JP4542529B2

JP4542529B2 - 伸縮装置

Info

Publication number: JP4542529B2
Application number: JP2006202825A
Authority: JP
Inventors: 行彦石橋; 隆文石塚
Original assignee: Nitta Corp
Current assignee: Nitta Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008031631A

Description

本発明は、高架橋などの橋梁に一定間隔で形成される遊間から雨水等の落下を防止するための伸縮装置に関し、特に土砂の堆積による止水材の沈下・離脱を抑制し、耐久性に優れた伸縮装置に関する。

橋梁は、温度変化に起因して膨張や収縮を繰り返すため、一定間隔毎に遊間ｓ（図１３を参照）が設けられている。そして、図１２に示すように、遊間の表面には、温度変化に起因する膨張や収縮、車の走行に伴う圧力に応じて遊間ｓの間隔が伸縮するように、互いに噛み合う一対の櫛形鋼製ジョイント５０,５０が設けられている。

遊間ｓは、橋梁に降った雨水等が遊間から漏水すると、橋桁の支承部付近分が腐食し損傷を与えてしまうため、図１３に示すように、シール材５１（弾性シール材等）をくし型鋼製ジョイント５０,５０の下の腹板５４，５４間に接着して防水している（例えば、特許文献１〜４を参照）。このシール材５１は、例えば遊間に反応硬化性の低モジュラスのシール材を流し込み、硬化させることによって形成される。シール材５１は、ポリウレタンフォーム材などの発泡体からなるバックアップ材５２を介して支持金具５３に保持される。

シール材の流し込みは、０℃や５℃の気温を想定して、遊間が拡張した状態で行われることが多い。前記したように鋼製伸縮装置の遊間は温度変化により変位するが、前記したシール材５１およびバックアップ材５２を設置することにより、シール材５１自体が変形し、バックアップ材５２が体積変化することで遊間距離の変位に追従するようになっている。なお、図１２および図１３において、矢印Ａは車の走行方向（すなわち橋軸方向）を示しており、矢印Ｂは鉛直方向を示している。

道路は、一般に、図１４に示すように道路幅方向(矢印Cで示す)に、いわゆる横断勾配が設けられている。そのため勾配の低い側では、土砂が櫛形鋼製ジョイント５０,５０の隙間より遊間に侵入し堆積しやすい。その結果、図１５に示すように、徐々に堆積する土砂５５の重み、およびその土砂５５にかかる車両の輪荷重（車両が通過する際の荷重）によって弾性シール材５１が圧縮され変形する。特に遊間の変位や、車両が通過した際の輪荷重によりシール材５１が局所的な変形を起こしやすい。最終的には、シール材５１が沈下、離脱して、接着面の剥離やシール材５１の破断をひき起こし、止水機能が失われ、道路下方に水が漏れるという不具合が発生する。

特に、弾性シール材５１は、図１６に示すように、遊間圧縮時に膨らむが（膨らみをeで示す）、遊間拡張時にはジョイント５０，５０との間に隙間ｆが生じるため、その隙間ｆに土砂が侵入しやすく、これがシール材５１の損傷を促進している。

また、上記のようなシール材５１に代えて、成形品からなる止水材を使用することも提案されている（例えば、特許文献５を参照）。図１７は、止水材として成形品を使用した通常の遊間伸縮装置を示している。図１７に示すように、止水材６１は、遊間の表面に設けられた互いに噛み合う一対の櫛形鋼製ジョイント６０,６０の下に設置され、両端が遊間の腹板６２，６２（ウェブプレート）の表面に接着されている。止水材６１は、さらに櫛状の支持金具６３にて保持される。止水材６１は、遊間の変位に追従できるように、ゴム材料などを蛇腹形状に成形したものである。この止水材６１は、上下の蛇腹膜６４，６４の間に所定間隔で柱材６５を設置し、遊間の変位に追従して伸縮する際に、止水材６１の高さが変化しないようにしている。そして、止水材６１は遊間の長さよりも大きな長さを有することにより、圧縮状態で遊間内に設置されている。

