構造物変位制限用ストッパ装置およびこれに用いる複合構造型緩衝パッキン
【課題】衝撃に対する緩衝性能を高めた構造物変位制限用ストッパ装置及びそれに用いる緩衝用パッキンの提供。
【解決手段】下部ストッパ部材３に上向き突起５が設けられ、上部ストッパ部材４に下向き開口凹部７が設けられ、上向き突起５が下向き開口凹部７内に配置され、上向き突起に嵌合の緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝する構造物変位制限用ストッパ装置２に用いられる緩衝用パッキンにおいて、緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、その筒状パッキン本体部１４における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部１６とを備え、硬質弾性部１６は筒状パッキン本体部１４の上下方向に延長するように埋め込み配置され、筒状パッキン本体部１４よりも硬質の硬質弾性部とされている複合構造型緩衝パッキン１としている。複合構造型緩衝パッキン１が構造物変位制限用ストッパ装置に用に用いられている。
【解決手段】下部ストッパ部材３に上向き突起５が設けられ、上部ストッパ部材４に下向き開口凹部７が設けられ、上向き突起５が下向き開口凹部７内に配置され、上向き突起に嵌合の緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝する構造物変位制限用ストッパ装置２に用いられる緩衝用パッキンにおいて、緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、その筒状パッキン本体部１４における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部１６とを備え、硬質弾性部１６は筒状パッキン本体部１４の上下方向に延長するように埋め込み配置され、筒状パッキン本体部１４よりも硬質の硬質弾性部とされている複合構造型緩衝パッキン１としている。複合構造型緩衝パッキン１が構造物変位制限用ストッパ装置に用に用いられている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁その他の構造物が、強大な水平地震力により変位して橋台、橋脚その他の支持構造体から落下するのを防止するための構造物変位制限用（変位制限用）ストッパ装置およびこれに用いる複合構造型緩衝パッキンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム支承により支承されている橋梁等の構造物が強大な水平地震力により橋台または橋脚等の支持構造体から落下するのを防止するための変位制限用ストッパ装置の一つとして、図９および図１０に示すように、支持構造体２３の上部に固定される下部ストッパ部材３３の上面の中央に係止用上向き突起３４を一体に設け、かつ上部の構造物２２の下部に固定される上部ストッパ部材３５の下面の中央に係止用下向き開口凹部３６を設け、その下向き開口凹部３６内に前記上向き突起３４を配置し、その上向き突起３４と下向き開口凹部３６との間に構造物２２の伸縮を許容する間隙Ｌを設けた構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図９および図１０に示す構造のストッパ装置３７の場合は、下向き開口凹部３６とその内側に配置される上向き突起３４とを備えたストッパ装置であるので、強大な水平力が作用した場合、衝撃力が大きくなるという問題がある。
前記の衝撃力の緩和を図るために、図１１および図１２に示すように、前記突起３４に、横断面全体が均質で軟質クロロプレンゴムよりなる筒状の緩衝用パッキン３８を設けることを検討されたこともある。
【特許文献１】実公平０２−４８４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の緩衝用パッキンは、横断面全体が均質で軟質クロロプレンゴムよりなる筒状の緩衝用パッキンであるので、衝撃力の緩衝作用があるが、上部構造物が連続桁となるなど大型化が図られているので、より緩衝性能の高いものが望まれている。
本発明は、前記の従来の緩衝用パッキンに比べてより衝撃に対する緩衝性能を高めた構造物変位制限用（移動制限用）ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンおよびその複合構造型緩衝パッキンを使用した構造物変位制限用ストッパ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】
【０００４】
前記の目的を達成するために、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいては、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部とを備え、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも硬質の硬質弾性部とされていることを特徴とする。
第２発明では、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、前記硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されていることを特徴とする。
第３発明では、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキンにおいて、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されていることを特徴とする。
第４発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいては、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていることを特徴とする。
第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、複合構造型緩衝パッキンは、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されていることを特徴とする。
第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、複合構造型緩衝パッキンの外周壁部および内周壁部には、それぞれ筒状の耐圧補強繊維が一体に埋め込み配置されていることを特徴とする。
第７発明では、構造物変位制限用ストッパ装置において、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起に緩衝用パッキンを嵌合した状態で前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置において、前記緩衝用パッキンが第１発明から第６発明のいずれかの複合構造型緩衝パッキンとされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
第１および第４発明によると、従来の軟質クロロプレンゴムの均質な緩衝用パッキンに比べて、衝撃緩衝性能を格段に高めることができると共に複合構造型緩衝パッキンの耐久性を向上させることができる。
第２発明によると、硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されているので、横方向の衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させることができる。
第３発明によると、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されているので、横方向のいずれの方向から衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させることができる。
