JP2017057684A - トラス橋の落橋防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トラス橋の上部構造の中央付近の桁部材が損傷した場合でも、トラス橋の落橋を防止できる落橋防止装置を提供すること。【解決手段】柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造２と、上部構造２の両端を支える一対の下部構造３を有するトラス橋の落橋防止装置において、上部構造２の幅員方向の両サイドに各々少なくとも１本のケーブルを５有すること、複数の桁部材の側面に、ケーブル５を摺動可能に挿通するガイド部２１ａを有すること、ケーブル５はガイド部２１ａに挿通され、ケーブル５の両端は一対の下部構造３の各々に固定されていること、ケーブル５は、活荷重の移動により生じる通常振動時には、弛んだ状態にあり、桁部材が破損して上部構造が変形した時に、緊張して前記上部構造の崩落を防止する。【選択図】図１

Description

本発明は、柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造と、上部構造の両端を支える一対の下部構造を有するトラス橋の落橋防止装置に関するものである。

トラス橋等の橋梁は上部構造と下部構造とが、支承により連結されている。上部構造は、床版とトラスを有する。下部構造は、橋脚を有する。
例えば、大地震等により、下部構造及び支承は損傷せずに、上部構造の一部が損傷した場合に、上部構造が地上に落下するのを防止するための装置が、落橋防止装置である。
落橋防止装置は上部構造が致命的な損傷に至っていない場合を想定しており，このような場合に限り有効に機能する。

落橋防止装置としては、２タイプが公知である。すなわち、特許文献１には、図１３に示すように、チェーン式の落橋防止装置が記載されている。上部構造２０２の端部下面に設けられた桁側固定具２０６と、下部構造２０３の側面に設けられた支持側固定具２０７とを、鋼製のチェーン２０５によって連結し，上部構造２０２の移動を制限することにより落橋を防止する。
ここで、チェーン２０５は、チェーン部材２５１、接続部材２５２とゴム製の緩衝部材２５３が連結され構成されている。

また、特許文献２には、ケーブル式の落橋防止装置が記載されている。すなわち、特許文献２には、図１２に示すように、上部構造１０２の端部下面に設けられた桁側固定具１０６と、下部構造１０３の側面に設けられた支持側固定具１０７とを、両端に接続部材１５２を設けたケーブル１０５によって連結し，上部構造１０２の移動を制限することにより落橋を防止する。
ここで、ケーブル１０５は、地震発生時に張力がかからないように、緩めた状態で取り付けられている。

一方、トラス橋の斜材が破断した場合については、非特許文献1がある。この論文では、次の点が記載されている。
１）引張り斜材が脆性的に破断する場合、破断時にひずみが突如解放される。この結果、まず、ひずみは縦波として高速で部材両端方向に伝播し破断部材の格点に一次衝撃を与える。
次に、部材破断による構造系全体の剛性低下により新たなつり合い状態への動的な移行により二次衝撃が発生する。
２）一次衝撃による応力の動的増幅は、二次衝撃による応力の増幅に較べて小さい。また，一次衝撃と二次衝撃の発生には時間差があり両者の連成の影響は無視できる。すなわち、リダンダンシー解析では衝撃係数として二次衝撃によるもののみを考慮すればよい。
３）一次衝撃、二次衝撃を同時に精度良く解析するには一次衝撃でのひずみ伝播における縦波の波長が非常に短く，伝播速度が速いので、細密な要素分割と時間増分となり、時刻歴応答解析では膨大な計算時間を要する。
ここでは衝撃係数への一次衝撃の影響が無視できることから、二次衝撃のみを精度良く解析できる近似解析法を提示した。この手法により大幅に計算時間を短縮できる。

特開2012-177255号公報 特開2012-012867号公報

土木学会 構造工学論文集 Vol.56A（2010年3月）792頁〜805頁 後藤芳顯、川西直樹、本多一成 「リダンダンシー解析における鋼トラス橋の引張り斜材破断時の衝撃係数」

