(57)【要約】【課題】水平荷重に対して弾性層が過度に変形するのを抑制し、コンパクトで構造が簡素化された鉛直荷重支持体およびこれを用いた鉛直荷重支持用の支承装置を提供することである。【解決手段】相対する面にそれぞれ凹部２ａ、凸部２ｂ、凹部２ｃと、凸部３ａ、凹部３ｂ、凸部３ｃ、凹部３ｄとが形成された上沓２および下沓３を、ゴム層４を介して凹凸嵌合させてなる鉛直荷重支持体Ａ１であり、前記嵌合状態で、上沓２の外周部２ｄが下沓３の外周側凹部３ｄに嵌まり込み、上枠の水平方向の動きを拘束するラップ部Ｈを形成している。当該支持体Ａ１を備えた支承装置は、前記上沓２の上面に上板が配置されており、互いに重なり合う上板の下面および上沓２の上面が相互にすべり面を形成している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対する面にそれぞれ凹部および凸部が形成された上枠および下枠を、弾性層を介して凹凸嵌合させてなる鉛直荷重支持体であり、
前記嵌合状態で、前記上枠の外周部が前記下枠の外周側凹部に嵌まり込み、上枠の水平方向の動きを拘束するラップ部を形成している、ことを特徴とする鉛直荷重支持体。
【請求項２】
前記上枠および下枠に形成された凹部および凸部は、少なくとも前記ラップ部を形成する前記下枠の外周側凹部の外周面を除いて、傾斜壁面で構成されており、前記下枠の外周側凹部の外周面は略鉛直面である、請求項１記載の鉛直荷重支持体。
【請求項３】
前記ラップ部を形成する前記上枠の外周部と前記下枠の外周側凹部との間には遊間が存在する、請求項１または２に記載の鉛直荷重支持体。
【請求項４】
前記上枠および下枠の間に介在する前記弾性層は、端部が前記上枠の外周部よりも内方に位置する、請求項１〜３のいずれかに記載の鉛直荷重支持体。
【請求項５】
前記弾性層は、前記上枠および下枠に接着されている、請求項１〜４のいずれかに記載の鉛直荷重支持体。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の鉛直荷重支持体を備え、上部構造物と下部構造物との間に配設される支承装置であって、
前記上枠の上面に上板が配置されており、互いに重なり合う前記上板の下面および前記上枠の上面が相互にすべり面を形成している、ことを特徴とする鉛直荷重支持用支承装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋梁、建物、機械等を支承するのに好適な鉛直荷重支持体およびこれを用いた支承装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
本出願人は、先に特許文献１に記載のようなゴム支承体を開発した。このゴム支承体は、図５および図６に示すように、上沓５１に、下沓５２と相対する面に凹部５３を形成し、下沓５２に、上沓５１と相対する面でかつ上沓５１の凹部５３に対応する位置に、該凹部５３と嵌合する凸部５４を形成し、これらの上沓５１と下沓５２とをゴム層５５を介して嵌合させることで嵌合部が形成されている。
【０００３】
このゴム支承体５０では、上沓５１の水平面と、該水平面と対向する下沓５２の水平面と、これらの水平面間に配設されたゴム層５５とにより鉛直荷重支持部が構成されると共に、前記嵌合部における凹部５３の内周面と、該周面に対向する前記凸部５４の外周面と、これらの周面間に配設されたゴム層５５とにより水平荷重支持部が構成される。そのため、このゴム支承体５０のみで鉛直荷重だけでなく水平荷重をも支持することができる。
【０００４】
ところが、このようなゴム支承体５０では、水平荷重（図６に矢印ｈで示す）に対しては、ゴム層５５が変形して該水平荷重を支持する構成であり、大きな水平荷重が加わると、ゴム層５５が過度に変形することになる。したがって、この変形を許容しなければならない分、ゴム支承体５０が大型化するという問題がある。サイドブロック等の移動制限装置により水平荷重を支持する構成にしても、ゴム支承体５０を含めた装置全体が複雑化し大型化してしまう。また、ゴム層５５が過度に変形すると、鉛直荷重支持部における鉛直荷重の支持が不均一になるおそれもある。
【特許文献１】特開２００５−３３７００２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、新設橋梁等では、上部構造物の鉛直荷重を支持する支承装置と、これとは別に水平方向の力および上揚力を拘束する支承装置とを組み合わせた機能分離型の支承装置が多く用いられている。
【０００６】
本発明の課題は、水平荷重に対して弾性層が過度に変形するのを抑制し、コンパクトで構造が簡素化された鉛直荷重支持体を提供することである。
