JP5425729B2

JP5425729B2 - 可とう管誘導治具及び可とう管誘導治具設置方法

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Publication number: JP5425729B2
Application number: JP2010163056A
Authority: JP
Inventors: 大奥津; 泰司山崎; 信博瀬川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-07-20
Filing date: 2010-07-20
Publication date: 2014-02-26
Anticipated expiration: 2030-07-20
Also published as: JP2012029367A

Description

本発明は、整列された複数の可とう管を滑らかに変形させるための可とう管誘導治具、及び可とう管誘導治具設置方法に関するものである。

可とう性のある管体やケーブルの敷設作業において、方向を変える際に屈曲箇所にローラを設置し、屈曲部における抵抗を低減させる技術が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。

尚、「可とう管」（可撓管）とは、管軸直角方向に曲げることができる（即ち、可とう性がある）、ケーブルを収納するための管を云う。規格化された可とう管として、「合成樹脂製可とう電線管（ＪＩＳＣ８４１１）」や「金属製可とう電線管（ＪＩＳＣ８３０９）」などがある。

また、本願明細書中で用いる「波付き可とう管」とは、表面に規則的な凹凸があるアコーディオン構造の管である。

さらに、本願明細書中で用いる「免震」とは、地震の力が直接構造物に伝わらないようにして、振動を軽減することを云う。

特開平９−４９９５２号公報実用新案公開平６−３５２６４号公報

前述した可とう性のある管体やケーブルの敷設に関して、通信用ケーブルや電力用ケーブルを地中や橋梁に添架される区間において管路内に敷設するために、曲線区間や屈曲部に「波付き可とう管」が用いられることがある。

このような波付き可とう管を地震時に挙動が異なる境界部に使用し、相対変位に追従させることは、ケーブルを保護するための有効な耐震対策である。

ケーブル収容管は、通常１区間に複数条設置されており、相対変位が生じる区間において整列された複数の可とう管をその変位に追従させる際に、隣り合う可とう管同士が接触したり、押しつぶし合ったりすることがある。これに起因して、波付き可とう管であっても、可とう管が想定通りに変形できなくなって継手が離脱したり、断面が扁平したりして設備が損傷するおそれがある。

そこで、本発明の目的は、上述の問題に鑑みて、整列された複数の可とう管を滑らかに変形させるための可とう管誘導治具、及び可とう管誘導治具設置方法を提供することにある。

本発明は、可とう管と可とう管の間に仕切りとなる部材として、「可とう管誘導治具」を設置する。この可とう管誘導治具は、可とう管の可とう性及び変位追従機能を確保するため、回転軸を有する円筒形ローラまたは曲面を持つプレート状構体として構成される。また、可とう管誘導治具を各可とう管に対して互い違いに斜めに設置し、隣り合う可とう管が変位に追従する際、上下互い違いに移動させるように作用する。

即ち、本発明の可とう管誘導治具は、少なくとも直交する２軸方向に相対変位が生じる免震化構造物に設置された複数の可とう管について、当該変位に追従して隣り合う可とう管が前記２軸方向に対して垂直方向に互い違いに移動するようガイドする可とう管誘導治具であって、前記可とう管は、前記免震化構造物に設けられた管路のための開口部を通じて配置されており、少なくとも前記複数の可とう管の間における仕切りとなる部材として構成され、各可とう管に対して互い違いに前記２軸方向に対して所定の設置角度で斜めに設置するための回転軸を有する円筒形ローラまたは曲面を持つプレート状構体として構成されていることを特徴とする。

また、本発明の可とう管誘導治具において、前記開口部の開口部幅ｗ、前記可とう管の外径Ｄ、前記円筒形ローラの外径又は前記プレート状構体の厚さｄ、前記設置角度θの関係が、当該仕切りを行う可とう管の本数ｎ及び前記開口部の高さｈとして、
ｗ≧(Ｄ／ｃｏｓθ)*ｎ＋(ｄ／ｃｏｓθ)*(ｎ＋１)+２*(ｈ−Ｄ／２)ｔａｎθ
を満たすことを特徴とする。

