JP4448956B2 - Shock absorber and falling bridge prevention device incorporating the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置に関し、さらに詳細には、例えば橋台のパラペットに設置されて橋桁が衝突する際の衝撃を緩和し、エネルギーを吸収するために用いられる緩衝装置及びその機能を取り入れた落橋防止装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に、橋台のパラペットと橋桁端部との間には、橋桁の温度変化による伸縮や活加重による橋桁の回転変位を許容するために遊間が形成されている。橋桁の鉛直荷重を支持する支承としては、近年、ゴム支承が多く採用されている。このゴム支承は地震時においてせん断変形して、そのばねの力で水平力に抵抗するものであるが、これを越える大きな水平力が働いたとき橋桁がパラペットに衝突するため、この衝突力を弱めるための緩衝装置がパラペット側に設置されている。
【0003】
緩衝装置は、従来、単にゴムからなるもの、ハニカム状緩衝材からなるもの等種々提案されている。しかしながら、これらには一長一短がある。ゴムの場合はエネルギーの吸収量は非常に小さく、ハニカム状緩衝材の場合はエネルギー吸収量は大きいが、特定の荷重に達するとそれ以上の荷重の支持力はなくなる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を期待することができる緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、一方の構造物に設けられ、他方の構造物から受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと
を備えてなる緩衝装置にある。
【0006】
また、この発明は、一方の構造物に設けられ、他方の構造物から伝達される衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置された環状弾性体と
を備えてなる緩衝装置にある。
【0007】
さらに、この発明は、橋桁の橋軸方向端部に、一方の端部が取付けられた連結部材により前記橋桁が橋脚、橋台等の下部構造物から落下するのを防止するための落橋防止装置であって、
前記橋桁の端部に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が挿通される中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置され、かつ前記連結部材が挿通される環状弾性体と
を備えてなる落橋防止装置にある。
【0008】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図1は、この発明による緩衝装置1の適用例を示している。橋桁2は桁端部において橋台3上に設置されたゴム支承4により鉛直荷重が支持されている。ゴム支承4は周知のように、ゴム層と鋼板を積層してなるものである。橋桁の桁端部と橋台3のパラペット5との間には遊間6が形成され、緩衝装置1はこの遊間6に設置され、桁端部と対向するようにパラペット5に固定されている。
【0009】
図2は緩衝装置1の詳細を示す軸方向断面図、図3は図2のA−A線断面図である。緩衝装置1は支持円筒7、支圧板8及び円筒形くさび9で構成されている。支持円筒7の一方の端部はベースプレート10に溶接等により固定され、このベースプレート10はアンカーボルト11によりパラペット5に固定されている。
【0010】
支圧板8は支持円筒7の他方の端部に溶接等により固定され、この支圧板8の中央部には支持円筒側7に向けて径が漸減するテーパ孔12が形成されている。このテーパ孔12に、後端部にストッパ部16を有する円筒形くさび9の先端部が嵌合している。円筒形くさび9の外周面はテーパ孔12と同方向に径が漸減するテーパ面9aとなっていて、支圧板8への取付時にはテーパ孔12に軽く圧入された状態で嵌合している。テーパ孔12及び円筒形くさび9の外周面9aのテーパ角度は、1度から15度の範囲から選択される。支圧板8及び円筒形くさび9を含む緩衝装置1を構成する各部材は、いずれも鋼材で作られている。
【0011】
上記緩衝装置1において、大地震時に橋桁2に作用する慣性力により衝撃荷重Pが加わると、円筒形くさび9は半径方向に絞り込まれながらテーパ孔12に圧入し、図2に鎖線で示すように支持円筒7内に押し込まれる。このとき、例えばハンマーで木材に釘を打ち込む場合に、ハンマーの慣性力が釘と木材との摩擦力で吸収されて反動が無くなる(すなわちハンマーの持つエネルギーが吸収される)如く、円筒形くさび9と支圧板8との間に生じる摩擦力で橋桁2の慣性力によるエネルギーが吸収される。
