JP2008063912A - 落下物防止柵及び落下物防止柵の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】要求される強度が向上しても、大幅な設計の変更の必要が小さい落下物防止柵、及び落下物防止柵の製造方法を提供する。
【解決手段】面板１に衝突した積み荷が面板１の表面及び面板押さえ材２の表面を滑動するようになされていることで、面板１や面板押さえ材２に負荷がかかるのは衝突の瞬間においてのみであり、その後の運動エネルギーＥｒへの対応は殆ど無視できるようになることから、要求される強度が向上しても、面板１、面板押さえ材２及び支柱３といった構成する部材における大幅な設計の変更を行う必要を小さいものとすることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、高速道路等に沿って設けられ、積み荷が車両から落下した際に、道路の外側に転落するのを防止する落下物防止柵及び落下物防止柵の製造方法に関するものである。

道路を走行する車両に積載された積み荷が何らかの原因により車両の荷台等から落下した場合、道路の外側に転落してしまうと、道路の外側に歩道や民家があった場合には極めて重大な事故に繋がる恐れがある。更に、道路が高架道路であり、その下に鉄道や交差する道路が存在する場合、転落した積み荷が列車や対向してくる車に衝突し、一層重大な事故に繋がる恐れがある。

このような道路の側縁に設置されるための落下物防止柵に要求される性能として最も代表的なものとして、日本道路公団の設計要領（平成１６年１２月）の落下物防止柵基準が挙げられる。この落下物防止柵基準としては「路面より３ｍの高さに重量３００ｋｇの積み荷が時速６０ｋｍで防止柵へπ／１２ｒａｄ（１５°）の角度で水平に衝突したものとする」という基準をクリヤーする性能が要求される。

かかる基準を満足させるために用いられる落下物防止柵としては、例えば、支柱に支持される落下物防止柵であって、上下一対の横枠、左右一対の縦枠、および係る横枠と縦枠とに周辺を挟持される格子網からなり、上記横枠および縦枠は、それぞれ内外一対の内枠および外枠から形成され、上記格子網は、複数の水平線と複数の垂直線とから形成され、上記各水平線の両端付近にカールを設けるか、各水平線の最左右に接合される垂直線との接合部をＴＩＧまたはＭＩＧによる溶接ビードで補強溶接し、上記各垂直線の両端付近にカールを設けるか、各垂直線の最上下に接合される水平線との接合部をＴＩＧ又はＭＩＧによる溶接ビードで補強溶接すると共に、上記カールまたは上記接合部を上記内枠と外枠との間に形成される中空部に挿入し、上記カールまたは上記接合部の格子網の中央寄りに隣接する線部分を上記内枠と外枠とで挟持している落下物防止柵が開示されている（例えば特許文献１）。

また、道路に沿って一定の間隔で建てられた複数の支柱と、前記支柱間へ取り付けられた透光型遮音パネルとから成る透光型遮音壁において、前記透光型遮音パネルは、合成樹脂製の透光板と、該透光板の左右の縦辺に配置した縦枠材、及び上下の横辺に配置した横枠材、並びに透光板を縦枠材、横枠材へ固定した押縁とで構成され、透光板の各周辺部は縦枠材及び横枠材に必要十分に深い挟み代で固定・支持されていること、前記縦枠材は、前記支柱の前面へ当てがわれる基板部と、前記基板部の内側縁部から背面方向へ略直角に屈曲され前記支柱の側面部に沿って延びる側辺部とからなり、前記基板部の前面側に、透光板の縦辺を挿入でき、且つ前記押縁の透光板押さえ側端部を止める受け溝部、及び押縁の他端を止める支持溝部が形成されていること、前記遮音パネルは、前記縦枠材の基板部を貫通させたボルトにより前記支柱の前面部へ固定されている落下防止機能付き道路用透光型遮音壁が開示されている（例えば特許文献２）。

