(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の軟質板と複数の硬質板とを交互に積層させた積層ゴムを有するゴム支承材を、橋桁と橋脚との間に設けた橋梁支承構造であって、
前記積層ゴムにおける最上段の前記硬質板の上面に対して締付けボルトによって締結されるとともに、前記橋桁に固定される上部フランジ板と、
前記締付けボルトの前記上部フランジ板を拘束する拘束面と前記上部フランジ板との間に介挿される弾性体と、
を備え、
前記弾性体は、コイルばねであり、
前記コイルばねと前記締付けボルトの頭部との間に弾性ゴム材が設けられていることを特徴とする橋梁支承構造。
【請求項２】
前記橋桁の撓みによって生じる回転角をθとし、前記締付けボルトのボルト軸から前記ゴム支承材の支承軸までの距離をＬとしたとき、
前記弾性体の高さ寸法Ｈは、Ｈ≧Ｌ×θとなることを特徴とする請求項１に記載の橋梁支承構造。
【請求項３】
前記上部フランジ板には、その上面側に開口が設けられ前記締付けボルトの頭部を収容可能な収容凹部と、該収容凹部の底面に板厚方向に貫通するとともに前記締付けボルトの雄ねじ径よりも大径をなす挿通孔と、が設けられ、
前記収容凹部内において、前記締付けボルトの頭部と前記底面との間に前記弾性体が介挿されていることを特徴とする請求項１または２に記載の橋梁支承構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の軟質板と複数の硬質板とを交互に積層させた積層ゴムを有するゴム支承材を、橋桁と橋脚との間に設けた橋梁支承構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
免震建物等に採用されている免震装置として、ゴム材料と鋼板とを上下方向に交互に積層した積層ゴムが知られている。このような積層ゴムを橋梁用として用いられるゴム支承は、橋桁の重量などを支えるため、鉛直荷重に対応する高い剛性を有する必要があるが、その一方で、橋桁の撓みを吸収するための鉛直方向の柔らかさも要求されている。
ここで、橋梁において、鉛直荷重の支持とは、桁重量や人や車の重さなどの上部構造からの鉛直荷重を下部構造に伝達する機能である。また、鉛直方向の柔らかさとは、橋桁の撓みによる回転方向の変形に追随する機能である。
【０００３】
上記要求に対し、橋桁の撓みによる回転変位の吸収機能や、鉛直反力支持機能を第１ゴム支承体にもたせ、せん断変形機能を第２ゴム支承体にもたせるといったそれぞれの機能を分離させることで回転機能を補う技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、硬質板と粘性ゴム層との積層体からなるせん断変形機能を有する第２ゴム支承体上に、当接板を介して橋桁の鉛直反力支持機能及び回転吸収機能を有する第１ゴム支承体上を一体的に積層させ、この第１ゴム支承体上に上沓が取り付けられた構成について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４３６０４６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の橋梁用の支承構造では以下のような問題があった。
すなわち、上述した特許文献１では、複数のゴム支承体を必要とするため、コストが増大するとともに、設置工数も増大するという問題があった。
さらに、第２ゴム支承体の上にさらに高さをもった第１ゴム支承体を積み重ねて設置するため、設置に必要なスペースが大きくなってしまう。通常、桁下の空間には高さ方向の制約があることから、高さを抑えた支承構造が求められており、その点で改良の余地があった。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、複数のゴム支承材を用いることなく簡単な構造でコストの低減を図ることができる橋梁支承構造を提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、高さ寸法を抑えることで、桁下における高さ寸法に制約がある設置スペースに配置可能とする橋梁支承構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明に係る橋梁支承構造は、複数の軟質板と複数の硬質板とを交互に積層させた積層ゴムを有するゴム支承材を、橋桁と橋脚との間に設けた橋梁支承構造であって、積層ゴムにおける最上段の硬質板の上面に対して締付けボルトによって締結されるとともに、橋桁に固定される上部フランジ板と、締付けボルトの上部フランジ板を拘束する拘束面と上部フランジ板との間に介挿される弾性体と、を備え、弾性体は、コイルばねであり、コイルばねと締付けボルトの頭部との間に弾性ゴム材が設けられていることを特徴としている。
【０００８】
