JP2015183474A - 落石防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置自体を大きくすることなく、落石のエネルギーを多く吸収して耐久性を向上すること。【解決手段】落石を捕捉する落石捕捉部（１）と、落石捕捉部を支持する支持部（２）と、落石捕捉部に作用する落石のエネルギーを吸収するエネルギー吸収機構（３）と、を備える落石防止装置（１００）であって、エネルギー吸収機構は、支持部の延在線上から外れた位置に配置された案内部（４）と、支持部に連結され、各案内部に当接するように配置された板材（５）と、を有する。【選択図】図２

Description

本発明は、落石防止装置に関する。

道路脇や山腹斜面等に設置され、路上への落石を防止する落石防止装置が知られている。落石防止装置の中には、落石のエネルギーを吸収して耐久性を向上させたものがある。
例えば、落石によって落石防止網を支えるロープに張力が加わった場合にロープが伸長し、この伸長に必要なエネルギーで落石のエネルギーを吸収するものがある（例えば、特許文献１参照）。
また、可撓性を有する線材に落石捕捉材が設けられ、落石によって落石捕捉材を介して線材に張力が加わった場合に、線材を挟持する挟持板との間のすべり摩擦によって落石のエネルギーを吸収するものがある（例えば、特許文献２参照）。
また、格子状に配置されたワイヤーロープに緩衝器具を設け、緩衝器具に一定以上の張力が作用した場合に、ワイヤーロープが波形に変形しながら移動し、この変形及び移動に必要なエネルギーで落石のエネルギーを吸収するものがある（例えば、特許文献３参照）。

特許第３４５８１３４号公報 特許第４８７４９２５号公報 特開２０１２−７７４９６号公報

しかし、上記のようなロープの変形やロープと挟持板との間のすべり摩擦で吸収できる落石のエネルギーは十分なものではないため、ロープや落石捕捉材を大きくすることによって剛性を高めることにより、耐久性を向上させていた。そのため、装置が重くなるほか、製造コストが増大するという問題があった。

そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、装置自体を大きくすることなく、落石のエネルギーを多く吸収して耐久性を向上することができる落石防止装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明は、落石を捕捉する落石捕捉部と、前記落石捕捉部を支持する支持部と、前記落石捕捉部に作用する落石のエネルギーを吸収するエネルギー吸収機構と、を備える落石防止装置であって、前記エネルギー吸収機構は、前記支持部の延在線上から外れた位置に配置された案内部と、前記支持部に連結され、各案内部に当接するように配置された板材と、を有することを特徴としている。

この発明の一態様として、前記エネルギー吸収機構は、前記支持部に設けられていることが好ましい。

この発明の一態様として、前記案内部は、芯材と、前記芯材の外側において当該芯材と同軸線上に回転自在に設けられたローラと、を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記板材は、前記ローラに面接触するように配置されていることが好ましい。

この発明の一態様として、前記エネルギー吸収機構は、前記案内部が設けられる筐体を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記エネルギー吸収機構は、前記板材の一端に設けられ、前記板材が前記落石捕捉部に向けて所定距離移動した際に、前記筐体に係止されて前記板材の移動を規制するストッパを有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記支持部は、前記落石捕捉部が取り付けられると共に、少なくとも一端が前記板材に連結される第１の支持部材と、一端が固定され、他端が前記筐体に連結される第２の支持部材と、を有することが好ましい。

この発明の一態様として、前記第１の支持部材と前記第２の支持部材は、同一直線上に延在するように配置されていることが好ましい。

本発明によれば、支持部や落石捕捉部の部材を必要以上に大きくしなくても落石のエネルギーを多く吸収して落石防止装置の耐久性を向上することができる。

地盤に取り付けられた落石防止装置を示す斜視図である。 エネルギー吸収機構の断面図である。 エネルギー吸収機構の側面図である。 落石を捕捉した場合における、支持部に作用する張力と経過時間との関係を示すグラフである。 落石を捕捉した場合における、支持部に作用する張力と支持部の変位量との関係を示すグラフである。

