特許 6322085 負荷試験装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6322085

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】負荷試験装置

(51)【国際特許分類】

   G01N 3/24 20060101AFI20180423BHJP

【ＦＩ】

   G01N3/24

【請求項の数】9

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2014-170096(P2014-170096)

(22)【出願日】2014年8月25日

(65)【公開番号】特開2016-45100(P2016-45100A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年8月14日

(73)【特許権者】

【識別番号】000103644

【氏名又は名称】オイレス工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100106563

【弁理士】

【氏名又は名称】中井 潤

(72)【発明者】

【氏名】和氣 知貴

【審査官】 伊藤 幸仙

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０７３５２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０３３０５１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開平０９−０５４０２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ ３／２４

Ｇ０１Ｎ ３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

被試験体が載置され、固定ベースに対して水平方向に移動可能な可動ベースと、
該可動ベースに水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータと、
前記被試験体の上方に位置し、該被試験体の上面に当接する第１加圧部材と、
積層ゴムからなり、該第１加圧部材に載置される保持構造と、
該保持構造の上方に位置し、該保持構造の上面に当接する第２加圧部材と、
該第２加圧部材に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータと、
前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセルとを備え、
前記保持構造は、該保持構造の上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を前記第１加圧部材及び前記第２加圧部材に付加することを特徴とする負荷試験装置。

【請求項2】

被試験体が載置され、固定ベースに対して水平方向に移動可能な可動ベースと、
該可動ベースに水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータと、
前記被試験体の上方に位置し、該被試験体の上面に当接する第１加圧部材と、
非圧縮性液体が充填された圧力容器からなり、該第１加圧部材に載置される保持構造と、
該保持構造の上方に位置し、該保持構造の上面に当接する第２加圧部材と、
該第２加圧部材に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータと、
前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセルとを備え、
前記保持構造は、該保持構造の上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を前記第１加圧部材及び前記第２加圧部材に付加することを特徴とする負荷試験装置。

【請求項3】

前記保持構造の水平剛性が前記ロードセルの水平剛性の０．５％以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の負荷試験装置。

【請求項4】

保持構造が載置され、固定ベースに対して水平方向に移動可能な可動ベースと、
該可動ベースに水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータと、
前記保持構造の上方に位置し、該保持構造の上面に当接する第１加圧部材と、
該第１加圧部材に載置される被試験体と、
該被試験体の上方に位置し、該被試験体の上面に当接する第２加圧部材と、
該第２加圧部材に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータと、
前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセルとを備え、
前記保持構造は、該保持構造の上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を前記可動ベース及び前記第１加圧部材に付加することを特徴とする負荷試験装置。

【請求項5】

前記保持構造の水平剛性が前記ロードセルの水平剛性の０．５％以下であることを特徴とする請求項４に記載の負荷試験装置。

【請求項6】

前記保持構造は積層ゴムであることを特徴とする請求項４又は５に記載の負荷試験装置。

【請求項7】

前記保持構造は非圧縮性液体が充填された圧力容器であることを特徴とする請求項４又は５に記載の負荷試験装置。

【請求項8】

前記保持構造を鉛直方向に貫通し、該保持構造に隣接する部材に固定される通しボルトを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の負荷試験装置。

【請求項9】

前記保持構造の上方に位置する前記第１加圧部材又は前記第２加圧部材に固定され、前記保持構造の上部を囲繞することにより、前記保持構造の上部と下部の間隔が拡大するのを規制するストッパを備えることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の負荷試験装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、積層ゴム支承やすべり支承等の被試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験装置に関する。

【背景技術】

【0002】

橋梁や建築物等の構造物に用いられる積層ゴム支承やすべり支承は、上部構造物からの鉛直荷重を受けながら水平方向に移動する機能を有し、出荷検査等で水平方向の変位、抵抗力関係を計測してその特性を確認している。

