JP2002317407A - 緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置 - Google Patents

緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置

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JP2002317407A
JP2002317407A JP2001124907A JP2001124907A JP2002317407A JP 2002317407 A JP2002317407 A JP 2002317407A JP 2001124907 A JP2001124907 A JP 2001124907A JP 2001124907 A JP2001124907 A JP 2001124907A JP 2002317407 A JP2002317407 A JP 2002317407A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を期待す
ることができる緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止
装置を提供する。 【解決手段】一方の構造物に設けられ、他方の構造物か
ら受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための
緩衝装置であって、一方の構造物に固定された支持筒7
と、この支持筒7の端部に固定され、中央にテーパ孔1
2が設けられた支圧板8と、テーパ孔12に先端部が嵌
合された中空の筒形くさび9とを備えてなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、緩衝装置及びそ
れを組み込んだ落橋防止装置に関し、さらに詳細には、
例えば橋台のパラペットに設置されて橋桁が衝突する際
の衝撃を緩和し、エネルギーを吸収するために用いられ
る緩衝装置及びその機能を取り入れた落橋防止装置に関
する。
【0002】
【従来の技術】一般に、橋台のパラペットと橋桁端部と
の間には、橋桁の温度変化による伸縮や活加重による橋
桁の回転変位を許容するために遊間が形成されている。
橋桁の鉛直荷重を支持する支承としては、近年、ゴム支
承が多く採用されている。このゴム支承は地震時におい
てせん断変形して、そのばねの力で水平力に抵抗するも
のであるが、これを越える大きな水平力が働いたとき橋
桁がパラペットに衝突するため、この衝突力を弱めるた
めの緩衝装置がパラペット側に設置されている。
【0003】緩衝装置は、従来、単にゴムからなるも
の、ハニカム状緩衝材からなるもの等種々提案されてい
る。しかしながら、これらには一長一短がある。ゴムの
場合はエネルギーの吸収量は非常に小さく、ハニカム状
緩衝材の場合はエネルギー吸収量は大きいが、特定の荷
重に達するとそれ以上の荷重の支持力はなくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】この発明は上記のよう
な技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目
的を達成するものである。この発明の目的は、簡単な構
造で大きなエネルギー吸収量を期待することができる緩
衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】この発明は上記課題を達
成するために、次のような手段を採用している。すなわ
ち、この発明は、一方の構造物に設けられ、他方の構造
物から受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するた
めの緩衝装置であって、前記一方の構造物に固定された
支持筒と、この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ
孔が設けられた支圧板と、前記テーパ孔に先端部が嵌合
された中空の筒形くさびとを備えてなる緩衝装置にあ
る。
【0006】また、この発明は、一方の構造物に設けら
れ、他方の構造物から伝達される衝撃力を緩和し、エネ
ルギーを吸収するための緩衝装置であって、前記一方の
構造物に固定された支持筒と、この支持筒の内部に軸方
向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた
支圧板と、前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒
形くさびと、前記支圧板によって区画される前記支持筒
の内部に配置された環状弾性体とを備えてなる緩衝装置
にある。