本発明の他の課題は、前記鉛直荷重支持体を用いた鉛直荷重支持用の支承装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の鉛直荷重支持体は、以下の構成を有する。
（１）相対する面にそれぞれ凹部および凸部が形成された上枠および下枠を、弾性層を介して凹凸嵌合させてなる鉛直荷重支持体であり、前記嵌合状態で、前記上枠の外周部が前記下枠の外周側凹部に嵌まり込み、上枠の水平方向の動きを拘束するラップ部を形成している、ことを特徴とする鉛直荷重支持体。
（２）前記上枠および下枠に形成された凹部および凸部は、少なくとも前記ラップ部を形成する前記下枠の外周側凹部の外周面を除いて、傾斜壁面で構成されており、前記下枠の外周側凹部の外周面は略鉛直面である、前記（１）記載の鉛直荷重支持体。
（３）前記ラップ部を形成する前記上枠の外周部と前記下枠の外周側凹部との間には遊間が存在する、前記（１）または（２）記載の鉛直荷重支持体。
（４）前記上枠および下枠の間に介在する前記弾性層は、端部が前記上枠の外周部よりも内方に位置する、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の鉛直荷重支持体。
（５）前記弾性層は、前記上枠および下枠に接着されている、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の鉛直荷重支持体。
【０００８】
本発明の鉛直荷重支持用支承装置は、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の鉛直荷重支持体を備え、上部構造物と下部構造物との間に配設されるものであって、前記上枠の上面に上板が配置されており、互いに重なり合う前記上板の下面および前記上枠の上面が相互にすべり面を形成していることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明にかかる鉛直荷重支持体によれば、上枠と下枠とを弾性層を介して凹凸嵌合させ、この嵌合状態で、前記上枠の外周部が前記下枠の外周側凹部に嵌まり込んで、上枠の水平方向の動きを拘束するラップ部を形成するようにしている。このため、大きな水平荷重に対して弾性層が過度に変形しようとすると、上枠の外周部が下枠の外周側凹部壁面に当接するので、水平荷重に対して弾性層が過度に変形するのを抑制することができる。したがって、従来のようにサイドブロック等の移動制限装置を配置する必要がなく、鉛直荷重支持体がコンパクトで構造が簡素化されたものになるという効果が得られる。
【００１０】
特に、前記（２）にかかる鉛直荷重支持体によれば、互いに嵌合する前記凸部および凹部が傾斜壁面を有することにより、垂直壁面の場合に比べて、凹部と凸部の嵌合高さが低くなり、鉛直荷重支持性能および水平荷重支持性能を損なうことなく、鉛直荷重支持体の厚みを薄くして、支承のコンパクト化を図ることができる。また、前記下枠の外周側凹部の外周面は略鉛直面であるので、上枠の水平方向の動きを確実に拘束することができる。
【００１１】
本発明にかかる支承装置によれば、互いに重なり合う前記上板の下面および前記上枠の上面がすべり面によってすべり可能であるので、全方向の水平変位に追随することができるため、上部構造物の鉛直荷重支持用の支承装置として、水平力および上揚力を受ける適切な水平支承装置（弾性抵抗装置等）と共に、全方向免震・分散支持タイプの機能分離型支承装置における鉛直荷重支持用として好適である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明にかかる支承装置の一実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態にかかる支承装置を示す側面図である。図２（ａ）は本実施形態にかかる鉛直荷重支持体を示す平面図であり、図２（ｂ）はその側面図である。図３は図２（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【００１３】
図１に示すように、本実施形態にかかるゴム支承装置１は、上沓２（上枠）と、下沓３（下枠）と、これらの間に配設されたゴム層４（弾性層）とからなる鉛直荷重支持体Ａ１を備えている。
【００１４】
下沓３は、橋脚等の下部構造物（図示せず）にベースプレート５を介して固定される。下沓３とベースプレート５とは、下沓３を貫通する固定ボルト６により固定されている。ベースプレート５は、下部構造物に設置したアンカーボルト１３をベースプレート５のボルト挿通孔１４に挿通し、ナット１５で締め付けて固定される。
