(57)【要約】【課題】複数回の衝撃に対応できると共に、汎用性を有する緩衝用ユニット、及び、受衝構造を得る。【解決手段】弾性部材２６は、長方形板状とされ、粘弾性変形可能とされている。弾性部材２６は、板厚を構成する一端面とこの一端面に背向する他端面に取付板２８が接着されている。弾性部材２６は、板面が立てられた状態で、取付板２８を介して受衝部材２２及び壁側板２４に取り付けられている。弾性部材２６は、一対の受衝部材２２及び壁側板２４間に複数個設けられている。【選択図】図２
2008057169.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の衝突による衝撃を受ける受衝部材と、
前記受衝部材と別体とされ、前記受衝部材の前記衝撃を受ける側と逆側に複数個設けられ、前記衝撃を受けて曲げ変形及び粘弾性変形されると共に復元力を有する弾性部材と、
を備えた緩衝用ユニット。
【請求項２】
前記複数の弾性部材は、各々が曲げ変形の際に互いに干渉し合わないように配置されていること、を特徴とする請求項１に記載の緩衝用ユニット。
【請求項３】
前記弾性部材は長方形板状とされ、板厚を構成する一端面が前記受衝部材に取り付けられていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の緩衝用ユニット。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記受衝部材側の一端面が他端面よりも前記受衝部材の面方向の内側に配置されていること、を特徴とする請求項３に記載の緩衝用ユニット。
【請求項５】
前記弾性部材の板面には、前記曲げ変形を誘導する誘導部が形成されていること、を特徴とする請求項３または請求項４に記載の緩衝用ユニット。
【請求項６】
前記弾性部材は筒状とされ、筒の一端面が前記受衝部材に取り付けられていること、を特徴とする請求項１または請求項２に記載の緩衝用ユニット。
【請求項７】
構造物としての被支持体と支持体との間に設置され、前記被支持体を前記支持体と相対移動可能に支持する支承と、
前記支持体の一部を構成し、前記被支持体と水平方向に離間しつつ対向する支持体対向面に取り付けられ、前記被支持体の衝突による衝撃を受ける請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の緩衝用ユニットと、
を備えた受衝構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁などの構造物の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝用ユニット、及び、この緩衝用ユニットを備えた受衝構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁やその他の構造物の衝突による衝撃を緩衝するための緩衝材について、様々な技術が提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、橋梁の上部工の継ぎ目や、上部工と落下防止壁などに配置して衝撃を吸収する衝撃吸収体が開示されている。しかしながら、特許文献１に記載の衝撃吸収体は塑性変形するため、複数回連続して衝突があった場合に、後の衝撃を充分吸収できないという問題が生じる。
【０００４】
また、特許文献２には、断面Ｖ字状の支承材が開示されているが、支承材が一体的に構成されているため、汎用性に乏しい。
【特許文献１】特許第３４３７０８９号
【特許文献２】特開平９−３１６８２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、複数回の衝撃に対応できると共に、汎用性を有する緩衝用ユニット、及び、受衝構造を得ることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の請求項１の緩衝用ユニットは、構造物の衝突による衝撃を受ける受衝部材と、前記受衝部材と別体とされ、前記受衝部材の前記衝撃を受ける側と逆側に複数個設けられ、前記衝撃を受けて曲げ変形及び粘弾性変形されると共に復元力を有する弾性部材と、を備えている。
【０００７】
本発明の緩衝用ユニットは、複数の弾性部材を含んで構成されている。各々の弾性部材は、構造物の衝突による衝撃を受ける板状の受衝部材の衝撃を受ける側と逆側に設けられている。受衝部材に構造物が衝突すると、各々の弾性部材は衝撃を受けて曲げ変形及び粘弾性変形され、衝撃を吸収する。ここでの曲げ変形には座屈変形も含まれており、各々の弾性部材は、曲げ変形及び粘弾性変形の後に復元力により復元される。
