(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、近年の各種構造物における耐震性の見直しに伴い、上記構造を有する落橋防止装置の需要も増えている。すなわち、上記構造の落橋防止装置は、ブラケットを介してケーブル及び各種装置を橋桁に組み付けるといった簡単な施工で耐震性を高めることができるため、現在では新設の橋梁及び既設の橋梁問わず、幅広く用いられている。
【0006】
しかしながら、上記構造の落橋防止装置は、連結ケーブルの弛みを防止する弛み防止装置、および連結ケーブルの局所的な曲がりを防止する偏向ブロックをケーブルと同軸上に有するため、これら弛み防止装置及び偏向ブロックが組み込まれるブラケットは、非常に重く、且つ橋梁長手方向に長くならざる得なかった。
【0007】
また、ケーブルの弛みに着目すれば、近年の橋梁は洗練されたデザインを有するため、不規則に弛んだケーブルは、必ずしも望ましい印象を与えるとは言えない。さらに、大柄で無骨なブラケットを有する落橋防止装置そのものの印象も橋梁のデザイン性を考慮すると改善の余地がある。
【0008】
また、上記した落橋防止装置によれば、橋桁と橋台とを連結するためのケーブルが日光に直接晒されるため、外皮のポリエチレン被覆が紫外線劣化し易く、劣化の程度によっては雨水の浸入に伴うケーブル内部の腐食に繋がる。
【0009】
本発明は、このような技術的背景を考慮してなされたもので、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、ケーブルの劣化をも防止できる落橋防止装置の提供を課題とする。また、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く設置可能な落橋防止装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
上記した技術的課題を解決するため本発明は、橋桁を含む2つの橋梁構造物を互いに連結してなる落橋防止装置であって、
橋桁を含む2つの橋梁構造物を互いに連結してなる落橋防止装置であって、
一端側が一の橋梁構造物に固定され他端側が他の橋梁構造物に固定されて、一の橋梁構造物と他の橋梁構造物の間に設けられる管状部材と、
前記管状部材内に挿通され、各端部にはそれぞれ管状部材に係止されるストッパーが設けられた連結索と、
を備え、
前記連結索は、前記管状部材を介して、各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げることを特徴とする。
【0011】
このように構成された本発明によれば、橋桁を含む2つの橋梁構造物を、管状部材を介して互いに連結する連結索を備えている。また、この連結索は、この管状部材内に収められているので、連結索の劣化を防止することができる
また、前記管状部材は、橋桁が架け渡された方向に伸縮可能であり、前記ストッパーは、前記管状部材の伸長範囲を規制するものとしてもよい。すなわち、前記管状部材は、橋梁構造物の移動に追従して伸縮する構造としてもよく、このようにすれば、温度変化等による橋桁の伸縮を吸収することが可能である。また、連結された橋桁どうしが垂直方向にずれた場合に、連結索の局所的な曲がりを管状部材の曲げ変形によって緩和することができる。したがって、連結索に対する剪断応力の集中が回避され、偏向ブロックを用いることなく連結索の切断(剪断破壊)を有効に防止できる。また、連結索の弛み防止装置も不要である。さらに連結索に対する紫外線の影響も排除できる。
【0012】
なお、上記で橋桁を含む2つの橋梁構造物とは、橋桁からなる所謂上部工側の構造物と、橋台及び橋脚等からなる下部工側構造物との組み合わせ、或いは、上部工側構造物同士の組み合わせ等を例示できる。
【0013】
また、前記管状部材は、外管と、この外管内にスライド自在に挿入される内管とを備えた多重管で構成するのが好適である。
