(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記面材支持部が、前記支柱本体の上下方向に間隔を空けて設けられ、各面材支持部は、連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする請求項1に記載の落下物防護柵の支柱構造。
前記支柱本体の下端には、この支柱本体を斜面谷側に傾斜可能に支持するヒンジが設けられていることを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載の落下物防護柵の支柱構造。
前記面材支持部が、前記支柱本体の上下方向に間隔を空けて設けられ、各面材支持部は、連結部材によって相互に連結されていることを特徴とする請求項5に記載の落下物防護柵。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、この種の落石防護柵では、ブレーキ装置を用いたサポートロープの延伸によって落石の衝突エネルギーを吸収するため、落石の衝突時には金網が斜面谷側に大きく移動する。このため金網と支柱の衝突による支柱の損傷を回避すべく、従来の落石防護柵では斜面谷側に金網を配置している。
【0006】
しかしながら、この構造は、その施工や保守管理において改善すべき点がある。すなわち、支柱に金網を付設する際、その支柱の裏側(斜面谷側)から金網を宛がう必要があるため、斜面谷側に作業用の大掛かりな足場を組まなければならない。よって、足場の設置に伴う工期の遅れやコスト高を招く他、足場の設置が困難な急斜面では施工性が悪い。
【0007】
本発明は、上記した技術的課題を解決するためになされたもので、支柱の損傷を回避しつつ斜面山側に面材を配置可能な落下物防護柵の支柱構造、並びにその支柱構造を採用した落下物防護柵の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記した技術的課題を解決するため本発明は、
斜面からの落下物を防御する落下物防護柵の支柱構造であって、
前記落下物防護柵の面材を斜面山側に支持する支柱本体と、この支柱本体から斜面山側に張り出された面材支持部とを有し、
前記支柱本体は、前記面材支持部を介して斜面山側に面材を支持し、且つこの面材と前記支柱本体との間には、支柱本体に対する前記面材の衝突を回避するための空間が形成されていることを特徴とする。
【0009】
この支柱構造によれば、斜面山側に張り出した面材支持部が支柱本体に設けられ、支柱本体はこの面材支持部を介して斜面山側に面材を支持する。また、支柱本体と面材との間には衝突回避用の空間が確保されており、落下物の衝突時における支柱本体と面材との衝突を防止している。
このように本発明では、斜面山側に張り出す面材支持部を支柱本体に設けることで、落下物防護柵の面材を支柱本体から離して斜面山側に支持している。よって、支柱本体の損傷が回避され、また、斜面山側での施工・保守管理が可能になった。
【0010】
また、前記面材支持部を前記支柱本体の上下方向に間隔を空けて設け、各面材支持部を連結部材によって相互に連結してもよい。
この構成では、斜面山側に張り出した面材支持部を支柱本体に対してその上下方向に間隔をあけて複数設けると共に、これら面材支持部を連結部材で相互に連結した。このため支柱本体に対して斜面谷側に曲げ応力が掛かった場合でも、各面材支持部を繋ぐ連結部材が斜面山側で抗力を発揮する。よって、支柱本体の変形が抑制される。
【0011】
また、前記連結部材にはテンションが掛けられている構成であってもよい。
この構成では、連結部材を張ることで支柱本体の曲げ剛性を一層高めることができる。また、テンションが掛けられた連結部材が支柱本体の斜面山側に位置するため、連結部材が支柱本体の防護体となり、面材と支柱本体との衝突がこの連結部材によっても阻止される。また、支柱本体に対する落下物の直撃も防止できる。
【0012】
また、前記連結部材に対して前記面材が移動可能に設けられている構成であってもよい。
この構成では、面材が連結部材に拘束されることなく動くことができるため、落下物の衝撃を面材の全域に拡散させることができる。
【0013】
また、前記支柱本体の下端には、この支柱本体を斜面谷側に傾斜可能に支持するヒンジが設けられている構成でもよい。
この構成では、支柱本体がヒンジを介して斜面谷側に傾斜可能であるため、支柱本体の根本に掛かる負荷をヒンジによって斜面谷側に逃がすことができる。