【0012】
また、ハンマーで木材に釘を打ち込む場合に、釘は初めは小さい力で木材に入り込むが、入り込むにしたがって徐々に大きな力を必要とすると同様に、円筒形くさび9は絞り込み圧入に伴って支圧板8との摩擦力が順次増加する。このように、圧入に伴って摩擦力が順次増加することから、高いエネルギー吸収効果が得られる。
【0013】
図4は別の実施形態を示す軸方向断面図、図5は図4のB−B線矢視図である。上記実施形態では支圧板8に1個の円筒形くさび9を取り付けたが、この実施形態のように支圧板8に複数個の円筒形くさび9を取り付けるようにしてもよい
【0014】
図6は、さらに別の実施形態を示す軸方向断面図、図7は図6のC−C線断面図である。この実施の形態では支圧板8が支持円筒7の内部に軸方向に移動自在に配置されている。また、円筒形くさび9の先端及び後端にはそれぞれ蓋体13及びストッパプレート14が設けられ、これらの部材13,14はボルト15により一体に連結されている。先端の蓋体13の外周面は円筒形くさび9のテーパ角度よりも大きいテーパ面となっている。
【0015】
また、支圧板8によって区画される支持円筒7の内部には、環状ゴム20が支圧板8の内面に接して配置されている。環状ゴム20は天然ゴム又はクロロプレンゴム等からなり、内外周に支圧板8側に向けて径が漸減する内周テーパ面20a及び外周テーパ面20bを有している。図において符号22は補強リブを示している。
【0016】
この実施形態の場合、円筒形くさび9が衝撃荷重Pを受けると、支圧板8が移動して、環状ゴム20が半径方向に膨出しながら圧縮変形し、衝撃を緩和するとともにエネルギーを吸収する。そして、所定の荷重に達すると円筒形くさび9がテーパ孔12に圧入し、摩擦によりエネルギーが吸収される。
【0017】
環状ゴム20は支持円筒7との間に隙間21を形成する外周テーパ面20bを持っているので、半径方向内方のみならず外方にも膨出可能である。したがって、環状ゴム20の変形量が大きく、高いエネルギー吸収効果が得られる。また、環状ゴム20は内周にもテーパ面20aを持っているので、半径方向内方に膨出しても円筒形くさび9の圧入を遮断することはなく、支圧板8から押し出された円筒形くさび9は環状ゴム20の内周面を押しのけながら入ってゆくことになる。
【0018】
なお、この実施形態のように環状ゴム20を併用する場合、円筒形くさび9は、橋桁2から受ける荷重が設計荷重の 20%〜 60% 程度に達したときに圧入が始まり、設計荷重で所定量の圧入が終了するように設計する。また、図2,図3に示した実施形態のように、ゴムを併用しない場合は設計荷重の 0 〜 10% ぐらいから圧入が始まるようにする。
【0019】
図8及び図9は、図6及び図7に示した緩衝装置を組み込んだ落橋防止装置の実施形態を示し、図8は橋軸直角方向に沿って見た正面図、図9は水平断面図である。この実施の形態は、橋桁2,2の各桁端部を落橋防止装置30によって連結した例である。
【0020】
落橋防止装置30は橋桁2,2の各桁端部に取付けられ、これらの桁端部を連結する部材である連結ケーブル31を有している。図9に示すように、落橋防止装置30はブラケット32を介して桁端部に取り付けられる。このブラケット32は橋桁2のウェブ(鋼桁の場合)にライナープレート33を介して多数の取付ボルト34により固定される取付プレート35と、取付プレート35に設けられた上下一対の水平プレート36,36と、これらの水平プレート36,36の中間部を横切る橋軸方向に直角な鉛直プレート37と、水平プレート36,36間に設けられた一対の仕切プレート38,38とからなっている。
【0021】
緩衝装置1を構成する支持円筒7はベースプレート10を介して鉛直プレート37に水平向きに固定されている。この支持円筒7の内部には上記実施形態で説明したように、支圧板8と環状ゴム20とが配置され、支圧板8のテーパ孔12には円筒形くさび9が嵌合している。
【0022】
水平プレート36及び仕切プレート38,38により区画された空間39の入口部には偏向ブロック40が固定されている。この偏向ブロック40はポリエチレン等の合成樹脂を成形した2つの分割ブロックからなり、入口側が漸次広がる連結ケーブルの挿通孔41を有している。
【0023】
連結ケーブル31は、偏向ブロック40、鉛直プレート37、環状ゴム20及び円筒形くさび9に挿通され、端部42が円筒形くさび9から突出している。なお、この連結ケーブル31はPC鋼より線31aと、PC鋼より線31aが挿入固定される鋼製のマンション31bと、PC鋼より線31aを被覆する合成樹脂製の被覆材31cとからなっている。
