JP2021535302A - 橋梁や高架橋などのデッキ用支持体 - Google Patents

Abstract

本発明は、橋や高架橋などのデッキ用支持体（３）に関する。該支持体は、相対的に滑動可能な、負荷をそれぞれかけたりかけられたりする第１および第２の表面（６、７）と、前記表面（６、７）の間に配置された減摩ベアリング（８）と、を備える。ベアリング（８）は、少なくとも１つの電気接点（１１）を備え、電気接点（１１）は、互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから所定の距離をおいてベアリングに埋め込まれ、ベアリング（８）の所定の摩耗に応じて警報回路（１５）を開閉することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁や高架橋などのデッキ用支持体に関する。これは、負荷をそれぞれかけたりかけられたりする、相対的に滑動可能な２つの表面と、それらの表面の間に配置された減摩ベアリングと、を備えるタイプの支持体である。ベアリングは、摩耗して互いに反対側の面の間の厚さが減少した際に、交換可能である。

具体的な技術的内容としては、デッキに固定された部分と支柱の上部に固定された部分との間の相対的な滑動を可能にする支持体が知られている。この支持体は、相対的に滑動可能な２つのプレート間に配置された、摩擦係数の低い樹脂（ＰＴＦＥなど）から形成されたベアリングを備える。この技術の例が、ポリマーシートを備える滑動システムに関する米国特許出願第２０１０１９５９４２号、ＰＴＦＥを充填した多孔質ベアリングを有する滑動システムに関する米国特許第６２８９６４０号、中間移動体にＰＴＦＥコーティングを使用した米国特許出願第２０１００９５６０８号、および橋梁の滑動板間にＰＴＦＥを使用した韓国特許出願第１０１０３４１７６号に記載されている。また、https://www.nap.edu/read/22479/chapter/11#188では、橋梁への応用を目的とした、ＰＴＦＥを含む様々な材料の摩耗に関する研究が紹介されている。

通常、支持体に使用されるＰＴＦＥベアリングは、約９ｍｍの厚さを有する。

ベアリングが摩耗して６ｍｍの厚さに達した場合、そのベアリングを交換する必要ある。そうしないと、ＰＴＦＥベアリングがその受容部から外れて、２つのプレートが直接接触する危険性がある。特に、摩耗は、ベアリングの表面上で均質ではない。

このような場合に必要となる保守作業は、ベアリングの交換である。ベアリングの交換では、ジャッキを用いて支持体を持ち上げ、プレートを移動させ、摩耗したベアリングを交換する。新しいベアリングのコストと比較すると、この保守作業自体が非常に重要な要素となる。

通常、ベアリングは、約１０ｋｍの滑動が保証されている。これは、約２０年の耐用年数に相当する。保守作業が定期的に行われ、ベアリングの摩耗度合に関係なく、耐用年数に達する前の一定の期間にすべてのベアリングを交換する。しかしながら、ベアリングの摩耗を監視して、所定の限界摩耗閾値までベアリングの耐用年数を延ばすことができれば、多くの場合、構造体の保守作業のコストを大幅に節約することができることは明らかである。

本発明が解決しようとする技術的問題は、既知の先行技術を参照して上述した欠点の少なくとも１つを排除するように構造的および機能的に設計されたデッキ用支持体および対応するベアリングを提供することである。この問題は、請求項１に記載のデッキ用支持体と、請求項６に記載の対応するベアリングとを含む本発明によって解決される。特に、警報回路によってベアリングの摩耗状態を示すことにより、構造体の安全性を損なうことなく、保守作業を減らし、保守作業の間隔を延ばすことができる。

また、請求項２または３に記載されているように、２つ以上の接点を異なる深さのベアリングに埋め込むことで、例えば、初期の警告状態を用いた後に、介入要求を行い、さらに任意選択で実際の警報信号を行うなど、警報信号を多様化することができる。

デッキに接続されたプレートを警報システムの固定接点として使用することで、ベアリングの回路構造を簡素化することができる。この場合、プレートの少なくとも一部を導電性材料から形成し、ベアリングの肉厚部に埋め込まれた電気接点に接触したときに警報回路が閉じるようにすれば十分である。

米国特許第５６０８３７６号には、ブレーキパッドの摩耗を監視するためのシステムが記載されている。この文書では、この発明による支持体およびベアリングの監視に適した回路図が示されている。しかしながら、この文書では、橋梁や高架橋などのデッキ用支持体におけるＰＴＦＥベアリングの摩耗を監視するために同様の機器を使用する可能性について言及されていない。