本発明に係る橋梁支承構造によれば、橋桁の自重や人、車の重量等の鉛直荷重による圧縮力を積層ゴムによって吸収するとともに、橋桁の撓みによって生じる負の変位（回転変位）を弾性体によって吸収することができる。すなわち、橋桁に橋脚から離反する方向への撓み（引張力）が生じたとき、その橋桁とともに上部フランジ板にも引張力が作用する。このとき、上部フランジ板は、締付けボルトによって締結されている積層ゴムに対して当接（接触）した状態であって、固定されてはいないので、積層ゴムの最上段の硬質板から離反する方向へ持ち上がるようにして変位する。つまり、上部フランジ板は弾性体の弾性変形可能な範囲で上向きへの変位が可能であり、その変位によって弾性体に上下方向への圧縮力が導入され、その弾性体の弾性変形によって前記撓みが吸収されることから、積層ゴムには前記引張力が与えられない構成とすることができる。
【０００９】
本橋梁支承構造によれば、上部フランジ板によって前記引張力を吸収する構成であり、従来のように複数のゴム支承材を高さ方向に積み重ねる必要がなくなることから、橋桁と橋脚との間に配置される支承構造自体の高さを抑えることができ、桁下の設置スペースに高さの制約を受ける場合にも設置が可能となる。
しかも、上述したように複数のゴム支承材を設けない簡単な構造となるので、コストを抑えることができる。
【００１０】
また、弾性体に弾性変形を導入して圧縮させた状態で締付けボルトを締結することで、積層ゴムの最上段の硬質板に対する上部フランジ板の押付力、すなわち締付けボルトの締付け力を増大するため、前記硬質板に形成される雌ねじ部と、この雌ねじ部に螺合する締付けボルトとの間に適度な摩擦力をもたせることができ、これにより締付けボルトの緩みを防止することができる。
また、この場合には、コイルばねを締付けボルトと同軸に配置することができるうえ、加工も不要となることから、簡単な構造で施工を容易に行うことができる。そして、コイルばねと締付けボルトの頭部とが弾性ゴム材の弾性変形により緩衝した状態で接触（当接）することから、コイルばねの耐疲労性を向上させることができ、コイルばねに繰り返し生じる橋桁の撓みによる疲労を抑制することができる。
【００１１】
また、上記本発明の橋梁支承構造において、橋桁の撓みによって生じる回転角をθとし、締付けボルトのボルト軸からゴム支承材の支承軸までの距離をＬとしたとき、弾性体の高さ寸法Ｈは、Ｈ≧Ｌ×θとなることが好ましい。
【００１２】
本発明では、弾性体の高さ寸法ＨをＬ×θ以上とすることで、積層ゴムに引張力を作用させない弾性体の高さ寸法を規定することができる利点がある。
【００１３】
また、上記本発明の橋梁支承構造において、上部フランジ板には、その上面側に開口が設けられ締付けボルトの頭部を収容可能な収容凹部と、収容凹部の底面に板厚方向に貫通するとともに締付けボルトの雄ねじ径よりも大径をなす挿通孔とが設けられ、収容凹部内において、締付けボルトの頭部と底面との間に弾性体が介挿されていることが好ましい。
【００１４】
この場合には、弾性体と締付けボルトの頭部が収容凹部内に収容され、これら収容される部材が上部フランジ板の厚さ寸法の範囲に収めることが可能となる。そして、上部フランジ板の上面より締付けボルトの頭部が突出するのを防止することができ、ゴム支承材及び上部フランジ板の高さ寸法をより確実に小さくすることができる利点がある。
【発明の効果】
【００１８】
本発明に係る橋梁支承構造によれば、複数のゴム支承材を用いることなく簡単な構造でコストの低減を図ることができる。また、ゴム支承材の高さ寸法を抑えることで、桁下における高さ寸法に制約がある設置スペースに配置することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態による橋梁支承構造の構成を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す橋梁支承構造の締結部の詳細を示す縦断面図である。
【図３】橋梁支承構造の作用を説明するための図であって、図２における橋桁に撓みが生じてときの状態を示す図である。
【図４】本実施形態の第１変形例による橋梁支承構造の構成を示す縦断面図であって、図２に対応する図である。
【図５】本実施形態の第２変形例による橋梁支承構造の構成を示す縦断面図であって、図２に対応する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明に係る橋梁支承構造の実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施形態のゴム支承材１は、橋梁２の橋桁２１と橋脚２２の上部との間に設けられる橋梁用として用いられている。つまり、ゴム支承装置１は、その上端が橋桁２１の下面２１ａに固定され、下端が橋脚２２の上部２２ａに固定されている。
【００２２】
