JP2004092355A

JP2004092355A - 振動軽減舗装構造と舗装工法

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Publication number: JP2004092355A
Application number: JP2002294240A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yoshida; 吉田　武; Hiroyuki Nitta; 新田　弘之; Shinji Yana; 梁　真二; Akihiko Ito; 伊藤　彰彦; Hironari Yamawaki; 山脇　宏成; Kihei Nakamura; 中村　喜平; Yuichi Suzuki; 鈴木　雄一; Hideki Tanaka; 田中　秀樹; Akihiko Yokoo; 横尾　彰彦
Original assignee: NIPPON ELASTER KK; Public Works Research Institute; Geostr Corp; Gaeart Kumagai Co Ltd
Current assignee: NIPPON ELASTER KK; Geostr Corp; National Research and Development Agency Public Works Research Institute; Gaeart Co Ltd
Priority date: 2002-08-31
Filing date: 2002-08-31
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-31
Also published as: JP3896474B2

Abstract

【課題】車両走行時、道路を通して伝わる振動を軽減し、周辺の環境を短期間で改善することを目的とする。
【解決手段】路盤Ｆ上に載置した底版部材Ｂに振動軽減用弾性部材Ｃの弾性支持部Ｃｇを介して道路用の上部コンクリートスラブＡを載置して支持させると共に、該上部コンクリートスラブＡに作用する振動を振動軽減用弾性部材Ｃが弾性変形することで吸収する振動軽減舗装構造であって、振動軽減用弾性部材Ｃに、弾性支持部Ｃｇよりも高さの低い弾性ストッパＣｄを設け、所定値以上の衝撃力が前記上部コンクリートスラブＡに作用したとき、上部コンクリートスラブＡ下面が弾性ストッパＣｂに衝合して弾性変形することにより、前記弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成した。
【選択図】　　　図８

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車輌走行時、道路を通して伝わる振動を軽減することにより道路周辺の住民生活環境改善や、精密加工産業における振動障害を軽減し、かつ産業上重要な自動車道路の利用を活性化する振動軽減舗装構造と舗装工法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車輌走行時に、道路を通じて伝わる振動の軽減には、路床を改善するなどの手段が有効であるが、工期が長く、長期間車輌通行が出来なくなるという問題があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
都市部の幹線道路において、交通量の増大に伴い、道路を通じて伝わる振動が沿線住民の生活環境を悪化させている。本発明は、車輌走行時、道路を通して伝わる振動を軽減し、沿線住民の生活環境を改善することを課題とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、次の構成を有する。すなわち、請求項１記載の発明は、底版部材と中間層の特殊な弾性部材と直接輪荷重を受けるコンクリートスラブからなる道路舗装構造である。
