JP2016061410A

JP2016061410A - 構造物用振動減衰装置

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Publication number: JP2016061410A
Application number: JP2014191955A
Authority: JP
Inventors: 裕惠宇野; Hiroe Uno; 佐藤　英和; Hidekazu Sato; 英和佐藤
Original assignee: Oiles Industry Co Ltd
Current assignee: Oiles Industry Co Ltd
Priority date: 2014-09-19
Filing date: 2014-09-19
Publication date: 2016-04-25
Also published as: KR20170045255A; CN106662185A; TW201623835A; EP3196500A4; EP3196500A1; US20170276204A1; WO2016042742A1

Abstract

【課題】弾性体に中心側から外周側に亘って均一な軸方向の剪断変形を生じさせて、弾性体の早期の劣化を低減し得る構造物用振動減衰装置を提供すること。
【解決手段】構造物用振動減衰装置１は、円筒状の内周面２を有した円筒部材３と、円筒部材３内に円筒部材３に対して相対的に方向Ｘに移動自在に配されていると共に円筒状の外周面５を有した円柱状の長尺部材６と、円筒状の外周面８で円筒部材３の内周面２に固定されている一方、円筒状の内周面９で長尺部材６の円筒状の外周面５に固定されて、円筒部材３の内周面２及び長尺部材６の外周面５間に配されている円筒状の弾性体１０とを具備している。
【選択図】図１

Description

本発明は、ビル等の建物、橋若しくは高速道路等の橋桁等々の構造物の地震等による振動を減衰させるための構造物用振動減衰装置に関する。

構造物用振動減衰装置としては、油圧ダンパ、積層ゴム等を用いた免震装置及び特許文献１に記載されているような、シリンダと、シリンダ内に配されたロッドと、シリンダ及びロッド間に介在されたゴム体（弾性体）とを具備した構造物用エネルギー吸収装置が知られている。

特開平３−３３８号公報

ところで、特許文献１に記載された構造物用エネルギー吸収装置は、ゴム体に軸方向の剪断変形を生じさせて周期的エネルギーを吸収するようになっているが、斯かる構造物用エネルギー吸収装置では、軸方向の振動でゴム体の軸心側、即ち、ゴム体の中心側で剪断変形が大きく生じ、中心側で機械的疲労に起因するゴム体の早期の劣化が生じやすい。

本発明は、前記諸点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、弾性体に中心側から外周側に亘って均一な軸方向の剪断変形を生じさせて、弾性体の早期の劣化を低減し得る構造物用振動減衰装置を提供することにある。

一方の構造物とこの一方の構造物に対して相対的に移動自在に配される他方の構造物との間に介在されて一方の構造物に対する他方の構造物の相対的な移動方向における一方の構造物に対する他方の構造物の相対的な振動を減衰させる本発明の構造物用振動減衰装置は、筒体と、筒体内に筒体に対して相対的に移動自在に配されている長尺体と、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び長尺体の外周面間に配されている筒状の弾性体とを具備しており、この弾性体の剪断弾性係数は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなっている。

本構造物用振動減衰装置によれば、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び長尺体の外周面間に配されている筒状の弾性体の剪断弾性係数が長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなっているために、一方の構造物に対する他方の構造物の相対的な移動における弾性体の剪断変形において、長尺体の外周面側での弾性体の移動方向に関する剪断変形量と筒体の内周面側での弾性体の移動方向に関する剪断変形量との相違を少なくでき、長尺体の外周面側での弾性体の機械的疲労に起因する早期の劣化を低減し得る。

本発明の好ましい例では、筒体は、円筒状の内周面又は角筒状の内周面を有した筒状部材からなり、長尺体は、円筒状の外周面及び角筒状の外周面のうちの少なくとも一方を有した長尺部材からなるが、筒体は、角筒状の内周面を有した筒状部材からなっていてもよく、長尺体は、全体に円筒状の外周面又は角筒状の外周面を有した長尺部材であっても、部分的に円筒状の外周面と角筒状の外周面とを有した長尺部材であってもよい。

本発明の好ましい例では、筒体は、円筒状の小径内周面と、この小径内周面よりも大径の円筒状の大径内周面と、前記移動方向に関して大径内周面を小径内周面と協働して挟んでいると共に雌螺子が形成された円筒状の雌螺子内周面とを具備しており、弾性体は、その外周面で筒体の大径内周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して小径内周面での筒体及び雌螺子内周面に螺合された雌螺子螺合部材に挟まれて、その外周面で筒体に対して前記移動方向に関して不動に筒体に固定されており、本発明の他の好ましい例では、筒体は、円筒状の内周面と、この内周面を前記移動方向に関して挟んでいると共に雌螺子が形成された円筒状の一対の雌螺子内周面とを具備しており、弾性体は、その外周面で筒体の内周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して一対の雌螺子内周面に螺合された一対の雌螺子螺合部材に挟まれて、その外周面で筒体に対して前記移動方向に関して不動に筒体に固定されている。