図１７に示すような止水材61においても、櫛形鋼製ジョイントの遊間に土砂が堆積すると、止水材61が損傷するおそれがある。

実公昭６０‐３２１６４号公報実公昭６１‐５３７０号公報実公平１‐３１６０１号公報実公平２‐３５８４３号公報実公昭６３‐４０４８７号公報

本発明は、従来の遊間用伸縮装置が有する課題を解決するためになされたものであって、一対のジョイントの間隙から土砂が侵入するのを抑制し、これによって土砂堆積による止水材の沈下・離脱などの損傷を防止するようにした伸縮装置を提供する。

上記課題を達成するための本発明の伸縮装置は、以下の構成を有する。
(1)橋梁に形成された遊間の上部に設けられ、遊間の伸縮に応じて互いに噛み合うようにした一対のジョイント間の間隙に発泡体を充填し、かつ一対のジョイント間の間隙収縮時に該ジョイントよりも上方へ発泡体がたわむのを抑制するための補強材を前記発泡体に設けると共に、前記一対のジョイントの下部に位置する腹板遊間に止水材を設置したことを特徴とする伸縮装置。
(2)前記補強材が前記発泡体と積層方向を道路の幅方向と略一致させて積層されたシート状補強材であり、このシート状補強材と発泡体との積層体は前記道路の幅方向と直交する車両走行方向の両端面で前記一対のジョイントの各端面に接着されている（1）に記載の伸縮装置。
（3）前記発泡体とシート状補強材とが一体に接着されている（2）に記載の伸縮装置。
（4）前記シート状補強材が、エラストマーシート、プラスチックシート、補強布で補強されたエラストマーシートもしくはプラスチックシート、または板ばねである（2）〜（3）のいずれかに記載の伸縮装置。
（5）前記シート状補強材が、ジャバラ形状を有する（2）〜（4）のいずれかに記載の伸縮装置。
（6）前記補強材が、前記発泡体の下部に固着され道路の幅方向に沿って隣接するジョイント歯部間にまたがって配置されている（1）に記載の伸縮装置。
（7）前記補強材に複数の発泡体が固着並設されており、前記補強材が道路の幅方向に沿って複数のジョイント歯部にまたがって配置され、かつ隣接する各歯部間に前記発泡体は配設されている（6）に記載の伸縮装置。
（8）前記補強材が、前記発泡体よりも剛直な棒状物またはシート状物である（6）または（7）に記載の伸縮装置。

本発明の伸縮装置によれば、温度変化に起因する膨張や収縮、車の走行に伴う圧力に応じて遊間の間隔が広がったとき、遊間上部に位置する一対のジョイントの間隙も広がるが、このジョイント間には発泡体が充填されているので、一対のジョイントの間隙から土砂が侵入するのを抑制し、これによって土砂堆積による止水材の沈下・離脱などの損傷を防止することができる。
しかも、前記一対のジョイントの間隙が狭まったとき、前記発泡体は圧縮されるが、該発泡体には補強材を設けて発泡体がジョイントよりも上方へたわむのを抑制しているので、発泡体が変形してジョイントから上方（道路上）に突出するのを防止することができる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は本発明の一実施形態に係る伸縮装置を示す平面図であり、図２は図１のA-A線断面図であり、伸縮装置の断面構造を示している。
図１および図２に示すように、遊間Ｓの上部には、遊間の伸縮に応じて互いに噛み合うようにした一対の櫛形鋼製ジョイント１，１が設けられている。これらのジョイント１，１の遊間（正確には、互いに対向する一方のジョイント１の頂部と他方のジョイント１の谷部との間隙Ｃ）には、シート状補強材２の両面に発泡体３，３を接着した積層体４が設置されている。積層体４の両端は、一方のジョイント１の頂部と他方のジョイント１の谷部とにそれぞれ接着される。

