JP4496101B2

JP4496101B2 - 道路、橋梁又は高架橋用伸縮継手

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Publication number: JP4496101B2
Application number: JP2005024777A
Authority: JP
Inventors: 佳宏宮城; 充昭小野; 隆文石塚
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2005-02-01
Filing date: 2005-02-01
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2025-02-01
Also published as: JP2006214083A

Description

本発明は、間隙を有して対向する基礎と基礎との間に配置される道路、橋梁又は高架橋用の伸縮継手に関し、とくに少なくとも一方の基礎に配置される側に二つの上溝と一つの下溝とが形成された伸縮継手に関する。

道路、橋梁又は高架橋用の伸縮継手は、間隙を有して対向する第１の基礎と第２の基礎との間に配置され、車両等の移動体が通過する通過面と、各基礎に載置される被載置面とを有する。また、温度による道路、橋梁桁又は高架橋の水平方向の伸縮を吸収するために、弾性部材を構成部材とするとともにこの弾性部材に溝が形成されている。とくに、水平方向に伸縮量が大きい場合には、少なくとも一方の基礎側の通過面に形成された二つの上溝と被通過面に形成された一つの下溝とを有するいわゆるダブル型伸縮継手が用いられる（例えば、特許文献１の段落〔００１７〕、〔００１８〕及び図４参照）。なお、「基礎」とは、伸縮継手が配置される道路、橋梁又は高架橋の基礎を意味する。

特開平１１−１３１４１１号公報（段落〔００１７〕、〔００１８〕及び図４）

ところが、特許文献１の図４に開示されている伸縮継手が間隙を有して対向する第１の基礎と第２の基礎との間に配置された場合、高温時における各基礎の水平方向への膨張作用により、種々の問題点が発生する。なお、本明細書において、第１の基礎と第２の基礎とが間隙を有して対向する（即ち、移動体が通過する方向）をＸ方向（第１の方向）と称する。

ここで、発生する種々の問題点について、図５（ａ）及び（ｂ）を参照しつつ説明する。なお、図５（ａ）は、第１の基礎側において、通過面に形成された二つの上溝と被通過面に形成された一つの下溝とを有する従来の伸縮継手のＸ方向に対して水平に直交する方向（以下、「Ｙ方向」と称する。）に見た断面の概略図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）に図示される伸縮継手の底面が浮き上がった状態を示す概略図である。なお、他方の基礎側にも同様の溝が形成されているが、ここでは、便宜上、一方の溝のみを図示する。

図５（ａ）において、伸縮継手１１０は、被載置面１３が第１の基礎２の載置面４に接面するように載置され、端部３０に形成された被固定部２８が第１の基礎２に固定されることにより、第１の基礎２に配置されている。また、被載置面１３と反対側の面、即ち、車両等の移動体が通過する通過面１２には、間隙Ｇに近い内溝（第１の溝）１１６と、内溝１１６に対して間隙Ｇと反対側（即ち、内溝１１６よりも端部３０側）に形成される外溝（第２の溝）１２０とが形成されている。ここで、内溝１１６は、内溝１１６の深さが外溝１２０の深さよりも浅くなるように形成されている。ここで、「深さ」とは、伸縮継手１１０の通過面１２に対して直交する方向（以下、「Ｚ方向」と称する。）における通過面１２と各溝１１６、１２０の底部１１８、１２２との距離を意味する。従って、図５（ａ）に図示されるように、外溝１２０の底部１２２を通過しかつＸ方向に伸びる仮想線Ｌ２が、内溝１１６の底部１１８を通過しかつＸ方向に伸びる仮想線Ｌ１よりも被載置面１３側に位置することとなる。また、被載置面１３には、Ｘ方向について内溝１１６と外溝１２０との間の略中央部に下溝（第３の溝）１２４が形成されている。さらに、内溝１１６と外溝１２０との間であってかつＺ方向について下溝１２４よりも通過面１２側には天板３８が設けられている。

なお、被載置面１３は、Ｘ方向について下溝１２４に対して内溝１１６側（即ち、下溝１２４よりも内溝１１６側を意味するが、下溝１２４よりも間隙Ｇ側ともいえる。）の被載置面１４と、Ｘ方向について下溝１２４に対して間隙Ｇと反対側（即ち、下溝１２４よりも外溝１２０側）の被載置面１５とを有する。