【0007】さらに、この発明は、橋桁の橋軸方向端部
に、一方の端部が取付けられた連結部材により前記橋桁
が橋脚、橋台等の下部構造物から落下するのを防止する
ための落橋防止装置であって、前記橋桁の端部に固定さ
れた支持筒と、この支持筒の内部に軸方向に移動自在に
配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、前記
テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が挿通
される中空の筒形くさびと、前記支圧板によって区画さ
れる前記支持筒の内部に配置され、かつ前記連結部材が
挿通される環状弾性体とを備えてなる落橋防止装置にあ
る。
【0008】
【発明の実施の形態】この発明の実施の形態を図面を参
照しながら以下に説明する。図1は、この発明による緩
衝装置1の適用例を示している。橋桁2は桁端部におい
て橋台3上に設置されたゴム支承4により鉛直荷重が支
持されている。ゴム支承4は周知のように、ゴム層と鋼
板を積層してなるものである。橋桁の桁端部と橋台3の
パラペット5との間には遊間6が形成され、緩衝装置1
はこの遊間6に設置され、桁端部と対向するようにパラ
ペット5に固定されている。
【0009】図2は緩衝装置1の詳細を示す軸方向断面
図、図3は図2のA−A線断面図である。緩衝装置1は
支持円筒7、支圧板8及び円筒形くさび9で構成されて
いる。支持円筒7の一方の端部はベースプレート10に
溶接等により固定され、このベースプレート10はアン
カーボルト11によりパラペット5に固定されている。
【0010】支圧板8は支持円筒7の他方の端部に溶接
等により固定され、この支圧板8の中央部には支持円筒
側7に向けて径が漸減するテーパ孔12が形成されてい
る。このテーパ孔12に、後端部にストッパ部16を有
する円筒形くさび9の先端部が嵌合している。円筒形く
さび9の外周面はテーパ孔12と同方向に径が漸減する
テーパ面9aとなっていて、支圧板8への取付時にはテ
ーパ孔12に軽く圧入された状態で嵌合している。テー
パ孔12及び円筒形くさび9の外周面9aのテーパ角度
は、1度から15度の範囲から選択される。支圧板8及
び円筒形くさび9を含む緩衝装置1を構成する各部材
は、いずれも鋼材で作られている。
【0011】上記緩衝装置1において、大地震時に橋桁
2に作用する慣性力により衝撃荷重Pが加わると、円筒
形くさび9は半径方向に絞り込まれながらテーパ孔12
に圧入し、図2に鎖線で示すように支持円筒7内に押し
込まれる。このとき、例えばハンマーで木材に釘を打ち
込む場合に、ハンマーの慣性力が釘と木材との摩擦力で
吸収されて反動が無くなる(すなわちハンマーの持つエ
ネルギーが吸収される)如く、円筒形くさび9と支圧板
8との間に生じる摩擦力で橋桁2の慣性力によるエネル
ギーが吸収される。
【0012】また、ハンマーで木材に釘を打ち込む場合
に、釘は初めは小さい力で木材に入り込むが、入り込む
にしたがって徐々に大きな力を必要とすると同様に、円
筒形くさび9は絞り込み圧入に伴って支圧板8との摩擦
力が順次増加する。このように、圧入に伴って摩擦力が
順次増加することから、高いエネルギー吸収効果が得ら
れる。
【0013】図4は別の実施形態を示す軸方向断面図、
図5は図4のB−B線矢視図である。上記実施形態では
支圧板8に1個の円筒形くさび9を取り付けたが、この
実施形態のように支圧板8に複数個の円筒形くさび9を
取り付けるようにしてもよい
【0014】図6は、さらに別の実施形態を示す軸方向
断面図、図7は図6のC−C線断面図である。この実施
の形態では支圧板8が支持円筒7の内部に軸方向に移動
自在に配置されている。また、円筒形くさび9の先端及
び後端にはそれぞれ蓋体13及びストッパプレート14
が設けられ、これらの部材13,14はボルト15によ
り一体に連結されている。先端の蓋体13の外周面は円
筒形くさび9のテーパ角度よりも大きいテーパ面となっ
ている。
【0015】また、支圧板8によって区画される支持円
筒7の内部には、環状ゴム20が支圧板8の内面に接し
て配置されている。環状ゴム20は天然ゴム又はクロロ
プレンゴム等からなり、内外周に支圧板8側に向けて径
が漸減する内周テーパ面20a及び外周テーパ面20b
を有している。図において符号22は補強リブを示して
いる。
【0016】この実施形態の場合、円筒形くさび9が衝
撃荷重Pを受けると、支圧板8が移動して、環状ゴム2
0が半径方向に膨出しながら圧縮変形し、衝撃を緩和す
るとともにエネルギーを吸収する。そして、所定の荷重
に達すると円筒形くさび9がテーパ孔12に圧入し、摩
擦によりエネルギーが吸収される。
【0017】環状ゴム20は支持円筒7との間に隙間2
1を形成する外周テーパ面20bを持っているので、半