その際、積層体４は、ジョイント１，１の遊間が最も広がった際に発泡体３，３に引張り力が生じないことが必要である。そのため、図２に示すように、ジョイント１，１の遊間が最も広がった際に発泡体３，３に引張り力が生じない長さ、すなわち一方のジョイント１の頂部と他方のジョイント１の谷部との間隙Ｃよりも大きい長さの積層体４を用意し、これを圧縮して間隙Ｃ内に充填する。

図２において、５は各ジョイント１，１の下部に設けられた腹板であり、遊間Ｓを形成する。腹板５，５間には、弾性シール材等のシール材６が接着されて水の浸入を防止する止水材として機能している。このシール材６は、例えば遊間Ｓに反応硬化性の低モジュラスのシール材を流し込み、硬化させることによって形成される。シール材６は、ポリウレタンフォーム材などの発泡体からなるバックアップ材７を介して支持金具８に保持される。

前記積層体４は、前記したように、シート状補強材２の両面に発泡体３，３を接着した構造を有する。発泡体３，３としては、耐候性、難燃性等を有するゴムやエラストマーであるのが好ましく、例えばエチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレンジエンゴム、クロロプレンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、ブタジエンゴム、天然ゴムなどの発泡体が挙げられる。また、発泡体３，３は、圧縮しやすい連続気泡タイプであるのが望ましいが、これに限定されるものではなく、独立気泡タイプであっても使用可能である。

発泡体３，３と貼り合わすシート状補強材２としては、発泡体３，３の変形を拘束しうるように、発泡体３，３よりも剛直で高硬度な材質のシート材を用いるのが好ましく、例えばエチレン・プロピレンゴム、エチレン・プロピレンジエンゴム、クロロプレンゴム、クロルスルホン化ポリエチレン、ブタジエンゴム、天然ゴムなどのエラストマーや、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエステルなどのプラスチック材、板ばね等が挙げられる。また、上記のエラストマーやプラスチック材には補強布を貼り付けて補強し、より拘束力を高めるようにしてもよい。さらに上記以外のエラストマーやプラスチック材であっても、これに補強布を貼り付けて使用することができる。施工性や破損した場合の走行車両への影響を考慮すると、エラストマーシート、プラスチックシート、補強布等で補強されたエラストマーシートもしくはプラスチックシートを使用するのが好ましい。
また、エラストマーシートおよびプラスチックシートの厚さは、剛性を損なわないような厚さであれば特に限定されない。

図１に示すように、シート状補強材２と発泡体３，３とは、道路幅方向Ｄと略一致する方向に積層し接着されている。そのため、図３（a）に示すように、積層体４が圧縮されると、シート状補強材２が道路幅方向Ｄに座屈して、発泡体３，３の変形を拘束する。その結果、図３（ｂ）に示すように、積層体４が長さＬからＬ′（但しＬ＞Ｌ′）に圧縮されても、積層体４の鉛直方向への座屈が防止され、厚みｔはほとんど変化しない。

これに対して、シート状補強材２を有さない発泡体のみを一対のジョイント間に設置した場合には、図４に示すように発泡体３′は拘束のない上側にたわむ傾向があり、そのため道路上に突出する。そうすると、発泡体３′が車両の車輪で踏まれたりして、損傷してしまい、土砂の侵入・堆積を阻止する機能が損なわれてしまい、好ましくない。

また、シート状補強材２は、発泡体３の全長に配置され接着されていることが好ましいが、発泡体３の変形を拘束しうる限りにおいて、発泡体３の全長ではなく、部分的に、シート状補強材２を配置し接着してもよい。厚み方向についても同様であり、発泡体３の厚みの全体にわたってシート状補強材２を配置し接着するのが好ましいが、発泡体３の変形を拘束しうる限りにおいて、部分的にシート状補強材２を配置し接着してもよい。