しかしながら、従来の落橋防止装置には、次のような問題があった。
（１）トラス橋は、桁をトラス構造とした橋である。トラス構造は細長い桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して桁を構成している。トラス橋は、比較的大きな支間長に適用される。例えば、大地震により、トラスを構成する桁部材の一部、例えば、トラス橋の中央付近の桁部材が損傷した場合に、特許出願１、２の技術では対応不能であった。
すなわち、特許文献１、２の技術は、上部構造の端部と下部構造とをケーブルやチェーンで連結する構造であるため、上部構造の端部を支えることはできるが、上部構造の中央付近を支えることは不可能であり、トラス橋の中央付近の桁部材が損傷した場合には、落橋する事態を生じていた。

（２）トラス橋の中央付近の桁部材が損傷した場合に、トラス橋の中央付近でトラス橋の崩壊を防止しようとすると、トラス橋がどのように変位するかについてシミュレーションを行う必要がある。しかし、非特許文献１では、トラス橋が受ける衝撃の算出を行っているが、桁部材が損傷した場合に、トラス橋がどのように変位するかについては、記載されていない。

本発明は、トラス橋の上部構造の中央付近の桁部材が損傷した場合でも、トラス橋の落橋を防止できる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、本発明のトラス橋の落橋防止装置は、次のような構成を有している。
（１）柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造と、上部構造の両端を支える一対の下部構造を有するトラス橋の落橋防止装置において、上部構造の幅員方向の両サイドに各々少なくとも１本のケーブルを有すること、複数の桁部材の側面に、ケーブルを摺動可能に挿通するガイド部材を有すること、ケーブルはガイド部材に挿通され、ケーブルの両端は一対の下部構造の各々に固定されていること、ケーブルは、活荷重の移動により生じる通常振動時には、弛んだ状態にあり、桁部材が破損して上部構造が変形した時に、緊張して前記上部構造の崩落を防止すること、を特徴とする。

（２）（１）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記ガイド部材は、前記ケーブルが懸垂曲線を描くように保持する位置に配置されていること、を特徴とする。
ここで懸垂曲線とは、ロープや電線などの両端を持って垂らしたときにできる曲線である。カテナリー曲線とも言う。懸垂曲線は、重力下で一対の支持物によって張られた、柔軟な線状のものの自重による弛みをあらわす曲線であり、送電線など日常の多くのものに見ることができる。

（３）（２）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記上部構造の変化量が、前記通常振動時の限界変位量を越える場合に、前記ケーブルが緊張すること、を特徴とする。
（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記ガイド部材が、搖動可能に保持されていること、を特徴とする。

本発明のトラス橋の落橋防止装置は、次のような作用、効果を有している。
（１）柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造と、上部構造の両端を支える一対の下部構造を有するトラス橋の落橋防止装置において、上部構造の幅員方向の両サイドに各々少なくとも１本のケーブルを有すること、複数の桁部材の側面に、ケーブルを摺動可能に挿通するガイド部材を有すること、ケーブルはガイド部材に挿通され、ケーブルの両端は一対の下部構造の各々に固定されていること、ケーブルは、活荷重の移動により生じる通常振動時には、弛んだ状態にあり、桁部材が破損して上部構造が変形した時に、緊張して前記上部構造の崩落を防止すること、を特徴とする。
本発明者らは、桁部材破断により生じる運動エネルギ、破断系のエネルギ吸収能をいずれも静的な複合非線形解析によるPushover解析で近似評価している。このPushover解析はいわゆるModel Pushover解析であり、桁部材破断後の構造系の質点位置に作用する外力としては重力を加えて破断系が新たなつり合い状態へ動的に移行することで生じる慣性力を破断系の低次固有振動モードに基づき近似的に評価している。
この解析によると、損傷後のトラス橋の挙動を精度良く評価でき、落橋防止装置としてケーブルの作動タイミングをコントロールできる。

トラス構造は、元々一対の下部構造に全死荷重（トラス橋の自重による荷重）と活荷重（自動車荷重等）が支持されている。
本発明のトラス橋の落下防止装置で、損傷したトラス橋を支持する場合、損傷した桁部材周辺のトラス構造が順次下方に向かって変位するに連れて、下部構造で支持している反力が減少し、その分をケーブルが負担するので、ケーブルの張力が増大する。
そのため、下方への変位ができるだけ小さい時点で、ケーブルによりトラス構造自体に作用している荷重を受けてやれば、それ以上変位が増大することなく落橋が防止できる。
すなわち、桁部材が損傷した後には、上部構造の荷重の大半を下部構造が支持している状態を維持しながら、トラス構造をケーブルにより支持するのである。