【0003】

積層ゴム支承等の被試験体の水平方向の負荷荷重を測定する負荷試験装置では、水平加振テーブルの支持形態として主に、直動ガイド方式、ローラガイド方式、油圧浮上方式等がある。また、水平抵抗力の計測方法として、水平方向アクチュエータの先端にロードセルを用いたり、積層ゴム支承の上側又は下側に多軸のロードセルを設置したり、ローラや直動ガイド等を介してロードセルを設置する方法等がある。

【0004】

上記負荷試験装置として、例えば、図９に示すように、積層ゴム支承等の被試験体Ｔを載置した水平加振テーブル７３を固定ベース７９上に複数のローラ７５で支持し、水平方向アクチュエータ７４の先端にロードセル７８を設け、フレーム７２に固定した鉛直方向アクチュエータ７６によって加圧板７７を介して被試験体Ｔに鉛直荷重を加える負荷試験装置が存在する。

【0005】

また、図示を省略するが、上記水平加振テーブルをローラ又は直動ガイドで支持し、水平加振テーブルと被試験体の間、又は被試験体と鉛直方向アクチュエータとの間に多軸ロードセルを設置した負荷試験装置は、一般的には種々の装置の中で最も精度よく計測できる。

【0006】

さらに、図１０に示すように、被試験体Ｔを載置した水平加振テーブル８３を固定ベース９３上に複数のローラ８５で支持し、鉛直方向アクチュエータ８６の下方に位置する加圧板８７に当接する上方プレート８９と、下方プレート９１との間に複数のローラ９０を介在させ、加圧板８７の垂下部８７ａと下方プレート９１の端面との間にロードセル８８を配置した装置も存在する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

しかし、図９に示した負荷試験装置７１では、鉛直荷重に比例したローラ７５の抵抗力や、水平加振テーブル７３の慣性力の影響により、被試験体Ｔに働く水平抵抗力を精度よく計測することが難しい。また、水平加振テーブル７３を直動ガイドで支持した場合にも同様の問題がある。

【0008】

さらに、多軸ロードセルを設置した負荷試験装置では、鉛直荷重、水平荷重及び転倒モーメントの組合せによりロードセルの形状が決まるが、鉛直荷重に比べて水平荷重が極端に小さい積層ゴム支承等の水平特性を把握するためにロードセルの形状を適切な形状とすることは容易ではなく、また装置が非常に高価である。

【0009】

一方、図１０に示した負荷試験装置８１では、長期間の使用等によって下方プレート９１のローラ９０との接触面に凹みが生じ、荷重検出に影響を与える懸念があるほか、水平二方向の負荷試験を行うことは困難である。

【0010】

そこで、本発明は、上記従来の負荷試験装置における問題点に鑑みてなされたものであって、装置コストを削減し、積層ゴム支承等の被試験体に働く水平抵抗力を精度よく計測することができ、水平二方向の負荷試験に容易に対応することもできる負荷試験装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明の負荷試験装置は、被試験体が載置され、固定ベースに対して水平方向に移動可能な可動ベースと、該可動ベースに水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータと、前記被試験体の上方に位置し、該被試験体の上面に当接する第１加圧部材と、積層ゴム又は非圧縮性液体が充填された圧力容器からなり、該第１加圧部材に載置される保持構造と、該保持構造の上方に位置し、該保持構造の上面に当接する第２加圧部材と、該第２加圧部材に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータと、前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセルとを備え、前記保持構造は、該保持構造の上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を前記第１加圧部材及び前記第２加圧部材に付加することを特徴とする。

【0012】

また、本発明の負荷試験装置は、保持構造が載置され、固定ベースに対して水平方向に移動可能な可動ベースと、該可動ベースに水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータと、前記保持構造の上方に位置し、該保持構造の上面に当接する第１加圧部材と、該第１加圧部材に載置される被試験体と、該被試験体の上方に位置し、該被試験体の上面に当接する第２加圧部材と、該第２加圧部材に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータと、前記第１加圧部材と前記第２加圧部材との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセルとを備え、前記保持構造は、該保持構造の上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を前記可動ベース及び前記第１加圧部材に付加することを特徴とする。

