JP2006322321A - Fence preventing stone from falling - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は落石防止柵に関する。 The present invention relates to a rockfall prevention fence.
落石防止対策として、支柱と、それら支柱の間に配された1本以上の中間部材を備え、両端が支柱に連結され中間が中間部材を導通したワイヤロープを備えた落石防止柵が用いられており、山側から落石が落下し、当該フェンスに衝突した場合の衝撃的な荷重のエネルギーをワイヤロープで吸収させるようにしている。 As a rockfall prevention measure, there is used a rockfall prevention fence that includes a strut and one or more intermediate members arranged between the struts, a wire rope that is connected to the struts at both ends and the middle is connected to the intermediate member. And, the falling rock falls from the mountain side and the energy of the shocking load when it collides with the fence is absorbed by the wire rope.
その場合、従来では、安全率を2以上に設計し、各ワイヤロープについて、図1(a)のようにロープの弾性域内(丸付き数字の1)で落下エネルギーを吸収するようにしていた。 In that case, conventionally, the safety factor is designed to be 2 or more, and for each wire rope, the fall energy is absorbed within the elastic region of the rope (number 1 with a circle) as shown in FIG.
しかし、このようにロープ弾性域内でエネルギーを吸収する方式では、エネルギー吸収効率の点から、ロープ径が大きくなり、かつ発生張力も増加する。
その結果、施工性が悪くなり、ロープ端部の発生張力の増加に対応すべく定着部としてのアンカーの強度を大きく、大型化しなければならなかった。このため、施工費用が増し、道路や橋梁などの本体に悪影響が生じていた。
However, in this method of absorbing energy within the rope elastic region, the rope diameter increases and the generated tension increases from the viewpoint of energy absorption efficiency.
As a result, the workability deteriorated, and the anchor strength as the fixing portion had to be increased and increased in size in order to cope with the increase in the generated tension at the rope end. For this reason, construction costs increased, and the main bodies such as roads and bridges were adversely affected.
本発明は前記問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、ロープのエネルギー吸収性能を最大限利用でき、ロープ径を小さくできるとともに発生張力を小さくできる落石防止柵を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its object is to provide a rockfall prevention fence that can make maximum use of the energy absorption performance of the rope, reduce the rope diameter, and reduce the generated tension. There is to do.
上記目的を達成するため本発明の落石防止柵は、支柱と、それら支柱の間に配された1本以上の中間部材を備え、両端が支柱に連結され中間が中間部材を導通したワイヤロープを多段状に備えた落石防止柵において、前記ワイヤロープが、所定の長さのワイヤロープと、このワイヤロープの長さプラス伸び量以上の長さのワイヤロープを1組としてなり、落石時に、短いロープが伸びて降伏点に達しさらに伸びが持続するように塑性変形して破断するまでの塑性域内で落下エネルギーを吸収させ、その後長いロープで短いロープが吸収した残りの落下エネルギーと2次落下エネルギーを吸収するように構成したことを特徴としている。 In order to achieve the above object, a rockfall prevention fence according to the present invention comprises a strut and one or more intermediate members arranged between the struts, a wire rope having both ends connected to the strut and the middle conducting the intermediate member. In the rockfall prevention fence provided in a multi-stage shape, the wire rope is a set of a wire rope having a predetermined length and a wire rope having a length equal to or longer than the length of the wire rope plus an extension amount, and is short when the rock falls. The fall energy is absorbed in the plastic region until the rope stretches, reaches the yield point, and continues to stretch until it breaks, and then the remaining fall energy and secondary fall energy absorbed by the short rope with the long rope It is characterized by being configured to absorb water.