【０００８】
上記構成の緩衝用ユニットによれば、各弾性部材は衝撃を吸収した後に復元するので、再度の衝突による衝撃にも対応することができる。また、複数の弾性部材を設けて構成されているので、弾性部材の個数、配列方向などを設置場所の面積、形状などに応じて容易に変えることができ、汎用性を有することができる。
【０００９】
請求項２に記載の緩衝用ユニットは、前記複数の弾性部材は、各々が曲げ変形の際に互いに干渉し合わないように配置されていること、を特徴とする。
【００１０】
複数の弾性部材は、曲げ変形の際に互いに干渉し合ってもよいが、このように、互いに干渉し合わないように配置することにより、個々の弾性部材について所望の衝撃吸収性能を発揮させることができる。
【００１１】
請求項３に記載の緩衝用ユニットは、前記弾性部材が長方形板状とされ、板厚を構成する一端面が前記受衝部材に取り付けられていること、を特徴とする。
【００１２】
上記構成によれば、複数の長方形板状の弾性部材を立てた状態で受衝部材へ取り付けて、緩衝用ユニットを構成することができる。
【００１３】
請求項４に記載の緩衝用ユニットは、前記弾性部材が、前記受衝部材側の一端面が他端面よりも前記受衝部材の面方向の内側に配置されていること、を特徴とする。
【００１４】
上記構成によれば、弾性部材を弾性部材の受衝部材側が内側に折れ曲がるように座屈させることができる。
【００１５】
請求項５に記載の緩衝用ユニットは、前記弾性部材の板面に、前記曲げ変形を誘導する誘導部が形成されていること、を特徴とする。
【００１６】
上記構成によれば、誘導部の形成位置、方向などにより、弾性部材の座屈変形を所定方向に誘導することができる。なお、誘導部としては、溝、穴、不連続な点ライン、切欠き、など、曲げ特性を変化させることの可能なあらゆるもので構成することができる。
【００１７】
請求項６に記載の緩衝用ユニットは、前記弾性部材が筒状とされ、筒の一端面が前記受衝部材に取り付けられていること、を特徴とする。
【００１８】
上記構成によれば、複数の筒状の弾性部材を立てた状態で受衝部材へ取り付けて、緩衝用ユニットを構成することができる。
【００１９】
なお、ここでの筒状は、円筒状、多角形の筒状、中空の台錐状、中空の円錐状などを含んでいる。
【００２０】
請求項７に記載の受衝構造は、構造物としての被支持体と支持体との間に設置され、前記被支持体を前記支持体と相対移動可能に支持する支承と、前記支持体の一部を構成し、前記被支持体と水平方向に離間しつつ対向する支持体対向面に取り付けられ、前記被支持体の衝突による衝撃を受ける請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の緩衝用ユニットと、を備えている。
【００２１】
このように、支承により被支持体が相対移動可能に支持されている場合には、被支持体が支持体の一部と衝突する場合があることから、被支持体と支持体とが水平方向に離間しつつ対向する部分に、前記緩衝用ユニットを好適に利用することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は上記構成としたので、複数回の衝撃に対応できると共に、汎用性を有することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
［第１実施形態］
図１には、本発明の第１実施形態の緩衝用ユニット２０を用いた橋梁構造１０の一部が示されている。橋台１２及び橋脚１３上には、支承３０を介して橋桁１４が配設されている。なお、緩衝用ユニット２０は、設置箇所に応じて、緩衝用ユニット２０Ａ〜２０Ｄの異なる符号を付して説明する。
【００２４】
支承３０は、橋台１２及び橋脚１３上に各々設置され、下部が橋台１２及び橋脚１３に、上部が橋桁１４に、各々固定されている。支承３０は、いわゆるゴム支承で構成されており、橋台１２及び橋脚１３と橋桁１４との相対移動を可能としつつ、地震時において免震及び反力の分散を可能とした構成とされている。
【００２５】
橋台１２には、水平方向の台面１２Ａ、及び、鉛直方向の壁面１２Ｂ、落橋防止壁１２Ｃが構成されている。台面１２Ａ上には、支承３０が設置されている。壁面１２Ｂは、橋桁１４の橋軸方向Ｘの端面１４Ａと対向しており、壁面１２Ｂには緩衝ユニット２０Ａが設置されている。落橋防止壁１２Ｃは、橋台１２の橋軸方向Ｘの橋梁側端部に形成され、台面１２Ａ側に面している。落下防止壁１２Ｃにも緩衝用ユニット２０Ｂが設置されている。
