壊状態を容易に把握することが可能となる。
【０１１２】
尚、本発明による支承装置は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下に幾つかの変形例について図面を参照して説明する。
【０１１３】
例えば、図２の断面図に示すように、凸部８がその表面の一部に上沓３側に向く傾斜面８ｂを有し、凹部１０を構成する壁部９がその表面の一部に下沓２側に向く傾斜面９ｂを有するように構成することも出来る。このような構成を採用することによって、当該傾斜面８ｂ，９ｂにおいて鉛直荷重を支持することが出来、鉛直荷重支持特性を向上させることが出来る。さらに、図３に示すように、凸部８の上面に下方に向かうに連れて窄まる凹部８ｃを設け、凹部１０の天井から垂下されると共に下方に向かうに連れて窄まる凸部１０ａを設け、これによって、実質的に傾斜面８ｂ，９ｂの面積を増加させ、鉛直荷重支持特性をさらに向上させることも出来る。尚、凸部８の上面に形成される凹部８ｃと、凹部１０の天井から垂下される凸部１０ａとは、図３に示すように複数であっても良いが、図４に示すように単数であっても良い。
【０１１４】
また、図５の断面図に示すように、上沓３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓の厚みが薄くなる傾斜面とすることも出来る。上沓３と下沓２との間には、中心から半径方向外方に向かって離反する拡開した空間が作出されるため、中心から外方に向かってゴム層４を厚くすることが出来、ゴム層４は、外側程その撓み量が大きくなり、鉛直面内における回転性能を向上させることが可能となる。
【０１１５】
また、図６の断面図に示すように、上沓３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓３の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓２の厚みが厚くなる傾斜面とすることも出来る。上沓３と下沓２との間には、中心から半径方向外方に向かって接近する縮閉した空間が作出されるため、中心から外方に向かってゴム層４を薄くすることが出来、ゴム層４の密閉性を高めることが可能となる。従って、この場合には、より大きな鉛直下向き荷重を支承することが可能となる。
【０１１６】
また、図７の断面図に示すように、凸部８の断面形状を、頂部が拡径された略Ｔ形状とし、壁部９の断面形状を、底部が拡径された略Ｌ形状或いは反転Ｌ形状とすることも出来、この場合には、外側部面８ａ及び内側部面９ａが支承方向に対して直交した形状となる。
【０１１７】
また、図８の断面図に示すように、下沓２、上沓３及び凸部８は平面視形状が円形である必要はなく、矩形状であってもよい。
【０１１８】
また、図９に示すように、凸部８及び凹部１０が環状に設けられる構成を採用することも出来、この場合には、環状を成す凸部８或いは凹部１０の半径方向における内側部分にゴム層４を略密閉状態で抱持することが出来、より一層の高荷重を支承することが可能となる。尚、凸部８の外側部面８ａ及び凹部１０を構成する壁部９の内側部面９ａとは、必ずしも全周に亘って設ける必要はないが、全周に設けることによって荷重を均等に且つ細かく分散することが出来、より鉛直荷重支持特性及び回転追随性能を向上させることが出来る。
【０１１９】
また、図１０に示すように、下沓２と上沓３との間にゴム層４を配置しない空間１２を形成する構成を採用することも出来る。そして、この空間１２を充填空間として、充填材を充填する構成を採用することも出来る。例えば、充填材として、加圧空気を充填する場合には、加圧空気の充填量によってゴム層４のバネ定数を調整出来る。
【０１２０】
尚、上述のように充填材としては、加圧空気に限られるものではなく、気体、液体、ゲル状体から選択される一つ以上の流体、非圧縮性の流体、高粘性の流体、ゴム層４と異種又は同種の弾性体を用いることができる他、エチレングリコール等の不凍性を有する流体を用いることも可能である。
【０１２１】
また、空間１２内に空気等の気体や充填材等の流体を充填させる場合には、図示省略するが空間１２の両端を密閉状態に封止しておくことが好ましい。
【０１２２】
また、上記実施例においては、ボルト／ナット１１が脆弱部として機能する構成について説明したが、本発明はこれに限られるものではなく、例えば、図１１に示すように、下沓２に肉薄部１３を設け、当該肉薄部１３が最も先に損壊する脆弱部として機能するように構成しても良い。尚、図１２に示すように肉薄部１３を上沓３に設けてもよい。尚、このように下沓２及び上沓３に対して肉薄部１３を設ける場合には、これらの肉薄部１３が外部から目視可能なように、肉薄部１３を下沓２及び上沓３の側面まで到達するように設けることが好ましい。
【０１２３】
更に、図１３に示すように、第一の実施例の支承装置１において、下沓２の下面にすべり板１４を摺滑手段として固設することが可能であり、この場合、元々固定支承であった支承装置１を可動支承として利用することが可能となる。すべり板１４は、例えばＰＴＦＥ製とされる。
【０１２４】
また、図１４に示すように、本発明の実施例の支承装置１において、上沓３の上面にすべり板１４を備える構成を採用することもできる。勿論、すべり板１４の設定は支承装置１に限らず、本発明の主旨を逸脱しない構成の支承装置に対して設定することが可能である。
【０１２５】
尚、上述の説明では、本発明の支承装置として橋梁用支承装置について説明したが、本発明は橋梁用支承装置に限定されることはなく、各種の構造物の制震、免震用の支承装置として採用することが出来る。
【０１２６】
また、支承装置を上下反転し、下沓２を上沓として、上沓３を下沓として用いることも可能であり、或いは支承方向を水平方向としたり、鉛直方向からずれた方向に設定することも可能である。
【符号の説明】
【０１２７】
１ 支承装置、２ 下沓、３ 上沓、３ａ 分割体、３ｂ 分割体、３ｃ フランジ部、４ ゴム層、５ 下部プレート、６ 上部プレート、８ 凸部、８ａ 外側部面、８ｂ 傾斜面、９ 壁部、９ａ 内側部面、９ｂ 傾斜面、１０ 凹部、１１ ボルト／ナット、１２ 空間、１３ 肉薄部、１４ すべり板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
凸部が設けられる第一剛性体と、
当該凸部が配置設定される凹部が設けられる第二剛性体と、
前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に介挿される弾性体とが支承方向に重ねて配設される支承装置であって、
