JP4726094B1 - 落下防止装置及びその据付方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レベル２地震動を超える地震動であっても、橋桁や橋梁等の上部構造の落下を効果的に抑制することができる落下防止装置及びその据付方法を提供する。
【解決手段】上部構造２に接続される第一連結部材４２と、下部構造３に接続される第二連結部材４３と、第一連結部材４２及び第二連結部材４３の間に配置されるエネルギー吸収機構５と、を有し、エネルギー吸収機構５は、第一連結部材４２に配置された第一定着部５２と、第二連結部材４３に配置された第二定着部５３と、第一定着部５２及び第二定着部５３に接続され低降伏点材により形成されるエネルギー吸収部材５１と、第二連結部材４３に挿通されるとともに第一定着部５２に接続される結合部材５４と、を備え、結合部材５４は第二定着部５３との間にエネルギー吸収部材５１の塑性変形による移動を許容する遊間が形成されている。
【選択図】図４

Description

本発明は、橋桁や橋梁等の上部構造が橋脚や橋台等の下部構造から落下することを防止する落下防止装置及びその据付方法に関し、特に、大地震時に効果的に作用する落下防止装置及びその据付方法に関する。

想定外の地振動の発生、周辺地盤の破壊、構造部材の予測しない振動等により、想定を超える地震力や変位又は変形が橋等の陸上構造物や海上構造物に生じる場合がある。かかる不測の事態が生じた場合であっても、橋桁や橋梁等の上部構造が橋脚や橋台等の下部構造から落下することを防止する必要があり、種々の落下防止装置が提案されている（特許文献１〜特許文献３）。なお、一般に、橋の落下防止装置を落橋防止装置と称する。

例えば、特許文献１には、橋桁の端部に固定された筒状部材と、前記筒状部材の内部に収容され、連結部材が挿通される筒状の緩衝部材とを備え、前記緩衝部材は内外周に内周テーパ面及び外周テーパ面を有し、前記内周テーパ面と前記連結部材との間に内側環状空隙が形成され、前記外周テーパ面と前記筒状部材の内周との間に外側環状空隙が形成され、前記連結部材に作用する衝撃力により、前記緩衝部材が半径方向に膨出可能となっていることを特徴とする落橋防止装置が開示されている。かかる落橋防止装置では、緩衝部材に所定の空隙を形成することにより、緩衝部材の緩衝効果を高め、安全性の向上を図っている。

また、特許文献２には、橋桁の端部に設けられ連結ケーブルが挿通される挿通孔を有するブラケットと、このブラケットから突出する連結ケーブルの端部に固定されたストッパとを備え、前記ブラケットと前記ストッパとの間の連結ケーブルの外周に、互いに隣接するものどうしが逆向きとなるように多数の皿ばね状部材を嵌合配置し、前記各皿ばね状部材は、互いに隣接するものどうしが当接する外周縁が平坦面に形成されていることを特徴とする落橋防止装置が開示されている。また、皿ばね状部材には、降伏後の延びが大きいＳＳ４００等の低降伏点鋼が用いられる旨も開示されている。かかる落橋防止装置では、橋桁の変位が小さい通常の地震時にはコイルスプリングが作用し、橋桁の変位が大きい大地震時には皿ばね状部材が作用するように構成されている。皿ばね状部材は、降伏点に達した後、塑性変形して地震のエネルギーを吸収する。

また、特許文献３には、橋桁と橋桁又は橋桁と下部工からなる連結対象どうしを橋軸に沿う垂直平面上で相対変位可能に連結する第１、第２連結手段を有し、上記第２連結手段が、上記第１連結手段と比べて、降伏耐力又は降伏点が小さく降伏後の伸びが大きい部材を主要構成とし、しかも変位許容範囲が小さいことを特徴とする橋桁の落橋防止装置が開示されている。かかる落橋防止装置では、大地震が起きたときに、第２連結手段によって地震エネルギーを吸収し、橋桁の連結状態を確実に維持できるようにしている。

特許第３１２４５００号公報 特許第４１４５１９６号公報 特開２００２−２９４６２７号公報

ところで、橋の耐震設計では、道路橋示方書によれば、橋の供用期間中に発生する確率が高い地震動（レベル１地震動）及び橋の供用期間中に発生する確率は低いが大きな強度をもつ地震動（レベル２地震動）の二段階のレベルの設計地震動を考慮しなければならないとされている。また、近年では、落橋防止装置の設計に際し、レベル２地震動を超える地震動（以下、本明細書において「レベル３地震動」という。）を考慮することが好ましいとされている。

しかしながら、特許文献１に記載された落橋防止装置では、緩衝部材の緩衝力を向上させることにより装置の小型化を図ることはできるものの、レベル３地震動に耐え得る構造にはなっていなかった。

また、特許文献２に記載された落橋防止装置では、皿ばね状部材を塑性変形させることにより、地震エネルギーを吸収することができ、レベル３地震動に耐え得る構造が提供されるものの、ＰＣケーブルの端部に複数の皿ばね状部材を配置しなければならず、ブラケットの背面に配置される部分が長くなってしまい、橋側に空間的な余裕がない場合には落橋防止装置を設置できなくなってしまうという問題があった。