以上説明した本発明の請求項1によるときには、支柱と、それら支柱の間に配された1本以上の中間部材を備え、両端が支柱に連結され中間が中間部材を導通したワイヤロープを多段状に備えた落石防止柵において、前記ワイヤロープが、所定の長さのワイヤロープと、このワイヤロープの長さプラス伸び量以上の長さのワイヤロープを1組としてなり、落石時に、短いロープが伸びて降伏点に達しさらに伸びが持続するように塑性変形して破断するまでの塑性域内で落下エネルギーを吸収させ、その後長いロープで短いロープが吸収した残りの落下エネルギーと2次落下エネルギーを吸収するように構成にしたので、ロープのエネルギー吸収性能を最大限利用でき、ロープ径を小さくできるとともに発生張力を小さくでき、落石防止柵の転倒や落下防止が高く、施工が容易で安価に実施できる装置を提供できるというすぐれた効果が得られる。 According to claim 1 of the present invention described above, a wire rope having a support column and one or more intermediate members arranged between the support columns and having both ends connected to the support column and the intermediate portion conducting the intermediate member is formed in a multistage shape. In the rockfall prevention fence provided in the above, the wire rope is a set of a wire rope having a predetermined length and a wire rope having a length equal to or longer than the length of the wire rope plus an extension amount. It absorbs the fall energy within the plastic region until it reaches the yield point and continues to stretch and breaks until it breaks, and then absorbs the remaining fall energy and secondary fall energy absorbed by the short rope with the long rope. As a result, the energy absorption performance of the rope can be utilized to the maximum, the rope diameter can be reduced and the generated tension can be reduced. And fall prevention is high, construction is excellent effect that it is possible to provide easy and inexpensive to implement an apparatus capable obtained.
長さ大きなワイヤロープが、短いロープの周りを巡るように位置している形態を含む。
これによれば、外観上1本のロープのような形態を呈するので体裁がよく、余長部分の揺れやそれによる騒音、他物との衝突による損傷を防止できるというすぐれた効果が得られる。
It includes a form in which a long wire rope is positioned around a short rope.
According to this, since it looks like a single rope in appearance, the appearance is good, and it is possible to obtain an excellent effect that it is possible to prevent the extra length portion from shaking, the resulting noise, and damage due to collision with other objects.
以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図2と図3は、本発明を道路と山側との境界に設置される落石防止フェンスに適用した例を示している。
6は所定の間隔ごとにアンカーをもって立設した大型H形鋼などからなる支柱、7は支柱6,6巻に配された中間支柱であり、道路側には、通常の緊張状態としたワイヤロープ8が上下方向で一定間隔をおいて張設されるとともに、金網9が張設されている。中間支柱7は浮いているかまたは下端が軽く基盤に埋め込まれている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
2 and 3 show an example in which the present invention is applied to a rock fall prevention fence installed at the boundary between a road and a mountain side.
6 is a support made of large H-shaped steel standing upright with anchors at predetermined intervals, 7 is an intermediate support placed on the
山側には、相対的に異なる長さL1,L2の複数本(図では2本)のワイヤロープ3a、3bが1組となって、多段状に張設されている。
前記ワイヤロープ3a、3bは上下また前後に近接して位置し、長手方向両端がそれぞれ調節ロッド12aやソケット12bなどを含む索端金具12で支柱6,6に連結されている。
前記ワイヤロープ3a、3bの中間は、浮き支柱7に固定されたガイド金具13に導通されている。
On the mountain side, a plurality of (two in the figure)
The
The middle of the wire ropes 3 a and 3 b is electrically connected to a guide fitting 13 fixed to the
ワイヤロープ3a、3bは同じ長さではなく、片方のワイヤロープ3bは、他方のワイヤロープ3bの長さL1よりも相対的に大きな長さL2を有している。ワイヤロープ3bの長さL2は、ワイヤロープ3aの長さL1にワイヤロープ3aの破断までの伸び量を加算した長さが必要であり、それに適度な長さを加えている。
前記ワイヤロープ3a、3bのうち相対的に短いワイヤロープ3aは、略直線状に張設されるが、相対的に長いロープ3bは浮き支柱7、7間で弓状を呈するようにたるませて張設されている。
The
Of the
図4は第2例を示しており、相対的に長いワイヤロープ3bは短いワイヤロープ3aの外周を取り巻くようにコイル状に導かれている。 この態様は、固定金具が片側で足り、また外観上もあたかも1本の索を呈するので、体裁がよくなる。また長いロープの余長部分の揺れやそれによる騒音、他物との衝突による損傷も防止できる。
FIG. 4 shows a second example, in which the relatively
図示するものはあくまでも数例であり、これに限定されるものではない。
1)ワイヤロープ3a、3bの構成は任意である。ロープ太さは通常同一とするが、相違していてもよい。
2)ワイヤロープ3a、3bの数は、外観上では1本の状態を呈していてもよいが、実質的には少なくとも2本は必要である。しかし、吸収すべきエネルギーの大きさなどに応じて増加してもよい。すなわち、2本目のロープ張力が所定の安全率(通常2倍以上)を満足しない場合には、2本目のロープを破断域まで利用し、2本目のロープの長さ+伸び以上の長さを持った3本目のロープを併設するのである。以下4本以上の場合も同じである。
What is shown is only a few examples and is not limited thereto.