本発明の特徴および利点は、添付の図面を参照して非限定的に例示された好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明からより明確になるであろう。
本発明に従って製造されたデッキ用支持体を備える橋梁の斜視図である。 図１に示す支持体の一部の断面を示す模式図である。 図２の断面の一部の詳細図である。 図１に示す本発明のさらなる実施形態である。 本発明のさらなる実施形態の詳細な模式図である。 本発明のさらなる実施形態の詳細な模式図である。

図において、支持体３を用いて支柱や他の固定構造体２に支持された橋梁デッキが、参照符号１によって全体として示されている。

好ましくは、支持体３は、デッキ自体の静的および動的な負荷条件に由来する負荷をそれぞれかけたりかけられたりする対向面６、７をそれぞれ有する第１および第２のプレート４、５を備える。

図２、図３および図４を参照すると、第１のプレート４は、２つのプレートのうち、地面から遠くてデッキに近い方のプレートであり、第２のプレート５よりも高い位置にある。同様に、第２のプレート５は、２つプレートのうち、地面に近くてデッキから遠い方のプレートであり、第１のプレート４よりも低い位置にある。

好ましくは、第１および第２の表面６、７は、互いに相対的に滑動することができ、それらの間には、２つの表面６、７に作用してそれらの間隔を保つ減摩ベアリング８が配置される。

好ましくは、ベアリング８は、新たに設置されたときには所定の厚さを有しており、その互いに反対側の面９、１０と例えば負荷がかけられる面６との間で相対的に滑動した結果、摩耗して互いに反対側の面９、１０間の厚さが減少した際に、交換可能である。一方、この構成では、一例として、ベアリング８は、デッキ１の負荷がかけられる表面７に対して静止している。

逆の状況も有利に可能である。この場合、ベアリング８は、表面６と一体化し、表面７に対して移動可能である。また、ベアリング８は、両方の表面に対して移動可能であることができる。ただし、前者の状態が好ましい。

一定期間にわたって摩耗したベアリング８は、互いに反対側の面９、１０の間の厚さが減少する。摩耗は、滑動面上で均質である場合もあれば、均質でない場合もある。いかなる場合でも、所定の範囲内であれば許容可能な厚さの減少が生じる。例えば、初期の厚さが約９ｍｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）ベアリングは、最小の厚さ６ｍｍまで安全に使用することができる。この限界を超えて厚さが減少すると、例えばベアリングが変形してその座部から外れて、デッキの安全条件を満たさないプレート間の直接接触を引き起こす危険性がある。そのため、最小許容厚さに達した場合、ベアリングを交換する必要がある。

交換作業は、ジャッキを用いて支柱からデッキを持ち上げ、摩耗したベアリングを取り外し、新しいベアリングを挿入するという、非常に煩わしい作業である。現在、製造業者は、ＰＴＦＥベアリングを、最大相対滑動量（すなわち行われたすべての滑動の代数和）が約１０ｋｍになるまで安全に使用できることを提案している。しかしながら、その時期、橋梁の耐用年数の約２０年に相当すると推定される。構造体の総耐用年数を約１００年と計算すると、その期間中に少なくとも４回のベアリング交換を計画する必要がある。

好ましくは、図２および図４に示すように、第１のプレート４は、例えばピン１６のようなブロック要素によって、構造体２に接続される。

一実施形態によれば、第２のプレート５は、構造体２に挿入されたピンおよび／または固定脚などによる接着および／または固定によって、構造体２に接続される。

有利には、例えば図２および図４に示すように、ベアリング８は、第２のプレート５に設けられた座部１９の内部に収容される。一実施形態によれば、座部１９は、その内部に、有利にはゴムから形成された弾力性ディスクを備える。これは、座部１９の基部とベアリング８との間に配置される。

好ましくは、ベアリング８の周りには、ポリマーシェル２１が配置される。このシェルは、ベアリング８を埃から保護することができる。

本発明によれば、少なくとも１つの電気接点１１は、ベアリング８の肉厚部に埋め込まれ、好ましくは、ベアリング８の互いに反対側の面９、１０のうちの少なくとも１つから所定の距離をおいて元々配置された複数の電気接点１１である。接点は、ベアリング８の所定の摩耗に応じて、警報回路１５を開閉することができる。例えば、ベアリング８が、第２の下部プレート５に対して相対的に滑動可能な第１の上部プレート４上に静止した状態で取り付けられたときに、好ましくは、第１の複数の接点１１は、摩耗する面９から２ｍｍの深さでベアリング８内に配設される。また、ベアリング８が第１の上部プレート４に対して滑動可能な第２の下部プレート５上に静止した状態で取り付けられて一体化された技術的解決策を考慮することも適切であることに留意されたい（図２、図３および図４参照）。