【００２６】
橋桁１４の下面には、規制部材１５が設けられている。規制部材１５は、橋桁１４の下面から下側に突出されており、支承３０と緩衝用ユニット２０Ｂとの間に配置され、側面が緩衝ユニット２０Ｂと対向している。
【００２７】
なお、図１１に示すように、規制部材１５に代えて、橋桁１４の下面に橋台１２の外側面と対向するように規制部材１７を設け、規制部材１７と対向するように橋台１２の外側面に緩衝用ユニット２０Ｅを設ける構成としてもよい。
【００２８】
橋脚１３には、橋軸方向Ｘの両端部に、互いに向き合う落下防止壁１３Ｂ、１３Ｃが構成されている。また、橋脚１３上には、台面１３Ａが構成されている。台面１３Ａ上には、支承３０が設置されている。落下防止壁１３Ｂ、１３Ｃには、各々緩衝ユニット２０Ｃ、２０Ｄが設置されている。
【００２９】
橋桁１４の下面の橋脚１３の上方に対応する位置には、２つの規制部材１６が設けられている。２つの規制部材１６は、橋桁１４の下面から下側に突出されており、支承３０と落下防止壁１３Ｂ側の緩衝用ユニット２０Ｃ、支承３０と落下防止壁１３Ｃ側の緩衝用ユニット２０Ｄとの間に各々配置され、側面が緩衝ユニット２０Ｃ、２０Ｄと対向している。
【００３０】
図２に示すように、緩衝用ユニット２０は、受衝部材２２、壁側板２４、弾性部材２６、及び、取付板２８を備えている。
【００３１】
受衝部材２２及び壁側板２４は、長方形板状とされ、図３（Ｂ）にも示すように、互いに対向するように配置されている。受衝部材２２及び壁側板２４の互いに対向し合う面には、図３（Ｃ）に示すように、取付板２８を嵌め込み可能な溝２２Ａ、２４Ａが各々形成されている。受衝部材２２は、鋼板、樹脂板などで構成することができ、壁側板２４も同様の、鋼板、樹脂板などで構成することができる。
【００３２】
なお、取付板２８と受衝部材２２及び壁側板２４とは、一体成形により構成することもできる。
【００３３】
弾性部材２６は、長方形板状とされ、粘弾性変形可能なゴム、樹脂を材料として構成することができる。弾性部材２６は、板厚を構成する一端面とこの一端面に背向する他端面に取付板２８が接着されている。接着剤としては、適正な変形履歴を発揮する高分子材料で繊維を含むものを用いることが好ましい。弾性部材２６は、板面が立てられた状態で、取付板２８を介して受衝部材２２及び壁側板２４に取り付けられている。
【００３４】
取付板２８には、弾性部材２６の前述した一端面及び他端面の長手方向両側から突出した止面２８Ａが構成されている。取付板２８は、溝２２Ａ、２４Ａに各々嵌め込まれ、止面２８Ａ部分で受衝部材２２及び壁側板２４にねじ２９によりねじ止めされている。
【００３５】
弾性部材２６は、一対の受衝部材２２及び壁側板２４間に複数個（本実施形態では８個）設けられている。複数の弾性部材２６は、受衝部材２２及び壁側板２４の長手方向に互いの板面が向き合うように並べられている。受衝部材２２の長手方向の中心を中心Ｏとすると、各弾性部材２６は、受衝部材２２側が壁側板２４側よりも中心Ｏ寄りになるように、傾斜されている。複数の弾性部材２６の各々は、後述する座屈変形の際に、互いに干渉し合わないように配置されている。
【００３６】
各々の弾性部材２６の板面には溝２６Ａ及び溝２６Ｂが各々形成されている。溝２６Ａ及び溝２６Ｂは、受衝部材２２側からの衝撃に対して弾性部材２６がこの溝を中心に座屈変形しやすくなるように形成されたものである。溝２６Ａは、弾性部材２６の中心Ｏから遠い側の板面に形成され、溝２６Ｂは、弾性部材２６の中心Ｏに近い側の板面に形成されている。溝２６Ａは、受衝部材２２側寄りに形成され、溝２６Ｂは、取付板２８側寄りに形成されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、板面に溝２６Ａ及び溝２６Ｂを形成したが、溝２６Ａ及び溝２６Ｂに代えて、不連続な線状ラインや、その他、曲げ変形を誘導可能なあらゆる形状を用いることができる。
【００３８】
緩衝用ユニット２０Ａ〜２０Ｄは、壁側板２４が壁面（壁面１２Ｂ、落下防止壁１２Ｂ、１３Ｂ、１３Ｃ）に固定され、受衝部材２２が橋桁１４または橋桁１４に固定された規制部材１５、１６と水平方向に離間しつつ対向するように設置されている。
【００３９】
次に、本実施形態の緩衝用ユニット２０の作用について説明する。
【００４０】
