JP5261301B2 - 高架橋用角折れ防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、主として鉄道用高架橋に用いる高架橋用角折れ防止装置に関する。

高架橋においては、道路用か鉄道用かにかかわらず、地震時における安全性の確保が重要となるが、鉄道用の高架橋においては、橋軸方向に沿って敷設された軌道上を走行する列車の走行安全性についての十分な検討が不可欠である。

一方、鉄道用の高架橋は、支持地盤の違いや地上の交通状況等に応じて、ラーメン高架橋、調整桁、架道橋といったさまざまな種類の高架橋構造物から適宜選択使用されており、全体としては、相異なる複数の高架橋構造物が橋軸方向に沿って配列されたものとなる。

そのため、鉄道用高架橋は、場所によって異なる地震時挙動を呈することになり、例えば橋軸方向に沿って隣接する２つのラーメン高架橋が互いに異なる固有周期で橋軸直交方向に振動し、これら２つのラーメン高架橋がそれらの端部において相対的な変位を生じる場合がある。

特開昭５５−１４８８０５号公報 特開平９−１３３１９号公報

かかる相対的な変位のうち、鉛直軸線廻りの角度ずれである角折れは、大規模地震動による構造物の塑性化が進むにつれて、列車走行性に及ぼす影響が大きくなることがわかってきた。

しかしながら、角折れについての調査やその防止策については必ずしも十分ではなく、地震時の列車走行性を改善する余地が残されていた。

本発明は、上述した事情を考慮してなされたもので、高架橋構造物の対向端部における角折れを防止することによって地震時における列車走行性を向上させることが可能な高架橋用角折れ防止装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は請求項１に記載したように、橋軸方向に沿って隣接配置された高架橋構造物の対向端部を跨ぐように該対向端部に配置される高架橋用角折れ防止装置において、

前記対向端部のそれぞれの床版コンクリートに載置される鋼製ボックス体と、該各鋼製ボックス体を相互に連結する角折れ防止用鋼板と、前記各鋼製ボックス体の底部に形成されたボルト孔にそれぞれ挿通されるアンカーボルトとからなり、前記各鋼製ボックス体は、それらの内側に固化材を充填することにより該固化材に前記アンカーボルトの基端側を定着できるようになっているものである。

また、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、前記アンカーボルトの基端近傍に定着板を設けたものである。

また、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、前記角折れ防止用鋼板を補剛する補剛板を該角折れ防止用鋼板に立設したものである。

また、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、前記角折れ防止用鋼板を前記鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、前記対向端部に配置された状態において前記補剛板が前記角折れ防止用鋼板の上側に位置するように前記補剛板を前記角折れ防止用鋼板の上面に立設したものである。

また、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、前記角折れ防止用鋼板を前記鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、前記対向端部に配置された状態において前記補剛板が前記床版コンクリートの構造物境界に設けられた水止めコンクリートを跨ぐことができるように該補剛板を門型状又はアーチ状に形成して前記角折れ防止用鋼板の下面に垂設したものである。

本発明に係る高架橋用角折れ防止装置においては、高架橋構造物の対向端部が鉛直軸線廻りに相対回転したとき、橋軸方向に沿った相対変位が該対向端部に生じ、それに伴って対向端部の床版コンクリートに取り付けられた鋼製ボックス体同士が互いに離間しようとするが、該鋼製ボックス体の間には角折れ防止用鋼板を介在させてあり、かかる角折れ防止用鋼板がその圧縮引張剛性を発揮して鋼製ボックス体同士の離間を抑制する。

そのため、地震時において各高架橋構造物がそれぞれ異なる固有周期で橋軸直交方向に振動したとしても、高架橋構造物の対向端部に生じる角折れが未然に防止されることとなり、かくして地震時における列車の走行安全性が格段に向上する。