好ましくは、第２の複数の電気接点１２は、上記基準に対して２．５ｍｍの深さでベアリング８に埋め込まれる。より好ましくは、最終的に、第３の複数の電気接点１３が、同じ基準に対して３ｍｍの深さでベアリング８に埋め込まれる。

このように、一実施形態によれば、少なくとも３つの電気接点１１、１２、１３が、互いに反対側の面９、１０のうちの少なくとも１つから異なる距離でベアリング８に埋め込まれて、ベアリング８の所定の異なる摩耗状態に応じて、警報回路１５を開閉することができる。

これにより、ベアリング８が徐々に摩耗していくと、まず電気接点１１が露出し、次に電気接点１２が露出し、最後に電気接点１３が露出し、第１、第２および第３の警告レベルをそれぞれ示すことができる。これに基づいて、ベアリングの計画的な交換に間に合うように介入することができる。

有利には、特に著しい局所的な摩耗が生じた場合、ベアリング８がいくつかの点で不規則に摩耗し、例えば第１の複数の電気接点１１の電気接点と、第２および／または第３の複数の電気接点１２、１３の電気接点との間で回路を閉じることができる。好ましくは、電気接点１１〜１３は、例えば、第２の下部プレート５の表面上で閉じており、少なくとも局所的には導電性であるため、警報回路１５を閉じる（または開く）。

ベアリング８が第２の下部プレート５に一体的に接続される場合、好ましくは、電気接点１１〜１３は、第１の上部プレート４の導電性の表面上で閉じている。

上述したように、複数の電気接点１１〜１３の各々は、ベアリング８の局所的な摩耗を含む異常な摩耗を判定することもできることに留意されたい。

一実施形態によれば、少なくとも３系列の動力線が、ベアリング８の異なる点および／またはベアリングの摩耗する表面から異なる距離で前記ベアリング（８）に埋め込まれて、動力線が支持体に適用された導電板と短絡したときに、ベアリング８の厚さの第１、第２および第３の減少に対して、第１の注意閾値に関する警報信号、第２の警報信号および第３の耐用年数末期信号がそれぞれ発せられる。

本明細書において、「動力線」とは、電圧発生器に接続された（または接続可能な）電気端子を意味する。これにより、回路に電流が流れれば、すなわち回路が閉じている場合、通電することができる。

別の実施形態によれば、および図５ａを参照すると、ベアリング８に埋め込まれた電気接点および／または動力線は、通常は閉じている電気回路を形成することができる。例えば、図５ａには、電圧発生器に接続された動力線を備える、通常は閉じている電気回路が示されている。この回路は、好ましくは、警報回路１５を含む。

この場合、ベアリング８にかけられた摩擦に起因して、ベアリング８の厚さが徐々に減少し、摩耗した部分が電気接点および／または動力線に到達してそれらに影響を与えて、それらを遮断させる（例えば、それらの部分の全体を除去してしまう。図５ｂ参照）。これにより、通常は閉じている電気回路が開く。

この時点で、回路のこの変動を容易に検出することができ、対応する警報信号が発せられる。図５ｂでは、ベアリング８の初期の厚さが破線で示されており、一方、第１の面６に負荷がかけられたことで生じる摩耗による最終的な厚さが実線で示されている。

有利には、ベアリングの所定の摩耗およびそれに対応するベアリング自体の減少に応じたこの警報信号は、電気接点および／または動力線を備える電気回路に動作可能に接続された処理ユニットによって送信される。

したがって、この最後の構成では、支持体に適用された導電板の必要がない。

一実施形態によれば、ベアリング８は、表面６、７のうちの少なくとも１つと滑動可能に接触しており、この表面は、警報回路１５を開閉するようにベアリング８の少なくとも１つの電気接点１１と協働する補助電気接点を備える。

別の実施形態によれば、第２の下部プレート５は、第１の上部プレート４に向けて突出するガイド１６を備える。好ましくは、ガイド１６は、第２の下部プレート５の中心に対して半径方向に延在する。

