(57)【要約】【課題】水平力に対する減衰性能および上部構造物の上下回転変位に対する回転吸収性能を向上させるとともに、コンパクト化を可能にしたゴム支承装置を提供する。【解決手段】ゴム積層体２と上部ゴム支承体４とを中間プレート３を介して一体化し、上部ゴム支承体４を上下に貫通する貫通孔７にせん断キー８を配置し、せん断キー８を上部ゴム支承体４の上面に固設した上沓７および中間プレート３に係合させてゴム支承装置１を構成し、ゴム積層体２のゴム層２ａに、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、等価減衰定数が０．１３以上のゴムを使用し、上部ゴム支承体４に、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が、ゴム層２ａを形成するゴムよりも小さいゴムを使用する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼板とゴム層とを交互に積層したゴム積層体の上面に固定した中間プレートの上に上部ゴム支承体を固設して、ゴム積層体と上部ゴム支承体とを一体化し、該上部ゴム支承体を上下に貫通する貫通孔を設けるとともに、該貫通孔を貫通するせん断キーを配置し、該せん断キーを前記上部ゴム支承体の上面に固設した上沓および中間プレートに係合させたゴム支承装置において、前記ゴム層を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、等価減衰定数が０．１３以上であり、前記上部ゴム支承体を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、前記ゴム層を形成するゴムよりも小さくしたゴム支承装置。
【請求項２】
前記上部ゴム支承体を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、１．０Ｎ／ｍｍ２以下にした請求項１に記載のゴム支承装置。
【請求項３】
前記上部ゴム支承体を形成するゴムが、天然ゴムである請求項１または２に記載のゴム支承装置。
【請求項４】
前記ゴム積層体の両側に中間プレートの水平変位を規制するサイドブロックを設けた請求項１〜３のいずれかに記載のゴム支承装置。
【請求項５】
前記サイドブロックの上面を上沓と当接可能な高さに設定した請求項４に記載のゴム支承装置。
【請求項６】
前記せん断キーの断面形状を、前記サイドブロックを設けた両側に突出する楕円形状、
前記サイドブロックを設けた両側に延びる長方形状または前記サイドブロックを設けた両側に突出するリブを有する形状のいずれかにした請求項４または５に記載のゴム支承装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ゴム支承装置に関し、さらに詳しくは、水平力に対する減衰性能および上部構造物の上下回転変位に対する回転吸収性能を向上させるとともに、コンパクト化を可能にしたゴム支承装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁等を支持するゴム支承装置は様々なタイプが知られており、鋼板とゴム層とを交互に積層したゴム積層体の上に中間プレートを介して、さらに上部ゴム支承体を設けて一体化し、上部ゴム支承体を上下に貫通するせん断キーを上部ゴム支承体の上面に固設した上沓と、中間プレートとに係合させたゴム支承装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このゴム支承装置では水平力を受けた際に、せん断キーによって係合している上沓と中間プレートが一体的に水平変位するので、上部ゴム支承体はせん断変形することがなく、専ら鉛直荷重の支持機能と、上部構造体の上下変位に対する回転を吸収する機能を担うことができる。一方で、この際にゴム積層体は、鉛直荷重を支持しつつ、せん断変形して水平力を分散、減衰させる。このように、せん断変形しない上部ゴム支承体とゴム積層体とを組み合わせることにより、ゴム積層体の性能を損なうことなく、回転吸収性能を向上できるようにしている。
【０００４】
近年、耐震構造に対する要求が高まっており、ゴム支承装置に対しては、水平力の減衰性能や回転吸収性能の更なる向上が求められていた。また、設置スペースの制約から、より一層のコンパクト化が求められていた。
【特許文献１】特開２００５−１１３５１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、水平力に対する減衰性能および上部構造物の上下回転変位に対する回転吸収性能を向上させるとともに、コンパクト化を可能にしたゴム支承装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため本発明のゴム支承装置は、鋼板とゴム層とを交互に積層したゴム積層体の上面に固定した中間プレートの上に上部ゴム支承体を固設して、ゴム積層体と上部ゴム支承体とを一体化し、該上部ゴム支承体を上下に貫通する貫通孔を設けるとともに、該貫通孔を貫通するせん断キーを配置し、該せん断キーを前記上部ゴム支承体の上面に固設した上沓および中間プレートに係合させたゴム支承装置において、前記ゴム層を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、等価減衰定数が０．１３以上であり、前記上部ゴム支承体を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、前記ゴム層を形成するゴムよりも小さくしたことを特徴とするものである。
【０００７】