ゴム支承装置１は、複数のゴム（軟質板）と複数の鋼板（硬質板）とを交互に積層させて一体的に形成した平面視で円形或いは正方形状の積層ゴム１０の上下両端面には、その積層ゴム１０より断面積の大きなフランジ板１１、１２が設けられ、これらフランジ板１１、１２がそれぞれ橋桁２１、橋脚２２に接合ボルト２３、２４によって取り付けられている。そして、積層ゴム１０の上鋼板１０Ａ（最上段の硬質板）の上面には、複数の雌めじ部１０ａ（図２参照）が後述する締付けボルト１３に螺合する位置に設けられている。
【００２３】
上部フランジ板１１は、複数の締付けボルト１３によって積層ゴム１０の上鋼板１０Ａに締結され、その上鋼板１０Ａとの間に例えば２ｍｍ程度の薄板状のゴム板１４を介挿している。
ここで、上述したゴム支承材１の上下方向に延びる中心軸を支承軸Ｏという。
【００２４】
下部フランジ板１２は、厚さ方向に貫通する雌ねじ孔（図示省略）が形成されており、図示しない締付けボルトによって積層ゴム１０の下鋼板１０Ｂに固定されている。
【００２５】
図２に示すように、上部フランジ板１１には、その上面１１ａ側に開口が設けられ締付けボルト１３の頭部１３ａを収容する収容凹部１５を有し、その収容凹部１５の底面１５ａにはフランジ板厚方向にボルト挿通孔１６が貫通している。
【００２６】
収容凹部１５には、締付けボルト１３の上部フランジ板１１を拘束する拘束面Ｔ（締付けボルト１３の頭部１３ａの下面）と上部フランジ板１１との間に介挿されるコイルばね１７（弾性体）がボルト挿通孔１６と同軸に収容され、締付けボルト１３がコイルばね１７の上側から座金１８を介してボルト挿通孔１６に挿通された状態で、積層ゴム１０の雌ねじ部１０ａに螺合されている。つまり、上から下に向けて、締付けボルト１３の頭部１３ａ、座金１８、コイルばね１７がその順序で直列に配置されている。収容凹部１５内において、コイルばね１７は、座金１８と底面１５ａとの間に介挿されている。
締付けボルト１３によって積層ゴム１０に取り付けられた上部フランジ板１１は、橋桁２１の自重等ととともに、コイルばね１７の付勢力によって積層ゴム１０に対して下向きに押し付けられている。
【００２７】
なお、収納凹部１５の深さ寸法は、締付けボルト１３をコイルばね１７に適宜な付勢力を与えつつ締め付けた状態において、締付けボルト１３の頭部１３ａが上部フランジ板１１の上面１１ａに突出しない寸法に設定されている。
【００２８】
ボルト挿通孔１６の内径寸法は、締付けボルト１３の雄ねじ部１３ｂよりも大径になっている。このボルト挿通孔１６には、雌ねじ部１０ａに螺合した締付けボルト１３の雄ねじ部１３ｂがボルト軸Ｃ方向に沿って移動自在に挿通されている。つまり、本橋梁支承構造１では、上鋼板１０Ａと上部フランジ板１１とが非接合状態であり、互いに近接離反する構成となっている。
【００２９】
ここで、図１に示すように、橋桁２１の撓みによって生じる回転角をθ（ｒａｄ）とし、締付けボルト１３のボルト軸Ｃからゴム支承材１の支承軸Ｏまでの距離をＬとする。
また、図１及び図２に示すように、収容凹部１５において、締付けボルト１３を締め付けたときの座金１８と底面１５ａとの間の空間（これを回転変位吸収部という）の高さ寸法Ｈは、Ｈ≧Ｌ×θに設定されている。このように、コイルばね１７の高さ寸法ＨをＬ×θ以上とすることで、積層ゴム１０に引張力を作用させない前記回転変位吸収部の高さ寸法Ｈを規定することができる。
【００３０】
次に、上述したように構成された橋梁支承構造の作用について説明する。
図１乃至図３に示すように、橋桁２１の自重や人、車の重量等の鉛直荷重による圧縮力を積層ゴム１０によって吸収し、橋桁２１の撓みによって生じる負の変位（回転変位）をコイルばね１７によって吸収することができる。
すなわち、図３に示すように、橋桁２１に橋脚２２から離反する方向への撓み（引張力）が生じたとき、その橋桁２１とともに上部フランジ板１１にも引張力が作用する。
【００３１】
このとき、上部フランジ板１１は、締付けボルト１３によって締結されている積層ゴム１０に対して当接（接触）した状態であって、固定されてはいないので、積層ゴム１０の上鋼板１０Ａから離反する方向（図３の矢印Ｅ方向）へ持ち上がるようにして変位する。つまり、上部フランジ板１１はコイルばね１７の弾性変形可能な範囲で上向きへの変位が可能であり、その変位によってコイルばね１７に上下方向への圧縮力が導入され、そのコイルばね１７の弾性変形によって撓みが吸収されることから、積層ゴム１０には前記引張力が与えられない構成とすることができる。
【００３２】
したがって、上部フランジ板１１によって引張力を吸収する構成であり、従来のように複数のゴム支承材を高さ方向に積み重ねる必要がなくなることから、橋桁２１と橋脚２２との間に配置される支承構造自体の高さを抑えることができ、桁下の設置スペースに高さの制約を受ける場合にも設置が可能となる。
しかも、上述したように複数のゴム支承材を設けない簡単な構造となるので、コストを抑えることができる。