地震等による振動により橋桁１４と橋台１２及び橋脚１３とが所定量以上相対移動すると、橋桁１４の端面１４Ａが緩衝用ユニット２０Ａに衝突し、規制部材１５が落下防止壁１２Ｃに衝突する。また、２つの規制部材１６が落下防止壁１３Ｂ、１３Ｃに各々衝突する。
【００４１】
この衝突による衝撃Ｓが受衝部材２２で受けられると、緩衝用ユニット２０の弾性部材２６は、図４（Ａ）に示す状態から、図４（Ｂ）に示すように、溝２６Ａ、２６Ｂが各々内側となるように折り曲げられて座屈変形すると共に、粘弾性変形する。そして、図４（Ｃ）に示すように座屈変形及び粘弾性変形が進む。その後、受衝部材２２への衝撃Ｓが減少すると、弾性部材２６は図４（Ａ）に示す状態へ復元する。
【００４２】
図５には、弾性部材２６が上記のように変形及び復元する際の、衝撃Ｓによる圧縮荷重と弾性部材２６の変位との関係が示されている。グラフの上側の曲線で示されるように、衝突直後からＤ１部分までは、圧縮荷重の増加にほぼ比叡して弾性部材２６の変位も進んでいる。Ｄ１部分から弾性部材２６の座屈変形が始まり、圧縮荷重の変化がほとんどないまま弾性部材２６の変位が進む。Ｄ２部分で弾性部材２６の座屈変形がほぼ終了し、更に圧縮荷重を受けてＤ３へ達する。その後、グラフの下側の曲線で示されるように、圧縮荷重が減少するにつれて、弾性部材２６の変位も減少し、元の状態へ復元される。
【００４３】
本実施形態の緩衝用ユニット２０によれば、弾性部材２６は衝撃を吸収した後に復元されるので、再度の衝撃があった場合でも対応することができる。
【００４４】
また、本実施形態の緩衝用ユニット２０は、複数の弾性部材２６が受衝部材２２に取り付けられて構成されているので、弾性部材２６の個数、配置を変えることにより、設置場所の面積や形状に応じた形状とすることができ、汎用性にすぐれている。
【００４５】
例えば、本実施形態では、弾性部材２６を一列に並べて配置した例について説明したが、図６に示すように、受衝部材２２の長手方向の中央部分において、弾性部材２６を受衝部材２２の短手方向に並べて配置することもできる。さらに、斜め方向、ランダム配置など、あらゆる配置を採用することができる。
【００４６】
また、本実施形態では、座屈変形した際に、弾性部材２６が互いに干渉しわないようにしたが、弾性部材同士が干渉し合って、衝撃を減少させるようにしてもよい。
【００４７】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態では、第１実施形態と同様の部分については同一の符号を付して示し、その詳細な説明は省略する。
【００４８】
本実施形態では、緩衝ユニットの構成のみが第１実施形態と異なり、緩衝ユニットの使用される位置等、その他の構成については第１実施形態と同様である。
【００４９】
本実施形態の緩衝用ユニット４０は、図７（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、受衝部材４２、壁側板４４、弾性部材４６、及び、取付板４８を備えている。
【００５０】
受衝部材４２及び壁側板４４は、長方形板状とされ、図７（Ｂ）に示すように、互いに対向するように配置されている。受衝部材４２及び壁側板４４の互いに対向し合う面には、図７（Ｃ）に示すように、取付板４８を嵌め込み可能な円形の凹部４２Ａ、４４Ａが各々形成されている。受衝部材４２は、鋼板、樹脂板などで構成することができ、壁側板４４も、鋼板、樹脂板などで構成することができる。
【００５１】
弾性部材４６は、円筒状とされ、粘弾性変形可能なゴム、樹脂を材料として構成することができる。弾性部材４６は、円筒の一端面と他端面に取付板２８が接着されている。弾性部材４６は、取付板４８を介して受衝部材２２及び壁側板２４に取り付けられている。
【００５２】
取付板２８は、弾性部材４６よりも大径の円盤状とされている。取付板４８は、凹部４２Ａ、４４Ａに各々嵌め込まれ、弾性部材４６の端面外側にはみ出たフランジ部４８Ａ部分で受衝部材４２及び壁側板４４にねじ４９によりねじ止めされている。
【００５３】
弾性部材４６は、一対の受衝部材４２及び壁側板４４間に複数個（本実施形態では６個）設けられている。複数の弾性部材４６の各々は、後述する座屈変形の際に、互いに緩衝し合わないように配置されている。
【００５４】
次に、本実施形態の緩衝用ユニット４０の作用について説明する。
【００５５】