ここで、前記上部ゴム支承体を形成するゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、例えば、１．０Ｎ／ｍｍ２以下にする。また、前記上部ゴム支承体を形成するゴムを、例えば、天然ゴムにする。
【０００８】
また、前記ゴム積層体の両側に中間プレートの水平変位を規制するサイドブロックを設けることもできる。前記サイドブロックの上面を、例えば、上沓と当接可能な高さに設定する。また、前記せん断キーの断面形状を、前記サイドブロックを設けた両側に突出する楕円形状、前記サイドブロックを設けた両側に延びる長方形状または前記サイドブロックを設けた両側に突出するリブを有する形状のいずれかにすることもできる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明のゴム支承装置によれば、ゴム積層体のゴム層を形成するゴムに対しては、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、等価減衰定数が０．１３以上のいわゆる高減衰仕様に設定したので、ゴム積層体が水平力を受けてせん断変形することによって、従来よりも迅速かつ大幅に水平力を減衰させることが可能になる。また、上部ゴム支承体を形成するゴムに対しては、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、ゴム層を形成するゴムよりも小さくなる仕様に設定したので、ゴム層のゴムよりも圧縮変形し易くなる。これにより、上部ゴム支承体は、上部構造物の上下回転変位を吸収し易くなる。
【００１０】
上部支承体は水平力を受けても、中間プレートおよび上沓にせん断キーが係合して、せん断変形をすることがないので、上部ゴム支承体のゴムを、せん断変形し易くしてもゴム積層体のせん断変形に何ら悪影響がなく、ゴム積層体による優れた減衰性能を確保することができる。このように、減衰性能および回転吸収性能を向上させることができるので、ゴム積層体および上部ゴム支承体のゴムの厚さをはじめとして、これらの大きさを従来に比して小さくできるので、装置全体のコンパクトも可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明のゴム支承装置を図に示した実施形態に基づいて説明する。
【００１２】
図１、図２に例示するように本発明のゴム支承装置１は、橋梁のような上部構造物１４と橋脚のような下部構造物１５の間に設置される。このゴム支承装置１は、断面矩形状のゴム積層体２と断面矩形状の上部ゴム支承体４とを四角形の中間プレート３を介して一体化して構成されている。
【００１３】
ゴム積層体２は、交互に積層したゴム層２ａと鋼板２ｂとを加硫接着して構成され、下面には下沓６を固定している。下沓６は、固定ボルト６ａによりベースプレート１０に固定され、ベースプレート１０は、下部構造物１５に埋設されたアンカー１３に、固定ナット１３ａによって取り付けられて下部構造物１５に固定されている。ベースプレート１０と、下沓６と、ゴム積層体２の最下層の下部鋼板２ｃとには、下部せん断キー１２が係合している。
【００１４】
ゴム積層体２の上面に固定された中間プレート３の上には、ゴムのみからなる上部ゴム支承体４が固設され、上部ゴム支承体４の上面には上沓５が固定されている。上沓５は、上部構造物１４の下面に取り付けられたソールプレート１１とボルト等により固定されている。
【００１５】
上部ゴム支承体４には上下に貫通する円柱中空状の貫通孔７が設けられている。この貫通孔７は、ソールプレート１１および中間プレート３の中途の深さまで延設されている。貫通孔７には、その円柱中空状の空間と略同じ大きさの円柱状のせん断キー８が配置され、せん断キー８は上沓５および中間プレート３に係合することになる。
【００１６】
ゴム積層体２のゴム層２ａを形成するゴムには、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数が１．０Ｎ／ｍｍ２以上、かつ、等価減衰定数が０．１３以上のいわゆる高減衰ゴムが用いられている。この高減衰ゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数の上限値は、例えば１．６Ｎ／ｍｍ２程度であり、等価減衰定数の上限値は、例えば、０．２５程度である。
【００１７】
せん断弾性係数および等価減衰定数は、「道路橋支承便覧：（平成１６年４月  日本道路協会）」に記載のせん断剛性試験によって得られるものである。せん断弾性係数は、せん断応力度をせん断ひずみで除したものであり、ゴム厚の１７５％に相当する水平変位を正負に１０回繰り返したときの平均値により求められる。また、等価減衰定数は、弾性エネルギーに対する吸収エネルギーの比率であり、前出の試験により得られる。
【００１８】
ゴム種としては、天然ゴム、ブタジエンゴム等を例示できる。
【００１９】
また、上部ゴム支承体４を形成するゴムには、せん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、ゴム層２ａを形成する高減衰ゴムよりも小さくしたゴムが用いられている。例えば、このゴムのせん断ひずみ１７５％におけるせん断弾性係数を、１．０Ｎ／ｍｍ２以下にする。このように、上部ゴム支承体４のゴムは、ゴム層２ａのゴムよりも、せん断剛性が小さくて圧縮変形し易くなっている。
【００２０】
ゴム種としては、例えば、鉛直方向の剛性も比較的小さい天然ゴムを用いる。
【００２１】
このように、ゴム層２ａのゴムと上部ゴム支承体４のゴムのせん断弾性係数、等価減衰定数を規定した本発明では、図３に例示するように、ゴム積層体２が水平力を受けてせん断変形することによって、非高減衰ゴムをゴム層２ａに使用していた従来のゴム支承装置に比べて、迅速、かつ大幅に水平力を減衰させることが可能になる。これに伴い、地震時における水平変位を小さくできる。