【００１５】
一方、上沓２の上面には、橋梁等の上部構造物（図示せず）をセットボルト１６により固定・保持する上板１０１が、上沓２に対して全方向に摺動可能に配置されている。すなわち、上沓２の上面には、上板１０１が摺動自在に配置されている。上板２の摺動を円滑にするため、上沓２の上面には、ふっ素樹脂等で作られた摺動板１７が取り付けられ、これと当接する上板１０１の下面にはステンレス鋼板１８が取り付けられている。摺動板１７およびステンレス鋼板１８によってすべり面が形成される。なお、前記とは逆に、摺動板１７を上板１０１に、ステンレス鋼板１８を上沓２にそれぞれ取り付けてもよい。また、セットボルト１６に代えて、アンカーボルト等を用いてもよい。
【００１６】
図３に示すように、下沓３の上沓２と相対する面には、鉛直荷重支持体Ａ１の中央部Ｃから外周に向かって、凸部３ａ、凹部３ｂ、凸部３ｃ、凹部３ｄがこの順で形成されている。凸部３ａ、３ｃの上面は下沓３の外周側上面と同一高さであり、いわば下沓３の上面を刻設して凹部３ｂ、３ｄを形成したような形態を有する。一方、上沓２の下沓３と相対する面には、中央部Ｃから外周に向かって、凹部２ａ、凸部２ｂ、凹部２ｃがこの順で形成されている。凸部２ｂの上面は上沓２の外周部２ｄの下面と同一高さであり、いわば上沓２の下面を刻設して凹部２ａ、２ｃを形成したような形態を有する。
そして、これらの上沓２と下沓３のそれぞれに形成された凸部と凹部は、ゴム層４を介して凹凸嵌合されている。上沓２と下沓３はゴム層４を介して接着されているのが好ましい。
【００１７】
各嵌合部における凹部２ａ，２ｃの内周面と、これらの内周面と対向する凸部３ａ，３ｃの外周面と、これら周面間に配設されたゴム層４とにより水平荷重支持部が構成されている。また、凹部２ａ、凸部２ｂ、凹部２ｃと、凸部３ａ、凹部３ｂ、凸部３ｃ、凹部３ｄの相対する各水平面と、これらの間に介在するゴム層４とにより鉛直荷重支持部が構成されている。
このとき、ゴム層４は、端部が上沓２の外周部２ｄよりも内方に位置して空間１１を形成している。これにより、鉛直荷重が加わったとき、ゴム層４が空間１１内に膨出して、鉛直荷重を支持するのである。
【００１８】
また、上沓２と下沓３が凹凸嵌合した状態では、上沓２の外周部２ｄが下枠３の外周側凹部３ｄに嵌まり込み、上枠の水平方向の動きを拘束するラップ部Ｈ（すなわち重なり領域）を形成している。ラップ部Ｈを形成する上沓２の外周部２ｄと下沓３の外周側凹部３ｄとの間には遊間Ｗが存在する。
【００１９】
ラップ部Ｈの高さ（すなわち上沓２の下面から下沓３の外周部１０の上面までの高さ）は、通常５〜１０ｍｍ程度であるのが好ましい。また、遊間Ｗは、通常１〜５ｍｍ程度であるのが好ましい。ラップ部Ｈは、図２（ａ），（ｂ）に示すように、下沓３のコーナー部にそれぞれ形成されている。
【００２０】
上記ラップ部Ｈを設けることにより、比較的小さな水平荷重に対しては、ゴム層４が変形して該水平荷重を支持するが、大きな水平荷重（図３に矢印ｈで示す）が加わった場合には、ラップ部Ｈにおいて、上沓２の外周部２ｄの外面が下沓３の外周側凹部３ｄの内面に当たるので、水平荷重によってゴム層４が過度に変形するのを抑制することができる。
【００２１】
上沓２における凹部２ａ，２ｃの内周面は、いずれも斜面状の傾斜壁面２１で構成されている。これと同様に、下沓３における凸部３ａ，３ｃの外周面も斜面状の傾斜壁面３１で構成されている。傾斜壁面２１，３１は、支圧面として鉛直荷重を支持できる。また、大きな水平荷重を支持しなくていい分、凹部２ａ，２ｃと凸部３ａ，３ｃとの嵌合高さＬを低くすることができ、鉛直荷重支持体Ａ１の平面寸法を小さく、厚みを薄くすることができる。
【００２２】
相対する傾斜壁面２１および傾斜壁面３１は、同じ傾斜角度を有するのが好ましい。前記傾斜角度は、特に限定されないが、鉛直線に対して約０°〜８０°、好ましくは約２０°〜６０°であるのがよい。傾斜角度が８０°を超えて９０°に近づくと、鉛直荷重を受けたときのゴム層４の膨出量が大きくなり、鉛直荷重を十分に支持できないおそれがある。なお、傾斜角度が鉛直線に対して０°のときは、垂直壁面となるが、このような垂直壁面であってもよい。
【００２３】
上沓２の厚さは、１０〜１５０ｍｍ程度、好ましくは２０〜１００ｍｍ程度であるのがよく、下沓３の厚さは、１０〜１５０ｍｍ程度、好ましくは２０〜１００ｍｍ程度であるのがよい。また、凹部２ａ，２ｃの深さは、５〜１００ｍｍ程度、好ましくは１５〜５０ｍｍ程度であるのがよく、凸部３ａ，３ｃの高さは、５〜１００ｍｍ程度、好ましくは１５〜５０ｍｍ程度であるのがよい。
