JP2008174912A

JP2008174912A - 落橋防止装置

Info

Publication number: JP2008174912A
Application number: JP2007007167A
Authority: JP
Inventors: Seiichi Kondo; 誠一近藤; Masahiro Nakamura; 昌弘中村
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-01-16
Filing date: 2007-01-16
Publication date: 2008-07-31

Abstract

【課題】落橋防止機構のほかに変位制限機構を備えた簡易な構造であり、設置が容易な落橋防止装置を提供する。
【解決手段】少なくとも１つが橋桁１２である２つ以上の連結対象物１２，１４にそれぞれ固定される支持部材４０，５０と、前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材を連結して前記橋桁の落下を防止する連結部材２０と、前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材とを繋ぐように取り付けられ、前記橋桁の変位を制限する変位制限部材３０と、を含むことを特徴とする落橋防止装置１０。好ましくは、変位制限部材がプレート３２Ａ，３２Ｂであり、支持部材に取り付けるための長穴３４と、優先的に破断し易い部位３８が設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、落橋防止装置に関し、具体的には、橋桁の所定の距離の変位を制限することができる変位制限機構付き落橋防止装置に関する。

地震時において橋桁が橋脚又は橋台から落下することを防止するための落橋防止装置が開発されている。例えば、図１６に示すように、鎖１０４の一部がゴム体１０２に埋設された連結具１００を、橋桁１０６Ａ，１０６Ｂにそれぞれ固定されたブラケット１０８にピン１１０を介して連結する方法がある（特許文献１参照）。このような連結具１００を介して橋桁１０６Ａ，１０６Ｂを連結しておくことで、大地震の際に橋が大きく揺れても、連結具１００が緩衝機能を発揮して橋桁１０６Ａ，１０６Ｂの動きが抑制され、橋桁１０６Ａ，１０６Ｂが橋脚あるいは橋台から落下することを防止することができる。

特開平９−８８０１０号公報

落橋防止装置に関しては、地震発生時における橋桁の落下を防止するだけでなく、温度変化による橋桁の伸縮や小さな揺れ等、所定距離の変位を制限するための機構を備えていることが望ましい。

そこで、本発明は、落橋防止機構のほかに変位制限機構を備えた簡易な構造であり、設置が容易な落橋防止装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明では以下のような落橋防止装置が提供される。

＜１＞少なくとも１つが橋桁である２つ以上の連結対象物にそれぞれ固定される支持部材と、
前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材とを連結して前記橋桁の落下を防止する連結部材と、
前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材とを繋ぐように取り付けられ、前記橋桁の変位を制限する変位制限部材と、を含むことを特徴とする落橋防止装置。

このように、橋桁の落下を防止する連結部材とは別に、橋桁の変位を制限する変位制限部材を備えた落橋防止装置であれば、簡易な構造であるため安価なものとなり、また、容易に設置することができる。

＜２＞前記変位制限部材がプレートであることを特徴とする＜１＞に記載の落橋防止装置。
プレート状の変位制限部材（変位制限プレート）であれば、コンパクトで取り付けが容易であり、変位制限機能を確実に発揮する落橋防止装置となる。

＜３＞前記変位制限部材に、優先的に破断し易い部位が設けられていることを特徴とする＜１＞又は＜２＞に記載の落橋防止装置。
プレート等の変位制限部材に優先的に破断し易い部位を設けておくことで、破断部位が定まり、所定の変位で確実に破断を発生させることができる。

＜４＞前記変位制限部材に長穴が設けられていることを特徴とする＜１＞ないし＜３＞のいずれかに記載の落橋防止装置。
変位制限プレート等の取り付け用の穴を長穴とすることで、所定の変位まで許容する遊びが設けられ、変位が一定以上となったときに変位制限部材を作用させることができる。

＜５＞前記変位制限部材が、高強度繊維を用いたものであることを特徴とする＜１＞に記載の落橋防止装置。
高強度繊維を用いた変位制限部材であれば、軽量であり、容易に取り付けることができる。また、切断後の交換も容易に行うことができる。

＜６＞前記変位制限部材が破断したときに該変位制限部材が落下することを防止する手段が設けられていることを特徴とする＜１＞ないし＜５＞のいずれかに記載の落橋防止装置。
このような落下防止手段を設けておくことで、変位制限部材の断片が落下して人等に危害を加えることを防ぐことができる。