【００２２】
また、上部ゴム支承体４を形成するゴムを、ゴム層２ａのゴムに比して圧縮変形し易くしたので、上部構造物１４の上下回転変位を吸収し易くなり、回転吸収性能を向上させることが可能になる。これに伴い、回転吸収に必要なゴム厚を小さくできるので、耐座屈性が向上し、安定性が増すことになる。
【００２３】
ここで、中間プレート３と上沓５とは、せん断キー８により係合していて、図３に示すように上部ゴム支承体４はせん断変形することがないので、上部ゴム支承体４を形成するゴムを圧縮変形し易くしても、ゴム積層体２のせん断変形に何ら悪影響を与えることがない。このように、ゴム積層体２と上部ゴム支承体４とがそれぞれの機能に悪影響を与えることなく、ゴム積層体２による優れた減衰性能、上部ゴム支承体４による優れた回転吸収性能を得ることができる。
【００２４】
また、上記のようにゴム積層体２による減衰性能の向上および上部ゴム支承体４による回転吸収性能の向上が実現できるので、従来のゴム支承装置と同様の減衰効果、回転吸収効果を得るのであれば、ゴム層２ａの厚さ、上部ゴム支承体４のゴムの厚さをはじめとして、これらゴムの大きさを従来に比して小さくすることができ、ゴム支承装置１をコンパクトにすることが可能になる。したがって、設置スペースの制約が大きい場合であっても、ゴム支承装置１を設置することが可能になる。
【００２５】
せん断キー８の配置数は、複数にすることもでき、上部ゴム支承体４の形状は、断面矩形状以外、例えば、断面円形状にすることもできる。また、上記実施形態では、上部ゴム支承体４がゴムのみで形成されているが、回転吸収性能を要求性能よりも低下させない範囲において、ゴム積層体２のように鋼板２ａを積層させることもできる。
【００２６】
橋梁の橋軸方向（Ｘ方向）の水平変位のみを許容して、橋軸直角方向（Ｙ方向）の水平変位を規制する場合には、図４、図５に例示するゴム支承装置１を適用する。図面では、橋軸方向をＸ方向で示し、橋軸直角方向をＹ方向で示す。
【００２７】
このゴム支承装置１は、図１〜図３に示した実施形態に対して、サイドブロック９を追加したものである。このサイドブロック９は、ゴム積層体２の橋軸直角方向（Ｙ方向）両側の位置でベースプレート１０の上に立設されている。それぞれのサイドブロック９は、固定ボルト９ｂによってベースプレート１０に固定されている。サイドブロック９の上方突出部９ａは、中間プレート３の上面と略同じ高さに設定され、中間プレート３と上方突出部９ａとのすき間は１ｍｍ〜１０ｍｍ程度に設定されて、近接して配置されている。
【００２８】
この実施形態では、ゴム支承装置１が橋軸方向に水平力を受けると、図３に例示した状態と同様となり、先の実施形態と同様の減衰効果を発揮する。一方で、このゴム支承装置１が橋軸直角方向に水平力を受けると、中間プレート３がサイドブロック９の上方突出部９ａに当接するので、ゴム積層体２の橋軸直角方向のせん断変形が規制されることになる。これに伴い、せん断キー８により中間プレート３と一体的に係合している上沓５も水平変位しないので、上部ゴム支承体４の橋軸直角方向のせん断変形も規制されて、ゴム支承装置１の橋軸直角方向のせん断変形が規制されることになる。
【００２９】
その際に、せん断キー８には曲げ応力（せん断力）が集中するので、変形や破損が生じ易くなる。そこで、せん断キー８の断面形状は、図５に例示するようにサイドブロック９を設けた橋軸直角方向両側に突出する楕円形状や、橋軸直角方向を長辺とし橋軸方向を短辺とする橋軸直角方向両側に延びる長方形状、橋軸直角方向両側に突出するリブを有する形状等にして、橋軸方向よりも橋軸直角方向に対する曲げ剛性を大きくすることが好ましい。
【００３０】
尚、回転吸収性能については、この実施形態は、先の実施形態と何ら変わることがなく、同様の性能を有している。
【００３１】
上記のような、せん断キー８に集中する曲げ応力（せん断力）を緩和するには、図６に例示するように、サイドブロック９の上方突出部９ａをさらに上方まで延ばし、上沓５と略同じ高さに設定してもよい。この構造により、上沓５が橋軸直角方向に水平変位しようとすれば上方突出部９ａに当接して水平変位が規制されるので、せん断キー８の応力負担を軽減することができる。そのため、せん断キー８は円形断面でもよく、特別な断面形状にすることなく、せん断キー８の破損等を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明のゴム支承装置を、半分を断面にして例示する側面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１のゴム支承装置が水平力を受けている状態を例示する説明図である。
【図４】ゴム支承装置の別の実施形態を、半分を断面にして例示する側面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】図４のサイドブロックの変形例を示す説明図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ゴム支承装置
２  ゴム積層体
２ａ  ゴム層
２ｂ  鋼板
２ｃ  下部鋼板
３  中間プレート
４  上部ゴム支承体
５  上沓
６  下沓  
６ａ  固定ボルト
７  貫通孔
８  せん断キー
９  サイドブロック
９ａ  上方突出部
９ｂ  固定ボルト
１０  ベースプレート
１１  ソールプレート
１２  下部せん断キー
１３  アンカー
１３ａ  固定ナット
１４  上部構造物
１５  下部構造物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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