また、特許文献３に記載された落橋防止装置では、降伏耐力又は降伏点が小さく降伏後の伸びが大きい第２連結手段により、地震エネルギーを吸収することができ、レベル３地震動に耐え得る構造が提供されるものの、第２連結手段が露出しており、風雨に曝されてしまうことから、錆びが生じ易く、経年劣化が早いという問題があった。

また、上述したこれらの問題は、落橋防止装置に限られるものではなく、橋以外の陸上構造物や海上構造物における落下防止装置においても同様に生じ得る問題である。

本発明は、上述した問題点に鑑み創案されたものであり、レベル２地震動を超える地震動であっても、橋桁や橋梁等の上部構造の落下を効果的に抑制することができる落下防止装置及びその据付方法を提供することを目的とする。

本発明によれば、一端が上部構造に接続され、他端が下部構造に接続され、前記上部構造の前記下部構造からの落下を防止する落下防止装置であって、前記上部構造に接続される第一連結部材と、前記下部構造に接続される第二連結部材と、前記第一連結部材及び前記第二連結部材の間に配置されるエネルギー吸収機構と、を有し、前記エネルギー吸収機構は、前記第一連結部材の先端に配置された第一定着部と、前記第二連結部材の先端に配置された第二定着部と、前記第一定着部及び前記第二定着部に接続され低降伏点材により形成されるエネルギー吸収部材と、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の一方に挿通されるとともに先端が前記第一連結部材又は前記第二連結部材の他方に配置された前記第一定着部又は前記第二定着部に接続される結合部材と、を備え、前記結合部材は、接続状態で内蔵する前記第一定着部又は前記第二定着部との間に前記エネルギー吸収部材の塑性変形による移動を許容する遊間が形成されている、ことを特徴とする落下防止装置が提供される。

前記結合部材は、前記第二連結部材に挿通されるとともに先端が前記第一定着部に接続され、接続状態で内蔵する前記第二定着部との間に前記遊間が形成されていてもよい。

前記第一定着部又は前記第二定着部は、断面が多角形に形成されていてもよい。

前記エネルギー吸収部材は、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に相当する力が作用した場合に、塑性変形して地震エネルギーを吸収する部材であってもよい。また、前記エネルギー吸収部材は、中央部が縮径されるとともに両端部が逆螺子となるように螺子切りされた柱状部材であってもよい。

前記第一連結部材又は前記第二連結部材は、後端にコイルスプリングを備えた緩衝機構が接続され、該コイルスプリングの長さ又は弾性力を調節することにより、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合又はレベル２地震動以下の地震動が発生した場合に、前記エネルギー吸収部材に対して塑性変形し得る力が作用するように構成してもよい。

前記上部構造は、例えば、橋桁又は橋梁であってもよいし、前記下部構造は、例えば、橋脚又は橋台であってもよい。

また、本発明によれば、一端が上部構造に接続され、他端が下部構造に接続され、前記上部構造の前記下部構造からの落下を防止する落下防止装置の据付方法であって、前記落下防止装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の落下防止装置であり、前記第一連結部材又は前記第二連結部材を支持するブラケットを前記上部構造及び前記下部構造に設置し、前記第一連結部材及び前記第二連結部材をそれぞれ前記ブラケットに接続し、前記エネルギー吸収機構を前記第一連結部材及び前記第二連結部材に接続することによって前記第一連結部材及び前記第二連結部材を結合する、ことを特徴とする落下防止装置の据付方法が提供される。

上述した本発明に係る落下防止装置によれば、低降伏点材により形成されたエネルギー吸収部材を有するエネルギー吸収機構を第一連結部材及び第二連結部材の間に配置したことにより、レベル２地震動を超える地震動であっても、エネルギー吸収部材の塑性変形によって、橋桁や橋梁等の上部構造の落下を効果的に抑制することができる。また、上部構造や下部構造に連結部材を引き込む空間的な余裕がない場合であっても、容易に落下防止装置を据え付けることもできる。また、エネルギー吸収機構に結合部材を配置したことにより、エネルギー吸収部材の塑性変形時又は破断時の移動を一定の範囲内に制限することができ、上部構造の落下を抑制することができる。また、エネルギー吸収部材を風雨から保護することができ、錆びの発生を抑制し、経年劣化の進行を抑制することもできる。また、エネルギー吸収機構のメンテナンス時に、エネルギー吸収部材を交換するだけで容易に修繕することができる。

上述した本発明に係る落下防止装置の据付方法によれば、上述した本発明に係る落下防止装置において、第一連結部材及び第二連結部材をそれぞれブラケットに接続し、エネルギー吸収機構を第一連結部材及び第二連結部材に接続することによって第一連結部材及び第二連結部材を結合するようにしたことから、上部構造や下部構造に連結部材を引き込む空間的な余裕がない場合であっても、容易に落下防止装置を取り付けることができる。