【0014】
また、上記した課題を解決するため本発明は、
斜面からの落下物を防御する落下物防護柵であって、
前記斜面からの落下物を防御する面材と、この面材を斜面山側に支持する支柱本体と、前記支柱本体から斜面山側に張り出された面材支持部とを有し、
前記面材は、前記面材支持部を介して斜面山側に支持され、且つこの面材と前記支柱本体との間には、支柱本体に対する前記面材の衝突を回避するための空間が形成されていることを特徴とする。
【0015】
また、前記面材支持部が、前記支柱本体の上下方向に間隔を空けて設けられ、各面材支持部は、連結部材によって相互に連結されている構成でもよい。
【0016】
また、前記連結部材にテンションが掛けられている構成でもよい。
【0017】
また、前記連結部材に対して前記面材が移動可能に設けられている構成でもよい。
【0018】
また、前記支柱本体の下端には、この支柱本体を斜面谷側に傾斜可能に支持するヒンジが設けられている構成でもよい。
【0019】
また、前記支柱本体が、前記斜面の下縁に沿って設けられている構成でもよい。 すなわち、本落下物防護柵は、斜面のみならず斜面の法尻に設けてもよい。
【発明の効果】
【0020】
以上、本発明によれば、支柱の損傷を回避しつつ斜面山側に面材を配置可能な落下物防護柵の支柱構造、並びにその支柱構造を採用した落下物防護柵を提供することができる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明に係る落下物防護柵1をその施工方法並びに支柱の構造と共に説明する。
落下物防護柵1は、斜面の下縁(法尻)に沿ってその斜面幅方向(左右方向)に立設される複数本の支柱10と、各支柱10を斜面山側に引きつけて固定するための支柱控えロープ2と、支柱10に対してその上下方向に配索される連結部材である支柱補強ロープ3と、各支柱10に支持されて斜面幅方向に延びる上部横ロープ4及び下部横ロープ5と、これら上部横ロープ4及び下部横ロープ5間に設けられる高張力金網6(面材)と、を備えている。
【0023】
支柱10は、その本体部分11(支柱本体)がφ114.3mm×肉厚4.5mmの鋼管製で、本体部分11の下端には地面に設けられたアンカー20に支柱10を繋ぎ止めるためのヒンジ17が設けられている。また、このヒンジの支軸17aは、斜面上下方向と直交するように配置され、斜面に対してその上下方向に傾斜可能に支持されている。
【0024】
また、支柱10の本体部分11には、上記した各種ロープを組み付けるためのブラケット(面材支持部)12が設けられている。
このブラケット12は、支柱10の頭部と地面直近の上下2カ所に設けられ、支柱10を立てた状態で斜面山側を向くように溶接されている。
また、各ブラケット12,12の先端部分には支柱補強ロープ3を結索するためのU字ボルト13が組み付けられている。そして、各ブラケット12,12に支柱補強ロープ3の端部がそれぞれ接続され、両ブラケット12,12は支柱補強ロープ3によって相互に連結される。
【0025】
なお、支柱補強ロープ3には、3×7φ18、両端アイ加工の鋼製ワイヤロープを採用している。また、ブラケット12の全長は、支柱補強ロープ3と支柱本体部分11との間に150mm以上の空間が確保されるように設定されている。また、支柱補強ロープ3をブラケット12に組み付けた状態で各U字ボルト13を締め付けると支柱補強ロープ3にテンションが掛かり、支柱補強ロープ3はブラケット12,12間でしっかりと張られる。
【0026】
また、支柱10の頭部には通しボルト14が組み付けられている。この通しボルト14は支柱10の頭部を横方向から貫通し、支柱頭部より差し入れた支柱控えロープ2は、この通しボルト14によって支柱10の頭部に係止される。
ここで支柱控えロープ2の端部には、支柱10の直径よりも大きい輪(ループ)を有するアイ加工が施されており、支柱頭部が挿通された支柱控えロープ2が、この通しボルト14に引っ掛かることで、支柱10の頭部から滑り落ちることなく支柱10の頭部に係止される。
【0027】
続いて、上部横ロープ4及び下部横ロープ5の接続方法を説明する。
