(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
厚さ方向に対して段違いに配設された第一弾性体と第二弾性体とを有し、
前記第一弾性体と前記第二弾性体とが、互いに並列ばねとして構成され、前記厚さ方向視において重複する部位を有し、
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、常時、荷重を分担することを特徴とする支承装置。
【請求項２】
前記第一弾性体が配設される第一配設部と、前記第二弾性体が配設される第二配設部とを有した第一剛性体を有することを特徴とする請求項１記載の支承装置。
【請求項３】
前記第二配設部は、前記厚さ方向視において、前記第一配設部と同じ向きに設けられることを特徴とする請求項２記載の支承装置。
【請求項４】
前記第一弾性体の前記第一配設部が配設された面と反対側の面が設定される第一設定部と、前記第二弾性体の前記第二配設部が配設された面と反対側の面が設定される第二設定部とを有した第二剛性体を有することを特徴とする請求項２又は３記載の支承装置。
【請求項５】
前記第二設定部は、前記厚さ方向視において、前記第一設定部と同じ向きに設けられることを特徴とする請求項４に記載の支承装置。
【請求項６】
前記第二剛性体は、内部に空間部が設けられると共に、該空間部を介した支承面と反対側の面に該空間部と連通する穴部が形成され、
前記第一剛性体は、先端部が前記穴部より前記空間部内に挿入される芯材が一体に形成されると共に、前記第二剛性体の前記穴部が形成された面に対向して配置され、
前記第一弾性体は、前記空間部内の前記芯材の先端部と前記空間部の天井面との間において第一配設部に配設されると共に、前記第二剛性体の穴部の周囲に形成された支持部によって前記空間部から抜け止めされ、
前記第二弾性体は、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間において前記第二配設部に配設され、
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、厚さ方向に段違いに一部重複する部位を有するように配設されている請求項４又は５記載の支承装置。
【請求項７】
前記第一剛性体を構成する芯材の先端面が第一配設部であり、前記第一剛性体の前記第二剛性体と対向して前記芯材の先端面に対して段違いに設定された面が、第二配設部であることを特徴とする請求項６記載の支承装置。
【請求項８】
前記第二剛性体の第一設定部は、前記第一弾性体と当接し、又は当接し得る面を含んで成る略密閉された空間であることを特徴とする請求項６又は７記載の支承装置。
【請求項９】
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、略平行に配設されることを特徴とする請求項６乃至８のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１０】
前記第一弾性体は、前記第二剛性体の空間部の天井面と全体的に又は部分的に密着していることを特徴とする請求項６乃至９のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１１】
前記第二剛性体は、前記第一弾性体を収容する沓部材と、該沓部材に突き合わされて前記空間部を構成すると共に前記支持部を形成された中間部材とを有することを特徴とする請求項６乃至１０のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１２】
前記芯材は、前記第一弾性体が配設される大径部が設けられていることを特徴とする請求項６乃至１１のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１３】
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、一体であることを特徴とする請求項６乃至１２のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１４】
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、別体であることを特徴とする請求項６乃至１２のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１５】
前記空間部内において、前記第二剛性体の内面と前記第一弾性体との間には、前記第一弾性体が設けられていない空隙部が設けられていることを特徴とする請求項６乃至１４のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項１６】
前記空隙部には、充填材が充填されていることを特徴とする請求項１５記載の支承装置。
【請求項１７】
前記充填材は、前記第一弾性体と異種の弾性体であることを特徴とする請求項１６記載の支承装置。
【請求項１８】
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１６記載の支承装置。
【請求項１９】
前記第一剛性体又は前記第二剛性体の下面或いは上面に摺滑部材が設けられていることを特徴とする請求項６乃至１８のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項２０】
前記第一剛性体が下部構造物に固定される下沓であり、前記第二剛性体が上部構造物に固定される上沓であることを特徴とする請求項６乃至１９のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項２１】
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６乃至１９のうち何れか１項記載の支承装置。
【請求項２２】
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２０又は２１記載の支承装置。
【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ている。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ている。
【０００３】
この積層ゴム支承装置は、例えば特許文献１（特開２００２−１８１１２９号公報）に記載されているように、ゴム板と鉄板を交互に積層し、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使用されている。
【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（特許第４３７７４２９号公報）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。
【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ず、この機能を別の支承装置に持たせ、鉛直荷重支持機能を高度化するものであって、下面に環状溝が形成された上板と、上面に環状溝が形成された下板とが互いの環状溝に隙間無く固着されて介在する弾性層を介して対向配置され、上板と下板の中央に設けられた貫通孔に剪断変形を拘束する芯状の突起が配設されている。
【０００９】
このように構成される上述の如くの弾性支承装置は、弾性層が厚くなく、弾性層と交互に積層されるような鋼板層が存在せず、支承装置としても積層ゴム支承装置に比して高さが低く、全体としてコンパクトに設定され、支承装置の大型化問題に対する解決策として提案されている。
【００１０】
また、特許文献３（特開２００５−３３７００２号公報）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ている。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ている。
【００１１】
このように構成される上述の如くの弾性支承装置は、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。
【００１２】
また、特許文献４（特開２００９−４６９４４号公報）に記載された支承装置も、特許文献３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となっており、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る。そして、これらの凹部と凸部との間には、ゴム等の一様な弾性体が実質的に隙間無く充填されている。
【００１３】
このような特許文献３及び４に記載された弾性支承装置では、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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１８１１２９号公報
【特許文献２】特許第４３７７４２９号公報
【特許文献３】特開２００５−３３７００２号公報
【特許文献４】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】
【００１５】
ところで、積層ゴム支承装置を含め、ゴム等の弾性体を用いた弾性支承装置の場合、特に橋梁用支承装置の場合には、鋼製支承装置と異なり、鉛直可撓性能があることから橋軸直角方向における鉛直面内での回転は、回転性能によってなされるのではなく、鉛直可撓性によって達せられ、橋軸方向における鉛直面内における回転は鉛直方向の圧縮撓みによってなされることになる。
【００１６】
圧縮撓み性能、即ち鉛直可撓性能を向上させるには鉛直弾性を改善する必要が生じるが、この改善を図ろうとしたときには、鉛直荷重支持性能が低下するという二律背反が生じる。さらに、道路橋支承便覧によれば、ゴム支承においては、剪断変形は許容されるが、構成ゴムに引張力が作用することは許容されていない。従って、積層ゴム支承装置においては、鉛直面内における回転性能を持たせることは困難であった。況してや、特許文献２の弾性支承装置にあっては、弾性層の厚みが薄く、鉛直可撓性が低く、圧縮撓みが殆どとれないことから橋軸直角方向に対する鉛直回転性能と、橋軸方向に対する鉛直回転性能のいずれも良好な回転性能を得ることが出来なかった。
【００１７】
また、上述した特許文献３、４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。
【００１８】
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る。