本発明の第一実施形態に係る落下防止装置の全体構成図である。 図１に示したエネルギー吸収機構の拡大図であり、（ａ）は平常時、（ｂ）は塑性変形時、（ｃ）は破断時、を示している。 図１に示した落下防止装置の作用を示す図であり、（ａ）は平常時、（ｂ）はレベル１地震動時、（ｃ）はレベル２地震動時、（ｄ）はレベル３地震動時、を示している。 本発明の他の実施形態に係る落下防止装置を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、を示している。 本発明の実施形態に係る落下防止装置の据付方法を示す図であり、（ａ）はブラケット設置工程、（ｂ）は連結部材接続工程、（ｃ）はエネルギー吸収部材接続工程、（ｄ）は結合部材接続工程、を示している。

以下、本発明の落下防止装置に係る第一実施形態について、図１〜図３を用いて説明する。ここで、図１は、本発明の第一実施形態に係る落下防止装置の全体構成図である。図２は、図１に示したエネルギー吸収機構の拡大図であり、（ａ）は平常時、（ｂ）は塑性変形時、（ｃ）は破断時、を示している。図３は、図１に示した落下防止装置の作用を示す図であり、（ａ）は平常時、（ｂ）はレベル１地震動時、（ｃ）はレベル２地震動時、（ｄ）はレベル３地震動時、を示している。

本発明の第一実施形態に係る落下防止装置１は、図１及び図２に示したように、一端が上部構造２に接続され、他端が下部構造３に接続され、上部構造２の下部構造３からの落下を防止する落下防止装置であって、上部構造２に接続される第一連結部材４２と、下部構造３に接続される第二連結部材４３と、第一連結部材４２及び第二連結部材４３の間に配置されるエネルギー吸収機構５と、を有し、エネルギー吸収機構５は、第一連結部材４２の先端に配置された第一定着部５２と、第二連結部材４３の先端に配置された第二定着部５３と、第一定着部５２及び第二定着部５３に接続され低降伏点材により形成されるエネルギー吸収部材５１と、第二連結部材４３に挿通されるとともに先端が第一定着部５２に接続される結合部材５４と、を備え、結合部材５４は、接続状態で内蔵する第二定着部５３との間にエネルギー吸収部材５１の塑性変形による移動を許容する遊間５５が形成されている。

前記上部構造２及び前記下部構造３は、例えば、橋等の陸上構造物や海上構造物を構成する構造物の総称であり、下部構造３の上に上部構造２が配置された位置関係を有する。以下、落下防止装置１が落橋防止装置の場合を前提として説明する。すなわち、以下の説明において、上部構造２は橋桁や橋梁等を意味し、下部構造３は橋脚や橋台等を意味する。落下防止装置１は、かかる上部構造２と下部構造３とを連結部材４（第一連結部材４２及び第二連結部材４３）で連結することにより、上部構造２の地震時における移動を制限し、下部構造３からの落下を防止する。特に、本実施形態に係る落下防止装置１は、レベル２地震動を超える地震動、すなわち、レベル３地震動が生じた際に効果的に作用する。

上部構造２と下部構造３との間には、落下防止装置１の他に、主として、レベル２地震動以下の地震によるエネルギーを吸収する支承３２、伸縮装置３３、変位制限装置３４等が配置されることが多い。下部構造３は、上部構造２を載置する支持面３ａと、上部構造２の側面に沿って形成された壁面３ｂと、を有し、支持面３ａには、ゴム製の支承３２が配置され、支承３２の上に上部構造２が載置される。また、壁面３ｂと上部構造２との間には伸縮装置３３が配置される。かかる支承３２の歪み及び伸縮装置３３の伸縮により地震時における上部構造２のエネルギーが吸収される。さらに、支持面３ａには、変位制限装置３４も配置される。変位制限装置３４は、支持面３ａに立設された鋼棒を上部構造２の底面に形成された凹部に挿通することによって形成される。変位制限装置３４は、鋼棒が凹部の壁部に押し付けられることによって物理的に上部構造２の移動を拘束する。支持面３ａには、支承３２が破壊した際に生じる上部構造２の落差をなくすための段差防止部材を配置するようにしてもよい。また、上部構造２と下部構造３との係止部分の長さ（係止長さ）を桁かかり長Ｓ_Ｅと称する。

前記第一連結部材４２及び前記第二連結部材４３は、上部構造２と下部構造３とを連結する連結部材４を構成する。連結部材４は、例えば、ＰＣケーブルである。ＰＣケーブルは、プレストレストコンクリート構造物の緊張材として用いる鋼線である。なお、連結部材４は、鋼棒、チェーン等であってもよい。従来の連結部材は、一本のＰＣケーブルの一端が上部構造２に接続され、他端が下部構造３に接続されていたが、本実施形態の連結部材４は、上部構造２に接続される第一連結部材４２と下部構造３に接続される第二連結部材４３とに分割されている。