前記凸部が、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く外側部面を有し、
前記凹部を構成する壁部が、その表面の一部に前記第二剛性体側に向くと共に前記凸部の外側部面に対向配置される内側部面を有することを特徴とする支承装置。
【請求項２】
支承方向視において、前記凸部の前記外側部面と、前記凹部の前記内側部面とが重なり合う部分を有することを特徴とする請求項１に記載の支承装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記支承方向視において、環状を成すことを特徴とする請求項１又は２に記載の支承装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記支承方向視にいて、環状を成すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の支承装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記外側部面を有することを特徴とする請求項３に記載の支承装置。
【請求項６】
前記凹部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記内側部面を有することを特徴とする請求項３に記載の支承装置。
【請求項７】
前記外側部面及び前記内側部面のいずれか或いは両方が前記支承方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の支承装置。
【請求項８】
前記外側部面と前記内側部面とが平行とされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項９】
前記凸部は、その表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１０】
前記凹部を構成する壁部は、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１１】
前記凸部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１２】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１３】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と同方向であることを特徴とする請求項１２に記載の支承装置。
【請求項１４】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体いずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と異方向であることを特徴とする請求項１２に記載の支承装置。
【請求項１５】
前記第一剛性体が前記第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に前記凸部又は凹部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１６】
前記脆弱部は、前記凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットであることを特徴とする請求項１５に記載の支承装置。
【請求項１７】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成され、分割部位同士を締結するボルト／ナットが前記脆弱部とされていることを特徴とする請求項１５に記載の支承装置。
【請求項１８】
前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に前記弾性体が設けられていない空間を有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１９】
前記空間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１８に記載の支承装置。
【請求項２０】
前記充填材は、前記弾性体と異種の弾性体であることを特徴とする請求項１９に記載の支承装置。
【請求項２１】
前記充填材は、非圧縮性の流体であることを特徴とする請求項１９に記載の支承装置。
【請求項２２】
前記充填材は、前記凸部と前記凹部とを嵌合するより前に予め充填されていることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２３】
前記充填材は、前記凹部と前記凸部とを嵌合した後に充填されることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２４】
第一剛性体又は第二剛性体の上面或いは下面に摺滑手段を固設することを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２５】
前記第一剛性体が上部構造物に固定される上沓であり、前記第二剛性体が下部構造物に固定される下沓であることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２６】
前記第二剛性体が上部構造物に固定される上沓であり、前記第一剛性体が下部構造物に固定される下沓であることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２７】
前記上部構造物が橋桁であり、前記下部構造物が橋脚あるいは橋台であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の支承装置。
【請求項１】
凸部が設けられる第一剛性体と、
当該凸部が配置設定される凹部が設けられる第二剛性体と、
前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に介挿される弾性体とが支承方向に重ねて配設される支承装置であって、
前記凸部が、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く外側部面を有し、
前記凹部を構成する壁部が、その表面の一部に前記第二剛性体側に向くと共に前記凸部の外側部面に対向配置される内側部面を有することを特徴とする支承装置。
【請求項２】
支承方向視において、前記凸部の前記外側部面と、前記凹部の前記内側部面とが重なり合う部分を有することを特徴とする請求項１に記載の支承装置。
【請求項３】
前記凸部は、前記支承方向視において、環状を成すことを特徴とする請求項１又は２に記載の支承装置。
【請求項４】