【００１９】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、小さな面積で高荷重を支持することを可能とする新規な支承装置を提供することを目的とする。
【００２０】
また、本発明は、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、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ることが出来る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】
【００２１】
本発明に係る支承装置は、厚さ方向に対して段違いに配設された第一弾性体と第二弾性体とを有し、前記第一弾性体と前記第二弾性体とが、互いに並列ばねとして構成され、前記厚さ方向視において重複する部位を有し、前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、常時、荷重を分担するものである。この支承装置は、前記第一弾性体が配設される第一配設部と前記第二弾性体が配設される第二配設部とを有した第一剛性体を有する。前記第二配設部は、前記厚さ方向視において、前記第一配設部と同じ向きに設けることが出来る。更に、この支承装置は、前記第一弾性体の前記第一配設部が配設された面と反対側の面が設定される第一設定部と前記第二弾性体の前記第二配設部が配設された面と反対側の面が設定される第二設定部とを有した第二剛性体を有する。前記第二設定部は、前記厚さ方向視において、前記第一設定部と同じ向きに設けることが出来る。
【００２２】
ここで、例えば、前記第二剛性体は、内部に空間部が設けられると共に、該空間部を介した支承面と反対側の面に該空間部と連通する穴部が形成され、前記第一剛性体は、先端部が前記穴部より前記空間部内に挿入される芯材が一体に形成されると共に、前記第二剛性体の前記穴部が形成された面に対向して配置される。前記第一弾性体は、前記空間部内の前記芯材の先端部と前記空間部の天井面との間において第一配設部に配設されると共に、前記第二剛性体の穴部の周囲に形成された支持部によって前記空間部から抜け止めされる。前記第二弾性体は、前記第一剛性体と前記第二剛性体との間において前記第二配設部に配設される。そして、前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、厚さ方向に段違いに一部重複する部位を有するように配設されている。具体的に、前記第一剛性体を構成する芯材の先端面が第一配設部となり、前記第一剛性体の前記第二剛性体と対向して前記芯材の先端面に対して段違いに設定された面が、第二配設部となる。また、前記第二剛性体に設けられた空間部の天井面及びその付近の空間が第一設定部となり、前記第二剛性体の前記第一剛性体と対向する面が第二設定部となる。
【００２３】
前記第一弾性体が配設される前記第二剛性体の第一設定部は、前記第一弾性体と当接し、又は当接し得る面を含んで成る略密閉された空間とすることも出来る。また、前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、略平行に配設することが出来る。更に、前記空間部内において、前記第一弾性体は、前記第二剛性体の天井面と全体的に又は部分的に密着させることが出来る。
【００２４】
前記第二剛性体は、前記第一弾性体を収容する沓部材と、該沓部材に突き合わされて前記空間部を構成すると共に前記支持部が形成された中間部材とで構成することが出来る。また、前記第一剛性体は、当該第一剛性体の芯材に、前記第一弾性体が取り付けられる大径部を設けることが出来る。
【００２５】
前記第一弾性体と前記第二弾性体とは、一体的なものであってもよいし、別体であってもよい。
【００２６】
空間部内において、前記第二剛性体の内面と前記第一弾性体との間に、該第一弾性体が設けられていない空隙部を設けることが出来る。前記空隙部には、充填材を充填することが出来る。前記充填材は、前記第一弾性体と同種でも異種の弾性体であってもよく、例えば非圧縮性の流体とすることも可能である。
【００２７】
第一剛性体又は第二剛性体の下面或いは上面には摺滑部材を設けることが出来る。
【００２８】
前記支承装置において、前記第一剛性体が下部構造物に固定される下沓であり、前記第二剛性体が上部構造物に固定される上沓とすることが出来る。また、これとは逆に、前記第二剛性体が下部構造物に固定される下沓であり、前記第一剛性体が上部構造物に固定される上沓とすることが出来る。
【００２９】
例えば、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とすることが出来る。
【発明の効果】
【００３０】
本発明に係る支承装置においては、並列ばねとして機能する第一弾性体及び第二弾性体を配設し、高さを異ならせ、第一弾性体と第二弾性体とが平面視で少なくとも一部が重なるように多段に配設するようにしたので、全体としての小型化を実現しつつ、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、上部構造体の揺動によって、第一剛性体と第二剛性体とに相対的な回転変位の力が作用しても、優れた回転追従性能を発揮出来る。更に、第一剛性体の芯材は、第二剛性体の穴部より空間部に挿入されているので、芯材の軸方向に垂直な水平方向の剪断力が作用しても第一剛性体と第二剛性体の相対変位を所定範囲内に制限することが可能である。更に、第一剛性体の芯材は、第二剛性体の穴部周囲の支持部によって抜け止めがされているので、大きな荷重を支承し、良好な回転追従性を得つつも、第二剛性体を上揚するような力が作用した際にも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可能である。
【００３１】
また、第一弾性体は、略密閉された空間部に配設されることで、略密閉ゴム支承状態となり、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。
【００３２】
更に、第一弾性体と前記第二弾性体とは、一体化されているとき、第一剛性体と第二剛性体との間に介挿される第一弾性体と第二弾性体とを同時に形成することも可能となる。また、第一剛性体の芯材の軸方向に垂直な方向からの入力があった際には、第一弾性体と第二弾性体とを繋いでいる部分、即ち芯材の側部を囲繞するように位置する部分等が、当該方向の入力を緩衝することが可能となる。
【００３３】
更に、空間部内において、第二剛性体の内面と第一弾性体との間に第一弾性体が設けられていない空隙部が設けられているときには、第一弾性体が荷重を受けて変形する場合に空隙部に入り込むことが可能となり、第一弾性体の許容変形量を大きくすることが出来る。この空隙部に充填材が充填されているときには、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。
【００３４】
第一剛性体又は前記第二剛性体の下面或いは上面に摺滑部材を固設したときには、第一剛性体又は第二剛性体を摺滑させることが出来、固定支承であったものを可動支承として利用することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明が適用された支承装置の図であり（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】底部が湾曲した貫通孔を有する本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図３】芯材が軸体とナット体とによって構成される本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図４】芯材の周囲に空隙部を有する本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図５】芯材の周囲に空隙部を有する本発明が適用された支承装置の変形例の断面図である。
【図６】上沓の下面が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され、下沓の上面が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された本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図７】上沓の下面が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され、下沓の上面が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された本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図８】貫通孔に空隙部を有する本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図９】上沓の上面にすべり板を有する本発明が適用された支承装置の断面図である。
【図１０】下沓の下面にすべり板を有する本発明が適用された支承装置の変形例の断面図である。
【図１１】本発明が適用された更なる支承装置の図であり、（ａ）は平面断面図であって（ｂ）はＢ−Ｂ’断面図、（ｂ）は鉛直面断面図で（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【図１２】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が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１３】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が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１４】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が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１５】中心から外方に向かってゴム層が厚くなる本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１６】中心から外方に向かってゴム層が薄くなる本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１７】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が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１８】下沓、上沓及び凸部の平面視形状が矩形である本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図１９】凸部及び凹部が環状に設けられた本発明が適用された更なる支承装置の図であり、（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２０】下沓と上沓との間に空隙部を有する本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図２１】脆弱部として機能する肉薄部を下沓に有する本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図２２】脆弱部として機能する肉薄部を上沓に有する本発明が適用された更なる支承装置の変形例の概略構成を示す断面図である。