また、上部構造２には上部ブラケット２１が設置され、下部構造３には下部ブラケット３１が設置されている。そして、第一連結部材４２は上部ブラケット２１に接続され、第二連結部材４３は下部ブラケット３１に接続される。かかる上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１については、従来から使用されているものをそのまま使用することができ、例えば、連結部材４の外周を囲うような箱状に形成されていてもよいし、連結部材４を支持する偏向具を備えていてもよい。なお、上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１を上部構造２及び下部構造３に固定するアンカーについては、図を省略してある。

また、図１では、上部構造２の底部に上部ブラケット２１を設置し、下部構造３の側面部に下部ブラケット３１を設置しているが、上部構造２の側面部に上部ブラケット２１を設置してもよいし、上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１は略水平となる位置に設置されてもよい。

第一連結部材４２は、上部ブラケット２１のうち連結部材４に対して略垂直に配置された垂直プレート２１ａに形成された貫通孔に挿通され、垂直プレート２１ａの背面に配置された緩衝機構６を介してナット７により固定されている。緩衝機構６は、ゴム等により形成される緩衝材６１と、緩衝材６１の背面に接続された止圧板６２と、止圧板６２の背面に配置されたコイルスプリング６３と、コイルスプリング６３の位置を固定する止め部材６４と、これらを覆う保護カバー６５と、を有する。緩衝機構６を構成する各部品は第一連結部材４２の後端に挿通され、ナット７により固定される。かかる緩衝機構６により、第一連結部材４２が軸方向に移動した際に生じる衝撃を緩和することができる。特に、コイルスプリング６３は、連結部材４の大きな移動に対して作用し、緩衝材６１は、コイルスプリング６３が圧縮された際の衝撃に対して作用する。

第二連結部材４３は、下部ブラケット３１のうち連結部材４に対して略垂直に配置された垂直プレート３１ａに形成された貫通孔に挿通され、垂直プレート３１ａの背面に配置された緩衝機構８を介してナット９により固定されている。緩衝機構８は、ゴム等により形成される緩衝材８１と、緩衝材８１の背面に接続された止圧板８２と、止圧板８２の位置を固定する止め部材８３と、を有する。緩衝機構８を構成する各部品は第二連結部材４３の後端に挿通され、ナット９により固定される。かかる緩衝機構６により、第一連結部材４２が軸方向に移動した際に生じる衝撃を緩和することができる。一般に、コイルスプリング６３は、緩衝機構６又は緩衝機構８のいずれか一方に配置されていればよく、上部ブラケット２１側に配置されることが多い。なお、緩衝機構８に保護カバーを配置するようにしてもよい。

前記エネルギー吸収機構５は、第一連結部材４２と第二連結部材４３とを結合するように配置される機構である。具体的には、図２（ａ）に示したように、第一連結部材４２と第二連結部材４３とをエネルギー吸収部材５１によって結合する。第一連結部材４２の先端には、第一定着部５２が接続されており、第二連結部材４３の先端には、第二定着部５３が接続されている。第一定着部５２及び第二定着部５３は、それぞれ第一連結部材４２及び第二連結部材４３に対して回転可能に接続されてもよい。第一定着部５２及び第二定着部５３を回転可能に接続することにより、エネルギー吸収部材５１を接続する際に、第一連結部材４２及び第二連結部材４３のねじれを抑制することができる。

第一定着部５２は、第一連結部材４２よりも大径の略円柱形状を有し、先端に形成された凹部５２ａと、凹部５２ａの底部に形成された螺子穴５２ｂと、先端の外周に形成された螺子山５２ｃと、を有する。凹部５２ａには、エネルギー吸収部材５１が挿通され、螺子穴５２ｂには、エネルギー吸収部材５１が螺合され、螺子山５２ｃには結合部材５４が螺合される。なお、凹部５２ａは、エネルギー吸収機構５の全長を短くするために形成されており、必要に応じて省略するようにしてもよい。

第二定着部５３は、第二連結部材４３よりも大径の略円柱形状を有し、先端面に螺子穴５３ａが形成されている。螺子穴５３ａには、エネルギー吸収部材５１が螺合される。なお、第二定着部５３の先端には、必要に応じて、第一定着部５２の凹部５２ａと同様の凹部を形成するようにしてもよい。

エネルギー吸収部材５１は、図２（ａ）に示したように、中央部が縮径されるとともに両端部が螺子切りされた円柱状部材である。かかるエネルギー吸収部材５１の一端を第一定着部５２に螺合し、他端を第二定着部５３に螺合することにより、第一連結部材４２と第二連結部材４３とが結合され、一本の連結部材４を構成する。

また、エネルギー吸収部材５１は、低降伏点鋼やアルミニウム合金等の低降伏点材により形成される。低降伏点材は、一般構造用圧延鋼材や溶接構造用圧延鋼材に比べ降伏点が低い金属である。特に、低降伏点鋼は、添加元素を極力低減した純鉄に近い鋼材であり、従来の軟鋼と比較して強度が低く、延性が極めて高い鋼材である。かかる性質を有する低降伏点材を連結部材４の中間部に配置することにより、図２（ｂ）に示したように、第一連結部材４２と第二連結部材４３との間でエネルギー吸収部材５１が塑性変形してダンパーとして作用し、地震エネルギーを吸収することができる。エネルギー吸収部材５１のエネルギー吸収量は、材質及び断面の形状や大きさを調整することにより任意に設定することができ、例えば、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に塑性変形するように調整される。すなわち、エネルギー吸収部材５１は、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に相当する力が作用した場合に、塑性変形して地震エネルギーを吸収する部材である。