（２）（１）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記ガイド部材は、前記ケーブルが懸垂曲線を描くように保持する位置に配置されていること、を特徴とする。
本発明者らは、トラスの桁部材破断によるトラス構造の変位をシミュレーションし、ケーブルをどのように配置したら良いかを検討した。両端が固定されたのみで、ケーブルがガイド部材に拘束されていない場合には、ケーブルのテンションが張るのは、ケーブルが懸垂曲線を描くように位置した後であることを発見した。ケーブルが懸垂曲線を描く状態になるまでは、ケーブルには、部分的なテンションがかかり、ケーブルは部分的に伸ばされた状態となり、トラス構造の変位が増大する。ケーブルが懸垂曲線を描いた後は、ケーブルによりトラスが支えられる。
したがって、通常状態において、ガイド部材をケーブルが懸垂曲線を描くように保持する位置に配置しておけば、桁部材が損傷した時に、速やかにケーブルが懸垂曲線を描いた状態になるため、ケーブルが部分的に伸びることが少なく、トラス構造を支えることができ、トラス構造の変位を最小限に抑えることができる。これにより、ケーブルの部分的な伸びを最小とすることができ、ケーブルとして小径のものを使用することができる。

（３）（２）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記上部構造の変化量が、前記通常振動時の限界変位量を越える場合に、前記ケーブルが緊張すること、を特徴とする。
トラス橋は、例えば、鉄道車両等の活荷重の移動により、上下に振動する。そのような通常振動時の限界変位量は、国交省により規定されている。通常振動時の限界変位量は、通常振動時には越えることのない値であるため、ケーブルの弛み量を限界変位量に設定しておけば、活荷重による振動によりケーブルが緊張することが無いため、ケーブルが疲労等により影響を受けることはない。一方、桁部材の損傷時には、下部構造がほとんどの死荷重を支持している状態で、トラス構造の変位の増大を止めることができるため、ケーブルにかかる力を最小とすることができ、ケーブルも小径のものを使用することができる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載するトラス橋の落橋防止装置において、前記ガイド部材が、搖動可能に保持されていること、を特徴とするので、ケーブルが少しの距離移動する場合に、リンク部材の搖動により対応可能である。ケーブルは、懸垂曲線を描くように保持されているが、緊張するときには、ケーブルが少しの距離移動する場合がある。その場合にリンク部材Ｂで対応しているのである。

本発明の1つの実施形態における上路式トラス橋の側面図である。 図１のＡ部拡大図である。 図１のＢ部拡大図である。 斜め桁部材１２Ｃが破損した場合のシミュレーション結果を示す図である。 図１のトラス橋を多質点トラス橋モデルとしてモデル化した図である。 図５における各桁部材の諸元と材料定数を示す図である。 図５における各質点ｍ１〜ｍ１１の質量を、死荷重、活荷重、合計として示す図である。 ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥを鉛直部材１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの下端に設けた場合のモデル化した図である。 図８のモデルのシミュレーション結果を示す図である。 図１のモデルのシミュレーション結果を示す図である。 第２の実施形態の落橋防止装置のガイド部材の構造を示す図である。 従来のケーブル式の落橋防止装置を示す図である。 従来のチェーン式の落橋防止装置を示す図である。

本発明の１実施の形態である落橋防止装置について図面を参照しながら詳細に説明する。図１は上路式トラス橋の側面図であり、本発明の実施形態の構造を模式的に示した図である。
上路式トラス橋とは、自動車や歩行者が通行する床版１が、トラス構造２の上側に配置される形式のものである。床版１とトラス構造２により上部構造が形成されている。上部構造１、２は左右一対の下部構造３の段差部上面に両者の連結部である支承４を介して配置されている。
トラス構造２は、６本の柱状の鉛直部材１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆを有する。鉛直部材１１Ａ〜１１Ｆの上端は、鉛直部材１１Ａの上端から鉛直部材１１Ｆの上端までに位置する上桁部材１４に固定されている。また、鉛直部材１１Ａ〜１１Ｆの下端は、鉛直部材１１Ａの下端から鉛直部材１１Ｆの下端までに位置する下桁部材１５に固定されている。鉛直部材１１Ａと鉛直部材１１Ｂの間の空間には、傾斜する方向の異なる斜め桁部材１２Ａ、１３Ａが斜めに固定されている。順次、斜め桁部材１２Ｂ〜１２Ｅ、１３Ｂ〜１３Ｅが固定されている。
これらにより、トラス構造２が構成されている。

