JPH09316825A - 支承材およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弾性材製の支承材において、そのばね特性
は、弾性材の断面構造から得られるもので、そのために
ばね性は低い傾向にあり、荷重が速い速度で作用すると
初期のエネルギーの吸収不足で座屈よりも屈服が支配的
となるという問題がある。また、初期のばね性を高める
構造にすると荷重が作用したときの変形モードが漸増型
となるために初期の対応は可能でもエネルギーの吸収量
が効率的でないという問題もある。 【解決手段】 載荷方向に直交する方向に布状体を弾性
材と交互になるように積層したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、橋梁や高速道路の
桁と脚の間の緩衝材等の構造物の連結部や緩衝部に用い
る支承材およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、高速道路の脚にかかる桁の端部
の構造は、図７に示す構造となっている。図において、
１は脚、２は桁であり、桁２の端部には設置部３が突出
形成されており、この設置部３が脚１の上面にゴムによ
る免震材４を介して設置され、相対向する桁２同志の端
部は連結材５によって連結されている。６は脚１に形成
した落桁防止壁である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような桁と脚の構
造の設置部と落桁防止壁のような箇所において、地震等
の場合、桁が前後に移動するようなことが発生するが、
その運動を減衰させたり受けたりすることができず、わ
ずかな揺れで桁を移動させてしまったり、位置がずれて
しまったりすることがある。

【０００４】また、脚の上面に配置した免震材は、ゴム
性であるために初期のばね性を高める構造にすると荷重
が作用したときの変形モードが漸増型となるために初期
の対応は可能でもエネルギーの吸収量が効率的でないと
いう問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで本発明は、載荷方
向に直交する方向に布状体を弾性材と交互になるように
積層した積層材で構成したことを特徴とする。

【０００６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態例を図
面を用いて説明する。図１は桁と脚の構造の設置部の説
明図、図２は支承材の断面図、図３は斜視図、図４は加
熱前のブロック成型体の説明図であり、図４に示す如
く、天然、合成、金属もしくはそれらの混合等による繊
維による布状体７を、天然ゴム、合成ゴム、合成樹脂等
の弾性材８と交互になるように所望数積層した構造であ
り、その積層するに際し、布状体７の片面もしくは両面
に弾性材８を圧延接着したものを積層した構造である。

【０００７】このような積層体で桁２と脚１の落桁防止
壁６の間に支承材９を配置する。この支承材９は、断面
形状Ｖ型の長尺体であり、脚部１０を落桁防止壁６に固
定して頭部１１を桁２の設置部３端面に当接させるもの
である。そこで、この支承材９の積層状態は、頭部１１
および脚部１０に平行に形成した構造とする。なお、こ
の積層状態は、すべての積層間隔が同一である必要はな
く、部分によって積層間隔をかえることは自由であり、
例えば、頭部１１から脚部１０にかけて順次に積層間隔
を変えることは有効である。

【０００８】また、必要に応じて脚部１０にフランジ状
に形成した固着部１２内には固定用の金属板１３を埋設
したり、図５に示す如く、脚部１０に係止突起１４を形
成してこの係止突起１４を落桁防止壁６に埋設して取り
付けるようにしてもよい。このような積層構造にする方
法は、ゴム単体とは異なり布状体７と弾性材８との積層
材であるために、押し出し機や圧入機による成形はでき
ない。そこでまず、上記の布状体７に弾性材８を圧延接
着して必要幅の帯状体にし、この帯状体を脚部や頭部等
に合致した形状に裁断して必要な枚数もしくは所定の形
状となるように積層してブロックとする（図４）。

【０００９】このように積層したブロックに、積層方向
と直交する方向から圧力を載荷する（予圧工程）。この
場合の圧力は、少なくとも加熱（加硫）反応時の載荷圧
力を上回る圧力であり、例えば８０ｋｇ／ｃｍ² 程度で
ある。こうして圧力を載荷したブロックを成型用金型に
装填し、以降はゴムの加硫工程と同様の工程により製品
が完成する。

【００１０】なお、固着部１２内に金属板１３を設ける
場合には、上記の積層工程中に埋設しておいてもよい。
このようにした積層体を支承材として用いることによ
り、支承材に荷重が載荷した場合、初期は脚部１０がそ
の荷重を分担して受持ち、そのためばね性も高くなる。
この場合には断面内に埋設された布状体７が弾性材８の
剪断方向の変位を拘束するためにその剪断方向に硬いば
ねを実現することができる。このばねは積層の積層間隔
や布状体７の繊維の材質を変えることにより可変であ
る。

【００１１】さらに、圧縮荷重を載荷すると頭部１１が
脚部１０の間に入り込むような変形がはじまり荷重が上
昇せずに変位のみが進行する座屈変形がはじまる。この
場合に、頭部１１に埋設してある布状体７間に弾性材８
が浸透して入り込んでいるために荷重を負担している脚
部１０の自立性を損なうのを防止することができる。な
お、このような座屈変形を実現するために布状体７の伸
び率が１０％以上あるとよい。

【００１２】積層方向に対して傾斜する方向の荷重が作
用して剪断方向に分力が発生する荷重が作用した場合
は、従来のゴム製の場合では分力が作用した側の脚部が
屈服変形となるのに対し、本発明では、分力方向に平行
に変形する。このことは、断面内に埋設した布状体７間
の弾性材８のみが変形を受け持つ積層材の基本的な変形
が出現することによってわかる。

