(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上部構造と下部構造との接合部に設置されるゴム支承のサイドブロックであって、
上端側が自由端で下端側が固定されるものであり、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、
該スリット状溝の先端は、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延びるように設定され、前記スリット状溝よりも上位に前記地震時水平力が作用することにより、該上位の部分が僅かに倒れて前記スリット状溝の入口が塞がるように構成されたことを特徴とする支承サイドブロック。
【請求項２】
前記スリット状溝の先端を、前記中立軸を超えて前記引張側にまで延ばしたことを特徴とする請求項１に記載の支承サイドブロック。
【請求項３】
上部構造と下部構造との接合部に設置されるゴム支承のサイドブロックであって、
地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、
該スリット状溝の先端を、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延ばし、前記スリット状溝内に圧縮力伝達材を配設したことを特徴とする支承サイドブロック。
【請求項４】
前記圧縮力伝達材を摩擦係数の小さい材料で形成したことを特徴とする請求項３に記載の支承サイドブロック。
【請求項５】
前記スリット状溝の先端を、前記中立軸を超えて前記引張側にまで延ばしたことを特徴とする請求項３又は４に記載の支承サイドブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主として橋梁のジョイントプロテクターとして用いられる支承サイドブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ゴム支承は、道路橋示方書で示すレベル１地震動までは地震時水平力を橋軸方向に分散させる一方、橋軸直角方向のゴム支承の変位を支承サイドブロックで規制することによって橋桁間の道路伸縮装置の破損等を防止している。
【０００３】
しかしながら、大規模地震動の地震時水平力（道路橋示方書で示すレベル２地震動の地震時水平力）が作用した場合でも、支承サイドブロックのプロテクト機能が解除されなければ、橋梁等の上部構造の地震時慣性力が下部構造にそのまま伝達されて下部構造が破壊されることになる。
【０００４】
したがって、中小規模地震時の地震時水平力（同書で示すレベル１地震動の地震時水平力）を超え、且つ、橋脚等の下部構造の保有水平耐力を超えない範囲の地震時水平力によってプロテクト機能が解除される支承サイドブロックが求められる。
【０００５】
そこで、図９乃至図１２のような支承サイドブロックが提案されていた。図９は特別な加工を施さずに曲げ強度設計を行った支承サイドブロック１０１であり、図１０はノッチ１０２ａによって断面縮小部を形成した曲げ強度設計のノッチ型支承サイドブロック１０２であり、図１１は貫通孔１０３ａによって断面縮小部を設けた曲げ強度設計の貫通孔型支承サイドブロック１０３であり、図１２は、支承サイドブロックを設置するセットボルト１０４ａをせん断破壊させるせん断強度設計の支承サイドブロック１０４である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、図９乃至図１１に示すような曲げ強度設計に基づく支承サイドブロックは、破断時までの水平変位が大きく、破断荷重を想定し難いので、想定地震時水平力では破壊に至らないおそれがあり、特に、想定地震時水平力の範囲が狭い場合には、破断荷重の設定が極めて困難になる。このように、これらの支承サイドブロックは、道路伸縮装置のプロテクト機能に重点が置かれ、上限強度（破断強度）の配慮に乏しいので、保有水平耐力を超える力が下部構造に作用してしまうという問題があった。
【０００７】
