JP4964205B2 - 落橋防止装置 - Google Patents

Description

この発明は、落橋防止装置に関し、さらに詳細には、橋梁において地震時に上部構造である橋桁が橋台や橋脚等の下部構造から落下するのを防止する装置に関する。

従来、この種の落橋防止装置として、チェーンやケーブル、鋼棒等を用い、桁端部と橋台との間あるいは桁端部間を連結したものが知られている。これら連結部材を用いた落橋防止装置は一般には緩衝機構が組み込まれ、チェーンを用いたものの緩衝機構としてはゴムの内部にチェーンを短縮した状態で埋め込んだものが知られている（特許文献１参照）。

このチェーンによる落橋防止装置は、地震による衝撃荷重をゴムで緩和しようとするものであるが、緩衝材がゴムであるためそれほど大きな緩衝効果を期待することができない。また、チェーンがゴム内部に埋設された構造であるため、製造が簡単であるとは言えない。

この出願の発明に関連する先行技術情報としては次のようなものがある。
特許第３７５６９７９号公報

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、緩衝効果が大きく、しかも簡単に製造することができる落橋防止装置を提供することにある。

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、２つの構造物間である桁端部と橋台との間又は隣接する桁端部間を連結して橋桁が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２つの構造物に両端部がそれぞれ連結され、少なくとも一部に伸縮することが可能な伸縮部を有する連結部材と、
前記伸縮部が短縮された状態で金属スリーブ内に収容され、その両端が前記金属スリーブ内周に固定されてなる緩衝機構とを備え、
前記金属スリーブにはその軸方向に間隔を置いて周方向に延びる多数のスリットが形成されていることを特徴とする落橋防止装置にある。

上記落橋防止装置において、前記伸縮部はチェーンからなる構成を採用することができる。また、前記連結部材は前記伸縮部を含む全体がチェーンからなる構成を採用することもできる。前記金属スリーブの両端部にその半径方向に横切ってロッドが固定され、これらのロッドに前記チェーンの両端部が嵌合し固定されている構成を採用することができる。

この発明によれば、落橋防止装置の緩衝機構を多数のスリットを有する金属スリーブと、その内部に短縮した状態で収容される連結部材の一部である伸縮部とで構成したので、構造物に作用する衝撃荷重が連結部材に伝達されると、金属スリーブが延伸することにより衝撃エネルギーを吸収し、大きな緩衝効果を得ることができる。また、緩衝機構の構造は
極めて簡単であって、容易に製造することができる。

この発明の実施形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による落橋防止装置の設置例を示す図である。図示の例では、落橋防止装置１０は２つの構造物の一方である橋台１と、他方の構造物である橋桁２の端部との間を連結すべく設置されている。落橋防止装置１０は、両端部が橋台１及び橋桁２の端部にそれぞれ連結される連結部材１１と緩衝機構１２とからなっている。

図２は緩衝機構１２を示す平面図である。連結部材１１はこの実施形態ではリンクチェーンからなり、緩衝機構１２は金属スリーブ１３とその内部に収容されるリンクチェーン１１の一部１１ａとで構成されている。なお、図示において、図面の複雑化を避けるために、リンクチェーン１１と金属スリーブ１３とは別個に示されている（それぞれ（ａ），（ｂ））。

リンクチェーン１１は周知のように多数のリンク１４からなり、１つのリンクを挟んでその両側にある２つのリンク１４，１４間の間隔を詰めることにより長さが短縮し、また間隔を広げることにより伸長することが可能な部材である。金属スリーブ１３の内部に収容されるリンクチェーン１１の一部１１ａは、上記のようにして長さを短縮した状態で収容されている。すなわち、リンクチェーン１１の一部１１ａは請求項１でいうところの伸縮部に相当する部分である。

金属スリーブ１３は鋼管からなり、その周壁に軸方向に間隔を置いて周方向に延びる多数のスリット１５が形成されている。この実施形態では１つの周方向に関して２つのスリット１５，１５が形成され、軸方向に隣接するスリット１５どうしは周方向に関してほぼ９０度ずれて配列されている（図３参照）。

金属スリーブ１３の両端部周壁には、その直径線上に位置する２つの穴１６，１６が設けられ、この穴１６部分に穴１６と整合する穴をもつ座金１７が溶接されている。穴１６，１６には、図４に示すようにボルト１８が挿入され、ナット１９により金属スリーブ１３に固定されている。このボルト１８に伸縮部１１ａの両端部のリンク１４が嵌っている。すなわち、ボルト１８はリンクチェーン１１の伸縮部１１ａの両端部を金属スリーブ１３に固定するためのロッドを構成している。

次に、上記落橋防止装置１０の作用について説明する。図１に示すように、落橋防止装置１０の連結部材を構成するリンクチェーン１１は、緩衝機構１２以外の部分が弛みをもつようにして橋台１及び橋桁２間に取り付けられる。この弛みにより橋桁２の温度変化等による伸縮を吸収することができる。

