複合構造緩衝体

【課題】三次元複合構造体を用いた耐久性に優れた複合構造緩衝体を提供する。
【解決手段】線条ロッドが三次元に斜交配列してなる線条体の空隙が可撓性マトリックスによって充填された複合構造体からなり、該複合構造体の表面が弾性被覆によって覆われていることを特徴とし、橋台と橋桁端との間に介設され、橋梁の耐震構造部材として好適な複合構造緩衝体。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、三次元複合構造体を用いた耐久性に優れた複合構造緩衝体に関する。本発明は、より詳しくは、線条ロッドが斜交配列されてなる線条体の空隙が可撓性マトリックスによって充填されてなるエネルギー吸収性および減衰性に優れた複合構造体を用いた耐久性に優れた複合構造緩衝体に関する。本発明の複合構造緩衝体は、例えば、橘梁の耐震補強に用いる三次元複合緩衝部材として好適である。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の耐震補強構造として、対向する橋桁の間に緩衝材を介設した構造、橋台と橋桁の間に緩衝材を介設した構造などが従来から知られている。例えば、図３に示すように、橋脚２０によって支持された橋桁２１，２２の接合部分において、互いに対向する橋桁端面の間に緩衝材２３を介在させ、この緩衝材に一定の圧縮力を付与するように該緩衝材を挟んで連結棒２４によって両側の橋桁端部を締め付け固定した連結構造が知られている（特許文献１）。また、図４に示すように、エネルギー吸収量の大きい緩衝材３０を、橋桁３１の端部３２と橋台３３の壁面との間に間隔を空けて介設し、橋桁に加えられた地震エネルギーなどをこの緩衝材３０に吸収させる構造が知られている（特許文献２）。
【０００３】
上記耐震補強構造に用いられる緩衝材としては、ガラス繊維、炭素繊維、不飽和ポリエステル繊維からなる群から選ばれた１または２種以上の材料をエポキシ樹脂でバインドした細径ロッドを立方体の対向頂点方向に斜交配列して編製したもの、マトリックス材としてエポキシ樹脂を含浸させて形成した複合構造体が知られている（特許文献１および特許文献２）。
【０００４】
上記複合構造体のより詳しい構造は、例えば、図２に示すように、ガラス繊維強化プラスチックの線条ロッド４０を立方体の対向頂点を結ぶ方向（４軸方向）に斜交配向して三次元の線条体を形成し、この線条体の空隙にマトリックス４１として例えばエポキシ樹脂を含浸し加熱硬化させて線条体を充填してなる複合材料からなる構造体である（特許文献３）。
【０００５】
この複合構造体に外力が負荷すると、最初に材料全体の弾性変形が起こり、次に構造体の大きな変形に伴う非線形な変形を生じ、この時、斜交配向した線条は互いに干渉することなく滑りながら変形を行うので構造体自身が損傷を受けることはなく、外部負荷がさらに大きくなって材料全体が終局破壊を迎えるまで非常に大きなエネルギーを吸収することができる。
【０００６】
また、マトリックスとしてゴムのような可撓性材料を用いればマトリックスが成形基材に追随した変形を行うので変形に可逆性が生じ、繰り返し荷重にも対応できると云う特性を有するものである。
【特許文献１】特開平０９−２８７１１１号公報
【特許文献２】特開２００５−３３０６８８号公報
【特許文献３】特許第２５５１２８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記複合構造体を橋梁の耐震補強構造などに用いる場合、その設置場所は基本的に屋外であるため、上記複合構造体は、紫外線などの日射による負荷、外気や気候変動などに長期間曝されても十分な耐久性を有することが求められる。ところが、上記複合構造体を構成するガラス繊維強化プラスチックは紫外線に弱く、また水やアルカリによっても劣化が早まると云う問題がある。
【０００８】
このため、従来、複合構造体の表面にフツ素樹脂等の耐候性塗料を塗布して耐久性を高めているが、上記複合構造体は外部負荷や温度変化によって圧縮変形が繰り返し生じる。このため上記塗料に亀裂や剥離が生じやすくなり、長期間にわたって十分な耐久性を維持できず、表面保護効果が失われて、最終的には複合構造体の材料自体が劣化して、エネルギー吸収性能や減衰性能が失われると云う問題がある。