図１２に示す支承サイドブロックでは、セットボルトがせん断破壊した後に支承サイドブロックのボルト孔内に残存する破断ボルトの撤去作業が必要になり、復旧作業が面倒になるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであって、破断時までの水平変位が小さく、破断荷重の想定が容易になり、かつ、復旧性にも優れた支承サイドブロックを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の支承サイドブロックは、上部構造と下部構造との接合部に設置されるゴム支承のサイドブロックであって、上端側が自由端で下端側が固定されるものであり、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、該スリット状溝の先端は、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延びるように設定され、前記スリット状溝よりも上位に前記地震時水平力が作用することにより、該上位の部分が僅かに倒れて前記スリット状溝の入口が塞がるように構成されたことを特徴とする支承サイドブロック。
【００１０】
また、前記スリット状溝の先端を、前記中立軸を超えて前記引張側にまで延ばすのが望ましい。
【００１１】
また、本発明の支承サイドブロックは、上部構造と下部構造との接合部に設置されるゴム支承のサイドブロックであって、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、該スリット状溝の先端を、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延ばし、前記スリット状溝内に圧縮力伝達材を配設したことを特徴とする。
【００１２】
また、前記圧縮力伝達材を摩擦係数の小さい材料で形成するのが望ましい。更に、前記スリット状溝の先端を、前記中立軸を超えて前記引張側にまで延ばしても良い。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の支承サイドブロックによれば、上端側が自由端で下端側が固定されるものであり、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、該スリット状溝の先端は、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延びるように設定され、前記スリット状溝よりも上位に前記地震時水平力が作用することにより、該上位の部分が僅かに倒れて前記スリット状溝の入口が塞がるように構成されたので、地震時水平力によってスリット状溝の開口が塞がった後は、引張応力作用部分のせん断応力を局所的に高め、大きな変位を伴うことなく破断させることができ、下部構造の保有水平耐力を超えない想定地震時水平力によって確実に破壊させることができる。
【００１４】
また、支承サイドブロックの破断荷重は、支承サイドブロックを固定するためのセットボルトの破断荷重よりも小さく設定することにより、セットボルトの破断前に支承サイドブロックを破断させることができ、破断ボルトを除去する手間が省けて復旧が容易になる。しかも、上述のように想定地震時水平力によって確実に破壊できるので、必要以上にセットボルトの強度を高める必要がなく、セットボルトの使用本数を削減できて支承サイドブロックの設置作業の効率化が図れる。更に、セットボルトを再利用することが可能になるなど、メンテナンス面・コスト面でも有利になる。
【００１５】
また、スリット状溝の切り込み深さを調整することによって、破断特性を容易に制御できるので、全水平方向に分散・免震効果を期待する設計を行なう場合に、想定する水平力で確実に破壊され、過大な地震時慣性力を下部構造に作用させずに済み、下部構造に対して最適な設計が可能となる。
【００１６】
また、前記スリット状溝内に圧縮力伝達材を配設すれば、破断に至るまでの支承サイドブロックの変位量を更に小さくできて破断荷重の設定が更に容易になる。
【００１７】
