JP3831065B2 - 縦マクラギの連結部構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は縦マクラギの連結部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、道床として敷いたバラストに約７０ｃｍピッチで枕木を並べ、これらの枕木の直角方向に左右２本のレールを敷くことで鉄道の軌道を施工していた。枕木は木材を使用してきたが、森林資源保護の観点から、コンクリート製に置き換えられつつあるので、以下コンクリート製のものを含めて「マクラギ」と呼ぶことにする。
【０００３】
２本のレールの下に横渡しした上記のマクラギを横マクラギと呼ぶが、この横マクラギは、左右のレールの間隔を一定に保つタイ機能には優れいるものの、レールの経年沈下を防ぐスリーパ機能には難がある。すなわち、横マクラギに輪荷重が長期に亘って作用することにより沈下が累積し、さらに横圧が作用することによる滑りで軌道に狂いが発生し、車両の動揺を招き、車両の走行が不安定なるため、頻繁に補修工事をしなければならず、作業者の負担が増し、工事費用が嵩む結果となっている。
【０００４】
そこで、近年、レールの軸方向直下にコンクリート製のマクラギを敷設し、左右２条の縦マクラギを数メートルピッチで繋ぐ形式の「縦マクラギ」構造が開発され実用に供されるようになってきた。縦マクラギは約１０ｍの長さで工場製作されたものを現場で敷設し、縦マクラギ同士を連結金具で繋いでいる。
【０００５】
図８は従来の縦マクラギの連結部の分解図であり、縦マクラギ１０１，１０２は、端部に複数のロングナット１０３・・・（・・・は複数個を示す。以下同様。）を埋め込んだコンクリート製マクラギである。 １０４，１０４は連結板、１０５・・・は座金、１０６・・・は六角ボルトである。ロングナット１０３は厚肉鋼管にめすねじを切った長ナットである。
縦マクラギ１０１，１０２を図の様に直列に並べ、両側から連結板１０４，１０４を添え、六角ボルト１０６・・・をロングナット１０３・・・に締付ける構造のものである。
【０００６】
図９は従来の縦マクラギの連結部の平面図であり、繋いだ縦マクラギ１０１，１０２の上に想像線で示すレール１０７を載せたことを示す。
図１０は図９の１０−１０線断面図であり、横長矩形断面の縦マクラギ１０１に埋めたロングナット１０３，１０３に六角ボルト１０６，１０６を締付けることで、連結板１０４，１０４を縦マクラギ１０１の側面に密着させたことを示す。１０８，１０８はレール１０７を縦マクラギ１０１に止める止め金具である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
図１１（ａ）〜（ｃ）は従来の縦マクラギの連結部の課題を示す図である。
（ａ）は従来の連結板１０４の作用図であり、例えば図右の縦マクラギ１０２から矢印▲１▼のごとく図左の縦マクラギ１０１へ力が伝わるとする。六角ボルト１０６・・・の締付け力と、六角ボルト１０６・・・の本数と、連結板−縦マクラギ間の摩擦係数との三要素の積が摩擦力となり、この摩擦力が前記矢印▲１▼の力を超えていれば問題はない。しかし、経年変化で六角ボルト１０６・・・に弛みが発生して、摩擦力が低下することがある。すると六角ボルト１０６に剪断力が作用し、六角ボルト１０６は首下部分で切断したり、またはロングナット１０３に曲げが掛って縦マクラギ１０１，１０２に亀裂が入るなどの不具合が発生しやすくなる。
【０００８】
（ｂ）は据え付け段階で左の縦マクラギ１０１に対して右の縦マクラギ１０２がδ０だけ心ずれを起こした状態を示す。左の縦マクラギ１０１が既設（設置済）で移動ができず、これに新たな縦マクラギ１０２を繋ごうとしたときに発生しやすい。このままでは、連結板１０４と縦マクラギ１０１，１０２との間にδ１，δ２の隙間が発生し、良好な連結部構造が構成できないことになる。従って、縦マクラギ１０２をジャッキで押すなどして矯正する必要があるが、この矯正作業は作業時間の延長と工数の増加とを招く。