次に、本実施例の特徴部分である落橋防止装置について説明する。本実施例では、上部構造１、２（トラス構造２）の幅員方向の両サイドに一対のケーブル５を張り巡らせている。ケーブル５の両端は、下部構造３の側面に固定された鋼製ブラケット８に固定されている。
図１のＡ部拡大図を図２に示す。（ｂ）は、拡大部分断面図であり、（ａ）は、（ｂ）のＣＣ断面図である。また、図１のＢ部拡大図を図３に示す。（ｂ）は、拡大部分断面図であり、（ａ）は、（ｂ）のＤＤ断面図である。
図２に示すように、鉛直部材１１Ｄ下に設けられた下桁部材１５の直下の位置には、ガイド部材２１Ｄが溶接等により固設されている。ガイド部材２１Ｄは、下桁部材１５の両側面と底面とを囲む形状の取付ブラケット２１ｃＤと、下面に溝形状の一対のガイド部２１ａＤが形成されたガイドブラケット２１ｄＤと、取付ブラケット２１ｃＤから上向きに延設され鉛直部材１１Ｄに溶接される溶接ブラケット２１ｂＤを有している。

ガイド部２１ａＤの内周面は、図１において、右肩上がりに傾斜するように懸垂曲線に倣った曲面として形成されている。本実施例では、曲面に形成しているが、近似する傾斜直線で形成しても良い。曲面または近似する傾斜直線で形成しているのは、ケーブルと内周面全体とが全体的に接触することにより、ケーブル５の一部分に応力集中するのを防止するためである。
鉛直部材１１Ｃには、ガイド部材２１Ｄと同じ高さ位置にガイド部材２１Ｃが固設されている。ガイド部材２１Ｃに固定されたガイド部２１ａＣの内周面は、ガイド部２１ａＤとは反対方向である右肩下がりに傾斜するように曲面として形成されている。

図３に示すように、鉛直部材１１Ｅには、ガイド部材２１Ｅが固設されている。ガイド部材２１Ｅは、鉛直部材１１Ｅの全周を取り囲んで一体的に固定された取付ブラケット２１ｃＥと、下面に溝形状の一対のガイド部２１ａＥが形成されたガイドブラケット２１ｄＥを有している。
ガイド部２１ａＥの内周面は、図１において、右肩上がりに傾斜するように懸垂曲線に倣った曲面として形成されている。本実施例では、曲面に形成しているが、近似する傾斜直線で形成しても良い。曲面または近似する傾斜直線で形成しているのは、ケーブルと内周面全体とが全体的に接触することにより、ケーブル５の一部分に応力集中するのを防止するためである。
鉛直部材１１Ｂには、ガイド部材２１Ｅと同じ高さ位置にガイド部材２１Ｂが固設されている。ガイド部材２１Ｂに固定されたガイド部２１ａＢの内周面は、ガイド部２１ａＥとは反対方向である右肩下がりに傾斜するように曲面として形成されている。

両端を鋼製ブラケット８に固定されたケーブル５は、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥに挿入されている。ケーブル５は、弛みを持った状態であり、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥの内周上曲面からわずかに離れて弛んだ状態にある。
この弛み量は、上部構造１、２（トラス構造２）の変位が、通常振動時の限界変位量を越えない範囲では、ケーブル５が緊張することのない弛み量に設定されている。国交省の基準では、通常振動時の限界変位量は、Ｌ／６００とされている。ここで、Ｌは、橋の長さである。本実施例では、Ｌ＝６０ｍであり、通常振動時の限界変位量は、６０ｍ／６００＝０．１ｍである。
両端が鋼製ブラケット８に固定され、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥに挿通されたケーブル５は、ほぼ懸垂曲線の形状を描いている。すなわち、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥの内周面は、ケーブル５が懸垂曲線を描くように形成されている。