請求項２の発明は請求項１記載の弾性部材に係り、前記弾性支持部よりも高さの低い弾性ストッパを設け、所定値以上の衝撃力が前記上部コンクリートスラブに作用したとき、前記上部コンクリートスラブの下面が前記弾性ストッパに衝合して弾性変形することにより、前記弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成したことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１記載の構造に係り、その弾性部材の弾性支持部に、複数個の突起部を設け、該突起部を前記上部コンクリートスラブの下面に埋設させたことを特徴とする。
請求項４の発明は、請求項３記載の構造に係り、弾性部材に設けた雌ネジと、該雌ネジに螺合され、そのねじ込み量を調整することで前記上部コンクリートスラブのレベルを調整するレベル調整雄ネジ部材とで、レベル調整手段を設けたことを特徴とする。
請求項５の発明は、請求項４記載の構造に係り、弾性部材の底面外周部に、前記底版部材に弾接して弾性変形する弾性シール材部を設け、前記レベル調整雄ネジ部材を通して前記弾性部材の底面と前記底版部材との間に存する空間部を埋めるように供給されるモルタル等が、前記弾性シール材により流出するのを阻止するように構成したことを特徴とする。
請求項６の発明は、請求項４または５記載の道路舗装構造に係り、前記弾性部材は、その下面に接着板が固着され、該接着板に前記雌ネジを固定したことを特徴とする請求項４または５記載の振動軽減舗装構造。
請求項７の発明は、振動軽減舗装工法に係り、底版部材に振動軽減用弾性部材を介して道路用の上部コンクリートスラブを載置して支持させ、該上部コンクリートスラブに作用する振動を前記振動軽減弾性部材が弾性変形することで吸収する振動軽減舗装工法であって、前記振動軽減用弾性部材に、そのねじ込み操作により上部コンクリートスラブの上下レベルを調整可能なパイプ状のレベル調整手段を設ける一方、前記レベル調整手段のパイプ孔を通して前記振動軽減用弾性部材底面に存する空間部にモルタル等を注入して埋めるように構成したことを特徴とする。
請求項８の発明は、請求項７記載の振動軽減舗装工法に係り、前記レベル調整手段は、前記振動軽減用弾性部材に設けた雌ネジと該雌ネジに螺合される雄ネジを有し、該雄ネジのねじ込み量を調整することで前記上部コンクリートスラブの上下レベルを調整するレベル調整雄ネジ部材とで形成したことを特徴とする。
請求項９の発明は、請求項８記載の振動軽減舗装工法に係り、前記振動軽減用弾性部材に、前記上部コンクリートスラブを支持する前記弾性支持部よりも高さの低い弾性ストッパを設け、所定値以上の衝撃力が前記上部コンクリートスラブに作用したとき、前記上部コンクリートスラブ下面が前記弾性ストッパに衝合して弾性変形することにより、前記弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成したことを特徴とする。
請求項１０の発明は、請求項９記載の振動軽減舗装工法に係り、前記振動軽減用弾性部材の底面外周部に、前記底版部材に弾接して弾性変形する弾性シール材部を設け、前記空間部に供給されるモルタル等が、前記弾性シール材により流出するのを阻止するように構成したことを特徴とする。また、上部コンクリートスラブは下面に弾性部材を所定の位置に複数個取り付けた構造で工場生産ができ、道路延長方向に連結するための継手を有している。底版部材もまた工場生産ができ、道路延長方向に連結する継手を有している。そのため、短期間に施工することが可能である。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図１乃至図８に示す実施の形態に基づいて詳述する。
図１は本実施の形態における振動軽減舗装構造に係る上部コンクリートスラブの外観斜視図、図２は底版部材の外観斜視図、図３は上下レベル調整用パイプ状雄ネジの外観斜視図、図４は振動軽減舗装装置を組み立てた状態における概略外観側面図、図５は弾性部材の平面図、図６は図５のＶ−Ｖ線における矢視断面図、図７は弾性部材の上部コンクリートスラブへの取り付け手順を説明する縦断面図、図８は上部コンクリートスラブを上下レベル調整する状態を説明する拡大縦断面図である。