上部横ロープ4及び下部横ロープ5は、3×7φ18の鋼製ワイヤロープであり、支柱10の上下方向に設けられたブラケット12,12を介して支柱10の斜面山側に支持されている。詳細には、ブラケット12に組み付けられた支柱補強ロープ3のアイ加工部分(リング状端部3b,3c)の輪を通すように各横ロープ4,5が配索されている。すなわち、各横ロープ4,5はブラケット12にその動きを拘束されることなく支持されている。
【0028】
また、本実施の形態に示す落下物防護柵1では、支柱補強ロープ3を除く各ロープ2,4,5に対して、落石衝突時のエネルギーを吸収するための衝撃緩和装置50を設けている。そして、この衝撃緩和装置50を介して各ロープ2,4,5をアンカーに固定している。なお、
図1と
図2の2a,4a,5aは、各ロープ2,4,5をアンカー側に引きつけて固定するためのターンバックルであり、ターンバックル2aは、必須のものではなく、必要に応じて設けられる。
【0029】
衝撃緩和装置50は、鋼製の汎用ワイヤロープ(例えば、JIS G 3525に規定される硬鋼線の撚りロープ)と、破断荷重近傍で高いエネルギー吸収力を発揮するエネルギー吸収ロープ(東京製綱製)とを組み合わせて構成している。
具体的には、実長1〜2m程のエネルギー吸収ロープ51に対して1.3〜1.5倍程度の余長を有する従来型の汎用鋼製ロープ52を付設し、エネルギー吸収ロープ51の各端部を両端アイ加工で汎用鋼製ロープ52側にかしめ束ね合わせている。
【0030】
なお、その仕様としては、エネルギー吸収ロープ51の両端部を汎用鋼製ロープ52の両端部にかしめ束ね合わせてアイ加工を施した両端末止めのもの(
図4参照)、並びに、一端にアイ加工を施し、他端は現場合わせで巻付グリップ53を継ぎ足せるようにした切りっぱなし仕様などがある(
図5参照)。また、本実施の形態では、従来型の汎用鋼製ロープ52として3×7φ18の構成のワイヤロープを採用し、エネルギー吸収ロープ51には3×7φ18の構成のものを採用している。
【0031】
また、エネルギー吸収ロープ51の特性を説明すると、エネルギー吸収ロープ51は、汎用の鋼製ワイヤロープ52に対して、縦弾性係数が小さく、破断荷重付近での伸びが大きい特性を有する。
【0032】
この特性は、ロープの特殊な組成比率によって得られ、本出願人が出願した例では、成分比率C:0.001%〜0.15%、Si:0.01%〜1.5%、Mn:0.3%〜3.0%、P:0.05%以下、S:0.02%以下、Cr:14.0%〜26.0%、Ni:86.0%〜22.0%、N:0.02%以下、残部実質上Fe等の軟質ステンレス線からなる鋼素線を伸線して撚り加工した後、このロープをオーステナイト生成熱処理して得ることができる。
【0033】
表1にエネルギー吸収ロープ1本あたりのロープ長とエネルギー吸収量との関係を示す。
なお、試験体のロープ仕様は、φ18(3×7 SS/O)、断面積A:134m
2、破断荷重RBS:80kN、弾性伸びEL1:5%、塑性伸びEL2:15%(衝突エネルギーを受けた後の伸び EL1<EL2)、ロープ長L1:1〜20mである。
【0035】
また、エネルギー吸収量の算出式は下記式によって導かれる。
【0037】
上記数式によれば、弾性伸びEL1、及び塑性伸びEL2の値が共に大きい程、ロープ1本あたりのエネルギー吸収量が増える。すなわち、伸びやすいロープ材ほど、エネルギー吸収率が高いといえる。
【0038】
また、各種試験によれば、横ロープ4,5や支柱控えロープ2に適用される従来型の汎用鋼製ワイヤロープ52の破断荷重付近における伸びは3〜5%に留まり、一方のエネルギー吸収ロープ51の破断荷重付近における伸びは50%以上の伸びを示す。つまり、落石に伴いエネルギー吸収ロープ51が引っ張られて塑性変形を起こすと、従来型の鋼製ロープに対して数倍の衝突エネルギーが吸収される。
なお、エネルギー吸収ロープとしては、上記表1に示した試験体のロープの他、他の仕様のものを用いることができる。
【0039】
このように本実施の形態に示す落下物防護柵1では、各ロープ2,4,5の端部に衝撃緩和装置50を組み込むことで落石時の衝突エネルギーをエネルギー吸収ロープ51に伝達して吸収させている。
なお、上記のようにエネルギー吸収ロープ51は塑性変形域で多くのエネルギーを吸収するため、エネルギーの吸収量が飽和するとロープが破断し易くなる。このため本衝撃緩和装置50では、エネルギー吸収ロープ51に従来型の汎用鋼製ロープ52を余長を持たせてかしめ束ね合わせることで仮にエネルギー吸収ロープ51が伸びきって破断したとしてもこの従来型の汎用鋼製ロープ52によって各ロープ2,4,5とアンカーとをつなぎ止めるようにしている。