【図２３】上沓の上面にすべり板を有する本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図２４】下沓の下面にすべり板を有する本発明が適用された更なる支承装置の断面図である。
【図２５】本発明の基本的考え方を示した支承装置の鉛直面の断面図である。
【図２６】本発明が適用された更なる支承装置の鉛直面の断面図である。
【図２７】空隙部を有する支承装置の鉛直面の断面図である。
【図２８】支承装置を上下反転し、下沓を上沓として、上沓を下沓として用いる鉛直面の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
以下、本発明が適用された支承装置について説明する。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、厚さ方向に対して段違いに配設された第一弾性体と第二弾性体とを有する。この支承装置は、前記第一弾性体と前記第二弾性体とが、互いに並列ばねとして構成され、前記厚さ方向視において重複する部位を有する。更に具体的に、この支承装置は、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を備え、これらの第一剛性体と第二剛性体との間に第一弾性体と第二弾性体とが介挿される。
【００３７】
ここで例えば、上述の一方の構造体を下部構造体、他方の構造体を上部構造体とし、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に配設して使用される。この場合、支承装置は、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。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用いて、本発明の支承装置の実施形態を説明する。
【００３８】
本発明の支承装置は、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としての下沓と、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としての上沓と、下沓に一体的に設けられる芯材とを備える。そして、芯材の先端部と上沓内面との間には、第一弾性体が配設され、上沓と下沓との間には、第二弾性体が配設される。従って、第一弾性体と第二弾性体とは、並列ばねとして構成される。更に、上沓には、内部に空間部が設けられ、上部構造体に固定される支承面と反対の面に、空間部と連通する穴部が形成されている。
【００３９】
更に、上沓は、第一弾性体が配設される第一設定部と、第二弾性体が配設される第二設定部とを有している。第一弾性体が配設される第一設定部は、例えば、上沓の空間部内において、上沓の穴部より空間部内に挿入された下沓に設けられた芯材の先端部の上の空間部の天井面である。第二設定部は、例えば、上沓の支持部と下沓との間の空間部における上沓側の支持面である。
【００４０】
第一弾性体は、穴部の径より少なくとも一部が大きく形成され、上沓の穴部の周囲に形成された上揚阻止手段として機能する支持部に係合することによって抜け止めがされている。
【００４１】
下沓は、芯材が一体的に設けられ、芯材の先端部が第一弾性体が設けられる第一配設部となり、上沓の支持部と対向する面が第二弾性体が設けられる第二配設部となる。かくして、下沓は、第一弾性体や第二弾性体を介した荷重全体を受ける部材となる。厚さ方向に段違いに一部重複する部位を有するように配設された第一弾性体と第二弾性体とは、多段の並列ばねとして機能する。具体的に、第一弾性体と第二弾性体とは、第一弾性体の外側面より内側に第二弾性体の内側面が位置するように配設されている。即ち、第一弾性体と第二弾性体とは、平面視で、少なくとも一部が重なるように配設される。そして、例えば、上沓の第一弾性体が配設される第一設定部と第二弾性体が配設される第二設定部は、同じ向きに設けられ、下沓の第一配設部と第二配設部も同じ向きに設けられる。これにより、例えば、第一弾性体と第二弾性体とは、例えば略平行に配設することが出来る。
【００４２】
以上のような、支承装置では、第一弾性体と第二弾性体とが厚さ方向に段違いに一部重複する部位を有するように配設され並列ばねとして機能するので、全体としての小型化を実現しつつ、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、例えば上部構造体の揺動によって、上沓と下沓とに相対的な回転変位の力が作用しても、回転力を減衰させるなど、優れた回転追従性能を発揮出来る。更に、下沓に設けられた芯材は、上沓の穴部より空間部に挿入され先端部に第一弾性体が配設されているので、芯材の軸方向に垂直な水平方向の剪断力が作用しても上沓と下沓の相対変位を所定範囲内に制限することが可能である。更に、下沓の芯材は、先端に基端部の外径よりも大径に設定され且つ上沓の穴部の穴径よりもる大径に設定される大径部が設けられ、上沓の穴部周囲の支持部によって抜け止めがされているので、良好な回転追従性を得つつも、上沓を上揚するような力が作用した際にも上沓と下沓とが乖離することを防止することが可能となる。
【００４３】
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、上沓の上部に摺滑部材を配設して、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。この摺滑部材としては、例えば、フッ化炭素樹脂ポリテトラフルオロエチレン（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。
【００４４】
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。
【００４５】
また、上沓には、芯材の先端部を収容する空間部と連通する穴部が形成されている。芯材は、穴部より上沓の空間部内に位置し、第一弾性体を空間部内に位置させるように下沓に固定される。芯材の先端部は、第一弾性体を安定して配設出来るように、根元側より大きい大径部とすることも出来る。そして、第一弾性体が先端部に配設された芯材は、上沓の穴部周囲の支持部によって抜け止めがされている。芯材の先端部或いは大径部は、第一弾性体の配設面であり、第一弾性体を介した荷重を受ける第一配設部となる。第一弾性体又は芯材の大径部の大きさは、少なくとも、一部が穴部より大きく設定され、抜け止めを実現している。この穴部の形状は、円柱形状とすることも出来るが、その他、多角形等であってもよい。また、穴部は、第一弾性体又は芯材の大径部の形状に合わせた形状としてもよい。例えば、芯材先端部の形状が第一弾性体側から窄ませた湾曲形状とするときは、穴部の開口端も、これに対応する湾曲面の凹状の受け面とすることが好ましい。
【００４６】
更に、上沓の支承面の反対面となる下面は、平面の他、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。また、上沓の下面、即ち支持部の下沓の上面と対向する面は、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、上沓と下沓との間には、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。従って、この空間を満たすように第二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、上沓と下沓との間には、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。従って、この空間を満たすように第二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。
【００４７】
尚、上沓は、例えば、第一弾性体を収容する沓部材と、支持部を形成された中間部材とを積層するように突き合わせ結合することによって、第一弾性体が収容される空間部を構成することが出来る。
【００４８】
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することも出来る。また、下沓の下部に摺滑部材を配設して、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。この摺滑部材としては、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。
【００４９】
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。
【００５０】
下沓の第二配設部となる上面は、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。
【００５１】
芯材は、下端側が下沓に固定されると共に先端部が穴部と連続する上沓内の空間部に配置される棒状の部材である。この芯材は、上沓と下沓の間に配設される弾性体の剪断変形を抑制する機能と、上部構造物からの鉛直荷重を第一弾性体や第二弾性体を介することによって弾性的に支承する機能と、上揚力に抗して上沓と下沓とが乖離することを防止する機能と、第一弾性体を略密閉状態に拘束して高支圧化させるピストンの役割のいずれか一つ以上を果たす。芯材は、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。
【００５２】