また、本発明の好ましい例では、長尺体は、円筒状の大径外周面と、この大径外周面よりも小径の円筒状の小径外周面と、この小径外周面を前記移動方向に関して大径外周面と協働して挟んでいると共に雄螺子が形成された円筒状の雄螺子外周面とを具備しており、弾性体は、その内周面で小径外周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して大径外周面での長尺体及び雄螺子外周面に螺合された雄螺子螺合部材に挟まれて、その内周面で長尺体に対して前記移動方向に関して不動に長尺体に固定されている。

また、本発明の好ましい例では、弾性体は、互いに同心に配された円筒状の複数の弾性層と、この複数の弾性層に対して前記移動方向に対して直交する径方向において交互に配された複数の剛性層とを具備しており、複数の剛性層のうちの最外側の剛性層は、筒体の内周面に固定された前記外周面を有しており、複数の剛性層のうちの最内側の剛性層は、長尺体の外周面に固定された前記内周面を有しており、斯かる例では、最外側及び最内側の剛性層のうちの少なくとも一方は、円筒状又は角筒状の剛性板からなっていても、複数の剛性層のうちの最外側の剛性層及び最内側の剛性層を除く中間の剛性層は、円筒状及び短冊状の剛性板のうちの少なくとも一方からなっていてもよく、斯かる短冊状の剛性板は、長尺体を囲繞して配列されていてもよい。

複数の弾性層において、本発明の好ましい例では、一の弾性層は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かう径方向において当該一の弾性層よりも内方に配された他の一の弾性層の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有していても、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かう径方向において当該一の弾性層よりも内方に配された他の一の弾性層の径方向の厚みよりも大きい径方向の厚みを有していてもよい。

本発明では、弾性体は、前記移動方向に関して配列された第一弾性体部及び第二弾性体部と、前記移動方向に関してこの第一弾性体部及び第二弾性体部間に配された塑性変形自在な金属体とを具備しており、第一弾性体部及び第二弾性体部の夫々の剪断弾性係数は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなっており、金属体は、前記移動方向の一方の端面で、第一弾性体部の前記移動方向の一方の端面に接触しており、前記移動方向の他方の端面で、第二弾性体部の前記移動方向の一方の端面に接触して、第一弾性体部及び第二弾性体部に前記移動方向において挟まれていてもよく、この場合、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方は、互いに同心に配された円筒状の複数の弾性層と、この複数の弾性層に対して前記移動方向に対して直交する径方向において交互に配された複数の剛性層とを具備しており、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の剛性層のうちの最外側の剛性層は、筒体の内周面に固定された前記外周面を有しており、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の剛性層のうちの最内側の剛性層は、長尺体の外周面に固定された前記内周面を有しているとよく、また、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の最外側及び最内側の剛性層は、円筒状の剛性板からなっていても、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の最外側及び最内側の剛性層は、角筒状の剛性板からなっていても、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方において、複数の剛性層のうちの最外側の剛性層及び最内側の剛性層を除く中間の剛性層は、円筒状及び短冊状の剛性板のうちの少なくとも一方からなっていてもよく、この場合、短冊状の剛性板は、長尺体を囲繞して配列されているとよく、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の弾性層において、一の弾性層は、この一の弾性層に対して径方向内方に配された弾性層の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有していても、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かう径方向において当該一の弾性層よりも内方に配された他の一の弾性層の径方向の厚みよりも大きい径方向の厚みを有していてもよい。

本発明において、金属体は、鉛を主成分とした環状の鉛板及び錫を主成分とした環状の錫板のうちの少なくとも一方からなり、鉛板の場合には、純度９９．９％以上の鉛を、錫板の場合にも、純度９９．９％以上の錫を用いるとよいが、本発明は、これらに限定されず、塑性変形でき、しかも、塑性変形において高い変形エネルギー吸収性を呈する上に、塑性変形後の元の形状への復帰において、常温下で再結晶可能な金属又は合金からなっていてもよく、金属体は、好ましい例では、円板又は角板からなる。

本発明において斯かる金属体を具備することにより、振動に対して更に好ましい減衰効果を得ることができる。

本発明では、筒体は、一方の構造物に連結されるようになっており、長尺体は、筒体外に突出した突出部で他方の構造物に連結されるようになっていてもよいが、これに代えて、長尺体が筒体外に突出した突出部で一方の構造物に連結されるようになっている上記の本発明の構造物用振動減衰装置において、筒体内に筒体に対して相対的に前記移動方向に移動自在に配されていると共に前記移動方向に関して長尺体に対して直列に配された他の長尺体と、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で他の長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び他の長尺体の外周面間に配されている環状の他の弾性体とを更に具備して、他の長尺体が筒体外に突出した突出部で他方の構造物に連結されるようになっていてもよい。

