JP3962210B2 - 弾性体被覆コンクリート製まくらぎ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉄道軌道の砕石道床に敷設される弾性体被覆コンクリート製まくらぎに関する。より詳細には、本発明は、弾性体の持つ騒音低減作用及び防振作用を維持するために弾性体に金属板が埋設された弾性体被覆コンクリート製まくらぎに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、木製のまくらぎに代わり、コンクリート製のまくらぎが鉄道軌道に採用され、さらに、騒音低減や防振等を目的として、コンクリートのまくらぎ本体に弾性体を付設した弾性体被覆コンクリート製まくらぎが鉄道軌道に採用されるに至っている。弾性体被覆コンクリート製まくらぎは、砕石道床の上に敷設される場合と、コンクリート道床の上に敷設される場合がある。
弾性体被覆コンクリート製まくらぎは、まくらぎ本体の裏面、必要に応じて側面に弾性体が被覆されたものである。この弾性体被覆コンクリート製まくらぎを鉄道軌道の砕石道床に敷設すると、砕石の凹凸が弾性体に食い込む。そのため、主目的である騒音低減や防振の作用・効果は、敷設直後から十分に発揮されない。また、長期にまくらぎを敷設した状態を放置すると、弾性体が永久変形して、弾性体の本来の機能が消失する。
【０００３】
そこで、上部が開口した金属製又はプラスチック製の箱を製作し、その内に弾性体とコンクリート製まくらぎ本体をセットし、箱ごと砕石道床の上又はコンクリート道床の上に敷設することが行われている。類似の手段として、上部が開口した金属製の箱を製作し、その箱を流し込み型枠として、箱内にまくらぎ本体をセットし、箱とまくらぎ本体の間に弾性体を流し込み成型し、箱ごと砕石の上又は打設コンクリートの上に敷設することが行われている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
金属製の箱を介してまくらぎを砕石の上に敷設することで、弾性体に砕石が食い込んでその弾性体の機能が消失することは防止できるが、鉄道軌道として不可欠な絶縁性の問題が生じる。また、まくらぎは雨水等に曝されることから、金属製の箱に錆の問題が生じる。特に、金属製の箱内に弾性体とまくらぎ本体をセットしたまくらぎでは、箱、弾性体及びまくらぎ本体の間に雨水や漏水が侵入しやすく、これを防止する対策を講じる必要がある。
【０００５】
もう１つの問題は、長期にまくらぎを敷設した状態を放置することが多くなっていることにある。その１つの工法として、既設のコンクリート道床区間において、道床コンクリートの劣化に伴い、道床コンクリートを撤去して軌道を砕石で支持した後、早強性のセメントを注入してコンクリート道床化する技術が広く採用されている。
従来では、弾性体の劣化による弾性消失が問題であったが、金属製の箱を利用している場合には、さらに錆の問題も生じる。前記工法は保守が不要という利点もあるが、その反面、半永久的に保守が行われないので、鉄道軌道の砕石道床をコンクリート道床化した後に、錆の問題が生じることは許されない。
【０００６】
本発明の目的は、砕石道床に敷設するまくらぎにおいて、弾性体が持つ騒音低減作用及び防振作用を長期に亘り満足させることができる弾性体被覆コンクリート製まくらぎを提供することである。
本発明の他の目的は、金属板を弾性体で被覆することにより、その金属板を絶縁し、安全な鉄道運行を実現することにある。
本発明のさらに他の目的は、金属板を弾性体で被覆することにより、その金属板を防錆し、砕石道床をコンクリート道床化した場合であっても、保守不要で長期に亘り安全な鉄道運行を実現することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、砕石道床に敷設されるコンクリート製まくらぎにおいて、該コンクリート製まくらぎが、レールを支持するコンクリート製まくらぎ本体と、該コンクリート製まくらぎ本体の少なくとも底面及び側面を被覆する弾性体とを有し、前記弾性体が、前記コンクリート製まくらぎ本体の前記底面及び側面に対して隙間を以て対向する断面Ｕ字状の金属板と、前記コンクリート製まくらぎ本体と前記金属板の隙間に充填されるとともに前記金属板の外表面を覆う弾性材よりなる、弾性体被覆コンクリート製まくらぎにより前記課題を解決した。
【０００８】