第５発明によると、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されているので、硬質と軟質の加硫一体成型による合成ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、硬質と軟質の加硫一体成型による天然ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、硬質合成ゴムと軟質天然ゴムの加硫一体成型によると合成ゴムと天然ゴムとの複合ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、高減衰ゴムと合成ゴムあるいは天然ゴムとの複合ゴム製複合構造型緩衝パッキンとすることができ、各種緩衝性能の複合構造型緩衝パッキンの設計の自由度を格段に高めることができる。
第６発明によると、複合構造型緩衝パッキンの内周壁部および外周壁部に、筒状の耐圧補強繊維が埋め込み配置されているので、地震時における下部ストッパ部材における上向き突起が上部ストッパ部材に衝突しても複合構造型緩衝パッキンが亀裂などの損傷を受ける恐れを排除することができ、複合構造型緩衝パッキンの衝撃に対する耐久性を格段に向上させることができる。
第７発明によると、従来の構造物変位制限用ストッパ装置の場合に比べて、衝撃緩衝性能を格段に高めた複合構造型緩衝パッキンが組み込まれているので、地震時等に支持構造体と構造物とが相対的に水平移動した場合に、上向き突起に上部ストッパ部材を格段に緩衝させて係合させることができ、そのため、衝撃に対する緩衝性能を格段に高めた構造物変位制限用ストッパ装置とすることができる。また、横方向の衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、横方向のいずれの方向から衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により複合構造型緩衝パッキンを構成して、各種緩衝性能の複合構造型緩衝パッキンの設計の自由度を格段に高めた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、地震時における下部ストッパ部材における上向き突起が上部ストッパ部材に衝突しても複合構造型緩衝パッキンが亀裂などの損傷を受ける恐れを排除することができ、複合構造型緩衝パッキンの衝撃に対する耐久性を格段に向上させた構造物変位制限用ストッパ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００７】
図１および図２には、構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる本発明の複合構造型緩衝パッキン１の一実施形態が示され、図１には横断平面図が示され、図２には一部縦断側面図が示され、図３には変形形態の複合構造型緩衝パッキン１が示され、図４および図５には、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を組み込んだ構造物変位制限用ストッパ装置２が示されている。
【０００８】
先ず、図４および図５は、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を組み込んだ構造物変位制限用ストッパ装置２を示すものであって、この構造物変位制限用ストッパ装置２は支持構造体２３に固定される鋼製下部ストッパ部材３と上部の構造物２２に固定される鋼製上部ストッパ部材４とにより構成され、図示の形態では、下部ストッパ部材３の下部に、複数の雌ねじ筒８が一体に設けられ、その雌ねじ筒８には鋼棒からなる下部アンカ部材９の上端の雄ねじ部が螺合され、かつその下部アンカ部材９は雌ねじ筒８に対し溶接により固着され、さらに下部ストッパ部材３の上面１０の中央には断面円形の係止用上向き突起５が一体に設けられている。
【０００９】
また、前記下部ストッパ部材３の上面１０には、その上向き突起５の周囲において複数（例えば４つ）のゴム製位置決め片６が、突起周囲方向に間隔をおいて設けられ、中空円筒状等のゴム製位置決め片６の下部は、下部ストッパ部材３に固定されている。
【００１０】
上部ストッパ部材４の上部の天板１１に雌ねじ孔が設けられ、その雌ねじ孔には上端にフランジを有する鋼棒からなる上部アンカ部材１８の下端の雄ねじ部が螺合され、かつその上部アンカ部材１８は天板１１に対し溶接により固着され、さらに上部ストッパ部材４の下面１９の中央には、円形または構造物長手方向に延長する長円形等の係止用下向き開口凹部７が設けられている。
【００１１】
そして本発明の構造物変位制限用ストッパ装置２においては、前記の上向き係止突起５に、ゴム弾性材料からなる複合構造型緩衝パッキン１が、落とし込みあるいは軽い圧入により嵌合（装着又は嵌設）されている。前記複合構造型緩衝パッキン１の内周面側は、上向き係止突起５に近接または接触している状態で配置され、また、複合構造型緩衝パッキン１の外周面は、上部ストッパ部材４における下向き開口凹部７の内周面に対して、橋軸方向については、上部構造物２２の温度変化による伸縮移動量を許容するような間隙Ｌが設けられている、また、橋軸直角方向については、近接して配置されている。
【００１２】
ここで、前記の複合構造型緩衝パッキン１の構造について説明する。
前記の複合構造型緩衝パッキン１は、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、その筒状パッキン本体部１４における周側壁部１５内に埋め込み配置された硬質弾性部１６とを備え、前記硬質弾性部１６は、筒状パッキン本体部１４の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部１４よりも硬質の硬質弾性部１６とされている。前記の硬質弾性部１６と軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４とは、加硫一体成型により全体が一体に製作されている。また、筒状パッキン本体部１４における内周壁部側と、外周壁部側には、それぞれ耐圧および衝撃補強用の繊維からなる内周側補強布１２ａと外周側補強布１２ｂが埋め込み配置され、硬質弾性部１６を含めたパッキン全体が加硫一体成型されている。前記の補強布１２ａ，１２ｂとしては、合成繊維性布あるいは帆布等が埋め込み配置されている。
【００１３】
前記の軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、硬質弾性部１６の組み合わせ形態としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）あるいはスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の合成ゴムあるいは天然ゴム材料とした場合では、ゴムショア硬度で、４０〜６０度の軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４とし、５０〜８０度の硬質弾性部１６とすればよく、例えば、軟質４０度と硬質５０度の組み合わせ、軟質５５度と硬質８０度の組み合わせ、軟質６０度と硬質８０度の組み合わせにより一体に加硫成型した複合構造型緩衝パッキン１の形態でもよい。
また、前記以外にも、高減衰ゴムの軟質と硬質ゴムとの組み合わせ形態等でもよく、また、天然ゴムと合成ゴムと高減衰ゴムのいずれか１種の軟質ゴムと、それ以外の種の硬質ゴムとの組み合わせ形態でもよい。
また、前記の実施形態における硬質および軟質の材料部を入れ替え、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４に代えてこれを硬質ゴムによる硬質弾性部とし、前記の硬質弾性部１６を軟質弾性材料とした軟質弾性部とするようにしてもよい。すなわち、複合構造型緩衝パッキン１は、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていてもよく、このようにしても、前記と同様な衝撃力に対する緩衝効果を発揮することができる。
