JP5095551B2 - 落石防護用編地及びそれを用いた落石防護柵 - Google Patents

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本発明は、道路、鉄道、建造物等に隣接する傾斜地において設置される落石防護柵に用いられる落石防護用編地に関する。
傾斜地において岩盤の崩落等により発生する落石を阻止するための対策として落石防護柵を設置することが行われている。落石防護柵には、小規模な落石対策として金網が用いられているが、金網は落石が溜まった状態が長期間継続するとクリープ破壊しやすく破壊された開口から落石がこぼれ出すといった問題がある。
そのため金網に代えて合成樹脂製のシート体を用いた落石防護柵が提案されている。例えば、特許文献1では、間隔を置いて立設した支柱間に化学繊維により強化された可撓性プラスチックの帯状部材を多段的に横架した落石防護柵が記載されている。また、特許文献2では、弾性変形する繊維を主体としたシート体を、所定の間隔で立設した支柱の上部間に取り付けて落石を取り込むポケット空間を形成するようにした落石防止装置が記載されている。また、特許文献3では、合成樹脂繊維からなる帯状体を補強支柱間の上部防護面に取り付けた防護柵が記載されている。
特許第3457583号公報 特開2005−146648号公報 特開2006−183326号公報
特許文献1では、化学繊維で補強された可撓性プラスチックからなる帯状部材又は網状部材からなる壁面材が大きく伸びることで落石の衝撃エネルギーを吸収するようにしているが、繊維の本数が少ないと十分な引張強度を得ることができず、また繊維がプラスチックにより被覆されることで繊維自体の引張強度が十分発揮されなくなる。
また、特許文献2及び3に記載されているように、合成繊維を用いた織物又は編物を用いた場合繊維が交絡することで繊維本来の引張強度が十分発揮されなくなり、かえって全体の強度が弱くなるといった課題がある。
そこで、本発明は、繊維自体の強度を十分発揮することができる高強度の落石防護用編地及びそれを用いた落石防護柵を提供することを目的とするものである。
本発明に係る落石防護用編地は、全長にわたって連続した長繊維を多数本引き揃えて構成される繊維束を引き揃え方向が一致するように面状に複数本配列し、前記繊維束の間に編成された鎖編列と前記繊維束の表側及び裏側においてそれぞれ当該鎖編列の間に編み込まれた連結糸とにより前記繊維束を直線状に保持していることを特徴とする。さらに、前記繊維束の引き揃え方向と直交する方向に面状に配列されるとともに前記鎖編列の編目に挿入されて保持された複数の挿入糸を備えていることを特徴とする。
本発明に係る落石防護柵は、上記の落石防護用編地を前記繊維束が支柱間に張架されるように取り付けたことを特徴とする。さらに、断面が円形状の端末支柱及び当該端末支柱に隣接して設けられた断面が円形状の止着部材を備え、前記落石防護用編地の前記繊維束の端末部分を前記止着部材に巻き付け折り返して重ね合わせた部分を前記端末支柱に巻き付けて緊張させた状態で前記止着部材を前記端末部分とともに前記端末支柱に固定具により固定していることを特徴とする。
本発明は、上記の構成を備えることで、全長にわたって連続した長繊維を多数本引き揃えて構成される繊維束を直線状に安定して保持することができるので、繊維束の両側を固定すれば繊維束を構成する繊維の強度を十分発揮させて高強度の編地を得ることができる。
すなわち、1本の繊維は両端を保持して直線状に設定した状態で最も引張強度が大きくなるため、全長にわたって連続した多数本の繊維を引き揃えた繊維束の両端を保持して直線状態に設定すれば、各繊維の引張強度を合計した値に近い高い強度を得ることができる。そして、各繊維束は、鎖編列及び連結糸により引き揃え方向が一致した状態で保持されるため、編地全体の引張強度がほぼ均等で高強度にすることができ、落石による衝撃にも十分耐えるだけの強度を得ることが可能となる。また、落石が溜まって長期間負荷が加わった状態が継続しても繊維束が破断することなく保持することができ、落石防護のための耐久性を十分備えるようになる。
また、繊維束の引き揃え方向と直交する方向に面状に配列されるとともに鎖編列に挿入されて保持された複数の挿入糸を備えることで、引き揃え方向と直交する方向に対しても強度を持たせることができ、落石に対する耐久性を高めることが可能となる。
