JP4449018B2 - 落橋防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震等の災害時に橋桁が橋脚や橋台などの下部構造物から落下するのを防止する落橋防止装置に関するものである。

通常、道路橋や鉄道橋などの橋梁は、地震等によりその橋脚や橋台に大きな水平力が作用すると、橋脚や橋台が損壊するばかりでなく、それらが振動して橋桁が落下すなわち落橋するという被害をもたらす。このような橋桁の落下を防止するための落橋防止として、以前は、橋脚上の桁間や橋台と桁とをＰＣケーブルにより連結するもの、或いはリンクにより連結するものが用いられていた。

しかしながら、上記のような落橋防止装置は、大地震時においてその衝撃力を吸収する機構を備えておらず、荷重が急激に作用する構造になっている。また、既設橋梁の耐震補強の際には、変位制限装置（地震時のエネルギー吸収装置）と落橋防止装置とを設置することが多いが、これら２つを個別に設置するのは困難が多い。そこで、衝撃力吸収機能を持たせた落橋防止装置として例えば特許文献１に記載のものが知られている。

この文献に記載の落橋防止装置は、橋桁などの橋梁部材同士を連結する連結ケーブルと、この連結ケーブルが挿通される筒体とを備えている。そして、筒体は一方の橋梁部材に連結ケーブルの軸方向と平行な方向に移動可能に取り付けられ、かつ、コイルばねによって他方の橋梁部材から離れる方向に付勢されており、この筒体と連結ケーブルの端部とはノックオフボルトで締結されている。

この落橋防止装置では、設計最大移動量のうち、温度変化、活荷重及び小中規模の地震による移動量のみをコイルばねで対応し、設計最大移動量にまで至るような大地震による移動量はノックオフボルトの破断又は筒体の破壊による連結ケーブルの移動を確保により対応させるようになっている。
特開平１１−３１５５１０号公報

上記した落橋防止装置は、連結ケーブルに一定の引張荷重が作用した時に筒体と連結ケーブルと締結するノックオフボルトが破断することで、連結ケーブルがそれまでの変位制限位置を越えて変位できるようにしている。ところが、当該引張荷重とノックオフボルトが破断する荷重とを合致させるためには、ボルトの本数やサイズ、座金部のタップなどを変更しなければならず、そのためには、複雑な設計検討が必要であり、各部材の加工が煩雑になるという問題点がある。

また、連結ケーブルと一緒に筒体が移動する構成になっているので、筒体の移動を軸方向に規制するための別の案内部材が必要であり、構造が複雑で部品点数が多く、施工に手間を要し、コストが高くなるという問題点がある。また、ノックオフボルト切断後の移動量が多い構造の場合、筒体が長くなるため、重さで下側に傾く傾向があり、温度変化、活荷重時における連結ケーブルの円滑な動きは期待しづらいといった問題点もある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造がコンパクトで製作が簡単であり、破断部の強度計算も簡単な落橋防止装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明の落橋防止装置は、橋桁の橋軸方向端部に一方の端部が取り付けられた連結ケーブルにより、橋桁が橋脚、橋台等の下部構造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、
橋桁の端部に取り付けられ連結ケーブルが挿通される挿通孔を有する支持板と、支持板に固定されその内部に連結ケーブルが通る筒体と、支持板から突出して筒体の内部を通る連結ケーブルの先端部に固定されたストッパとを備え、
筒体には支持板と反対側の端部に鍔状のフランジが設けられ、そのフランジと接続する軸方向の補強リブが周囲に複数本設けられ、フランジの内端には筒体の内部に突き出る内向き突出部分が形成されており、
連結ケーブルには中間リングが軸方向に移動可能な状態で嵌め込まれ、その中間リングには筒体におけるフランジの内向き突出部分と軸方向に重なり合う外向き突出部分が形成され、ストッパと中間リングの間には中間リングを支持板の側に付勢することにより中間リングの外向き突出部分をフランジの内向き突出部分に押し付けるためのコイルばねが設けられており、
中間リングの外向き突出部分とフランジの内向き突出部分に一定以上の荷重が作用した時に何れか一方が破断するように構成されていることを特徴としている。