【0024】
連結ケーブル31の端部42すなわちマンション31bの端部42には、雄ねじ部43が形成されている。この雄ねじ部43には、それぞれストッパを構成するワッシャ44とナット45が装着されている。そして、ワッシャ44と支圧板8との間には、マンション31bを包囲するコイルスプリング46が配置されている。連結ケーブル31の移動量は、ナット45の装着位置を変えることにより調整することができる。筒状のカバー47は、連結ケーブル31の端部42を覆うためのものであって、支持円筒7に着脱自在に取付けられている。
【0025】
上記落橋防止装置において、大地震により橋桁2が慣性力を受けると、連結ケーブル31には水平方向の衝撃力Pが作用する。この衝撃力によりコイルスプリング46が圧縮変形するとともに、支圧板8が支持円筒7内を移動する。この支圧板8の移動により、上記実施形態で説明したと同様に環状ゴム20が半径方向に膨出しながら圧縮変形する。また、円筒形くさび9が支圧板8のテーパ孔12に圧入し、環状ゴム20の圧縮変形と円筒形くさび9の圧入の際の摩擦により衝撃エネルギーが吸収される。
【0026】
図10は、この発明による緩衝装置の力学特性を示す荷重−変位線図(P−δ線図)である。Aはゴムのみを用いた場合の特性線、Bは円筒形くさびのみを用いた場合の特性線、Cはゴム及び円筒形くさびを併用した場合の特性線である。斜線部X1 及びX2 は、それぞれゴムのみを用いた場合と、ゴム及び円筒形くさびを併用した場合とのエネルギー吸収量を示している。ゴムのみを使用した場合は、立ち上がりが大きく緩衝作用の点では優れているが、エネルギー吸収量は小さい。一方、くさびを使用すると設計荷重Pに達するまでの変形量が大きいので、エネルギー吸収量は大きくなる。したがって、これらゴム及びくさびを併用すると(特性線C)、所定荷重P1 でくさびが働き、緩衝作用及びエネルギー吸収量に関して良好な特性が得られる。
【0027】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。すなわち、この発明による緩衝装置は、上記実施の形態に限らず、衝撃荷重が作用する構造物であれば各種の構造物に適用できる。また、緩衝装置を構成する各部材の形状は上記実施の形態に限らず、円筒形に代えて多角形筒としても所要の効果が得られる。
【0028】
【発明の効果】
以上のように、この発明の緩衝装置は、くさびの圧入の際の摩擦によるエネルギー吸収を図ったものであり、簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明による緩衝装置の適用例を示す図である。
【図2】緩衝装置の詳細を示す軸方向断面図である。
【図3】図2のA−A線断面図である。
【図4】別の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図5】図4のB−B線矢視図である。
【図6】さらに別の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図7】図6のC−C線断面図である。
【図8】図6,図7に示した緩衝装置を組み込んだ落橋防止装置の実施形態を示す、橋軸直角方向に沿って見た図である。
【図9】同上のものの水平断面図である。
【図10】この発明による緩衝装置の力学特性線図である。
【符号の説明】
1:緩衝装置
2:橋桁
3:橋台
4:ゴム支承
8:支圧板
9:円筒形くさび
12:テーパ孔
20:環状ゴム
30:落橋防止装置
31:連結ケーブル
32:ブラケット
44:ワッシャ
45:ナット
46:コイルスプリング[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a shock absorber and a fallen bridge prevention device incorporating the shock absorber, and more specifically, for example, a shock absorber that is installed in a parapet of an abutment and is used to reduce impact and absorb energy when a bridge girder collides. The present invention also relates to a fallen bridge prevention device incorporating the function.