（ｃ）はカーブレールに合せるために縦マクラギ１０１，１０２を角度θだけ折曲げたものである。このときも、連結板１０４，１０４が縦マクラギ１０１，１０２に密着せず、良好な連結部構造が構成できないことになる。
【０００９】
以上をまとめると、従来の連結部構造では、▲１▼六角ボルトの切断や縦マクラギの亀裂の発生が避けられない。▲２▼心ずれには容易に対応できない。▲３▼カーブレールに対応できない。
そこで、本発明の目的は、ボルトが切断せず、縦マクラギに割れが発生せず、心ずれなどの組立て誤差が吸収でき、且つカーブレールに対応させることのできる連結部構造を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために請求項１は、縦マクラギの高さ寸法とほぼ同じ高さのフランジと縦マクラギの横断面幅に左・右の遊びを加えた幅のウェブとからなる断面の溝形連結金具と、左・右の遊びに充填した充填材とで縦マクラギの連結構造を構成したことを特徴とする。
【００１１】
ウェブを底にした溝形連結金具に一対の縦マクラギをセットし、縦マクラギとフランジとの間の隙間（遊び）に充填材を注入して固める。一対の縦マクラギは充填材を介して繋がる。
従って、ボルトが破断したり縦マクラギが割れる心配はない。遊びで心ずれや折れ曲がりを吸収させることができるので、組立てが容易となり、且つカーブレールに簡単に対応させることができる。
【００１２】
請求項２は、フランジの下部に、空気抜き孔を開けたことを特徴とする。
縦マクラギとフランジとの間の隙間（遊び）に充填材を注入する際に、空気が排出できるので、充填材を確実に隙間に詰めることができる。
【００１３】
請求項３は、溝形連結金具の両フランジに、ロングボルトを通すためのボルト孔を開け、ロングボルトを水平に貫通させるための鞘管を、コンクリート製の縦マクラギに埋設したことを特徴とする。
ロングボルトは首下寸法が十分に長いボルトを指す。
鞘管の内径はロングボルトの外径より大径である。左右のフランジをロングボルトで連結することにより、フランジが外へ広がる心配はなく、良好に充填材を貯溜するので、充填材の連結作用を長期に亘って発揮させることができる。
【００１４】
請求項４は、ボルト孔をレールの軸方向に延びる長孔とし、この長孔を十分に塞ぐ大きさの大型座金を介してロングボルトを取付けるようにしたことを特徴とする。
一方のフランジ、鞘管及び他方のフランジにロングボルトを貫通させる場合、両フランジのボルト孔が長孔であれば、容易にロングボルトを取付けることができ、現場での組立工数を削減することができる。また、車両の内輪側と外輪側の縦マクラギの間隔にずれが生じるカーブレールにも対応できる。さらには、大型座金を採用したので、ボルトの頭若しくはナットが長孔に落込む心配はない。
【００１５】
請求項５は、縦マクラギに鋼材を入れ、この鋼材に鞘管を結合したことを特徴とする。
縦マクラギに鋼材を入れることにより強度を上げることができ、鋼材に鞘管を結合することによりコンクリート流し込みの際に鞘管が動く心配はないので工場製作が容易になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る縦マクラギの連結部の平面図であり、縦マクラギの連結部は一対の縦マクラギ２，３の端部を納める溝形連結金具１０と、この溝形連結金具１０のフランジ１１，１１と縦マクラギ２，３の側面との間の隙間並びに縦マクラギ２，３端面間の隙間に充填した充填材５，５とからなる。
【００１７】
図２は図１の２−２線断面図であり、溝形連結金具１０は縦マクラギ２の高さ寸法とほぼ同じ高さのフランジ１１，１１と縦マクラギ２の横断面幅ｔ１に左・右の遊びｔ２，ｔ３を加えた幅Ｔのウェブ１２とからなるものであり、例えば所定厚さの鋼製ウェブ１２に鋼製フランジ１１，１１を溶接して製造する溶接製チャンネルである。１３，１３は溶接ビードである。