また、前記圧縮力伝達材を摩擦係数の小さい材料で形成すれば、スリット状溝の内壁面と圧縮力伝達材との間の摩擦の増加を抑えることができて破断荷重の想定が更に容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図２は支承サイドブロック１の橋軸方向の部分断面図、図３は支承サイドブロック１の橋軸直角方向の部分断面図である。
【００２０】
支承サイドブロック１は積層ゴム支承２（ゴム支承の一例）の両側に配設され、常時は積層ゴム支承２が橋軸直角方向に変形することによる上部構造Ａの橋軸直角方向の移動を規制し、且つ、上述の想定地震時水平力によってプロテクト機能が解除されるように構成されている。
【００２１】
積層ゴム支承２は、上鋼板３と下鋼板４との間にゴム層５と中間鋼板６とを交互に積層してなるゴム支承本体７と、その上下部にボルト８により固定される上沓９及び下沓１０とを備えている。また、橋桁Ａが鋼桁の場合には道路伸縮装置の下部フランジＡ１にはソールプレート１３が固定され、橋脚（下部構造）Ｂにはボルト又は溶接によって下沓１０が固定されている。また、ゴム支承本体７と上沓９及び下沓１０との間で水平力を伝達するためのせん断キー１４，１５が設けられている。なお、橋桁ＡがＲＣ桁やＰＣ桁等の場合には、それらに応じた手段によって橋桁Ａに積層ゴム支承２が固定される。
【００２２】
支承サイドブロック１は、一般構造用圧延鋼材等で形成され、図１のようにブロック本体１ａと該ブロック本体１ａの下部から側方に延設された取付部１ｂとを備えている。
【００２３】
ブロック本体１ａのうち想定地震時水平力の作用線よりも下方の部位にスリット状溝１ｃを切り込むと共に、スリット状溝１ｃが切り込まれない部分を残存部１ｄとしている。該スリット状溝１ｃは、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて中立軸Ｎを超えて引張側にまで水平に切り込まれている。
【００２４】
支承サイドブロック１の取付部１ｂにはセットボルト１ｆの挿通孔１ｅが設けられ、また、積層ゴム支承２の下沓１０にはボルト孔が設けられ、セットボルト１ｆを挿通孔に挿通してボルト孔に嵌合することにより、支承サイドブロック１が積層ゴム支承２の両側に固定されてブロック本体１ａが立設される。
【００２５】
また、図２及び図３中の符号１ｇは、破断した支承サイドブロック１の飛散を防止する鎖であって、該鎖の一端はスリット状溝１ｃの上方のブロック本体１ａに固定され、他端はスリット状溝１ｃよりも下方の支承サイドブロック１または下沓１０に固定されている。
【００２６】
上述の支承サイドブロック１に、図４（ａ）（ｂ）のように地震時水平力Ｈを作用させると、スリット状溝１ｃよりも上のブロック本体１ａが傾いてスリット状溝１ｃの開口１ｈが塞がれ、同図（ｃ）（ｄ）のように、スリット状溝１ｃの開口１ｈが塞がれた状態で地震時水平力Ｈにより生じる曲げモーメントによって支承サイドブロック１のブロック本体１ａの外側に圧縮応力が、内側に引張応力がそれぞれ作用する。
【００２７】
そして、地震時水平力が更に大きくなると、可塑化域が残存部１ｄ及びその周辺部に集中することによって同図（ｅ）のようにブロック本体１ａが一気に破断する。これは、スリット状溝１ｃを設けることにより引張応力作用部分に作用する水平方向のせん断応力のみが局所的に高くなるためと考えられる。
【００２８】
このように、本実施形態の支承サイドブロック１によれば、スリット状溝１ｃの開口１ｈが塞がれることによって曲げ剛性が確保されつつ、小さい変位量でせん断破壊させることができるので、破断荷重の設定が容易になり、想定地震時水平力によって確実に破断させることができる。
【００２９】
なお、スリット状溝１ｃの切り込み先端１ｊを中立軸Ｎ又は中立軸Ｎの手前の圧縮側でとどめるようにしても良い。スリット状溝１ｃの先端１ｊの位置については、ブロック本体１ａが矩形の断面形状またはそれに近い断面形状の場合には、以下の範囲内にあるのが望ましい。すなわち、図１に示す縦寸法Ａ（ブロック本体１ａの圧縮側外側面と引張側外側面との間の距離）に対して、中立軸Ｎから圧縮側に１０％から、中立軸Ｎから引張側に４０％まで、の範囲内とされるのが望ましく、中立軸Ｎから引張側に３０％から、中立軸Ｎから引張側に４０％まで、に範囲内とされるのがより望ましい。