[0002]
[Prior art]
In general, a gap is formed between the parapet of the abutment and the end portion of the bridge girder in order to allow expansion / contraction due to temperature change of the bridge girder and rotational displacement of the bridge girder due to live load. In recent years, rubber bearings are often used as bearings for supporting the vertical load of bridge girders. This rubber bearing is sheared during an earthquake and resists horizontal force with the force of its spring, but when a large horizontal force exceeding this is applied, the bridge girder collides with the parapet, so this impact force is weakened. A shock absorber is installed on the parapet side.
[0003]
Various types of shock absorbers have been proposed in the past, such as those made simply of rubber and those made of a honeycomb-like buffer material. However, these have advantages and disadvantages. In the case of rubber, the amount of energy absorption is very small, and in the case of the honeycomb-shaped cushioning material, the amount of energy absorption is large, but when a specific load is reached, the supporting force for loads beyond that is lost.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made based on the technical background as described above, and achieves the following object.
An object of the present invention is to provide a shock absorber capable of expecting a large amount of energy absorption with a simple structure and a fallen bridge prevention device incorporating the shock absorber.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to achieve the above object.
That is, the present invention is a shock absorber provided in one structure, for mitigating the impact force received from the other structure, and for absorbing energy,
A support tube fixed to the one structure;
A support plate fixed to the end of the support cylinder and having a tapered hole in the center;
The shock absorber includes a hollow cylindrical wedge having a tip end fitted into the tapered hole.
[0006]
The present invention is also a shock absorber provided in one structure for relaxing the impact force transmitted from the other structure and absorbing energy,
A support tube fixed to the one structure;
A bearing plate that is movably disposed in the axial direction inside the support cylinder and has a tapered hole in the center;
A hollow cylindrical wedge whose tip is fitted into the tapered hole;
The shock absorber includes an annular elastic body disposed inside the support cylinder defined by the pressure plate.
[0007]
Furthermore, the present invention is a falling bridge prevention device for preventing the bridge girder from dropping from a lower structure such as a bridge pier or an abutment by a connecting member having one end attached to the bridge axial direction end of the bridge girder. There,
A support tube fixed to the end of the bridge beam;
A bearing plate that is movably disposed in the axial direction inside the support cylinder and has a tapered hole in the center;
A hollow cylindrical wedge in which a tip portion is fitted into the tapered hole and the connecting member is inserted;
There is a falling bridge prevention device including an annular elastic body that is disposed inside the support cylinder defined by the bearing plate and through which the connecting member is inserted.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an application example of a shock absorber 1 according to the present invention. The
[0009]
2 is an axial cross-sectional view showing details of the shock absorber 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. The shock absorber 1 includes a
[0010]
The
[0011]
In the shock absorber 1, when an impact load P is applied due to the inertial force acting on the
[0012]
In addition, when a nail is driven into wood with a hammer, the nail enters the wood with a small force at first, but as the force increases gradually as the nail enters, the
[0013]
FIG. 4 is an axial sectional view showing another embodiment, and FIG. 5 is a view taken along the line BB in FIG. In the above embodiment, one
6 is an axial cross-sectional view showing still another embodiment, and FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line CC of FIG. In this embodiment, the bearing
[0015]
An
[0016]
In the case of this embodiment, when the
[0017]
Since the
[0018]
When the
[0019]
8 and FIG. 9 show an embodiment of the falling bridge prevention device incorporating the shock absorber shown in FIG. 6 and FIG. 7, FIG. 8 is a front view seen along the direction perpendicular to the bridge axis, and FIG. 9 is a horizontal sectional view. It is. This embodiment is an example in which the end portions of the
[0020]
The falling
[0021]
The
[0022]
A
[0023]
The connecting
[0024]
A
[0025]
When the
[0026]
FIG. 10 is a load-displacement diagram (P-δ diagram) showing the mechanical characteristics of the shock absorber according to the present invention. A is a characteristic line when only rubber is used, B is a characteristic line when only a cylindrical wedge is used, and C is a characteristic line when rubber and a cylindrical wedge are used together. The hatched portions X 1 and X 2 indicate energy absorption amounts when only rubber is used and when rubber and a cylindrical wedge are used in combination, respectively. When only rubber is used, the rise is large and the buffering action is excellent, but the energy absorption is small. On the other hand, when the wedge is used, the amount of deformation until reaching the design load P is large, so that the amount of energy absorption increases. Therefore, when used together these rubbers and wedges (characteristic line C), serves a predetermined load P 1 Dekusabi, good characteristics are obtained for cushioning and energy absorption amount.