【００１４】
前記の硬質弾性部１６の横断面形状としては、図示形態のように三角形状以外にも、半径方向で内径側が頂部となるように配置された逆三角形、円形、四角形、菱形、台形（半径方向の上底と下底の位置を逆とした逆台形形状を含む）、多角形（前記台形の場合と同様に、半径方向で内径側の辺または頂部と外形側の位置を逆と逆多角形を含む）でもよく、このような横断面形状の柱状体を、加硫一体成型により一体化された複合構造型緩衝パッキン１としてもよい。また、前記のような複数の断面形状の硬質弾性部１６を周方向に連続するように埋め込み配置する形態あるいは、図３に示すように、周方向に間隔をおいて、２つ以上組み込む形態でもよい。
なお、図示を省略するが、本発明を実施する場合、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４に一体に埋め込まれ加硫成型される硬質弾性部１６は、その上下方向の中央部に向かって縦断面で半径方向外側が、内側に向かって凹状としてもよく、このようにすると、ゴムのような弾性材料では、変形の逃げ場のないゴム中央部のばね定数が高まる点を抑制でき、複合構造型緩衝パッキン１の上下方向のばね定数の均等化をはかり、複合構造型緩衝パッキン１の上下方向の全体で均等化して圧縮力の負担を図るようにすることができる。
本発明の構造物変位制限用ストッパ装置２は、主として橋軸方向に作用させるものであるために、複合構造型緩衝パッキン１における少なくとも橋軸方向の両側壁部に、前記実施形態のような構造にするとよい。
【００１５】
前記の複合構造型緩衝パッキン１の前記以外の平面形態としては、外側形状が平面視で矩形状で、内周側形状が、平面視で円形状でもよく、上向き係止突起５が横断面図で矩形状である場合には、内周側形状が平面視で矩形で、外側形状が平面視で円形または矩形の複合構造型緩衝パッキン１としてもよい。
【００１６】
前記のような複合構造型緩衝パッキン１を上向き突起５に嵌合して、重錘式衝撃試験を行った。図６に示す重錘式衝撃試験装置１７の構成について簡単に説明すると、構造物変位制限用ストッパ装置２における上部ストッパ部材４を下部ストッパ部材３上にローラーを介して横方向に移動可能に支承した状態で、上部ストッパ部材４と、衝撃受け板２０とを、ロードセル２１および連結部材２４より連結し、前記衝撃受け板２０に、高さ１２２５ｍｍから重錘２５の振り上げ角度を変化させ（衝突速度を変化させ）ることが可能な重錘式衝撃試験装置１７である。
【００１７】
図６に示すような重錘式衝撃試験装置１７に、図１２（ｂ）（ｃ）に示すような従来のクロロプレンゴムによるゴムショア硬度５５度の緩衝用パッキン材３８と、図１〜図３に示すような複合構造の複合構造型緩衝パッキン１とを、それぞれ上向き係止突起５に嵌合し、振り上げ角度を、３０度（衝突速度では、１．８ｍ／ｓｅｃ）、４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）、５５度（衝突速度では、３．２ｍ／ｓｅｃ）と変えて衝撃試験をした結果を、図８に示し、また衝撃受け板２０に作用している受動荷重（ｋＮ）と応答時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係について、全体の傾向を示す代表形態として、振り上げ角度が４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）の場合を図７に示した。なお、従来の緩衝用パッキン材３８および本発明の複合構造型緩衝パッキン１は静的な設計水平耐力が４００ｋN用のもので、これらの外径は、１４４ｍｍ、内径１０４ｍｍ、厚み２０ｍｍ、高さ７０ｍｍである。
なお、実験に用いた従来の緩衝パッキング材３８は、クロロプレンゴムによるゴムショア硬度５５度の緩衝用パッキン材３８で、その破断伸びは４５０％のものである。また、実験に用いた、本発明の複合構造型緩衝パッキン１は、天然ゴムで高度５５度の軟質筒状パッキン本体部１４（破断伸びは５５０％）に、硬度８０度の（破断伸びは３００％）の多数の平面２等辺三角形状（底辺８.8mmで高さ１４ｍｍ）の柱状の硬質弾性部１６をパッキン厚み方向内周側から３ｍｍの位置に底辺が位置するように、パッキン周方向に蜜に配置すると共に内周側および外周側の軟質筒状パッキン本体部１４内に埋め込み配置し加硫一体成型したものである。
【００１８】
図７は、振り上げ角度が４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）の場合のグラフであり、同様に、振り上げ角度を、３０度（衝突速度では、１．８ｍ／ｓｅｃ）と５５度（衝突速度では、３．２ｍ／ｓｅｃ）のグラフ（図示を省略した）における受動荷重のピーク値をプロットしたのが、図８に示す各衝突速度と受動荷重との関係を示す図である。
図７の代表形態に示すように、受動荷重（ｋＮ）のピークが、従来の緩衝パッキン（従来型）では、１６３．８ｋＮであるのに対して、本発明の複合構造型緩衝パッキンでは、１０７．１ｋＮであり、格段に低減（従来のクロロプレンゴムの場合に比べて、ほぼ３５％程度低減）している結果が得られた。
図８に示す受動荷重において、従来の緩衝用パッキン材３８（従来型と記した）の受動荷重は、衝突速度が１．８ｍ／ｓｅｃで９６．６ｋＮ、２．４ｍ／ｓｅｃで１６３．８ｋＮ、３．２ｍ／ｓｅｃで２０９．３ｋＮであったのに対して、本発明の複合構造型の緩衝パッキン１（複合構造型と記した）では、衝突速度が１．８ｍ／ｓｅｃで７８．１ｋＮ、２．４ｍ／ｓｅｃで１０７．９ｋＮ、３．２ｍ／ｓｅｃで１２５．１ｋＮであった。
図からわかるように、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を嵌合した構造物変位制限用ストッパ装置２の場合は、従来のクロロプレンゴムの均質な緩衝用パッキン材２７を嵌合した従来の構造物変位制限用ストッパ装置２の場合に比べて、２０〜３０パーセントの受動荷重が低減している結果が得られた。
なお、前記本発明の複合構造型緩衝パッキン１の試験体は、平面視でパッキン厚さ中央部で三角形状の硬質弾性部１６と三角形状の軟質弾性部がパッキン周方向に交互に配列されている形態であるので、厚さ方向中央部のみ、軟質弾性材料製の筒状パッキン本体部１４を硬質弾性材料製とし、硬質弾性部１６を軟質弾性部とし、内周側補強布１２ａおよび外周側補強布１２ｂを埋め込むように補強した場合でも同様な傾向が想定される。
【００１９】
前記のように、軟質弾性材料製の筒状パッキン本体部１４とこれに一体成型により埋め込み配置された硬質弾性部１６との複合構造にしたり、または、硬質弾性材料製の筒状パッキン本体部とこれに一体成型により埋め込み配置された軟質弾性部との複合構造にすることにより、従来の軟質材料のパッキン３８を使用した場合に比べて、上向き突起５に嵌合された複合構造型緩衝パッキン１の衝突初期において押圧された場合、高い荷重に対して変位が小さいので、地震時における上部構造物２２に同じ水平力による衝突力が上向き突起に作用しても、衝撃力を緩和して伝達することができる。
【００２０】
本発明を実施する場合、前記の複合構造型緩衝パッキン１は筒状とされているが、天井部を有する複合構造型緩衝パッキン１として、周壁部と天井部とが一体化された複合構造型緩衝パッキンとしてもよい。
【００２１】
なお、前記上部ストッパ部材４は前記下部ストッパ部材３に固定されたゴム製位置決め片６の上部に載置され、かつ下部ストッパ部材３の上面１０と上部ストッパ部材４の下面１９との間に間隙Ｇが設けられている。
【００２２】
前記のような構造物変位制限用ストッパ装置２を据付ける場合は、まずストッパ装置２における下向き開口凹部７を築造すべきコンクリート橋桁等の構造物２２の長手方向に延長するように配置した状態で、下部アンカ部材９および下部ストッパ部材３の下部を橋脚または橋台等のコンクリートの支持構造体２３に埋込固定する。次に前記構造物２２を築造するための溝形の型枠（図示を省略した。）を組立てると共に、その型枠の底板に設けた開口部に上部ストッパ部材４を嵌合したのち、前記型枠内に構造物用コンクリートを打設して前記構造物２２を築造する。