本発明の落橋防止装置は、カバーとなる筒体にフランジと補強リブを付け、連結ケーブルのストッパとの間でコイルばねを抑えるための中間リングを設けただけのシンプルな構造としたので、コンパクトで製作が簡単であり、コストが低く抑えられる。しかも、中間リングの外向き突出部分とフランジの内向き突出部分の何れかのせん断破壊によって変位制限が解除されるので、前記のようにノックオフボルトの破断によって変位制限が解除される場合に比べ、その変位制限が解除される時の荷重の設定が容易である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明するが、本発明の落橋防止装置は、前記した落橋防止装置と同様、橋桁の橋軸方向端部に一方の端部が取り付けられた連結ケーブルにより、橋桁が橋脚、橋台等の下部構造から落下するのを防止するための落橋防止装置であり、橋脚上で互いに隣接する橋桁の端部同士を連結する場合のみならず、橋の端部において橋台の上向き突出部と橋桁の端部とを連結する場合についても同様に用いられる。

図１は本発明の第１の形態に係る落橋防止装置の一例を示す断面図である。

この落橋防止装置１０は、図示のように、橋桁の端部に取り付けられ連結ケーブル１１が挿通される挿通孔を有する支持板１２と、支持板１２に固定されその内部に連結ケーブルが通る円筒状の筒体１３と、支持板１２から突出して筒体１３の内部を通る連結ケーブル１１の先端部に固定されたストッパ１４とを備えており、ストッパ１４は連結ケーブル１１の端部に切られたネジに螺合するナットで構成されている。図中１５はゴム等からなるクッション材であり、橋桁に取り付けるためのブラケット１６と支持板１２との間に配置される。

筒体１３には支持板１２と反対側の端部に鍔状のフランジ１７が設けられ、そのフランジ１７と接続する軸方向の補強リブ１８が周囲に複数本設けられ、フランジ１７の内端には筒体１３の内部に突き出る内向き突出部分１７ａが形成されている。また、筒体１３を支持板１２に取り付けるために筒体１３の支持板側にもフランジ１９が設けられており、補強リブ１８はこれらのフランジ１７，１９の間に取り付けられる。フランジ１７，１９はリング状の板材、補強リブ１８は細長状の板材であり、これらのフランジ１７，１９と補強リブ１８は筒体１３に対して溶接で取り付けてある。この補強リブ１８は、筒体１３を軸方向に押圧する荷重がかかった時に筒体１３が座屈しないようにする役目があり、例えば４本を直交して設けるなど周方向に均等に配置する。

連結ケーブル１１にはドーナッツ状の中間リング２０が軸方向に移動可能な状態で嵌め込まれており、その中間リング２０には筒体１３におけるフランジ１７の内向き突出部分１７ａと軸方向に重なり合う外向き突出部分２０ａが形成されている。そして、ストッパ１４と中間リング２０の間には中間リング２０を支持板１２の側へ付勢するためのコイルばね２１が設けられており、中間リング２０にはコイルばね２１の一方の端部を収納するための深い凹部２０ｂが設けられている。これにより、中間リング２０の外向き突出部分２０ａはフランジ１７の内向き突出部分１７ａに押し付けられた状態となる。また、ストッパ１４の内側にはコイルばね２１の他方の端部を当接させる円板状の止め部材２２が配置されており、この止め部材２２が中間リング２０に当接する状態では、圧縮されたコイルばね２１が中間リング２０の凹部２０ｂに収まるようになっている。

また、ストッパ１４を含む連結ケーブル１１の先端側を覆うようにしてカバー２３が筒体１３を延長する形で取り付けられている。具体的には、筒体１３と同径で有底のカバー２３がその取付けフランジ２４を筒体１３のフランジ１７にネジで固定することにより筒体１３に取り付けられている。

中間リング２０の外向き突出部分２０ａは、中間リング２０の外周面から周状にリップ状に突き出ており、その付け根の部分には、図２の一部拡大図に示す如くフランジ１７の側にノッチ２０ｃが形成されている。したがって、中間リング２０が支持板１２の方向に押されて、中間リング２０の外向き突出部分２０ａとフランジ１７の内向き突出部分１７ａに一定以上の荷重が作用すると、リップ状の外向き突出部分２０ａはせん断により破断するようになっている。その破断荷重は、外向き突出部分２０ａのノッチ２０ｃを考慮したせん断方向の断面積の大きさにより設定することができる。