こうした防護用編地を繊維束が支柱間に張架されるように取り付けることで、支柱間に繊維束が張架されて面状に配列されるようになり、軽量で高強度の落石防護柵を得ることができる。
また、断面が円形状の端末支柱及び当該端末支柱に隣接して設けられた断面が円形状の止着部材を備え、落石防護用編地の繊維束の端末部分を止着部材に巻き付け折り返して重ね合わせた部分を端末支柱に巻き付けて緊張させた状態で止着部材を端末部分とともに端末支柱に固定具により固定すれば、繊維束の端末部分を端末支柱に対して密着した状態で固定することができ、落石の衝撃に対しても繊維束が外れることなくしっかりと保持することが可能となる。
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
図1は、本発明に係る実施形態に関する一部拡大斜視図であり、図2は、その表側の平面図(図2(a))及び裏側の平面図(図2(b))である。
落石防護用編地1は、全長にわたって連続した多数本の繊維を経方向に引き揃えた複数の繊維束2を面状に配列し、繊維束2の間に編成された複数の鎖編列3を備えている。繊維束2は、編地1の表側及び裏側においてそれぞれ隣接する鎖編列3に交互に編み込まれた連結糸4及び5により両側から挟持されて経方向に直線状に保持されるようになっている。また、緯方向には、複数の挿入糸6が面状に配列されて鎖編列3と交差する位置で鎖編列3の編目に挿入されて保持されている。
この例では、編地1の経方向の引張強度は繊維束2が主に担い、緯方向の引張強度は挿入糸6が担うようになっており、繊維束2及び挿入糸6の結節点での強度は鎖編列3が主に担うようになっている。後述するように、編地1を落石防護柵に使用する場合には、繊維束2を支柱間に張架するように取り付けるため、落石の衝撃や落石の保持に伴う負荷は主に繊維束2に加わるようになる。繊維束の引張強度は、構成する繊維の引張強度を合計した値となるが、織物のように糸が湾曲した状態になる場合や編物のように糸が交絡した状態である場合には糸を構成する繊維の強度の合計値よりも強度が小さくなる。また、糸自体に撚りが加えられている場合にも撚りのない引き揃えられた状態に比べて強度が小さくなる。そのため、本発明では、撚りをかけずに多数本の繊維を引き揃えた繊維束2を引き揃え方向に直線状に設定することで、構成する繊維の引張強度の合計値に近い引張強度を実現することができる。
繊維束2は、アラミド繊維、高強度ポリエステル繊維、炭素繊維、ポリエチレン繊維等の高強度の合成繊維を多数本引き揃えて用いられる。落石防護用として使用する場合には、低吸水率で耐熱性の優れた全芳香族ポリエステル繊維が好ましい。繊維束2の引張強度については、落石防護用として使用する際に設定される引張強度に応じて設定すればよい。例えば、従来使用されているワイヤロープでは破断強度が850〜900kN/mであるが、これに相当する引張強度を得るためには、繊維束を1m当り140本配列する場合繊維束1本当り6〜6.5kN/mの引張強度が必要となる。繊維束の繊度を約5000texとすれば、繊維1本当り1.2〜1.3N/texの引張強度となり、上記の高強度繊維では引張強度が3N/texであるから、十分な引張強度を得ることができる。
鎖編列3は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維等の合成繊維からなる糸を経方向に鎖編で編成されている。鎖編列3に使用される糸は、結節点の強度を保持できる程度の引張強度を備えるものを用いるとよい。
連結糸4及び5は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維等の合成繊維からなる糸を隣接する鎖編列3に所定の編目数ずつ交互に編み込んで鎖編列3の間を掛け渡すように編成される。連結糸4が繊維束2の表側に掛け渡され、連結糸5が繊維束2の裏側に掛け渡されるので、繊維束2を両側から挟持するように安定した状態で保持する。連結糸4及び5に使用される糸は、落石の衝撃等により破断しない程度の強度を備えるものを用いるとよい。
挿入糸6は、ポリアミド系繊維、ポリエステル系繊維、ポリオレフィン系繊維等の高強度の合成繊維からなり、複数の挿入糸6を緯方向に面状に配列している。落石防護用として使用する場合には、低吸水率で耐熱性の優れた全芳香族ポリエステル繊維が好ましい。