特開２００３−３２１８１７号公報 特開２００３−３２８３２５号公報

しかしながら、昨今の車両の高速化に伴い、従前の時速６０ｋｍでの衝突を仮定した基準に基づき強度を設計するのでは、時代の趨勢に照らして強度が不十分となる恐れがある。また特許文献１に記載のような従来の落下物防止柵では、横枠と縦枠とに周囲を支持される格子網を用いており、衝突した重量３００ｋｇの積み荷の運動エネルギーにより格子網が大きく変形することから、衝突の瞬間のみならず、その後暫くに亘って格子網により全て受け止める必要があり、従前の速度より高速で積み荷が衝突する場合の強度を満足させようとすれば、格子網を形成する水平線及び垂直線全体を太くする等、要求される強度に応じて大幅な設計の変更が必要となるものであった。

また、特許文献２に記載の従来の落下物防止柵では、面板の周囲を枠体により支持して形成した遮音パネルを用いていることで、面板と枠体との間に大きな段差が生じているものであり、面板に衝突した積み荷がこの段差に衝突することで、衝突の瞬間のみならず、その後衝突した重量３００ｋｇの積み荷の運動エネルギーを枠体により受け止めるようになることから、枠体ひいては支柱に大きな衝撃がかかり、こちらも更に高速で積み荷が衝突する場合の強度を満足させようとすれば、枠体や支柱の強度を大幅に向上させる等、要求される強度に応じて大幅な設計の変更が必要となるものであった。

本発明は上記の如き課題に鑑みてなされたものであり、要求される強度が向上しても、大幅な設計の変更の必要が小さい落下物防止柵、及び落下物防止柵の製造方法を提供せんとするものである。

上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成としている。すなわち、本発明に係わる落下物防止柵は、車道に沿って延設され、立設された支柱と、支柱の前面側に設けられた面板と、該面板の前面側に設けられ、支柱との間に面板を挟持するように設けられた面板押さえ材とを備え、前記面板の車道側に１５゜の角度で水平に衝突した積み荷が、前記面板の前面及び面板押さえ材の前面を滑動するようになされていることを特徴とするものである。

本発明に係わる落下物防止柵によれば、面板に衝突した積み荷が面板の表面及び面板押さえ材の表面を滑動するようになされていることで、面板や面板押さえ材に負荷がかかるのは衝突の瞬間においてのみであり、その後の運動エネルギーへの対応は殆ど無視できるようになることから、要求される強度が向上しても、面板、面板押さえ材及び支柱といった構成する部材における大幅な設計の変更を行う必要を小さいものとすることができる。

積み荷を面板の前面及び面板押さえ材の前面において滑動させるには、面板の前面及び面板押さえ材の前面が共に積み荷の滑動に支障を来さない程度に平滑になされると共に、面板が積み荷の衝突の瞬間における運動エネルギーを支承し且つ面板自体がそれ程変形することなくある程度積み荷を逆方向に反発させる必要がある。かかる面板としては、金属板を用いてもよいが、重量が大きくなることと、また金属材料では比較的早期に塑性変形が起こりやすいことから、塑性変形が起こりにくい合成樹脂板を用いるのが好ましく、また用いる合成樹脂板としては衝撃に対して割れが起こりにくいポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリカーボネート、ポリアミド、ＡＢＳ、ＡＡＳ等の合成樹脂を用い、要求される強度に応じた板厚としたものを好適に用いることができる。

また、前記面板の前面及び面板押さえ材の前面は、各前面同士により形成される段差高さが１５ｍｍ以内となされていれば、該段差により積み荷が引っかかる恐れを小さくして、積み荷の滑動を更に円滑なものとでき好ましい。

また本発明に係わる落下物防止柵の製造方法は、車道に沿って延設され、立設された支柱と、支柱の前面側に設けられた面板と、該面板の前面側に設けられ、支柱との間に面板を挟持するように設けられた面板押さえ材とを備えた落下物防止柵の製造方法であって、前記面板の車道側に１５゜の角度で水平に衝突した積み荷が、前記面板の前面及び面板押さえ材の前面を滑動させるのに十分な強度の材質及び厚みの、面板、面板押さえ材及び支柱を選択して形成することを特徴とするものである。

