JP2869887B2

JP2869887B2 - 緩衝装置及び連結式落橋防止装置

Info

Publication number: JP2869887B2
Application number: JP27497795A
Authority: JP
Inventors: 惣一郎清水; 富夫渡辺
Original assignee: TOKYO FUABURITSUKU KOGYO KK
Current assignee: TOKYO FUABURITSUKU KOGYO KK
Priority date: 1995-09-29
Filing date: 1995-09-29
Publication date: 1999-03-10
Anticipated expiration: 2015-09-29
Also published as: JPH0995908A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に橋桁と、連結
すべき橋桁又は橋台に固定されて橋脚又は橋台から落橋
するのを防止するために用いられる緩衝装置及び連結式
落橋防止装置に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、落橋を防止するために落橋防
止装置が用いられているが、特に阪神大震災を契機とし
て落橋防止装置は２以上設置することが望まれている。

【０００３】落橋防止装置には種々のものが開発提供さ
れているが、その一つに連結式落橋防止装置がある。

【０００４】連結式落橋防止装置は、各橋桁又は橋台に
設けられる緩衝装置と、これら緩衝装置を連結する、Ｐ
Ｃ鋼材（連結材）とを備え、橋桁と、橋桁又は橋台とを
連結して衝撃力を緩和し、ＰＣ鋼棒２０が切断されて橋
脚又は橋台から橋桁が落橋するのを防止するものであ
る。

【０００５】従来より、緩衝装置としては主としてコイ
ルバネ、肉厚板状の伸縮スポンジ等が使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術には以下に掲げる問題点があった。

【０００７】コイルバネは、バネ定数としては、一定で
あり、撓み量の大小も自由に選択できる。斯かるコイル
バネにおいてバネ定数を高くするには、バネ線材の径を
太くすればよい。ところが、橋桁又は橋台への設置スペ
ース、自身の重量等からバネ線材の径の上限がある。し
たがって、バネ線材の径、換言すればバネ定数は、設計
上において決定されることとなる。バネ定数の低いコイ
ルバネを用いた場合、地震時に発生する大きな衝撃力
（水平力）が入力されると、コイルバネはすぐにストロ
ーク（収縮限界）に達し、その後はただの円筒鋼管状と
なる。その為、緩衝装置としてのコイルバネには緩衝効
果を得ることができないという問題点があった。

【０００８】また、肉厚板状の伸縮スポンジは、収縮の
初期段階ではバネ定数が低く、厚さ７５％程度潰れてか
ら剛性が強くなり、その後は急激にバネ定数が上昇し
（ハードニング）、硬質なソリッドゴムを押す如くな
る。その為、緩衝装置としての伸縮スポンジには緩衝効
果が劣るという問題点があった。

【０００９】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、従来技術に比べ緩
衝効果の高い緩衝装置及び連結式落橋防止装置を提供す
る点にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る緩衝装置の
要旨は、外輪郭略截頭円錐台のキャップ状をなし、下底
面から上底部に向かって径が漸減するように略円錐状の
空洞部が形成され、空洞部に連通し、連結材に挿通され
る挿通孔が上底部に設けられた筒状ゴムであることを特
徴とする緩衝装置に存する。筒状ゴムの上底部には、頭
部座金を埋設することができる。筒状ゴムの下底部に
は、底部座金を埋設することができる。頭部座金に、中
心に中央孔が設けられた円盤状の座金部と、挿通孔から
下底部側に向かって延びる管状部とを設けることもでき
る。底部座金に、筒状ゴムの下底部に周方向へ埋設され
るリング状部と、上底部側に延びる筒状部とを設けるこ
ともできる。外側面には周方向に連続する溝を設けるこ
ともできる。内側面には周方向に連続する溝を設けるこ
ともできる。また、本発明に係る連結式落橋防止装置の
要旨は、上記のごとき緩衝装置と、この緩衝装置とを連
結する連結材と、この連結材の端部を筒状ゴムに固定す
る固定治具とを備えたことを特徴とする連結式落橋防止
装置に存する。筒状ゴムの下底部と、橋桁又は橋台との
間に、円盤状の支圧板が埋設されている円柱状の緩衝材
を設けけることもできる。筒状ゴムの下底部と、橋桁又
は橋台との間に、円柱状の温度伸縮材を設けることもで
きる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。

【００１２】図１に示すように、本実施の形態に係る連
結式落橋防止装置１は、橋脚Ｐ上においてＰＣ桁（プレ
ストレストコンクリート製の桁）同士を連結して橋脚Ｐ
からの落橋を防止するものであり、ＰＣ桁Ｂの端横桁Ｃ
に設置されている。