【０００６】
本実施の形態に係る振動軽減舗装構造の概略構成は、図１に示されるように四隅等にスラブ通孔Ａａを形成した上部コンクリートスラブＡと、図２に示されるよう路盤Ｆ上（図４参照）に置かれる底版部材Ｂとの中間層に複数個の振動軽減用弾性部材（単に「弾性部材」ともいう）Ｃが配置される構造をなす。上部コンクリートスラブＡは、例えば上部コンクリートスラブ表面にアスファルト等を舗装したコンクリートスラブであってもよく、上部コンクリートスラブＡがその上を走行する車輌により加振される力を受けたとき、その力に起因する振動を中間層の弾性部材Ｃにより吸収して軽減し、底版部材Ｂへ伝わる振動を減少させ、その下の路盤Ｆの振動および路盤外辺部（民地など）へ伝達する振動を軽減するものである。なお、上部コンクリートスラブＡは適宜必要な長さ、必要な面積となるよう各種方法で連結され連結板として一体的動きをするよう構成されている。
【０００７】
次に、図６において、中間層に配置される振動軽減用弾性部材Ｃを説明する。振動軽減用弾性部材Ｃは、その全体形状が例えば円筒、多角筒等のようにその中心線に対しほぼ対称性を持つ構造に形成されるのが望ましく、また支持する上部コンクリートスラブＡの荷重および振動数に応じて適宜適切な受圧面積、高さ、ばね定数となるように設定され、常用使用状態での耐久性および防振性を確保する構造になっている。
【０００８】
振動軽減用弾性部材Ｃには、通常時上部コンクリートスラブＡの荷重を弾性的に支持する環状の弾性支持部Ｃｇと、この弾性支持部Ｃｇの頂面に設けた取付ジベルＣａと、異常荷重発生時に弾性的に変位を制限するため、弾性支持部Ｃｇと略同心円的に形成した弾性ストッパＣｂとが設けられる。この弾性ストッパＣｂは、弾性支持部Ｃｇよりも高さを低く形成し、過大な衝撃力を受けて下方に急激に変移する上部コンクリートスラブＡの下面を支持するストッパ機能を有する。係るストッパ機能により常時支持する弾性部Ｃｇの変位を少なくし、通常荷重時の防振性を損なうことなく上部コンクリートスラブＡおよび振動軽減用弾性部材Ｃの過大な変形を抑制して耐久性を向上させる。
【０００９】
一方、振動軽減用弾性部材Ｃの上面に設けられる取付ジベルＣａは、硬質ゴム、プラスチックまたは金属等の材料が適宜使用され、その下方部は振動軽減用弾性部材Ｃと強固に加硫接着等で結合され、上方部はコンクリートに埋め込んで使用し、またコンクリートから抜けにくくするために自体公知の凹凸の形状が適宜形成される。
【００１０】
他方、振動軽減用弾性部材Ｃの底面には、加硫接着により弾性部材底面接着板Ｃｃが固着される。該接着板Ｃｃのほぼ中央部に、例えば溶接等の固定手段により雌ネジＣｄが附設して一体化され、その雌ネジＣｄへ下部に雄ネジＤａを有するレベル調整用パイプＤがねじ込まれることにより上部コンクリートスラブＡの上下位置が調整できるように形成される。すなわち、弾性部材底面接着板Ｃｃは、一体化されたレベル調整用雌ネジＣｄを利用して上部コンクリートスラブＡをレベリングする場合の弾性部材への応力分散機能を持っている。
【００１１】
また、図３に示されるように、このレベル調整用パイプＤは、内径部およびＤｂを利用して弾性部材Ｃ底面と底版部材Ｂ間に形成される空間部、つまりモルタル注入部Ｉにモルタル等を埋める注入孔としての機能を有する。
【００１２】
また、図８に示されるように、弾性部材Ｃの底面外周部には、弾性変形可能な弾性シール材Ｃｅ部が設けられ、底版部材Ｂの不陸に対応して変形可能で、レベル調整後の空間部Ｉに注入されるモルタル等の埋め作業時に、弾性部材底面から外部へモルタル等が流出するのを防止する防止型枠として機能するものである。
【００１３】