好ましくは、ベアリング８は、ガイド１６の横方向部分を少なくとも部分的に覆うように延在する横方向部分８ａを備える。有利には、第４の複数の電気接点１４が、ベアリング８のこの横方向部分８ａに埋め込まれる。

変位ひいては摩耗が、第４の複数の電気接点１４の少なくとも１つの電気接点と導電板の一部とを接触させるようにベアリング８の摩耗を伴う場合、電気回路を開閉するための条件が生じて、警報回路１５が作動することが分かった。

図４を参照すると、ガイド１６は、実質的に平行六面体の形状を有し、その主な延長軸は、第１または第２のプレート４、５の半径方向に平行である。

有利には、ガイド１６は、第２の下部プレート５の半径方向のほぼすべての長さにわたって延在する。

一実施形態によれば、図４に示すように、第１の上部プレート４は、その内部の少なくとも一部にガイド１６を収容することができるように形成された凹部１７を有する。

好ましくは、この構成では、導電板は、第１の上部プレート４に収容され、第１の上部プレート４の延長線上、したがって凹部１７の延長線上に沿う形状を有する。

これにより、ベアリング８の側方部分８ａが相対的に変位することで摩耗が生じたときに、第４の複数の電気接点のうちの少なくとも１つを第１の上側４の導電板に接触させ、警報回路１５を開閉させ、所定の警報信号を送信することができる。

上述した説明によれば、ベアリング８は、側方部分８ａに埋め込まれた動力線を有利に備える。これは、通常は閉じている、且つベアリング８の摩耗に応じて少なくとも１つの動力線が遮断されたときに開いた状態になる電気回路を形成する。

本明細書において、ガイド１６を備えるデッキ用支持体のこの構成を「ツーウェイ」と定義し、ガイド１６のない上述した実施形態を「ワンウェイ」と定義する。

ワンウェイ方式では、相対的な動きをしている２つの部材の摩耗の差を検出することができる。これは、許容される動きを横切る方向に対する圧力の異常を示す。

なお、支持体３がツーウェイ方式である場合、許容される動きを横切る方向だけでなく、任意の方向に、挙動や組み立ての異常を示すことができることに留意されたい。

また、本発明は、上述した特徴を少なくとも部分的に有する、デッキ用支持体のための減摩ベアリング８に関する。該ベアリングは、摩耗して互いに反対側の面の間の厚さが減少した際に交換可能であるように、負荷をそれぞれかけたりかけられたりする支持体の相対的に滑動可能な第１の表面６と第２の表面７との間に配置されるように設計される。

好ましくは、ベアリング８の互いに反対側の面９、１０のうちの少なくとも１つから所定の距離をおいてベアリング８の肉厚部に埋め込まれ、ベアリング８の所定の摩耗に応じて警報回路１５を開閉することができる少なくとも１つの電気接点１１を備える。

ここで、デッキ用支持体３に含まれるベアリング８について記載した同様の内容が、ベアリング８に関する特徴にも適用される。

一実施形態によれば、少なくとも２つの電気接点１１、１２が、互いに反対側の面９、１０のうちの少なくとも１つから異なる距離で減摩ベアリング８に埋め込まれて、ベアリング８の所定の異なる摩耗状態に応じて、警報回路１５を開閉することができる。

好ましくは、少なくとも３つの電気接点１１、１２、１３が、互いに反対側の面９、１０のうちの少なくとも１つから異なる距離で減摩ベアリング８に埋め込まれて、ベアリング８の所定の異なる摩耗状態に応じて、警報回路１５を開閉することができる。

好ましくは、ベアリングの厚さの第１、第２および第３の減少に対して、第１の注意閾値に関する警報信号、第２の警報信号および第３の耐用年数末期信号がそれぞれ発せられる。

一実施形態によれば、減摩ベアリング８は、表面６、７のうちの少なくとも１つと滑動可能に接触しており、この表面は、警報回路１５を開閉するようにベアリング８の少なくとも１つの電気接点１１と協働する補助電気接点を備える。

有利には、ベアリング８の厚さに対して異なる位置にあるように、動力線がベアリング８に埋め込まれる。

例えば、動力線が、ベアリング８の異なる点で異なる高さ（例えば、７／６．２／６ｍｍ）にあるように、減摩ベアリング８に埋め込まれる。これにより、この動力線が上部プレートとの接触によって回路が閉じたときに、動力線の第１の高さ、動力線の第２の高さおよび動力線の第３の高さに応じて、第１の注意閾値に関する警報信号、第２の警報信号および第３の耐用年数末期信号がそれぞれ発せられる。