他の長尺体と、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で他の長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び他の長尺体の外周面間に配されている環状の他の弾性体とを更に具備している本発明の構造物用振動減衰装置では、弾性体の剪断変形に加えて他の弾性体の剪断変形を得ることができる結果、個々の弾性体に大きな剪断変形を生じさせないでも、一方の構造物に対する他方の構造物の大きな相対的な移動に対応でき、振幅の大きな振動にも対応できる。

斯かる他の長尺体と他の弾性体とを更に具備している本発明の構造物用振動減衰装置において、好ましい例では、他の弾性体は、他の長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなる剪断弾性係数を有しており、他の長尺体は、円筒状の外周面及び角筒状の外周面のうちの少なくとも一方を有した長尺部材からなるが、斯かる例においても、他の長尺体は、全体に円筒状の外周面又は角筒状の外周面を有した長尺部材であっても、部分的に円筒状の外周面と角筒状の外周面とを有した長尺部材であってもよい。

本発明において、好ましい例では、剛性層及び剛性板は、鋼板からなり、弾性層は、ゴムからなるが、剛性層及び剛性板は、鋼板に限定されず、例えば、炭素繊維、ガラス繊維若しくはアラミド繊維等の繊維補強合成樹脂板又は繊維補強硬質ゴム板等からなっていてもよく、更に剛性層の層数においても特に限定されず、一方、弾性層のゴムは、天然ゴム及び合成ゴムのうちの少なくとも一つ又は天然ゴム及び合成ゴムのうちの少なくとも一つにカーボンブラックや樹脂系材料を充填した高減衰ゴムからなっていてもよい。

本発明によれば、弾性体に中心側から外周側に亘って均一な軸方向の剪断変形を生じさせて、弾性体の早期の劣化を低減し得る構造物用振動減衰装置を提供し得る。

図１は、本発明の好ましい例の断面説明図である。図２は、図１に示す例のＩＩ−ＩＩ線矢視断面説明図である。図３は、図１に示す例の弾性体の斜視説明図である。図４は、図１に示す例の動作説明図である。図５は、本発明の好ましい他の例の図２に示す矢視断面に相当する矢視断面説明図である。図６は、本発明の好ましい更に他の例の断面説明図である。図７は、本発明の好ましい更に他の例の断面説明図である。図８は、図７に示す例の動作説明図である。

次に本発明の実施の形態を、図に示す好ましい例に基づいて更に詳細に説明する。なお、本発明はこれら例に何等限定されないのである。

図１から図３において、一方の構造物、例えば地盤に構築される基礎又は橋脚Ａと橋脚Ａに対して相対的に移動自在に配される他方の構造物、例えば橋桁Ｂとの間に介在されて橋脚Ａに対する橋桁Ｂの相対的な移動方向である方向Ｘにおける橋脚Ａに対する橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける振動を減衰させる本例の構造物用振動減衰装置１は、円筒状の内周面２を有した筒状部材であって筒体としての円筒部材３と、円筒部材３内に円筒部材３に対して相対的に方向Ｘに移動自在に配されていると共に円筒状の外周面５を有した長尺体としての円柱状の長尺部材６と、円筒状の外周面８で円筒部材３の内周面２に固定されている一方、円筒状の内周面９で長尺部材６の円筒状の外周面５に固定されて、円筒部材３の内周面２及び長尺部材６の外周面５間に配されている筒状、本例では円筒状の弾性体１０とを具備している。

円筒部材３の内周面２は、円筒状の小径内周面２１と、小径内周面２１よりも大径の円筒状の大径内周面２２と、方向Ｘに関して大径内周面２２を小径内周面２１と協働して挟んでいると共に雌螺子２３が形成された円筒状の雌螺子内周面２４とを具備しており、円筒部材３は、円筒状のその外周面２５に一体的に形成された取付板２６を具備しており、取付板２６の貫通孔３０に挿入されるボルトを介して橋脚Ａに連結されるようになっている。

長尺部材６は、大径円柱部２７と、大径円柱部２７の方向Ｘの一端に一体的に形成されていると共に大径円柱部２７よりも小径の小径円柱部２８と、小径円柱部２８の方向Ｘの一端に一体的に形成された螺子円柱部２９とからなり、長尺部材６の外周面５は、大径円柱部２７の円筒状の大径外周面３１と、大径外周面３１よりも小径の小径円柱部２８の円筒状の小径外周面３２と、小径外周面３２を方向Ｘに関して大径外周面３１と協働して挟んでいると共に雄螺子３３が形成された螺子円柱部２９の円筒状の雄螺子外周面３４とを具備しており、長尺部材６は、円筒部材３外に突出した大径円柱部２７の突出部３５に一体的に形成された取付板３６を具備しており、取付板３６の貫通孔３７に挿入されるボルトを介して橋桁Ｂに連結されるようになっており、而して、長尺部材６は、円筒部材３外に突出したその突出部３５で取付板３６を介して橋桁Ｂに連結されるようになっている。