適宜の素材から構成される芯材の横断面形状は、特に限定されるものではないが、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。また、設定される全ての芯材の最小径部の総断面積が、支承装置の片面側の支承面積の５０％以上に設定することも可能である。また芯材の縦断面形状に関しても特に限定されるものではないが、略矩形、略台形、或いは上部と下部の少なくとも一方が大きく中間が細い形状等に設定することが可能である。尚、芯材は、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。
【００５３】
芯材は、先端部を基端部より大径に設定される大径部とし、ここを第一配設部とすることが出来る。尚、芯材として、ボルト部材を用いることにより、当該ボルトの頭部を前記大径部として用いることが出来る。ただし、これに限られるものではなく、例えば、芯材を、先端部に雄ねじ部を有する軸体と、当該軸体に螺合するための雌ねじ部を有すると共に前記大径部となるナット体とから構成することも出来る。また、芯材は、簡易な作業で高い接合強度が得られることから、下端が下沓に対して螺合することにより固定されることが好ましいが、これに限られるものではなく、圧入や溶接等を用いて下沓に対して固定するようにしてもよい。或いは、下沓と一体に形成してもよい。
【００５４】
第一弾性体は、上沓の空間部内において、下沓の芯材の先端部又は芯材先端部の大径部を第一配設部にし、上沓の空間部の天井面を第一設定部として所定量配設される。また、第二弾性体は、下沓の上沓の支持部と対向する芯材の周囲の上面を第二配設部とし、上沓の穴部の周囲の下面を第二設定部にして所定量配設される。第一弾性体及び第二弾性体は、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、第一弾性体や第二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。特に、第一弾性体を、空間部において、略密閉状態としたときには、略密閉ゴム支承状態となり、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、第一弾性体と第二弾性体とは、同じ材料であってもよく、また、異なる材料であってもよい。第一弾性体と第二弾性体の材料選択によっても、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。また、第一弾性体と第二弾性体とは、厚さも同じでもよく異なっていてもよい。更に、第一弾性体、第二弾性体のそれぞれの厚さも、必ずしも均一でなくてもよい。
【００５５】
また、第一弾性体と第二弾性体とは、別体であってもよいが、一体化させてもよい。これによって、上沓と下沓との間に介挿される第一弾性体と第二弾性体とを同時に形成することが可能となる。
【００５６】
第一弾性体や第二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。
【００５７】
空間部内において、上沓の空間部の内面と第一弾性体との間は、空間部の内面に第一弾性体の少なくとも一部を密着させることも出来る。また、上沓の空間部の内面と第一弾性体との間には、第一弾性体が設けられていない空隙部を設けることも出来る。空隙部は、第一弾性体を上沓内の空間部より一回り小さく設けて形成することも出来、又、第一弾性体及び／又は空間部の内面に切り欠きを設けて形成することが出来る。上沓と下沓との間に第一弾性体が設けられていない空隙部を有する場合には、第一弾性体が荷重を受けて変形する場合に空隙部に入り込むことが可能となり、第一弾性体の許容変形量を大きくすることが出来る。つまり、空隙部を設けることによって、バネ定数の調整を行うことも可能となる。
【００５８】
更に、空隙部には、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。
【００５９】
充填材は、上述の空隙部に適宜量充填されるものであり、その充填量は、空隙部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い。少量の場合には、残存空隙分だけ圧縮或いは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出来る。支承装置では、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ことが出来る。
【００６０】
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、一つの空間部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、充填材は、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ものとして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。
【００６１】
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、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、充填材は、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、空隙部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。
【００６２】
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。
【００６３】
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、第一弾性体が変形した際には、空隙部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、非圧縮性を有する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の両者の効果を得ることが可能となる。
【００６４】
或いは、充填材には、上沓と下沓との間に介在させる第一弾性体や第二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とき、これを充填材として使用するには、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ときには、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。
【００６５】
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、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る。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。
【００６６】
以上のような本発明の支承装置は、上部構造体としての橋桁や下部構造体としての橋脚或いは橋台に設けた受容構造に対して着脱可能とし、交換を容易なものとすることが出来る。この場合、例えば、上沓と下沓と二つの弾性体（第一弾性体及び第二弾性体）を一つのカートリッジとして取り扱うことになる。受容構造は、例えば、カートリッジ式支承装置を受容する一方が挿脱用に開口されたコ字状に形成され、例えば、断面Ｌ字状に形成することで、鉛直方向及び水平方向に位置決め保持出来る。
【実施例】
【００６７】
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第一の実施例を図１を参照しながら説明する。
【００６８】
図１に示す支承装置１は、例えば橋梁において、橋桁１６と橋脚或いは橋台１７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の平面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００６９】
支承装置１は、第二剛性体としての上沓２と第一剛性体としての下沓３とを、弾性体、具体的にはゴム等から構成される第二弾性体としてのゴム層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。上沓２は、上部構造物として例えば橋桁１６を、二点鎖線で示す上部プレート６を介して上面に固定している。下沓３は、下部構造物として例えば橋脚１７を、二点鎖線で示す下部プレート７を介して下面に固定している。勿論、ここでいう上部プレート６や下部プレート７は、必須ではなく、上沓２と上部プレート６を一体的に構成したり、下沓３と下部プレート７を一体的に構成したりして、上沓２や下沓３にそれぞれに対応する構成や機能を持たせてもよい。
【００７０】
上沓２は、平面視において略長方形の板状部材からなり、上面に上部プレート６が固定されている。この上沓２には、特に図１（ｂ）に示すように、表裏面に貫通する穴部となる貫通孔２ａが穿設されている。この貫通孔２ａには、上沓２の下面側から芯材８が挿入され、芯材８の先端部が上沓２の上面から突出することなく収容されている。つまり、貫通孔２ａが有する両開口端のうち、上沓２の下面に位置する開口端２ｂには、芯材８が通過しており、上沓２の上面に位置する開口端２ｃには芯材８が通過していない。この開口端２ｂ−２ｃに亘る領域は、後述する第一弾性体である充填弾性体９が収納される。尚、芯材８については、後に詳説する。
【００７１】
貫通孔２ａの形状は、円柱形状とすることも出来るが、支承装置１において芯材８の先端部が芯材８の他の部位よりも大径の大径部８ａとされている。大径部８ａは、貫通孔２ａから抜け出ることを抑止するべく、芯材８が通過する開口端２ｂ（つまり上沓２の下面に位置する開口端２ｂ）を窄ませた形状を採用している。このように上沓２の下面に位置する開口端２ｂを窄ませる形状を採用することにより、貫通孔２ａは、見かけ上、小径の貫通孔を有する有底の溝形状となる。そして、当該溝の底部２ｄの上面は、平面とされている。小径の開口端２ｂの周囲は、開口端２ｃが芯材８の大径部８ａより小径となることで、芯材の抜け止めとなる支持部として機能する。尚、図２に示すように、当該溝の底部２ｄの上面を貫通孔２ａの側面と滑らかに接続する湾曲面とすることも出来る。
【００７２】
また、下沓３も略長方形の板部材であり、下面には、下部プレート７が固定されている。この下沓３には、図１に示すように、平面視における中央部に芯材８が固定されている。尚、芯材８は、下端が下沓３に対して螺合されており、これによって、簡易な作業にて下沓３に対して強固に固定することが可能となる。
【００７３】
