JP3341076B2 - 衝撃吸収構造体 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は落石、雪崩、崩落土
砂等の大型落下物の保有する落下エネルギーを減衰する
衝撃吸収構造体に関する。

【０００２】

【従来の技術】法面の崩落や落石から交通手段を保護す
る目的で、ロックシェッドが用いられる。従来のロック
シェッドは道路や軌道の上方にコンクリート製の屋根を
設けると共に、屋根上に落下エネルギーの減衰作用を果
たすクッション層を形成している。クッション層として
は一般に砂層が用いられている。また最近は発泡スチロ
ールブロックと砂層のサンドイッチ構造も提案されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】クッション層を構成す
る砂層は受撃した範囲で運動エネルギーを減衰するが、
受撃しない範囲の砂層は減衰作用を期待できない。その
ため、クッション層の減衰効率が極めて低く、減衰効率
の高い改良技術の提案が望まれたいる。

【０００４】上記の理由から大規模な落下エネルギーが
予想される現場では、砂層の層厚を過大に厚くする必要
があると共に、砂層の支持重量が増して屋根や支柱を高
強度に設計する必要がある。

【０００５】また最終的に運動エネルギーは砂層の一部
を介して屋根の一部で支持される。そのため、屋根の単
位面積当たりの荷重負担が大きくなって、屋根の強度を
更に高く設計する必要がある。

【０００６】上記したように従来の衝撃吸収技術は砂層
の層厚や屋根の設計強度に起因して、衝撃吸収コストが
極めて高いものとなる。

【０００７】本発明は以上の問題点を解決するためにな
されたもので、その目的とするところは、エネルギー減
衰効率が高く、減衰コストの低減を図ることのできる衝
撃吸収構造体を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決する手段】請求項１に係る発明は、落下物
の運動エネルギーを受撃面で受撃して減衰する衝撃吸収
構造体において、落下エネルギーを支持する抵抗体と、
前記抵抗体の上に並設した複数の伝達体と、前記伝達体
の上に伝達体と交差させて並設した複数の受撃体とを備
え、伝達体と受撃体とは、伸縮性を有する袋体に、衝撃
吸収材を封入して構成し、受撃体を構成する袋体の伸び
率を、伝達体を構成する袋体の伸び率よりも大きく構成
した、ことを特徴とする衝撃吸収構造体である。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【発明の実施の形態１】以下図面を参照しながら本発明
の一実施の形態について説明するが、本例ではロックシ
ェッドに適用した場合について説明する。

【００１３】〈イ〉ロックシェッド 図１にロックシェッド１の一例を示す。ロックシェッド
１０は落下エネルギーを最終的に支持する屋根（抵抗
体）１１を具備するもので、図示するように屋根２の自
由端を支柱１２で支持する形式の他、支柱のない片持式
のものも含むものである。

【００１４】屋根１１上には、横方向に向けて複数の伝
達体２０が多段的に敷き並べられ、さらに伝達体２０の
上に横方向に向けて伝達体２０と交差して受撃体３０が
敷き並べられている。

【００１５】本例では前記した抵抗体である屋根１１と
伝達体２０と受撃体３０とにより衝撃吸収構造体を構成
する。以下、主要な部材について説明するる

【００１６】〈ロ〉受撃体 柱状を呈する受撃体３０は筒状の袋体３１と、袋体３１
に封入する衝撃吸収材３２とにより構成され、衝撃吸収
材３２の変形力で以って落下エネルギーを減衰する機能
を具備している。

【００１７】袋体３１は、伸縮性と高い引張強度を併有
する素材を細長の一重又は多重構造の筒体に形成されて
いる。ここでいう伸縮性とは、一定範囲だけ伸びるがそ
れ以降は伸びないという性質を意味し、ストレッチマッ
ト（前田工繊株式会社製）が好適である。その他の素材
例としては、ジオテキスタイルやアラミド繊維、或いは
鋼線等の高強度素線を用いて伸縮性を有するように編成
した素材を使用することもできる。

【００１８】受撃体３０の伸び率が伝達体２０と比べて
相対的に大きく設定してある。これは受撃体３０の変形
性を高めて落下エネルギーの減衰効果を促進させるため
である。

【００１９】落石等のエネルギーを変形しながら吸収す
る衝撃吸収材３２の選択に当たっては、変形強度を有
すること、大きな衝撃材を受けても締め固まらないこ
と、封入作業性が良好であること、受撃時に容易に
弾き飛ばされないだけの重量を有すること等の諸条件を
満たすこが肝要である。