前記結合部材５４は、エネルギー吸収部材５１の保護カバーであるとともに、エネルギー吸収部材５１のストッパとして作用する部品である。具体的には、結合部材５４は、図２（ａ）に示したように、略円筒形状を有し、先端の内周面に形成された螺子切り部５４ａと、後端に配置されるとともに連結部材４を挿通可能な開口部５４ｂを備えた底部５４ｃと、を有する。螺子切り部５４ａには、第一定着部５２の螺子山５２ｃが螺合され、開口部５４ｂには、第二連結部材４３が挿通される。また、開口部５４ｂの径は、第二連結部材４３の径よりも大きく、第二定着部５３の径よりも小さく形成される。

かかる構成により、結合部材５４の内部にエネルギー吸収部材５１を配置することができ、風雨に曝されないようにすることができ、エネルギー吸収部材５１の錆びの発生や経年劣化の進行を抑制することができる。また、結合部材５４の開口部５４ｂに第二連結部材４３を挿通するようにしたことにより、開口部５４ｂが下を向くように配置することができ、異物（砂、ゴミ等）や結合部材５４又は連結部材４の表面を伝って流れてくる雨露の結合部材５４内への侵入を抑制することができる。なお、エネルギー吸収部材５１の表面に防錆塗料を塗布するようにしてもよい。

また、結合部材５４は、底部５４ｃと第二定着部５３との間に遊間５５を有する。かかる遊間５５により、図２（ｂ）に示したように、エネルギー吸収部材５１の塑性変形による移動が許容される。また、例えば、エネルギー吸収部材５１が破断した場合には、図２（ｃ）に示したように、第二定着部５３が底部５４ｃに当接し、第二定着部５３のそれ以上の移動を制限し、連結部材４の切断（第一連結部材４２と第二連結部材４３との分離）が防止される。なお、エネルギー吸収部材５１が破断せずに延びた場合であっても、第二定着部５３が底部５４ｃに当接し、第二定着部５３の移動を制限することができる。

遊間５５の長さＬは、例えば、上部構造２及び下部構造３の桁かかり長Ｓ_Ｅ（係止長さ）の０．７５倍以下に設定される。このように、遊間５５をＬ≦０．７５×Ｓ_Ｅの条件を満足するように設計することにより、第二定着部５３が底部５４ｃに当接した場合であっても、支持面３ａ上に道路橋示方書に基づく０．２５×Ｓ_Ｅの余裕を残した状態で、上部構造２と下部構造３との相対移動を防止し、上部構造２の下部構造３からの落下を抑制することができる。

ここで、上述した落下防止装置１の作用について、図３を参照しつつ説明する。図３（ａ）は、地震が生じていない平常時を示している。かかる平常時は、落下防止装置１には大きな負荷が生じておらず、エネルギー吸収部材５１は図２（ａ）に示した塑性変形していない状態になっている。なお、説明の便宜上、橋軸方向Ｘにおいて、平常時における上部構造２の位置を原点（０地点）とする。

図３（ｂ）は、レベル１地震動が生じた状態を示している。レベル１地震動は、いわゆる中小規模の地震に相当する。レベル１地震動が生じた場合には、主として、支承３２、伸縮装置３３及び変位制限装置３４によって、地震エネルギーが吸収される。具体的には、図示したように、地震エネルギーによって、支承３２は歪み、伸縮装置３３は伸縮し、変位制限装置３４の鋼棒は上部構造２に押し付けられ、これらの作用により地震エネルギーが吸収される。また、落下防止装置１において、地震の揺れによって生じる変位Ｘ_１及び衝撃は、主として、緩衝機構６のコイルスプリング６３によって吸収される。

図３（ｃ）は、レベル２地震動が生じた状態を示している。レベル２地震動は、いわゆる大規模の地震に相当する。レベル２地震動が生じた場合には、主として、支承３２、変位制限装置３４及び落下防止装置１によって、地震エネルギーが吸収される。具体的には、図示したように、地震エネルギーによって、支承３２は大きく歪み（場合によっては破壊される。）、伸縮装置３３は破壊され、変位制限装置３４の鋼棒は上部構造２に押し付けられて塑性変形し、落下防止装置１の連結部材４が上部構造２及び下部構造３の間で緊張し、これらの作用により地震エネルギーが吸収される。このとき、落下防止装置１に生じる衝撃及び変位Ｘ_２は緩衝機構６，８によって吸収される。また、レベル２地震動以下の地震では、エネルギー吸収部材５１は塑性変形しないため、図３（ｃ）の状態では、エネルギー吸収機構５はまだ作用していない。