1) The configuration of the
2) Although the number of the
本発明は、強固に植えたてられた支柱6,6と、それら支柱の間に配された1本以上の中間部材7,7を備え、両端が支柱に連結され中間が中間部材を導通したワイヤロープ3a、3bを備え、前記ワイヤロープが、少なくとも、所定の長さのワイヤロープ3aと、このワイヤロープ3aの長さ+伸び量以上の長さのロープ3bを1組として、多段状に配されている。
前記ワイヤロープにより落下エネルギー吸収がなされる過程のロープの荷重・伸び曲線を描くと図5のごとくであり、弾性域内は比例直線的に伸びが増加し,降伏点を過ぎるとカーブは寝てくる。従来では、直線部の途中までの部分をエネルギー吸収範囲として捉えていたが、本発明は、長いワイヤロープ3bが短いワイヤロープ3aの伸び以上の長さを有しているので、短いワイヤロープ3aが1次吸収作用を発揮し、伸びて降伏点に達しさらに伸びが持続するように塑性変形して破断するまでの塑性域(丸付き数字2)内で落下エネルギーを吸収する。短いロープ3aは補助ロープとして機能し、長いロープ3bは最終的に落下を防止するメインロープとして機能するということができる。
The present invention includes
When drawing the load / elongation curve of the rope in the process of absorbing the fall energy by the wire rope, it is as shown in FIG. 5, and the elongation increases linearly in the elastic region, and the curve goes to sleep after the yield point. . Conventionally, the portion up to the middle of the straight line portion is regarded as the energy absorption range. However, in the present invention, since the
長いワイヤロープ3bは設置状態で短いワイヤロープ3aの伸び以上の長さを有しているため、前記短いワイヤロープ3aの破断まで伸びた直後あるいは破断直前から張力が発生し、短いワイヤロープ3aが吸収した残りのエネルギーを自らの破断までのあいだ吸収する。すなわち、対象物(ここでは中間部材)の残落下エネルギーと2次落下エネルギーを吸収するのである。言い換えると、落下エネルギー=弾性域内でのエネルギー吸収+塑性域内でのエネルギー吸収の関係とするのであり、図5における丸付き数字1,2及び3によって、エネルギーを吸収するのである。
このようにロープの塑性域をエネルギー吸収に利用することから各ロープの可能吸収エネルギーを最大限利用することができ、エネルギー吸収量は弾性域の3〜4倍となる。したがって、従来と同等の荷重吸収エネルギーを得る場合には、細い径のロープで足りることになる。
Since the
Since the plastic area of the rope is used for energy absorption in this way, the maximum possible absorption energy of each rope can be used, and the energy absorption amount is 3 to 4 times the elastic area. Therefore, in order to obtain load absorption energy equivalent to the conventional one, a thin diameter rope is sufficient.
詳述すると、本発明は、最後のロープ(n+1)は弾性域で落下重量を支持できることが必須条件であり、次式を満足するロープ長さとエネルギー吸収を実現するものである。
式(1) W・S<Es1+Es2+...+Esn+Es(n+1)
式(2) Esn=1/2・σ・P・△Ln+α・P・LRn・γ
式(3) △Ln=(1+ε0)・LRn・σ・P/(E・A)
式(4) Es(n+1)=1/2・P/△L(n+1)/SF
式(5) △L(n+1)=(1+ε0)・LR(n+1)・P/SF/(E・A)
More specifically, in the present invention, it is an essential condition that the last rope (n + 1) can support the fall weight in the elastic region, and the rope length and energy absorption satisfying the following formula are realized.