【0013】

上記本発明に係る負荷試験装置によれば、被試験体と鉛直方向アクチュエータとの間、又は被試験体と可動ベースとの間に、上部と下部との間の水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力を隣接する部材に付加する保持構造を備えるため、ロードセルを設けた加圧部材に保持構造の水平変位が増加するに伴って増加する水平力が加わるだけであって、可動ベースを支持するのにローラや直動ガイド等を用いた場合でも、ロードセルは可動ベースとローラ等との間の摩擦力を検出することがないため、可動ベースとローラ等との間の構成を単純化することができる。また、鉛直荷重の大きさに関わらず、保持構造の水平変位が増加するに伴って増加する水平変位がロードセルに加わるだけであるため、保持構造の水平変位が小さい場合には水平力測定の誤差が小さくなる。そのため、簡易な構成で装置コストを低く抑えながら、水平抵抗力を高精度で測定することができる。また、水平二方向の負荷試験に容易に対応することもできる。

【0014】

上記負荷試験装置において、前記保持構造の水平剛性を前記ロードセルの水平剛性の０．５％以下とすることで、測定の際の保持構造の移動及び変形を規制し、保持構造の設置による水平力測定の誤差を小さくし、高精度の測定が可能になる。

【0015】

また、前記保持構造を積層ゴムや、非圧縮性液体が充填された圧力容器とすることができる。

【0016】

さらに、上記負荷試験装置に、前記保持構造を鉛直方向に貫通し、該保持構造に隣接する部材に固定される通しボルトや、前記保持構造の上方に位置する前記第１加圧部材又は前記第２加圧部材に固定され、前記保持構造の上部を囲繞することにより、前記保持構造の上部と下部の間隔が拡大するのを規制するストッパを設けることで、保持構造と隣接する部材との間の離間を防ぐと共に、回転変形を拘束することができる。

【発明の効果】

【0017】

以上のように、本発明によれば、装置コストが低く、積層ゴム支承等の被試験体に働く水平抵抗力を精度よく計測することができ、水平二方向の負荷試験に容易に対応することもできる負荷試験装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明に係る負荷試験装置の一実施の形態を示す概略構成図である。

【図2】本発明に係る負荷試験装置に用いた積層ゴムの水平変形量と水平力、及び従来の負荷試験装置に用いた水平加振テーブルの水平変位と水平力の関係を示すグラフである。

【図3】本発明に係る負荷試験装置に用いる積層ゴムの一例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は積層ゴムとロードセルの位置関係を示す概略平面図である。

【図4】本発明に係る負荷試験装置に用いる積層ゴムの他の例を示す図であって、（ａ）は正面断面図、（ｂ）は積層ゴムとロードセルの位置関係を示す概略平面図である。

【図5】本発明に係る負荷試験装置に用いる積層ゴムのストッパの一例を示す図であって、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

【図6】本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例を示す概略構成図である。

【図7】本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例を示す概略構成図である。

【図8】本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例を示す概略構成図である。

【図9】従来の負荷試験装置の一例を示す概略構成図である。

【図10】従来の負荷試験装置の他の例を示す概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

次に、本発明を実施するための形態について図面を参照しながら詳細に説明する。尚、以下の説明においては、本発明に係る負荷試験装置によって積層ゴム支承の水平方向の負荷荷重を測定する場合を例にとって説明する。

【0020】

図１は、本発明に係る負荷試験装置の第１の実施形態を示し、この負荷試験装置１は、固定ベース１１と、試験対象の積層ゴム支承（以下「被試験体」という。）Ｔが載置され、固定ベース１１上に複数のローラ５によって水平移動可能な可動ベース（水平加振テーブル）３と、可動ベース３に水平方向の荷重を加える水平方向アクチュエータ４と、被試験体Ｔの上面に当接する第１加圧板（第１加圧部材）７と、第１加圧板７に載置される保持構造としての積層ゴム（試験装置の一部）１０と、積層ゴム１０の上面に当接し、複数のローラ１３によって鉛直方向に移動可能な第２加圧板（第２加圧部材）１２と、フレーム２に固定され、第２加圧板１２に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータ６と、第２加圧板１２の垂下部１２ａ、１２ｂと第１加圧板７の端面との間に介在し、水平方向の負荷荷重を測定するロードセル８、９等を備える。