【００２３】
なお構造物変位制限用ストッパ装置２の側方において、図示を省略するが、支持構造体２３と構造物２２との間に支承装置を設置する。
【００２４】
前記のように、構造物変位制限用ストッパ装置２における下向き開口凹部７の橋軸方向の両端部と、複合構造型緩衝パッキン１を嵌合した上向き突起５との間に、構造物伸縮許容間隙Lが設けられているので、構造物２２は自由に伸縮することができる。
【００２５】
本発明においては、水平地震力により構造物２２が水平移動しようとした場合は、複合構造型緩衝パッキン１が最初に押圧力を受けるようになるので、地震時において水平力が作用した場合には、確実に複合構造型緩衝パッキン１により緩衝作用を発揮するようになる。そして、緩衝支承された状態で、構造物２２の移動が制限される。
【００２６】
なお、図示を省略するが、構造物２２が鋼製構造物である場合には、天板１１に前記鋼製構造物をボルトにより固定することにより、上部ストッパ部材を鋼製構造物に取付けるようにすればよい。
【００２７】
前記実施形態のように、前記下向き開口凹部７における構造物長手方向の両端部と上向き突起５との間には構造物伸縮許容間隙Ｌを設けるのが一般的であるが、上部の構造物２２が平面円弧状の曲線状である場合には、橋軸方向および橋軸直角方向の２方向に移動可能な間隙が必要になる。
【００２８】
なお、前記のゴム製位置決め片６は、下部ストッパ部材３と上部ストッパ部材４との上下方向の位置決めを行い、これらの間に所定の上下方向の間隙Ｇを設けるためだけに必要なものであり、前記のゴム製位置決め片６は構造物２２が設置され、また、前記構造物２２の鉛直荷重を負担しない下部ストッパ部材３が設置された後では、なくてもよいものである。
下部ストッパ部材３に対する上部ストッパ部材４の横移動量が比較的小さい場合は、ゴム製位置決め片６の上部が弾性変形し、また下部ストッパ部材３に対する上部ストッパ部材４の横移動量が一定以上になると、ゴム製位置決め片６は上部ストッパ部材４の下面１９をスライドする。
【００２９】
前記のゴム製位置決め片６は、下部ストッパ部材３または上部ストッパ部材４のいずれか一方に固定すればよく、例えば、前記実施形態と逆に、予めゴム製位置決め片６の上部を上部ストッパ部材４に固定してもよい。
【００３０】
また、ゴム製位置決め片６の数は３個または５個以上であってもよい。また、前記のゴム製位置決め片６を上下に分離可能にし、上下の位置決め片の境界面でスライド可能な形態でもよい。ゴム製位置決め片６の固定手段としては、例えば、ビスまたは接着剤により固着するようにしてもよい。
【００３１】
前記実施形態のようにすると、支持構造体２３に下部ストッパ部材３を固定した状態で、上部ストッパ部材４の上部を埋込むように構造物用コンクリートを打設する場合、下部ストッパ部材３の上向き突起５および上部ストッパ部材４の下向き開口凹部７の周囲において下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４の間に設けられた３個以上のゴム製位置決め片６により、下部ストッパ部材３の上面１０と上部ストッパ部材４の下面１９との間に所要の間隙Gを確保しておくことができる。
【００３２】
しかも、前記位置決め片６の上下方向の一端部は下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４のうちの一方に固定され、その位置決め片６の上下方向の他端部は下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４のうちの他方に摩擦接触されて固定されるので、下部ストッパ部材３と上部ストッパ部材４との横方向の相対的な位置決めを行なって、上向き突起５と下向き開口凹部７との間に所定の構造物伸縮許容間隙Ｌを確保しておくことができ、さらに構造物用コンクリートを打設するときの振動や衝撃等により、上部ストッパ部材４が下部ストッパ部材３に対し相対的に横方向に偏位するのを防止することができ、また位置決め片６はゴム製であるので、構造物２２の伸縮に対する抵抗が小さく、そのため構造物２２を自由に伸縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】構造物変位制限用ストッパ装置に用いる本発明の複合構造型緩衝パッキンの一実施形態を示す横断平面図である。
【図２】図１に示す本発明の複合構造型緩衝パッキンの一部縦断側面図である。
【図３】構造物変位制限用ストッパ装置に用いる本発明の緩衝用パッキンの他の実施形態を示す横断平面図である。
【図４】本発明の複合構造型緩衝パッキンを構造物変位制限用ストッパ装置における上向き突起に嵌合した状態を示す一部縦断側面図である。
【図５】図４に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【図６】衝撃試験装置を示す概略側面図である。
【図７】従来の緩衝用パッキンの場合と本発明の複合構造型緩衝パッキンの場合の応答時間と受動荷重との関係を示す図である。
【図８】従来の緩衝用パッキンの場合と本発明の複合構造型緩衝パッキンの場合の衝突速度と受動荷重との関係を示す図である。
【図９】従来の構造物変位制限用ストッパ装置の一形態を示す一部縦断側面図である。
【図１０】図９に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【図１１】従来の緩衝用パッキンを備えた構造物変位制限用ストッパ装置の一形態を示す一部縦断側面図である。
【図１２】図１２に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
G 間隙
L 構造物伸縮許容間隙
１ 複合構造型緩衝パッキン
２ 構造物変位制限用ストッパ装置
３ 下部ストッパ部材
４ 上部ストッパ部材
５ 係止用上向き突起
６ ゴム製位置決め片
７ 下向き開口凹部
８ 雌ねじ筒
９ 下部アンカ部材
１０ 上面
１１ 天板
１２ａ 内周側補強布
１２ｂ 外周側補強布
１４ 筒状パッキン本体部
１５ 周側壁部
１６ 硬質弾性部
１７ 重錘式衝撃試験装置
１８ 上部アンカ部材
１９ 下面
２０ 衝撃受け板
２１ ロードセル
２２ 構造物
２３ 支持構造体
２４ 連結部材
２５ 重錘
３３ 下部ストッパ部材
３４ 係止用上向き突起
３５ 上部ストッパ部材
３６ 係止用下向き凹部
３７ 構造物変位制限用ストッパ装置
３８ 緩衝用パッキン
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁その他の構造物が、強大な水平地震力により変位して橋台、橋脚その他の支持構造体から落下するのを防止するための構造物変位制限用（変位制限用）ストッパ装置およびこれに用いる複合構造型緩衝パッキンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ゴム支承により支承されている橋梁等の構造物が強大な水平地震力により橋台または橋脚等の支持構造体から落下するのを防止するための変位制限用ストッパ装置の一つとして、図９および図１０に示すように、支持構造体２３の上部に固定される下部ストッパ部材３３の上面の中央に係止用上向き突起３４を一体に設け、かつ上部の構造物２２の下部に固定される上部ストッパ部材３５の下面の中央に係止用下向き開口凹部３６を設け、その下向き開口凹部３６内に前記上向き突起３４を配置し、その上向き突起３４と下向き開口凹部３６との間に構造物２２の伸縮を許容する間隙Ｌを設けた構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
図９および図１０に示す構造のストッパ装置３７の場合は、下向き開口凹部３６とその内側に配置される上向き突起３４とを備えたストッパ装置であるので、強大な水平力が作用した場合、衝撃力が大きくなるという問題がある。