次に、図７において、上部コンクリートスラブＡに振動軽減弾性部材Ｃを一体化する舗装工法を説明する。まず、上部コンクリートスラブＡの下面を上になるように反転し、上部コンクリートスラブＡの下面に振動軽減用弾性部材Ｃの取付ジベルＣａを下に向けて載せ、上部コンクリートスラブＡに打設する。すなわち、上部コンクリートスラブ打設用型枠Ｇの下面より上方へ突き出した突起Ｇａの上先端を弾性部材Ｃに附設した雌ネジＣｄの平面部で位置決めした後、コンクリートスラブを取付ジベルＣａが埋設されるまで打設する。
こうして、コンクリートスラブが硬化した後、スラブ型枠Ｇより脱型すれば振動軽減用弾性部材Ｃと上部コンクリートスラブＡとが一体化された振動軽減舗装構造としての振動軽減用防振スラブ（図７）が完成する。
【００１４】
次に、図８に示されるように、脱型して完成させた振動軽減用コンクリートスラブを反転し、底版部材Ｂ上に並べて設置して上部コンクリートスラブとする。この上部コンクリートスラブは多数個を各種方法で互いに連結しスラブ通孔Ａａを塞ぎ、必要な場合は、その表面にアスファルト等を施工し、道路用防振スラブとして使用できるように形成する。
【００１５】
次に、図８において、施工時に最も重要なレベル調整およびモルタル等の注入工程を説明する。
まず、振動軽減用弾性部材Ｃの弾性部材底面接着板Ｃｃに附設された雌ネジＣｄに、図３に示されるパイプ状雄ネジＤを上部スラブ孔から差し込む。該状雄ネジＤに形成した回転用スリットＤｄを利用して図示されない冶具を用いてねじ込んでいき、その下端が底版部材Ｂに当接することで、上部コンクリートスラブＡを上下に移動させて高さを調整する。こうして、弾性部材底面接着板Ｃｃは、一体化されたレベル調整用雌ネジＣｄを利用して上部コンクリートスラブＡをレベリングする場合の弾性部材への応力分散機能を持っている。
【００１６】
こうしてレベルが調整完了したとき、振動軽減用弾性部材Ｃに附設された弾性シール材Ｃｅは、その弾性変形により底版部材Ｂの上面と完全に面接触している。この状態で、先端外周に開口部を設けているパイプ状雄ネジＤの内径Ｄｃより注入モルタルＨを注入していき、空間部Ｉを埋めて固定する。この注入モルタルが硬化した後のレベル調整用パイプＤは、ネジを逆転させて引き抜いてもよいが、上部コンクリートスラブＡに固定されなければ引き抜くことなく埋め殺してもよい。
モルタル注入部Ｉ内部に注入圧力が作用しても、弾性シール材Ｃｅが底版部材Ｂに弾性変形して密着しているので、シール作用を発揮し、モルタル等がモルタル注入部Ｉから外部へ流出するのを阻止する。
【００１７】
ここで、本出願人は、本発明の振動軽減効果を確認するため、実車試験を行った。その実験結果を次に説明する。まず、上部スラブとしての上部コンクリートスラブＡには、２００×３９００×２５００ｍｍの鉄筋コンクリート版を用い、これに前記弾性部材Ｃ（上下ばね定数：２ｔ／ｃｍ・個、３００φ×１００Ｈ）４個を取り付け、５２００ｍｍ（３９００＋側道）を道路幅とし、２５００ｍｍを車の進行方向とし、１４枚を連結ジョイント（各連結部３個）で強固に連結した。下部スラブとしての底版部材Ｂは、２００×４２４０×２５００ｍｍの鉄筋コンクリート版とし、路盤上に並べた。上部コンクリートスラブＡのレベル調整用孔部Ａａは、蓋をして孔を閉じ、表面に３０ｍｍ厚のアスファルトを施した。比較のため、従来アスファルト構造の試験道路を進行方向に並べ併設した。
車両には、シングル車を使用し、後輪軸重が６ｔｏｎおよび１２ｔｏｎである車両について速度５０ｋｍ／ｈで走行させた。
【００１８】
本実施の形態に係る振動軽減舗装構造とそれを用いた舗装方法は次の効果を有することが判明した。
（１）　振動軽減量は、３．９ｍ幅（約１車線相当）の道路の場合、道路中心より５ｍ地点の道路境界上の上下振動加速度レベル（ＪＩＳ　Ｃ　１５１０　準拠）で従来舗装道路と比較して７〜１１ｄＢの軽減効果をもつ（軸重６・１２ｔｏｎ車で速度５０ｋｍ／ｈの場合）。
（２）　軸重１２ｔｏｎ車で走行した場合、上部コンクリートスラブＡの車による上下撓み量は３．５〜４．５ｍｍ程度であり、実用運転上問題のない範囲である。