弾性体１０は、その外周面８で円筒部材３の大径内周面２２に接触して配されていると共に方向Ｘに関して小径内周面２１での円筒部材３及び雌螺子内周面２４に螺合された円環状の雌螺子螺合部材４１に挟まれて、これによりその外周面８で円筒部材３に対して方向Ｘに関して不動に円筒部材３に固定されている一方、その内周面９で小径外周面３２に接触して配されていると共に方向Ｘに関して大径外周面３１での長尺部材６及び雄螺子外周面３４に螺合された円環状の雄螺子螺合部材４２に挟まれて、これによりその内周面９で長尺部材６に対して方向Ｘに関して不動に長尺部材６に固定されている。

弾性体１０は、方向Ｘに対して直交する径方向Ｃにおいて長尺部材６の軸心Ｏを中心として互いに同心に且つ径方向Ｃにおいて等間隔をもって配されていると共に夫々互いに同一の径方向Ｃの厚みｔ１をもった円筒状の複数のゴムからなる弾性層５１と、複数の弾性層５１に対して径方向Ｃにおいて交互に且つ等間隔をもって、しかも、軸心Ｏを中心として互いに同心に配されていると共に夫々円筒状の剛性板からなる複数の剛性層５２と、複数の剛性層５２のうちの最外側及び最内側の剛性層５３及び５４を除く中間の剛性層５２の方向Ｘの一方の端面を覆うようにして弾性層５１の方向Ｘの一方の端面に一体に形成された円環状の被覆層５５と、同じく複数の剛性層５２のうちの最外側及び最内側の剛性層５３及び５４を除く中間の剛性層５２の方向Ｘの他方の端面を覆うようにして弾性層５１の方向Ｘの他方の端面に一体に形成された円環状の被覆層５６とを具備しており、これら弾性層５１並びに被覆層５５及び５６は、対応の剛性層５２に加硫接着されており、最外側の剛性層５３は、円筒部材３の大径内周面２２に接触して固定された外周面８を有しており、最内側の剛性層５４は、長尺部材６の小径外周面３２に接触して固定された内周面９を有している。

複数の剛性層５２において、中間の剛性層５２の夫々は、互いに同一の径方向Ｃの厚みｔ２を有している一方、最外側及び最内側の剛性層５３及び５４の夫々は、互いに厚みｔ２よりも小さな同一の径方向Ｃの厚みｔ３を有している。

複数の弾性層５１は、長尺部材６の小径外周面３２から円筒部材３の大径内周面２２に向かう径方向Ｄの内方から外方にかけて順次小さくなる剪断弾性係数を有しており、而して、複数の弾性層５１において、一の弾性層５１は、当該一の弾性層５１よりも径方向Ｄの内方に配された他の一の弾性層５１の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有しており、これにより、弾性体１０の剪断弾性係数は、長尺部材６の小径外周面３２から円筒部材３の大径内周面２２に向かうに連れて段階的に小さくなっている。

以上の構造物用振動減衰装置１では、地震等により橋脚Ａに対して橋桁Ｂが相対的に方向Ｘにおける一方の方向に移動すると、図４に示すように、円筒部材３に対して長尺部材６が同じく相対的に方向Ｘにおける一方の方向に移動されて弾性体１０が方向Ｘにおける一方の方向に剪断変形され、弾性体１０のこの剪断変形で橋脚Ａに対する橋桁Ｂの相対的な方向Ｘの移動が減衰される結果、橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける一方及び他方の方向の移動、即ち、方向Ｘにおける振動が減衰される。

そして、構造物用振動減衰装置１では、外周面８で円筒部材３の内周面２の大径内周面２２に固定されている一方、内周面９で長尺部材６の外周面５の小径外周面３２に固定されて、円筒部材３の大径内周面２２及び長尺部材６の小径外周面３２間に配されている弾性体１０の剪断弾性係数が長尺部材６の小径外周面３２から円筒部材３の大径内周面２２に向かうに連れて段階的に小さくなっているために、構造物Ａに対する構造物Ｂの相対的な方向Ｘの移動における弾性体１０の剪断変形において、長尺部材６の小径外周面３２側での弾性体１０の方向Ｘに関する剪断変形量と円筒部材３の大径内周面２２側での弾性体１０の方向Ｘに関する剪断変形量との相違を少なくでき、長尺部材６の小径外周面３２側での弾性体１０の機械的疲労に起因する早期の劣化を低減し得る。