また、本発明の可とう管誘導治具において、前記可とう管が、凹部及び凸部が連続する外壁を有する波付き可とう管であり、当該可とう管誘導治具が円筒形ローラとして構成され、前記円筒形ローラの外径ｄと可とう管凹部幅ｗ_ｃ１の関係が、
ｄ＞ｗ_ｃ１
を満たすことを特徴とする。

また、本発明の可とう管誘導治具において、前記可とう管が、凹部及び凸部が連続する外壁を有する波付き可とう管であり、当該可とう管誘導治具が曲面を持つプレート状構体として構成され、前記プレート状構体の長さＬ_ｐと可とう管凹部幅ｗ_ｃ１の関係が、
Ｌ_ｐ＞ｗ_ｃ１
を満たすことを特徴とする。

また、本発明の可とう管誘導治具において、前記プレート状構体の高さｈ_ｐは、前記開口部の高さｈ、前記設置角度θ、及び前記プレート状構体の長さＬ_ｐによって規定され、前記回転軸を基準に当該可とう管誘導治具が回転したときに他の部材に当たらないように構成されていることを特徴とする。

さらに、本発明の管誘導治具設置方法は、少なくとも直交する２軸方向に相対変位が生じる免震化構造物に設置された複数の可とう管について、当該変位に追従して隣り合う可とう管が前記２軸方向に対して垂直方向に互い違いに移動するようガイドする可とう管誘導治具による可とう管誘導治具設置方法であって、前記可とう管は、前記免震化構造物に設けられた管路のための開口部を通じて配置されており、回転軸を有する円筒形ローラまたは曲面を持つプレート状構体として構成された前記可とう管誘導治具を用意する工程と、前記可とう管誘導治具を、少なくとも前記複数の可とう管の間における仕切りとなる部材として、各可とう管に対して互い違いに前記２軸方向に対して所定の設置角度で斜めに設置する工程と、を含むことを特徴とする。

本発明によれば、管軸直角方向に相対変位が生じる区間に設置された複数の可とう管を互いに押しつぶし合ったり、扁平させたりすることなく、可とう管の変位に追従させることができる。

免震橋における地震時の橋の挙動を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、免震化されたプレートガーダー橋における地震時の橋台際における可とう管の挙動を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、免震化された鋼製箱桁橋における地震時の橋台際における可とう管の挙動を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明による一実施形態の可とう管誘導治具を説明する図である。本発明による一実施形態の可とう管誘導治具の作用を説明する図である。本発明による一実施形態の可とう管誘導治具の第１の設置条件を説明する図である。（ａ），（ｂ）は、本発明による一実施形態の可とう管誘導治具の第２の設置条件を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、本発明による別の実施形態の可とう管誘導治具とその設置条件を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、本発明による更に別の実施形態の可とう管誘導治具とその設置条件を説明する図である。（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明による一実施例の可とう管誘導治具の説明図である。

まず、本発明に係る可とう管誘導治具、及び可とう管誘導治具設置方法についての理解を助けるために、現在の橋梁添架設備で問題となる点を明らかにする。

１９９５年兵庫県南部地震以降、橋梁に免震支承を採用するケースが増加している。免震橋では従来形式の支承の場合と比較して上部構造と下部構造の相対変位が増加し、橋軸方向に加え、橋軸直角方向にも振動する。例えば、図１に示すように、免震橋は、大別して、橋台となる下部構造２００と橋桁となる上部構造１００からなり、従来形式の支承の場合では、図示Ａの振動方向（橋軸方向）のみを振動の対象としていた。しかしながら、近年の免震橋では、橋軸方向（図示Ｂ）と橋軸直角方向（図示Ｃ）を振動の対象とするよう免震化されている。

この免震橋では、河川横断区間における通信ケーブルや電力ケーブルは、橋の上部構造１００に設置した橋梁添架設備と呼ばれる設備に収容されている。橋梁が免震化されると従来の添架方法では、地震時の相対変位に追従できず、管路およびケーブルが損傷する可能性がある。そこで、このような箇所に地震対策として橋軸方向の相対変位を伸縮部で、橋軸直角方向の相対変位を可とう管で吸収するように設計することが考えられる。