【００１３】連結式落橋防止装置１は、図２に示すよう
に筒状ゴム１０（緩衝装置）と、筒状ゴム１０とを連結
するＰＣ鋼棒２０（連結材）と、ＰＣ鋼棒２０の端部を
筒状ゴム１０に固定する固定治具３０とを備えている。
なお、図２においては片方の筒状ゴムを略している。

【００１４】筒状ゴム１０は、図３に示すように外輪郭
略截頭円錐台のキャップ状をなしている。脚部１４（下
底部）からは、腹部１３の肉厚が一定となるように、下
底面から頭部１１に向かって径が漸減する略円錐状の空
洞部１６が形成されている。頭部１１（上底部）には、
空洞部１６に連通し、図２に示されるＰＣ鋼棒２０に挿
通される挿通孔１７が設けられている。材質は、クロロ
プレンゴムである。その他にも、天然ゴム等、本発明を
実施する上で好適なもので製造することができる。

【００１５】筒状ゴム１０の頭部１１には、頭部座金１
２が埋設されている。頭部座金１２は、中央に中央孔１
２ｂが設けられた円盤状の座金部１２ａと、中央孔１２
ｂに固設され、底部側に向かって延びる管状部１２ｃと
からなる。管状部１２ｃの長さは挿通孔１７の長さに比
し短い。また、管状部１２ｃの内径は、挿通孔１７の径
よりも大きく、内側面は挿通孔１７に露出していない。

【００１６】脚部１４には、底部座金１５が埋設されて
いる。底部座金１５は幅広のリング状部１５ａと、この
リング状部１５ａの外周部に固設された、頭部１１側に
延びる短尺の筒状部１５ｂとからなる。

【００１７】外側面及び内側面には周方向に連続する、
断面半円形の溝１８が２条づつ設けられている。

【００１８】さらに本実施の形態においては、図２に示
すように、筒状ゴム１０と端横桁Ｃとの間には、緩衝材
４０と、温度伸縮材５０とを介在させている。

【００１９】緩衝材４０は、図４及び図５に示すように
円盤状の支圧板４１が埋設されている短尺の中実円柱状
体である。温度伸縮材５０は、短尺の中実円柱状体であ
る。緩衝材４０の材質は、クロロプレンゴムである。温
度伸縮材５０の材質は、クロロプレンゴム系スポンジで
ある。

【００２０】ＰＣ鋼棒２０は、図２に示すように防錆効
果を有するゴムライニング６０が施され、２枚の端横桁
Ｃを貫通している。各端横桁Ｃにはスパイラルシース７
０が設されている。対峙する端横桁Ｃ、Ｃ間にも温度伸
縮材５１が介装されている。

【００２１】固定治具３０は、図２に示すようにＰＣ鋼
棒２０の各端部において各別に締結されているＷナット
３１からなる。これらのＷナット３１は防錆キャップ３
２により覆われている。

【００２２】鋼桁に固定するには図６に示すように、ブ
ラケット８０により、鋼桁Ｓのウェブの両側面（図６に
おいては一側面のみが示されている）に固定される。ブ
ラケット８０は、図７及び図８に示すように鋼桁Ｓに固
定される基板８１と、この基板８１に垂設された垂直板
８２と、垂直板８２を支持する補剛材８３を備えたもの
である。図７に示すように垂直板８２にはＰＣケーブル
９０（連結材）に挿通される孔８２ａが設けられてい
る。

【００２３】以上のように構成された筒状ゴム１０が水
平力を受けた状態を図９及び図１０に示す。

【００２４】筒状ゴム１０は、静定状態においては図２
に示すごとき形状をなしている。

【００２５】ＰＣ桁Ｂが水平力を受けて、ＰＣ桁Ｂが離
間しようとすると、ＰＣ鋼棒２０に引張力が働く（ＰＣ
ケーブルその他の連結材でも同様である）。すると、図
９に示すように筒状ゴム１０は剪断変形及び圧縮変形す
る。斯かる変形に要する力が地震等による衝撃的な水平
力に対する緩衝力となる。変形する際、空洞部１６に存
する空気は、主として筒状ゴム１０の下底面と緩衝材４
０との接触面から抜ける。

【００２６】変形が進むと、図１０に示すように、空洞
部１６が潰れるように変形する。更に変形すると、鋼製
の管状部１２ｃの端部が緩衝材４０に当接し、変形は抑
制されることとなる。

【００２７】次に、筒状ゴム１０が以上の如く変形する
際の力変位図を図１１に示す。

【００２８】図１１に示すように、コイルバネでは、線
Ｌで示すように地震時に発生する大きな水平力が入力さ
れると、すぐにストロークに達し、その後はただの円筒
鋼管状となることがわかる。