また、本発明においては、対向端部のそれぞれの床版コンクリートにアンカーボルトの先端側を定着するとともに、これらのアンカーボルトが鋼製ボックス体の底部に形成されたボルト孔に挿通されるように、鋼製ボックス体を各床版コンクリートにそれぞれ載置し、次いで、各鋼製ボックス体の内側に固化材を充填することで、該固化材にアンカーボルトの基端側を定着するようにしたので、全体を鋼材で形成する場合に比べ、装置全体の軽量化や製造コストの低減を図ることが可能となる。

本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、対向端部に生じる相対変位を角折れ防止用鋼板の圧縮引張剛性で抑制するものであるため、固定支承にのみ適用され、可動支承には適用されない。

高架橋構造物としては、少なくともラーメン高架橋、調整桁又は架道橋（桁橋）に本発明を適用することができるとともに、それらから橋軸方向に沿った隣接配置の組み合わせを任意に選択することが可能であり、例えばラーメン高架橋と調整桁との組み合わせをはじめ、ラーメン高架橋同士の組み合わせが可能である。

本発明に係る高架橋用角折れ防止装置は、床版コンクリートの上面であって軌道スラブとダクト部の間に設置される場合をはじめ、水平設置面を有する任意の部位に設置することができる。

アンカーボルトは、建築土木用に広く使用されているものから適宜選択使用することが可能であって、鋼製ボックス体のボルト孔に挿通した後、ナットで締め付けるようにすれば、固化材の定着作用と相俟って、鋼製ボックス体を床版コンクリートに強固に固定することができる。

ここで、アンカーボルトの基端近傍に定着板を設けるようにしたならば、アンカーボルトに引抜き方向の力が作用した場合、定着板と鋼製ボックス体の底部との間に拡がる固化材に円錐台状の圧縮ストラットが形成され、かかる圧縮ストラットが引抜き方向の力に抵抗するため、ナットを用いることなく、ナットと同等かそれ以上の力で鋼製ボックス体を床版コンクリートに固定することができる。加えて、上述した圧縮ストラットは、定着板の下面から斜め下方に向けて形成されるため、鋼製ボックス体の底部に作用する圧縮応力の面積が拡がり、かくして、ボルト孔の径を大きくしてアンカーボルトの挿通可能範囲を拡げることが可能となり、床版コンクリートに埋設された鉄筋とアンカーボルトとの干渉を未然に回避することができる。

角折れ防止用鋼板は、鋼製ボックス体を介して入力する対向端部の相対変位に対して十分な圧縮引張力で抵抗できるよう、断面積や鋼材種などを適宜決定すればよいが、角折れ防止用鋼板を補剛する補剛板を該角折れ防止用鋼板に立設したならば、圧縮力に伴う座屈を防止することができる。

補剛板の配置構成に関しては、角折れ防止用鋼板を鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、対向端部に配置された状態において補剛板が角折れ防止用鋼板の上側に位置するように、該補剛板を角折れ防止用鋼板の上面に立設した構成とすることができる。

また、角折れ防止用鋼板を鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、対向端部に配置された状態において補剛板が床版コンクリートの構造物境界に設けられた水止めコンクリートを跨ぐことができるように、該補剛板を門型状又はアーチ状に形成して角折れ防止用鋼板の下面に垂設した構成とすることができる。

水止めコンクリートは、高架橋構造物の対向端部の隙間から雨水が滴り落ちるのを防止するため、構造物境界に向けて上向き勾配となるように形成されたものであり、上述のように補剛板を形成したならば、補剛板と水止めコンクリートとの干渉を未然に回避することが可能となる。

本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置の設置状況を示した側面図。 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図。 本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置の設置状況を示した平面図。 本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置を示した全体斜視図。 同じく高架橋用角折れ防止装置の図であり、(a)は平面図、(b)はＢ−Ｂ線方向から見た矢視図、(c)はＣ−Ｃ線に沿う断面図、(d)はＤ−Ｄ線に沿う断面図。 本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置の設置状況を示した図であり、(a)は平面図、(b)はＥ−Ｅ線に沿う断面図。 高架橋用角折れ防止装置４の作用を説明した平面図。 変形例に係る高架橋用角折れ防止装置を示した全体斜視図。 別の変形例に係る高架橋用角折れ防止装置を示した全体斜視図。 変形例に係る高架橋用角折れ防止装置の作用を説明した断面図。