Formula (1) W * S <Es1 + Es2 +. . . + Esn + Es (n + 1)
Formula (2) Esn = 1/2 · σ · P · ΔLn + α · P · LRn · γ
Formula (3) ΔLn = (1 + ε0) · LRn · σ · P / (E · A)
Formula (4) Es (n + 1) = 1/2 · P / ΔL (n + 1) / SF
Expression (5) ΔL (n + 1) = (1 + ε0) · LR (n + 1) · P / SF / (E · A)
ここで、Wは落下重量(N)、Sは落下高さ(mm)で、s1は1本目のロープでの落下高さ、s2は2本目のロープでの落下高さ、snは最終の1本前のロープでの落下高さ、s(n+1)は最終ロープでの落下高さ、Eはロープの弾性係数(N/mm2)、σは弾性限での係数であり、通常、0.3≦α≦1.0である。Pはロープ規格破断荷重(N)、αは塑性域での効率つまりロープ破断までの塑性変形安全率であり、通常、0.3≦α≦1.0である。△Lはロープの弾性伸び(mm)、LRはロープ長(mm)、γは塑性域でのロープの伸び率(%)、ε0はロープの初期歪(%)、SFはロープの安全率、Aはロープの断面積である。 Here, W is the fall weight (N), S is the fall height (mm), s1 is the fall height of the first rope, s2 is the fall height of the second rope, and sn is the final 1 The fall height of the previous rope, s (n + 1) is the fall height of the final rope, E is the elastic modulus (N / mm 2 ) of the rope, and σ is the coefficient at the elastic limit. 3 ≦ α ≦ 1.0. P is the rope standard breaking load (N), α is the efficiency in the plastic region, that is, the plastic deformation safety factor up to the rope breaking, and is usually 0.3 ≦ α ≦ 1.0. ΔL is the elastic elongation of the rope (mm), LR is the rope length (mm), γ is the elongation percentage of the rope in the plastic region (%), ε0 is the initial strain of the rope (%), SF is the safety factor of the rope, A is the cross-sectional area of the rope.
いま、長短の2本のロープを使用して落下エネルギーを吸収したとする。すなわち短(補助)ロープを破断させて落下エネルギーを吸収させ、その後、長(メイン)ロープで柱の残落下エネルギーを吸収させるとする。 Now, let's say that the fall energy is absorbed using two long and short ropes. That is, it is assumed that the short (auxiliary) rope is broken to absorb the fall energy, and then the remaining fall energy of the column is absorbed by the long (main) rope.
落下エネルギーとロープの吸収エネルギー(塑性域を含む)が等価であるとすると、落下エネルギーは、Es1=W・S1,Es2=W・s2、ΣEs=Es1+Es2となる。
短ロープの吸収エネルギーは塑性域なので、次式で求められる。
Er1=1/2・σ・P・△L1+α・P・LR1・r
△L1=(1+ε0)・LR1・σ・P/(E・A)
長ロープの吸収エネルギーは、弾性域内なので、次式で求められる。
Er2=1/2・P・△L2/SF
△L2=(1+ε0)・LR2・P/SF/(E・A)、
LR1は短ロープのロープ長(mm)、LR2は長ロープのロープ長(mm)である。
Assuming that the fall energy and the absorption energy of the rope (including the plastic region) are equivalent, the fall energy is Es1 = W · S1, Es2 = W · s2, and ΣEs = Es1 + Es2.
Since the absorption energy of the short rope is a plastic region, it can be calculated by the following equation.
Er1 = 1/2 · σ · P · ΔL1 + α · P · LR1 · r
ΔL1 = (1 + ε 0 ) · LR1 · σ · P / (E · A)
Since the absorption energy of the long rope is within the elastic range, it can be obtained by the following equation.
Er2 = 1/2 · P · ΔL2 / SF
ΔL2 = (1 + ε 0 ) · LR2 · P / SF / (E · A),
LR1 is the rope length (mm) of the short rope, and LR2 is the rope length (mm) of the long rope.