【0014】
この構成によれば、管状部材を外管及び内管からなる多重管にすることで、管状部材における伸縮動作の復元性、すなわち管状部材における繰り返しの伸縮動作を可能にする。また、多重管構造は、一般に、1重管構造に較べて座屈に対する耐力が高いため、このような機械的特性を有する多重管構造を採用することで、管状部材の軽量化を図りつつ、管状部材の局所的な曲げ変形に対する剛性が高められる。
【0015】
また、前記橋梁構造物にブラケットが設けられ、
前記連結索は、前記ブラケットを介して、橋梁構造物に連結されている構成とするのが好適である。
【0016】
この構成では、連結索を用いて橋梁構造物を連結する際、その橋梁構造物にブラケットを設けて連結する。また、上述の如く本発明では、偏向ブロックおよび弛み防止装置が不要であることから小型のブラケットで足りる。すなわち、落橋防止装置及びブラケットを含む装置一式の小型・軽量化を図れる。
【0017】
また、前記管状部材は、鋼管であってもよい。
【0018】
なお、管状部材に用いる鋼材の機械的性質(強度、じん性等)は、管状部材の直径や肉厚、並びに橋桁落下時の衝撃荷重等を考慮して適宜決定する。例えば、JIS SGP STK等の鋼材を用いるとよい。
【0019】
また、前記連結索は、鋼製ロープであってもよい。すなわち、軽量で有りながら引っ張り荷重に対して高い耐力を有する鋼製ローブを用いることで、落橋防止装置の更なる小型・軽量化を図れる。
【発明の効果】
【0020】
以上、本発明によれば、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、ケーブルの劣化をも防止できる落橋防止装置を提供できる。また、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く設置可能な落橋防止装置を提供できる。
【発明を実施するための形態】
【0022】
以下、本発明に係る落橋防止装置1を橋台−橋桁間に適用した実施の形態を説明する。
なお、本実施の形態に示す落橋防止装置1の設置構造は、橋台側及び橋桁側で若干異なるが、基本的には橋台側及び橋桁側とで同一の設置構造を有するため、同一部分には同一の符号を付して説明する。また、
図1〜
図6、並びに
図9との兼ね合いでは、図面左手が橋台側(下部工側)であり、図面右手が橋桁側(上部工側)である。
【0023】
本実施の形態に示す落橋防止装置1は、橋台−橋桁間に設けられると共に、一端側が一の橋梁構造物に固定され他端側が他の橋梁構造物に固定されて、一の橋梁構造物と他の橋梁構造物の間に設けられる保護パイプ(管状部材)2と、前記保護パイプ2内を挿通され、各端部にはそれぞれ保護パイプに係止されるストッパー4が設けられた連結ケーブル(連結索)3とを備え、前記連結ケーブル3は、前記保護パイプ2を介して、各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げている。また、前記保護パイプ2は、橋桁が架け渡された方向に伸縮可能であり、前記ストッパー4は、前記保護パイプ2の伸長範囲を規制するものである。
【0024】
保護パイプ2は、
図1のように橋台側(
図1中左手側)に固定される鞘管21と、橋桁側(
図1中右手側)に固定される鞘管22と、これら鞘管21,22内に各端部がスライド自在に挿入される中間パイプ23と、を備えている。また、保護パイプ2の各端部には、保護パイプ2の各端部を閉じる鋼製キャップ24が各々設けられている。
【0025】
各鞘管21,22は、同一口径の鋼管(JIS G 3452、JIS G 3444等)で製作される。また、各鞘管21,22の後端には、それぞれ鞘管固定用のフランジを兼ねた支圧板25が設けられ、各鞘管21,22はそれぞれ緩衝ゴム5を介して橋台及び橋桁にボルト留めされている。
【0026】
また、