各基礎の水平方向への膨張作用により間隙Ｇが小さくなったとき、伸縮継手１１０に対してＸ方向の圧縮力Ｆが作用する。この圧縮力Ｆが所定値を超えると、図５（ｂ）に図示されるように、下溝１２４よりも内溝１１６側の被載置面１４が載置面４から浮き上がってしまう。即ち、下溝１２４に対して内溝１１６側の被載置面１４と第１の基礎２の載置面４との間に間隙σが形成されてしまうこととなる。

このように、下溝１２４よりも内溝１１６側の被載置面１４と第１の基礎２の載置面４との間に間隙σが形成された場合、先ず第１に、伸縮継手１１０の上を移動体が通過した場合に騒音が発生するという問題点が発生する。第２の、伸縮継手１１０の上を移動体が通過したとき、かかる移動体に乗車している者に対して衝撃が伝わり乗り心地が悪いという問題点が発生する。これらはいずれも、下溝１２４よりも内溝１１６側の被載置面１４と第１の基礎２の載置面４とが激しく接触することに起因するものである。

ここで、下溝１２４よりも内溝１１６側の被載置面１４と第１の基礎２との載置面との間に間隙σが形成される原因について考察する。伸縮継手１１０に対してＸ方向の圧縮力Ｆが作用したとき、各溝１１６、１２０、１２４は、それぞれ、Ｘ方向に変形することにより圧縮力Ｆを吸収する。このとき、Ｙ方向に見た断面において、内溝１１６と下溝１２４と天板３８と仮想線Ｌ１とに囲まれた領域（以下、「内側領域」と称する。）５０の断面積が、下溝１２４と外溝１２０と天板３８と仮想線Ｌ２とに囲まれた領域（以下、「外側領域」と称する。）５２の断面積よりも小さいことが原因の一つであると考えられる。即ち、内側領域５０の剛性が外側領域５２の剛性よりも小さいことによって下溝１２４よりも内溝１１６側の被載置面１４が載置面４から浮き上がり、この被載置面１４と第１の基礎の載置面４との間に間隙σが発生するものと思われる。なお、下溝１２４よりも外溝１２０側の被載置面１５と第１の基礎２の載置面４との間に間隙は発生しない。これは、伸縮継手１１０の端部３０が被固定部２８において第１の基礎２に固定されているからであると考えられる。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、間隙を有して対向する基礎と基礎との間に配置された伸縮継手に対して水平方向の大きな圧縮力が作用した場合において、下溝よりも内溝１１６側の被載置面の浮き上がりを軽減可能な伸縮継手を提供することを目的とする。

本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係る伸縮継手は、間隙を有して対向する第１の基礎と第２の基礎との間に配置され、移動体が通過する通過面と第１の基礎及び第２の基礎に載置される被載置面とを有する伸縮継手であって、移動体が通過する第１の方向に対して略直交する第２の方向に延在して前記通過面に形成された第１の溝と、第１の方向について前記第１の溝に対して前記間隙の反対側であって、第２の方向に延在して前記通過面に形成された第２の溝と、第１の方向について前記第１の溝と前記第２の溝との間の略中央部であって、第２の方向に延在して前記被載置面に形成された第３の溝と、第１の方向について前記第２の溝に対して前記第１の溝の反対側であって、かつ第２の方向に沿って並べて形成された第１の基礎又は第２の基礎に固定される複数の被固定部と、第１の方向について前記第１の溝と前記第２の溝との間であって、かつ前記第３の溝よりも通過面側に設けられた板状部材とを有し、前記第１の基礎及び前記第２の基礎の膨張作用により前記間隙が小さくなったときに生じうる前記第３の溝よりも前記間隙側の前記被載置面の浮き上がりを抑制すべく、前記第１の溝が、前記通過面から前記第１の溝の底部までの距離が前記通過面から前記第２の溝の底部までの距離よりも大きい距離となるように形成されているとともに、前記第２の方向に直交する断面において、前記第１の溝と前記第３の溝と前記板状部材と前記第１の溝の底部を通過しかつ前記第１の方向に伸びる仮想線とに固まれた内側領域の面積が、前記第３の溝と前記第２の溝と前記板状部材と第２の溝の底部を通過しかつ第１の方向に伸びる仮想線とに固まれた外側領域の面積よりも大きくなるように形成され、さらに、前記第１の溝及び前記第２の溝は、当該第１の溝の下方に内蔵されて前記間隙を跨ぐように配置される第１の鋼材の上面と前記第１の溝の底部との距離が、前記被固定部とともに固定されるよう前記第２の溝の下方に内蔵されるとともに前記第１の鋼材の上面より下方に配置される第２の鋼材の上面と前記第２の溝の底部との距離よりも小さくなるように形成されていることを特徴とする。