【0040】
そして、このように各ロープ2,4,5が接続された支柱10と、この支柱10によって斜面幅方向に延設された上下横ロープ4,5によって高張力金網6が斜面山側に支持される。
【0041】
高張力金網6は、高張力線を素線として、この素線をひし形状に編網加工して得られる。また、編網加工では、
図6に示すように素線6aと素線6bとが互いに編み込まれて交差する箇所6dで、各素線6a,6bが折れ曲がることなく弧を描くように内接している。
具体的には、各素線に楕円状の螺旋を描くスパイラル加工を施し、隣り合う素線において、一方の素線を他の素線のピッチ間に順次差し込むように編み込む。また、同様にして他の素線6cを高張力金網6の幅方向に継ぎ足して網状にする。
【0042】
なお、本実施の形態では、高張力線として径3.2φ〜5.0φ(好ましくは4.0φ)、断面強度1400N/mm2級の線材を使用する。また、網目としては50mmの等辺ひし形目合い若しくは縦長ひし形状目合いを採用し、厚みは20〜30mm程度となるように各素線の加工量を調節している。
【0043】
また、本構造の高張力金網6は、落石防護用の金網として普及している従来型のひし形金網(JIS G 3552 に規定される亜鉛めっき鉄線のひし形金網)に較べて衝撃吸収性能が高く、破網しづらい特性を有する。この特性は、上記した編網加工と、線材に用いられる高張力線との相互作用によって得られる。
【0044】
始めに落石等による衝撃荷重が高張力金網6に加わると、楕円状の螺旋を描く各素線は、その螺旋の進行方向から見て楕円の長辺方向(
図6中矢印A,B方向)に弾性変形しながら衝突エネルギーを吸収する。すなわち、衝突の初期では螺旋状に巻かれた各素線が高張力金網6の幅方向に弾性変形しながら衝突エネルギーを吸収する。続いて、各素線の交点における変形が塑性域に達すると各素線は交点で折れ曲げられ、この交点での塑性変形によって衝突エネルギーが吸収される。また、この状態から各素線が交点間でその線方向に引っ張られると、素線が線方向に弾性変形及び塑性変形して衝突エネルギーを吸収する。
【0045】
このように本高張力金網6では、素線をその線方向に変形させることに留まらず、衝撃によって各素線が交点で折れ曲がるように編網したため、従来型のひし形金網等に較べて衝突エネルギーの吸収力が高くなっている。
【0046】
なお、
図7は、上記仕様の高張力金網6と従来型のひし形金網との防護性能を比較・評価するための荷重−伸び曲線グラフである。
各グラフにおいて縦軸は、試験荷重(単位:N)、横軸は、変形量(mm)を示している。
また、本実施の形態に示す高張力金網6の評価結果を
図7(a)の実線に示し、比較対象の従来型ひし形金網の評価結果を
図7(b)の実線に示す。また、試験体として、各金網を再現した交点強度供試体を使用した。なお、各試験体で再現した網仕様は、交点角度85°φ4の編網で比較した。また、
図8に試験体を示している。各試験体60は上下一対の凸型ピース61,61からなり、この凸型ピース61,61間に素線62を編網して目合いを再現している。また、試験体60は各金網毎に3体準備し、この試験体を試験機にかけて上下に引っ張り荷重をかけることで、その耐荷重を計測する。
【0047】
また、その評価方法は両者のグラフを比較することで把握できる。なお、
図7(a)において実線が途切れているものがあるが、これは試験中に試験体が試験機より外れたためであり、高張力金網6の試験結果は残る2本の実線a,bで評価した。
【0048】
図7(a)及び
図7(b)を比較すると、
図7(b)に示す従来型の金網は各試行(実線c)において約7000N付近で約13mm程度の伸びを示し、
図7(a)に示す高張力金網(実線a)では16000N付近で約30mm前後の伸びを示している。
すなわち、高張力金網6は耐荷重及び伸びしろが多く、従来型のひし形金網に比べて最大許容荷重で2倍程度高いと言える。
【0049】
続いて、上記した高張力金網6の組み付け方法を説明する。この高張力金網6は、上部横ロープ4及び下部横ロープ5間に結合コイル16(φ4mm×70mm×300mm)を使用して組み付けられている。詳しくは、上部横ロープ4から下部横ロープ5にかけて斜面山側から高張力金網6を被せ、さらに高張力金網6の上縁及び下縁を裏側に折り返して結合コイル16を組み付ける。なお、結合コイル16は高張力金網6の上縁及び下縁に2カ所づつ設けられている。また、