【００３０】
図５は本発明の他の実施形態を示し、スリット状溝１ｃに板状の圧縮力伝達材１ｉを挿入している。圧縮力伝達材１ｉの材質としては、例えば鋼板のように支圧強度が大きいものを用いる。
【００３１】
このように、圧縮力伝達材１ｉを用いれば、スリット状溝１ｃを塞ぐことなく、曲げ抵抗を発揮できるので、破断に至るまでの支承サイドブロック１の変位量を更に小さくできる。
【００３２】
圧縮力伝達材１ｉの材質として、例えばテフロン（Ｒ）、ポリアミド樹脂などのように、ある程度の支圧強度を有し、且つ、摩擦係数の小さいものを用いれば、スリット状溝１ｃの内壁面と圧縮力伝達材１ｉとの間の摩擦力の増加を抑えることができて破断荷重の想定が更に容易になる。なお、圧縮力伝達材１ｉはエポキシ系樹脂等のシール材によって固定される。
【００３３】
次に、圧縮力伝達材１ｉを用いたスリット状溝１ｃ付き支承サイドブロック１の設計手法の一例を示す。上述のようにスリット状溝１ｃによって引張応力作用部分のせん断応力を局所的に高めることができるものであり、破断面における応力度及びサイドブロック寸法は、図１の記号により以下の式（１），（２）で表される。
【００３４】
【数１】
0003561782.tif 000002
【００３５】
【数２】
0003561782.tif 000003
【００３６】
また、せん断応力が破断応力に達した時、曲げ応力は弾性域にあるという条件で設計するものとし、その式を（３）に示す。
【００３７】
【数３】
0003561782.tif 000004
【００３８】
また、スリット状溝１ｃの切り込み深さＤを求める式を（４）に示す。
【００３９】
【数４】
0003561782.tif 000005
【００４０】
ここで、σｃ：破断時圧縮応力度、σｔ：破断時引張応力度、τ：破断時せん断応力度、μ：圧縮部静摩擦係数、τu：鋼材のせん断強度、σu：鋼材の引張強度、σｙ：鋼材の降伏点または耐力、ｈ：水平荷重の作用線とスリット状溝１ｃとの距離、Ａ：ブロック本体１ａの縦寸法、Ｂ：ブロック本体１ａの横寸法、Ｃ：残存部１ｄの幅寸法、Ｄ：スリット状溝の切り込み深さ、Ｈ：地震時水平力を示す。
【００４１】
また、破断特性の制御を目的としたスリット状溝１ｃ付き支承サイドブロック１の有効性を確認するために、スリット状溝１ｃの切り込み深さＤが異なる２体の供試体（実寸法レベル）を用意して載荷実験を実施した。また、２体とも鋼板製の圧縮力伝達材１ｉを用いた。その結果、せん断破断応力に達したとき（τ＝τu）でも、曲げ応力は弾性域内にあるように設計すると、ほぼ想定される荷重でせん断破壊が発生した（表１参照）。この結果、前記式（２）により破断荷重を概ね算定できることが確認でき、提案する設計手法の妥当性を検証することができた。
【００４２】
このように、本実施形態の支承サイドブロックによれば、せん断応力で破断特性を制御するというように力学的特性が明確であり、設計式も簡素なため、設計が容易になり、かつ、ジョイントプロテクターとしての機能を確実に発揮させることができることが明らかになった。
【００４３】
【表１】
0003561782.tif 000006
【００４４】
供試体I，IIは、Ａ寸法が１３０ｍｍ、Ｂ寸法は１２０ｍｍ、Ｃ寸法は１８ｍｍ、３３ｍｍである。
【００４５】
供試体Ｉのスリット状溝１ｃの切り込み深さＤは１１２ｍｍ、供試体IIのスリット状溝１ｃの切り込み深さＤは９７ｍｍであり、スリット状溝１ｃの隙間寸法Ｓは共に３ｍｍである。
【００４６】
次に、表２に示す梁型供試体III〜Ｖを用い、表３に示す静摩擦係数の異なる３種類のフィラープレート（圧縮力伝達材１ｉ）を梁型供試体III〜Ｖのスリット状溝１ｃに挿入し、図８のように梁型供試体III〜Ｖを単純梁形式で支持し、矢印のように集中荷重を加えて実験を行った。梁型供試体III〜Ｖは、スリット状溝１ｃにおける破断時の曲げ及びせん断応力が実寸法モデル供試体Ｉ，IIと一致する縮小モデル（縮小率０．４）である。
【００４７】