また、高荷重が加わった場合は、高荷重のみコンタクトする弾性ストッパＣｂにより撓みが制限されるため、弾性部材Ｃ及び上部コンクリートスラブＡの耐久性が確保されている。
（３）　上部コンクリートスラブＡ製造時に弾性部材Ｃが所定位置に一体的に取り付けられているため、弾性部材Ｃ間の施工時の平面方向位置決めが不要である。
（４）　上部コンクリートスラブＡの上下方向位置決めは、弾性部材底面接着板Ｃｃに附設する雌ネジＣｄにパイプ状雄ネジＤをねじ込み回転させることにより容易に上下調整が可能である。
（５）　弾性部材Ｃの底面と底版部材Ｂ上面との空間部を埋めるモルタル等は、レベル調整用のパイプ内径孔Ｄｃを通して行い、弾性部材Ｃ自体にモルタル逃げ止めの弾性シール材Ｃｅ部を設けているため、特別なモルタル止め用型枠が不要であり、施工が容易である。
【００１９】
【発明の効果】
本発明に係る振動軽減舗装構造によれば、路盤と上部コンクリートスラブとの間に設けた振動軽減用弾性部材に、上部コンクリートスラブを支持する弾性支持部よりも高さの低い弾性ストッパを設け、所定値以上の衝撃力が上部コンクリートスラブに作用したとき、上部コンクリートスラブ下面が弾性ストッパに衝合して弾性変形することにより、前記弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成しているので、車両走行振動に起因する衝撃力は弾性支持部で円滑に吸収され、かつ、弾性ストッパにより上部コンクリートスラブおよび弾性支持部の変形が抑制され、その結果路盤上に生じる上下振動レベルを従来に比べて格段に軽減でき、周囲への騒音・振動発生を極力軽減でき、さらには上部コンクリートスラブと振動軽減用弾性部材の耐久性、ひいては道路の耐久性を大幅に向上できる効果を奏する。
また、レベル調整手段を設けているので、このレベル調整手段を調整することで、上部コンクリートスラブの上下方向の位置決めを容易に行える効果を奏する。
また、振動軽減用弾性部材の底面に、弾性シール材部を設けた構成であるので、モルタル等の注入作業時に、モルタル等が空間部から外部に漏れることを回避できるので、モルタル漏れ防止のための型枠を不要化でき、施工が容易となる効果を奏する。
さらに、本発明に係る振動軽減舗装工法によれば、路盤に振動軽減用弾性部材を介して道路用の上部コンクリートスラブを載置して支持させ、該上部コンクリートスラブに作用する振動を前記振動軽減用弾性部材が弾性変形することで吸収する振動軽減舗装工法であって、前記振動軽減用弾性部材に、そのねじ込み操作により上部コンクリートスラブの上下レベルを調整可能なパイプ状のレベル調整手段を設ける一方、前記レベル調整手段のパイプ孔を通して前記振動軽減用弾性部材底面に存する空間部にモルタル等を注入して埋めるように構成しているので、特別なモルタル止め用型枠を必要とすることがなく、またレベル調整手段により上部コンクリートスラブの上下位置調整を容易に行えるといった効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る上部コンクリートスラブの斜視図である。
【図２】底版部材の斜視図である。
【図３】上下レベル調整用パイプ状雄ネジである。
【図４】本発明の側面図である。
【図５】弾性部材の平面図である。
【図６】弾性部材の断面図である。
【図７】弾性部材の上部コンクリートスラブへの取り付け断面図である。
【図８】上部コンクリートスラブの上下レベル調整時の断面図である。
【符号の説明】
Ａ…上部コンクリートスラブ、Ａａ…スラブ通孔、Ｂ…底版部材、Ｃ…弾性部材、Ｃａ…取付ジベル、Ｃｂ…弾性ストッパ、Ｃｃ…弾性部材底面接着板、Ｃｄ…レベル調整用雌ネジ、Ｃｅ…弾性シール材、Ｃｆ…弾性部材上部受圧面、Ｃｇ…常時支持する弾性部（弾性支持部）、Ｄ…レベル調整用パイプ状雄ネジ（レベル調整用パイプ）、Ｄａ…雄ネジ部、Ｄｂ…パイプ先端外周開口部、Ｄｃ…パイプ内径孔、Ｄｄ…パイプの回転用スリット、Ｅ…表層材、Ｆ…路盤、Ｇ…コンクリート打設用型枠、Ｇａ…型枠の弾性部取り付け用突起、Ｈ…注入モルタル、Ｉ…モルタル注入部、

Claims