上沓２の下面と下沓３の上面との間は、第二弾性体としてのゴム層４が配設される。具体的に、下沓３の上面は、第二配設部となり、上沓２の下面は第二設定部となる。第二弾性体としてのゴム層４は、上沓２と下沓３との間に介挿されており、第二配設部となる下沓３の下面の芯材８の周囲に支持される。上沓２の貫通孔２ａと同径であると共に芯材８が通過する貫通孔４ａを有しており、当該貫通孔が上沓２の貫通孔２ａと同軸になるように配設されている。具体的に、ゴム層４の貫通孔４ａは、上沓２の貫通孔２ａにおける小径の開口端２ｂと略同径で、芯材８の大径部８ａより小径としている。
【００７４】
尚、上沓２及び下沓３の材質は、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板、セラミックス、強化プラスチックを含むプラスチック等で形成することが出来る。同様に、ゴム層４も天然ゴム等の公知の素材を採用することが出来る。
【００７５】
芯材８は、大径部８ａとなる頭部を有する金属性のボルト部材からなり、先端部である大径部８ａが上沓２の貫通孔２ａの内部に収容可能な大きさに設定されている。この芯材８が、上沓２の開口端２ｂを通過して空間部である貫通孔２ａ内に至る構成とすることにより、上沓２と下沓３とが水平方向に相対移動しようとした際に、下沓３に固定された芯材８によって上沓２の移動が規制される。これにより、過剰に上沓２と下沓３とが水平方向において相対変位することを防止することが出来る。
【００７６】
また、貫通孔２ａが有する開口端であって上沓２の下面に位置する開口端２ｂ（芯材８が通過する開口端２ｂ）は、窄んだ形状を有している。この開口端２ｂの周辺部は、芯材８の大径部８ａの抜けを防止すると共に第二弾性体としてのゴム層４に支持される支持部として機能する。このような構成を採用することにより、上沓２と下沓３とが離反しようとする際（即ち上沓２が下沓３に対して相対的に上揚しようとする際）に芯材８の大径部８ａが、段付き形状となった貫通孔２ａの底部２ｄ（支持部）に係止され、上沓２と下沓３とが乖離することを抑制する。つまり、本実施例においては、芯材８及び貫通孔２ａが上揚抑制機構１０として機能する。
【００７７】
尚、支承装置１は、図１（ｂ）に示すように、芯材８の長さＬ１と支承方向から見て当該芯材８が設置される領域における下沓３の厚みＬ２とを合計した距離が、支承方向から見て芯材８が設置される領域以外の領域における上沓２の厚みＬ３と下沓の厚みＬ４とを合計した距離と一致されている。これによって、支承装置１は、相対的に剛性が高い部位の厚み（即ち剛性体の厚み）が均一化され、優れた鉛直荷重支持特性を発揮することが出来る。
【００７８】
また、芯材８をボルト部材によって構成するのではなく、図３に示すように、芯材８を、先端部に雄ねじ部を有する軸体８ｂと、当該軸体８ｂに螺合するための雌ねじ部を有すると共に大径部となるナット体８ｃとによって構成することも可能である。
【００７９】
そして、支承装置１は、芯材８の大径部８ａが収容されている貫通孔２ａ内に充填配置される第一弾性体としての充填弾性体９を備えている。充填弾性体９は、第一配設部となる芯材８の先端部に設けられ、貫通孔２ａ内部に隙間無く配置されている。これによって、充填弾性体９は、芯材８の先端部全体を被覆し、貫通孔２ａの開口端であって芯材８が通過しない側の大径の開口端２ｃを閉塞している。充填弾性体９は、貫通孔２ａの内部において、芯材８の先端部の全体を被覆することによって、芯材８の先端部全体が充填弾性体９によって囲撓され、芯材８の先端部全体の発錆を抑制する。更に、充填弾性体９が貫通孔２ａの開口端２ｃを閉塞している場合には、当該開口端２ｃから貫通孔２ａの内部に水分等の芯材の劣化の原因となる物質が侵入することをより確実に防止することができ、芯材８の発錆をより効率的に抑制することが可能となる。また、充填弾性体９は、貫通孔２ａ内部に隙間無く充填されているため、万が一貫通孔２ａ内部に前記物質が進入した場合であっても、その進行速度を低減し、芯材８に到達することを遅らせることが可能となる。
【００８０】
充填弾性体９の貫通孔２ａから露出する領域は、上沓２の表面とほぼ面一となる平坦領域とされている。これによって、充填弾性体９が上沓２の表面と共に上部プレート６と接触することになり、荷重の受圧面積を増大させることが出来、更に、貫通孔２ａ内に充満された充填弾性体９はほぼ密閉状態となるため、密閉ゴム支承状態となり、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。
【００８１】
以上のような支承装置１では、第一弾性体としての充填弾性体９と第二弾性体としてのゴム層４とが並列ばねとして機能し、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、例えば上部構造体の揺動によって、上沓２と下沓３とに相対的な回転変位の力が作用しても優れた回転追従性能を発揮出来る。また、第二弾性体であるゴム層４の内側面は、第一弾性体である充填弾性体９の外側面より内側に位置し、ここでは更に芯材８の大径部８ａの外側面より内側に位置している。このように、ゴム層４は、充填弾性体９と一部が重複するように配設されることで、ゴム層４が配設される上沓２や下沓３の対向面の大きさの範囲内で最大限に大面積化することが出来、高荷重を支承することが可能となる。
【００８２】
更に、芯材８は、上沓２の開口端２ｂより開口端２ｃ側の空間部に挿入され、先端部に第一弾性体となる充填弾性体９が固定されるので、水平方向の剪断力が作用しても上沓２と下沓３の相対変位を所定範囲内に制限することが可能である。更に、芯材８に固定された充填弾性体９は、上沓２の開口端２ｂの周囲の支持部によって抜け止めがされているので、大きな荷重を支承し、良好な回転追従性を得つつも、上沓２を上揚するような力が作用した際にも上沓２と下沓３とが離反することを防止することが可能となる。
【００８３】
また、支承装置１では、図１（ｂ）に示すように、芯材８の先端から芯材が通過しない側の開口端２ｃまでの離間距離Ｌ５がゴム層４の厚みＬ６と一致されている。これによって、充填弾性体９を含めると、支承方向における弾性体の厚みが均一化され、優れた鉛直荷重支持特性を発揮出来る。
【００８４】
また、支承装置１では、充填弾性体９が、芯材８と貫通孔２ａの内壁面との間の隙間を介してゴム層４と一体化され、当該ゴム層４と同一の材料によって形成されている。これによって、支承装置１は、充填弾性体９とゴム層４とを同時に形成することが可能となり、且つ、一種の材料にて充填弾性体９とゴム層４とを形成することが可能となり、量産性に優れたものとなる。
【００８５】
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、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。以下の変形例について図面を参照して説明する。
【００８６】
上記実施例においては、貫通孔２ａに隙間無く充填弾性体９を配設する構成であったが、例えば、貫通孔２ａの一部にのみ充填弾性体９を配設し、残りを空隙部９ａとすることも出来る。例えば、図４に示すように、芯材８の上部にのみ充填弾性体９を配設することも出来る。この場合には、充填弾性体９の使用量を削減しつつ、受圧面積を向上させることが可能となる。また、図５に示すように、芯材８の周囲にのみ充填弾性体９を配設することも出来る。この場合には、充填弾性体９の使用量を削減しつつ、芯材８の発錆を抑制することが出来る。また、図５の空隙部９ａは、充填弾性体９が荷重を受けて変形する場合に入り込むことで、充填弾性体９の許容変形量を大きくすることが出来、バネ定数の調整を行うことも可能となる。
【００８７】
また、図６に示すように、上沓２の下面を、その略中心から外方に向かって上沓２の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓３の上面を、その略中心から外方に向かって下沓３の厚みが薄くなる傾斜面とすることも出来る。上沓２と下沓３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。
【００８８】
また、図７に示すように、支承装置では、上沓２の下面を、その略中心から外方に向かって上沓２の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓３の上面を、その略中心から外方に向かって下沓３の厚みが厚くなる傾斜面とすることも出来る。上沓２と下沓３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出来る。
【００８９】
また、図８に示すように、積極的に貫通孔２ａの内部に充填弾性体９を配置しない空隙部となる空間１１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１１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充填弾性体９やゴム層４のバネ定数を調整出来る。
【００９０】
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出来る他、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。
【００９１】
また、空間１１内に空気等の気体や充填材等の流体を充填させる場合、空間１１の両端を密閉状態に封止しておくことが好ましい。
【００９２】
また、充填材は、支承装置１の組立前に充填しておいてもよく、組立後に充填してもよい。
【００９３】
更に、図９に示すように、第一の実施例の支承装置１において、上沓２の上面にすべり板１２を摺滑部材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１２は、例えばＰＴＦＥ製とされる。
【００９４】
また、図１０に示すように、第一の実施例の支承装置１において、下沓３の下面にすべり板１２を設けることも出来る。勿論、すべり板１２の設定は、第一の実施例の支承装置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。
【００９５】
また、ゴム層４の厚さは、必ずしも一定である必要はなく、例えば、上沓の下面、或いは下沓の上面に環状の凹部を形成して、弾性体を当該環状の凹部に充満させた設定とすることも出来る。
【００９６】
本発明の支承装置の更なる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１１を参照しながら説明する。
【００９７】