また、第１の溝、第２の溝及び第３の溝が延在する方向に見た断面において、第１の溝と第３の溝と板状部材と第１の溝の底部を通過しかつ第１の方向に伸びる仮想線とに囲まれた内側領域の面積が、第３の溝と第２の溝と板状部材と第２の溝の底部を通過しかつ第１の方向に伸びる仮想線とに囲まれた外側領域の面積よりも大きい。従って、内側領域の剛性が外側領域の剛性よりも大きくなる。

請求項１に記載の発明によれば、伸縮継手は、内側領域の剛性が外側領域の剛性よりも大きくなるので、間隙を有して対向する基礎と基礎との間に配置されて水平方向の大きな圧縮力が作用した場合であっても、下溝よりも内溝側の被載置面の浮き上がりを抑制することが可能となる。

以下、本発明に係る伸縮継手の好適な実施形態の例について、各図を参照しつつ説明する。なお、図５に図示した従来例と同一又は相当する部分には同一符号を付して説明する。

図１は、本発明に係る伸縮継手が道路に配置された場合における概略断面の一例を示す斜視図である。図１において、第１の基礎２と第２の基礎６との間には、従来例における伸縮継手１１０に代わる伸縮継手１０が間隙Ｇを跨いで配置されている。第１の基礎２及び第２の基礎６は、例えば、道路、橋梁又は高架橋の基礎となるコンクリートが該当する。なお、本実施形態において説明する伸縮継手１０のＸ方向の長さＨは、Ｈ＝８８７ｍｍである。

第１の基礎２及び第２の基礎６は、互いの間に間隙Ｇを有して対向しており、それぞれ、車両等の移動体が通過する通過面３、７と伸縮継手１０を載置するための載置面４、８とを有する。載置面４、８は、第１の基礎２と第２の基礎６との間に伸縮継手１０が配置された場合に、第１の基礎２及び第２の基礎６のそれぞれの通過面３、７と伸縮継手１０の通過面１２とが面一となるように、通過面３、７よりも低い位置に形成されている。

なお、伸縮継手１０との間の衝撃を緩和するために、第１の基礎２及び第２の基礎６の載置面４、８に弾性部材が配置されることもある。この場合、かかる弾性部材に伸縮継手１０が載置されるので、伸縮継手１０が載置される弾性部材の面を載置面と称することができる。

伸縮継手１０は、Ｘ方向の変位（伸縮）を吸収するために、弾性部材（例えばクロロプレンゴム）１１を構成の主体としている。

伸縮継手１０の通過面１２には、一対の内溝（第１の溝）１６が形成されている。内溝１６は、Ｙ方向に延在している。

Ｘ方向について内溝１６に対して間隙Ｇと反対側の通過面１２、即ち、間隙Ｇに対して内溝１６よりも外側の通過面１２には、Ｙ方向に延在する一対の外溝２０が形成されている。換言すれば、一対の外溝２０は、一対の内溝１６をＸ方向の両側から挟むように通過面１２に形成されている。

さらに、Ｘ方向について内溝１６と外溝２０との間の中央部の被載置面１３には、Ｙ方向に延在する一対の下溝２４が形成されている。換言すれば、一対の下溝２４は、それぞれ、内溝１６と外溝２０との距離が同じとなるよう、これらの各溝１６、２０によって両側から挟まれるように被載置面１３に形成されていることを意味する。この被載置面１３は、Ｘ方向について下溝２４よりも内溝１６側の被載置面１４と、Ｘ方向について下溝２４よりも外溝２０側の被載置面１５とを有する。

これらの各溝１６、２０、２４は、いずれも、伸縮継手１０に対して作用するＸ方向の変位を吸収している。

ここで、内溝１６の深さ及び外溝２０の深さの相対的な関係について、図２を参照しつつ説明する。ここで、図２は、図１に図示される伸縮継手１０についてＹ方向に見た断面を拡大した概略図である。