１５・・・は鞘管（さや管、シース管）、１６・・・は鋼材であり、この鋼材１６・・・に鞘管１５・・・を添わせて溶接するか、図示せぬスチールワイヤで結合することが望ましい。１７・・・は空気抜き孔であり、充填材５を充填するときに空気を排出する作用をなす。
なお、前記鋼材１６は、コンクリートを補強する材料であれば種類は任意であり、例えば鉄筋、ＰＣ撚り線、形鋼、メタルフレームである。
【００１８】
図３は本発明の溝形連結金具の斜視図であり、溝形連結金具１０は十分な長さを有すると共に、フランジ１１，１１に複数のボルト孔１８・・・を上下２段に且つ千鳥に配列したものである。しかも、ボルト孔１８・・・は図示せぬレールの軸方向に沿って延びる長孔としたことを特徴とする。
【００１９】
ただし、長孔であるから普通サイズの座金では沈んでしまう虞れがある。そこで、フランジ１１，１１に接する座金を矩形座金、長円座金、楕円座金などの大型座金１９とする。この大型座金１９の寸法は次のように決定すると良い。
長孔（ボルト孔１８）の短径をｄ１、長径をｄ２としたとき、大型座金１９の短径Ｄ１は前記ｄ１の約２倍、長径Ｄ２は前記ｄ２の約２倍とする。これにより、大型座金１９が一杯に寄っても長孔（ボルト孔１８）へ沈み込む心配はない。
なお、大型座金１９は回転を避けるために、施工後に大型座金１９をフランジ１１にビス止めする若しくは溶接の点着けをすることで、回り止めを講じることが望ましい。
【００２０】
以上に述べた縦マクラギの連結部構造の製造及び組立て方法を順に説明する。
図４は本発明に係る縦マクラギの連結部の組立て要領図である。
▲１▼工場において；
先ず、横長矩形断面の縦マクラギ２，３は次の要領で製作する。なお、縦マクラギ２，３は上底が下底より狭い台形であれば、充填材５，５が容易に充填できることから好ましい。
図示せぬ型枠に、鋼材１６・・・を配置し、好ましくは鞘管１５・・・を鋼材１６・・・に結合するようにして水平に配置する。鞘管１５・・・は炭素鋼鋼管であれば溶接で結合することができる。樹脂管であればスチールワイヤで結合することができる。
少なくとも鞘管１５・・・がずれないように押えた状態で、コンクリートを流し込んで縦マクラギ２，３を完成する。この縦マクラギ２，３の長さは約１０ｍである。
【００２１】
また、縦マクラギ２，３の幅に左・右の遊びを加えた内幅になるような大きさのウェブ１２の両縁に縦マクラギ２，３の高さとほぼ同じ高さのフランジ１１，１１を立て、溶接する。つぎに、フランジ１１，１１にドリル及びミーリングカッタによる機械加工でボルト孔１８・・・を開ける。これで、溝形連結金具１０が完成する。
ボルト孔１８・・・は、ガス切り法で開けることも、プレスによる打ち抜き法で開けることも可能であり、打ち抜きの場合は、予めフランジ１１，１１に孔を開けた後に前記溶接を施す。
しかし、溶接後に孔を開けた方がボルト孔１８・・・を正しい位置に開けることができ、すなわち寸法精度が出やすいので好ましい。
【００２２】
更に、大型座金１９・・・、球面座金２１・・・、ロングボルト２２・・・及びナット２３・・・を必要個数製造する。
球面座金２１は背面が平面で、前面が球面のもので、ボルト孔１８の心に対してロングボルト２２の心が傾いたときにも、ロングボルト２２の頭若しくはナット２３が確実に球面に当り、ロングボルト２２の軸力を均等にフランジ１１へ伝えるための部品である。ただし、ロングボルト２２の締付け力に余裕があるとき、ロングボルト２２の本数が十分であるときには、球面座金２１を一般の平座金に替えてもよい。
【００２３】
前記ロングボルト２２は、図示するごとくウェブ１２の幅にナット２３、座金１９，１９，２１，２１の厚さを加え、更に余裕代を見込んだ首下寸法の長ボルトであり、ボルト径は前記鞘管１５の内径より僅かに小さい。なお、一般にボルト径はＪＩＳ（日本工業規格）で規定される径から選ぶため、鞘管１５をロングボルト２２に合せて選択する。
前記ロングボルト２２は、丸棒から機械加工で削り出す、若しくは鍛造品を機械加工で仕上げるのいづれの方法で製造してもよい。