【表２】
0003561782.tif 000007
【００４８】
【表３】
0003561782.tif 000008
【００４９】
なお、図６中のＡ寸法は５２ｍｍ、Ｂ寸法は１８ｍｍ、スリット状溝の切り込み深さＣは４５ｍｍ、スパン長Ｄは１２８ｍｍ、支点からスリット状溝までの距離Ｅは４９ｍｍ、スリット状溝から載荷点までの距離Ｆは１５ｍｍ、スリット状溝の隙間は３ｍｍである。
【００５０】
この実験結果を表４に示す。この表からも明らかなように、計算破断荷重と実験破断荷重とは良好に一致していることが判明した。
【００５１】
【表４】
0003561782.tif 000009
【００５２】
図７及び図８は他の形態を示している。図７は、残存部１ｄのうち延性破壊部分を切除した形態を示し、該切除部１ｋの存在によって破断に至るまでの変位を更に少なくしている。図８（ａ）は、圧縮側から引張側にかけて幅狭の残存部１ｍを設けた形態を示し、同図（ｂ）は、残存部１ｄを引張側に向けて突出させた形態を示す。
【００５３】
なお、本発明の支承サイドブロックは橋梁の支承以外にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態の支承サイドブロックを示す正面図、（ｂ）は同支承サイドブロックの側面図、（ｃ）は（ｂ）のＸ−Ｘ断面図である。
【図２】同支承サイドブロックをゴム支承の側方に設置した状態を示す破断した正面図である。
【図３】同支承サイドブロックをゴム支承の側方に設置した状態を示す破断した側面図である。
【図４】同支承サイドブロックに水平力を作用させた状態を示す図である。
【図５】本発明の他の実施形態の支承サイドブロックを示す斜視図である。
【図６】（ａ）は実験方法を示す正面図、（ｂ）はその側断面図である。
【図７】本発明の他の形態の支承サイドブロックを示す断面図である。
【図８】本発明の他の形態の支承サイドブロックを示す断面図である。
【図９】（ａ）は従来の支承サイドブロックを示す正面図、（ｂ）は同支承サイドブロックの側面図である。
【図１０】（ａ）は従来の支承サイドブロックを示す正面図、（ｂ）は同支承サイドブロックの側面図である。
【図１１】（ａ）は従来の支承サイドブロックを示す正面図、（ｂ）は同支承サイドブロックの側面図である。
【図１２】（ａ）は従来の支承サイドブロックを示す正面図、（ｂ）は同支承サイドブロックの側面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１      支承サイドブロック
１ａ    ブロック本体
１ｂ    取付部
１ｃ    スリット状溝
１ｄ    残存部
２      積層ゴム支承（ゴム支承）
Ｈ      地震時水平力
【要約】
【課題】  破断時までの水平変位が小さく、破断荷重の想定が容易になり、かつ、復旧性にも優れた支承サイドブロックを提供することにある。
【解決手段】  上部構造と下部構造との接合部に設置されるゴム支承のサイドブロックであって、地震時水平力による曲げモーメントの作用により圧縮される側から、該曲げモーメントの作用により引張られる側に向けて、スリット状溝を形成し、該スリット状溝の先端を、少なくとも、該スリット状溝を形成しない支承サイドブロックが前記曲げモーメントを受けるときの中立軸近くまで延ばしたことを特徴とする。
【選択図】    図１
【図１】
0003561782.tif 000010
【図２】
0003561782.tif 000011
【図３】
0003561782.tif 000012
【図４】
0003561782.tif 000013
【図５】
0003561782.tif 000014
【図６】
0003561782.tif 000015
【図７】
0003561782.tif 000016
【図８】
0003561782.tif 000017
【図９】
0003561782.tif 000018
【図１０】
0003561782.tif 000019
【図１１】
0003561782.tif 000020
【図１２】
0003561782.tif 000021