図１１に示す支承装置２１は、例えば橋梁において、橋桁１６と橋脚或いは橋台１７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１１（ａ）は支承装置２１の平面断面図であり、図１１（ｂ）のＢ−Ｂ’断面図である。また、図１１（ｂ）は、鉛直面断面図であり、図１１（ａ）のＡ−Ａ’断面図である。
【００９８】
支承装置２１は、第一剛性体としての下沓２２と第二剛性体としての上沓２３を、弾性体、具体的にはゴム等から構成され第一の弾性体及び第二の弾性体からなるゴム層２４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２２は、二点鎖線で示す下部プレート２５を介してその下面が下部構造物として例えば橋脚１７に固定されている。上沓２３は、二点鎖線で示す上部プレート２６を介してその上面が上部構造物として例えば橋桁１６に固定している。勿論、ここでいう上部プレート２５や下部プレート２６は、必須ではなく、上沓２３と上部プレート２６を一体的に構成したり、下沓２２と下部プレート２５を一体的に構成したりして、上沓２３や下沓２２にそれぞれに対応する構成や機能を持たせてもよい。
【００９９】
下沓２２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なり、下面に下部プレート２５が固定されている。この下沓２２の上面には、特に図１１（ｂ）に示すように、中央部に、芯材となる単一の凸部２８が設けられている。
【０１００】
凸部２８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２８は、このような形状を有する結果、下沓２２側に向けられた円錐側面状の外側部面２８ａが設けられる。
【０１０１】
上沓２３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なり、上面に上部プレート２６が固定されている。この上沓２３の下面には、特に図１１（ｂ）に示すように、凸部２８を囲繞するように環状に配設された壁部２９が設けられており、当該壁部２９によって上沓２３の中央部に凸部２８と嵌合する穴部となる凹部３０が形成されている。この凹部３０は、天井面が閉塞されおり、内部に配設されるゴム層２４の一部の第一弾性体２４ａが密閉ゴム支承状態となり、小さな支承面積で高荷重を支承出来るようにしている。
【０１０２】
このような凹部３０を形成する壁部２９は、図１１（ｂ）に示すように、上沓２３側を向く内側部面２９ａを有している。この内側部面２９ａは、凸部２８の外側部面２８ａに対向配置されており、外側部面２８ａと平行に且つ支承方向に対して傾斜している。穴部を構成する凹部３０の開口端３０ａは、凸部２８の頂面或いは頂面に配設されゴム層２４の一部である第一弾性体２４ａより小さく形成されており、下沓２２に対して上沓２３が上揚することを防止している。また、凹部３０は、開口端３０ａと連続する空間部３０ｂを、開口端３０ａの開口より大きくし、内部に凸部２８の頂部及び第一弾性体２４ａを配設出来るようにしている。尚、上沓２３は、後述のように、複数の分割体を組み合わせることによって下沓２２に配設することが出来る。
【０１０３】
そして、本実施例の支承装置２１においては、支承方向（図１１（ｂ）における上下方向）から見て、外側部面２８ａと内側部面２９ａとが重なるように、凸部２８と壁部２９とが近接して配置されている。
【０１０４】
更に、本実施例の上沓２３は、図１１（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２３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２３ａ，２３ｂから構成されている。そして、二つの分割体２３ａ，２３ｂは、これら分割体２３ａ，２３ｂ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２３ｃ同士を当接させつつ、互いにボルト／ナット３１によって締結されることによって円板状の上沓２３が形成される。尚、本実施例においてボルト／ナット３１は、支承装置２１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２４は、天然ゴム等の公知の素材を採用することが出来、下沓２２と上沓２３との間に介挿され、凸部２８と壁部２９との間にも充填されている。ここで、ゴム層２４のうち、下沓２２の凸部２８の頂面の部分が第一弾性体２４ａとして機能し、凸部２８の周囲の平坦な面が第二弾性体２４ｂとして機能し、第一弾性体２４ａと第二弾性体２４ｂとの間の傾斜部分が両者を一体化する一体化部２４ｃとして機能する。
【０１０６】
このような本実施例の支承装置２１では、下沓２２に設けられた凸部２８が当該下沓２２側に向く外側部面２８ａを有し、上沓２３に設けられた凹部３０を構成する壁部２９が上沓２３側に向くと共に凸部２８の外側部面２８ａに対向配置される内側部面２９ａを有している。下沓２２と上沓２３との間には、第一弾性体及び第二弾性体として機能するゴム層２４が介挿される。即ち、ゴム層２４は、凸部２８の壁面及び凹部３０を構成する壁部２９の壁面に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２２に向く凸部２８の外側部面２８ａ及び上沓２３に向く凹部３０を構成する壁部２９の内側部面２９ａが存在する領域では、外側部面２８ａ及び内側部面２９ａに沿ってゴム層２４の一体化部２４ｃが存在し、下沓２２と上沓２３との間では、第一弾性体２４ａと第二弾性体２４ｂとが介挿される。
【０１０７】
つまり、凹部３０の底部（天井）は、第一設定部となり、凸部２８の頂面は、第一の配設部となり、第一弾性体２４ａは、第一配設部と第一設定部との間の空間部に配設される。また、凸部２８の周囲の下沓２２の上面は、第二配設部となり、上沓２３の下面は、第二設定部となり、第二弾性体２４ｂは、第二配設部と第二設定部との間の空間部に配設される。かくして、第一弾性体２４ａは、凸部２８の頂面の第一配設部で荷重が支持され、また、厚さ等が規定される。また、第二弾性体２４ｂは、下沓２２の平坦な面である第二配設部で荷重を支持され、また、厚さ等が規定される。更に、一体化部２４ｃは、内側部面２９ａを設定部とした外側部面２８ａと内側部面２９ａとの間の配設部に配設される。
【０１０８】
従って、支承装置２１では、見かけ上、ゴム層２４が複数層配設されることとなる。このようにゴム層２４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２１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。
【０１０９】
また、支承装置２１では、ゴム層２４の第一弾性体２４ａと第二弾性体２４ｂとが並列ばねとして機能し、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、例えば上部構造体の揺動によって、上沓２３と下沓３３とに相対的な回転変位の力が作用しても優れた回転追従性能を発揮出来る。
【０１１０】
更に、凸部２８は、上沓２３に対する芯材となり、水平方向の剪断力が作用しても上沓２３と下沓２２の相対変位を所定範囲内に制限することが可能である。また、ゴム層２４の第二弾性体２４ｂは、ゴム層２４の中で最も内側の部分であるため、略密閉状態となり、密閉ゴム支承のように、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。
【０１１１】
また、本実施例の支承装置２１においては、支承方向視において、凸部２８の外側部面２８ａと、凹部３０を構成する壁部２９の内側部面２９ａとが重なり合う部分を有するため、下沓２２と上沓２３が離間する方向に移動した場合に、凸部２８が凹部３０を構成する壁部２９に引っ掛かり、下沓２２と上沓２３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２１に対して上揚力が作用しても下沓２２と上沓２３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。
【０１１２】
また、本実施例の支承装置２１においては、凸部２８の外側部面２８ａ及び凹部３０を構成する壁部２９の内側部面２９ａが支承方向に対して傾斜しているため、外側部面２８ａ及び内側部面２９ａ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２２と上沓２３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。
【０１１３】
また、本実施例の支承装置２１は、凸部２８の外側部面２８ａと凹部３０を構成する壁部２９の内側部面２９ａとが平行とされているため、外側部面２８ａと内側部面２９ａとの間に配設されるゴム層２４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。
【０１１４】
また、本実施例の支承装置１においては、上沓２３が分割可能に構成されているため、凸部２８と凹部３０とを容易に嵌合させることが可能となる。
【０１１５】
また、本実施例の支承装置２１においては、上沓２３が下沓２２から離間する方向に所定以上の力を受けた場合に、凸部２８又は凹部３０を構成する壁部２９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２３の分割部位同士を締結するボルト／ナット３１を備えている。このボルト／ナット３１は、凸部２８よりも剪断面積が少なく設定されており、凸部２８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３１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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
例えば、図１２の断面図に示すように、芯材となる凸部２８がその表面の一部に上沓２３側に向く傾斜面２８ｂを有し、凹部３０を構成する壁部２９がその表面の一部に下沓２２側に向く傾斜面２９ｂ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、傾斜面２８ｂ，２９ｂ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１３に示すように、芯材となる凸部２８の上面に下方に向かうに連れて窄まる凹部２８ｃを設け、凹部３０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３０ｃを設け、これによって、実質的に傾斜面２８ｂ，２９ｂ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２８の上面に形成される凹部２８ｃと、凹部３０の天井から垂下される凸部３０ｃとは、図１３に示すように複数であってもよいが、図１４に示すように単数であってもよい。