本発明の好ましい実施形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施形態は一つの例示であり、本発明の範囲において、種々の実施形態をとり得る。

＜落石防止装置の構成＞
図１は、地盤Ｇに取り付けられた落石防止装置１００を示す斜視図である。
図１に示すように、落石防止装置１００は、道路脇や山腹斜面等の地盤Ｇに設置され、路上への落石を防止するものである。
落石防止装置１００は、落石捕捉部１と、支持部２と、エネルギー吸収機構３とを備えている。

（落石捕捉部）
落石捕捉部１は、落石が発生した際にその落石を捕捉するものである。落石捕捉部１は、例えば、鋼製のワイヤーロープを格子状に編んで網体を設置して形成したものである。落石捕捉部１は、概矩形状に形成されており、落石捕捉部１には複数の支持部２が張り巡らされている。落石捕捉部１には、上部に落石を落石捕捉部１に導入するための支柱が設けられている(図示せず)。

（支持部）
支持部２は、落石捕捉部１を支持するものである。支持部２は、例えば、鋼製のワイヤーロープで形成されている。支持部２は、その一端部がアンカー部材Ａによって地盤Ｇに固定されている。
支持部２は、第１の支持部材２１と、第２の支持部材２２とを有しており、第２の支持部材２２の一端は、アンカー部材Ａによって地盤Ｇに固定されている。なお、第２の支持部材２２の一端は、地盤Ｇに固定される場合に限らず、現場に打設されたコンクリート、地盤に設置された鋼材（例えば、Ｈ形鋼、角形鋼管、丸形鋼管など）に固定されていても良い。
第１の支持部材２１の一端は落石捕捉部１に取り付けられ、他端はエネルギー吸収機構３に連結されており、第２の支持部材２２の他端はエネルギー吸収機構３に連結されている。すなわち、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２との間にエネルギー吸収機構３が設けられている。

（エネルギー吸収機構）
図２は、エネルギー吸収機構３の断面図であり、図３は、エネルギー吸収機構３の側面図である。
エネルギー吸収機構３は、落石捕捉部１に作用する落石のエネルギーを吸収するものである。エネルギー吸収機構３は、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２に連結されており、落石捕捉部１に作用する落石のエネルギーによって支持部２にかかる張力を低減する。

エネルギー吸収機構３は、案内部４と、板材５と、筐体６と、ストッパ７とを有している。
案内部４は、筐体６内に設けられている。図３に示すように、筐体６は、側面視略コ字状に形成された溝形鋼６１，６１の溝側同士を向かい合わせて結合することにより、矩形の筒状に構成されている。筐体６は、双方の溝形鋼６１を貫通するように一方の溝形鋼６１からボルト４１を差込み、他方の溝形鋼６１から突出したボルト４１にナット４２を螺合させることで組み立てられる。
筐体６内において、ボルト４１は筐体６内に収容される円筒状のローラ４３に挿通されており、ローラ４３は、ボルト４１の外側においてボルト４１と同軸線上に回転自在に設けられている。すなわち、ボルト４１は芯材として機能し、ボルト４１とローラ４３とで板材５を案内する案内部４を構成している。
図２に示すように、ボルト４１は、筐体６内の高さ方向中央から所定距離外れた位置において溝形鋼６１に挿通されている。より具体的には、案内部４は、筐体６内において複数設けられており、各支持部材２１，２２の延在線上から外れた位置に配置されている。案内部４は、筐体６内において、各支持部材２１，２２の延在線に対してジグザグに配置されている。すなわち、図２において、案内部４は、各支持部材２１，２２の延在線上から交互に上下方向にずれるように配置されている。案内部４の１つは、筐体６の高さ方向のほぼ中央に設けられており、この案内部４は、第２の支持部材２２に連結されている。これによって、筐体６と第２の支持部材２２とが連結されている。