【0021】

積層ゴム１０は、ゴムの一層についての受圧面積と自由面積の比である一次形状係数、及び積層ゴムの外形を総ゴム厚さで除した二次形状係数の両方を大きく設定し、低剛性の減衰性の小さいゴム材料を用いて構成する。積層ゴム１０の水平剛性は、ロードセル８、９の剛性の０．５％（ロードセル８、９の許容計測誤差率）以下になるように内部構成を設定し、積層ゴム１０の回転挙動を抑えるため、最大鉛直荷重時の鉛直沈み込み量を積層ゴム１０の外形の１／２００以下に設定する。

【0022】

上記構成を有する負荷試験装置１を用い、水平方向アクチュエータ４と鉛直方向アクチュエータ６とで被試験体Ｔに荷重を付加し、ロードセル８、９で被試験体Ｔの水平方向の負荷荷重を測定する。

【0023】

ここで、例えば、図９に示した従来の負荷試験装置７１では、被試験体Ｔを載置した水平加振テーブル７３を複数のローラ７５で支持し、水平方向アクチュエータ７４の先端にロードセル７８を設けて被試験体Ｔの水平方向の負荷荷重を測定しているが、水平加振テーブル７３と固定ベース７９との間の摩擦により、図２（ｂ）に示すように、水平加振テーブル７３の水平変位の大きさに関わらず鉛直荷重に比例した（水平変位が増加するに伴って増加する）水平力Ｌが生じ、これがロードセル７８による水平力測定の誤差に繋がる。

【0024】

一方、本発明のように積層ゴム１０を用いると、図２（ａ）に示すように、第１加圧板７に積層ゴム１０の水平変位の大きさに比例した水平力が加わるだけであって、ロードセル８、９は可動ベース３と固定ベース１１との間の摩擦力を検出することがないため、可動ベース３と固定ベース１１との間の構成を単純化することができる。すなわち、可動ベース３と固定ベース１１との間が低摩擦になるような構成を採用しなくとも、水平力を高精度で測定することができる。また、鉛直方向アクチュエータ６による鉛直荷重の大きさに関わらず、積層ゴム１０の水平変位の大きさに比例した水平力がロードセル８、９に加わるだけであるため、積層ゴム１０の水平変位が小さい場合には水平力測定の誤差が小さくなる。そのため、簡易な構成で水平抵抗力を高精度で測定することができる。

【0025】

また、積層ゴム１０の水平剛性は、ロードセル８、９の剛性の０．５％以下であるため、測定の際に積層ゴム１０はほとんど移動及び変形することがない。そのため、積層ゴム１０の設置による水平力測定の誤差は小さく、高精度の測定が可能になる。特に、低摩擦型すべり支承等のような鉛直荷重が大きく、水平抵抗力が小さい場合に他の方式と比べ誤差が小さくなる。

【0026】

さらに、積層ゴム１０の水平剛性、及びロードセル８、９の剛性に基づき、以下の計算式により、ロードセル８、９で検出した水平力を補正して実際の被試験体Ｔの水平力を算出することができる。
支承水平力＝検出水平力×（１＋積層ゴムの水平剛性／ロードセルの剛性）

【0027】

尚、上記実施の形態においては、積層ゴム１０を第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置し、被試験体Ｔを可動ベース３と第１加圧板７との間に配置したが、この位置関係を逆にし、積層ゴム１０を可動ベース３と第１加圧板７との間に配置し、被試験体Ｔを第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置することも可能であり、その場合にも上記と同様の作用効果を奏する。