図３（ｄ）は、レベル２地震動を超えるレベル３地震動が生じた状態を示している。レベル３地震動が生じた場合には、主として、落下防止装置１によって、地震エネルギーが吸収される。図示したように、地震エネルギーによって、伸縮装置３３に加え、支承３２及び変位制限装置３４も破壊され、上部構造２は下部構造３の支持面３ａ上にずり落ちる。そして、上部構造２が下部構造３の支持面３ａから落下しないように、落下防止装置１のエネルギー吸収機構５が作用することとなる。すなわち、レベル３地震動が生じた場合に、エネルギー吸収部材５１は、図２（ｂ）に示したように、塑性変形して地震エネルギーを吸収する。

さらに、エネルギー吸収部材５１は、図２（ｃ）に示したように、遊間５５の長さＬの範囲内で結合部材５４内を移動し、長さＬだけ移動した場合には、第二定着部５３が結合部材５４の底部５４ｃに当接し、移動が制限される。したがって、連結部材４は、遊間５５の長さＬだけ延長された状態を維持するように構成されており、上部構造２の橋軸方向Ｘ（水平方向）の移動を変位Ｘ_３に制限することができる。ここで、道路橋示方書によれば、（Ｓ_Ｅ−Ｘ_３）≧０．２５×Ｓ_Ｅとなるように設計される。したがって、遊間５５の長さＬは、０．７５×Ｓ_Ｅ以下となるように設定され、好ましくは、橋軸方向Ｘに投影した長さが０．７５×Ｓ_Ｅ以下となるように設定され、さらに好ましくは、橋軸方向Ｘに投影した長さが（０．７５×Ｓ_Ｅ−Ｘ_２）以下となるように設定される。

本実施形態に係る落下防止装置１では、低降伏点材により形成されたエネルギー吸収部材５１を有するエネルギー吸収機構５を連結部材４（第一連結部材４２及び第二連結部材４３）の間に配置したことにより、レベル２地震動を超えるレベル３地震動であっても、エネルギー吸収部材５１の塑性変形によって、上部構造２の落下を効果的に抑制することができる。

上述した第一実施形態では、エネルギー吸収部材５１は、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に相当する力が作用した場合に、塑性変形して地震エネルギーを吸収する部材であるところ、図３（ｄ）に示したように、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合にエネルギー吸収部材５１が塑性変形するように調整されている。

ところで、このエネルギー吸収部材５１に作用する力は、コイルスプリング６３の長さ又は弾性力を調整することにより、変更することができる。例えば、第一実施形態に示したナット７を締め付けてコイルスプリング６３の長さを変更したり、長さの短いコイルスプリング６３に変更したり、第一実施形態に示したコイルスプリング６３よりも弾性力が低いものに変更したりすることにより、早い段階で緩衝機構６が効かなくなる状態にして、エネルギー吸収部材５１に高い負荷をかけることができる。したがって、レベル２地震動以下の地震動が発生した場合であっても、エネルギー吸収部材５１に対して、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に相当する力を作用させることができ、塑性変形させることができる。

このように、レベル２地震動以下の地震動が生じた際に、エネルギー吸収部材５１を塑性変形可能にした場合には、より早い段階から地震エネルギーを吸収することができ、例えば、支承３２、伸縮装置３３、変位制限装置３４等の一部を省略したり、小型化又は簡略化したり、地震動による支承３２、伸縮装置３３、変位制限装置３４等の破壊を抑制することができる。

すなわち、本実施形態に係る落下防止装置１では、第一連結部材４２の後端にコイルスプリング６３を備えた緩衝機構６が接続され、コイルスプリング６３の長さ又は弾性力を調節することにより、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合又はレベル２地震動以下の地震動が発生した場合に、エネルギー吸収部材５１に対して塑性変形し得る力が作用するように構成されている。

次に、本発明の落下防止装置１に係る他の実施形態について説明する。ここで、図４は、本発明の他の実施形態に係る落下防止装置を示す図であり、（ａ）は第二実施形態、（ｂ）は第三実施形態、（ｃ）は第四実施形態、を示している。なお、上述した第一実施形態と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

図４（ａ）に示した第二実施形態は、エネルギー吸収機構５の上下を反転させたものである。すなわち、第一実施形態における第一定着部５２が第二実施形態における第二定着部５３に変更され、第一実施形態における第二定着部５３が第二実施形態における第一定着部５２に変更される。したがって、第二実施形態に係る落下防止装置１は、第一連結部材４２に挿通されるとともに先端が第二定着部５３に接続される結合部材５４を備え、結合部材５４は、接続状態で内蔵する第一定着部５２との間にエネルギー吸収部材５１の塑性変形による移動を許容する遊間５５が形成されているものと言い換えることができる。かかる構成によっても、エネルギー吸収の観点において、第一実施形態と同様の効果を奏する。