ところで、上記の構造物用振動減衰装置１では、長尺体は、大径円柱部２７と小径円柱部２８と螺子円柱部２９とからなる長尺部材６で構成したが、方向Ｘにおいて大径円柱部２７及び螺子円柱部２９間に配された小径円柱部２８に代えて、図５に示すような断面正方形であって四角筒状の外周面６１を方向Ｘにおいて大径円柱部２７及び螺子円柱部２９間に有した四角柱部６２からなる長尺部材６で構成してもよい。

図５に示す例の場合、最内側の剛性層５４は、四角筒状の外周面６１に相似の形状を有して外周面６１に接触した四角筒状の内周面６３を有した角筒状の剛性板からなっており、また、図５に示す例の場合、中間の剛性層５２は、円筒状の剛性板からなっていてもよいが、これに代えて、図５に示すように、長尺部材６の四角柱部６２を囲繞して配列されて複数枚の短冊状の剛性板からなっていてもよく、加えて、中間の剛性層５２が複数枚の短冊状の剛性板からなっている場合には、複数の弾性層５１を設けないで、複数枚の短冊状の剛性板からなる中間の剛性層５２が加硫接着されて埋設された円柱状の弾性部材６５をもって弾性体１０を構成してもよく、斯かる弾性部材６５は、径方向Ｄにおいて徐々に小さくなる剪断弾性係数を有して形成されてもよく、複数枚の短冊状の剛性板からなる中間の剛性層５２及び円柱状の弾性部材６５は、図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１に適用してもよい。

更には、上記の構造物用振動減衰装置１では、円筒部材３の内周面２は、小径内周面２１、大径内周面２２及び雌螺子内周面２４を具備し、弾性体１０は、小径内周面２１での円筒部材３と雌螺子内周面２４に螺合された雌螺子螺合部材４１とにより、その外周面８で円筒部材３に対して方向Ｘに関して不動に円筒部材３に固定されているが、斯かる小径内周面２１に代えて、雌螺子内周面２４と同径であって同様に形成された他の雌螺子内周面と、雌螺子内周面２４と、方向Ｘにおいて他の雌螺子内周面及び雌螺子内周面２４で挟まれた内周面としての大径内周面２２とをもって円筒部材３の内周面２を構成してもよく、この場合、弾性体１０は、その外周面８で円筒部材３の内周面としての大径内周面２２に接触して配されていると共に他の雌螺子内周面に螺合された雌螺子螺合部材４１と同等の雌螺子螺合部材と雌螺子内周面２４に螺合された雌螺子螺合部材４１とに方向Ｘに関して挟まれて、これによりその外周面８で円筒部材３に対して方向Ｘに関して不動に円筒部材３に固定される。

ところで、上記の構造物用振動減衰装置１では、橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける振動を弾性体１０の弾性剪断変形で減衰させているために、それ程の減衰効果を得ることができないが、例えば、図６に示すように、弾性体７１は、塑性変形自在な金属体であって中央に長尺部材６の小径円柱部２８が貫通する貫通孔７２を有した円板、即ち、円環状の鉛板７３と、方向Ｘに関して鉛板７３を間にして挟んで配列された弾性体部７５及び７６とを具備していてもよい。

弾性体部７５及び７６の夫々は、弾性体１０と同様に、径方向Ｃにおいて長尺部材６の軸心Ｏを中心として互いに同心に且つ径方向Ｃにおいて等間隔をもって配されていると共に夫々互いに同一の径方向Ｃの厚みｔ１をもった円筒状の複数のゴムからなる複数の弾性層８１と、複数の弾性層８１に対して径方向Ｃにおいて交互に且つ等間隔をもって、しかも、軸心Ｏを中心として互いに同心に配されていると共に夫々円筒状の剛性板からなる複数の剛性層８２と、複数の剛性層８２のうちの最外側及び最内側の剛性層８３及び８４を除く中間の剛性層８２の方向Ｘの一方の端面を覆うようにして弾性層８１の方向Ｘの一方の端面に一体に形成された円環状の被覆層８５とを具備しており、最外側の剛性層８３の夫々は、円筒部材３の大径内周面２２に接触して固定された外周面８６を有しており、最内側の剛性層８４の夫々は、長尺部材６の小径外周面３２に接触して固定された内周面８７を有しており、鉛板７３は、方向Ｘの一方の円環状の端面９１で、弾性体部７５の複数の剛性層８２の方向Ｘの一方の円環状の端面が露出した弾性体部７５の方向Ｘの一方の円環状の端面９２に接触しており、方向Ｘの他方の円環状の端面９３で、弾性体部７６の複数の剛性層８２の方向Ｘの一方の円環状の端面が露出した弾性体部７６の方向Ｘの一方の円環状の端面９４に接触して、弾性体部７５及び７６に方向Ｘにおいて挟まれており、弾性体部７５及び７６の夫々の複数の剛性層８２において、中間の剛性層８２の夫々は、互いに同一の径方向Ｃの厚みｔ２を有している一方、最外側及び最内側の剛性層８３及び８４の夫々は、互いに厚みｔ２よりも小さな同一の径方向Ｃの厚みｔ３を有しており、弾性体部７５及び７６の夫々の複数の弾性層８１でも、長尺部材６の小径外周面３２から円筒部材３の大径内周面２２に向かう径方向Ｄの内方から外方にかけて順次小さくなる剪断弾性係数を有しており、而して、弾性体部７５及び７６の夫々の複数の弾性層８１において、一の弾性層８１は、当該一の弾性層８１よりも径方向Ｄの内方に配された他の一の弾性層８１の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有しており、これにより、弾性体部７５及び７６の夫々の剪断弾性係数並びに弾性体部７５及び７６からなる弾性体７１の剪断弾性係数は、長尺部材６の小径外周面３２から円筒部材３の大径内周面２２に向かうに連れて段階的に小さくなっている。