本発明の弾性体被覆コンクリート製まくらぎは、専ら、砕石道床との組合せで使用される。弾性体被覆コンクリート製まくらぎは、砕石道床の上に載置され、その周囲も砕石で囲まれる。砕石にセメントの注入が行われて、砕石道床がコンクリート道床化されることもあるが、セメントの注入は必ずしも必要でない。
弾性体被覆コンクリート製まくらぎを砕石道床の上に載置すると、その底面に砕石が食い込もうとするが、弾性体は、Ｕ字状の金属板が埋設された構造であり、鉄道走行時の荷重が作用しない場合は、弾性材は変形するにしてもその変形は金属板の外側だけにとどまる。コンクリート製まくらぎ本体と金属板の隙間に充填された弾性材は、まくらぎの自重によって僅かに変形しているだけであるから、鉄道走行時の騒音及び振動を十分に吸収できる状態にある。
【０００９】
金属板及び弾性材よりなる弾性体は、底面だけでなく側面においてもコンクリート製まくらぎ本体を被覆している。周囲が砕石で囲まれた場合においても、変形するのは金属板の外側の弾性材であるから、軌道方向の振動に対して、コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の隙間に充填された弾性材は、鉄道走行時の騒音及び振動を十分に吸収できる状態にある。
【００１０】
また、本発明では、金属板が弾性材に埋設されており、その金属板が砕石、外気、水気等との接触を断たれている。こうすることにより、鉄道運行中にまくらぎを通じた漏電の危険性を回避することができ、安全な鉄道運行を実現することができる。同時に、金属板が外気及び水分との接触を断たれているので、その金属板が酸化することが殆どなく、砕石道床にセメントを流し込んでコンクリート道床化し、保守が困難になる場合にも好適である。
【００１１】
本発明では、コンクリート製まくらぎ本体と金属板の隙間に充填される弾性材の厚みが金属板の外表面を覆う弾性材の厚みより厚くなっている弾性体を利用することが好ましい。このように、金属板の表裏で弾性材の厚みを異ならせるのは、金属板の外側の弾性材の主目的は、専ら絶縁及び防錆のためにあり、コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の弾性材が騒音低減及び防振のためにあるからである。
まくらぎを敷設するときには、個々のまくらぎの沈下を少なくして、まくらぎ同士の沈下のばらつきを小さくすることが望ましい。金属板の外側の弾性材を薄肉状とすることで、弾性材の弾性変形量が小さくなり、まくらぎのレール支持面の均一化を図ることができる。
一方、鉄道運行時には、まくらぎが十分に騒音と振動を吸収しなければならず、そのためには弾性材は未だ変形していない状態にあることが望ましい。コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の弾性材を厚肉状とすることで、十分な騒音低減作用と防振作用を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明による弾性体被覆コンクリート製まくらぎの実施の形態を説明する。図１は、弾性体被覆コンクリート製まくらぎの一部断面を含む側面図、図２は、図１の弾性体被覆コンクリート製まくらぎの一部断面を含む平面図である。
弾性体被覆コンクリート製まくらぎ１０は、コンクリート製まくらぎ本体１２と弾性体１４よりなる。コンクリート製まくらぎ本体１２の断面形状は、図４及び図５に示されるように、上面に向って幅が漸減する台形である。弾性体１４は、コンクリート製まくらぎ本体１２の平坦な底面及び平坦な側面に密着するように構成されている。
【００１３】
コンクリート製まくらぎ本体１２には、レールを支持する凹所が左右に形成され、それぞれの凹所にレール固定用のボルト孔１６，１６が形成されている。また、コンクリート製まくらぎ本体１２の長手方向にはアンカー１８，１８が埋設される。コンクリート製まくらぎ本体１２の両端の正面には、アンカー１８，１８用の孔にプラグが取り付けられ、それぞれの正面も、底面及び側面と同様に平坦にされている。
【００１４】
弾性体１４は、金属板２０と弾性材２２よりなる。金属板２０は、図３に示されるように、薄肉状の鋼板を折り曲げた上方に開口するＵ字状である。なお、この金属板２０は、上方に向って僅かに拡開しているが、本発明では、このような形状もＵ字状というものとする。
金属板２０は、コンクリート製まくらぎ本体１２の全長と実質的に同じ長さを有する。金属板２０は、コンクリート製まくらぎ本体１２の高さの約半分の高さを有するが、コンクリート製まくらぎ本体１２の最低高さ以下の高さである。金属板２０の底部中央には、表裏に貫通する少なくとも１つの孔２０ａが形成されている。