このような橋軸方向（図示Ｂ）と橋軸直角方向（図示Ｃ）の振動が生じる箇所において、例えば、図２に示す「プレートガーダー橋」と称されるような鉄鋼の補強材１０１が組まれた構造であれば（図２（ａ）参照）、管路１０の上下左右に十分な空間があるため（図２（ｂ）参照）、金属管３０，４０を介して上部構造１００と下部構造２００との間を中継する可とう管２０が変形することにより、上部構造１００と下部構造２００の相対変位に対して可とう管２０が追従可能である（図２（ｃ）参照）。

しかしながら、例えば、図３に示す「鋼製箱桁橋」と称されるような、箱桁１０２の版に開けられた開口部１０２ａに通信ケーブルや電力ケーブルを通過させる構造の場合（図３（ａ）参照）、箱桁１０２内の空間や上部構造１００と下部構造２００との間の空間が制限され（図３（ｂ）参照）、可とう管２０が開口部１０２ａと接する箇所で屈曲したり、隣の可とう管２０に押しつぶされて扁平したりする（図３（ｃ）参照）。

そこで、本発明に係る可とう管誘導治具を開口部１０２ａに設ける。本発明に係る可とう管誘導治具は、図３に示す「鋼製箱桁橋」のような、箱桁１０２の版に開けられた開口部１０２ａに通信ケーブルや電力ケーブルを通過させる構造の場合でも、可とう管２０が隣接する可とう管２０を押しつぶすことなく、かつ限られた開口部１０２ａの空間で可とう管２０を挙動させるための治具であり、開口部１０２ａにて、可とう管２０の両側に設けられる。

図４（ａ），（ｂ），（ｃ）は、本発明による一実施形態の可とう管誘導治具を説明する図である。図４（ａ）に示すように、本実施形態の可とう管誘導治具５０は、可とう管２０の可とう性及び変位追従機能を確保するため、回転軸５０ａを有する円筒形ローラ（ローラ外径ｄ）として構成される。また、本実施形態の可とう管誘導治具５０は、箱桁１０２に設けられた開口部１０２ａの開口部高さ方向（鉛直方向）に対して所定の角度θ（０＜θ＜９０°）で回転軸５０ａを中心に回転するように設置される（図４（ｂ）参照）。また、可とう管誘導治具５０は、各可とう管２０に対して互い違いに斜めに設置される（図４（ｃ）参照）。

図５は、本発明による一実施形態の可とう管誘導治具の作用を説明する図である。図５の左上図は、橋台及び橋桁間の変位が無い状態であり（平常時）、各可とう管２０は、開口部１０２ａの上下枠と各可とう管誘導治具５０のローラに囲まれた台形空間のほぼ中央に位置している。尚、可とう管誘導治具５０は、箱桁１０２に設けられた開口部１０２ａ（開口部幅ｗ及び開口部高さｈ）の開口部高さ方向（鉛直方向）に対して所定の角度θ（０＜θ＜９０°）で回転軸５０ａを中心に回転するように、各可とう管２０（外径D）に対して互い違いに斜めに設置されている。

図５の右上図は、橋台及び橋桁間で、地震によって橋桁の軸直角方向に相対変位が生じた状態であり、このとき、可とう管はローラに当たり、張力が小さくなるようローラに沿って上下方向に移動する。このため、図５の下図のように、可とう管誘導治具５０は、隣り合う可とう管２０がこの変位に追従する際、上下互い違いに移動させるように作用する。

尚、一般的に鉛直方向の地震動は水平方向と比較して小さく、可とう管２０が上下の部材に接触することは無いため、可とう管２０の上下には板状の部材を配置すればよいが、可とう管２０の上下に別のローラを設置してもよい。

このとき、可とう管２０を上下方向に誘導するために必要な可とう管誘導治具５０のローラの設置角度θは、可とう管２０の物性や収容されるケーブル類に作用する張力によって決まる。

一般的には、可とう管誘導治具５０におけるローラの半径が大きいほど可とう管２０や収容されるケーブル類の曲げ半径が大きくなるため局所的な応力集中が無く、変位への追従性も良いと考えられる。しかし、水平方向の空間に制限がある場合、可とう管誘導治具５０におけるローラの半径を大きくしすぎると可とう管が変位できる余裕空間が小さくなり、かえって変形を拘束することになり応力集中や扁平を生じさせる可能性がある。これらの設置条件は、図６に示すように、開口部幅ｗ、可とう管外径Ｄ、ローラ外径ｄ、設置角度θの関係が、可とう管１段当たりの本数（当該仕切りを行う可とう管の本数）ｎ及び開口部１段当たりの高さｈとして、式（１）で満たされることである。