前記の衝撃力の緩和を図るために、図１１および図１２に示すように、前記突起３４に、横断面全体が均質で軟質クロロプレンゴムよりなる筒状の緩衝用パッキン３８を設けることを検討されたこともある。
【特許文献１】実公平０２−４８４９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
前記従来の緩衝用パッキンは、横断面全体が均質で軟質クロロプレンゴムよりなる筒状の緩衝用パッキンであるので、衝撃力の緩衝作用があるが、上部構造物が連続桁となるなど大型化が図られているので、より緩衝性能の高いものが望まれている。
本発明は、前記の従来の緩衝用パッキンに比べてより衝撃に対する緩衝性能を高めた構造物変位制限用（移動制限用）ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンおよびその複合構造型緩衝パッキンを使用した構造物変位制限用ストッパ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】
【０００４】
前記の目的を達成するために、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいては、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部とを備え、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも硬質の硬質弾性部とされていることを特徴とする。
第２発明では、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、前記硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されていることを特徴とする。
第３発明では、第１発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキンにおいて、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されていることを特徴とする。
第４発明の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいては、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていることを特徴とする。
第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、複合構造型緩衝パッキンは、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されていることを特徴とする。
第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキンにおいて、複合構造型緩衝パッキンの外周壁部および内周壁部には、それぞれ筒状の耐圧補強繊維が一体に埋め込み配置されていることを特徴とする。
第７発明では、構造物変位制限用ストッパ装置において、支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起に緩衝用パッキンを嵌合した状態で前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置において、前記緩衝用パッキンが第１発明から第６発明のいずれかの複合構造型緩衝パッキンとされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
第１および第４発明によると、従来の軟質クロロプレンゴムの均質な緩衝用パッキンに比べて、衝撃緩衝性能を格段に高めることができると共に複合構造型緩衝パッキンの耐久性を向上させることができる。
第２発明によると、硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されているので、横方向の衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させることができる。
第３発明によると、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されているので、横方向のいずれの方向から衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させることができる。
第５発明によると、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されているので、硬質と軟質の加硫一体成型による合成ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、硬質と軟質の加硫一体成型による天然ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、硬質合成ゴムと軟質天然ゴムの加硫一体成型によると合成ゴムと天然ゴムとの複合ゴム製複合構造型緩衝パッキンとしたり、高減衰ゴムと合成ゴムあるいは天然ゴムとの複合ゴム製複合構造型緩衝パッキンとすることができ、各種緩衝性能の複合構造型緩衝パッキンの設計の自由度を格段に高めることができる。
第６発明によると、複合構造型緩衝パッキンの内周壁部および外周壁部に、筒状の耐圧補強繊維が埋め込み配置されているので、地震時における下部ストッパ部材における上向き突起が上部ストッパ部材に衝突しても複合構造型緩衝パッキンが亀裂などの損傷を受ける恐れを排除することができ、複合構造型緩衝パッキンの衝撃に対する耐久性を格段に向上させることができる。
第７発明によると、従来の構造物変位制限用ストッパ装置の場合に比べて、衝撃緩衝性能を格段に高めた複合構造型緩衝パッキンが組み込まれているので、地震時等に支持構造体と構造物とが相対的に水平移動した場合に、上向き突起に上部ストッパ部材を格段に緩衝させて係合させることができ、そのため、衝撃に対する緩衝性能を格段に高めた構造物変位制限用ストッパ装置とすることができる。また、横方向の衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、横方向のいずれの方向から衝撃力が作用しても、従来の緩衝用パッキンよりも衝撃に対する緩衝性能を向上させた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により複合構造型緩衝パッキンを構成して、各種緩衝性能の複合構造型緩衝パッキンの設計の自由度を格段に高めた構造物変位制限用ストッパ装置としたり、地震時における下部ストッパ部材における上向き突起が上部ストッパ部材に衝突しても複合構造型緩衝パッキンが亀裂などの損傷を受ける恐れを排除することができ、複合構造型緩衝パッキンの衝撃に対する耐久性を格段に向上させた構造物変位制限用ストッパ装置とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【０００７】
図１および図２には、構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる本発明の複合構造型緩衝パッキン１の一実施形態が示され、図１には横断平面図が示され、図２には一部縦断側面図が示され、図３には変形形態の複合構造型緩衝パッキン１が示され、図４および図５には、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を組み込んだ構造物変位制限用ストッパ装置２が示されている。
【０００８】
先ず、図４および図５は、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を組み込んだ構造物変位制限用ストッパ装置２を示すものであって、この構造物変位制限用ストッパ装置２は支持構造体２３に固定される鋼製下部ストッパ部材３と上部の構造物２２に固定される鋼製上部ストッパ部材４とにより構成され、図示の形態では、下部ストッパ部材３の下部に、複数の雌ねじ筒８が一体に設けられ、その雌ねじ筒８には鋼棒からなる下部アンカ部材９の上端の雄ねじ部が螺合され、かつその下部アンカ部材９は雌ねじ筒８に対し溶接により固着され、さらに下部ストッパ部材３の上面１０の中央には断面円形の係止用上向き突起５が一体に設けられている。