【００２９】伸縮スポンジでは、線Ｍで示すように収縮
の初期段階ではバネ定数が低く、厚さ７５％程度潰れて
から剛性が強くなり、その後は急激にバネ定数が上昇し
ている。

【００３０】これらに対し、本実施の形態に係る筒状ゴ
ム１０では、線Ｎで示すように、急激にバネ定数が変化
することはなく概ね線形性を維持している。

【００３１】次に、上記のごとく構成された実施の形態
に係る連結式落橋防止装置１の効果について説明する。

【００３２】図１１に示すように伸縮スポンジと異なり
変形当初から高いバネ定数が得られる。これは変形当初
から変形に対して剪断力により抗するからだと思われ
る。また、筒状ゴム１０に生じる圧縮応力のみならず、
剪断応力によっても変形に抗するので、ハードニング
（変形が増加した際にバネ定数が急激に上昇する現象）
が生じる領域にまで筒状ゴム１０が変形しなくとも、所
要の緩衝力を得ることができる。

【００３３】また、図１１に示すようにコイルバネに比
して高いバネ定数を得ることができる。換言すれば筒状
ゴム１０のバネ定数は設計に依存しないで高くすること
ができる。これは圧縮変形に加えて剪断変形も生じるか
らだと思われる。

【００３４】以上の如く、筒状ゴム１０は、コイルバ
ネ、伸縮スポンジでは得られない高い緩衝効果を有す
る。

【００３５】また、図１１に示すように線形性が強いの
で解析・設計も容易である。

【００３６】また、外側面及び内側面に溝１８が形成さ
れているので、不等変形が防止され、図１１に示すよう
に線形性を保持する、一定の変形を生じさせることがで
きる。その結果、バネ定数を一定に保持し、線形性を維
持することができる。

【００３７】また、筒状ゴム１０の内部に頭部座金１２
及び底部座金１５を埋設しているので、筒状ゴム１０が
変形する際に、座金部１２ａが、頭部１１の側方への過
度な膨出及び不等な膨出を防止することができる。ま
た、底部座金１５のリング状部１５ａが脚部１４の側方
への過度な膨出及び不等な膨出を防止することができ
る。

【００３８】また、底部座金１５には筒状部１５ｂが設
けられているので、筒状ゴム１０が変形する際に、図１
０に示すように、側方への過度な膨出を防止することが
できる。

【００３９】また、頭部座金１２に鋼製の管状部１２ｃ
が設けられているので、予想をはるかに超える過度な衝
撃力が加わった場合でも、管状部１２ｃの脚部１４の側
端部が緩衝パッキンの表面に当接し、筒状ゴム１０が押
し潰されて破壊されるのを防止することができる。ま
た、管状部１２ｃの端部が支圧板４１に当接する際に
は、管状部１２ｃが筒状ゴム１０の挿通孔１７の長さよ
りも短いので、管状部１２ｃの端部が支圧板４１に衝突
する前に、空洞部１６の頂部に存する部分が当接するこ
ととなる。それ故、管状部１２ｃの端部が直接支圧板４
１に衝突することにより、ＰＣ鋼棒２０、ＰＣケーブル
等に衝撃的な応力が発生するのを防止することができ
る。

【００４０】なお、筒状ゴム１０のストローク（管状部
１２ｃの端部と、脚部１４の底面との距離）、腹部１３
の肉厚等は、橋桁のスパン、連結材に生じる衝撃応力等
を考慮して定めればよい。

【００４１】また、本発明においては、例えば、筒状ゴ
ム１０の腹部１３に短尺筒状の鋼管を埋設することもで
きる。斯かる場合においては筒状ゴム１０の周方向外側
若しくは内側への不等変形を防止することができる。し
たがって、筒状ゴム１０の緩衝装置としてのストローク
を大きくすることができる。

【００４２】また、気密性を保持するように脚部１４を
閉塞することもできる。斯かる場合においては空気バネ
としての効果を得ることができ、バネ定数を上げること
もできる。

【００４３】また、溝１８の数、位置、形状等は上記実
施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な
数、位置、形状等にすることができる。

【００４４】また、筒状ゴム１０の材質を変えるだけで
設計変更することなくバネ定数を変えることができる。

【００４５】また、固定治具としてＷナット３１を用い
ているが、本発明においてはそれに限定されることはな
く、本発明を実施する上で好適なものにすることができ
る。

【００４６】また、連結棒としてＰＣ鋼棒２０、ＰＣケ
ーブルを用いたが、本発明はそれに限定されることな
く、その他のＰＣ鋼材等、本発明を実施する上で好適な
ものにすることができる。