【０１１８】
また、図１５の断面図に示すように、上沓２３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓２３の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓２２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓２２の厚みが薄くなる傾斜面とすることも出来る。上沓２３と下沓２２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２４を厚くすることが出来、ゴム層２４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。
【０１１９】
また、図１６の断面図に示すように、上沓２３の下面を、その略中心から外方に向かって上沓２３の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓２２の上面を、その略中心から外方に向かって下沓２２の厚みが厚くなる傾斜面とすることも出来る。上沓２３と下沓２２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２４を薄くすることが出来、ゴム層２４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。
【０１２０】
また、図１７の断面図に示すように、支持装置は、凸部２８の断面形状を、頂部が拡径された略Ｔ形状とし、壁部２９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る。この場合には、外側部面２８ａ及び内側部面２９ａが支承方向に対して直交した形状となる。
【０１２１】
また、図１８の断面図に示すように、下沓２２、上沓２３及び凸部２８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。
【０１２２】
また、図１９に示すように、凸部２８及び凹部３０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２８或いは凹部３０の半径方向における内側部分にゴム層２４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２８の外側部面２８ａ及び凹部３０を構成する壁部２９の内側部面２９ａ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。
【０１２３】
また、図２０に示すように、下沓２２と上沓２３との間にゴム層２４を配置しない空隙部となる空間３２を形成することも出来る。ここでは、ゴム層２４の第一の弾性体２４ａの部分を切り欠いて空間３２を形成しているが、凹部３０の天井面を切り欠いて空間３２を形成することも出来る。また、ゴム層２４、凹部３０の天井面の両方に空間３２を設けるようにしてもよい。そして、この空間３２には、充填材を充填するようにしてもよい。例えば、充填材として、加圧空気を充填する場合には、加圧空気の充填圧等によってゴム層２４のバネ定数を調整出来る。
【０１２４】
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２４と異種又は同種の弾性体を用いることが出来る他、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。また、空間３２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、図示を省略するが空間３２の両端を密閉状態に封止しておくことが好ましい。
【０１２５】
また、上記実施例においては、ボルト／ナット３１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２１に示すように、下沓２２に肉薄部３３を設け、当該肉薄部３３が最も先に損壊する脆弱部として機能するようにしてもよい。尚、図２２に示すように肉薄部３３を上沓２３に設けてもよい。尚、このように下沓２２及び上沓２３に対して肉薄部３３を設ける場合には、これらの肉薄部３３が外部から目視可能なように、肉薄部３３を下沓２２及び上沓２３の側面まで到達するように設けることが好ましい。
【０１２６】
更に、図２３に示すように、支承装置２１は、下沓２２の下面に、すべり板３４を摺滑部材として固設することが出来る。この場合、支承装置２１は、元々固定支承であったものを可動支承として利用することが出来る。すべり板３４は、例えばＰＴＦＥ製とされる。また、図２４に示すように、本発明の実施例の支承装置２１において、上沓２３の上面にすべり板３４を設けることも出来る。勿論、すべり板２４の設定は支承装置２１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。
【０１２７】
更に、本発明の支承装置の更なる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２５を参照しながら説明する。
【０１２８】
図２５に示す支承装置４１も、例えば橋梁において、橋桁１６と橋脚或いは橋台１７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。
【０１２９】
支承装置４１は、上沓４２と下沓４３を、高さが異なるように並列配置されたゴム等の弾性体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。上沓４２は、上部構造物として例えば橋桁１６を、二点鎖線で示す上部プレート４６を介して上面に固定している。下沓４３は、下部構造物として例えば橋脚１７を、二点鎖線で示す下部プレート４７を介して下面に固定している。勿論、ここで言う上部プレート４６や下部プレート４７は、必須ではなく、上沓４２と上部プレート４６を一体的に構成したり、下沓４３と下部プレート４７を一体的に構成したりして、上沓４２や下沓４３にそれぞれに対応する構成や機能を持たせてもよい。
【０１３０】
この支承装置４１は、少なくとも、橋桁１６に上部プレート４６を介して固定される第二剛性体である上沓４２と、橋脚１７に下部プレート４７を介して固定される第一剛性体である下沓４３と、下沓４３に固定される芯材４４と、上沓４２と下沓４３との間に配設されて並列ばねとして機能する二つの弾性体（第一弾性体４８，第二弾性体４９）とを備えている。更に、上沓４２には、内部に空間部５１が設けられ、上部構造体である橋桁１６に固定される支承面と反対の面に、空間部５１と連通する穴部５２が形成されている。
【０１３１】
第二剛性体となる上沓４２は、第一弾性体４８が配設される第一設定部４８ａと、第二弾性体４９が配設される第二設定部４９ａとを有している。第一弾性体４８が配設される第一設定部４８ａは、例えば、上沓４２の空間部５１内において、上沓４２の穴部５２より空間部５１内に挿入された下沓４３に設けられた芯材４４の先端部と対向する空間部５１の天井面である。また、第二弾性体４９が配設される第二設定部４９ａは、上沓４２の支持部５３の下沓４３と対向する下面である。また、第一弾性体４８は、穴部５２の径より少なくとも一部が大きく形成され、上沓４２の穴部５２の周囲に形成された上揚阻止手段として機能する支持部５３に係合することによって抜け止めがされている。
【０１３２】
第一剛性体となる下沓４３は、芯材４４が一体的に設けられており、芯材４４の先端部が第一弾性体４８が配設される第一配設部４８ｂとなり、上沓４２の支持部５３と対向する面が第二弾性体４９が配設される第二配設部４９ｂとなる。第一配設部４８ｂは、第一弾性体４８が設けられ、第一弾性体４８を介した荷重を支持する。また、第二配設部４９ｂは、第二弾性体４９が設けられ、第二弾性体４９を介した荷重を支持する。
【０１３３】
下沓４３の芯材４４は、上沓４２の穴部５２より空間部５１内に挿入される。空間部５１内には、芯材４４の先端部に固定された第一弾性体４８が上沓４２の天井面と対向するように配置される。芯材４４は、穴部５２の大きさより少なくとも一部が大きく形成され、上沓４２の穴部５２の周囲に形成された上揚阻止手段として機能する支持部５３によって抜け止めがされている。
【０１３４】
上沓４２の穴部５２の周囲の支持部５３（第二設定部４９ｂ）と下沓４３の芯材４４の周囲（第二配設部４９ａ）との間には、第二弾性体４９が配設される。即ち、第一弾性体４８と第二弾性体４９とは、厚さ方向に段違いに一部重複する部位を有するように配設された多段の並列ばねとして機能する。更に、第一弾性体４８と第二の弾性体４９とは、第一弾性体４８の外側面より内側に第二弾性体４９の内側面が位置するように配設されている。即ち、第一弾性体４８と第二弾性体４９とは、平面視で、高さを異ならせ段違いにすることで、少なくとも一部が重なるように配設される。そして、例えば、上沓４２の第一弾性体４８が配設される第一設定部４８ａと第二弾性体４９が配設される第二設定部４９ａは、同じ向きに設けられ、これらに対向した向きとして下沓４３の第一配設部４８ｂと第二配設部４９ｂとが互いに同じ向きに設けられる。これにより、例えば、第一弾性体４８と第二弾性体４９とは、略平行に配設することが出来る。
【０１３５】
上沓４２は、図２５のように一部材で構成しても良いが、図２６に示すように、複数の部材で構成するようにしても良い。図２６では、二部材を用いており、上沓４２は、第一弾性体４８を収容する沓部材４２ａと、支持部５３が形成された中間部材４２ｂとを積層するように突き合わせ結合することによって、第一弾性体４８が収容される空間部５１を構成する。尚、沓部材４２ａと中間部材４２ｂとの結合は、ボルト・ナット等を用いても好いことは勿論、沓部材４２ａと中間部材４２ｂの何れか一方に雄ねじを設け、他方に雌ねじを設け、これらを互いに螺合して結合するねじ締結によったり、溶接したり、従来公知の結合方法等によってもよい。沓部材４２ａは、上部プレート４６に固定される支承面を有していると共に、周囲に立ち上がり壁を設けて、空間部５１の上側を構成する。また、中間部材４２ｂは、底面に穴部５２を有し、穴部５２の周囲に支持部５３を設けるようにし、更に、支持部５３の外周より立ち上がり壁を設けて、空間部５１の下側を構成する。沓部材４２ａと中間部材４２ｂとは、芯材４４の太径部の大径部４４ａを空間部５１内に配置した後に、互いの立ち上がり壁を突き合わせ結合することによって組み立てられる。かくして、上沓４２には、内部に、芯材４４の先端部を収容する空間部５１が形成されると共に、この空間部５１と連通し、周囲を支持部５３とした穴部５２が形成される。ここでは、穴部５２は、芯材４４の直径よりやや大きい直径となるように形成されている。