【０００９】
また、前記下部ストッパ部材３の上面１０には、その上向き突起５の周囲において複数（例えば４つ）のゴム製位置決め片６が、突起周囲方向に間隔をおいて設けられ、中空円筒状等のゴム製位置決め片６の下部は、下部ストッパ部材３に固定されている。
【００１０】
上部ストッパ部材４の上部の天板１１に雌ねじ孔が設けられ、その雌ねじ孔には上端にフランジを有する鋼棒からなる上部アンカ部材１８の下端の雄ねじ部が螺合され、かつその上部アンカ部材１８は天板１１に対し溶接により固着され、さらに上部ストッパ部材４の下面１９の中央には、円形または構造物長手方向に延長する長円形等の係止用下向き開口凹部７が設けられている。
【００１１】
そして本発明の構造物変位制限用ストッパ装置２においては、前記の上向き係止突起５に、ゴム弾性材料からなる複合構造型緩衝パッキン１が、落とし込みあるいは軽い圧入により嵌合（装着又は嵌設）されている。前記複合構造型緩衝パッキン１の内周面側は、上向き係止突起５に近接または接触している状態で配置され、また、複合構造型緩衝パッキン１の外周面は、上部ストッパ部材４における下向き開口凹部７の内周面に対して、橋軸方向については、上部構造物２２の温度変化による伸縮移動量を許容するような間隙Ｌが設けられている、また、橋軸直角方向については、近接して配置されている。
【００１２】
ここで、前記の複合構造型緩衝パッキン１の構造について説明する。
前記の複合構造型緩衝パッキン１は、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、その筒状パッキン本体部１４における周側壁部１５内に埋め込み配置された硬質弾性部１６とを備え、前記硬質弾性部１６は、筒状パッキン本体部１４の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部１４よりも硬質の硬質弾性部１６とされている。前記の硬質弾性部１６と軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４とは、加硫一体成型により全体が一体に製作されている。また、筒状パッキン本体部１４における内周壁部側と、外周壁部側には、それぞれ耐圧および衝撃補強用の繊維からなる内周側補強布１２ａと外周側補強布１２ｂが埋め込み配置され、硬質弾性部１６を含めたパッキン全体が加硫一体成型されている。前記の補強布１２ａ，１２ｂとしては、合成繊維性布あるいは帆布等が埋め込み配置されている。
【００１３】
前記の軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４と、硬質弾性部１６の組み合わせ形態としては、クロロプレンゴム（ＣＲ）あるいはスチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）等の合成ゴムあるいは天然ゴム材料とした場合では、ゴムショア硬度で、４０〜６０度の軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４とし、５０〜８０度の硬質弾性部１６とすればよく、例えば、軟質４０度と硬質５０度の組み合わせ、軟質５５度と硬質８０度の組み合わせ、軟質６０度と硬質８０度の組み合わせにより一体に加硫成型した複合構造型緩衝パッキン１の形態でもよい。
また、前記以外にも、高減衰ゴムの軟質と硬質ゴムとの組み合わせ形態等でもよく、また、天然ゴムと合成ゴムと高減衰ゴムのいずれか１種の軟質ゴムと、それ以外の種の硬質ゴムとの組み合わせ形態でもよい。
また、前記の実施形態における硬質および軟質の材料部を入れ替え、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４に代えてこれを硬質ゴムによる硬質弾性部とし、前記の硬質弾性部１６を軟質弾性材料とした軟質弾性部とするようにしてもよい。すなわち、複合構造型緩衝パッキン１は、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていてもよく、このようにしても、前記と同様な衝撃力に対する緩衝効果を発揮することができる。
【００１４】
前記の硬質弾性部１６の横断面形状としては、図示形態のように三角形状以外にも、半径方向で内径側が頂部となるように配置された逆三角形、円形、四角形、菱形、台形（半径方向の上底と下底の位置を逆とした逆台形形状を含む）、多角形（前記台形の場合と同様に、半径方向で内径側の辺または頂部と外形側の位置を逆と逆多角形を含む）でもよく、このような横断面形状の柱状体を、加硫一体成型により一体化された複合構造型緩衝パッキン１としてもよい。また、前記のような複数の断面形状の硬質弾性部１６を周方向に連続するように埋め込み配置する形態あるいは、図３に示すように、周方向に間隔をおいて、２つ以上組み込む形態でもよい。
なお、図示を省略するが、本発明を実施する場合、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部１４に一体に埋め込まれ加硫成型される硬質弾性部１６は、その上下方向の中央部に向かって縦断面で半径方向外側が、内側に向かって凹状としてもよく、このようにすると、ゴムのような弾性材料では、変形の逃げ場のないゴム中央部のばね定数が高まる点を抑制でき、複合構造型緩衝パッキン１の上下方向のばね定数の均等化をはかり、複合構造型緩衝パッキン１の上下方向の全体で均等化して圧縮力の負担を図るようにすることができる。
本発明の構造物変位制限用ストッパ装置２は、主として橋軸方向に作用させるものであるために、複合構造型緩衝パッキン１における少なくとも橋軸方向の両側壁部に、前記実施形態のような構造にするとよい。
【００１５】
前記の複合構造型緩衝パッキン１の前記以外の平面形態としては、外側形状が平面視で矩形状で、内周側形状が、平面視で円形状でもよく、上向き係止突起５が横断面図で矩形状である場合には、内周側形状が平面視で矩形で、外側形状が平面視で円形または矩形の複合構造型緩衝パッキン１としてもよい。
【００１６】
前記のような複合構造型緩衝パッキン１を上向き突起５に嵌合して、重錘式衝撃試験を行った。図６に示す重錘式衝撃試験装置１７の構成について簡単に説明すると、構造物変位制限用ストッパ装置２における上部ストッパ部材４を下部ストッパ部材３上にローラーを介して横方向に移動可能に支承した状態で、上部ストッパ部材４と、衝撃受け板２０とを、ロードセル２１および連結部材２４より連結し、前記衝撃受け板２０に、高さ１２２５ｍｍから重錘２５の振り上げ角度を変化させ（衝突速度を変化させ）ることが可能な重錘式衝撃試験装置１７である。
【００１７】
図６に示すような重錘式衝撃試験装置１７に、図１２（ｂ）（ｃ）に示すような従来のクロロプレンゴムによるゴムショア硬度５５度の緩衝用パッキン材３８と、図１〜図３に示すような複合構造の複合構造型緩衝パッキン１とを、それぞれ上向き係止突起５に嵌合し、振り上げ角度を、３０度（衝突速度では、１．８ｍ／ｓｅｃ）、４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）、５５度（衝突速度では、３．２ｍ／ｓｅｃ）と変えて衝撃試験をした結果を、図８に示し、また衝撃受け板２０に作用している受動荷重（ｋＮ）と応答時間Ｔ（ｓｅｃ）の関係について、全体の傾向を示す代表形態として、振り上げ角度が４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）の場合を図７に示した。なお、従来の緩衝用パッキン材３８および本発明の複合構造型緩衝パッキン１は静的な設計水平耐力が４００ｋN用のもので、これらの外径は、１４４ｍｍ、内径１０４ｍｍ、厚み２０ｍｍ、高さ７０ｍｍである。