鉛板７３は、貫通孔７２を規定する円環状の内周面９５で長尺部材６の小径外周面３２に接触している一方、円環状の外周面９６で円筒部材３の大径内周面２２に接触して、方向Ｘに関して弾性体部７５及び７６間に配されている。

図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１と同様に、図６に示す構造物用振動減衰装置１もまた、小径内周面２１、大径内周面２２及び雌螺子内周面２４を有した円筒部材３と、大径外周面３１、小径外周面３２及び雄螺子外周面３４を有した長尺部材６と、雌螺子内周面２４に螺合された雌螺子螺合部材４１と、雄螺子外周面３４に螺合された雄螺子螺合部材４２とを具備しており、弾性体７１は、一対の外周面８６及び外周面９６からなる外周面１０１側では、小径内周面２１での円筒部材３及び雌螺子螺合部材４１に挟まれて、一対の内周面８７及び内周面９５からなる内周面１０２側では、大径外周面３１での長尺部材６及び雄螺子外周面３４に螺合された円環状の雄螺子螺合部材４２に挟まれて、これによりその外周面１０１では円筒部材３に対して方向Ｘに関して不動に円筒部材３に固定されている一方、その内周面１０２では長尺部材６に対して方向Ｘに関して不動に長尺部材６に固定されており、斯かる図６に示す構造物用振動減衰装置１でも、円筒部材３の外周面２５に一体的に形成された取付板２６を介して連結された橋脚Ａに対して、長尺部材６の突出部３５に一体的に形成された取付板３６を介して連結された橋脚Ｂが相対的に方向Ｘにおける一方の方向に移動すると、弾性体７１は、図４に示すと同様に、方向Ｘにおける一方の方向に剪断変形され、この剪断変形で橋脚Ａに対する橋桁Ｂの相対的な方向Ｘの移動を減衰させる結果、橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける一方及び他方の方向の移動、即ち、方向Ｘにおける振動を減衰させ、しかも、この振動で、鉛板７３もまた、一方及び他方の方向に塑性変形される結果、図６に示す構造物用振動減衰装置１では、図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１と同様に、長尺部材６の小径外周面３２側での弾性体７１の方向Ｘに関する剪断変形量と円筒部材３の大径内周面２２側での弾性体７１の方向Ｘに関する剪断変形量との相違を少なくでき、長尺部材６の小径外周面３２側での弾性体７１の機械的疲労に起因する早期の劣化を低減し得る上に、図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１と比較して、鉛板７３の塑性変形で橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける振動をより早期に減衰させることができる。

ところで、上記のいずれの構造物用振動減衰装置１も、方向Ｘに相対移動させられる橋脚Ａと橋桁Ｂとの間に一個の弾性体１０又は７１を介在させるようになっているが、これに代えて、例えば、図７に示すように、方向Ｘに相対移動させられる橋脚Ａと橋桁Ｂとの間に方向Ｘに関して直列に二個の弾性体７１を介在させるようにしてもよく、図７に示す構造物用振動減衰装置１は、円筒部材３内に円筒部材３に対して相対的に方向Ｘに移動自在に配されていると共に方向Ｘにおいて直列に配された一対の長尺部材６と、夫々の外周面１０１で円筒部材３の大径内周面２２に接触して固定されている一方、夫々の内周面１０２で対応の長尺部材６の小径外周面３２に固定されて、円筒部材３の大径内周面２２及び対応の長尺部材６の小径外周面３２間に配されている一対の弾性体７１とを具備しており、一方の長尺部材６は、円筒部材３外に突出した突出部３５で取付板３６を介して橋脚Ａに、他方の長尺部材６は、円筒部材３外に突出した突出部３５で取付板３６を介して橋脚Ｂに連結されるようになっている。