挿入糸6は、構成する繊維に撚りを加えずに引き揃えたものを用いるとよい。こうした糸を用いることで繊維の引張強度の合計値に近い強度を得ることができる。挿入糸6の強度については、落石防護用として使用する際に設定される引張強度に応じて設定すればよい。例えば、従来使用されている金網では30〜40kN/mの引張強度であるが、これに相当する引張強度を得るためには、挿入糸を1m当り200本配列する場合挿入糸1本当り0.15〜0.2kN/mの引張強度が必要となる。挿入糸6に高強度の繊維を用いて繊度を125〜150texに設定すれば、十分な引張強度を得ることができる。
図3は、編地1を編成するための組織図である。編地1は、緯糸挿入可能なラッシェル編機により編成する。L1は鎖編列3を編成するための糸であり、L2は、連結糸4を編成するための糸である。L3は、繊維束2であり、経方向に挿入される。L4は、連結糸5を編成するための糸である。挿入糸6は、緯方向に挿入されて鎖編列3の編目に編み込まれるようになる。
図4は、編地1の変形例に関する一部拡大斜視図である。この例では、繊維束2が所定本数ずつ間隔を空けて配列されており、編地1に網目Nが形成されるようになる。このように網目Nが形成されることで、落石を防護するとともに風通しが良好となり、落石防護柵に対する強風による負荷を小さくすることができ、また見通しが良くなることから、外観上も好ましいものとなる。
図5は、上述した編地1を支柱間に取り付けた落石防護柵に関する斜視図である。落石防護柵は、両側に設置された鋼管からなる端末支柱11の中間位置にH型鋼からなる中間支柱10が設置されている。編地1は、繊維束2が端末支柱11の間に張架されるように取り付けられており、端末部分を端末支柱11及び鋼管からなる止着部材12により固定されている。中間支柱10では編地1に対して挿入されたボルトにより締付固定されている。
図6は、図5に示す落石防護柵の端末支柱部分に関する一部拡大断面図である。止着部材12は、端末支柱11の中間支柱10側に近接して設置されている。そして、端末支柱11及び止着部材12は断面が円形状で、止着部材12の外径は端末支柱11に比べて小さく設定されている。
編地1の端末部分を固定する場合、編地1を一旦端末支柱11の周囲に巻回して端末部分を止着部材12に巻き付けて折り返し、端末部分を端末支柱11の巻回した部分の間に挿入して重ね合わせた状態にする。次に、端末部分の端部を止着部材12の巻き付けた部分に重ね合わせ状態にした後、端部を引張ることで編地1を緊張させた状態に設定する。そして、端末支柱11の止着部材12と反対側に湾曲形成した固定板13を編地1に密着して配置し、止着部材12の端末支柱11と反対側に湾曲形成した固定板14を編地1に密着して配置し、2つの固定板13及び14並びに端末支柱11及び止着部材12を貫通するように長ボルト15を挿着してナットにより固定板13及び14を締付固定する。
このように止着部材12を用いて編地1の端末部分を固定することで編地1が緩むことなく固定することができる。また、編地1の繊維束2の端末部分がすべて固定板12及び13により密着固定され、両端が固定されて張架された繊維束12は十分な引張強度を発揮することが可能となる。
編地1に落石が衝突して引張られると、止着部材12が歪んで止着部材12及び端末支柱11の間の編地1にかかる摩擦力が大きくなり、繊維束2にせん断力がかかることなく端末部分が密着固定されるようになる。そのため、落石が生じた場合でも繊維束2がせん断力により破断することなく耐久性の高い固定構造となっている。
図7は、上述した編地1の表面を樹脂製被膜7により被覆した場合を示す一部拡大斜視図である。被膜7により編地1全体を被覆することで編地1の耐候性を向上させることができる。例えば、繊維束2に全芳香族ポリエステル繊維を用いた場合紫外線により劣化して強度が低下するため、塩化ビニル樹脂からなる被膜7で被覆することでこうした劣化を防止することができる。ただし、被膜7で被覆することで繊維束2の強度が低下するため薄く被膜形成する必要がある。また、被膜7は、編地1を取り付けた後にスプレー等により編地1全体に付着させて形成したり、編地1を取り付ける前に樹脂液に浸漬させて付着させるようにしてもよい。