また、ロングボルト２２は、みがき丸棒の両端にねじを切り、そこに各々ナットを捩じ込む形式の両ねじボルトであってもよい。
【００２４】
▲２▼現場において；
溝形連結金具１０を配置し、内面（ウェブ１２の上面、フランジ１１，１１の内側面）のごみを除去する。
溝形連結金具１０に縦マクラギ２，３を落込む。
図右のボルト孔１８、鞘管１５、図左のボルト孔１８を串刺しする要領で、ロングボルト２２、座金１９，１９，２１，２１を取付け、ナット２３を取付ける。
【００２５】
縦マクラギ２，３の両脇の隙間へ、充填材５，５を流し込み、養生する。充填材５，５を流し込む際に隙間の下部に空気が封じ込められ、この空気が充填不良や充填材強度低下の要因になる。そこで、空気を空気抜き孔１７・・・を通じて排出するようにした。
充填材５は十分引張り・圧縮強度を発揮するものであればよく、セメント系モルタルや樹脂系モルタルが好適である。また、モルタルに炭素繊維、金属繊維を混合して強化することは望ましい。
これで、図１，２に示した縦マクラギの連結部構造が完成したことになる。
【００２６】
次に、本発明の縦マクラギの連結部構造の作用を述べる。
図５は本発明の縦マクラギの連結部構造における強度説明図であり、例えば図右の縦マクラギ３から充填材５を介して矢印ａ，矢印ｂのごとく左の縦マクラギ２に力が伝わる。矢印ｃは溝形連結金具１０を介するものであるがこれは比較的小さい。
すなわち、本発明では縦マクラギ２，３同士を主に充填材５で連結したことを特徴とする。
そして、図２において、ロングボルト２２は鞘管１５に密着しているわけではないので、ロングボルト２２に直接的に剪断力が作用する心配はなく、ロングボルト２２が破断したり、縦マクラギ２が割れたりする心配はない。
【００２７】
図６（ａ），（ｂ）は本発明の縦マクラギの連結部構造における作用図である。
（ａ）は据え付け段階で左の縦マクラギ２に対して右の縦マクラギ３がδ４だけ心ずれを起こした状態を示す。左の縦マクラギ２が既設（設置済）で移動ができず、これに新たな縦マクラギ３を繋ごうとしたときに発生しやすい。
前記δ４を遊びｔ２，ｔ３で吸収することができるので、良好な連結部が構成できる。従って、縦マクラギ３を矯正する必要はなく、現場作業は簡単になる。
（ｂ）はカーブレールに合せるために縦マクラギ２，３を角度θだけ折曲げたものである。この角度θを遊びｔ２，ｔ３で吸収させることができる。
【００２８】
以上をまとめると、本発明の連結部構造では、ボルトの切断や縦マクラギの亀裂の心配が無く、心ずれには容易に対応でき、カーブレールにも対応できる。
【００２９】
図７は図２の別実施例図であり、溝形連結金具１０Ｂをプレス曲げ若しくは圧延ロールで曲げて製造した非溶接鋼材としたことを特徴とする。この溝形連結金具１０Ｂは多量生産に適し、図２に示した溝形連結金具１０は少量生産に適するから、需要に応じて選択すればよい。
また、縦マクラギ２，３は上底を下底に対して大きく狭めた台形断面を呈し、充填材５，５の充填を容易にしたことを特徴とする。
他の構成は図２と同じであるから、符号を準用し説明を省略する。
【００３０】
尚、本実施例ではロングボルト２２に１個のナット２３を捩じ込んだが、弛み止めを考慮してナット２３を２個にしてもよい。また、ロングボルト２２として両ねじボルトを採用した場合には、フランジ１１を２個のナット２３，２３で挟むことでフランジ１１，１１の間隔を一定に保つようにしてもよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１は、縦マクラギの高さ寸法とほぼ同じ高さのフランジと縦マクラギの横断面幅に左・右の遊びを加えた幅のウェブとからなる断面の溝形連結金具と、左・右の遊びに充填した充填材とで縦マクラギの連結構造を構成したことを特徴とする。
【００３２】
ウェブを底にした溝形連結金具に一対の縦マクラギをセットし、縦マクラギとフランジとの間の隙間（遊び）に充填材を注入して固める。一対の縦マクラギは充填材を介して繋がる。