本発明に係わる落下物防止柵の製造方法によれば、落下物防止柵を面板に衝突した積み荷が面板の表面及び面板押さえ材の表面を滑動するものとすることで、衝突の瞬間においてのみ面板や面板押さえ材に負荷をかけるものとしてその後の運動エネルギーへの対応は殆ど無視できるようにできることから、要求される強度が向上しても、面板、面板押さえ材及び支柱といった構成する部材における大幅な設計の変更を行う必要の小さい落下物防止柵とすることができる。

本発明に係わる落下物防止柵によれば、面板に衝突した積み荷が面板の表面及び面板押さえ材の表面を滑動するようになされていることで、面板や面板押さえ材に負荷がかかるのは衝突の瞬間においてのみであり、その後の運動エネルギーへの対応は殆ど無視できるようになることから、要求される強度が向上しても、面板、面板押さえ材及び支柱といった構成する部材における大幅な設計の変更を行う必要を小さいものとすることができる。

また本発明に係わる落下物防止柵の製造方法によれば、落下物防止柵を面板に衝突した積み荷が面板の表面及び面板押さえ材の表面を滑動するものとすることで、衝突の瞬間においてのみ面板や面板押さえ材に負荷をかけるものとしてその後の運動エネルギーへの対応は殆ど無視できるようにできることから、要求される強度が向上しても、面板、面板押さえ材及び支柱といった構成する部材における大幅な設計の変更を行う必要の小さい落下物防止柵とすることができる。

本発明に係わる最良の実施の形態について、図面に基づき以下に具体的に説明する。

図１〜図３は、本発明に係わる落下物防止柵の実施の一形態を示す正面図である。落下物防止柵１０は、壁高欄Ｋ上から２ｍのピッチで複数立設された断面Ｈ形鋼の支柱（正面図においては後述する面板押さえ材２に隠されている）の前面側に、ポリカーボネート樹脂板である面板１が設けられ、面板１の前面側には鋼製の板状体である面板押さえ材２が取り付けられている。面板１は支柱間に一体ずつ設けられており、面板１の両側縁の前面側に面板押さえ材２が取り付けられると共に、面板押さえ材２は前面側から取付ボルト２１により支柱に取り付けられている。

図２は、図１におけるＡ−Ａ断面の詳細を示す断面図である。ここで面板押さえ材２が配置された側が車道のある前面側αとなされる。支柱３は断面Ｈ形の鉄鋼材であり、全体がＪＩＳ−Ｇ３１０１に規定されるＳＳ４００材を用いて形成されており、前側フランジ３１及び後側フランジ３３の幅は２００ｍｍ、厚みは１２ｍｍのものが用いられ、前側フランジ３１と後側フランジ３３との間を繋ぐウエーブ３２は厚み８ｍｍの鋼材が用いられ、これらが形鋼として一体に外寸２００ｍｍ×２００ｍｍの断面Ｈ形支柱が形成されている。面板押さえ材２は同じくＳＳ４００材の厚み９ｍｍのものを用いて形成されており、前側フランジ３１と面板押さえ材２との間に、厚み１２ｍｍのポリカーボネート樹脂板である面板１の両側端が配置され、面板押さえ材２の前面側αから取付ボルト２１が挿通され、挿通された取付ボルト２１が支柱３の前側フランジ３１に予め設けられたねじ孔に螺着されると共に締め込まれることで、面板押さえ材２と前側フランジ３１との間に面板１が挟持されるようになされている。尚、面板１と面板押さえ材２及び前側フランジ３１との間には硬質のゴム材料からなるパッキン材Ｐが挟み込まれている。

ここで、前面側αの斜め前方から積み荷が衝突した場合、積み荷が面板１及び面板押さえ材２上を滑動できるよう、面板１及び面板押さえ材２の前面側は平坦且つ平滑となされると共に、面板押さえ材２の前面と面板１の前面とにより形成される段差高さｔは極力小さくなされている。段差高さｔは小さいほどよいが、面板押さえ材２の強度を確保する必要があることを考慮して１５ｍｍ以下程度としておくのが好ましい。また面板押さえ材２の前面側端部２２を曲面として積み荷が滑動し易いようにしているが、曲面の他に傾斜面として、極力面板１の前面と面板押さえ材２の側面とがなす角度を大きいものとしておくのが好ましい。更にまた面板押さえ材２は、要求される強度が確保できるのであれば、ＳＳ４００の鋼材等に限定されるものではなく、アルミニウム押出形材等を用いることもできる。