【0028】

図３は、上記積層ゴム１０及びその近傍の構成の一実施例を示し、１方向の水平力を測定する場合を例示している。

【0029】

被試験体（不図示）の上面に当接する第１加圧板２４の上面に積層ゴム１０が載置され、積層ゴム１０の上面に第２加圧板２１が当接する。第２加圧板２１の上方には、第２加圧板２１に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータ（不図示）が配置される。第２加圧板２１の垂下部２１ａ、２１ｂと、第１加圧板２４の立上部２４ａ、２４ｂの間には、水平方向の負荷荷重を測定するロードセル２２、２３が配置される。ロードセル２２、２３は、各々５個づつ配置され、各々の定格容量は２ＭＮであり、全体の定格容量は２０ＭＮである。

【0030】

積層ゴム１０には、鉛直方向に貫通孔が穿設され、各々の貫通孔に通しボルト２５が挿通される。これにより、積層ゴム１０と隣接する部材との間の離間を防ぐと共に、回転変形を拘束することができる。特に、水平力の測定誤差を小さくするために積層ゴム１０の厚さを厚くした場合に好適である。

【0031】

図４は、二方向の水平力を測定する場合の積層ゴム１０及びその近傍の構成の一実施例を示す。

【0032】

被試験体（不図示）の上面に当接する第１加圧板２８の上面に積層ゴム１０が載置され、積層ゴム１０の上面に第２加圧板２６が当接する。第２加圧板２６の上方には、第２加圧板２６に鉛直方向の荷重を加える鉛直方向アクチュエータ（不図示）が配置される。第２加圧板２６の４つの垂下部２６ａと、第１加圧板２８の４つの立上部２８ａの間の各々には、水平方向の負荷荷重を測定するロードセル２７が配置される。ロードセル２７の各々の定格容量は２ＭＮであり、定格容量４ＭＮで二方向の測定が可能である。積層ゴム１０に通しボルト２５が配置され、積層ゴム１０のと隣接する部材との間の離間、及び回転に対応している点は上記１方向測定用の場合と同様である。

【0033】

通しボルト２５以外にも、図５に示すように、第１加圧板７の上面にストッパ２９を設け、ストッパ２９の立設部２９ａから水平方向内側に突出する突出部２９ｂによって、積層ゴム１０の上フランジ部１０ａの水平方向の移動を規制すると共に、上フランジ部１０ａから水平方向に突出する突出部１０ｂの上方への移動を規制し、積層ゴム１０と第１加圧板７又は上フランジ部１０ａの離間を防ぎ、回転変形を拘束することができる。また、ロードセル２２、２３を設置する際には、必要であれば、積層ゴム１０の上下方向の沈み込みや、回転を許容するための軸受を設けてもよい。

【0034】

上述のように、本発明に係る負荷試験装置１によれば、被試験体Ｔ毎のロードセルの定格容量の変更、すなわちロードセルの交換、設置数の変更を容易に行うことができ、一般的な１軸のロードセルを用いて、容易に水平二方向の荷重検出を行うことができる。

【0035】

また、負荷試験装置１は、実験棟や工場等での負荷試験だけでなく、現地で橋梁や免震建物の免震装置に設置してモニタリングを行うこともできる。

【0036】

次に、本発明と従来の負荷試験装置における鉛直荷重載荷時の水平荷重の測定誤差の計算結果について説明する。

【0037】

表１は、図９に示した負荷試験装置７１を用いた場合の被試験体Ｔに載荷する鉛直荷重、被試験体Ｔの水平力（真値）、及び検出される水平荷重（測定誤差を含む値）の関係、表２は、前記鉛直荷重、被試験体水平力、及び測定誤差の関係を示している。尚、図９では水平加振テーブル７３をローラ７５で支持したが、本計算では、直動ガイド方式で水平加振テーブル７３を支持し、テーブルガイドの摩擦計数μが０．００２５の場合を示している。表２に示されるように、鉛直荷重の増加に伴い測定誤差が増加し、特に鉛直荷重が大きく、検出水平荷重が小さいときの誤差が大きい。同表の黒塗りの部分は、ロードセル７８の許容計測誤差率０．５％以上の誤差の部分である。