【０１３６】
下沓４３には、芯材４４が固定される。芯材４４は、下端側が下沓４３に固定されると共に先端部が穴部５２と連続する上沓４２内の空間部５１に配置される棒状或いは柱状、若しくは剪断キー状に設定される部材である。この芯材４４は、上沓４２と下沓４３の間に配設される第一弾性体４８や第二弾性体４９の剪断変形を抑制する機能と、橋桁１６等の上部構造物からの鉛直荷重を第一弾性体４８や第二弾性体４９を介することによって弾性的に支承する機能と、上揚力に抗して上沓４２と下沓４３とが乖離することを防止する機能と、第一弾性体４８を略密閉状態に拘束して高支圧化させるピストンの役割を果たす。芯材４４は、第一弾性体４８が配設されることや上揚力に抗する目的から、先端部を根本より太い大径部とすることが好ましく、ここでは、先端部に、大径の大径部４４ａが設けられている。この大径部４４ａの第一弾性体４８が配設される配設面は、第一配設部４８ｂであり、空間部５１の水平方向断面とほぼ同じ広さとなっており、第一弾性体４８が配設される。勿論、第一弾性体や大径部４４ａの配設面を、空間部５１よりやや小さくして、ここを空隙部５４とし、充填材等を充填可能としてもよい。
【０１３７】
第一弾性体４８は、上沓４２の空間部５１内において、芯材４４の先端部の大径部４４ａの第一配設部４８ｂと空間部５１の天井面の第一の設定部４８ｂとの間に所定量配設される。また、第二弾性体４９は、下沓４３の上面（第二配設部４９ｂ）と上沓４２の下面（支持部５３の下沓４３の上面と対向する面、第二設定部４９ａ）との間に所定量配設される。第一弾性体４８及び第二弾性体４９は、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。尚、第一弾性体４８は、空間部５１において、大径部４４ａに取り付けられることで、密閉ゴム支承状態となる。
【０１３８】
以上のような、支承装置４１では、上沓４２が空間部５１内において第一弾性体４８によって支持されると共に、第二弾性体４９によって、支持部５３の部分で支持される。支承装置４１は、並列ばねとして機能する第一弾性体４８及び第二弾性体４９を配設し、第一弾性体４８と第二弾性体４９とが平面視で少なくとも一部が重なるように配設するようにしたので、小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。特に、第一弾性体４８は、空間部５１において、大径部４４ａに配設されることで、略密閉状態とすることも可能であり、この場合、略密閉ゴム支承状態となって、より小さな支承面積にして高荷重を支承することが可能となる。また、例えば上部構造体である橋桁１６の揺動によって、上沓４２と下沓４３とに相対的な回転変位の力が作用しても、回転力を減衰させるなど、優れた回転追従性能を発揮出来る。
【０１３９】
更に、芯材４４は、上沓４２の穴部５２より空間部５１に挿入されているので、芯材４４の軸方向に垂直な水平方向の剪断力が作用しても上沓４２と下沓４３の相対変位を所定範囲内に制限することが可能である。更に、芯材４４には、大径部４４ａによって、上沓４２の穴部５２の周囲の支持部５３で抜け止めがされているので、大きな荷重を支承し、良好な回転追従性を得つつも、上沓４２を上揚するような力が作用した際にも上沓４２と下沓４３とが乖離することを防止することが可能となる。
【０１４０】
尚、本発明による支承装置４１は、更に、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。
【０１４１】
例えば、図２７に示すように、上沓４２の空間部５１の天井面を断面略逆三角形状にして、その頂点５１ａで、大径部４４ａ上の第一弾性体４８を上から支持し、第一弾性体４８上であって頂点５１ａの周囲に空隙部５４を設けることも出来る。空隙部５４は、第一弾性体４８が荷重を受けて変形する場合に入り込むことで、第一弾性体４８の許容変形量を大きくすることが出来、バネ状態の調整を行うことが出来る。
【０１４２】
更に、この空隙部５４には、充填材５５を充填するようにしてもよい。充填材５５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第一弾性体４８のバネ定数を調整出来る。尚、上述のように充填材５５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出来る他、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。また、空隙部５４内に空気等の気体や充填材等の流体を充填させる場合、空隙部５４の両端を密閉状態に封止しておくことが好ましい。また、充填材５５は、支承装置４１の組立前に充填しておいてもよく、組立後に充填してもよい。
【０１４３】
また、図２８に示すように、支承装置を上下反転し、上沓４２を下沓として、下沓４３を上沓として用いることも可能である。この場合、下沓４３は、橋桁１６等の上部構造体に配設され、上沓４２は、橋脚或いは橋台１７に配設されることになる。また、支承装置の上下反転の考え方は、上述した図１乃至図２４の支承装置に適用することもできる。
【０１４４】
更に、下沓４３の上面と上沓４２の下面（支持部５３の下沓４３の上面と対向する面）との間は、上記図６に示したように、上沓４２の下面を、その略中心から外方に向かって上沓４２の厚みが薄くなる傾斜面としつつ、下沓３の上面を、その略中心から外方に向かって下沓４３の厚みが薄くなる傾斜面とすることも出来る。これにより、上沓４２と下沓４３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第二弾性体４９を厚くすることが出来、第二弾性体４９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。
【０１４５】
また、下沓４２の芯材４４の先端部や太径部４４ａの第一弾性体４８の第一配設部４８ｂや下沓４２の上面の芯材４４の周囲の第二配設部４９ｂは、平面で形成する他、凹部及び／又は凸部を設けたり、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。
【０１４６】
また、上記図７に示すように、上沓４２の下面を、その略中心から外方に向かって上沓４２の厚みが厚くなる傾斜面としつつ、下沓４３の上面を、その略中心から外方に向かって下沓４３の厚みが厚くなる傾斜面とすることも出来る。上沓４２と下沓４３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第二弾性体４９を薄くすることが出来、第二弾性体４９の密閉性を高めることが可能となる。
【０１４７】
更に、上沓４２内の空間部５１は、密閉空間を構成するものでなく、上記図１に示すように、天井面を開口するようにして、開口された空間部５１に第一弾性体４８を配設することも出来る。そして、芯材４４には、先端部に雄ねじ部を設け、大径部４４ａを芯材４４の先端部の雄ねじ部に螺合するための雌ねじ部を有するナット体として構成することも可能である。
【０１４８】
更に、上記図９に示したように、支承装置４１において、上沓４２の上面にすべり板１２を摺滑部材として固設してもよいし、上記図１０に示したように、支承装置４１において、下沓４３の下面にすべり板１２を備える構成を採用することも出来る。
【０１４９】
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。
【０１５０】
また、支承装置を上下反転し、下沓を上沓として、上沓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】
【０１５１】
１  支承装置、２  上沓、２ａ  貫通孔、２ｂ，２ｃ  開口端、２ｄ  底部、３  下沓、４  ゴム層、８  芯材、８ａ  大径部、８ｂ  軸体、８ｃ  ナット体、９  充填弾性体、１０  上揚抑制機構、１１  空間、１２  すべり板、２１  支承装置、  ２２  下沓、２３  上沓、２３ａ  分割体、２３ｂ  分割体、２３ｃ  フランジ部、２４  ゴム層、２５  下部プレート、２６  上部プレート、２８  凸部、２８ａ  外側部面、２８ｂ  傾斜面、２９  壁部、２９ａ  内側部面、２９ｂ  傾斜面、３０  凹部、３１  ボルト／ナット、３２  空間、３３  肉薄部、３４  すべり板、４１  支承装置、４２  上沓、４２ａ  沓部材、４２ｂ  中間部材、４３  下沓、４４ａ  大径部、４６  上部プレート、４７  下部プレート、４８  第一弾性体、４８ａ  第一配設部、４８ｂ  第一設定部、４９  第二弾性体、４９ａ  第二配設部、４９ｂ  第二設定部、５１  空間部、５２  穴部、５３  支持部、５４  空隙部、５５  充填材
【図１】
0005702643.tif 000002
【図２】
0005702643.tif 000003
【図３】
0005702643.tif 000004
【図４】
0005702643.tif 000005
【図５】
0005702643.tif 000006
【図６】
0005702643.tif 000007
【図７】
0005702643.tif 000008
【図８】
0005702643.tif 000009
【図９】
0005702643.tif 000010
【図１０】
0005702643.tif 000011
【図１１】
0005702643.tif 000012
【図１２】
0005702643.tif 000013
【図１３】
0005702643.tif 000014
【図１４】
0005702643.tif 000015
【図１５】
0005702643.tif 000016
【図１６】
0005702643.tif 000017
【図１７】
0005702643.tif 000018
【図１８】
0005702643.tif 000019
【図１９】
0005702643.tif 000020
【図２０】
0005702643.tif 000021
【図２１】
0005702643.tif 000022
【図２２】
0005702643.tif 000023
【図２３】
0005702643.tif 000024
【図２４】
0005702643.tif 000025
【図２５】
0005702643.tif 000026
【図２６】
0005702643.tif 000027
【図２７】
0005702643.tif 000028
【図２８】
0005702643.tif 000029