【００２０】衝撃吸収材３２としては、上記諸条件を満
たす例えば砂、砕石、現地発生土、粘土、或いはゲル化
した膨潤体、発泡ポリウレタンフォームの発泡材等、或
いはこれらを任意に選択して混在させたものを使用でき
る。落下エネルギーの変形吸収性能を高めるためには、
衝撃吸収材３２に粒度が均一な砕石等の骨材を用いる事
が望ましい。

【００２１】〈ハ〉伝達体 柱状を呈する伝達体２０は筒状の袋体２１と、袋体２１
に封入した衝撃吸収材２２とにより構成され、衝撃吸収
材２２による落下エネルギーの減衰作用と、受撃体３０
を経由した落下エネルギーを分散して屋根１１へ伝達す
る作用が付与されている。

【００２２】尚、本例では伝達体２０を上下二段に積み
上げる場合を示すが、段数は一段又は三段以上であって
もよく、また受撃体３０と伝達体２０の配置方向は既述
した方向と逆の組み合わせであったり、屋根１１に対し
て斜めに交差させてもよい。

【００２３】袋体２１は受撃体３の袋体３１と比べて伸
縮性が相対的に小さく設定してある。 即ち、受撃体３
０を構成する袋体３１、伝達体２０の各袋体２１，２１
の伸び率（伸び前の長さに対する極限伸び量を百分率化
した値）が例えば屋根１１の接近方向に向けて順に１０
０％，１０％，５％の如く段階的小さくなるように設定
されている。

【００２４】各伝達体２０に小さいながらも伸縮性を付
与したのは、伝達体本来のエネルギーの分散伝達機能を
損ねない範囲で、伝達体２０自体に落下エネルギーの減
衰機能を付与するためである。

【００２５】また封入する衝撃吸収材２２は、受撃体３
０の如く均一の粒度にする必要性は特になく、低品質の
土砂でもよい。

【００２６】

【作用】つぎに落下エネルギーの吸収メカニズムについ
て説明する。

【００２７】〈イ〉受撃体による衝撃吸収 図２は屋根１１の縦断方向に破断したモデル図を示すも
ので、落石等の衝撃４０は最初に最上位の受撃体３０に
作用する。受撃体３０を構成する袋体３１が大きな伸縮
性を有することから、衝撃４０の作用初期は均一粒度の
衝撃吸収材３２が変形することで、受撃範囲を中心とし
て落下エネルギーが効果的に減衰される。

【００２８】袋体３１の伸びが限界に達すると、高強度
の袋体３１が衝撃吸収材３２の自由な移動を拘束するた
め、変形力が袋体３１に封入された衝撃吸収材３２の全
体に分散されて、受撃体３０の背後に交差して位置する
伝達体２０，２０へ伝達される。

【００２９】〈ロ〉伝達体による衝撃の吸収と分散伝達 伝達体２０を構成する袋体２１も僅かながら伸縮性を有
するから、衝撃吸収材２２の変形を許容する範囲で落下
エネルギーが減衰される。

【００３０】衝撃４０が上段の伝達体２０を構成する袋
体２１の強度による減衰作用及び衝撃吸収材２２の変形
強度による減衰作用の総和以上である場合は、下段の伝
達体２０に分散して作用して、同様にエネルギーの減衰
作用と分散作用が行われる。

【００３１】下段の伝達体２０はその全長に亘って落下
エネルギーが分散されるため、最終的に衝撃４０は下段
の伝達体２０と広範囲に接する屋根１１で分散して支持
される。

【００３２】〈ハ〉屋根による落下エネルギーの支持 前記したように受撃体３０に対して伝達体２０を交差さ
せることで落下エネルギーの受撃範囲が広がる。したが
って、伝達体２０が分散した分だけ屋根１１の受撃範囲
も広くなり、屋根１１の単位面積当たりの荷重負担が軽
減される。

【００３３】また図２においてθは受撃体３０と伝達体
２０，２０による衝撃角度で、４５度より格段に小さく
なる。束部材が存在しない砂層だけの場合、その減衰作
用は受撃範囲の砂の変形強度に因り行われることは、先
の従来技術の項で説明した通りである。因みに一般に砂
層の衝撃角度θは４５度である。

【００３４】また衝撃吸収構造体１を補修するときは、
破損した受撃体３０や伝達体２０のみを撤去して新しい
ものと交換するだけの簡単な対応で済む。

【００３５】

【発明の実施の形態２】以降に他の実施の形態について
説明するが、その説明に際し、前記した実施の形態１と
同一の部位は同一の符号を付してその詳しい説明を省略
する。