そして、図７に示す構造物用振動減衰装置１では、円筒部材３の内周面２において小径内周面２１は、方向Ｘにおいて円筒部材３の中央部に設けられており、円筒部材３の内周面２において雌螺子内周面２４は、方向Ｘにおいて小径内周面２１を挟んで円筒部材３の方向Ｘにおける両端部に設けられており、一対の弾性体７１は、夫々の外周面１０１側では、小径内周面２１での円筒部材３及び雌螺子内周面２４の夫々に螺合された一対の雌螺子螺合部材４１に挟まれて、夫々の内周面１０２側では、対応の大径外周面３１での長尺部材６及び雄螺子外周面３４に螺合された円環状の雄螺子螺合部材４２に挟まれて、これにより夫々の外周面１０１側では円筒部材３に対して方向Ｘに関して不動に円筒部材３に固定されている一方、夫々の内周面１０２側では長尺部材６に対して方向Ｘに関して不動に長尺部材６に固定されている。

図７に示す構造物用振動減衰装置１では、一方の長尺部材６の突出部３５に一体的に形成された取付板３６を介して連結された橋脚Ａに対して、他方の長尺部材６の突出部３５に一体的に形成された取付板３６を介して連結された橋脚Ｂが相対的に方向Ｘにおける一方の方向に移動すると、一対の弾性体７１は、図８に示すように、方向Ｘにおいて互いに逆に剪断変形され、この互いに逆の剪断変形で橋脚Ａに対する橋桁Ｂの相対的な方向Ｘの移動を減衰させる結果、橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける一方及び他方の方向の移動、即ち、方向Ｘにおける振動を減衰させ、しかも、この振動で、各鉛板７３もまた、一方及び他方の方向に塑性変形される結果、図７に示す構造物用振動減衰装置１では、図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１と同様に、長尺部材６の夫々の小径外周面３２側での対応の弾性体７１の方向Ｘに関する剪断変形量と円筒部材３の大径内周面２２側での弾性体７１の夫々の方向Ｘに関する剪断変形量との相違を少なくでき、長尺部材６の夫々の小径外周面３２側での対応の弾性体７１の機械的疲労に起因する早期の劣化を低減し得る上に、図１から図３に示す構造物用振動減衰装置１と比較して、一対の鉛板７３の塑性変形で橋脚Ａに対して橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける振動をより早期に減衰させることができ、しかも、図１から図３及び図６に示す構造物用振動減衰装置１の夫々と比較して、橋脚Ａに対しての橋桁Ｂの相対的な方向Ｘにおける一方及び他方の方向の二倍の大きさの振動振幅に応答でき、而して、図７に示す構造物用振動減衰装置１は、方向Ｘにおける動作範囲を広く、即ち、正常に動作させることができる方向Ｘにおける伸縮量をを大きくすることができる。