本発明における積層体は、前記のようにシート状補強材２の両面に発泡体３を接着したものに限定されるものではなく、各種の積層形態を採用することができる。例えば図５（a）に示すように発泡体３の両面にシート状補強材２を接着した形態、図５（ｂ）に示すようにジャバラ形状を有するシート状補強材２の両面に発泡体３を接着した形態、図５（ｃ）に示すように複数枚のシート状補強材２と複数枚の発泡体３とを交互に積層した形態などが挙げられる。また、シート状補強材２と発泡体３とは、発泡体３の変形を拘束しうる限りにおいて、特に接着せずに使用してもよい。特に図５（ｃ）に示すように複数枚のシート状補強材２と複数枚の発泡体３とを交互に積層した形態の場合には、発泡体３の高さｈに対する発泡体３の１枚当りの幅eの割合が小さくなるため、発泡体３自体が鉛直方向ではなく、道路幅方向に座屈するようになり、従って発泡体３と補強材２とを接着しなくても発泡体３の変形を拘束することが可能である。

本発明の他の実施形態を図６および図７に基づいて説明する。図６および図７に示すように前記発泡体１０の下部に複数の棒状補強材１１を固着し、該棒状補強材１１を道路の幅方向に沿って隣接するジョイント歯部12,13間にまたがって配置したものである。ジョイント１，１は、前記と同様な一対の櫛形鋼製ジョイントである。

発泡体１０としては、前記した実施形態の発泡体3と同様な材質のものが使用可能である。棒状補強材１１も、前記した実施形態のシート状補強材２と同様な材質で発泡体よりも剛直なものが使用可能である。

前記発泡体１０の下部への複数の棒状補強材１１の固着方法としては、接着や溶着等が挙げられるが、これに限定されるものではなく、例えば発泡体１０の下部に貫通孔(図示せず)を設け、これに棒状補強材１１を圧入するようにしてもよい。また、棒状補強材１１は、断面円形に限定されるものではなく、断面矩形状や平板状であってもよい。

発泡体１０は、圧縮した状態で図７に示すように、ジョイント１，１の遊間（すなわち、一方のジョイント１の頂部と他方のジョイント１の谷部との間隙Ｃ）に設置されている。そして、発泡体１０の両端は、一方のジョイント１０の頂部と他方のジョイント１０の谷部とにそれぞれ接着される。これにより、一対のジョイント１，１の間隙から土砂が侵入するのを抑制することができる。

その際、補強材１１は、隣接するジョイント歯部12,13間にまたがって配置されているので、一対のジョイント１，１の間隙Ｃが狭まって発泡体１０が圧縮されても、下部の補強材１１によって発泡体１０が上方にたわむのが抑制される。これにより、発泡体が変形してジョイント１，１から上方（道路上）に突出するのを防止することができる。

発泡体１０の平面形状は、例えば図６に示すような矩形で構成し、ジョイント１，１間の間隙Ｃに挿入する際に長さ方向および幅方向を圧縮して間隙Ｃに挿入するようにするのがよく、これにより間隙Ｃと発泡体１０との間に隙間ができるのが防止される。

上記実施形態では、棒状補強材１１を使用したが、棒状物に限定されるものではなく、図８に示すように、発泡体１５の下面にシート状補強材１６を固着（例えば接着、溶着など）したものであってもよい。図８に示す発泡体１５の使用状態を図９に示す。図９に示すように、シート状補強材１６は、道路の幅方向に沿って隣接するジョイント歯部12,13間にまたがって配置される。

発泡体１５およびシート状補強材１６としては、前記したのと同様の材質が使用される。また、前記と同様に、シート状補強材１６は、発泡体１５よりも剛直で硬質であるため、一対のジョイント１，１の間隙Ｃが狭まって発泡体１５が圧縮されても、下部の補強材１６によって発泡体１５が上方にたわむのが抑制される。その他は図６、図７に示す実施形態と同様である。

また、発泡体１５は１個づつが独立している必要はなく、図10に示すように複数の発泡体１５′が１枚のシート状補強材１７の表面に適宜間隔をもって固着並設されていてもよい。このとき、図１１に示すように、シート状補強材１７は、道路の幅方向に沿って複数のジョイント歯部にまたがって配置され、かつ隣接する各歯部12,13間に前記発泡体１５′が配設されている。その他は前述の実施形態と同様である。