なお、実験に用いた従来の緩衝パッキング材３８は、クロロプレンゴムによるゴムショア硬度５５度の緩衝用パッキン材３８で、その破断伸びは４５０％のものである。また、実験に用いた、本発明の複合構造型緩衝パッキン１は、天然ゴムで高度５５度の軟質筒状パッキン本体部１４（破断伸びは５５０％）に、硬度８０度の（破断伸びは３００％）の多数の平面２等辺三角形状（底辺８.8mmで高さ１４ｍｍ）の柱状の硬質弾性部１６をパッキン厚み方向内周側から３ｍｍの位置に底辺が位置するように、パッキン周方向に蜜に配置すると共に内周側および外周側の軟質筒状パッキン本体部１４内に埋め込み配置し加硫一体成型したものである。
【００１８】
図７は、振り上げ角度が４０度（衝突速度では、２．４ｍ／ｓｅｃ）の場合のグラフであり、同様に、振り上げ角度を、３０度（衝突速度では、１．８ｍ／ｓｅｃ）と５５度（衝突速度では、３．２ｍ／ｓｅｃ）のグラフ（図示を省略した）における受動荷重のピーク値をプロットしたのが、図８に示す各衝突速度と受動荷重との関係を示す図である。
図７の代表形態に示すように、受動荷重（ｋＮ）のピークが、従来の緩衝パッキン（従来型）では、１６３．８ｋＮであるのに対して、本発明の複合構造型緩衝パッキンでは、１０７．１ｋＮであり、格段に低減（従来のクロロプレンゴムの場合に比べて、ほぼ３５％程度低減）している結果が得られた。
図８に示す受動荷重において、従来の緩衝用パッキン材３８（従来型と記した）の受動荷重は、衝突速度が１．８ｍ／ｓｅｃで９６．６ｋＮ、２．４ｍ／ｓｅｃで１６３．８ｋＮ、３．２ｍ／ｓｅｃで２０９．３ｋＮであったのに対して、本発明の複合構造型の緩衝パッキン１（複合構造型と記した）では、衝突速度が１．８ｍ／ｓｅｃで７８．１ｋＮ、２．４ｍ／ｓｅｃで１０７．９ｋＮ、３．２ｍ／ｓｅｃで１２５．１ｋＮであった。
図からわかるように、本発明の複合構造型緩衝パッキン１を嵌合した構造物変位制限用ストッパ装置２の場合は、従来のクロロプレンゴムの均質な緩衝用パッキン材２７を嵌合した従来の構造物変位制限用ストッパ装置２の場合に比べて、２０〜３０パーセントの受動荷重が低減している結果が得られた。
なお、前記本発明の複合構造型緩衝パッキン１の試験体は、平面視でパッキン厚さ中央部で三角形状の硬質弾性部１６と三角形状の軟質弾性部がパッキン周方向に交互に配列されている形態であるので、厚さ方向中央部のみ、軟質弾性材料製の筒状パッキン本体部１４を硬質弾性材料製とし、硬質弾性部１６を軟質弾性部とし、内周側補強布１２ａおよび外周側補強布１２ｂを埋め込むように補強した場合でも同様な傾向が想定される。
【００１９】
前記のように、軟質弾性材料製の筒状パッキン本体部１４とこれに一体成型により埋め込み配置された硬質弾性部１６との複合構造にしたり、または、硬質弾性材料製の筒状パッキン本体部とこれに一体成型により埋め込み配置された軟質弾性部との複合構造にすることにより、従来の軟質材料のパッキン３８を使用した場合に比べて、上向き突起５に嵌合された複合構造型緩衝パッキン１の衝突初期において押圧された場合、高い荷重に対して変位が小さいので、地震時における上部構造物２２に同じ水平力による衝突力が上向き突起に作用しても、衝撃力を緩和して伝達することができる。
【００２０】
本発明を実施する場合、前記の複合構造型緩衝パッキン１は筒状とされているが、天井部を有する複合構造型緩衝パッキン１として、周壁部と天井部とが一体化された複合構造型緩衝パッキンとしてもよい。
【００２１】
なお、前記上部ストッパ部材４は前記下部ストッパ部材３に固定されたゴム製位置決め片６の上部に載置され、かつ下部ストッパ部材３の上面１０と上部ストッパ部材４の下面１９との間に間隙Ｇが設けられている。
【００２２】
前記のような構造物変位制限用ストッパ装置２を据付ける場合は、まずストッパ装置２における下向き開口凹部７を築造すべきコンクリート橋桁等の構造物２２の長手方向に延長するように配置した状態で、下部アンカ部材９および下部ストッパ部材３の下部を橋脚または橋台等のコンクリートの支持構造体２３に埋込固定する。次に前記構造物２２を築造するための溝形の型枠（図示を省略した。）を組立てると共に、その型枠の底板に設けた開口部に上部ストッパ部材４を嵌合したのち、前記型枠内に構造物用コンクリートを打設して前記構造物２２を築造する。
【００２３】
なお構造物変位制限用ストッパ装置２の側方において、図示を省略するが、支持構造体２３と構造物２２との間に支承装置を設置する。
【００２４】
前記のように、構造物変位制限用ストッパ装置２における下向き開口凹部７の橋軸方向の両端部と、複合構造型緩衝パッキン１を嵌合した上向き突起５との間に、構造物伸縮許容間隙Lが設けられているので、構造物２２は自由に伸縮することができる。
【００２５】
本発明においては、水平地震力により構造物２２が水平移動しようとした場合は、複合構造型緩衝パッキン１が最初に押圧力を受けるようになるので、地震時において水平力が作用した場合には、確実に複合構造型緩衝パッキン１により緩衝作用を発揮するようになる。そして、緩衝支承された状態で、構造物２２の移動が制限される。
【００２６】
なお、図示を省略するが、構造物２２が鋼製構造物である場合には、天板１１に前記鋼製構造物をボルトにより固定することにより、上部ストッパ部材を鋼製構造物に取付けるようにすればよい。
【００２７】
前記実施形態のように、前記下向き開口凹部７における構造物長手方向の両端部と上向き突起５との間には構造物伸縮許容間隙Ｌを設けるのが一般的であるが、上部の構造物２２が平面円弧状の曲線状である場合には、橋軸方向および橋軸直角方向の２方向に移動可能な間隙が必要になる。
【００２８】
なお、前記のゴム製位置決め片６は、下部ストッパ部材３と上部ストッパ部材４との上下方向の位置決めを行い、これらの間に所定の上下方向の間隙Ｇを設けるためだけに必要なものであり、前記のゴム製位置決め片６は構造物２２が設置され、また、前記構造物２２の鉛直荷重を負担しない下部ストッパ部材３が設置された後では、なくてもよいものである。
下部ストッパ部材３に対する上部ストッパ部材４の横移動量が比較的小さい場合は、ゴム製位置決め片６の上部が弾性変形し、また下部ストッパ部材３に対する上部ストッパ部材４の横移動量が一定以上になると、ゴム製位置決め片６は上部ストッパ部材４の下面１９をスライドする。
【００２９】
前記のゴム製位置決め片６は、下部ストッパ部材３または上部ストッパ部材４のいずれか一方に固定すればよく、例えば、前記実施形態と逆に、予めゴム製位置決め片６の上部を上部ストッパ部材４に固定してもよい。
【００３０】
また、ゴム製位置決め片６の数は３個または５個以上であってもよい。また、前記のゴム製位置決め片６を上下に分離可能にし、上下の位置決め片の境界面でスライド可能な形態でもよい。ゴム製位置決め片６の固定手段としては、例えば、ビスまたは接着剤により固着するようにしてもよい。
【００３１】
前記実施形態のようにすると、支持構造体２３に下部ストッパ部材３を固定した状態で、上部ストッパ部材４の上部を埋込むように構造物用コンクリートを打設する場合、下部ストッパ部材３の上向き突起５および上部ストッパ部材４の下向き開口凹部７の周囲において下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４の間に設けられた３個以上のゴム製位置決め片６により、下部ストッパ部材３の上面１０と上部ストッパ部材４の下面１９との間に所要の間隙Gを確保しておくことができる。
【００３２】
しかも、前記位置決め片６の上下方向の一端部は下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４のうちの一方に固定され、その位置決め片６の上下方向の他端部は下部ストッパ部材３および上部ストッパ部材４のうちの他方に摩擦接触されて固定されるので、下部ストッパ部材３と上部ストッパ部材４との横方向の相対的な位置決めを行なって、上向き突起５と下向き開口凹部７との間に所定の構造物伸縮許容間隙Ｌを確保しておくことができ、さらに構造物用コンクリートを打設するときの振動や衝撃等により、上部ストッパ部材４が下部ストッパ部材３に対し相対的に横方向に偏位するのを防止することができ、また位置決め片６はゴム製であるので、構造物２２の伸縮に対する抵抗が小さく、そのため構造物２２を自由に伸縮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】構造物変位制限用ストッパ装置に用いる本発明の複合構造型緩衝パッキンの一実施形態を示す横断平面図である。