【0038】

【表1】

【0039】

【表2】

【0040】

表３、表４は、多軸ロードセルを用いた負荷試験装置の被試験体Ｔに載荷する鉛直荷重、被試験体Ｔの水平力（真値）、及び検出される水平荷重（測定誤差を含む値）の関係、及び、前記鉛直荷重、被試験体水平力、及び測定誤差の関係を各々示している。この場合、多軸ロードセルで各方向の荷重検出値を補正するので測定誤差が生じることはない。

【0041】

【表3】

【0042】

【表4】

【0043】

表５は、図１０に示した負荷試験装置８１を用いた場合の被試験体Ｔに載荷する鉛直荷重、被試験体Ｔの水平力（真値）、及び検出される水平荷重（測定誤差を含む値）の関係、表６は、前記鉛直荷重、被試験体水平力、及び測定誤差の関係を示している。本計算では、ローラ９０の摩擦計数μが０．０００１の場合を示している。同表の黒塗りの部分は、ロードセル８８の許容計測誤差率０．５％以上の部分であって、表２に比べて黒塗りの部分が少なくなっていることから判るように、表２の直動ガイド方式に比較して大幅に誤差が小さくなっているが、鉛直荷重が大きく、検出水平荷重が小さいときの誤差が依然として大きい。

【0044】

【表5】

【0045】

【表6】

【0046】

表７は、図１に示した本発明に係る負荷試験装置１を用いた場合の被試験体Ｔに載荷する鉛直荷重、被試験体Ｔの水平力（真値）、及び検出される水平荷重（測定誤差を含む値）の関係、表８は、前記鉛直荷重、被試験体水平力、及び測定誤差の関係を示している。本計算では、積層ゴム１０の水平剛性が１０．０４７ｋＮ／ｍｍで、積層ゴム１０の寸法が平面視１６００ｍｍｘ１６００ｍｍ、厚さ３ｍｍで３３層、被試験体Ｔの水平抵抗力に応じてロードセルの剛性を調整した場合を示している。表８に示されるように、鉛直荷重の増加に関わらず測定誤差は一定であり、表２の直動ガイド方式や表６のローラガイド方式に比較して大幅に誤差が小さくなっている。尚、表８でも、検出水平荷重が小さいときに比較的誤差が大きいが、これは、検出水平荷重が小さいと、すなわち被試験体の水平抵抗力が小さいと、ロードセルの変形に伴う積層ゴム１０の水平力の影響を強く受けるからである。

【0047】

【表7】

【0048】

【表8】

【0049】

尚、上記実施の形態においては、本発明に係る負荷試験装置によって積層ゴム支承の水平方向の負荷荷重を測定する場合を例示したが、積層ゴム支承以外にも、鉛直方向と水平方向の荷重を同時に受け、水平変位に追従できる被試験体を対象とすることができる。

【0050】

次に、本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例について、図６を参照しながら説明する。

【0051】

この保持構造３１は、図１に示した積層ゴム１０に代えて第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置されるものであって、圧力容器３２とピストン３３との間に非圧縮性液体としての作動油３４が充填され、ピストン３３の小径部３３ａとの圧力容器３２の内面とがシールリング３５でシールされる。保持構造３１の水平剛性は、図１に示したロードセル８、９の剛性の０．５％以下になるように内部構成を設定する。図示を省略するが、作動油３４を外部から圧力容器３２に導くための流路が圧力容器３２に穿設され、圧力容器３２には作動油３４を送るためのポンプと圧力計等が設けられる。

【0052】

圧力容器３２とピストン３３との間にはストッパボルト３６、３７が設けられる。ストッパボルト３６、３７によって、圧力容器３２に対するピストン３３の水平方向及び上方の移動が規制される。尚、ストッパボルト３６、３７以外にも、図５に示したストッパ２９のように、ピストン３３の大径部３３ｂを囲繞してピストン３３の水平方向及び上方の移動を規制するストッパを設けることもできる。