ここで、地震により橋桁２に衝撃荷重が作用すると、リンクチェーン１１の弛みがなくなって緊張し、荷重はリンクチェーン１１及びボルト１８を介して金属スリーブ１３に伝達される。この結果、金属スリーブ１３には軸方向の引張力が作用し、図５（ｂ）に示すようにスリット１５の幅が広がって延伸する（弾性変形及び塑性変形）。この金属スリーブ１３の延伸によって、衝撃エネルギーが吸収される。そして、金属スリーブ１３の延伸に伴って、その内部の伸縮部１１ａも図５（ａ）に示すように伸長し、伸縮部１１ａが完全に伸びきると荷重はリンクチェーン１１のみによって支持されることになる。すなわち、リンクチェーン１１がストッパとして機能し、橋桁２の落下を防止する。

図６は金属スリーブ１３の別の実施形態を示す平面図である。この実施形態では、金属スリーブに１つの周方向に関して３つのスリット１５が形成され、軸方向に隣接するスリット１５どうしは周方向に関してほぼ６０度ずれて配列されている（図７参照）。

図８は、上記落橋防止装置の力学的特性を示す線図であり、縦軸は荷重を横軸は変位をそれぞれ示している。変位δ1がリンクチェーン１１の弛みによる移動量、変位δ2が地震時における落橋防止装置作動時の移動量である。Ｐyは金属スリーブの降伏荷重、Ｐdは設計荷重、Ｐuはリンクチェーンの破断荷重をそれぞれ示している。斜線で示す部分が落橋防止装置による吸収エネルギーである。

金属スリーブ１３に引張力が作用しその降伏荷重Ｐyに達すると、金属スリーブ１３は塑性変形を始める。そして、この塑性変形により衝撃エネルギーを吸収する。金属スリーブ１３の降伏荷重はゴムに比べて極めて大きく、したがって大きなエネルギー吸収効果を得ることができる。この金属スリーブの降伏荷重は、設計荷重よりも小さな範囲で、スリーブの径、材質、スリット１５の数及び幅等を変えることにより自由に設定することができる。なお、伸縮部１１ａの両端のリンク１４を固定するボルト１８は、装置の作動時に曲がってもよいが、破断はさせない強度とする。

上記実施例は例示にすぎず、この発明は以下に記すように種々の態様を採ることができる。
（１）上記実施形態では、連結部材はその全体がリンクチェーンによって構成されているが、一部のみ、すなわち金属スリーブの内部に収容される伸縮部のみをリンクチェーンで構成し、他の部分をリンクチェーン以外の部材、例えばＰＣケーブルなどで構成することもできる。

（２）金属スリーブの内部に収容される伸縮部も短縮した状態で金属スリーブに収容固定し、金属スリーブの延伸に伴って伸びることができる部材であればよく、リンクチェーンに限らない。

この発明による落橋防止装置の設置例を示す図である。 緩衝機構を示す平面図である。 図２（ｂ）の線Ａ矢視断面図（ａ）、線Ｂ矢視断面図（ｂ）である。 金属スリーブのボルト取付部の半径方向断面図である。 落橋防止装置作動時における緩衝機構の変形を示す平面図である。 金属スリーブの別の実施形態を示す平面図である。 図６の線Ａ矢視断面図（ａ）、線Ｂ矢視断面図（ｂ）である。 この発明による落橋防止装置の力学的特性を示す線図である。

符号の説明

１ 橋台
２ 橋桁
１０ 落橋防止装置
１１ リンクチェーン（連結部材）
１１ａ 伸縮部（連結部材の一部）
１２ 緩衝機構
１３ 金属スリーブ
１４ リンク
１５ スリット
１６ 穴
１８ ボルト

Claims (4)

1. ２つの構造物間である桁端部と橋台との間又は隣接する桁端部間を連結して橋桁が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２つの構造物に両端部がそれぞれ連結され、少なくとも一部に伸縮することが可能な伸縮部を有する連結部材と、
   前記伸縮部が短縮された状態で金属スリーブ内に収容され、その両端が前記金属スリーブ内周に固定されてなる緩衝機構とを備え、
   前記金属スリーブにはその軸方向に間隔を置いて周方向に延びる多数のスリットが形成されていることを特徴とする落橋防止装置。
2. 前記伸縮部はチェーンからなることを特徴とする請求項１記載の落橋防止装置。
3. 前記連結部材は前記伸縮部を含む全体がチェーンからなることを特徴とする請求項１記載の落橋防止装置。
4. 前記金属スリーブの両端部にその半径方向に横切ってロッドが固定され、これらのロッドに前記チェーンの両端部が嵌合し固定されていることを特徴とする請求項２又は３記載の落橋防止装置。

Images