図２において、内溝１６は、通過面１２から内溝１６の底部１８までの距離ｄ１が通過面１２から外溝２０の底部２２までの距離ｄ２よりも大きい距離となるように形成されている。ここで、「通過面１２から内溝１６の底部１８までの距離ｄ１」とは、内溝１６の底部１８から通過面１２に向けたＺ方向の距離を意味する。即ち、距離ｄ１は、Ｚ方向における内溝１６の底部１８と通過面１２との最短距離を意味し、さらに換言すれば、通過面１２からの深さを意味する。なお、「通過面１２から外溝２０の底部２２までの距離ｄ２」についても同様の意味である。また、後述するように、通過面１２から内溝１６の底部１８までの距離ｄ１と通過面１２から外溝２０の底部２２までの距離ｄ２とが同じ距離となるように内溝１６及び外溝２０が形成されている。

図１に戻って、伸縮継手１０に関する他の構成について説明する。

Ｘ方向について一対の下溝２４の間にはベース部材３２が配置されている。このベース部材３２はベース板３４とベースブロック３６とを有している。ベース板３４は、間隙Ｇを跨ぎかつ一対の内溝１６の底部１８よりも被載置面１３側に弾性部材１１に被覆されて配置されている。ベースブロック３６は、一対の内溝１６に挟まれる位置にベース板３４に載置されて固定されている。

内溝１６と外溝２０との間であって、かつ下溝２４の底部２６よりも通過面１２側には、板状の天板（板状部材）３８が弾性部材１１に被覆されて配置されている。

伸縮継手１０のＸ方向の端面４２から外溝２０側の被載置面１５にかけて、これらの面４２、１３に沿うＬ字状又は逆Ｌ字状の側板４０が弾性部材１１に被覆されて配置されている。より詳しく言えば、側板４０は、伸縮継手１０のＸ方向の端面４２から外溝２０の底部２２よりも紙面の下方側（即ち、被載置面１５側）にかけて配置され、下溝２４付近まで延在している。

また、伸縮継手１０のＸ方向の両方の端部３０であって、Ｘ方向について外溝２０に対して内溝１６と反対側（即ち、内溝１６に対して外溝２０よりも外側）かつ側板４０に対して内溝１６側（即ち、側板４０よりも内側）には被固定部２８が形成されている。この被固定部２８は、Ｙ方向に長い長穴が形成されていると共に、Ｙ方向に沿って複数個並べて伸縮継手１０に形成されている。伸縮継手１０は、この被固定部２８において、側板４０及び弾性部材１１を貫通するボルト（図示せず）によって第１の基礎２及び第２の基礎６との間の間隙Ｇを跨ぐと共に、Ｘ方向の両方の端部３０で第１の基礎２及び第２の基礎６に固定されている。

次に、従来の伸縮継手１１０及び本発明に係る伸縮継手１０が第１の基礎２と第の基礎６との間に配置され、かつ伸縮継手１１０、１０に対してＸ方向の圧縮力が作用した場合における伸縮継手１１０、１０の挙動をＦＥＭ解析にて評価したので、その結果について、図３及び図４を参照しつつ説明する。なお、本発明に係る伸縮継手１０についてのＦＥＭ解析は、複数パターンの伸縮継手について行った。

図３は、本発明に係るパターン１〜パターン３の伸縮継手について、Ｙ方向に見た断面を示した概略図であって、パターン１〜パターン３の各伸縮継手及びこれを構成する部分について、それぞれ、図１に図示される伸縮継手１０に付した符号に添字ａ〜ｃを付して図示することとする。また、図５に図示される従来例の伸縮継手１１０の内溝１１６の底部１１８を通過するＸ方向の仮想線Ｌ１を、図３における基準の仮想線（以下、「基準線」と称する。）Ｌとする。さらに、図５と同様に、内溝１６ａ〜１６ｃの底部１８ａ〜１８ｃを通過するＸ方向の仮想線をＬ１、外溝２０ａ〜２０ｃの底部２２ａ〜２２ｃを通過するＸ方向の仮想線をＬ２とする。即ち、仮想線Ｌ１は内溝１６ａ〜１６ｃの深さが変わることによってＺ方向の位置が変化するが、基準線Ｌは不変のものである。