【００１５】
弾性材２２は、第１の弾性材２４と第２の弾性材２６よりなる。第１の弾性材２４は、コンクリート製まくらぎ本体１２に作用する荷重を受け、騒音低減及び防振を主目的とするものである。第２の弾性材２６は、第１の弾性材２４が荷重を受けて弾性変形する際に、その変形吸収及び第１の弾性材２４のばね係数の維持を主目的とするものである。
第１の弾性材２４は比較的硬質の弾性材である。本発明では、第１の弾性材２４は、例えば、非伝導性のウレタンゴムに添加剤を加えて硬度の調整を図ったものである。第２の弾性材２６は、比較的軟質の弾性材である。本発明では、第２の弾性材２６は、例えば、軟質ポリエチレンフォームである。
【００１６】
次に、弾性体１４の構成をまくらぎの製造方法にしたがって詳細に説明する。コンクリート製まくらぎ本体１２は、予め準備されている。弾性体１４の外形が直方体となる所定形状の矩形型枠が準備される。
その型枠の底面及び側面に金属板２０を支持する弾性材が配置される。この弾性材は、第１の弾性材２４と同じ材質か、この材質より軟質の弾性材が好ましい。弾性材は、型枠の底面及び側面と金属板の外側底面及び外側側面との隙間を均等にするために配置される。こうすることにより、後に充填される第１の弾性材２４の厚みが均等になる。
次に、第２の弾性材２６が金属板２０の内側に配置される。第２の弾性材２６は、図１、図４及び図５に示されるように、まくらぎ１０の長手方向で平行に離間する複数のＵ字状部分２８と、それぞれのＵ字状部分２８をまくらぎ１０の長手方向で連結させる梁部分３０よりなる。梁部分３０は、Ｕ字状部分２８の起立片の根元付近で、それぞれのＵ字状部分２８を連結している。第２の弾性材２６は、予め準備されており、金属板２０の内側底面に対して僅かな隙間を形成して配置される。このため、金属板２０を型枠内で支持する同じ弾性材が、金属板２０の内側底面に配置される。
次に、金属板２０内の第２の弾性材２６上にコンクリート製まくらぎ本体１２が配置される。なお、第２の弾性材２６をコンクリート製まくらぎ本体１２に予め一体化させておいてもよい。
【００１７】
そして、型枠内に第１の弾性材２４となるウレタンゴムを流し込む。本発明では、型枠を利用しており、ウレタンゴムのように硬化前の性状が流動的な材質のゴムを利用することが好ましい。また、コンクリート製まくらぎ本体１２が台形断面であるので、流動性あるウレタンゴムのような材質のゴムを利用することが成型上好適である。
硬化剤とともに流し込まれたウレタンゴムは、底面と側面では型枠と金属板２０との隙間、正面では型枠とコンクリート製まくらぎ本体１２との間、金属板２０と第２の弾性材２６とコンクリート製まくらぎ本体１２のそれぞれの隙間に浸入した後に固化する。また、孔２０ａにも浸入して金属板２０の底部中央で、金属板２０の表裏に亘って固化する。性状が流動的なウレタンゴムを利用することにより、第１の弾性材２４はコンクリート製まくらぎ本体１２に一体化する。
【００１８】
図４及び図５は、このようにして成型されたまくらぎ１０の断面を示している。第１の弾性材２４は、金属板２０の外表面の薄肉部３２と、金属板２０の内側底面と第２の弾性材２６の底面との間の薄肉部３４と、第２の弾性材２６同士の間の厚肉底部３６及び厚肉側部３８とを有する。第１の弾性材２４は、金属板２０を完全に囲繞する。こうすることにより、金属板２０が外気や水分等と接触することを断たれる。また、同時に、金属板２０の絶縁が確保される。
【００１９】
次に、本発明によるまくらぎ１０の挙動を説明する。鉄道運行によりレール上を鉄道が通過すると、レールを介してコンクリート製まくらぎ本体１２に荷重が作用する。この荷重は、主として第１の弾性材２４の厚肉底部３６、金属板２０、薄肉部３２を介して砕石道床に作用する。
厚肉底部３６は、圧縮力によって弾性変形し、鉄道運行時の騒音及び振動を十分に吸収する。そのため、第１の弾性材２４の厚みは、厚肉底部３６において十分に厚い。第１の弾性材２４の厚肉底部３６の弾性変形は、比較的軟質の第２の弾性材２６が吸収する。
一方、第１の弾性材２４の薄肉部３２は、厚みが薄いので弾性変形が小さく、鉄道運行の際にまくらぎ１０が沈下することが少ない。そして、金属板２０が厚肉底部３６に作用する応力（面圧）を均一化して、圧肉底部３６の局部的変形を抑えるので、第１の弾性材２４は騒音低減及び防振の作用・効果を十分に発揮することができる。