図３は落下物防止柵１０の側面図である。支柱３はアンカーボルトＡにより壁高欄Ｋ上に強固に固定され、断面Ｈ形鋼の支柱３の、前側フランジ３１と面板押さえ材２との間に面板１の両側端が挟持されて取り付けられている。支柱３間の上端付近には断面円形の笠木Ｇが差し渡されて取り付けられており、笠木Ｇが面板１を背面側から支持する胴縁を兼ねるものとなされている。また支柱３のウエーブ３２には落下防止用索条Ｃが挿通され、落下防止用索条Ｃは支柱３を挟んで各々設けられた面板１に取り付けられて、アクシデント等により万一面板１が面板押さえ材２と支柱３との間から外れた場合に落下するのを防止している。

図４は、上記実施形態に示した落下物防止柵の、製造方法の一例を説明するための平面図である。支柱３の前面に設けられた面板１に対して、１５゜の角度で水平に３００ｋｇの積み荷Ｔが時速１００ｋｍで飛来した場合、積み荷Ｔの運動エネルギーＥｒは衝突方向においては、
Ｅｒ＝１／２×３．０／９．８×（２７．７８）^２＝１１８．１ｋＮ・ｍとなる。
この運動エネルギーを、落下物防止柵の延設方向と、延設方向と直交する延設直角方向に分割すると、延設方向の運動エネルギーＥｒｘは、
Ｅｒｘ＝１／２×３．０／９．８×（２７．７８×ｃｏｓ１５゜）^２＝１１０．２ｋＮ・ｍ
延設直角方向の運動エネルギーＥｒｙは、
Ｅｒｙ＝１／２×３．０／９．８×（２７．７８×ｓｉｎ１５゜）^２＝７．９ｋＮ・ｍ
となる。

ここで、図５に示す如く、３００ｋｇの重量の鉄球Ｗを６．５６ｍの高さから、落下物防止柵の延設方向に対して１５゜の角度で水平に面板押さえ材２上に落下させ、支柱１に最大の負荷がかかるような状況における実験により支柱１の変形量を測定し、当該変形量から実際に落下物防止柵の延設方向に作用する運動エネルギーの割合を算出した。尚、当該実験において、鉄球Ｗは面板押さえ材２への衝突後、面板押さえ材２及び面板１上を滑動して転落しており、最終的な支柱３の変形量は、延設方向に対して８．０ｍｍであった。

落下物防止柵に対して鉄球Ｗが持ち込むエネルギーは、
Ｅｒ＝（Ｗ／ｇ）・ｇ・ｈ＝３．０×６．５６＝１９．６８（ｋＮ・ｍ）
ここで、Ｗ：鉄球の重量（３．０ｋＮ）、ｈ：落下高さ（６．５６ｍ）、ｇ：重力加速度（９．８ｍ／ｓ^２）。
このエネルギーの内、延設方向に持ち込まれるエネルギーは、
Ｅｒｘ＝Ｅｒ・ｃｏｓ^２１５゜＝１８．３６（ｋＮ・ｍ）となる。

断面Ｈ形の支柱が延設方向に塑性ヒンジを形成するのに要する外力をＦｘ１とし、鉄球が
Ｆｘ１＝σｙ・Ｚ’ｙ／ｈ＝２３５×４１．２×１０^３／１３５０×１０^−３＝７．１７（ｋＮ）となる。
ここで、σｙ：支柱に用いられる鋼材（ＳＳ４００）の基準降伏点（２３５Ｎ／ｍｍ^２）、Ｚ’ｙ：延設方向の塑性断面係数（４１．２ｃｍ^３）、ｈ：支柱高さ（１３５０ｍｍ）。