[0027]
The above embodiment is merely an example, and the present invention can be modified in various ways. That is, the shock absorber according to the present invention is not limited to the above embodiment, and can be applied to various structures as long as it is a structure on which an impact load acts. Moreover, the shape of each member which comprises a buffer device is not restricted to the said embodiment, A required effect is acquired even if it replaces with a cylindrical shape and is a polygonal cylinder.
[0028]
【The invention's effect】
As described above, the shock absorber according to the present invention is designed to absorb energy by friction during the press-fitting of the wedge, and can obtain a large amount of energy absorption with a simple structure.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an application example of a shock absorber according to the present invention.
FIG. 2 is an axial sectional view showing details of the shock absorber.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing another embodiment.
FIG. 5 is a view taken along the line BB in FIG. 4;
FIG. 6 is an axial sectional view showing still another embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 8 is a view taken along a direction perpendicular to the bridge axis, showing an embodiment of a falling-bridge preventing device incorporating the shock absorber shown in FIGS. 6 and 7;
FIG. 9 is a horizontal sectional view of the above.
FIG. 10 is a dynamic characteristic diagram of the shock absorber according to the present invention.
[Explanation of symbols]
1: shock absorber 2: bridge girder 3: abutment 4: rubber bearing 8: bearing plate 9: cylindrical wedge 12: taper hole 20: annular rubber 30: falling bridge prevention device 31: connecting cable 32: bracket 44: washer 45: nut 46 :coil spring
Claims (3)
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと
を備えてなる緩衝装置。A shock absorber that is provided in one structure, reduces the impact force received from the other structure, and absorbs energy,
A support tube fixed to the one structure;
A support plate fixed to the end of the support cylinder and having a tapered hole in the center;
A shock absorber comprising a hollow cylindrical wedge having a tip end fitted in the tapered hole.
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置された環状弾性体と
を備えてなる緩衝装置。A shock absorber provided in one structure for relaxing the impact force transmitted from the other structure and absorbing energy,
A support tube fixed to the one structure;
A bearing plate that is movably disposed in the axial direction inside the support cylinder and has a tapered hole in the center;
A hollow cylindrical wedge having a tip fitted in the tapered hole;
A shock absorber comprising: an annular elastic body disposed inside the support cylinder defined by the pressure bearing plate.
前記橋桁の端部に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が挿通される中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置され、かつ前記連結部材が挿通される環状弾性体と
を備えてなる落橋防止装置。A bridge prevention device for preventing the bridge girder from falling from a lower structure such as a bridge pier or an abutment by a connecting member having one end attached to the bridge axial direction end of the bridge girder,
A support tube fixed to the end of the bridge beam;
A bearing plate that is movably disposed in the axial direction inside the support cylinder and has a tapered hole in the center;
A hollow cylindrical wedge in which a tip portion is fitted into the tapered hole and the connecting member is inserted;
A falling bridge prevention device comprising: an annular elastic body that is disposed inside the support cylinder defined by the bearing plate and through which the connecting member is inserted.
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