以下、本発明に係る高架橋用角折れ防止装置の実施の形態について、添付図面を参照して説明する。なお、従来技術と実質的に同一の部品等については同一の符号を付してその説明を省略する。

図１乃至図３は、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置の設置状況を示した図であり、図１は橋軸直交方向から見た側面図、図２は図１のＡ−Ａ線方向に沿った断面図、図３は平面図である。

これらの図でわかるように、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置４は、橋軸方向に沿って順次配置されたラーメン高架橋２ａ、調整桁３及びラーメン高架橋２ｂのうち、固定支承（図示せず）を介して連結された調整桁３とラーメン高架橋２ｂとの連結箇所に適用されたものであり、ラーメン高架橋２ｂと対向する調整桁３の端部を対向端部５、調整桁３と対向するラーメン高架橋２ｂの端部を対向端部６とし、これらの対向端部５，６を跨ぐように該対向端部に配置してある。

高架橋用角折れ防止装置４は、床版コンクリート９の上面であって軌道スラブ７とダクト８の間に２ヶ所設けてあり、図４及び図５でわかるように、装置本体４１、該装置本体に付属するアンカーボルト４２及び該アンカーボルトに螺合されるナット４７で構成してある。

装置本体４１は、対向端部５，６の床版コンクリート９，９に載置される鋼製ボックス体４４，４４と、該鋼製ボックス体に短手側縁部が溶接等でそれぞれ接合され鋼製ボックス体４４の底部と平行になるように配置された角折れ防止用鋼板４３とを備えるとともに、鋼製ボックス体４４の底部に形成されたボルト孔４５にアンカーボルト４２を挿通できるようになっている。

角折れ防止用鋼板４３は、鋼製ボックス体４４，４４から対向端部５，６の相対変位が入力したとき、該相対変位に対して十分な圧縮引張力で抵抗できるよう、その断面積や鋼材種などを適宜設定する。

一方、角折れ防止用鋼板４３には、高架橋用角折れ防止装置４が対向端部５，６に設置された状態において、その下面となる側に４枚の補剛板４６を垂設してあり、圧縮力に伴う角折れ防止用鋼板４３の面外座屈を防止するようになっている。

補剛板４６は、それらの上縁を直線状に形成する一方、下縁については両端から離間するにつれて斜めに傾斜させ、両端から一定距離だけ離れた中央区間では直線状に形成してあり、かかる門型形状によって、角折れ防止用鋼板４３を補剛しつつ、後述する水止めコンクリートとの干渉を回避することができるようになっている。

各鋼製ボックス体４４は、その内部を２枚の仕切壁で３等分してあるとともに、該３等分された区画ごとに３ヶ所、計９ヶ所のボルト孔４５を底部に形成してあり、該ボルト孔にアンカーボルト４２を１本ずつ、計９本のアンカーボルト４２を挿通することができるようになっている。

また、鋼製ボックス体４４は、上述した各区画に固化材としての無収縮モルタルを充填できるようになっているとともに、該無収縮モルタルにアンカーボルト４２の基端側を定着できるようになっている。

図６は、高架橋用角折れ防止装置４を対向端部５，６の床版コンクリート９，９に設置した様子を示した図である。

同図に示すように、高架橋用角折れ防止装置４を対向端部５，６に跨設するには、まず、対向端部５，６のそれぞれの床版コンクリート９，９にアンカーボルト４２の先端側を定着する。

ここで、床版コンクリート９，９には、対向端部５，６の隙間δから雨水が滴り落ちるのを防止するため、構造物境界に向けて上向き勾配となる水止めコンクリート６２，６２を形成してあるが、補剛板４６を門型状に形成したことにより、かかる水止めコンクリート６２，６２にぶつけることなく、高架橋用角折れ防止装置４を床版コンクリート９，９に跨設するすることができる。