【００２４】
上沓２および下沓３は、例えば切削加工等の公知の手段を用いて鋼板等の材料に凹部２ａ，２ｃ、凹部３ｂ，３ｄを刻設して作製することができる。また、切削加工等に代えて、例えば鋳物、鍛造等の公知の手段用いてもよい。下沓３に凹部３ｂ，３ｄを形成する他の方法としては、例えば溶接、固定ボルト等の手段を用いて平坦な鋼板等の板材の表面に凸部３ａ，３ｃ、外周部１０を形成する部材を接合する方法等が挙げられる。上沓２および下沓３は、例えば鋼板等の金属板、セラミックス、硬質プラスチック板等の材料を用いて形成することができる。
【００２５】
ゴム層４は、凹部２ａ，２ｃの内周面、凸部３ａ，３ｃの外周面およびその他の水平面を含む全面で上沓２および下沓３と接着されている。ゴム層４は、主成分であるゴム成分に、加硫剤、加硫促進剤、加硫促進助剤、老化防止剤、補強剤、遅延剤、可塑剤、必要に応じて着色剤等の配合剤を配合したものである。ゴム層４の厚さは、５〜５０ｍｍ程度、好ましくは１０〜３０ｍｍ程度であるのがよい。
【００２６】
前記ゴム成分としては、例えばジエン系ゴムを使用することができる。前記ジエン系ゴムとしては、天然ゴムの他、例えばクロロプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ブチルゴム、ハロゲン化ブチルゴム等の合成ゴムが挙げられる。前記加硫剤としては、例えば硫黄、有機過酸化物、亜鉛華、マグネシア等が挙げられる。前記加硫促進助剤としては、例えば亜鉛華、ステアリン酸等が挙げられる。前記老化防止剤としては、例えばフェニル−α−ナフチルアミン、Ｎ，Ｎ’−ジフェニル−ｐ−フェニレンジアミン、Ｎ−フェニル−Ｎ’−イソプロピル−ｐ−フェニレンジアミン等のアミン系化合物；２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール、４，４’−ブチリデンビス（３−メチル−６−ｔ−ブチルフェノール）等のフェノール系化合物；等が挙げられる。前記可塑剤としては、例えば石油系プロセス油、タール、ピッチ、天然油脂、動植物油脂、合成可塑剤等が挙げられる。前記補強剤としては、例えばカーボンブラック、シリカ、ホワイトカーボン等が挙げられる。
【００２７】
鉛直荷重支持体Ａ１は、例えば金型内に上沓２および下沓３を所定の間隔で配置し、この金型内に、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を射出等により注入して加硫成形と同時に一体に加硫接着することにより製造することができる。
すなわち、まず、下沓３と上沓２との間で上沓２の外周部にスペーサーとなる充填材を充填する。この充填材は、ゴム層４が下沓３と上沓２との間で空間１１を形成するためのものであり、加硫接着後は、下沓３と上沓２との間隙１２から前記充填材を抜き出す。
【００２８】
鉛直荷重支持体Ａ１を製造する他の方法としては、ゴム成分に対して各種配合剤を配合したゴム組成物を押出成形等により成形して所定厚みのゴム層４を予め作製し、ついで、このゴム層４と、上沓２および下沓３とを積層して接着剤等により接着する方法等が挙げられる。接着剤としては、例えば酢酸ビニル系、アクリル系、エチレン共重合体系、ドープセメント、モノマーセメント、ポリアミド、ポリエステル、ポリウレタン等の熱可塑性接着剤；クロロプレンゴム系、ニトリルゴム系、再生ゴム系、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）系、天然ゴム系等のゴム系接着剤等が挙げられる。
【００２９】
支承装置１を例えば橋梁の上部構造物と下部構造物との間に据え付ける場合には、ベースプレート５上に、下沓３、ゴム層４および上沓２からなる鉛直荷重支持体Ａ１を設置する。このように構成された支承装置１では、上記のようなすべり機構を採用したことにより、全方向の水平変位に追随できるので、機能分離型支承装置として、水平力および上揚力に抵抗する公知の水平支承装置と共に使用される。
【００３０】
以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の範囲内において、種々の改善や変更が可能である。例えばラップ部は、前記した一実施形態にかかるラップ部Ｈのように４箇所に限定されるものではなく、上沓２の全周にラップ部Ｈを形成してもよく、あるいは図４（ａ）、（ｂ）に示すように２箇所、３箇所などの複数箇所にラップ部Ｈを形成してもよい。
【００３１】