ここで、図３（ａ）は、内溝１６ａの底部１８ａ及び外溝２０ａの底部２２ａがいずれも基準線Ｌ上に位置するパターン１の伸縮継手１０ａの概略断面図である。この場合、仮想線Ｌ１及び仮想線Ｌ２は基準線Ｌと一致する。

図３（ｂ）は、内溝１６ｂの底部１８ｂが基準線Ｌ上に位置し、外溝２０ｂの底部２２ｂがＺ方向について基準線Ｌよりも通過面１２ｂ側に位置するパターン２の伸縮継手１０ｂの概略断面図である。この場合、仮想線Ｌ１は基準線Ｌと一致するが、仮想線Ｌ２はＺ方向について基準線Ｌよりも通過面１２ｂ側に位置する。なお、Ｚ方向における仮想線Ｌ２と基準線Ｌとの距離ｋ１は、ｋ１≒１ｍｍである。ただし、Ｘ方向の変位を外溝２０で吸収することを考慮すれば、ｋ１の許容範囲は、１≦ｋ１≦１０〔ｍｍ〕である。また、安全を見込むと、好ましくは、３≦ｋ１≦５〔ｍｍ〕である。

図３（ｃ）は、内溝１６ｃの底部１８ｃがＺ方向について基準線Ｌよりも被載置面１３ｃ側に位置し、外溝２０ｃの底部２２ｃが基準線Ｌ上に位置するパターン３の伸縮継手１０ｃの概略断面図である。この場合、仮想線Ｌ２は基準線Ｌと一致するが、仮想線Ｌ１はＺ方向について基準線Ｌよりも被載置面１３ｃ側に位置する。なお、Ｚ方向における仮想線Ｌ１と基準線Ｌとの距離ｋ２は、ｋ２≒１ｍｍである。ただし、伸縮継手１０ｃの製造上の問題を考慮すれば、ｋ２の許容範囲は、１≦ｋ２≦４〔ｍｍ〕である。また、安全を見込むと、好ましくは、２≦ｋ２≦３〔ｍｍ〕である。

なお、Ｚ方向における仮想線Ｌ２と基準線Ｌとの距離ｋ１の許容範囲及び仮想線Ｌ１と基準線Ｌとの距離ｋ２の許容範囲については、内溝１６の深さｄ１の許容範囲及び外溝２０の深さｄ２の許容範囲に置き換えて表現することができる。この場合、５９．４≦ｄ１≦６４．６〔ｍｍ〕、さらに好ましくは、６０．４≦ｄ１≦６２．６〔ｍｍ〕であり、また、５０．４≦ｄ２≦６１．４〔ｍｍ〕、さらに好ましくは、５５≦ｄ２≦６０〔ｍｍ〕である。

なお、図３（ａ）〜図３（ｃ）に図示されるパターン１〜パターン３の各伸縮継手１０ａ〜１０ｃの内溝１６ａ〜１６ｃの溝幅ｈ１及び外溝２０ａ〜２０ｃの溝幅ｈ２は、いずれも同じ寸法である。なお、本実施形態においては、ｈ１＝ｈ２＝３０ｍｍとしているが、これに限られるものではない。

図４は、従来例の伸縮継手１１０及びパターン１〜パターン４の各伸縮継手１０ａ、１０ｂ、１０ｃにおいて、Ｘ方向の圧縮変位と内溝１１６、１６ａ〜１６ｃ側の被載置面１４、１４ａ〜１４ｃの浮き上がり量との関係を示すＦＥＭ解析結果である。

図４において、ＦＥＭ結果によれば、従来例の伸縮継手１１０は、Ｘ方向の圧縮変位が２３．０ｍｍを超えると内溝１１６側の被載置面１４の浮き上がりが開始した。また、パターン１の伸縮継手１０ａは、Ｘ方向の圧縮変位が４３．１３ｍｍを超えると内溝１６ａ側の被載置面１４ａの浮き上がりが開始した。即ち、パターン１の伸縮継手１０ａは、従来例の伸縮継手１１０に対して作用するＸ方向の圧縮力よりも大きな圧縮力でパターン１の伸縮継手１０ａに対して作用しなければ、被載置面１４ａと載置面４（８）との間に間隙σ（図５（ｂ）参照）が形成されないこととなる。また、従来例の伸縮継手１１０のＦＥＭ解析結果とパターン１の伸縮継手１０ａのＦＥＭ解析結果とを比較すると、Ｘ方向の変位量が同じであっても、パターン１の伸縮継手１０ａの内溝１６ａ側の被載置面１４ａの浮き上がり量が、従来例の伸縮継手１１０の内溝１１６側の被載置面１４の浮き上がり量よりも小さいことが分かる。なお、２３．０ｍｍ及び４３．１３ｍｍは、それぞれ、伸縮継手１１０、１０ａの端面４２、４２ａからＸ方向の中央部までの長さ（４４３．５ｍｍ）の約５．２％及び約９．７％である。