（数１）
ｗ≧(Ｄ／ｃｏｓθ)*ｎ＋(ｄ／ｃｏｓθ)*(ｎ＋１)+２*(ｈ−Ｄ／２)ｔａｎθ（1）

一方、可とう管２０が、「波付き可とう管」（図７（ａ）参照）の場合の設置条件として、ローラ外径ｄは可とう管凹部幅ｗ_ｃ１よりも大きくないと引っかかりが生じるため（図７（ｂ）参照）、式（２）を満たす必要がある。

（数２）
ｄ＞ｗ_ｃ１（2）

ローラ外径ｄが、式（１）及び式（２）の両方を満足することができない場合は、円筒形ローラの可とう管誘導治具５０の代わりに、図８に示すような回転軸を持ち鋭角部のない板状部材（以下、「プレート状構体」と呼ぶ）の可とう管誘導治具６０用いるのが好適である。

図８は、本発明によるプレート状構体からなる可とう管誘導治具とその設置条件を説明する図である。可とう管誘導治具６０は、可とう管の可とう性及び変位追従機能を確保するため、回転軸６０ａを有する非鋭角の曲面を持つプレート状構体として構成される（図８（ａ）参照）。可とう管誘導治具６０は、箱桁１０２に設けられた開口部１０２ａ（開口部幅ｗ及び開口部高さｈ）の開口部高さ方向（鉛直方向）に対して所定の角度θ（０＜θ＜９０°）で回転軸６０ａを中心に回転するように、各可とう管２０（外径D）に対して互い違いに斜めに設置されている（図８（ｂ）参照）。

プレート状構体の高さ（プレート高さ）ｈ_ｐは、回転したときに上下の部材に当たらない高さとし、開口部高さｈ、プレート状構体の設置角度θ、プレート状構体の長さ（プレート長さ）Ｌ_ｐによって決定するのが好適である（図８（ｂ）参照）。

可とう管２０が、「波付き可とう管」の場合の設置条件として、プレート長さＬ_ｐは、可とう管凹部幅ｗ_ｃ１よりも大きくないと引っかかりが生じるため（図８（ｃ）参照）、式（３）を満たす必要がある。

（数３）
Ｌ_ｐ＞ｗ_ｃ１（3）

また、プレート状構体の厚さ（プレート厚さ）ｗ_ｐは、可とう管誘導治具５０におけるローラ外径ｄの場合と同様、可とう管凹部幅ｗ_ｃ１との関係で決まり、半径ｗ_ｐ／２の半円状とする。

回転軸６０ａの位置は、プレート厚さｗ_ｐ及び長さＬ_ｐの中心位置とするのが基本となるが、回転角度を大きくする必要がある場合や設置空間の制約がある場合にはプレート長さ方向に偏心してもよい（図８（ａ）参照）。

図８に示す例では、可とう管誘導治具６０の断面形状が長方形と半円を組み合わせた形状になっている。この代わりに、回転軸７０ａを持つ楕円円筒状の可とう管誘導治具７０（図９（ａ）参照）や、回転軸８０ａを持つ両端半円の半径が異なっている楔状の可とう管誘導治具８０（図９（ｂ）参照）や、１つの回転軸９０ａを持つ支持部９０ｂで両端を固定された複数の円筒ローラ９０ｃからなる可とう管誘導治具９０（図９（ｃ）参照）や、さらに、ベルト９０ｄを組み合わせたベルトコンベア構造の可とう管誘導治具９１（図９（ｄ）参照）とすることができる。

上述の例では、可とう管誘導治具の設置場所の例として、橋台と橋桁をつなぐ管路について説明したが、免震化された建物と基礎、建物と免震床など相対変位を生じる区間にも適用できる。また、水平方向に敷設された管に限らず、鉛直方向に敷設されている管でも適用できる場合があり、総じて任意の免震化構造物に適用可能である。