【００３３】
また、コイルばね１７に弾性変形を与えた状態で締付けボルト１３を締結することで、積層ゴム１０の上鋼板１０Ａに対する上部フランジ板１１の押付力、すなわち締付けボルト１３の締付け力を増大するため、上鋼板１０Ａに形成される雌ねじ部１０ａと、この雌ねじ部１０ａに螺合する締付けボルト１３の雄ねじ部１３ｂとの間に適度な摩擦力をもたせることができ、これにより締付けボルト１３の緩みを防止することができる。
【００３４】
さらに、コイルばね１７と締付けボルト１３の頭部１３ａが収容凹部１５内に収容され、これら収容された部材が上部フランジ板１１の厚さ寸法の範囲に収めることが可能となる。そして、上部フランジ板１１の上面より締付けボルト１３の頭部１３ａが突出するのを防止することができ、ゴム支承材及び上部フランジ板１１の高さ寸法をより確実に小さくすることができる利点がある。
【００３５】
上述のように本実施の形態による橋梁支承構造では、複数のゴム支承材を用いることなく簡単な構造でコストの低減を図ることができる。
また、ゴム支承材１の高さ寸法を抑えることで、桁下における高さ寸法に制約がある設置スペースに配置することができるという効果を奏する。
【００３６】
なお、本発明の技術範囲は、上記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において、種々の変更を加えることが可能である。
【００３７】
例えば、本実施形態では収容凹部１５内に収容される弾性体としてコイルばね１７を用いているが、これに限定されることはない。例えば、図４に示す第１変形例のように、上記コイルばね１７に代えて、弾性変形可能なゴム部材１９を弾性体として用いる構成であってもかまわない。このゴム部材１９は、収容凹部１５内で、座金１８と収容凹部１５の底面１５ａとの間に配置され、平面視中央に締付けボルト１３の雄ねじ部１３ｂを挿通させるための円孔１９ａが形成されている。この円孔１９ａの径寸法は、ボルト挿通孔１６と同径となっている。この場合には、ゴム部材１９の弾性変形を利用して図１に示す橋桁２１の撓みよる上部フランジ板１１の上向きへの変位を吸収することができ、これにより積層ゴム１０には引張力が与えられない構成とすることができる。
【００３８】
また、上述した図２に示す実施形態では、座金１８の下面に直接、コイルばね１７を設けた構成としているが、これに限定されることはない。例えば、図５に示す第２変形例のように、コイルばね１７と締付けボルト１３の頭部１３ａの下の座金１８との間に弾性ゴム材２０が設けられる構成とすることも可能である。この弾性ゴム材２０には、平面視中央に締付けボルト１３の雄ねじ部１３ｂを挿通させるための円孔２０ａが形成されている。この場合には、コイルばね１７と座金１８との接触状態（当接状態）が弾性ゴム材２０の弾性変形により緩衝され、コイルばね１７の耐疲労性を向上させることができるので、コイルばね１７に繰り返し生じる橋桁２１（図１参照）の撓みによる疲労を抑制することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態の座金１８とコイルばね１７との組み合わせに代えて、ゴム座金を採用することも可能である。要は、収容凹部１５内の回転変位吸収部の高さ以上の厚さ寸法があれば良いのである。
さらにまた、本実施形態では上部フランジ板１１に収容凹部１５を設けて、その収容凹部１５内に弾性体や締付けボルト１３を収める構成としているが、これに制限されることはなく、例えば締付けボルト１３の頭部１３ａが橋桁２１に干渉しない位置に設けることが可能であれば、この収容凹部１５を設けない構成であってもよい。
さらに、収容凹部１５の位置、大きさ、深さ、数量等の構成については、積層ゴム１０の大きさ、位置、橋桁の形状等の条件に応じて適宜変更可能である。
【００４０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上記した実施形態を適宜組み合わせてもよい。
【符号の説明】
【００４１】
１  ゴム支承材
２  橋梁
１０  積層ゴム
１０Ａ  上鋼板（最上段の硬質板）
１０Ｂ  下鋼板
１１  上部フランジ板
１２  下部フランジ板
１３  締付けボルト
１３ａ  頭部
１３ｂ  雄ねじ部
１４  ゴム板
１５  収容凹部
１５ａ  底面
１６  ボルト挿通孔
１７  コイルばね（弾性体）
１８  座金
１９  ゴム部材（弾性体）
２０  弾性ゴム材
２１  橋桁
２２  橋脚
Ｃ  ボルト軸
Ｏ  支承軸
【図１】
0005795905.tif 000002
【図２】
0005795905.tif 000003
【図３】
0005795905.tif 000004
【図４】
0005795905.tif 000005
【図５】
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