図2を参照して橋台側および橋桁側における各鞘管21,22の設置方法を説明すると、橋台側の鞘管21は、橋台のパラペット(直立胸壁)Pに直に設置されている。具体的には、橋梁長手方向に貫通する鞘管挿通孔P1をパラペットに穿設し、橋台側から橋桁方向に鞘管21を組み入れて固定する。なお、
図2中符号P3は用心鉄筋である。
【0027】
また、橋桁側の鞘管22は、鋼製のブラケットBを介して橋桁に組み付けられている。具体的には、橋梁長手方向に貫通する鞘管導入孔B1をブラケットBに予め形成しておき、橋桁側から橋台方向に鞘管22を組み入れて固定する。
つまり、橋台側の鞘管21と、橋桁側の鞘管22は各々支圧板25を背にして互いに向き合うように組み付けられている。
また、上記した橋台側のパラペットPに設けられる鞘管挿通孔P1と、橋桁側ブラケットに設けられる鞘管挿入孔B1は同軸C上に形成されており、これら各種孔P1,B1に挿入される鞘管21,22も同軸上に位置する。また、このように設置された鞘管21,22内に中間パイプ23が設けられている。
【0028】
中間パイプ23は、
図3のように鞘管21及び鞘管22に較べて十分長く、両端部を各鞘管21,22内に差し入れた状態で中間パイプ23の大半は外部に露出している。また、中間パイプ23も、鞘管21,22と同様に鋼管(JIS G 3452、JIS G 3444等)で製作される。また、その外径は鞘管21,22の内径よりも若干小さく、中間パイプ23は、同軸上に配置される各鞘管21,22に沿って橋梁長手方向にスライドできる。なお、中間パイプ23と各鞘管21,22との間には、シート状の緩衝材が設けられている。
【0029】
各鞘管21,22に対する中間パイプ23の挿入量を説明すると、橋台側の鞘管21では、その開口端21aから中間パイプの橋台側端部23aに至る距離L1が、鞘管径×2倍程度となる様に挿入量が決定されるのが好ましい。しかし、それ以上であってもよい。
【0030】
図3に示す例では、橋桁側の鞘管22は、橋台側の鞘管21に較べて長く、中間パイプ23を差し入れた状態で、鞘管22の内部には、その奥行き方向に橋の伸縮量相当の余長L3が確保されている。
また、橋桁側の鞘管22では、その開口端22aから中間パイプの橋桁側端部23bに至る距離L2は、この落橋防止装置が設置される橋の伸縮量によって異なるが、通常、L2≧L3+L1となる様に挿入量を決定することができる。
【0031】
本実施の形態では、鞘管21,22間における中間パイプ23の偏った移動を防止すべく、橋台側の鞘管21と中間パイプ23とをボルト26によって固定している。
つまり、本実施の形態では、橋桁側の鞘管22に対する中間パイプ23のスライドによって保護パイプ2の伸縮を可能にしている。また、鞘管22は外管に相当し、中間パイプ23は内管に相当する。
【0032】
続いて、橋台−橋桁間の距離の変化に追従した保護パイプ2の伸縮動作を説明する。
気温の変化に伴い橋桁が熱膨張して橋台−橋桁間の距離が詰まると、保護パイプ2は、鞘管22の奥行き方向(
図4中矢印S方向)に対する中間パイプ23のスライドによって短くなる(
図4参照)。また、橋桁が収縮して橋台−橋桁間の距離が開くと、中間パイプ23は鞘管22から引き出される方向(
図5中矢印G方向)にスライドして、保護パイプ2は長くなる(
図5参照)。
このように保護パイプ2は、橋台−橋桁間の距離の変化に追従すべく橋梁長手方向に伸び縮みして距離の変化を吸収する。
【0033】
続いて、上記した保護パイプ2に内挿される連結ケーブル3を説明する。
連結ケーブル3は、例えば、7×7φ30の構造用ロープ(ストランド亜鉛メッキ仕様)からなり、その表面は耐腐食性を有するポリエチレン被膜で覆われている。
本実施の形態では、上記の構造用ロープを2本束ねて1本の連結ケーブル3に見立てている。なお、連結ケーブル3の仕様は、構造用ロープの耐荷重、並びに橋桁落下時の衝撃等を考慮して決定されている。
ここでは連結ケーブル3を2本の構造用ロープで構成する例を示したが、連結ケーブル3は、1本又は2本以上の構造用ロープを用いて形成することができる。