このように、パターン１の伸縮継手１０ａが従来の伸縮継手１１０に比して内溝１６ａ側の被載置面１４ａの浮き上がり現象が発生し難いのは、次のような理由が考えられる。即ち、従来例の伸縮継手１１０においては、前述したように内側領域５０の断面積が外側領域５２の断面積よりも小さいのに対し、図３（ａ）に図示されるパターン１の伸縮継手１０ａにおいては、内側領域５０ａの断面積と外側領域５２ａの断面積とが略同じ（即ち、実質的に同じ）であるからと推察される。

一方、パターン２及びパターン３の伸縮継手１０ｂ、１０ｃは、Ｘ方向の圧縮変位が４８．８８ｍｍとなるまで圧縮させても内溝１６ｂ、１６ｃ側の被載置面１４ｂ、１４ｃが浮き上がらないという結果が得られた。これは、図３（ｂ）及び図３（ｃ）に図示されるように、パターン２の伸縮継手１０ｂ及びパターン３の伸縮継手のいずれも、内側領域５０ｂ、５０ｃの断面積が外側領域５２ｂ、５０ｃの断面積よりも大きいからであると考えられる。ここで、４８．８８ｍｍは、伸縮継手１０ｂ、１０ｃの端面４２ｂ、４２ｃからＸ方向の中央部までの長さ（４４３．５ｍｍ）の約１１．０％である。

なお、図４には、伸縮継手の代表的なパターンについてのＦＥＭ解析を図示しているが、他にも、基準線Ｌと仮想線Ｌ２との距離ｋ１及び基準線Ｌと仮想線Ｌ１との距離ｋ２を適宜変更（即ち、内溝１６及び外溝２０の溝深さを適宜変更）してＦＥＭ解析を行っている。その結果によれば、内側領域５０の断面積が外側領域５２の断面積よりも大きい場合には、Ｘ方向の圧縮変位が４８．８８ｍｍとなるまで圧縮させても、内溝１６側の被載置面１４が浮き上がらないという結果が得られた。とくに、内溝１６の深さｄ１を外溝２０の深さｄ２よりも大きくすることによって内側領域５０の断面積が外側領域５２の断面積よりも大きくされた場合には、図４に図示されるＦＥＭ解析結果より、伸縮継手１０がＸ方向に圧縮された場合であっても内溝１６側の被載置面１４が浮き上がらないことが明らかである。

さらに、本発明の発明者は、内溝１６が吸収できるＸ方向の変位量が外溝２０が吸収できるＸ方向の変位量よりも大きい場合にも、内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり現象を抑制できるのではないかと考え、ＦＥＭ解析を行っている。ここで、各溝１６、２０が吸収できるＸ方向の変位量は、Ｙ方向に見た各溝の断面積で決まると考えられている。そこで、外溝２０の溝幅ｈ２よりも内溝１６の溝幅ｈ１を大きく（ｈ１＞ｈ２）した伸縮継手の内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり量を確認すべくＦＥＭ解析を行った。しかしながら、従来例の伸縮継手１１０に比して内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり現象についての改善は見られなかった。

また、同様に、内溝１６の溝幅ｈ１よりも外溝２０の溝幅ｈ２を大きく（ｈ２＞ｈ１）した伸縮継手の内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり量を確認すべくＦＥＭ解析を行ってみたところ、内溝１６の深さと外溝２０の深さとが同じであれば、パターン１の伸縮継手１０ａとほぼ同様の結果が得られた。さらに、内溝１６の深さが外溝２０の深さよりも大きくなれば内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり現象は発生せず、内溝１６の深さが外溝２０の深さよりも小さくなれば内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり現象が発生した。