ただし、第二実施形態においては、結合部材５４の開口部５４ｂ（図示せず）に第一連結部材４２を挿通するようにしたことにより、開口部５４ｂが上を向いた状態で配置されるため、異物（砂、ゴミ等）や結合部材５４又は連結部材４の表面を伝って流れてくる雨露が結合部材５４内に侵入しないように又は異物や雨露が結合部材５４内に侵入してもエネルギー吸収部材５１が劣化しないようにする手段を付加することが好ましい。例えば、第一連結部材４２に傘のようなシールドを配置するようにしてもよいし、開口部５４ｂの形状を工夫することにより異物や水滴が侵入しにくくなるようにしてもよいし、強力な防錆塗料をエネルギー吸収部材５１の表面や結合部材５４の内面に塗布するようにしてもよいし、耐錆性に優れた低降伏点材を使用するようにしてもよい。

図４（ｂ）に示した第三実施形態は、第一実施形態における第一定着部５２の断面を多角形に形成したものである。具体的には、第一定着部５２の断面は六角形に形成される。かかる構成により、現地でエネルギー吸収部材５１を第一連結部材４２及び第二連結部材４３に螺合させる際に、第一定着部５２を工具により締め付けやすくすることができる。特に、太径の連結部材４（例えば、５０〜６０ｍｍ以上の径を有するＰＣケーブル）の場合に効果的である。なお、多角形は六角形に限定されるものではないし、第二定着部５３を多角形断面に形成してもよいし、第一定着部５２及び第二定着部５３のいずれか一方又は両方を多角形断面に形成してもよい。

図４（ｃ）に示した第四実施形態は、エネルギー吸収部材５１の両端部が逆螺子となるように螺子切りしたものである。かかる構成により、エネルギー吸収部材５１を一方向に回転させるだけで、第一定着部５２及び第二定着部５３の両方に容易に螺合させることができる。特に、太径の連結部材４（例えば、５０〜６０ｍｍ以上の径を有するＰＣケーブル）の場合に効果的である。

続いて、本発明の落下防止装置の据付方法に係る実施形態について説明する。ここで、図５は、本発明の実施形態に係る落下防止装置の据付方法を示す図であり、（ａ）はブラケット設置工程、（ｂ）は連結部材接続工程、（ｃ）はエネルギー吸収部材接続工程、（ｄ）は結合部材接続工程、を示している。なお、上述した落下防止装置１と同じ構成部品については、同じ符号を付して重複した説明を省略する。

本発明の実施形態に係る落下防止装置１の据付方法は、一端が上部構造２に接続され、他端が下部構造３に接続され、上部構造２の下部構造３からの落下を防止する落下防止装置１の据付方法であって、上部構造２に接続される第一連結部材４２と、下部構造３に接続される第二連結部材４３と、第一連結部材４２及び第二連結部材４３の間に配置されるエネルギー吸収機構５と、を有し、第一連結部材４２又は第二連結部材４３を支持するブラケット（上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１）を上部構造２及び下部構造３に設置し、第一連結部材４２及び第二連結部材４３をそれぞれブラケット（上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１）に接続し、エネルギー吸収機構５を第一連結部材４２及び第二連結部材４３に接続することによって第一連結部材４２及び第二連結部材４３を結合し、落下防止装置１を上部構造２及び下部構造３に据え付ける。

具体的には、本発明の実施形態に係る落下防止装置１の据付方法は、図５（ａ）〜（ｄ）に示したように、ブラケット設置工程、連結部材接続工程、エネルギー吸収部材接続工程及び結合部材接続工程を有する。

図５（ａ）に示したブラケット設置工程は、第一連結部材４２を支持する上部ブラケット２１を上部構造２に設置し、第二連結部材４３を支持する下部ブラケット３１を下部構造３に設置する工程である。なお、上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１を固定するアンカーの図は省略してある。

図５（ｂ）に示した連結部材接続工程は、上部ブラケット２１に第一連結部材４２を接続し、下部ブラケット３１に第二連結部材４３を接続する工程である。第一連結部材４２は、上部ブラケット２１の垂直プレート２１ａに下部ブラケット３１側から挿通され、垂直プレート２１ａの背面に配置される緩衝機構６によって上部ブラケット２１に固定される。なお、第一連結部材４２の先端には、第一定着部５２が予め形成されている。

同様に、第二連結部材４３は、下部ブラケット３１の垂直プレート３１ａに上部ブラケット２１側から挿通され、垂直プレート３１ａの背面に配置される緩衝機構８によって下部ブラケット３１に固定される。なお、第二連結部材４３の先端には、第二定着部５３が予め形成されているとともに、第二連結部材４３には、結合部材５４が挿通されている。

図５（ｃ）に示したエネルギー吸収部材接続工程は、第一連結部材４２及び第二連結部材４３にエネルギー吸収部材５１を接続する工程である。エネルギー吸収部材５１の一端は第一定着部５２に螺合され、他端は第二定着部５３に螺合される。かかる工程によって、第一連結部材４２及び第二連結部材４３が結合され一本の連結部材４を構成する。

図５（ｄ）に示した結合部材接続工程は、結合部材５４を第一定着部５２に接続する工程である。結合部材５４の先端を第一定着部５２の先端に螺合させる。かかる工程によって、エネルギー吸収機構５が構成され、落下防止装置１の据付が完了する。