＜７＞前記連結部材が、ピン又はボルトを介して前記連結対象物の支持部材に取り付けられ、複数の前記変位制限部材が前記連結部材を挟み込むように前記ボルト又はピンを介して取り付けられるものであることを特徴とする＜１＞ないし＜６＞のいずれかに記載の落橋防止装置。
連結部材と変位制限部材を支持部材に取り付けるためのボルト又はピンを共有することで、構造が簡素化されるとともに、変位制限機能を安定して作用させることができる。

本発明によれば、落橋防止機構のほかに変位制限機構を備えた簡易な構造であり、設置が容易な落橋防止装置が提供される。

以下、図面を参照しながら、本発明に係る落橋防止装置について説明する。
図１は、本発明に係る落橋防止装置の一例（第１の態様）を橋桁と橋脚との間に設置した状態を示す概略図であり、図２は、落橋防止装置を構成する連結部材と変位制限部材を示す斜視図である。また、図３は、橋桁に固定された支持部材を示す概略図である。

図１に示される本発明に係る落橋防止装置１０は、少なくとも１つが橋桁１２である２つ以上の連結対象物１２，１４にそれぞれ固定される支持部材４０，５０と、橋桁１２の支持部材４０と他の連結対象物（橋脚）１４の支持部材５０とを連結して橋桁１２の落下を防止する連結部材２０と、橋桁１２の支持部材４０と他の連結対象物１４の支持部材５０とを繋ぐように取り付けられ、橋桁１２の変位を制限する変位制限部材３０と、を含んでいる。

連結部材２０は、複数の金属製のリング２４Ａ，２４Ｂ，２４Ｃからなる鎖２４とゴム体２２から構成された略Ｕ字形状のものであり、鎖２４は両端のリング２４Ｃの一部を除いてゴム体２２に埋設されている。隣接するリング同士は間隔を設けて繋がっており、各リングの間にはゴムが充填されて鎖２４とゴム体２２とが一体となっている。このように鎖２４とゴム体２２とを一体化した連結部材２０とすることで全ての方向に緩衝性を発揮することができる。特に、隣接するリングの間にもゴムが設けられていることで、例えば鎖２４に引張り応力が生じたときに弾性変形するとともに優れた緩衝性を発揮することができる。

なお、ゴム体２２の断面形状は、円形に限定されることなく、楕円、多角形でもよい。
鎖２４を構成するリングの数、形状等も図示したものに限定されず、設置位置等に応じて適宜決めればよい。

変位制限部材３０は、連結部材２０よりも引張強度が小さく、適度な引張り応力によって破断するものを用いることができる。ここでは、２つの金属プレート３２Ａ，３２Ｂが使用されている。各金属プレート３２Ａ，３２Ｂの両端部付近には、橋桁１２等の連結対象物１２，１４に固定した支持部材４０，５０にピン４１，５１又はボルトを介して取り付けるための穴３４，３６が形成されている。橋脚１４側の支持部材５０に取り付ける穴３６は円形であり、橋桁１２側の支持部材４０に取り付ける穴３４はプレート３２Ａ，３２Ｂの長手方向に延びる長穴３４となっている。このような長穴３４を一方に設けることで、ピン４１等を介してプレート３２Ａ，３２Ｂの取り付けが容易になるとともに、取り付けた後の遊びを設けることができる。

各プレート３２Ａ，３２Ｂの長手方向の側部には、半円形の切り欠き部３８が設けられている。このような切り欠き部３８を設けておくことで、切り欠き部３８を設けた箇所が優先的に破断し易くなり、地震によりプレート３２Ａ，３２Ｂに応力が加わった際に意図した箇所で破断を導くことができる。

図４は、橋桁１２に固定した支持部材４０に連結部材２０及び変位制限部材３０を取り付けた部分を拡大して示している。支持部材４０は、台座４２とブラケット４４Ａ，４４Ｂを有する鉄等の金属製のものである。台座４２がボルト（不図示）等によって橋桁１２に固定され、ブラケット４４Ａ，４４Ｂが橋脚１４の所定の位置で突出するように対向配置される。なお、橋脚１４にも所定の位置に支持部材５０が同様に固定される。