底版部材と中間層の特殊な弾性部材と直接輪荷重を受ける上部コンクリートスラブから成る道路舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材が弾性変形することで吸収する振動軽減舗装構造であって、前記弾性部材に、弾性支持部よりも高さの低い弾性ストッパを設け、所定値以上の衝撃力が前記上部コンクリートスラブに作用したとき、前記上部コンクリートスラブ下面が前記弾性ストッパに衝合して弾性変形することにより、弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成したことを特徴とする振動軽減舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材の弾性支持部に、複数個の突起部を設け、該突起部を前記上部コンクリートスラブの下面に埋設させたことを特徴とする請求項２記載の振動軽減舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材に設けた雌ネジと、該雌ネジに螺合され、そのねじ込み量を調整することで前記上部コンクリートスラブのレベルを調整するレベル調整雄ネジ部材とで、レベル調整手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の振動軽減舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材の底面外周部に、前記底版部材に弾接して弾性変形する弾性シール材部を設け、前記レベル調整雌ネジ部材を通して前記弾性部材の底面と前記底版部材との間に存する空間部を埋めるように供給されるモルタル等が、前記弾性シール材により流出するのを阻止するように構成したことを特徴とする請求項４記載の振動軽減舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材の下面に鋼板などの接着板が固着され、該接着板に前記雌ネジを固定したことを特徴とする請求項４または５記載の振動軽減舗装構造。
請求項１に用いる弾性部材を介して道路用の上部コンクリートスラブを載置して支持させ、該上部コンクリートスラブに作用する振動を前記振動軽減用弾性部材が弾性変形することで吸収する振動軽減舗装工法であって、前記振動軽減用弾性部材に、そのねじ込み操作により上部コンクリートスラブの上下レベルを調整可能なパイプ状のレベル調整手段を設ける一方、前記レベル調整手段のパイプ孔を通して前記振動軽減用弾性部材底面に存する空間部にモルタル等を注入して埋めるように構成したことを特徴とする振動軽減舗装工法。
前記レベル調整手段は、前記振動軽減用弾性部材に設けた雌ネジと、該雌ネジに螺合される雄ネジを有し、該雄ネジのねじ込み量を調整することで前記上部コンクリートスラブの上下レベルを調整するレベル調整雄ネジ部材とで形成したことを特徴とする請求項７記載の振動軽減舗装工法。
前記振動軽減用弾性部材に、前記上部コンクリートスラブを支持する前記弾性支持部よりも高さの低い弾性ストッパを設け、所定値以上の衝撃力が前記上部コンクリートスラブに作用したとき、前記上部コンクリートスラブ下面が前記弾性ストッパに衝合して弾性変形することにより、前記弾性支持部の弾性変形を制限しつつ、前記衝撃力を吸収しうるように構成したことを特徴とする請求項８記載の振動軽減舗装工法。
前記振動軽減用弾性部材の底面外周部に、前記底版部材に弾接して弾性変形する弾性シール材部を設け、前記空間部に供給されるモルタル等が、前記弾性シール材により流出するのを阻止するように構成したことを特徴とする請求項９記載の振動軽減舗装工法。
請求項１に用いる上部コンクリートスラブで一定間隔で設置された弾性部材を支点として輪荷重によって発生する断面力にたいし鋼材で補強されたコンクリート製スラブ。
上項に示すコンクリートスラブで道路延長方向に敷設されたスラブどうしを複数個の継手部材で接続し、荷重を分散することを特徴とするコンクリート製スラブ。