このように、金属板２０の表裏で厚みを異ならせることにより、個々のまくらぎの沈下を抑えつつ騒音と振動を十分に低減することができる。
【００２０】
また、厚肉側部３８は、コンクリート製まくらぎ本体１２の側面において剪断力によって弾性変形する。この場合、第２の弾性材２６の厚肉側部３８の弾性変形は、第２の弾性材２６のＵ字状部分の起立部及び連結梁３０が吸収する。こうすることにより、第１の弾性材２４の厚肉側部３８がコンクリート製まくらぎ本体１２から剥離することが抑えられ、長期に亘り第１の弾性材２４とコンクリート製まくらぎ本体１２との一体化が確保される。
【００２１】
【発明の効果】
本発明は以上詳述したように、レールを支持するコンクリート製まくらぎ本体の少なくとも底面及び側面を被覆する弾性体を有し、その弾性体が、コンクリート製まくらぎ本体の底面及び側面に対して隙間を以て対向する断面Ｕ字状の金属板と、コンクリート製まくらぎ本体と金属板の隙間に充填されるとともに金属板の外表面を覆う弾性材よりなるので、砕石道床の上にまくらぎを載置したときには、金属板の外側の弾性材が砕石に接して局部的に変形するが、コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間に充填された弾性材は未だ変形していない状態であり、鉄道走行時の騒音及び振動は十分に吸収される。
【００２２】
また、金属板が弾性材に埋設されているので、絶縁性が確保されるとともに、金属板の防錆が確保される。こうすることにより、電車による鉄道運行時に漏電による危険を回避することができる。そして、砕石道床にセメントを流し込んでコンクリート道床化した場合には保守が困難になるが、金属板はそれを被覆する弾性材によって外気及び水分との接触を断たれるので、金属板の防錆が確保され、主流になっているコンクリート道床化用のまくらぎとして好適である。
【００２３】
請求項２の発明では、金属板の外側の弾性材と、コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の弾性材の目的の相違に着目し、金属板の外側の弾性材の厚みよりコンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の弾性材の厚みを厚くしている。こうすることにより、第１に、金属板の外側の薄肉状の弾性材においては、弾性変形によるまくらぎの沈下を予想しやすくなり、個々のまくらぎ間のレール取り付け面のばらつきを抑えることができる。第２に、コンクリート製まくらぎ本体と金属板との間の厚肉状の弾性材は、まくらぎが敷設された直後では、殆ど変形していない状態にあり、鉄道運行時の騒音低減作用及び防振作用を十分に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 弾性体被覆コンクリート製まくらぎの一部断面を含む側面図。
【図２】 図１の弾性体被覆コンクリート製まくらぎの一部断面を含む平面図。
【図３】 弾性体に埋設される断面Ｕ字状の金属板の斜視図。
【図４】 図１の弾性体被覆コンクリート製まくらぎの４−４線断面図。
【図５】 図１の弾性体被覆コンクリート製まくらぎの５−５線断面図。
【符号の説明】
１０ 弾性体被覆コンクリート製まくらぎ
１２ コンクリート製まくらぎ本体
１４ 弾性体
１６ ボルト孔
１８ アンカー
２０ 金属板
２０ａ 貫通孔
２２ 弾性材
２４ 弾性材
２６ 弾性材
２８ Ｕ字状部分
３０ 梁部分
３２ 薄肉部
３４ 薄肉部
３６ 厚肉底部
３８ 厚肉側部

Claims (2)

1. 砕石道床に敷設されるコンクリート製まくらぎにおいて、該コンクリート製まくらぎが、
   レールを支持するコンクリート製まくらぎ本体と、該コンクリート製まくらぎ本体の少なくとも底面及び側面を被覆する弾性体とを有し、
   前記弾性体が、前記コンクリート製まくらぎ本体の前記底面及び側面に対して隙間を以て対向する断面Ｕ字状の金属板と、前記コンクリート製まくらぎ本体と前記金属板の隙間に充填されるとともに前記金属板の外表面を覆う弾性材よりなることを特徴とする、弾性体被覆コンクリート製まくらぎ。
2. 前記コンクリート製まくらぎ本体と前記金属板の隙間に充填される弾性材の厚みが前記金属板の外表面を覆う弾性材の厚みより厚い、請求項１の弾性体被覆コンクリート製まくらぎ。

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