アンカーボルト４２は、いわゆる、あと施工アンカー工事で床版コンクリート９に固定することが可能であり、例えば床版コンクリート９，９に挿入穴を９本ずつ計１８本を穿孔形成し、挿入穴の内部をブロアやブラシで清掃した後、接着系アンカー工法で用いるカプセルを挿入し、次いで、先端を斜めにカットした状態でアンカーボルト４２を挿入して硬化させればよい。

次に、鋼製ボックス体４４，４４の底部に形成されたボルト孔４５にアンカーボルト４２を挿通させながら、鋼製ボックス体４４，４４を床版コンクリート９，９にそれぞれ載置する。

次に、ナット４７をアンカーボルト４２に螺合して締め付けることで、装置本体４１を床版コンクリート９，９に固定し、かかる状態で鋼製ボックス体４４，４４の内側に無収縮モルタル６１を充填することで、該無収縮モルタルにアンカーボルト４２の基端側を定着する。

高架橋用角折れ防止装置４が設置された高架橋構造物に地震動が作用したとき、高架橋構造物である調整桁３とラーメン高架橋３ｂは、図７(a)に示すように鉛直軸線廻りに相対回転し、それらの対向端部５，６には橋軸方向に沿った相対変位が生じる。なお、同図では、反時計廻りの相対回転を想定したため、橋軸方向に沿った相対変位は、同図右側が支配的となる。

かかる橋軸方向に沿った相対変位に伴い、対向端部５，６の床版コンクリート９，９に取り付けられた鋼製ボックス体４４，４４同士は同図(b)に示すように、互いに離間しようとするが、該鋼製ボックス体には角折れ防止用鋼板４３を連結してあり、かかる角折れ防止用鋼板４３がその圧縮引張剛性を発揮して鋼製ボックス体４４，４４同士の離間を抑制する。

以上説明したように、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置４によれば、角折れ防止用鋼板４３がその圧縮引張剛性を発揮して鋼製ボックス体４４，４４同士の離間を抑制するので、地震時において各高架橋構造物がそれぞれ異なる固有周期で橋軸直交方向に振動したとしても、高架橋構造物の対向端部５，６に生じる角折れが未然に防止されることとなり、かくして地震時における列車の走行安全性が格段に向上する。

また、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置４によれば、対向端部５，６のそれぞれの床版コンクリート９，９にアンカーボルト４２の先端側を定着するとともに、これらのアンカーボルト４２が鋼製ボックス体４４の底部に形成されたボルト孔４５に挿通されるように、鋼製ボックス体４４，４４を各床版コンクリート９，９にそれぞれ載置し、次いで、各鋼製ボックス体４４の内側に無収縮モルタル６１を充填することで該無収縮モルタルにアンカーボルト４２の基端側を定着するようにしたので、全体を鋼材で形成する場合に比べ、装置全体の軽量化や製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置４によれば、角折れ防止用鋼板４３に４枚の補剛板４６を立設するようにしたので、圧縮力に伴う角折れ防止用鋼板４３の面外座屈を未然に防止することができる。

また、本実施形態に係る高架橋用角折れ防止装置４によれば、補剛板４６を門型状に形成したことにより、水止めコンクリート６２，６２との干渉を回避することが可能となる。

本実施形態では、角折れ防止用鋼板４３を鋼製ボックス体４４の底部と平行に配置するとともに角折れ防止用鋼板４３の下面に４枚の補剛板４６を垂設したが、これに代えて図８に示すように、対向端部５，６に設置された状態において角折れ防止用鋼板４３の上面となる側に帯状をなす４枚の補剛板８１を並列配置し該補剛板を角折れ防止用鋼板４３の上面側に立設してもよい。