【図２】図１に示す本発明の複合構造型緩衝パッキンの一部縦断側面図である。
【図３】構造物変位制限用ストッパ装置に用いる本発明の緩衝用パッキンの他の実施形態を示す横断平面図である。
【図４】本発明の複合構造型緩衝パッキンを構造物変位制限用ストッパ装置における上向き突起に嵌合した状態を示す一部縦断側面図である。
【図５】図４に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【図６】衝撃試験装置を示す概略側面図である。
【図７】従来の緩衝用パッキンの場合と本発明の複合構造型緩衝パッキンの場合の応答時間と受動荷重との関係を示す図である。
【図８】従来の緩衝用パッキンの場合と本発明の複合構造型緩衝パッキンの場合の衝突速度と受動荷重との関係を示す図である。
【図９】従来の構造物変位制限用ストッパ装置の一形態を示す一部縦断側面図である。
【図１０】図９に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【図１１】従来の緩衝用パッキンを備えた構造物変位制限用ストッパ装置の一形態を示す一部縦断側面図である。
【図１２】図１２に示す構造物変位制限用ストッパ装置の横断平面図である。
【符号の説明】
【００３４】
G 間隙
L 構造物伸縮許容間隙
１ 複合構造型緩衝パッキン
２ 構造物変位制限用ストッパ装置
３ 下部ストッパ部材
４ 上部ストッパ部材
５ 係止用上向き突起
６ ゴム製位置決め片
７ 下向き開口凹部
８ 雌ねじ筒
９ 下部アンカ部材
１０ 上面
１１ 天板
１２ａ 内周側補強布
１２ｂ 外周側補強布
１４ 筒状パッキン本体部
１５ 周側壁部
１６ 硬質弾性部
１７ 重錘式衝撃試験装置
１８ 上部アンカ部材
１９ 下面
２０ 衝撃受け板
２１ ロードセル
２２ 構造物
２３ 支持構造体
２４ 連結部材
２５ 重錘
３３ 下部ストッパ部材
３４ 係止用上向き突起
３５ 上部ストッパ部材
３６ 係止用下向き凹部
３７ 構造物変位制限用ストッパ装置
３８ 緩衝用パッキン
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部とを備え、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも硬質の硬質弾性部とされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項２】
前記硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項３】
前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項４】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項５】
複合構造型緩衝パッキンは、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキン。
【請求項６】
複合構造型緩衝パッキンの外周壁部および内周壁部には、それぞれ筒状の耐圧補強繊維が一体に埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキン。
【請求項７】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起に緩衝用パッキンを嵌合した状態で前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置において、前記緩衝用パッキンが請求項１から５のいずれかの複合構造型緩衝パッキンとされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置。
【請求項１】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された硬質弾性部とを備え、前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも硬質の硬質弾性部とされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項２】
前記硬質弾性部は、軟質弾性材料性の筒状パッキン本体部の周方向に間隔をおいて、筒状パッキン本体部に一体成型により埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項３】
前記硬質弾性部は、筒状パッキン本体部の周方向に連続するように一体に埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項４】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置に用いられる緩衝用パッキンにおいて、前記緩衝用パッキンは、横断面環状で硬質弾性材料性の筒状パッキン本体部と、その筒状パッキン本体部における周側壁部内に埋め込み配置された軟質弾性部とを備え、前記軟質弾性部は、筒状パッキン本体部の上下方向に延長するように埋め込み配置され、かつ前記筒状パッキン本体部よりも軟質の軟質弾性部とされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置に用いる複合構造型緩衝パッキン。
【請求項５】
複合構造型緩衝パッキンは、合成ゴムまたは天然ゴムあるいは高減衰ゴムのいずれか１つまたは複数の材料により構成されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキン。
【請求項６】
複合構造型緩衝パッキンの外周壁部および内周壁部には、それぞれ筒状の耐圧補強繊維が一体に埋め込み配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の構造物変位制限用ストッパ装置に用いる緩衝用パッキン。
【請求項７】
支持構造体に固定される下部ストッパ部材の上面に係止用上向き突起が設けられ、構造物に固定される上部ストッパ部材の下面に係止用下向き開口凹部が設けられ、前記上向き突起に緩衝用パッキンを嵌合した状態で前記上向き突起が前記係止用下向き開口凹部内に配置され、前記上向き突起に嵌合される緩衝用パッキンにより、地震時における衝撃力を緩衝するようにした構造物変位制限用ストッパ装置において、前記緩衝用パッキンが請求項１から５のいずれかの複合構造型緩衝パッキンとされていることを特徴とする構造物変位制限用ストッパ装置。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００８−１２７８６７（Ｐ２００８−１２７８６７Ａ）
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３１４４３３（Ｐ２００６−３１４４３３）
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【出願人】（５０３１２１０８８）株式会社ビービーエム (18)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月５日（２００８．６．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月２１日（２００６．１１．２１）
【出願人】（０００１０７０４４）ショーボンド建設株式会社 (71)
【出願人】（５０３１２１０８８）株式会社ビービーエム (18)
【Ｆターム（参考）】
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