次に、中央付近の斜め桁部材１２Ｃが損傷した場合のトラスの変位解析について説明する。
始めに、初期条件を説明する。図５に、図１のトラス橋を多質点トラス橋モデルとしてモデル化したものを示す。床版１には、ｍ１〜ｍ１１の等しい荷重が等間隔で作用している。各桁部材の諸元と材料定数を図６に、断面形状、web（ｍｍ）、Ｕ−ｆｌｇ（ｍｍ）、Ｌ−ｆｌｇ（ｍｍ）、σｙ（ＭＰａ）として示す。尚、webはウェブの高さの板厚、Ｖ−ｆｌｇは上フランジの幅と板厚、Ｌ−ｆｌｇは下フランジの幅と板厚である。図７に、各質点ｍ１〜ｍ１１の質量を、死荷重、活荷重、合計として示す。

本発明者らは、桁部材破断により生じる運動エネルギ、破断系のエネルギ吸収能をいずれも静的な複合非線形解析によるPushover解析で近似評価している。このPushover解析はいわゆるModel Pushover解析であり、桁部材破断後の構造系の質点位置に作用する外力としては重力を加えて破断系が新たなつり合い状態へ動的に移行することで生じる慣性力を破断系の低次固有振動モードに基づき近似的に評価している。
この解析結果によれば、損傷した桁部材周辺のトラス構造が順次下方に向かって変位していくことがわかる。トラス構造は、元々一対の下部構造に全死荷重（トラス橋の自重による荷重）と活荷重（自動車荷重等）が支持されている。
損傷した桁部材周辺のトラス構造が順次下方に向かって変位するに連れて、下部構造で支持される荷重が減少し、トラス構造自体にかかる荷重が増大する。

図４に、斜め桁部材１２Ｃが破損した場合のシミュレーション結果を示す。（ａ）は、本発明の落橋防止装置を設置していない場合であり、（ｂ）は、図１のケースである。
（ａ）の場合には、斜め桁部材１２Ｃが破損すると、１秒後には、トラス構造２の変形が始まり、２秒後には変形が大きくなり、３秒後には、トラス構造２は、トラスとしての機能を有しない状態となる。
一方、（ｂ）の場合には、１秒後の変形開始は、（ａ）と同様であるが、ここで、ケーブル５がトラス構造２を支えるため、２秒後、３秒後において、ほとんど変形が進むことが無い。１秒後の状態では、トラス構造２が構造体として機能している。
すなわち、損傷した桁部材周辺のトラス構造２が順次下方に向かって変位するに連れて、下部構造３で支持される荷重が減少し、トラス構造２自体にかかる荷重が増大する。そのため、下方への変位ができるだけ小さい時点で、ケーブル５によりトラス構造２自体にかかる増大した荷重を受けてやれば、それ以上変位が増大することなく落橋が防止できる。
上部構造１、２の死荷重と活荷重の大半を下部構造が支持している状態を維持しながら、桁部材損傷により生じたトラス構造２自体にかかる荷重をケーブル５により支持している。

つぎに、ケーブルにかかる張力について説明する。図８に、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥを鉛直部材１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの下端に設けた場合の落橋防止構造を示す。図８に示すように、一端の鋼製ブラケット８ａとガイド部材２１Ｂとの間に位置するケーブルを５Ａで表し、ガイド部材２１Ｂとガイド部材２１Ｃの間に位置するケーブルを５Ｂで表し、ガイド部材２１Ｃとガイド部材２１Ｄの間に位置するケーブルを５Ｃで表し、ガイド部材２１Ｄとガイド部材２１Ｅの間に位置するケーブルを５Ｄで表し、ガイド部材２１Ｅと他端の鋼製ブラケット８ｂの間に位置するケーブルを５Ｅで表す。