【００３６】図３に抵抗体が補強盛土５０である場合の
実施の形態について示す。補強盛土５０は階層的に構築
する各盛土層５１の間に水平に向けてジオグリッドやジ
オテキスタイル等の補強材５２を介在させて補強したも
ので、斜面６０に面して所定の高さまで構築する。

【００３７】抵抗体である補強盛土５０の上面に伝達体
２０と受撃体３０とを相互に交差させて多段的に積み上
げることは、前記した実施の形態１と同様である。

【００３８】尚、図中符号５３は補強盛土５０の片側を
被覆する擁壁、５４は擁壁５３の頂部に立設した防護柵
である。

【００３９】本例にあっては、受撃体３０、伝達体２０
及び抵抗体である補強盛土５０とにより衝撃吸収構造体
を構成することになる。受撃体３０及び伝達体２０の作
用は前述した通りである。本実施の形態にあっては、補
強盛土５０自体が衝撃吸収機能を具備するので、衝撃吸
収構造体の全体としての吸収性能が高くなる。

【００４０】

【発明の実施の形態３】本発明は既述したロックシェッ
ド等の実施の形態に限定されるものではなく、例えば図
４に示す如く、複数の支柱７０で受撃版７１を斜めに向
けて支持すると共に、この受撃版７１上に複数の伝達体
２０群と受撃体３０群とを交差方向に積層させて構成す
る落石防護柵に適用することも可能である。

【００４１】要は各種の落下物に対して一様な受撃面で
受け止める用途であれば適用することができる。

【００４２】

【発明の効果】本発明は次の効果を得ることができる。

【００４３】＜イ＞ 受撃体と伝達体を構成する各袋体
の伸縮性を付与することで、落下エネルギーの減衰効果
が高くなる。

【００４４】＜ロ＞ 受撃体に対して交差する伝達体が
落下エネルギーを分散して抵抗体へ伝達する。そのため
抵抗体の単位面積当たりの荷重負担を小さくできる。

【００４５】＜ハ＞ 受撃体及び伝達体の高い減衰効率
と、抵抗体の荷重負担の軽減化により、落下エネルギー
の減衰コストを大幅に低減できる。

【００４６】＜ニ＞ 抵抗体が補強盛土である場合は、
盛土によるエネルギーの減衰効果も期待でき、構造体全
体としてのエネルギー減衰効率がさらに高くなる。

【００４７】＜ホ＞ 盛土内に埋設したジオテキスタイ
ルやジオグリッド等の補強材は、階層的に盛った盛土層
の孕み出しを防止して形状安定に役立つだけでなく、受
撃時に盛土層の上下を拘束するため、補強材のない盛土
と比べて減衰性能の向上に役立つ。

【００４８】＜へ＞ 受撃体や伝達体は現場で容易に製
作できるので、衝撃吸収構造体の製作性に優れるだけで
なく、受撃後は損傷した受撃体や伝達体を部分的に撤去
して交換するだけで済むため補修性や経済性の点でも優
れている。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る衝撃吸収構造体をロックシェッ
ドに適用したロックシェッドの横断面図

【図２】 図１におけるII−IIの断面図

【図３】 抵抗体を補強盛土で構成した実施の形態２に
係る説明図

【図４】 落石防護柵に適用した実施の形態３に係る説
明図

【符号の説明】

１０ ロックシェッド １１ 屋根 １３ 支柱 ２０ 伝達体 ２１ 袋体 ２２ 衝撃吸収材 ３０ 受撃体 ３１ 袋体 ３２ 衝撃吸収材 ４０ 衝撃 ５０ 補強盛土 ５１ 盛土層 ５２ 補強材 ５３ 擁壁

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 博 富山県小矢部市水島561番地 (72)発明者 野村 利充 新潟県新潟市五十嵐２の町9143−48 (56)参考文献 特開 平９−221720（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−237827（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E01F 7/00 - 7/04 E02D 17/18 F16F 7/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】落下物の運動エネルギーを受撃面で受撃し
   て減衰する衝撃吸収構造体において、 落下エネルギーを支持する抵抗体と、 前記抵抗体の上に並設した複数の伝達体と、 前記伝達体の上に伝達体と交差させて並設した複数の受
   撃体とを備え、 伝達体と受撃体とは、伸縮性を有する袋体に、衝撃吸収
   材を封入して構成し、 受撃体を構成する袋体の伸び率を、 伝達体を構成する袋体の伸び率よりも大きく構成した 、 衝撃吸収構造体。