径方向内方のみならず外方にも膨出可能である。したが
って、環状ゴム20の変形量が大きく、高いエネルギー
吸収効果が得られる。また、環状ゴム20は内周にもテ
ーパ面20aを持っているので、半径方向内方に膨出し
ても円筒形くさび9の圧入を遮断することはなく、支圧
板8から押し出された円筒形くさび9は環状ゴム20の
内周面を押しのけながら入ってゆくことになる。
【0018】なお、この実施形態のように環状ゴム20
を併用する場合、円筒形くさび9は、橋桁2から受ける
荷重が設計荷重の 20%〜 60% 程度に達したときに圧
入が始まり、設計荷重で所定量の圧入が終了するように
設計する。また、図2,図3に示した実施形態のよう
に、ゴムを併用しない場合は設計荷重の 0 〜 10% ぐ
らいから圧入が始まるようにする。
【0019】図8及び図9は、図6及び図7に示した緩
衝装置を組み込んだ落橋防止装置の実施形態を示し、図
8は橋軸直角方向に沿って見た正面図、図9は水平断面
図である。この実施の形態は、橋桁2,2の各桁端部を
落橋防止装置30によって連結した例である。
【0020】落橋防止装置30は橋桁2,2の各桁端部
に取付けられ、これらの桁端部を連結する部材である連
結ケーブル31を有している。図9に示すように、落橋
防止装置30はブラケット32を介して桁端部に取り付
けられる。このブラケット32は橋桁2のウェブ(鋼桁
の場合)にライナープレート33を介して多数の取付ボ
ルト34により固定される取付プレート35と、取付プ
レート35に設けられた上下一対の水平プレート36,
36と、これらの水平プレート36,36の中間部を横
切る橋軸方向に直角な鉛直プレート37と、水平プレー
ト36,36間に設けられた一対の仕切プレート38,
38とからなっている。
【0021】緩衝装置1を構成する支持円筒7はベース
プレート10を介して鉛直プレート37に水平向きに固
定されている。この支持円筒7の内部には上記実施形態
で説明したように、支圧板8と環状ゴム20とが配置さ
れ、支圧板8のテーパ孔12には円筒形くさび9が嵌合
している。
【0022】水平プレート36及び仕切プレート38,
38により区画された空間39の入口部には偏向ブロッ
ク40が固定されている。この偏向ブロック40はポリ
エチレン等の合成樹脂を成形した2つの分割ブロックか
らなり、入口側が漸次広がる連結ケーブルの挿通孔41
を有している。
【0023】連結ケーブル31は、偏向ブロック40、
鉛直プレート37、環状ゴム20及び円筒形くさび9に
挿通され、端部42が円筒形くさび9から突出してい
る。なお、この連結ケーブル31はPC鋼より線31a
と、PC鋼より線31aが挿入固定される鋼製のマンシ
ョン31bと、PC鋼より線31aを被覆する合成樹脂
製の被覆材31cとからなっている。
【0024】連結ケーブル31の端部42すなわちマン
ション31bの端部42には、雄ねじ部43が形成され
ている。この雄ねじ部43には、それぞれストッパを構
成するワッシャ44とナット45が装着されている。そ
して、ワッシャ44と支圧板8との間には、マンション
31bを包囲するコイルスプリング46が配置されてい
る。連結ケーブル31の移動量は、ナット45の装着位
置を変えることにより調整することができる。筒状のカ
バー47は、連結ケーブル31の端部42を覆うための
ものであって、支持円筒7に着脱自在に取付けられてい
る。
【0025】上記落橋防止装置において、大地震により
橋桁2が慣性力を受けると、連結ケーブル31には水平
方向の衝撃力Pが作用する。この衝撃力によりコイルス
プリング46が圧縮変形するとともに、支圧板8が支持
円筒7内を移動する。この支圧板8の移動により、上記
実施形態で説明したと同様に環状ゴム20が半径方向に
膨出しながら圧縮変形する。また、円筒形くさび9が支
圧板8のテーパ孔12に圧入し、環状ゴム20の圧縮変
形と円筒形くさび9の圧入の際の摩擦により衝撃エネル
ギーが吸収される。
【0026】図10は、この発明による緩衝装置の力学
特性を示す荷重−変位線図(P−δ線図)である。Aは
ゴムのみを用いた場合の特性線、Bは円筒形くさびのみ
を用いた場合の特性線、Cはゴム及び円筒形くさびを併
用した場合の特性線である。斜線部X1 及びX2 は、そ
れぞれゴムのみを用いた場合と、ゴム及び円筒形くさび
を併用した場合とのエネルギー吸収量を示している。ゴ
ムのみを使用した場合は、立ち上がりが大きく緩衝作用
の点では優れているが、エネルギー吸収量は小さい。一
方、くさびを使用すると設計荷重Pに達するまでの変形
量が大きいので、エネルギー吸収量は大きくなる。した
がって、これらゴム及びくさびを併用すると(特性線
C)、所定荷重P1 でくさびが働き、緩衝作用及びエネ