【００４７】また、橋脚Ｐのみならず、図１２に示すよ
うに、橋台Ｒの壁部ＲＷと、ＰＣ桁Ｂ等の橋桁とを連結
する為に設置することも可能である。符号Ｋは保護カバ
ー、符号Ｇは地盤である。

【００４８】なお、上図において、同一構成要素には同
一符号を付している。

【００４９】

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。

【００５０】伸縮スポンジと異なり変形当初から高いバ
ネ定数が得られる。また、コイルバネに比して高いバネ
定数を得ることができる。

【００５１】以上の如く、筒状ゴムは、コイルバネ、伸
縮スポンジでは得られない高い緩衝効果を有する。

【００５２】その結果、本発明によれば安全性を向上さ
せることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ＰＣ桁同士に設置された連結式落橋防止装置を
示す側面図である。

【図２】図１に示す筒状ゴムの拡大縦断面図である。

【図３】図１に示す筒状ゴムの斜視図である。

【図４】図１に示す緩衝材の平面図である。

【図５】図１に示す緩衝材の縦断面図である。

【図６】鋼桁に設置された筒状ゴムを示す図である。

【図７】図６に示すブラケットの正面図である。

【図８】図７のＡーＡ断面図である。

【図９】図１に示す連結式落橋防止装置の作用図であ
る。

【図１０】図１に示す連結式落橋防止装置の作用図であ
る。

【図１１】筒状ゴムの力変位図である。

【図１２】ＰＣ桁と橋台とに設置された連結式落橋防止
装置を示す側面図である。

【符号の説明】

ＢＰＣ桁Ｃ端横桁Ｇ地盤Ｋ保護カバーＰ橋脚Ｒ橋台ＲＷ壁部Ｓ鋼桁１連結式落橋防止装置１０筒状ゴム１１頭部１２頭部座金１２ａ座金部１２ｂ中央孔１２ｃ管状部１３腹部１４脚部１５底部座金１５ａリング状部１５ｂ筒状部１６空洞部１７挿通孔１８溝２０ＰＣ鋼棒（連結材）３０固定治具３１Ｗナット３２防錆キャップ４０緩衝材４１支圧板５０、５１温度伸縮材６０ゴムライニング７０スパイラルシース８０ブラケット８１基板８２垂直板８２ａ孔８３補剛材９０ＰＣケーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E01D 19/04 101 E01D 19/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】一の橋桁と、連結すべき他の橋桁又は橋
台とにそれぞれ設けられ、橋桁と橋桁又は橋台とを連結
する連結材の両端部に各別に固定され、地震等により連
結材に生じる衝撃力を緩和する緩衝装置であって、外輪郭略截頭円錐台のキャップ状をなし、下底面から上
底部に向かって径が漸減するように略円錐状の空洞部が
形成され、該空洞部に連通し、前記連結材に挿通される
挿通孔が前記上底部に設けられた筒状ゴムであることを
特徴とする緩衝装置。
【請求項２】前記筒状ゴムの上底部には、頭部座金が
埋設されたことを特徴とする請求項１記載の緩衝装置。
【請求項３】前記筒状ゴムの下底部には、底部座金が
埋設されていることを特徴とする請求項１記載の緩衝装
置。
【請求項４】前記頭部座金は、中心に中央孔が設けら
れた円盤状の座金部と、該挿通孔から前記下底部側に向
かって延びる管状部とを有することを特徴とする請求項
２記載の緩衝装置。
【請求項５】前記底部座金は、筒状ゴムの下底部に周
方向へ埋設されるリング状部と、前記上底部側に延びる
筒状部とを有することを特徴とする請求項３記載の緩衝
装置。
【請求項６】外側面には周方向に連続する溝が設けら
れたことを特徴とする請求項１記載の緩衝装置。
【請求項７】内側面には周方向に連続する溝が設けら
れたことを特徴とする請求項１記載の緩衝装置。
【請求項８】橋桁と、橋桁又は橋台とを連結して、橋
脚又は橋台から落橋するのを防止する連結式落橋防止装
置であって、請求項１記載の緩衝装置と、該緩衝装置とを連結する連結材と、該連結材の端部を前記筒状ゴムに固定する固定治具とを
備えたことを特徴とする連結式落橋防止装置。
【請求項９】前記筒状ゴムの下底部と、前記橋桁又は
橋台との間には、円盤状の支圧板が埋設されている円柱
状の緩衝材が設けられたことを特徴とする請求項８記載
の連結式落橋防止装置。
【請求項１０】前記筒状ゴムの下底部と、前記橋桁又
は橋台との間には、円柱状の温度伸縮材が設けられたこ
とを特徴とする請求項８記載の連結式落橋防止装置。