【０００９】
また、上記複合構造体を図４に示すように橋梁の耐震補強構造に用いる場、橋桁は常に温度変化による膨張収縮が繰り返されているため、この膨張収縮を複合構造体によって吸収させようとすると、複合構造体が常時収縮を繰り返すこととなり、このため外面の塗料に亀裂や剥離が生じ、ひいては複合構造体を構成している線状ロッドが剥がれ落ちるという事態が発生する。
【００１０】
このため、橋桁の温度変化などによる通常の膨張収縮は、複合構造体に作用させず、地震発生時における大きな変異が生じた際に緩衝材として作用させるようにするために、複合構造材とこれに対向する橋桁端部との間隔ａを、温度変化による通常の膨張収縮量分だけ大きくあけておく必要が生じ、このため地震時による橋桁端部が緩衝材に衝突する際の慣性が大きくなり、これに耐え得る大きさの複合構造体が必要となるという問題があった。
【００１１】
本発明は、従来の上記問題を解決したものであり、エネルギー吸収性および減衰性に優れると共に耐久性に優れており、屋外に設置しても長期間にわたって上記特性を維持する複合構造緩衝体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための請求項１に記載する発明は、線条ロッドが三次元に斜交配列してなる線条体の空隙が可撓性マトリックスによって充填された複合構造体からなり、該複合構造体の表面が弾性被覆によって覆われていることを特徴とする複構造緩衝体に関するものである。
【００１３】
請求項２に記載する発明は、上記請求項１に示す構成の具体例として、複合構造体の表面に接着剤によって合成ゴム被覆が設けられ、複合構造体の表面全体が合成ゴム被覆によって覆われている複合構造緩衝体に関するものである。
【００１４】
請求項３に記載する発明は、上記請求項１または請求項２の構成に加えて、複合構造体が、ガラス繊維強化プラスチックの線条ロッドが立方体の対向頂点方向に斜交配列した線条体が形成され、該線条体の空隙が可撓性マトリックスの熱硬化性樹脂によって充填された複合構造緩衝体に関するものである。
【００１５】
請求項４に記載する発明は、上記請求項１〜請求項３の何れかの構成に加えて、橋台と橋桁端との間に介設され、橋梁の耐震構造部材として用いられる複合構造緩衝体に関するものである。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１の構成によれば、複合構造体の表面が弾性被覆によって覆われているので、優れた耐候性を有することができる。例えば、弾性被覆として合成ゴム被覆を用い、複合構造体の表面全体を覆ったものは、複合構造体が温度変化や外部負荷による変形を繰り返しても、合成ゴム被覆が構造体の変形に追従するので亀裂ないし剥離を生じ難く、長期間にわって優れた耐久性を維持することができる。
【００１７】
また、複合構造体を形成しているガラス繊維ロッドが部分的に微小な破損を生じた場合でも、弾性被覆が設けられているので破片が外部に脱落せず安全である。さらに、複合構造体の表面全体が弾性被覆によって覆われているので、複合構造体が弾性被覆によって拘束された状態となり、温度伸縮などの構造体の変形が抑制されるので耐久性を高めることができる。
【００１８】
請求項３に示すように、上記複合構造体の具体的な例として、ガラス繊維強化プラスチックの線条ロッドが立方体の各頂点方向に斜交配列した線条体が形成され、該線条体の空隙が可撓性マトリックスの熱硬化性樹脂によって充填されてなる複合構造体を用いることができる。この複合構造体は外部負荷に対して優れたエネルギー吸収効果および減衰効果を有するので、高性能の複合構造緩衝体を得ることができる。
【００１９】