なお、以上の実施形態では、止水材として図２に示すようなシール材６を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、遊間に土砂が堆積することにより破損するおそれがある止水材を備えた全ての伸縮装置に本発明は適用可能であり、具体的には例えば前記した図１７に示すような止水材６１を備えた伸縮装置などにも適用可能である。

本発明の一実施形態に係る伸縮装置を示す平面図である。図１のA-A線断面図であり、伸縮装置の断面構造を示している。 (a)、（ｂ）は図１に示す積層体の動作を示す説明図である。発泡体のみを一対のジョイント間に設置した場合の問題点を説明するための断面図である。 (a)、（ｂ）はそれぞれ本発明における積層体の他の形態を示す平面図、(ｃ) は本発明における積層体のさらに他の形態を示す斜視図である。本発明の他の実施形態に係る伸縮装置に使用する発泡体を示す斜視図である。その使用状態を示す平面図である。本発明のさらに他の実施形態に係る伸縮装置に使用する発泡体を示す斜視図である。その使用状態を示す平面図である。図８に示す発泡体の変形例を示す斜視図である。その使用状態を示す平面図である。遊間に設置される通常のくし型鋼製ジョイントの平面図である。図１２のX-X線断面図であり、弾性シール材を用いる従来の橋梁伸縮装置を示している。通常の道路における幅方向の断面図である。弾性シール材を用いる従来の橋梁伸縮装置において、遊間への土砂堆積により止水材が沈下、離脱する過程を示しており、（a）はジョイントの平面図、（ｂ）はその説明図である。弾性シール材を用いる従来の橋梁伸縮装置において、止水材が伸縮する様子を示す説明図である。成形された止水材を用いた従来の橋梁伸縮装置を示しており、(a)はジョイントの平面図、（ｂ）は橋梁伸縮装置のｙ-ｙ線断面図、（ｃ）は支持金具の平面図である。

符号の説明

１・・ジョイント、２・・シート状補強材、３・・発泡体、４・・積層体、５・・腹板、６・・シール材（止水材）、１０・・発泡体、１１・・棒状補強材、１２、１３・・歯部、１５、１５′・・発泡体、１６、１７・・シート状補強材

Claims

橋梁に形成された遊間の上部に設けられ、遊間の伸縮に応じて互いに噛み合うようにした一対のジョイント間の間隙に発泡体を充填し、かつ一対のジョイント間の間隙収縮時に該ジョイントよりも上方へ発泡体がたわむのを抑制するための補強材を前記発泡体に設けると共に、前記一対のジョイントの下部に位置する腹板遊間に止水材を設置したことを特徴とする伸縮装置。
前記補強材が前記発泡体と積層方向を道路の幅方向と略一致させて積層されたシート状補強材であり、このシート状補強材と発泡体との積層体は前記道路の幅方向と直交する車両走行方向の両端面で前記一対のジョイントの各端面に接着されている請求項１に記載の伸縮装置。
前記発泡体とシート状補強材とが一体に接着されている請求項２に記載の伸縮装置。
前記シート状補強材が、エラストマーシート、プラスチックシート、補強布で補強されたエラストマーシートもしくはプラスチックシート、または板ばねである請求項２〜３のいずれかに記載の伸縮装置。
前記シート状補強材が、ジャバラ形状を有する請求項２〜４のいずれかに記載の伸縮装置。
前記補強材が、前記発泡体の下部に固着され道路の幅方向に沿って隣接するジョイント歯部間にまたがって配置されている請求項１に記載の伸縮装置。
前記補強材に複数の発泡体が固着並設されており、前記補強材が道路の幅方向に沿って複数のジョイント歯部にまたがって配置され、かつ隣接する各歯部間に前記発泡体が配設されている請求項６に記載の伸縮装置。
前記補強材が、前記発泡体よりも剛直な棒状物またはシート状物である請求項６または７に記載の伸縮装置。