一般に、一本のＰＣケーブルを用いた落下防止装置１では、ＰＣケーブルの一端を上部ブラケット２１の内側から引き込み、ＰＣケーブルの他端を下部ブラケット３１の内側から挿通させることによって、一本のＰＣケーブルを上部ブラケット２１及び下部ブラケット３１の両方に挿通させてから固定される。かかる据付方法では、上部構造２側に空間的な余裕がない場合には落下防止装置１を設置できなくなってしまうという問題がある。

しかしながら、上述した落下防止装置１では、エネルギー吸収機構５を連結部材４の間に配置して、連結部材４を第一連結部材４２と第二連結部材４３とに分離可能に構成したことにより、エネルギー吸収機構５の部分で上部側と下部側とに二分割して据え付けることができる。したがって、上部構造２や下部構造３に連結部材４を引き込む空間的な余裕がない場合であっても、容易に落下防止装置１を据え付けることができる。

また、上述した落下防止装置１では、連結部材４の間にエネルギー吸収機構５が配置されていることから、劣化した又は使用したエネルギー吸収機構５のメンテナンス時に、緩衝機構６，８等を分解せずに、結合部材５４を取り外してエネルギー吸収部材５１を交換するだけで済み、容易に修繕することができる。

なお、上部構造２や下部構造３に連結部材４を引き込む空間的な余裕がある場合には、上述した落下防止装置１であっても、事前にエネルギー吸収機構５を第一連結部材４２及び第二連結部材４３に接続して連結部材４を一本化してから、従来の据付方法によって上部構造２及び下部構造３に据え付けるようにしてもよい。

本発明は上述した実施形態に限定されず、橋以外の陸上構造物や海上構造物にも適用することができる等、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能であることは勿論である。

１ 落下防止装置
２ 上部構造
３ 下部構造
４ 連結部材
５ エネルギー吸収機構
６，８ 緩衝機構
２１ 上部ブラケット
３１ 下部ブラケット
４２ 第一連結部材
４３ 第二連結部材
５１ エネルギー吸収部材
５２ 第一定着部
５３ 第二定着部
５４ 結合部材
５５ 遊間
６３ コイルスプリング

Claims (8)

1. 一端が上部構造に接続され、他端が下部構造に接続され、前記上部構造の前記下部構造からの落下を防止する落下防止装置であって、
   前記上部構造に接続される第一連結部材と、前記下部構造に接続される第二連結部材と、前記第一連結部材及び前記第二連結部材の間に配置されるエネルギー吸収機構と、を有し、
   前記エネルギー吸収機構は、前記第一連結部材の先端に配置された第一定着部と、前記第二連結部材の先端に配置された第二定着部と、前記第一定着部及び前記第二定着部に接続され低降伏点材により形成されるエネルギー吸収部材と、前記第一連結部材又は前記第二連結部材の一方に挿通されるとともに先端が前記第一連結部材又は前記第二連結部材の他方に配置された前記第一定着部又は前記第二定着部に接続される結合部材と、を備え、
   前記結合部材は、接続状態で内蔵する前記第一定着部又は前記第二定着部との間に前記エネルギー吸収部材の塑性変形による移動を許容する遊間が形成されている、
   ことを特徴とする落下防止装置。
2. 前記結合部材は、前記第二連結部材に挿通されるとともに先端が前記第一定着部に接続され、接続状態で内蔵する前記第二定着部との間に前記遊間が形成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の落下防止装置。
3. 前記第一定着部又は前記第二定着部は、断面が多角形に形成されている、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の落下防止装置。
4. 前記エネルギー吸収部材は、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合に相当する力が作用した場合に、塑性変形して地震エネルギーを吸収する部材である、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の落下防止装置。
5. 前記エネルギー吸収部材は、中央部が縮径されるとともに両端部が逆螺子となるように螺子切りされた柱状部材である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の落下防止装置。
6. 前記第一連結部材又は前記第二連結部材は、後端にコイルスプリングを備えた緩衝機構が接続され、該コイルスプリングの長さ又は弾性力を調節することにより、レベル２地震動を超える地震動が発生した場合又はレベル２地震動以下の地震動が発生した場合に、前記エネルギー吸収部材に対して塑性変形し得る力が作用するように構成した、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の落下防止装置。
7. 前記上部構造は橋桁又は橋梁であり、前記下部構造は橋脚又は橋台である、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の落下防止装置。
8. 一端が上部構造に接続され、他端が下部構造に接続され、前記上部構造の前記下部構造からの落下を防止する落下防止装置の据付方法であって、
   前記落下防止装置は、請求項１〜請求項７のいずれかに記載の落下防止装置であり、
   前記第一連結部材又は前記第二連結部材を支持するブラケットを前記上部構造及び前記下部構造に設置し、
   前記第一連結部材及び前記第二連結部材をそれぞれ前記ブラケットに接続し、
   前記エネルギー吸収機構を前記第一連結部材及び前記第二連結部材に接続することによって前記第一連結部材及び前記第二連結部材を結合する、
   ことを特徴とする落下防止装置の据付方法。