上記の構成からなる落橋防止装置１０は、通常使用時において橋桁同士が水平方向に僅かに相対変位する場合、その相対変位はストッパ１４と止め部材２２の移動に伴うコイルばね２１の伸縮変形によって吸収され、連結ケーブル１１と中間リング２０に大きな荷重は作用しない。

ところが、大地震により橋桁が大きく移動すると、コイルばね２１が圧縮変形してストッパ１４と止め部材２２とが中間リング２０に当接して相対変位ができなくなり、この状態でさらに連結ケーブル１１に荷重が作用すると、少しはクッション材１５の弾性変形により衝撃が吸収されるが、一定荷重に達するとその荷重に負けて中間リング２０の外向き突出部分２０ａがせん断破壊される。その後の橋桁同士の相対変位量の増大に伴い、中間リング２０はストッパ１４により止め部材２２を介して押される状態で筒体１３内に嵌入していく。そして、中間リング２０は筒体１３の奥まで移動し、支持板１２に当たった状態で停止する。支持板１２とブラケット１６との間にクッション材１５があるため、このクッション材１５の弾性変形で再度衝撃が吸収されながら停止し、この停止位置で連結ケーブル１１により橋桁同士の連結状態が保持され、橋桁が橋脚や橋台などの下部構造物から落下するのが防止される。

図３は本発明の第２の形態に係る落橋防止装置の一例を示す断面図である。

この落橋防止装置３０は、図示のように、橋桁の端部に取り付けられ連結ケーブル３１が挿通される挿通孔を有する支持板３２と、支持板３２に固定されその内部に連結ケーブルが通る円筒状の筒体３３と、支持板３２から突出して筒体３３の内部を通る連結ケーブル３１の先端部に固定されたストッパ３４とを備えており、ストッパ３４は連結ケーブル３１の端部に切られたネジに螺合するナットで構成されている。図中３５はゴム等からなるクッション材であり、橋桁に取り付けるためのブラケット３６と支持板３２との間に配置される。

筒体３３には支持板３２と反対側の端部に鍔状のフランジ３７が設けられ、そのフランジ３７と接続する軸方向の補強リブ３８が周囲に複数本設けられ、フランジ３７の内端には筒体３３の内部に突き出る内向き突出部分３７ａが形成されている。また、筒体３３を支持板３２に取り付けるために筒体３３の支持板側にもフランジ３９が設けられており、補強リブ３８はこれらのフランジ３７，３９の間に取り付けられる。フランジ３７，３９はリング状の板材、補強リブ３８は細長状の板材であり、これらのフランジ３７，３９と補強リブ３８は筒体３３に対して溶接で取り付けてある。この補強リブ３８は、筒体３３を軸方向に押圧する荷重がかかった時に筒体３３が座屈しないようにする役目があり、例えば４本を直交して設けるなど周方向に均等に配置する。

連結ケーブル３１にはドーナッツ状の中間リング４０が軸方向に移動可能な状態で嵌め込まれており、その中間リング４０には筒体３３におけるフランジ３７の内向き突出部分３７ａと軸方向に重なり合う外向き突出部分４０ａが形成されている。そして、ストッパ３４と中間リング４０の間には中間リング４０を支持板３２の側へ付勢するためのコイルばね４１が設けられており、中間リング４０にはコイルばね４１の一方の端部を収納するための浅い凹部４０ｂが設けられている。これにより、中間リング４０の外向き突出部分４０ａはフランジ３７の内向き突出部分３７ａに押し付けられた状態となる。また、ストッパ３４の内側にはコイルばね４１の他方の端部を支える筒部付きの保持部材４２が配置されており、この保持部材４２の筒部先端が中間リング４０に当接する状態では、圧縮されたコイルばね４１が保持部材４２の筒部の周囲に収まるようになっている。

また、ストッパ３４を含む連結ケーブル３１の先端側を覆うようにしてカバー４３が筒体３３を延長する形で取り付けられている。具体的には、筒体３３と同径で有底のカバー４３がその取付けフランジ４４を筒体３３のフランジ３７にネジで固定することにより筒体３３に取り付けられている。