いま、落下重量Wを2300N、落下高さs1(一次落下距離)を2985mm、落下高さs2(二次落下距離)を626mmとし、構成が6×19、ロープ径:16mm、規格破断荷重:117000N、有効断面積:89mm2 、短ロープとしてロープ長(LR1)が2500mmのもの、長ロープとしてロープ長(LR2)が3000mmのものを使用し、塑性域でのロープの伸び率rを1.5%、弾性限での係数σを0.7とし、塑性域での効率αを0.9とし、ロープの初期歪ε0を0.5%、安全率SFを2とすると、落下エネルギーは、Es1=W・S1=686.6kN・cmとなり、Es2=W・S2=144kN・cmとなり、ΣEs=Es1+Es2=830.5kN・cmとなる。 Now, the drop weight W is 2300N, the drop height s1 (primary drop distance) is 2985mm, the drop height s2 (secondary drop distance) is 626mm, the configuration is 6 × 19, the rope diameter is 16mm, and the standard breaking load is 117000N. , Effective cross-sectional area: 89 mm 2 , a rope having a rope length (LR1) of 2500 mm as a short rope, a rope having a rope length (LR2) of 3000 mm as a long rope, and an elongation ratio r of the rope in the plastic region of 1.5 mm %, The coefficient σ at the elastic limit is 0.7, the efficiency α in the plastic region is 0.9, the initial strain ε 0 of the rope is 0.5%, and the safety factor SF is 2, the drop energy is Es1 = W · S1 = 686.6 kN · cm, Es2 = W · S2 = 144 kN · cm, and ΣEs = Es1 + Es2 = 830.5 kN · cm.
ロープの吸収エネルギーは、短ロープにおいて、△L1=68mmであり、Er1=673.3kN・cmとなる。長ロープにおいて、△L2=58.3mmとなり、Er2=170.5kN・cmとなる。したがって、総合吸収エネルギーΣErは843.9kN・cmとなる。これは、落下エネルギーΣEsの830.5kN・cmよりも大きいので、安全に落下防止を図ることができることがわかる。 The absorption energy of the rope is ΔL1 = 68 mm in the short rope, and Er1 = 673.3 kN · cm. In the long rope, ΔL2 = 58.3 mm and Er2 = 170.5 kN · cm. Therefore, the total absorbed energy ΣEr is 843.9 kN · cm. Since this is larger than the drop energy ΣEs of 830.5 kN · cm, it can be seen that the fall can be safely prevented.
これに対して、汎用の方式では、ロープの吸収エネルギーは、落下エネルギーとロープの吸収エネルギー(塑性域を含む)が等価であるとすると、下記の基本式(1)(2)が成り立つ。
式(1)W・S=1/2・P・△L・SF
式(2)(1+ε0)・LR・P/(E・A)
On the other hand, in the general-purpose system, the following basic formulas (1) and (2) are established when the absorbed energy of the rope is equivalent to the dropped energy and the absorbed energy (including the plastic region) of the rope.
Formula (1) W * S = 1/2 * P * △ L * SF
Formula (2) (1 + ε 0 ) · LR · P / (E · A)
前記本発明と同じ仕様で、長さがそれぞれ2500mmの2本のワイヤロープ3a、3aを用いた場合(比較例)、吸収エネルギーは次のごとくである。
落下エネルギーW・Sは686.6kN・cmとなり、ロープの吸収エネルギーErは、△L=97.1mmであるから、284kN・cmとなる。
これは落下エネルギーW・S:686.6kN・cmよりも著しく低いため、不適格であり、太さを増して強度を高めなければ対応できない。
When two
The drop energy W · S is 686.6 kN · cm, and the absorption energy Er of the rope is ΔL = 97.1 mm, so it is 284 kN · cm.
This is significantly lower than the drop energy W · S: 686.6 kN · cm, so it is unqualified and cannot be dealt with unless the thickness is increased to increase the strength.
3a 短ロープ
3b 長ロープ
6 支柱
7 中間部材
3a
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