【0034】
また、連結ケーブル3は、保護パイプ2に較べて十分長く、
図6のように連結ケーブル3を保護パイプ2に差し入れた状態で連結ケーブルの各端部3a,3bは、保護パイプの端部2a,2bから各々突出している。また、連結ケーブルの各端部3a,3bには、ストッパーを兼ねた鋼製スリーブ4が圧着・固定されると共に、各鞘管21,22の支圧板25に別途組み付ける止め板9によって、連結ケーブル3は保護パイプ2から抜け出ること無く保護パイプ2内に収められている。
【0035】
ここで別途鞘管21,22に組み付けられる止め板9を説明する。
止め板9は、
図7及び
図8のように、2本の構造ロープを用いた連結ケーブル3の断面形状に合わせて穿設されたケーブル挿通孔9cを有する鋼製のプレートからなり、本実施の形態では、ケーブル挿通孔9cに連結ケーブル3を差し入れから支圧板に固定する先入れタイプ9aと(
図7参照)、連結ケーブル3を間に挟み込んだ状態で支圧板に固定する半割タイプ9b(
図8参照)の2種を用意している。また、その使い分けは、保護パイプ2に対する連結ケーブル3の挿入方向に準じて使い分けている。
なお、前記ケーブル挿通孔は、構造用ロープの本数や断面形状に合わせて変更され得るものである。
【0036】
また、鋼製スリーブ4と止め板9との位置関係を、
図6を参照して説明すると、鋼製スリーブ4と止め板9との間には、連結ケーブルの各端部側において所定の間隔L4,L5が確保されている。具体的には、連結ケーブル3の各端部3a,3bでそれぞれ橋桁の伸縮量(
図3におけるL3)の半分、すなわち、L4及びL5の長さは、それぞれL3/2に設定される。しかし、これらのL4とL5のそれぞれの長さは、互いに異なっていてもよく、これらの合計の長さがL3と同一であればよい。
【0037】
また、保護パイプ2の伸縮動作とL4,L5との関係を述べると、保護パイプ2は、
図9のように上記間隔(L4+L5)を上限として橋梁長手方向に伸長する。このとき、L4+L5は、橋桁の伸び長さL3(
図3)と等しくなるように設定される。すなわち、保護パイプ2の伸びに伴い保護パイプ2内に組み込まれる中間パイプ23は、L4+L5の合計であるL3を上限値として鞘管22内から引き出される。
【0038】
また、ここで中間パイプ23と鞘管22との位置関係を説明すると、上述の如く中間パイプ23は、L3を上限値として鞘管22から引き出されるが、中間パイプ23の挿入量は、鞘管径×2(L6)に上記のL3、すなわちL4+L5を加えた長さ(L2)を有するように初期設定されている。したがって、保護パイプ2の伸びによって鞘管22から中間パイプ23が引き出されたとしても、中間パイプ23の後端23aは
図9のように鞘管22内に留まる。
すなわち、保護パイプ2の伸びによって中間パイプ23が鞘管22内から引き出されたとしても、中間パイプ23は鞘管22から抜け落ちることなく、鞘管径×2の余長(
図9中、L6)を残してその結合状態が維持される。
【0039】
続いて、保護パイプ2の各端部2a,2bに設けられる鋼製キャップ24を説明する。
鋼製キャップ24は、
図1のように保護パイプ2内に連結ケーブル3を差し入れた状態で保護パイプの各端部2a,2bを塞いでいる。また、各鋼製キャップ24の内部には、保護パイプ収縮時における連結ケーブル各端部との接触を回避すべく、キャップ奥行き方向に、少なくともL3/2の長さを有するケーブル退避スペース24aが設けられている。また、鋼製キャップ24の開口端には、支圧板25とほぼ同径の鍔部24bが設けられ、鋼製キャップ24は、支圧板25と共にボルトによって橋台又は橋桁に共締めされている。
【0040】
続いて、地震時における落橋防止装置1の動作を説明する。
はじめに、地震に伴い橋台−橋桁間の距離が著しく拡がった状況での動作を説明する。