すなわち、図４（ａ）に示す鉛直荷重支持体Ａ２は、上沓４１と、下沓４２と、これらの間に配設されたゴム層（図示せず）とからなり、ラップ部Ｈが上沓４１の周方向における２箇所で互いに向き合うように形成され、ラップ部Ｈ，Ｈ間には間隙４４が形成されている。また、図４（ｂ）に示す鉛直荷重支持体Ａ３は、上沓４５と、下沓４６と、これらの間に配設されたゴム層（図示せず）とからなり、ラップ部Ｈが上沓４５の周方向における３箇所に形成され、互いに隣接するラップ部Ｈ，Ｈ間には間隙４８が形成されている。その他の構成は、前記した一実施形態にかかる鉛直荷重支持体Ａ１と同様である。
【００３２】
形成されるラップ部の個数としては、特に限定されないが、通常、２〜６つ程度の範囲から任意に選定すればよい。凸部および凹部の個数（すなわち嵌合部の個数）も、特に限定されるものではなく、支持体の大きさ、上部構造物の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。例えば、大型の上部構造物を支持するために支持体を大型化した場合には、この支持体に設ける凸部および凹部の個数も増加させることも可能であり、これにより鉛直荷重および水平荷重に対する耐荷力をより向上させることができる。また、下沓とベースプレートとの固定は、固定ボルトによる固定に限定されるものではなく、固定ボルトに代えて例えば溶接等による固定であってもよい。
【００３３】
前記した一実施形態では、下沓３の凸部３ａ、３ｃの上面が、下沓３の外周側上面と同一高さである場合について説明したが、凸部３ａ、３ｃの上面よりも下沓３の外周側上面が１〜１０ｍｍ程度、好ましくは１〜５ｍｍ高くなるように構成してもよい。
【００３４】
前記ゴム層４に代えて、熱可塑性樹脂や熱可塑性エラストマー等の他の弾性材料を使用してもよい。前記熱可塑性樹脂としては、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂、アクリル樹脂、ポリスチレン、ポリカーボネート、ナイロン、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニリデン、フッ素樹脂、ポリブタジエン等が挙げられ、前記熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）としては、例えばポリスチレン系ＴＰＥ、ポロオレフィン系ＴＰＥ、ポリ塩化ビニル系ＴＰＥ、ポリウレタン系ＴＰＥ（ＴＰＵ）、ポリエステル系ＴＰＥ、ポリアミド系ＴＰＥ等が挙げられる。
【００３５】
また、本発明の支承装置は、橋梁用以外に、建物や機械類等の各種構造物にも適用可能である。例えば建物用支承装置は、上部構造物である建物に固定される上枠と、下部構造物である基礎に固定される下枠と、これらの間に配設された弾性層とを備える。機械用支承装置は、上部構造物である機械に固定される上枠と、下部構造物である基礎に固定される下枠と、これらの間に配設された弾性層とを備える。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の一実施形態にかかる支承装置を示す側面図である。
【図２】（ａ）は、本発明の一実施形態にかかる鉛直荷重支持体を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図３】図２（ａ）のＡ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、本発明の他の実施形態にかかる鉛直荷重支持体を示す平面図である。
【図５】従来の支承装置を示す一部破断斜視断面図である。
【図６】従来の支承装置を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
Ｈ    ラップ部
Ｗ    遊間
１    ゴム支承装置
２    上沓
２ａ  凹部
２ｂ  凸部
２ｃ  凹部
２ｄ  外周部
３    下沓
３ａ  凸部
３ｂ  凹部
３ｃ  凸部
３ｄ  凹部
４    ゴム層
５    ベースプレート
６    固定ボルト
１０  下沓の外周部
１２  間隙
１３  アンカーボルト
１４  ボルト挿通孔
１５  ナット
１６  セットボルト
１７  摺動板
１８  ステンレス鋼板
２１，３１  傾斜壁面
１０１  上板
【図１】
2009046944.tif 000003
【図２】
2009046944.tif 000004
【図３】
2009046944.tif 000005
【図４】
2009046944.tif 000006
【図５】
2009046944.tif 000007
【図６】
2009046944.tif 000008