全芳香族ポリエステル繊維(株式会社クラレ製)からなる1670dtexの糸を22本束ねた繊維束を用い、ポリエステル繊維(帝人ファイバー株式会社製)からなる560dtexの長繊維糸を鎖編列及び連結糸に用いてラッシェル編機(カールマイヤー社製)により編成した。編成の際に、緯方向にポリエステル繊維(帝人ファイバー株式会社製)からなる1670dtexの糸を4本束ねた挿入糸を鎖編列の編目に挿入するように編み込んだ。編成は、4.5ゲージ、11.43コースで行い、幅208cmの編地を作製した。作製された編地は、繊維束が140本/mの密度で経方向に沿って直線状に整列されて連結糸に保持され、挿入糸が200本/mの密度で緯方向に沿って鎖編列に編み込まれた。
編地を構成する繊維束及び挿入糸に関してそれぞれ単独の引張強度を測定した。繊維束については、繊維束4ウェル分を1ストランドとして、端末部分をキャプスタン式重布つかみ具に固定し、引張試験装置(株式会社島津製作所製;オートグラフAG−100kNIS)により引張試験(試験速度50mm/分、つかみ具間距離850mm)を行った。その結果、編地に用いた繊維束は平均28.05kNの引張強度を有することがわかった。また、挿入糸については、挿入糸8コース分を1ストランドとして、繊維束と同様の引張試験を行い、平均3.22kNの引張強度を有することがわかった。
編地では、経方向について1m当り140本の繊維束を有するので、
140÷4×28.05=981.75kN/m
の引張強度を備えることになり、上述したワイヤロープの破断強度である850〜900kN/mよりも大きい強度に設定されている。また、緯方向について1m当り200本の挿入糸を有するので、
200÷8×3.22=80.5kN/m
の引張強度を備えることになり、上述した金網の引張強度である30〜40kN/mよりも大きい強度に設定されている。
したがって、作製された編地は、落石防護用として十分な強度を備えており、さらに従来の金網等の部材よりも軽量で取り扱いやすいといった利点を有している。
次に、編成した編地(長さ600mm、幅120mm(20mm×6ストランド))の両側の端末部分を、端末支柱に相当する鋼管(径267.4mm、厚さ6.6mm)及び止着部材に相当する鋼管(径139.8mm、厚さ3.5mm)を用いて図6に示すように固定し、引き抜き試験装置(株式会社島津製作所製;UH−1000KNC)で端末部分の引き抜き試験(試験速度50mm/分)を行った。その結果、端末支柱から編地の端末部分が外れることなく一部の繊維束が平均147.9kNで破損した。繊維束6ストランド分の引張強度が28.05×6=168.3kNであることから、落石防護柵に使用した状態でも編地自体の強度の約88%程度の強度が実現されており、落石防護柵としても十分な耐久性を備えていることが確認できた。
本発明に係る実施形態に関する一部拡大斜視図である。 編地の表側の平面図及び裏側の平面図である。 編地を編成するための組織図である。 編地の変形例に関する一部拡大斜視図である。 編地を支柱間に取り付けた落石防護柵に関する斜視図である。 図5に示す落石防護柵の端末支柱部分に関する一部拡大断面図である。 編地表面を樹脂製被膜により被覆した場合を示す一部拡大斜視図である。
符号の説明
1 編地
2 繊維束
3 鎖編列
4 連結糸
5 連結糸
6 挿入糸
7 被膜
10 中間支柱
11 端末支柱
12 止着部材
13 固定板
14 固定板
15 長ボルト

Claims (4)

  1. 全長にわたって連続した長繊維を多数本引き揃えて構成される繊維束を引き揃え方向が一致するように面状に複数本配列し、前記繊維束の間に編成された鎖編列と前記繊維束の表側及び裏側においてそれぞれ当該鎖編列の間に編み込まれた連結糸とにより前記繊維束を直線状に保持していることを特徴とする落石防護用編地。
  2. 前記繊維束の引き揃え方向と直交する方向に面状に配列されるとともに前記鎖編列の編目に挿入されて保持された複数の挿入糸を備えていることを特徴とする請求項1に記載の落石防護用編地。
  3. 請求項1又は2に記載の落石防護用編地を前記繊維束が支柱間に張架されるように取り付けたことを特徴とする落石防護柵。
  4. 断面が円形状の端末支柱及び当該端末支柱に隣接して設けられた断面が円形状の止着部材を備え、前記落石防護用編地の前記繊維束の端末部分を前記止着部材に巻き付け折り返して重ね合わせた部分を前記端末支柱に巻き付けて緊張させた状態で前記止着部材を前記端末部分とともに前記端末支柱に固定具により固定していることを特徴とする請求項3に記載の落石防護柵。
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