また、図３に見られるように、ブラケット４４Ａ，４４Ｂには、ピン４１を介して連結部材２０及び変位制限部材３０を取り付けるための穴４６がそれぞれ形成されている。取り付け用の穴４６は円形でもよいし、例えば橋桁１２の長手方向に延びるような長穴を設けることで、連結部材２０及び変位制限部材３０の取り付けが容易になるとともに、橋桁１２の長手方向の遊びを確実に設けることができる。
なお、支持部材４０，５０の形状、取り付け用の穴４６等は図示したものに限定されず、連結対象物、取り付け位置等に応じて適宜決めればよい。

次に、本発明に係る落橋防止装置の作用等について説明する。
橋桁１２と橋脚１４の間にはゴム等の緩衝部材１６が配置されている。図１、図４等に示したように、橋桁１２と橋脚１４のそれぞれ連結する箇所に支持部材４０，５０が固定される。橋桁１２側で説明すると、支持部材４０の２つのブラケット４４Ａ，４４Ｂの間に連結部材２０の端部のリング２４Ｃが配置されている。取り付け用のピン４１は両端付近にネジ山が形成されており、ピン４１が各ブラケット４４Ａ，４４Ｂの穴４６と連結部材２０のリング２４Ｃに挿入されて連結部材２０が支持部材４０に連結されている。

さらに、２つの変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂが、支持部材４０の外側から連結部材２０を挟み込むように配置され、ピン４１が各変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂの長穴３４を通り、ピン４１の両端からナット４３Ａ，４３Ｂが締め付けられている。これにより、連結部材２０の両側から２つの変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂがピン４１を介して支持部材４０に確実に取り付けられ、安定した変位制限機能を発揮する。

橋脚１４側でも同様にして支持部材５０にピン５１及びナット５３を介して連結部材２０と変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂが取り付けられる。
これにより、橋桁１２の支持部材４０と橋脚１４の支持部材５０とが連結部材２０を介して連結されるとともに、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂを介して繋がった状態となる。

上記のように本発明に係る落橋防止装置１０を用いて橋桁１２と橋脚１４を連結することで、変位制限機能と落橋防止機能を発揮することができる。
図５は、変位と荷重との関係の一例を概略的に示している。温度等の変化による橋桁１２の伸縮や橋桁１２上の車両の走行等による小さな揺れが生じる場合等、橋桁１２の変位が小さい場合には、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂは、それらの長穴３４とピン４１との間の遊びが変位を吸収するため作用せず、連結部材２０のゴム体２２による緩衝機能が作用する。

一方、地震の発生により橋桁１２の変位が大きい場合には、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂの長穴３４とピン４１が当接してプレート３２Ａ，３２Ｂに応力が働き（Ａ点）、プレート３２Ａ，３２Ｂが延びつつ所定距離の変位（Ｂ−Ｃ間）を制限する。さらに変位が大きくなってプレート３２Ａ，３２Ｂが破断すると（Ｃ点）、連結部材２０によって落橋を防ぐことになる。

また、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂには予め切り欠き部３８が設けられているため、応力がかかってプレート３２Ａ，３２Ｂが延びる際、図６に示すように切り欠き部３８から優先的に破断箇所が導かれる。そして、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂが切り欠き部３８により導かれた部位で破断しても、図７に示すように、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂの断片３３はそれぞれ橋桁１２と橋脚１４の支持部材４０，５０に残るため、プレートの断片３３が落下して人等に危害を加えることを防ぐことができる。

そして、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂは容易に交換できるため、中小規模の地震後、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂが延びたり破断してしまった場合は、連結部材２０をゴム体２２の弾性変形により元の状態に戻して変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂだけを新しいものに交換することができる。

なお、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂに優先的に破断を導くための手段は図２等に示したものに限定されず、例えば図８に示すように、プレートの両側に半円形の切り欠き部３８を設けてもよいし（図８（Ａ））、三角形の切り欠き部３９をプレートの両側（図８（Ｂ））あるいは片側（図８（Ｃ））に設けてもよい。また、例えばプレートの中央部付近において幅方向に厚みが薄い部分を設け、薄肉部分でプレートが破断し易いようにしてもよい。