図９は、変形例に係る高架橋用角折れ防止装置９４を示したものであり、装置本体４１及び該装置本体に付属するアンカーボルト９２からなる。

ここで、アンカーボルト９２は、通常のアンカーボルトとは異なり、その基端に円形の定着板９３を設けてあり、定着板９３は、鋼製ボックス体４４の底部との間に拡がる無収縮モルタルに圧縮ストラットを形成することで、ナットに代わって引抜き力に抵抗するようになっている。

高架橋用角折れ防止装置９４を対向端部５，６に跨設するには、鋼製ボックス体４４，４４の底部に形成されたボルト孔４５にアンカーボルト９２を先行して挿通し、次いで、上述の実施形態と同様の手順に従い、その先端側を対向端部５，６のそれぞれの床版コンクリート９，９に定着する。

次に、鋼製ボックス体４４，４４の内側に無収縮モルタル６１を充填することで、該無収縮モルタルにアンカーボルト９２の基端側を定着する。

本変形例においては、アンカーボルト９２に引抜き方向の力が作用した場合、図１０に示すように、定着板９３と鋼製ボックス体４４の底部との間の無収縮モルタル６１に円錐台状の圧縮ストラットが形成され、かかる圧縮ストラットが引抜き方向の力に抵抗する。

そのため、ナットを用いることなく、ナットと同等かそれ以上の力で鋼製ボックス体４４を床版コンクリート９に固定することができる。加えて、上述した圧縮ストラットは、定着板９３の下面から斜め下方に向けて形成されるため、鋼製ボックス体４４の底部に作用する圧縮応力の面積が拡がる。

したがって、ボルト孔４５の径を大きくしてアンカーボルト９２の挿通可能範囲を拡げることが可能となり、床版コンクリート９に埋設された鉄筋とアンカーボルト９２との干渉を未然に回避することができる。

また、本実施形態では、門型状に形成した補剛板４６を採用したが、水止めコンクリート６２，６２との干渉を防ぐ形状としては、かかる門型状に限定されるものではなく、例えばアーチ状に形成してもかまわない。

２ｂ ラーメン高架橋（高架橋構造物）
３ 調整桁（高架橋構造物）
４，６４ 高架橋用角折れ防止装置
５，６ 対向端部
９ 床版コンクリート
４２，９２ アンカーボルト
４３ 角折れ防止用鋼板
４４ 鋼製ボックス体
４５ ボルト孔
４６，８１ 補剛板
６１ 無収縮モルタル（固化材）
６２ 水止めコンクリート
９３ 定着板

Claims (5)

1. 橋軸方向に沿って隣接配置された高架橋構造物の対向端部を跨ぐように該対向端部に配置される高架橋用角折れ防止装置において、
   前記対向端部のそれぞれの床版コンクリートに載置される鋼製ボックス体と、該各鋼製ボックス体を相互に連結する角折れ防止用鋼板と、前記各鋼製ボックス体の底部に形成されたボルト孔にそれぞれ挿通されるアンカーボルトとからなり、前記各鋼製ボックス体は、それらの内側に固化材を充填することにより該固化材に前記アンカーボルトの基端側を定着できるようになっていることを特徴とする高架橋用角折れ防止装置。
2. 前記アンカーボルトの基端近傍に定着板を設けた請求項１記載の高架橋用角折れ防止装置。
3. 前記角折れ防止用鋼板を補剛する補剛板を該角折れ防止用鋼板に立設した請求項１又は請求項２記載の高架橋用角折れ防止装置。
4. 前記角折れ防止用鋼板を前記鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、前記対向端部に配置された状態において前記補剛板が前記角折れ防止用鋼板の上側に位置するように前記補剛板を前記角折れ防止用鋼板の上面に立設した請求項３記載の高架橋用角折れ防止装置。
5. 前記角折れ防止用鋼板を前記鋼製ボックス体の底部と平行に配置するとともに、前記対向端部に配置された状態において前記補剛板が前記床版コンクリートの構造物境界に設けられた水止めコンクリートを跨ぐことができるように該補剛板を門型状又はアーチ状に形成して前記角折れ防止用鋼板の下面に垂設した請求項３記載の高架橋用角折れ防止装置。

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