したがって、本発明は、上述した問題を解決する一方で、組立ミスに起因するプレート間の平行性の欠如に関する表示、支持体の寸法と互換性のない回転に起因する上記スパンの不安定性に起因する異常な摩耗に関する表示、および摩耗によって加えられる圧力の均一性の欠如に関する表示を含む、多数の利点をもたらす。

Claims (9)

1. 橋や高架橋などのデッキ用支持体（３）であって、
   負荷をそれぞれかけたりかけられたりする、相対的に滑動可能な第１および第２の表面（６、７）と、
   前記第１の表面（６）と前記第２の表面（７）との間に配置された減摩ベアリング（８）と、
   を備え、
   前記ベアリング（８）は、摩耗して前記ベアリングの互いに反対側の面（９、１０）の間の厚さが減少した際に、交換可能であり、
   前記互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから所定の距離をおいて前記ベアリング（８）の肉厚部に埋め込まれ、前記ベアリング（８）の所定の摩耗に応じて警報回路（１５）を開閉することができる少なくとも１つの電気接点（１１）を備えることを特徴とする、
   支持体。
2. 少なくとも２つの電気接点（１１、１２）が、前記互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから異なる距離で前記ベアリング（８）に埋め込まれて、前記ベアリング（８）の所定の異なる摩耗状態に応じて、前記警報回路（１５）を開閉することができる、請求項１に記載のデッキ用支持体（３）。
3. 少なくとも３つの電気接点（１１、１２、１３）が、前記互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから異なる距離でベアリング（８）に埋め込まれて、前記ベアリング（８）の所定の異なる摩耗状態に応じて、前記警報回路（１５）を開閉することができる、請求項１に記載のデッキ用支持体（３）。
4. 前記ベアリング（８）は、前記第１の表面（６）および前記第２の表面（７）のうちの少なくとも１つと滑動可能に接触しており、この表面は、前記警報回路（１５）を開閉するように前記ベアリング（８）の前記少なくとも１つの電気接点（１１）と協働する補助電気接点を備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載のデッキ用支持体（３）。
5. 少なくとも３系列の動力線が、前記ベアリング（８）の異なる点、および／または前記ベアリング（８）の摩耗する表面から異なる距離で前記ベアリング（８）に埋め込まれて、前記動力線が前記支持体（３）に適用された導電板と短絡したときに、前記ベアリングの厚さの第１、第２および第３の減少に対して、第１の注意閾値に関する警報信号、第２の警報信号および第３の耐用年数末期信号がそれぞれ発せられる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデッキ用支持体（３）。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載のデッキ用支持体のための減摩ベアリング（８）であって、
   前記減摩ベアリング（８）は、摩耗して前記ベアリング（８）の互いに反対側の面の間の厚さが減少した際に交換可能であるように、負荷をそれぞれかけたりかけられたりする前記支持体の相対的に滑動可能な第１の表面（６）と第２の表面（７）との間に配置されるのに適しており、
   前記ベアリング（８）の互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから所定の距離をおいて前記ベアリング（８）の肉厚部に埋め込まれ、前記ベアリング（８）の所定の摩耗に応じて警報回路（１５）を開閉することができる少なくとも１つの電気接点（１１）を備えることを特徴とする、
   減摩ベアリング（８）。
7. 少なくとも２つの電気接点（１１、１２）が、前記互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから異なる距離で前記ベアリング（８）に埋め込まれて、前記ベアリング（８）の所定の異なる摩耗状態に応じて、前記警報回路（１５）を開閉することができる、請求項６に記載の減摩ベアリング（８）。
8. 少なくとも３つの電気接点（１１、１２、１３）が、前記互いに反対側の面（９、１０）のうちの少なくとも１つから異なる距離で前記ベアリング（８）に埋め込まれて、前記ベアリング（８）の所定の異なる摩耗状態に応じて、前記警報回路（１５）を開閉することができる、請求項６に記載の減摩ベアリング（８）。
9. 前記ベアリングの厚さに対して異なる位置にあるように、動力線が前記ベアリング（８）に埋め込まれる、請求項６〜８のいずれか１項に記載の減摩ベアリング（８）。

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