前記凹部は、前記支承方向視にいて、環状を成すことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の支承装置。
【請求項５】
前記凸部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記外側部面を有することを特徴とする請求項３に記載の支承装置。
【請求項６】
前記凹部は、前記支承方向視において、全周の一部又は全部に亘る前記内側部面を有することを特徴とする請求項３に記載の支承装置。
【請求項７】
前記外側部面及び前記内側部面のいずれか或いは両方が前記支承方向に対して傾斜していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の支承装置。
【請求項８】
前記外側部面と前記内側部面とが平行とされていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項９】
前記凸部は、その表面の一部に前記第二剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１０】
前記凹部を構成する壁部は、その表面の一部に前記第一剛性体側に向く傾斜面を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１１】
前記凸部を複数備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１２】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成されていることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１３】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と同方向であることを特徴とする請求項１２に記載の支承装置。
【請求項１４】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体いずれか或いは両方の分割方向が、支承方向と異方向であることを特徴とする請求項１２に記載の支承装置。
【請求項１５】
前記第一剛性体が前記第二剛性体から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に前記凸部又は凹部より先に損壊すると共に、損壊による変化が外側に現れる脆弱部を備えることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１６】
前記脆弱部は、前記凸部よりも剪断面積の少ないボルト／ナットであることを特徴とする請求項１５に記載の支承装置。
【請求項１７】
前記第一剛性体及び前記第二剛性体のいずれか或いは両方が分割可能に構成され、分割部位同士を締結するボルト／ナットが前記脆弱部とされていることを特徴とする請求項１５に記載の支承装置。
【請求項１８】
前記第一剛性体と前記第二剛性体との間に前記弾性体が設けられていない空間を有することを特徴とする請求項１乃至１７のいずれかに記載の支承装置。
【請求項１９】
前記空間には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１８に記載の支承装置。
【請求項２０】
前記充填材は、前記弾性体と異種の弾性体であることを特徴とする請求項１９に記載の支承装置。
【請求項２１】
前記充填材は、非圧縮性の流体であることを特徴とする請求項１９に記載の支承装置。
【請求項２２】
前記充填材は、前記凸部と前記凹部とを嵌合するより前に予め充填されていることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２３】
前記充填材は、前記凹部と前記凸部とを嵌合した後に充填されることを特徴とする請求項１９乃至２１のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２４】
第一剛性体又は第二剛性体の上面或いは下面に摺滑手段を固設することを特徴とする請求項１乃至２３のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２５】
前記第一剛性体が上部構造物に固定される上沓であり、前記第二剛性体が下部構造物に固定される下沓であることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２６】
前記第二剛性体が上部構造物に固定される上沓であり、前記第一剛性体が下部構造物に固定される下沓であることを特徴とする請求項１乃至２４のいずれかに記載の支承装置。
【請求項２７】
前記上部構造物が橋桁であり、前記下部構造物が橋脚あるいは橋台であることを特徴とする請求項２５又は２６に記載の支承装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−８７６０８（Ｐ２０１２−８７６０８Ａ）
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−７２１２６（Ｐ２０１１−７２１２６）
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【分割の表示】特願２０１０−２３４５８５（Ｐ２０１０−２３４５８５）の分割
【原出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【出願人】（５１０２０２１６７）Ｎｅｘｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ合同会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月１０日（２０１２．５．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２９日（２０１１．３．２９）
【分割の表示】特願２０１０−２３４５８５（Ｐ２０１０−２３４５８５）の分割
【原出願日】平成２２年１０月１９日（２０１０．１０．１９）
【出願人】（５０９３３８９９４）株式会社ＩＨＩインフラシステム (104)
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【出願人】（５１０２０２１６７）Ｎｅｘｔ Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ合同会社 (30)
【Ｆターム（参考）】
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