板材５は、例えば、鋼製の平板材から形成されており、１つの案内部４に対して板材５のいずれかの面が当接するように筐体６内に配置されている。すなわち、板材５は、ローラ４３の表面に面接触している状態となっている。板材５は、第１の支持部材２１に連結されており、第１の支持部材２１に大きな張力が作用することによって第１の支持部材２１に引っ張られ、その引張力によって移動するように形成されている。
板材５は、第１の支持部材２１の一端に連結金具（シャックル等）２３を介して連結されている。ここで、板材５は、筐体６の高さ方向のほぼ中央から筐体６の外部に引き出されており、この位置で第１の支持部材２１に連結されている。よって、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２は、同一直線上に延在するように配置される。
板材５は、第１の支持部材２１の一端に連結された一端から他端に向かう途中で案内部４に沿って配置されており、その結果、板材５は、複数回にわたって屈曲された状態となっている。

板材５の他端には、ストッパ７が設けられている。ストッパ７は、板材５を厚さ方向に貫通するボルト７１と、このボルト７１とで板材５を挟んで締結するナット７２とを有している。板材５の他端にこのようなボルト７１及びナット７２を設けることにより、この部分は板材５の厚さよりもかなり大きくなるので、板材５が落石捕捉部１に向けて所定距離移動した際に、筐体６と案内部４との間で係止されて板材５のそれ以上の移動を規制するストッパ７として機能する。
なお、案内部４の数量、配置や板材の板厚を変更することで、落石捕捉部１に作用する落石のエネルギーを吸収する量、第１の支持部材２１に作用する張力の低減量、板材５の移動量を調整することができる。

＜落石防止装置のエネルギー吸収効果＞
図４は、落石を捕捉した場合における、支持部２に作用する張力と経過時間との関係を示すグラフであり、図５は、落石を捕捉した場合における、支持部２に作用する張力と支持部２の変位量との関係を示すグラフである。
図４に示すように、エネルギー吸収機構３を備えていない落石防止装置においては、落石捕捉直後から時間の経過と共に支持部２に作用する張力が増加していき、最大でＰｍａｘの張力が作用する。この時点で、支持部２やアンカー部材Ａが破損する恐れがあった。
また、図５に示すように、支持部２の変位について見ると、落石捕捉直後から時間の経過と共に張力がＰｍａｘになるまで支持部２は変位し続け、張力がＰｍａｘに達した時点、すなわち、変位がδ２となった時点で支持部２又はアンカー部材Ａが破損する恐れがあった。

これに対して、エネルギー吸収機構３を備えた落石防止装置１００においては、落石捕捉直後から時間の経過と共に支持部２に作用する張力が増加していくが、ある張力Ｐｏに達すると板材５の変形及び移動に張力が使われるので、支持部２に作用する張力はＰｏから上昇することはない。従って、張力差Ｐｃ＝Ｐｍａｘ−Ｐｏの分だけピークカットを図ることができる。図４において、張力Ｐｏが一定に維持されている時間ｔ１が板材５の移動した時間となる。
支持部２の変位についても、張力がＰｏに達するまで変位し、そのときの変位がδ１とすると、それ以降はストッパ７が筐体６に係止されるときまで、すなわち、変位がδ３となるまで板材５は移動する。従って、支持部２の移動量Ｌｗは、Ｌｗ＝δ３−δ１となる。

なお、エネルギー吸収機構３を備えていない落石防止装置のエネルギー吸収量Ｅ１は、
Ｅ１＝１／２×Ｐｍａｘ×δ２
となり、
エネルギー吸収機構３を備えた落石防止装置１００のエネルギー吸収量Ｅ２は、
Ｅ２＝１／２×Ｐｏ×δ１＋Ｐｏ×（δ３−δ１）
＝１／２×Ｐｏ×δ１＋Ｐｏ×Ｌｗ
となる。