図1に示すように支柱10,10間に高張力金網6の切れ目がある場合には、結合コイル16を高張力金網6の縦方向に組み込んで金網同士を繋ぎ合わせる。
【0050】
また、高張力金網6が横ロープ4,5に組み付けられた状態で、この高張力金網6と支柱本体部分11との間には150mm程度の空間8が確保されている。この空間8は、各横ロープ4,5がブラケット12を介して支柱10から離れた位置に懸架されているため、この横ロープ4,5間に高張力金網6を組み付けることで支柱10の斜面山側に自ずと空間8が確保される。
【0051】
また、支柱10の上下方向に配索される支柱補強ロープ3と高張力金網6とは固定されておらす、また、上記したように横ロープ4,5も支柱10にその線方向の動きを拘束されることなく支持されているため、高張力金網6は支柱10にその動きを拘束されることなく全域で撓むことができる。つまり、高張力金網6は支柱10並びに支柱補強ロープ3に対して移動可能に設けられている。
【0052】
このように本実施の形態に示す落下物防護柵1によれば、支柱10から斜面山側に張り出されたブラケット12によって支柱10と高張力金網6との間に空間8が確保されている。このため高張力金網6に落石が衝突して高張力金網6が支柱10側に撓んだとしても、この空間8によって支柱10と高張力金網6との衝突が回避される。すなわち、高張力金網6を斜面山側に配置しても支柱10を落石から保護できるため、斜面山側に高張力金網6を配置することができる。よって斜面山側から施工や保守管理を行うことができる。
【0053】
また、ブラケット12間に張り渡された支柱補強ロープ3が高張力金網6の裏面側に位置しているため、支柱10近傍における高張力金網6の撓みが最小に抑えられると共に、この点においても高張力金網6と支柱10との衝突が回避される。
【0054】
また、支柱補強ロープ3は、支柱10の剛性にも寄与する。すなわち、支柱補強ロープ3は、斜面山側に配索されているため、支柱10に対して斜面谷側に大きな曲げ応力が加わった場合でも、この支柱補強ロープ3が斜面山側で抗力を発揮し、支柱10の変形を抑制する。また、支柱補強ロープ3が支柱10の防護体を兼ねるため、支柱10に対する落石の直撃も阻止できる。このように本支柱構造によれば、支柱10の剛性を高めずとも負荷に対して高い強度が得られる。
【0055】
なお、上記した実施の形態はあくまでも一例であり、その細部は各種仕様に応じて変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、支柱10にブラケット12を設けて斜面山側に高張力金網6を設けたが、ブラケット12を用いず、支柱10の先端部分を斜面山側に傾斜させてもよい。すなわち、横ロープ4、5を支柱10から離して支持できれば、ブラケット12に替わる他の構造を採用してもよい。
【0056】
また、本実施の形態では、ブラケット12を支柱10の上下に計2カ所設けたが、例えば、支柱10の上部若しくは下部に大型のブラケットを一カ所設けて高張力金網6を支持するようにしてもよい。また、支柱10の中間部分に設けることも考えられる。すなわち、斜面山側において、支柱10と高張力金網6との間に衝突回避用の空間8を設けることができれば、ブラケット12の位置や数量、並びに形状等、種々変更可能である。
【0057】
また、本実施の形態では 支柱10の下部にヒンジ17を設けて支柱10を設置しているが、例えば、地中に埋設した鋼管杭18を利用して支柱10を設置することもできる。この場合、
図9に示すように支柱10の下端から、例えば約1/6を地中に埋設する。埋設する支柱10の下端の長さは上記に限定されるものではないが、具体的には、基礎となる鋼管杭18を地中深くまで差し込み、次いで、この鋼管杭18の内部に支柱10の下端を差し入れ、更にその隙間にコンクリート19を流し込んで支柱10を定着させる。
【0058】
また、本実施の形態では、本落下物防護柵1を斜面の下縁(法尻)に沿って設けたが、斜面中腹にもうけてもよい。さらに斜面幅方向に複数の支柱10を設けたが、場所によっては支柱は1本でもよく、その数は限定されない。また、各ロープ2,3,4,5の仕様や面材の仕様も高張力金網に限られず従来型の金網を用いても良い。このように本実施の形態に示す落下物防護柵1の仕様は種々変更可能である。