また、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂの取り付け穴の形状も図２等に示した形状に限定されず、要求される変位制限機能等に応じて適宜決めればよい。例えば図９（Ａ）に示すように両側とも円形の穴３６とすれば、微小な変位でも変位制限部材が作用し、あるいは図９（Ｂ）に示すように両側とも長穴３４にして橋桁１２及び橋脚１４の両側で遊びを設けておけば、比較的大きな変位が生じたときに変位制限部材が作用し始めることになる。

図１０は、本発明に係る落橋防止装置の他の例（第２の態様）を示している。この落橋防止装置６２では、変位制限部材６０が、連結部材２０を取り付けるピン４１とは別のピン６１を介して支持部材４０，５０に取り付けられている。変位制限部材６０には、所定の位置に破断箇所の導くための切り欠き部６８と遊びのための長穴６４が設けられている。この場合も、橋桁１２の変位が所定の距離に達すると変位制限部材６０が破断するまで橋桁１２の変位を制限し、変位制限部材６０が破断した後は連結部材２０により落橋を防ぐことになる。

また、連結部材２０と変位制限部材６０は、それぞれ別々の支持部材に取り付けてもよい。例えば、連結部材２０用の支持部材の隣接する位置に変位制限部材６０用の支持部材を固定し、連結部材２０と変位制限部材６０とを別々の支持部材に取り付けることもできる。

図１１は、本発明に係る落橋防止装置のさらに他の例（第３の態様）を示している。この落橋防止装置７２では、高強度繊維からなる変位制限部材７０が使用されている。変位制限部材７０を構成する高強度繊維としては、引張強度が高いもの、好ましくは１５０ｋｇ／ｍｍ^２以上、より好ましくは２５０ｋｇ／ｍｍ^２以上、特に好ましくは３００ｋｇ／ｍｍ^２以上の有機繊維又は無機繊維を用いることができる。例えば、アラミド繊維は引張強度が高く、特にパラ系アラミド繊維は強度、弾性率、難燃性などに優れ、変位制限部材７０として好適である。ただし、アラミド繊維は紫外線に当たって引張強度が低下し易いため、ゴム等で被覆して保護することが好ましい。

このような高強度繊維の変位制限部材７０は、第１の態様の変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂと同様の位置に取り付けることができる。例えば、アラミド繊維等の高強度繊維からなる紐７０を、橋桁１２と橋脚１４にそれぞれ固定した支持部材４０，５０のピン４１，５１の間で巻き付けることで、変位制限部材７０を介して支持部材４０，５０を繋ぐことができる。
紐７０の巻き付け量は使用する高強度繊維の材質、太さ等に応じて適宜決めれば良いが、例えば、ビードのようにスパイラル状に巻き付けることで強度のばらつきを小さくすることができる。また、図１１に示されるように高強度繊維の紐７０が若干弛むように巻き付けることで、変位制限プレート３２Ａ，３２Ｂと同様の遊びを設けることができる。

なお、高強度繊維製の紐等の変位制限部材７０を用いた場合も、変位制限部材７０が破断したときに該変位制限部材７０が落下することを防止する手段を設けておくことが好ましい。例えば、各支持部材４０，５０のピン４１，５１に巻き付けた高強度繊維の紐７０を支持部材４０，５０の近くでゴム紐等の結束部材７４で束ねておけば、地震の際、図１２に示すように高強度繊維の紐７０が切断しても、切断後の紐片７３が落下することを防止することができる。なお、結束部材７４はゴム紐に限定されず、樹脂製の紐、針金等も好適に使用することができる。

この落橋防止装置７２では、橋桁１２の変位が所定の距離に達すると紐７０に張力がかかって切断するまで橋桁１２の変位を制限する。そして、紐７０が切断した後は連結部材２０が働き、落橋を防ぐことになる。
このように変位制限部材７０が高強度繊維で構成されていれば、軽量であり、容易に取り付けることができる。また、大地震の際の大きな変位によって変位制限部材７０が切断しても、変位制限部材７０による落橋防止構造に対する損傷をより効果的に防ぐことができる。

以上、本発明について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明に係る落橋防止装置を設ける位置や数は限定されず、設置スペース等に応じて適宜決めればよい。例えば橋桁１２と橋台との間、あるいは図１３に示すように隣接する橋桁１２Ａ，１２Ｂの所定の位置にそれぞれ支持部材４０Ａ，４０Ｂを固定し、これに連結部材２０と変位制限部材７０を取り付けてもよい。