これらの結果から、伸縮継手１０の内溝１６側の被載置面１４の浮き上がり現象の発生は、各溝１６、２０が吸収できるＸ方向の変位量に依存するのではなく、内側領域５０の断面積と外側領域５２の断面積との相対的な関係に依存することが明らかであるといえる。

以上のように、間隙Ｇを有して対向する第１の基礎２と第２の基礎６との間に配置される本実施形態の伸縮継手１０は、移動体が通過する通過面１２と、第１の基礎２及び第２の基礎６に載置される被載置面１３と、Ｙ方向に延在して通過面１２に形成された内溝１６と、Ｘ方向について内溝１６に対して間隙Ｇの反対側であって、Ｙ方向に延在して通過面１２に形成された外溝２０と、Ｘ方向について内溝１６と外溝２０との間の略中央部であって、Ｙ方向に延在して被通過面１３に形成された下溝２４と、Ｘ方向について外溝２０に対して内溝１６の反対側であって、かつＹ方向に沿って並べて形成された第１の基礎２及び第２の基礎６に固定される複数の被固定部２８と、Ｘ方向について内溝１６と外溝２０との間であって、かつ下溝２４よりも通過面１２側に設けられた天板３８とを有している。そして、パターン１に図示した伸縮継手１０ａの内溝１６ａは、通過面１２ａから内溝１６ａの底部１８ａまでの距離ｄ１が通過面１２ａから外溝２０ａの底部２２ａまでの距離ｄ２と略同じ距離となるように形成されている。従って、Ｙ方向に見た内側領域５０ａの断面積と外側領域５２ａの断面積とが略同じとなるので、内側領域５０ａの剛性と外側領域５２ａの剛性とが略同じとなる。その結果、伸縮継手１０ａに対してＸ方向に圧縮力が作用した場合において、内溝１６ａ側の被載置面１４ａの浮き上がり現象を軽減することができる。

また、パターン２及びパターン３に図示した伸縮継手１０ｂ、１０ｃの内溝１６ｂ、１６ｃは、通過面１２ｂ、１２ｃから内溝１６ｂ、１６ｃまでの距離ｄ１が通過面１２ｂ、１２ｃから外溝２０ｂ、２０ｃの底部２２ｂ、２２ｃまでの距離ｄ２よりも大きくなるように形成されている。従って、Ｙ方向に見た内側領域５０ｂ、５０ｃの断面積が外側領域５２ｂ、５２ｃの断面積よりも大きくなるので、内側領域５０ｂ、５０ｃの剛性が外側領域５２ｂ、５２ｃの剛性よりも大きくなる。その結果、伸縮継手１０ｂ、１０ｃに対してＸ方向に大きな圧縮力が作用した場合であっても、内溝１６ｂ、１６ｃ側の被載置面１４ｂ、１４ｃの浮き上がり現象を抑制することができる。

このように、伸縮継手１０ａ〜１０ｃの内溝１６ａ〜１６ｃ側の被載置面１４ａ〜１４ｃの浮き上がり現象を軽減又は抑制することによって、伸縮継手１０ａ〜１０ｃの上を移動体が通過した場合における騒音が発生を軽減又は抑制できる。さらに、伸縮継手１０ａ〜１０ｃの上を移動体が通過した場合において、かかる移動体に乗車している者に対して伝わる衝撃を緩和又は抑制することもでき、乗り心地が悪いという問題点を解消することができる。

なお、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに限られない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が可能である。例えば、上述の実施形態において、各溝１６、２０、２４は、それぞれ、第１の基礎２と第２の基礎６との両方に形成されているが、いずれか一方の基礎にのみ形成されるものであっても良い。即ち、これは、必ずしも間隙Ｇに対して一対の溝が形成されていることに限定されないことを意味する。

また、上述の実施形態において、内溝１６、外溝２０及び下溝２４は、いずれもＹ方向に延在しているが、これらの各溝１６、２０、２４が延在する方向は、Ｘ方向に厳密に直交する方向に限定されるものではなく、略直交する方向をも含む。即ち、Ｘ方向に実質的に直交していれば良い。

さらに、内溝１６、外溝２０及び下溝２４は、それぞれ、互いに平行することとなるが、物理的に完全に平行である場合のみならず、略平行をも含む。即ち、内溝１６、外溝２０及び下溝２４が互いに実質的に平行であれば良い。これは、Ｙ方向が、Ｘ方向に対して厳密な意味で直交することのみを意味するのではなく、実質的に直交する方向をも含むことを意味する。