以上のように、上記の落石防止装置１００によれば、落石が発生して落石捕捉部１に衝突すると、落石が有する運動エネルギーが落石捕捉部１に作用して落石捕捉部１を突き破ろうとする。これに伴い、落石捕捉部１を支持する第１の支持部材２１は、落石捕捉部１に引っ張られ、張力が作用し、第１の支持部材２１に連結されている板材５も引っ張られる。ここで、板材５は、案内部４によってガイドされているため、案内部４に沿ってジグザグに移動しようとして、板材５が変形し、移動する。この変形及び移動に張力が用いられるため、第１の支持部材２１に作用する張力は軽減され、その結果、支持部２の破断を防止することができる。
よって、従来のように、落石防止装置の各構成を大きくして剛性を高めなくとも、落石のエネルギーを多く吸収して落石防止装置１００の耐久性を向上することができる。
また、案内部４はローラ４３を有しているので、板材５の引っ張りをスムーズにすることができる。
また、板材５は、ローラ４３に面接触するように配置されているので、両者の間に発生する摩擦力が増えてエネルギー吸収効果を高めることができる。
また、ストッパ７を有しているので、板材５が筐体６から逸脱して、第１の支持部材２１とエネルギー吸収機構３とが切り離されることがないので、大きな落石によって第１の支持部材２１に大きな張力が作用しても落石が落石捕捉部１から飛び出すことはない。
また、第１の支持部材２１と第２の支持部材２２とが同一直線上に延在しているので、落石によるエネルギー吸収機構３の回転を極力抑えることができる。
また、板材５の材質、板厚、幅や、案内部４の位置、数量を変えることで、支持部２に作用する張力を調整することができる。

＜その他＞
なお、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、支持部は、２つに分ける必要はなく、エネルギー吸収機構の筐体の一部をアンカー部材によって地盤などに固定してもよい。また、エネルギー吸収機構は、すべての支持部に設ける必要はなく、支持部に大きな張力が作用する箇所のみに設けるとしても問題はない。また、案内部は、板材を屈曲させるように案内するものであれば、任意に配置や数量を変更可能である。また、ストッパについても、単に板材の端部を折り曲げて板材の板厚よりも十分に大きな端部とすれば問題ない。

１ 落石捕捉部
２ 支持部
３ エネルギー吸収機構
４ 案内部
５ 板材
６ 筐体
７ ストッパ
２１ 第１の支持部材
２２ 第２の支持部材
４１ ボルト（芯材）
４３ ローラ
７１ ボルト
７２ ナット
１００ 落石防止装置
Ｇ 地盤
Ａ アンカー部材

Claims (8)

1. 落石を捕捉する落石捕捉部と、
   前記落石捕捉部を支持する支持部と、
   前記落石捕捉部に作用する落石のエネルギーを吸収するエネルギー吸収機構と、を備える落石防止装置であって、
   前記エネルギー吸収機構は、
   前記支持部の延在線上から外れた位置に配置された案内部と、
   前記支持部に連結され、各案内部に当接するように配置された板材と、
   を有することを特徴とする落石防止装置。
2. 前記エネルギー吸収機構は、前記支持部に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の落石防止装置。
3. 前記案内部は、芯材と、前記芯材の外側において当該芯材と同軸線上に回転自在に設けられたローラと、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の落石防止装置。
4. 前記板材は、前記ローラに面接触するように配置されていることを特徴とする請求項３に記載の落石防止装置。
5. 前記エネルギー吸収機構は、前記案内部が設けられる筐体を有することを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の落石防止装置。
6. 前記エネルギー吸収機構は、前記板材の一端に設けられ、前記板材が前記落石捕捉部に向けて所定距離移動した際に、前記筐体に係止されて前記板材の移動を規制するストッパを有することを特徴とする請求項５に記載の落石防止装置。
7. 前記支持部は、前記落石捕捉部が取り付けられると共に、少なくとも一端が前記板材に連結される第１の支持部材と、
   一端が固定され、他端が前記筐体に連結される第２の支持部材と、
   を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の落石防止装置。
8. 前記第１の支持部材と前記第２の支持部材は、同一直線上に延在するように配置されていることを特徴とする請求項７に記載の落石防止装置。

Images