衝撃Ｓが受衝部材４２で受けられると、緩衝用ユニット４０の弾性部材４６は、図８（Ａ）に示す状態から、図８（Ｂ）に示すように、円筒軸方向の中央部分が膨らむように座屈変形すると共に、粘弾性変形する。そして、図８（Ｃ）に示すように座屈変形及び粘弾性変形が進む。その後、受衝部材４２への衝撃Ｓが減少すると、弾性部材４６は図８（Ａ）に示す状態へ復元する。
【００５６】
本実施形態の緩衝用ユニット４０によっても、弾性部材４６は衝撃を吸収した後に復元されるので、再度の衝撃があった場合でも対応することができる。
【００５７】
また、本実施形態の緩衝用ユニット４０についても、複数の弾性部材４６が受衝部材４２に取り付けられて構成されているので、弾性部材４６の個数、配置を変えることにより、設置場所の面積や形状に応じた形状とすることができ、汎用性にすぐれている。
【実施例】
【００５８】
［実施例１］
高さ１００ｍｍ、幅１５０ｍｍ、厚さ２５ｍｍの弾性部材２６を、受衝部材２２の中央部分に２個配置した緩衝ユニットを用いて、圧縮試験を行った。弾性部材２６は高硬度ウレタンゴムで構成し、受衝部材２２はＳＳ４００などの鋼材で構成した。受衝部材２２側から、圧縮速度１．０ｍｍ／ｓｅｃで１０回圧縮した。１０回の圧縮結果を［表１］に示す。表１におけるＥ、Ｒｍａｘ、ΔＷ、δｍａｘは、Ｅ：吸収エネルギー、Ｒｍａｘ：反力の最大値、ΔＷ：履歴吸収エネルギー、δｍａｘ：圧縮変位量の最大値、を示す。また、反力と圧縮変位量との関係を図９に示す。
【００５９】
【表１】
2008057169.tif 000003
［実施例２］
高さ１００ｍｍ、厚さ１５ｍｍの弾性部材４６を、受衝部材４２の中央部分に１個配置して、圧縮試験を行った。弾性部材４６は高硬度ウレタンゴムで構成し、受衝部材４２はＳＳ４００で構成した。受衝部材４２側から、圧縮速度１．０ｍｍ／ｓｅｃで１０回圧縮した。１０回の圧縮結果を［表２］に示す。表２におけるＥ、Ｒｍａｘ、ΔＷ、δｍａｘは、Ｅ：吸収エネルギー、Ｒｍａｘ：反力の最大値、ΔＷ：履歴吸収エネルギー、δｍａｘ：圧縮変位量の最大値、を示す。また、反力と圧縮変位量との関係を図１０に示す。
【００６０】
【表２】
2008057169.tif 000004
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】第１実施形態の橋梁構造の一部を示す側面図である。
【図２】第１実施形態の緩衝用ユニットを示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の緩衝用ユニットの（Ａ）は上面の一部破断図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は側面の一部拡大図である。
【図４】第１実施形態の緩衝用ユニットの動作を示す一部側面図である。
【図５】第１実施形態の緩衝用ユニットの変位と圧縮荷重との関係を示すグラフである。
【図６】第１実施形態の緩衝用ユニットの変形例を示す（Ａ）は上面の一部破断図、（Ｂ）は側面図である。
【図７】第２実施形態の緩衝用ユニットの（Ａ）は上面の一部破断図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）は側面の一部拡大図である。
【図８】第２実施形態の緩衝用ユニットの動作を示す一部側面図である。
【図９】実施例１の緩衝用ユニットの反力と圧縮変位量との関係を示すグラフである。
【図１０】実施例２の弾性部材の反力と圧縮変位量との関係を示すグラフである。
【図１１】第１実施形態の橋梁構造の変形例の一部を示す側面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１０   橋梁構造
１２   橋台
１３   橋脚
１４   橋桁
２０   緩衝用ユニット
２２   受衝部材
２４   壁側板
２６   弾性部材
３０   支承
４０   緩衝用ユニット
４２   受衝部材
４４   壁側板
４６   弾性部材
【図１】
2008057169.tif 000005
【図２】
2008057169.tif 000006
【図３】
2008057169.tif 000007
【図４】
2008057169.tif 000008
【図５】
2008057169.tif 000009
【図６】
2008057169.tif 000010
【図７】
2008057169.tif 000011
【図８】
2008057169.tif 000012
【図９】
2008057169.tif 000013
【図１０】
2008057169.tif 000014
【図１１】
2008057169.tif 000015