すると、支柱が吸収した延設方向のエネルギーＥｓｘは、
Ｅｓｘ＝Ｆｘ１・Δｘ＝７．１７×８．０×１０^−３＝０．０６（ｋＮ・ｍ）
ここで、Δｘ：実験による延設方向の変形量（８．０ｍｍ）

従って、実際に落下物防止柵の延設方向に作用する運動エネルギーの割合は、
Ｅｓｘ／Ｅｒｘ＝０．０６／１８．３６＝１／３０６
従って、実際に落下物防止柵の延設方向に作用する運動エネルギーの割合は、積み荷（鉄球）により持ち込まれる運動エネルギーの１／３００程度であると判断される。この様に、面板１及び面板押さえ材２上を鉄球が滑落されることで、

延設直角方向において、落下物防止柵に作用する運動エネルギーは、積み荷が水平方向に１５゜という浅い角度で衝突することから考慮する余地は少ないが、仮に最大に見積もって全ての運動エネルギーの内、１５％が作用すると仮定すると、３００ｋｇの積み荷の衝突の瞬間に落下物防止柵に作用する運動エネルギーは、
延設方向に作用する運動エネルギー：Ｅｘ＝１／３００×Ｅｒｘ＝０．３５（ｋＮ・ｍ）
延設直角方向に作用する運動エネルギー：Ｅｙ＝（１−０．１５）×Ｅｒｙ＝６．７（ｋＮ・ｍ）
となる。この衝突の瞬間における運動エネルギーに対して、支承可能な面板、面板押さえ材及び支柱に係わる材料を選択して落下物防止柵を形成することで、面板に衝突した積み荷をある程度逆方向に反発させて面板及び面板押さえ材上で積み荷を滑動させ、車道と反対側への積み荷の転落を防ぐようにできる。

上記、支柱、面板及び面板押さえ材が、延設方向に作用する運動エネルギーＥｘ及び延設直角方向に作用する運動エネルギーＥｙに対して支承可能なものとなされていることで、積み荷の転落を防止できることが示されると共に、積み荷を面板及び面板押さえ材の前面で滑動させることができるものであることが示されている。これらの部材を、要求される強度に応じて選択し、それぞれ積み荷の衝突時に作用する運動エネルギーに対して支承可能なものとすることで、車両から落下した積み荷を面板及び面板押さえ材の前面で滑動させることができ、その滑動によりひいては上記部材へ作用する延設方向への運動エネルギーを大幅に低減させて構造設計時における強度を低く見積もることができる。

本発明に係わる落下物防止柵の、実施の一形態を示す正面図である。 図１のＡ−Ａ断面の詳細を示す断面図である。 本発明に係わる落下物防止柵の、実施の一形態を示す側面図である。 本発明に係わる落下物防止柵の、製造方法の一例を説明するための平面図である。 本発明に係わる落下物防止柵に作用する運動エネルギーを検証する実験の概略を示す側面図である。

符号の説明

１ 面板
２ 面板押さえ材
３ 支柱
１０ 落下物防止柵

Claims (3)

1. 車道に沿って延設され、立設された支柱と、支柱の前面側に設けられた面板と、該面板の前面側に設けられ、支柱との間に面板を挟持するように設けられた面板押さえ材とを備え、前記面板の車道側に１５゜の角度で水平に衝突した積み荷が、前記面板の前面及び面板押さえ材の前面を滑動するようになされていることを特徴とする落下物防止柵。
2. 前記面板の前面及び面板押さえ材の前面は、各前面同士により形成される段差高さが１５ｍｍ以内となされていることを特徴とする請求項１に記載の落下物防止柵。
3. 車道に沿って延設され、立設された支柱と、支柱の前面側に設けられた面板と、該面板の前面側に設けられ、支柱との間に面板を挟持するように設けられた面板押さえ材とを備えた落下物防止柵の製造方法であって、前記面板の車道側に１５゜の角度で水平に衝突した積み荷が、前記面板の前面及び面板押さえ材の前面を滑動させるのに十分な強度の材質及び厚みの、面板、面板押さえ材及び支柱を選択して形成することを特徴とする落下物防止柵の製造方法
   

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