【0053】

上記保持構造３１を用いると、圧力容器３２とピストン３３の微小な水平方向の相対変位をシールリング３５の弾性変形で吸収することで、積層ゴム１０を用いた場合と同様に、第１加圧板７に保持構造３１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力が加わるだけであって、ロードセル８、９は可動ベース３と固定ベース１１との間の摩擦力を検出することがない。また、鉛直方向アクチュエータ６による鉛直荷重の大きさに関わらず、保持構造３１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力がロードセル８、９に加わるだけであるため、保持構造３１の水平変位が小さい場合には水平力測定の誤差が小さくなり、簡易な構成で水平抵抗力を高精度で測定することができる。

【0054】

また、保持構造３１の水平剛性は、ロードセル８、９の剛性の０．５％以下であるため、測定の際に保持構造３１はほとんど移動及び変形することがなく、保持構造３１の設置による水平力測定の誤差は小さく、高精度の測定が可能になる。

【0055】

次に、本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例について、図７を参照しながら説明する。

【0056】

この保持構造４１も、図１に示した積層ゴム１０に代えて第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置されるものであって、圧力容器４２の内部に非圧縮性液体としての作動油４４が充填される。圧力容器４２の上部４２ａと下部４２ｂとは狭小部４２ｃを介して一体化される。保持構造４１の水平剛性は、図１に示したロードセル８、９の剛性の０．５％以下になるように内部構成を設定する。図示を省略するが、作動油４４を外部から圧力容器４２に導くための流路が圧力容器４２に穿設され、流路を介して圧力容器４２に作動油４４を送るためのポンプと圧力計等が設けられる。

【0057】

圧力容器４２の上部４２ａと下部４２ｂとの間にはストッパボルト４６、４７が設けられる。ストッパボルト４６、４７によって、圧力容器４２の下部４２ｂに対する上部４２ａの水平方向及び上方の移動が規制される。尚、ストッパボルト４６、４７以外にも、図５に示したストッパ２９のように、圧力容器４２の上部４２ａを囲繞して上部４２ａの水平方向及び上方の移動を規制するストッパを設けることもできる。

【0058】

上記保持構造４１を用いると、圧力容器４２の上部４２ａと下部４２ｂとの間の微小な水平方向の相対変位を狭小部４２ｃの曲げ変形で吸収することで、積層ゴム１０を用いた場合と同様に、図２（ａ）に示すように、第１加圧板７に保持構造４１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力が加わるだけであって、ロードセル８、９は可動ベース３と固定ベース１１との間の摩擦力を検出することがない。また、鉛直方向アクチュエータ６による鉛直荷重の大きさに関わらず、保持構造４１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力がロードセル８、９に加わるだけであるため、保持構造４１の水平変位が小さい場合には水平力測定の誤差が小さくなり、簡易な構成で水平抵抗力を高精度で測定することができる。

【0059】

また、保持構造４１の水平剛性は、ロードセル８、９の剛性の０．５％以下であるため、測定の際に保持構造４１はほとんど移動及び変形することがなく、保持構造４１の設置による水平力測定の誤差は小さく、高精度の測定が可能になる。

【0060】

次に、本発明に係る負荷試験装置の保持構造の他の例について、図８を参照しながら説明する。

【0061】

この保持構造５１も、図１に示した積層ゴム１０に代えて第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置されるものであって、圧力容器を構成する下部５２と上部５３との間に非圧縮性液体としての作動油５４が充填される。下部５２と上部５３との間には、第１Ｏリング５５と、バックアップリング５６と、第２Ｏリング５７と、第３Ｏリング５８とがシール手段として設けられる。保持構造５１の水平剛性は、図１に示したロードセル８、９の剛性の０．５％以下になるように内部構成を設定する。図示を省略するが、作動油５４を外部から下部５２と上部５３との間に導くための流路が下部５２に穿設され、流路には作動油５４を送るためのポンプと圧力計等が接続される。