この状況では、橋台及び橋桁の相対的な移動によって、橋台側の鞘管21と橋桁側の鞘管22は互いに遠ざかる方向に移動する。また、各鞘管21,22の移動に伴って連結ケーブル端部3a,3bの鋼製スリーブ4に止め板9が各々突き当たる。なお、この状態は
図9の参照によっても理解できる。また、鋼製スリーブ4に止め板9が突き当たることで連結ケーブル3に対する各鞘管21,22の移動が阻止される。また、同時に、橋台側の鞘管21、及び橋桁側の鞘管22の移動を阻止する抗力が連結ケーブル3に生じ、以後、橋台及び橋桁は各鞘管21,22に設けられる支圧板25を介して、その移動が阻止される。
【0041】
また、橋台の地震倒壊などによって支承から橋桁が落ちたと仮定すると、このような状況では、連結ケーブル3に作用する荷重によって保護パイプ2が撓んで垂れ下がり(
図10参照)、この保護パイプ2の緩やかな曲がりによって、連結ケーブル3の局所的な曲げが阻止される。すなわち、連結ケーブル3に対する剪断応力の集中が保護パイプ2の変形によって回避され、連結ケーブル3は剪断応力によって切断(剪断破壊)されることなく、橋桁の落下を阻止する。
【0042】
このように本実施の形態に示す落橋防止装置1では、鞘管21,22及び中間パイプ23で構成される保護パイプ2内に連結ケーブル3を収納することで、偏向ブロックを用いることなく連結ケーブル3の切断を防止している。また、保護パイプ2によって連結ケーブル3の弛みが外部から見えないため、弛み防止装置の設置も不要である。また、偏向ブロックおよび弛み防止装置が不要になったことで、本落橋防止装置1の大幅な小型・軽量化を図ることができた。また、落橋防止装置1の設置時に用いるブラケットBの小型・軽量化も図れる。
【0043】
なお、偏向ブロック及び弛み防止装置を有する従来型落橋防止装置に適用されるブラケットと、本実施の形態に示す落橋防止装置1に適用されるブラケットBとの比較では、重量比で約60%の軽量化、並びに橋梁長手方向の寸法比で55%程度の小型化を達成できた。
【0044】
また、本実施の形態に示す落橋防止装置1によれば、保護パイプ2内に連結ケーブル3が常時収められているため、紫外線によるポリエチレン被膜の劣化が長期に亘り抑えられる。
【0045】
このように本実施の形態に示す落橋防止装置1によれば、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、連結ケーブルの劣化をも同時に防止できる。また、装置の小型化並びに連結ケーブルの隠蔽によってシンプル且つ洗練された外観を呈することができるため、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く落橋防止装置を設置できる。
【0046】
なお、上記した実施の形態はあくまでも一例であり、各部の構造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、橋台−橋桁間に落橋防止装置を設けているが、橋台−橋桁間のみならず、橋桁−橋桁間、また橋桁−橋脚間等、本発明の適用構造物は様々例示できる。
【0047】
また、本実施の形態では、橋台側において落橋防止装置1を橋台に直接設けているが、ブラケットを橋台側にも設置し、このブラケットを介して橋台と落橋防止装置1とを連結するようにしてもよい。
【0048】
また、本実施の形態では、構造用ロープからなる連結ケーブルを用いているが、連結索として、クサリを用いてもよい。また、本実施の形態では、保護パイプ2に多重管構造を採用しているが、橋梁長手方向に伸縮可能且つ橋梁落下時に局所的曲げ変形を起こさない管状部材であれば、一重、多重問わない。また、保護パイプ2を各構造用ロープに対応して複数本並設してもよい。また、本実施の形態では、鞘管に対して中間パイプ23を内側に設けているが、中間パイプ23の内側に鞘管相当の管状部材を別途設けて構成してもよい。
このように本実施の形態に示す落橋防止装置1の構造、並びに設置方法としては様々なものが例示できる。