【００１３】さらに、荷重を載荷したとき、ゴム単体の
場合は脚部の中に頭部が入り込んだ状態が進行するため
に反力のみが上昇することになり、例えば、桁の移動が
この領域まで達した場合には桁に損害を発生させること
になる。しかし、本発明によると、頭部の限界変形状態
になると、内部に積層した布状体７の引張破断が作用し
て極限状態を定量化することができ、しかも、与えられ
た過大なエネルギーを布状体７の破断に消費していくこ
とにより、たとえ内部で破断が進行しても反力が上昇し
ないために桁に損害を与えることがない（図６参照）。

【００１４】このような本発明によると、ゴム単体のも
のに比べて約３倍程度のエネルギー吸収量を有すること
ができ、これは、もしこの支承材をゴム単体で作ると本
発明の支承材の３倍の材料容積を必要とすることにな
る。したがって、支承材をゴム単体で作ることも可能で
あるが、上記積層体に比べて大型のもとなるが、施工箇
所に応じては使用できないことはない。

【００１５】このように本発明による支承材は、吸収エ
ネルギーが大きいために小型化が可能となり、設置容積
が少なくてすむと共に取り付け作業性がよい。なお、支
承材には上記の断面形状Ｖ型の長尺体の他に多くの形態
のものや使用目的のものがあるが、それらの多くの使用
目的や形態の支承材において対応することができ、例え
ば脚１０と桁２の設置部３の間に配置する板状の免震材
４をこの積層体で形成することにより上記と同様な作用
・効果が得られる。

【００１６】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明によると、載
荷方向に直交する方向に布状体を弾性材と交互になるよ
うに積層した積層材で構成したことにより、ゴム単体の
支承材に比較して、荷重載荷の初期には布状体が弾性材
の剪断方向の変位を拘束するために、載荷方向に直交す
る方向に硬いばね性を発揮するために大きなエネルギー
吸収量が実現できる効果を有する。

【００１７】また、断面形状Ｖ型の支承材として使用し
た場合には、上記の硬いばね性の発揮と共に頭部に荷重
がかかると頭部が脚部間に入り込むように変形が始まり
荷重が上昇せずに変位のみが進行して座屈変形がおきる
ことになり、大きなエネルギーの吸収が可能となる効果
を有する。また、この支承材に荷重が載荷して限界変形
状態になると、弾性材に埋設した布状体に引張破断が作
用することにより、極限状態を定量化することが可能と
なり、しかも、与えられた過大なエネルギーを内部の布
状体の破断に消耗することになり、たとえ内部で破断が
進行しても反力が上昇しないために接続物体側に対して
安全であるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】桁と脚の構造の設置部の説明図

【図２】支承材の断面図

【図３】斜視図

【図４】加熱前のブロック成型体の説明図

【図５】係止突起を設けた形態の説明図

【図６】反力と圧縮量の関係を示すグラフ

【図７】桁と脚の構造の設置部の従来例の説明図

【符号の説明】

１ 脚 ２ 桁 ３ 設置部 ４ 免震材 ６ 落桁防止壁 ７ 布状体 ８ 弾性材 ９ 支承材 １０ 脚部 １１ 頭部 １８ 支承材

フロントページの続き (72)発明者 生駒 信康 兵庫県明石市魚住町中尾1058番地 シバタ 工業株式会社内

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 載荷方向に直交する方向に布状体を弾性
   材と交互になるように積層した積層材で構成したことを
   特徴とする支承材。
2. 【請求項２】 請求項１において、断面形状Ｖ型に形成
   してその頭部と脚部が座屈変形が可能な形状とし、脚部
   と頭部を、頭部の当接面に平行となる方向に布状体と弾
   性材が交互になるように積層した積層材で構成したこと
   を特徴とする支承材。
3. 【請求項３】 請求項１および請求項２において、布状
   体の積層間隔を変化させたことを特徴とする支承材。
4. 【請求項４】 請求項１および請求項２において、弾性
   体をゴムとしたことを特徴とする支承材。
5. 【請求項５】 請求項１および請求項２において、弾性
   体を合成樹脂としたことを特徴とする支承材。
6. 【請求項６】 請求項１および請求項２において、布状
   体を天然繊維としたことを特徴とする支承材。
7. 【請求項７】 請求項１および請求項２において、布状
   体を合成繊維としたことを特徴とする支承材。
8. 【請求項８】 請求項１および請求項２において、布状
   体を金属繊維としたことを特徴とする支承材。
9. 【請求項９】 請求項１および請求項２の構造におい
   て、布状体に弾性材を圧延接着したものを加熱しない状
   態で所望数積層し、その積層方向に直交する方向から圧
   縮力を載荷し、その後に、成型用金型に装填して加熱反
   応させることを特徴とする支承材の製造方法。
10. 【請求項１０】 桁の端部に設けた設置部と脚に設けた
    落桁防止壁との間に配置したことを特徴とする支承材。
11. 【請求項１１】 請求項１０において、載荷方向に直交
    する方向に布状体を弾性材と交互になるように積層した
    積層材で構成したことを特徴とする支承材。
12. 【請求項１２】 請求項１０において、ゴムで構成した
    ことを特徴とする支承材。