【0062】

下部５２と上部５３との間には、ストッパボルト５９、６０が設けられる。ストッパボルト５９、６０によって、下部５２に対する上部５３の水平方向及び上方の移動が規制される。尚、ストッパボルト５９、６０以外にも、図５に示したストッパ２９のように、上部５３を囲繞して上部５３の水平方向及び上方の移動を規制するストッパを設けることもできる。

【0063】

上記保持構造５１を用いると、上部５３と下部５２との間の微小な水平方向の相対変位を第１〜３のＯリング５５、５７、５８の変形で吸収することで、積層ゴム１０を用いた場合と同様に、図２（ａ）に示すように、第１加圧板７に保持構造５１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力が加わるため、ロードセル８、９は可動ベース３と固定ベース１１との間の摩擦力を検出することがない。また、鉛直方向アクチュエータ６による鉛直荷重の大きさに関わらず、保持構造５１の水平変位が増加するに伴って増加する水平力がロードセル８、９に加わるだけであるため、保持構造５１の水平変位が小さい場合には水平力測定の誤差が小さくなり、簡易な構成で水平抵抗力を高精度で測定することができる。

【0064】

また、保持構造５１の水平剛性は、ロードセル８、９の剛性の０．５％以下であるため、測定の際に保持構造５１はほとんど移動及び変形することがなく、保持構造５１の設置による水平力測定の誤差は小さく、高精度の測定が可能になる。

【0065】

尚、上記実施形態においては、保持構造３１、４１、５１を図１の第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置し、被試験体Ｔを可動ベース３と第１加圧板７との間に配置した場合について説明したが、この位置関係を逆にし、保持構造３１、４１、５１を可動ベース３と第１加圧板７との間に配置し、被試験体Ｔを第１加圧板７と第２加圧板１２との間に配置することも可能であり、その場合にも上記と同様の作用効果を奏する。

【0066】

また、上記積層ゴム１０や保持構造３１、４１、５１以外にも、その上部と下部との間の水平方向の相対変位の大きさに比例した水平力、又は前記水平方向の相対変位が増加するに伴って増加する水平力が隣接する第１加圧部材７と第２加圧部材１２等に付加することができる構造であれば種々のものを採用することができる。

【符号の説明】

【0067】

１ 負荷試験装置
２ フレーム
３ 可動ベース
４ 水平方向アクチュエータ
５ ローラ
６ 鉛直方向アクチュエータ
７ 第１加圧板
８、９ ロードセル
１０ 積層ゴム
１０ａ 上フランジ部
１０ｂ 突出部
１１ 固定ベース
１２ 第２加圧板
１２ａ、１２ｂ 垂下部
１３ ローラ
２１ 第２加圧板
２１ａ、２１ｂ 垂下部
２２、２３ ロードセル
２４ 第１加圧板
２４ａ、２４ｂ 立上部
２５ 通しボルト
２６ 第２加圧板
２６ａ 垂下部
２７ ロードセル
２８ 第１加圧板
２８ａ 立状部
２９ ストッパ
２９ａ 立設部
２９ｂ 突出部
３１ 保持構造
３２ 圧力容器
３３ ピストン
３３ａ 小径部
３３ｂ 大径部
３３ｃ、３３ｄ 座繰り部
３４ 作動油
３５ シールリング
３６、３７ ストッパボルト
４１ 保持構造
４２ 圧力容器
４２ａ 上部
４２ｂ 下部
４２ｃ 狭小部
４２ｄ、４２ｅ 座繰り部
４４ 作動油
４６、４７ ストッパボルト
５１ 保持構造
５２ 下部
５３ 上部
５３ａ、５３ｂ 座繰り部
５４ 作動油
５５ 第１Ｏリング
５６ バックアップリング
５７ 第２Ｏリング
５８ 第３Ｏリング
５９、６０ ストッパボルト
Ｔ 被試験体

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】