１構造物用振動減衰装置
２、９内周面
３円筒部材
５、８外周面
６長尺部材
１０弾性体

Claims

一方の構造物とこの一方の構造物に対して相対的に移動自在に配される他方の構造物との間に介在されて一方の構造物に対する他方の構造物の相対的な移動方向における一方の構造物に対する他方の構造物の相対的な振動を減衰させる構造物用振動減衰装置であって、筒体と、筒体内に筒体に対して相対的に移動自在に配されている長尺体と、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び長尺体の外周面間に配されている筒状の弾性体とを具備しており、この弾性体の剪断弾性係数は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなっている構造物用振動減衰装置。
筒体は、円筒状の内周面を有した筒状部材からなる請求項１に記載の構造物用振動減衰装置。
長尺体は、円筒状の外周面及び角筒状の外周面のうちの少なくと一方を有した長尺部材からなる請求項１又は２に記載の構造物用振動減衰装置。
筒体は、円筒状の小径内周面と、この小径内周面よりも大径の円筒状の大径内周面と、前記移動方向に関して大径内周面を小径内周面と協働して挟んでいると共に雌螺子が形成された円筒状の雌螺子内周面とを具備しており、弾性体は、その外周面で筒体の大径内周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して小径内周面での筒体及び雌螺子内周面に螺合された雌螺子螺合部材に挟まれて、その外周面で筒体に対して前記移動方向に関して不動に筒体に固定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
筒体は、円筒状の内周面と、この内周面を前記移動方向に関して挟んでいると共に雌螺子が形成された円筒状の一対の雌螺子内周面とを具備しており、弾性体は、その外周面で筒体の内周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して一対の雌螺子内周面に螺合された一対の雌螺子螺合部材に挟まれて、その外周面で筒体に対して前記移動方向に関して不動に筒体に固定されている請求項１から３のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
長尺体は、円筒状の大径外周面と、この大径外周面よりも小径の円筒状の小径外周面と、この小径外周面を前記移動方向に関して大径外周面と協働して挟んでいると共に雄螺子が形成された円筒状の雄螺子外周面とを具備しており、弾性体は、その内周面で小径外周面に接触して配されていると共に前記移動方向に関して大径外周面での長尺体及び雄螺子外周面に螺合された雄螺子螺合部材に挟まれて、その内周面で長尺体に対して前記移動方向に関して不動に長尺体に固定されている請求項１から５のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
弾性体は、互いに同心に配された円筒状の複数の弾性層と、この複数の弾性層に対して前記移動方向に対して直交する径方向において交互に配された複数の剛性層とを具備しており、複数の剛性層のうちの最外側の剛性層は、筒体の内周面に固定された前記外周面を有しており、複数の剛性層のうちの最内側の剛性層は、長尺体の外周面に固定された前記内周面を有している請求項１から６のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
最外側及び最内側の剛性層のうちの少なくとも一方は、円筒状又は角筒状の剛性板からなる請求項７に記載の構造物用振動減衰装置。
複数の剛性層のうちの最外側の剛性層及び最内側の剛性層を除く中間の剛性層は、円筒状及び短冊状の剛性板のうちの少なくとも一方からなる請求項７又は８に記載の構造物用振動減衰装置。
短冊状の剛性板は、長尺体を囲繞して配列されている請求項９に記載の構造物用振動減衰装置。
複数の弾性層において、一の弾性層は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かう径方向において当該一の弾性層よりも内方に配された他の一の弾性層の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有している請求項７から１０のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
弾性体は、前記移動方向に関して配列された第一弾性体部及び第二弾性体部と、前記移動方向に関してこの第一弾性体部及び第二弾性体部間に配された塑性変形自在な金属体とを具備しており、第一弾性体部及び第二弾性体部の夫々の剪断弾性係数は、長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなっており、金属体は、前記移動方向の一方の端面で、第一弾性体部の前記移動方向の一方の端面に接触しており、前記移動方向の他方の端面で、第二弾性体部の前記移動方向の一方の端面に接触して、第一弾性体部及び第二弾性体部に前記移動方向において挟まれている請求項１から６のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方は、互いに同心に配された円筒状の複数の弾性層と、この複数の弾性層に対して前記移動方向に対して直交する径方向において交互に配された複数の剛性層とを具備しており、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の剛性層のうちの最外側の剛性層は、筒体の内周面に固定された前記外周面を有しており、第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の剛性層のうちの最内側の剛性層は、長尺体の外周面に固定された前記内周面を有している請求項１２に記載の構造物用振動減衰装置。
第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の最外側及び最内側の剛性層は、円筒状の剛性板からなる請求項１３に記載の構造物用振動減衰装置。
第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の最外側及び最内側の剛性層は、角筒状の剛性板からなる請求項１３に記載の構造物用振動減衰装置。
第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方において、複数の剛性層のうちの最外側の剛性層及び最内側の剛性層を除く中間の剛性層は、円筒状及び短冊状の剛性板のうちの少なくとも一方からなる請求項１２から１４のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
短冊状の剛性板は、長尺体を囲繞して配列されている請求項１６に記載の構造物用振動減衰装置。
第一弾性体部及び第二弾性体部のうちの少なくとも一方の複数の弾性層において、一の弾性層は、この一の弾性層に対して径方向内方に配された弾性層の剪断弾性係数よりも小さい剪断弾性係数を有している請求項１２から１７のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
金属体は、鉛を主成分とした環状の鉛板及び錫を主成分とした環状の錫板のうちの少なくとも一方からなる請求項１２から１８のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
金属体は、円板又は角板からなる請求項１２から１９のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
筒体は、一方の構造物に連結されるようになっており、長尺体は、筒体外に突出した突出部で他方の構造物に連結されるようになっている請求項１から２０のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置。
長尺体が筒体外に突出した突出部で一方の構造物に連結されるようになっている請求項１から２０のいずれか一項に記載の構造物用振動減衰装置であって、筒体内に筒体に対して相対的に前記移動方向に移動自在に配されていると共に前記移動方向に関して長尺体に対して直列に配された他の長尺体と、外周面で筒体の内周面に固定されている一方、内周面で他の長尺体の外周面に固定されて、筒体の内周面及び他の長尺体の外周面間に配されている環状の他の弾性体とを更に具備しており、他の長尺体は、筒体外に突出した突出部で他方の構造物に連結されるようになっている構造物用振動減衰装置。
他の弾性体は、他の長尺体の外周面から筒体の内周面に向かうに連れて小さくなる剪断弾性係数を有している請求項２２に記載の構造物用振動減衰装置。
他の長尺体は、円筒状の外周面及び角筒状の外周面のうちの少なくとも一方を有した長尺部材からなる請求項２２又は２３に記載の構造物用振動減衰装置。