また、上述の実施形態において、第１の基礎２と第２の基礎６との間に伸縮継手１０が配置された場合に、第１の基礎２及び第２の基礎６のそれぞれの通過面３、７と伸縮継手１０の通過面１２とが面一となっている。ここで、「面一」とは、物理的に完全に面一の場合のみならず、略面一をも含む。即ち、第１の基礎２及び第２の基礎６のそれぞれの通過面３、７と伸縮継手１０の通過面１２とが実質的に面一であれば良い。

また、上述の実施形態において、伸縮継手１０の下溝２４は、Ｘ方向について内溝１６と外溝２０との間の中央部の被載置面１３に形成されている。ここで、「内溝１６と外溝２０との間の中央部」とは、物理的に完全に中央部の場合のみならず、略中央部をも含む。即ち、内溝１６と外溝２０との間であって実質的に中央部であれば良い。

本発明に係る伸縮継手が道路に配置された場合における概略断面の一例を示す斜視図である。図１に図示される伸縮継手１０についてＹ方向に見た断面を拡大した概略図である。本発明に係るパターン１〜パターン３の伸縮継手について、Ｙ方向に見た断面を示した概略図である。従来例の伸縮継手及びパターン１〜パターン４の各伸縮継手において、Ｘ方向の圧縮変位と内溝側の被載置面の浮き上がり量との関係を示すＦＥＭ解析結果である。（ａ）は、従来例の伸縮継手のＹ方向に見た断面の概略図であって、（ｂ）は、（ａ）に図示される伸縮継手の底面が浮き上がった状態を示す概略図である。

符号の説明

２第１の基礎
６第２の基礎
１０、１０ａ〜１０ｃ伸縮継手
１２通過面
１３被載置面
１６内溝（第１の溝）
１８底部
２０外溝（第２の溝）
２２底部
２４下溝（第３の溝）
２６底部
２８被固定部
３８天板（板状部材）
ｄ１通過面から内溝の底部までの距離
ｄ２通過面から外溝の底部までの距離
Ｇ第１の基礎と第２の基礎との間の間隙

Claims

間隙を有して対向する第１の基礎と第２の基礎との間に配置され、移動体が通過する通過面と第１の基礎及び第２の基礎に載置される被載置面とを有する伸縮継手であって、
移動体が通過する第１の方向に対して略直交する第２の方向に延在して前記通過面に形成された第１の溝と、
第１の方向について前記第１の溝に対して前記間隙の反対側であって、第２の方向に延在して前記通過面に形成された第２の溝と、
第１の方向について前記第１の溝と前記第２の溝との間の略中央部であって、第２の方向に延在して前記被載置面に形成された第３の溝と、
第１の方向について前記第２の溝に対して前記第１の溝の反対側であって、かつ第２の方向に沿って並べて形成された第１の基礎又は第２の基礎に固定される複数の被固定部と、
第１の方向について前記第１の溝と前記第２の溝との間であって、かつ前記第３の溝よりも通過面側に設けられた板状部材とを有し、
前記第１の基礎及び前記第２の基礎の膨張作用により前記間隙が小さくなったときに生じうる前記第３の溝よりも前記間隙側の前記被載置面の浮き上がりを抑制すべく、前記第１の溝が、前記通過面から前記第１の溝の底部までの距離が前記通過面から前記第２の溝の底部までの距離よりも大きい距離となるように形成されているとともに、
前記第２の方向に直交する断面において、前記第１の溝と前記第３の溝と前記板状部材と前記第１の溝の底部を通過しかつ前記第１の方向に伸びる仮想線とに固まれた内側領域の面積が、前記第３の溝と前記第２の溝と前記板状部材と第２の溝の底部を通過しかつ第１の方向に伸びる仮想線とに固まれた外側領域の面積よりも大きくなるように形成され、
さらに、前記第１の溝及び前記第２の溝は、
当該第１の溝の下方に内蔵されて前記間隙を跨ぐように配置される第１の鋼材の上面と前記第１の溝の底部との距離が、前記被固定部とともに固定されるよう前記第２の溝の下方に内蔵されるとともに前記第１の鋼材の上面より下方に配置される第２の鋼材の上面と前記第２の溝の底部との距離よりも小さくなるように形成されている
ことを特徴とする伸縮継手。