フランジ３７の内向き突出部分３７ａは、フランジ３７の内周面から周状にリップ状に突き出ており、その付け根の部分には、図４の一部拡大図に示す如く中間リング４０の側にノッチ３７ｂが形成されている。したがって、中間リング４０が支持板３２の方向に押されて、中間リング４０の外向き突出部分４０ａとフランジ３７の内向き突出部分３７ａに一定以上の荷重が作用すると、リップ状の内向き突出部分３７ａはせん断により破断するようになっている。その破断荷重は、内向き突出部分３７ａのノッチ３７ｂを考慮したせん断方向の断面積の大きさにより設定することができる。

上記の構成からなる落橋防止装置３０は、通常使用時において橋桁同士が水平方向に僅かに相対変位する場合、その相対変位はストッパ３４と保持部材４２の移動に伴うコイルばね４１の伸縮変形によって吸収され、連結ケーブル３１と中間リング４０に大きな荷重は作用しない。

ところが、大地震により橋桁が大きく移動すると、コイルばね４１が圧縮変形してストッパ３４と保持部材４２とが中間リング４０に当接して相対変位ができなくなり、この状態でさらに連結ケーブル３１に荷重が作用すると、少しはクッション材３５の弾性変形により衝撃が吸収されるが、一定荷重に達するとその荷重に負けてフランジ３７の内向き突出部分３７ａがせん断破壊される。その後の橋桁同士の相対変位量の増大に伴い、中間リング４０はストッパ３４により保持部材４２を介して押される状態で筒体３３内に嵌入していく。そして、中間リング４０は筒体３３の奥まで移動し、支持板３２に当たった状態で停止する。支持板３２とブラケット３６との間にクッション材３５があるため、このクッション材３５の弾性変形で再度衝撃が吸収されながら停止し、この停止位置で連結ケーブル３１により橋桁同士の連結状態が保持され、橋桁が橋脚や橋台などの下部構造物から落下するのが防止される。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明してきたが、本発明による落橋防止装置は、上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることは当然のことである。

本発明の第１の形態に係る落橋防止装置の一例を示す断面図である。 図１の要部を示す一部拡大図である。 本発明の第２の形態に係る落橋防止装置の一例を示す断面図である。 図３の要部を示す一部拡大図である。

符号の説明

１０ 落橋防止装置
１１ 連結ケーブル
１２ 支持板
１３ 筒体
１４ ストッパ
１５ クッション材
１６ ブラケット
１７ フランジ
１７ａ 内向き突出部分
１８ 補強リブ
１９ フランジ
２０ 中間リング
２０ａ 外向き突出部分
２０ｂ 凹部
２０ｃ ノッチ
２１ コイルばね
２１ 止め部材
２３ カバー
２４ フランジ
３０ 落橋防止装置
３１ 連結ケーブル
３２ 支持板
３３ 筒体
３４ ストッパ
３５ クッション材
３６ ブラケット
３７ フランジ
３７ａ 内向き突出部分
３７ｂ ノッチ
３８ 補強リブ
３９ フランジ
４０ 中間リング
４０ａ 外向き突出部分
４０ｂ 凹部
４１ コイルばね
４２ 保持部材
４３ カバー
４４ フランジ

Claims (1)

1. 橋桁の橋軸方向端部に一方の端部が取り付けられた連結ケーブルにより、橋桁が橋脚、橋台等の下部構造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、
   橋桁の端部に取り付けられ連結ケーブルが挿通される挿通孔を有する支持板と、支持板に固定されその内部に連結ケーブルが通る筒体と、支持板から突出して筒体の内部を通る連結ケーブルの先端部に固定されたストッパとを備え、
   筒体には支持板と反対側の端部に鍔状のフランジが設けられ、そのフランジと接続する軸方向の補強リブが周囲に複数本設けられ、フランジの内端には筒体の内部に突き出る内向き突出部分が形成されており、
   連結ケーブルには中間リングが軸方向に移動可能な状態で嵌め込まれ、その中間リングには筒体におけるフランジの内向き突出部分と軸方向に重なり合う外向き突出部分が形成され、ストッパと中間リングの間には中間リングを支持板の側に付勢することにより中間リングの外向き突出部分をフランジの内向き突出部分に押し付けるためのコイルばねが設けられており、
   中間リングの外向き突出部分とフランジの内向き突出部分に一定以上の荷重が作用した時に何れか一方が破断するように構成されていることを特徴とする落橋防止装置。
   

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