図８のように、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥを鉛直部材１１Ｂ、１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅの下端に設けた場合のシミュレーション結果を図９に示す。横軸が時間軸（秒）であり、縦軸は、ケーブル５にかかる張力を取っている。図８のケースでは、ケーブル５Ａに部分的に大きな張力が作用していることがわかる。それにより、ケーブル５Ａにかかる張力は、ケーブルの降伏限界張力を越え、破断する危険性がある。
このシミュレーションにより、両端が固定されたのみで、ケーブルがガイド部に拘束されていない場合には、ケーブルにテンションがかかるのは、ケーブルが懸垂曲線を描くように位置した後であることを発見した。ケーブルが懸垂曲線を描く状態になるまでは、ケーブル５には、ケーブル５Ａのように部分的なテンションがかかり、ケーブル５は部分的に伸ばされた状態となり、トラス構造の変位が増大する。ケーブル５が懸垂曲線を描いた後は、ケーブル５によりトラス構造２が支えられる。

次に、図１に示すように、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥにより、ケーブル５が懸垂曲線を描くようにされている場合のシミュレーション結果を図１０に示す。横軸が時間軸（秒）であり、縦軸は、ケーブル５にかかる張力を取っている。
図１のケースでは、ケーブル５が始めから略懸垂曲線を描いた状態にあるため、ケーブル５に部分的にテンションがかかることがなく、ケーブル５の一部が伸ばされることなく、ケーブル５の全ての部分であるケーブル５Ａ、５Ｂ、５Ｃ、５Ｄ、５Ｅにかかる張力がほぼ等しく、ケーブル降伏張力未満であるため、ケーブル５が破損する恐れが無い。

次に、本発明の第２の実施形態である落橋防止装置について説明する。
基本的構造は、第１実施形態と同じなので、同じ部分については説明を割愛し、異なる点のみ詳細に説明する。図１１に鉛直部材１１Ｂに取り付けられた落橋防止装置のガイド部材３１Ｂの構造を示す。（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＤＤ断面図である。
図１１に示すように、下桁部材１５に固設された下桁ブラケット３２Ｂに、ガイド部材３１Ｂの下部に延設されたガイドブラケット３１ｅＢが、リンク部材３０Ｂにより搖動可能に保持されている。ガイド部材３１Ｂに形成されたガイド部３１ａＢには、ケーブル５が挿通されている。ガイド部３１ａＢの内周上面は、曲面に形成されている。
第２の実施の形態のガイド部材３１Ｂは、リンク部材３０Ｂにより搖動可能に保持されているため、ケーブル５が少しの距離移動する場合に、リンク部材３０Ｂの搖動により対応可能である。ケーブル５は、懸垂曲線を描くように保持されているが、緊張するときには、ケーブル５が少しの距離移動する場合がある。第２の実施の形態では、その場合にリンク部材３０Ｂで対応しているのである。

以上詳細に説明したように、本実施例のトラス橋の落橋防止装置は、（１）柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造１、２と、上部構造１、２の両端を支える一対の下部構造３を有するトラス橋の落橋防止装置において、上部構造１、２（トラス構造２）の幅員方向の両サイドに各々少なくとも１本のケーブル５を有すること、複数の桁部材の側面に、ケーブル５を摺動可能に挿通するガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥを有すること、ケーブル５はガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥに挿通され、ケーブル５の両端は一対の下部構造３の各々に固定されていること、ケーブル５は、活荷重の移動により生じる通常振動時には、弛んだ状態にあり、桁部材が破損して上部構造１、２（トラス構造２）が変形した時に、緊張して前記上部構造の崩落を防止すること、を特徴とする。
損傷した桁部材周辺のトラス構造２が順次下方に向かって変位するに連れて、下部構造３で支持される荷重が減少し、トラス構造２自体にかかる荷重が増大する。そのため、下方への変位ができるだけ小さい時点で、ケーブル５によりトラス構造２自体にかかる増大した荷重を受けてやれば、それ以上変位が増大することなく落橋が防止できる。
すなわち、上部構造１、２にかかる死荷重と活荷重の大半を下部構造が支持している状態を維持しながら、桁部材損傷により生じたトラス構造２自体にかかる荷重をケーブル５により支持するのである。