請求項４に示すように、本発明の複合構造緩衝体を、橋台と橋桁端との間に介設させる場合、橋桁の通常の温度変化による膨張収縮程度の変形を該複合構造緩衝体によって吸収されるように隙間を設けずに装着すること、即ち、図４に示す間隔ａを設けない状態で装着することができ、従って地震発生時においても複合構造緩衝体に対しては、橋桁の慣性による衝撃力は加わらないこととなり、橋梁の耐震構造用の緩衝体として好適に用いることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は表面被覆を有する複合構造体の部分切欠外観図、図２は線条ロッドが斜交配向された線条体の空隙に可撓性マトリックスを充填してなる複合構造体の外観斜視図である。
【００２１】
本発明の複合緩衝体は、線条ロッドが三次元に斜交配列してなる線条体の空隙が可撓性マトリックスによって充填された複合構造体からなり、該複合構造体の表面が弾性被覆によって覆われた構造を有する。
【００２２】
本発明の複合緩衝体を形成する複合構造体の例を図２に示す。図示するように、複合構造体は、線条ロッド４０が立方体の対向頂点を結ぶ方向（４軸方向）に斜交配向して三次元の線条体が形成され、この線条体の空隙が可撓性マトリックス４１によって充填された構造を有する。線条ロッド４０としては例えばガラス繊維強化プラスチックの細径ロッドが用いられる。可撓性マトリックス４１としては例えばエポキシ樹脂が用いられる。上記線条体にエポキシ樹脂を含浸し、加熱硬化させて線条体の空隙を可撓性マトリックスによって充填して上記複合構造体が形成されている。
【００２３】
本発明の複合構造緩衝体は、図１に示すように、上記複合構造体１０の表面に弾性被覆１１を設けたものである。弾性被覆１１としては合成ゴム被覆が好適である。本発明の複合構造緩衝体は、複合構造体１０の表面に接着剤を塗布して合成ゴム被覆１１を貼着し、必要に応じて加圧加熱処理を行い、複合構造体１０の表面全体を合成ゴム被覆１１で覆った構造を形成することによって製造することができる。
【００２４】
本発明の複合構造緩衝体は、複合構造体の表面が合成ゴムなどの弾性被覆によって覆われているので、複合構造体が温度変化や外部負荷による変形を繰り返しても、合成ゴム被覆が構造体の変形に追従するので亀裂や剥離を生じ難く、長期間にわって優れた耐久性を維持することができる。
【００２５】
また、複合構造体を形成しているガラス繊維ロッドが部分的に破損しても、弾性被覆によって全体が覆われているので破片が外部に脱落せず安全である。さらに、複合構造体が弾性被覆によって拘束された状態となり、温度伸縮などの構造体の変形が抑制されるので耐久性を高めることができる。
【００２６】
本発明の複合構造緩衝体は表面が合成ゴム被覆などによって覆われているので耐久性に優れており、屋外に設置しても長期間にわって優れた緩衝性能を維持することができる。従って、本発明の複合構造緩衝体は、図４に示すように、例えば、橋台と橋桁端との間に介設される耐震構造部材として好適に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明に係る弾性被覆を有する複合構造緩衝体の部分切欠外観図。
【図２】線条ロッドと可撓性マトリックスによって形成された複合構造体の説明図。
【図３】橋梁耐震構造を示す説明図。
【図４】橋梁耐震構造を示す説明図。
【符号の説明】
【００２８】
１０複合構造体
１１弾性被覆
２０橋脚
２１，２２橋桁
２３緩衝材
２４連結棒
３０緩衝材
３１橋桁
３２橋桁端部
３３橋台
４０線条ロッド
４１可撓性マトリックス

【特許請求の範囲】
【請求項１】
線条ロッドが三次元に斜交配列してなる線条体の空隙が可撓性マトリックスによって充填された複合構造体からなり、該複合構造体の表面が弾性被覆によって覆われていることを特徴とする複構造緩衝体。
【請求項２】
複合構造体の表面に接着剤によって合成ゴム被覆が設けられ、複合構造体の表面全体が合成ゴム被覆によって覆われている請求項１に記載する複合構造緩衝体。
【請求項３】
複合構造体が、ガラス繊維強化プラスチックの線条ロッドが立方体の対向頂点方向に斜交配列した線条体が形成され、該線条体の空隙が可撓性マトリックスの熱硬化性樹脂によって充填されたものである請求項１または請求項２に記載する複合構造緩衝体。
【請求項４】
橋台と橋桁端との間に介設され、橋梁の耐震構造部材として用いられる請求項１〜請求項３の何れかに記載する複合構造緩衝体。

【図１】