従って、ボルトが破断したり縦マクラギが割れる心配はない。遊びで心ずれや折れ曲がりを吸収させることができるので、組立てが容易となり、且つカーブレールに簡単に対応させることができる。
【００３３】
請求項２は、フランジの下部に、空気抜き孔を開けたことを特徴とする。
縦マクラギとフランジとの間の隙間（遊び）に充填材を注入する際に、空気が排出できるので、充填材を確実に隙間に詰めることができる。
【００３４】
請求項３は、溝形連結金具の両フランジに、ロングボルトを通すためのボルト孔を開け、ロングボルトを水平に貫通させるための鞘管を、コンクリート製の縦マクラギに埋設したことを特徴とする。
鞘管の内径はロングボルトの外径より大径である。左右のフランジをロングボルトで連結することにより、フランジが外へ広がる心配はなく、良好に充填材を貯溜するので、充填材の連結作用を長期に亘って発揮させることができる。
【００３５】
請求項４は、ボルト孔をレールの軸方向に延びる長孔とし、この長孔を十分に塞ぐ大きさの大型座金を介してロングボルトを取付けるようにしたことを特徴とする。
一方のフランジ、鞘管及び他方のフランジにロングボルトを貫通させる場合、両フランジのボルト孔が長孔であれば、容易にロングボルトを取付けることができ、現場での組立工数を削減することができる。また、車両の内輪側と外輪側の縦マクラギの間隔にずれが生じるカーブレールにも対応できる。さらには、大型座金を採用したので、ボルトの頭若しくはナットが長孔に落込む心配はない。
【００３６】
請求項５は、縦マクラギに鋼材を入れ、この鋼材に鞘管を結合したことを特徴とする。
縦マクラギに鋼材を入れることにより強度を上げることができ、鋼材に鞘管を結合することによりコンクリート流し込みの際に鞘管が動く心配はないので工場製作が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る縦マクラギの連結部の平面図
【図２】図１の２−２線断面図
【図３】本発明の溝形連結金具の斜視図
【図４】本発明に係る縦マクラギの連結部の組立て要領図
【図５】本発明の縦マクラギの連結部構造における強度説明図
【図６】本発明の縦マクラギの連結部構造における作用図
【図７】図２の別実施例図
【図８】従来の縦マクラギの連結部の分解図
【図９】従来の縦マクラギの連結部の平面図
【図１０】図９の１０−１０線断面図
【図１１】従来の縦マクラギの連結部の課題を示す図
【符号の説明】
２，３…縦マクラギ、５…充填材、１０，１０Ｂ…溝形連結金具、１１…フランジ、１２…ウェブ、１５…鞘管、１６…鋼材、１７…空気抜き孔、１８…ボルト孔、１９…大型座金、２１…球面座金、２２…ロングボルト、２３…ナット、１０７…レール、ｔ２，ｔ３…遊び。

Claims (5)

1. レールの軸方向直下に敷設する縦マクラギ同士を連結する縦マクラギの連結部構造において、縦マクラギの高さ寸法とほぼ同じ高さのフランジと縦マクラギの横断面幅に左・右の遊びを加えた幅のウェブとからなる断面の溝形連結金具と、前記左・右の遊びに充填した充填材とで構成したことを特徴とする縦マクラギの連結部構造。
2. 前記フランジの下部に、空気抜き孔を開けたことを特徴とする請求項１記載の縦マクラギの連結部構造。
3. 前記溝形連結金具の両フランジに、ロングボルトを通すためのボルト孔を開け、前記ロングボルトを水平に貫通させるための鞘管を、コンクリート製の縦マクラギに埋設したことを特徴とする請求項１記載又は請求項２の縦マクラギの連結部構造。
4. 前記ボルト孔をレールの軸方向に伸びる長孔とし、この長孔を十分に塞ぐ大きさの大型座金を介して前記ロングボルトを取付けるようにしたことを特徴とする請求項３記載の縦マクラギの連結部構造。
5. 縦マクラギに鋼材を入れ、この鋼材に前記鞘管を結合したことを特徴とする請求項３記載の縦マクラギの連結部構造。

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