ルギー吸収量に関して良好な特性が得られる。
【0027】上記実施の形態は例示にすぎず、この発明
は種々の改変が可能である。すなわち、この発明による
緩衝装置は、上記実施の形態に限らず、衝撃荷重が作用
する構造物であれば各種の構造物に適用できる。また、
緩衝装置を構成する各部材の形状は上記実施の形態に限
らず、円筒形に代えて多角形筒としても所要の効果が得
られる。
【0028】
【発明の効果】以上のように、この発明の緩衝装置は、
くさびの圧入の際の摩擦によるエネルギー吸収を図った
ものであり、簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による緩衝装置の適用例を示す図であ
る。
【図2】緩衝装置の詳細を示す軸方向断面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】別の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図5】図4のB−B線矢視図である。
【図6】さらに別の実施形態を示す軸方向断面図であ
る。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】図6,図7に示した緩衝装置を組み込んだ落橋
防止装置の実施形態を示す、橋軸直角方向に沿って見た
図である。
【図9】同上のものの水平断面図である。
【図10】この発明による緩衝装置の力学特性線図であ
る。
【符号の説明】
1:緩衝装置 2:橋桁 3:橋台 4:ゴム支承 8:支圧板 9:円筒形くさび 12:テーパ孔 20:環状ゴム 30:落橋防止装置 31:連結ケーブル 32:ブラケット 44:ワッシャ 45:ナット 46:コイルスプリング

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】一方の構造物に設けられ、他方の構造物か
    ら受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための
    緩衝装置であって、 前記一方の構造物に固定された支持筒と、 この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ孔が設けら
    れた支圧板と、 前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと
    を備えてなる緩衝装置。
  2. 【請求項2】一方の構造物に設けられ、他方の構造物か
    ら伝達される衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するた
    めの緩衝装置であって、 前記一方の構造物に固定された支持筒と、 この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央
    にテーパ孔が設けられた支圧板と、 前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさび
    と、 前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置
    された環状弾性体とを備えてなる緩衝装置。
  3. 【請求項3】橋桁の橋軸方向端部に、一方の端部が取付
    けられた連結部材により前記橋桁が橋脚、橋台等の下部
    構造物から落下するのを防止するための落橋防止装置で
    あって、 前記橋桁の端部に固定された支持筒と、 この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央
    にテーパ孔が設けられた支圧板と、 前記テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が
    挿通される中空の筒形くさびと、 前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置
    され、かつ前記連結部材が挿通される環状弾性体とを備
    えてなる落橋防止装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP7337430B1 (ja) 2023-05-12 2023-09-04 株式会社ビー・ビー・エム 弾性緩衝体

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JP2018178475A (ja) * 2017-04-10 2018-11-15 山陽ロード工業株式会社 移動抑制装置用固定具
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