（２）（１）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥは、ケーブル５が懸垂曲線を描くように保持する位置に配置されていること、を特徴とする。
本発明者らは、トラスの桁部材破断によるトラス構造２の変位をシミュレーションし、ケーブル５をどのように配置したら良いかを検討した。両端が固定されたのみで、ケーブル５がガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥに拘束されていない場合には、ケーブル５全体にテンションがかかるのは、ケーブル５が懸垂曲線を描くように位置した後であることを発見した。ケーブル５が懸垂曲線を描く状態になるまでは、ケーブル５には、部分的なテンションがかかり、ケーブル５は部分的に伸ばされた状態となり、トラス構造２の変位が増大する。ケーブル５が懸垂曲線を描いた後は、ケーブルによりトラス構造２が支えられる。
したがって、通常状態において、ガイド部２１ａＢ、２１ａＣ、２１ａＤ、２１ａＥをケーブル５が懸垂曲線を描くように保持する位置に配置しておけば、桁部材が損傷した時に、速やかにケーブル５が懸垂曲線を描いた状態になるため、ケーブル５が部分的に伸びることが少なく、トラス構造２を支えることができ、トラス構造２の変位を最小限に抑えることができる。これにより、ケーブル５の部分的な伸びを最小とすることができ、ケーブル５として小径のものを使用することができる。

（３）（２）に記載するトラス橋の落橋防止装置において、上部構造１、２の変化量が、通常振動時の限界変位量を越える場合に、ケーブル５が緊張すること、を特徴とする。
トラス橋は、例えば、鉄道車両等の活荷重の移動により、上下に振動する。そのような通常振動時の限界変位量は、国交省により規定されている。通常振動時の限界変位量は、通常振動時には越えることのない値であるため、ケーブル５の弛み量を限界変位量に設定しておけば、活荷重による振動によりケーブル５が緊張することが無いため、ケーブル５が疲労等により影響を受けることない。一方、桁部材の損傷時には、下部構造がほとんどの死荷重を支持している状態で、トラス構造２の変位の増大を止めることができるため、ケーブル５にかかる力を最小とすることができ、ケーブル５も小径のものを使用することができる。

本発明のトラス橋の落橋防止装置は、上記実施例に限定されることなく色々な変形が可能である。
例えば、本実施例では、一対のケーブル５を用いているが、ケーブルの本数を３本以上としても良く、また例えば、下弦材がアーチ状の場合には、ケーブルを１本のみとしても良い。

１ 床版
２ トラス構造
３ 下部構造
４ 支承
５ ケーブル
１１ 鉛直部材
１２ 斜め桁部材
１３ 斜め桁部材
２１、３１ ガイド部材
２１ａ、３１ａ ガイド部
２１ｃ、３１ｃ 取付ブラケット
２１ｄ、３１ｄ ガイドブラケット
３０ リンク部材

Claims (4)

1. 柱状の桁部材の両端を他の桁部材と三角形に繋いだ構造でありそれを繰り返して構成された上部構造と、前記上部構造の両端を支える一対の下部構造を有するトラス橋の落橋防止装置において、
   前記上部構造の幅員方向の両サイドに各々少なくとも１本のケーブルを有すること、
   複数の前記桁部材の側面に、前記ケーブルを摺動可能に挿通するガイド部材を有すること、
   前記ケーブルは前記ガイド部材に挿通され、前記ケーブルの両端は前記一対の下部構造の各々に固定されていること、
   前記ケーブルは、活荷重の移動により生じる通常振動時には、弛んだ状態にあり、前記桁部材が破損して前記上部構造が変形した時に、緊張して前記上部構造の崩落を防止すること、
   を特徴とするトラス橋の落橋防止装置。
2. 請求項１に記載するトラス橋の落橋防止装置において、
   前記ガイド部材は、前記ケーブルが懸垂曲線を描くように保持する位置に配置されていること、
   を特徴とするトラス橋の落橋防止装置。
3. 請求項２に記載するトラス橋の落橋防止装置において、
   前記上部構造の変化量が、前記通常振動時の限界変位量を越える場合に、前記ケーブルが緊張すること、
   を特徴とするトラス橋の落橋防止装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１つに記載するトラス橋の落橋防止装置において、
   前記ガイド部材が、搖動可能に保持されていること、
   を特徴とするトラス橋の落橋防止装置。

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