また、１つが橋桁であれば３つ以上の連結対象物を本発明に係る落橋防止装置により連結してもよい。例えば、隣接する２つの橋桁とこれらの橋桁を支持する橋脚にそれぞれ支持部材を固定し、これらの支持部材を三つ又状の鎖をゴム体に埋設した連結部材で連結するとともに、各支持部材を結ぶ三つ又の変位制限プレートを取り付けるか高強度繊維の紐等を巻き付けて支持部材を繋ぐ落橋防止装置とすることもできる。

また、本発明に係る緩衝作用を有する連結部材２０は、図１等に示したような湾曲した形状のものに限らず、適宜設計すればよい。例えば、図１４に示すようにゴム体８２に鎖８４が直線状に埋設された連結部材８０でもよいし、図１５に示すように鎖９４を構成するリングのうち一部のリングがゴム体９２から露出して自由端となっている連結部材９０を用いることもできる。

さらに、変位制限部材３０は、橋桁の所定の距離の変位を制限し、適度な応力で切断するものであればプレートや高強度繊維に限定されず、例えば、金属の棒状のものでもよいし、ワイヤー等の強度の高い金属線や樹脂ロープを環状に巻き付けるものでもよい。

本発明に係る落橋防止装置の一例（第１の態様）を設置した状態を示す概略図である。本発明に係る連結部材及び変位制限部材を示す斜視図である。橋桁に固定した支持部材を示す概略図である。支持部材に連結部材及び変位制限部材を取り付けた部分を拡大して示す概略図である。本発明に係る落橋防止装置の変位−荷重曲線の一例を概略的に示す図である。変位制限部材（プレート）が延びた状態を示す概略図である。変位制限部材（プレート）が破断した状態を示す概略図である。変位制限部材の切断箇所を導くための切り欠き部の他の例を示す概略図である。（Ａ）半円形の切り欠き部が２つの場合（Ｂ）三角形の切り欠き部が２つの場合（Ｃ）三角形の切り欠き部が１つの場合変位制限部材に形成された取り付け用の穴の他の例を示す概略図である。（Ａ）丸穴を２つ設けた場合（Ｂ）長穴を２つ設けた場合本発明に係る落橋防止装置の他の例（第２の態様）を示す概略図である。本発明に係る落橋防止装置のさらに他の例（第３の態様）を示す概略図である。図１１に係る変位制限部材（高強度繊維）が切断された状態を示す概略図である。隣接する橋桁間に本発明に係る落橋防止装置を設置した例を示す概略図である。本発明に係る連結部材の他の例を示す概略図である。本発明に係る連結部材のさらに他の例を示す概略図である。従来の落橋防止装置の一例を示す概略図である。

符号の説明

１０・・・落橋防止装置
１２・・・橋桁
１４・・・橋脚
２０・・・連結部材
３０・・・変位制限部材
３２Ａ，３２Ｂ・・・金属プレート
４０，５０・・・支持部材
４１，５１・・・ピン
７０・・・変位制限部材（高強度繊維の紐）
７４・・・結束部材（ゴム紐）

Claims

少なくとも１つが橋桁である２つ以上の連結対象物にそれぞれ固定される支持部材と、
前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材とを連結して前記橋桁の落下を防止する連結部材と、
前記橋桁の支持部材と他の前記連結対象物の支持部材とを繋ぐように取り付けられ、前記橋桁の変位を制限する変位制限部材と、を含むことを特徴とする落橋防止装置。
前記変位制限部材がプレートであることを特徴とする請求項１に記載の落橋防止装置。
前記変位制限部材に、優先的に破断し易い部位が設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の落橋防止装置。
前記変位制限部材に長穴が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか一項に記載の落橋防止装置。
前記変位制限部材が、高強度繊維を用いたものであることを特徴とする請求項１に記載の落橋防止装置。
前記変位制限部材が破断したときに該変位制限部材が落下することを防止する手段が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか一項に記載の落橋防止装置。
前記連結部材が、ピン又はボルトを介して前記連結対象物の支持部材に取り付けられ、複数の前記変位制限部材が前記連結部材を挟み込むように前記ボルト又はピンを介して取り付けられるものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の落橋防止装置。