一実施例として、免震橋に添架した管路設備の橋台と橋桁の境界部に、可とう管誘導治具６０を適用した場合を図１０に示している。

（実施例）
図１０（ａ）を参照するに、橋台（パラペット）の下部構造２００から地下管路へと接続する金属管４０が突き出ている。金属管４０と可とう管２０は異種管継手によって接続される。可とう管２０は、橋桁の開口部１０２ａを通過して異種管継手の金属管３０によって呼び径７５ｍｍのビニル管１０に接続される。接続されたビニル管１０の端部は、呼び径１００ｍｍのビニル管１１に挿入されるが固定はされていないためスライド可能である。ビニル管１１は、箱桁１０２の支持ガイド１０２ｂ，１０２ｃに対してＵ字固定ネジ１１ａ等で固定され、ビニル管１０，１１で伸縮部を構成する。この伸縮部で橋台と橋桁の橋軸方向の相対変位を吸収することができる。呼び径１００ｍｍビニル管１１のもう一端は、挿入された呼び径７５ｍｍビニル管１２と固定されている。

図１０（ａ）における、ビニル管１１の管路は伸縮部の構造を透視したものである。反対側の橋台近傍も図１０（ａ）に示すものと同様の構造になっている。また、橋の中間部の橋桁と橋桁の間で地震時に相対変位が生じる構造となっている場合も同様の構造とすることができる。

図１０（ａ）における開口部１０２ａの構造（Ａ−Ａ’断面）は、図１０（ｂ）に示す通りである。この例では、開口部１０２ａは、可とう管２０の最外縁から５０ｍｍの余裕空間がある。また、この例における可とう管誘導治具６０の寸法は図１０（ｃ）に示す通りである。図１０の例で、図５に示すような良好な作用効果が得られていることが確認された。

本発明に係る可とう管誘導治具によれば、水平方向に複数条設置された可とう性のある管の管軸直角方向に相対変位が生じる場合、可とう管と可とう管の間に仕切りを作ることによって隣の管からの圧迫を抑制することができ、仕切り部材としての可とう管誘導治具と可とう管が引っかからないよう、円筒形ローラやプレート状構体にすることにより可とう管を滑らかに変形させることができ、可とう管誘導治具を斜めに設置し、可とう管を上下互い違いに誘導することにより、狭い空間でも可とう管を変位に追従させ、断面変形を抑制することができるようになる。

本発明によれば、管軸直角方向に相対変位が生じる区間に設置された複数の可とう管を互いに押しつぶし合ったり、扁平させたりすることなく、可とう管の変位に追従させることができるので、任意の免震化構造物に有用である。

１０管路
１１ビニル管
１１ａＵ字固定ネジ
１２ビニル管
２０可とう管
３０，４０金属管
５０円筒状の可とう管誘導治具
５０ａ回転軸
６０プレート状構体からなる可とう管誘導治具
６０ａ回転軸
７０楕円円筒状の可とう管誘導治具
７０ａ回転軸
８０楔状の可とう管誘導治具
８０ａ回転軸
９０複数の円筒ローラを用いる可とう管誘導治具
９０ａ回転軸
９０ｂ支持部
９０ｃ円筒ローラ
９０ｄベルト
９１ベルトコンベア構造の可とう管誘導治具
１００上部構造
１０１補強材
１０２箱桁
１０２ａ開口部
１０２ｂ，１０２ｃ支持ガイド
２００下部構造

Claims

少なくとも直交する２軸方向に相対変位が生じる免震化構造物に設置された複数の可とう管について、当該変位に追従して隣り合う可とう管が前記２軸方向に対して垂直方向に互い違いに移動するようガイドする可とう管誘導治具であって、
前記可とう管は、前記免震化構造物に設けられた管路のための開口部を通じて配置されており、
少なくとも前記複数の可とう管の間における仕切りとなる部材として構成され、各可とう管に対して互い違いに、前記２軸方向に対して所定の設置角度で斜めに設置するための回転軸を有する、円筒形ローラまたは曲面を持つプレート状構体として構成されていることを特徴とする可とう管誘導治具。
前記開口部の開口部幅ｗ、前記可とう管の外径Ｄ、前記円筒形ローラの外径又は前記プレート状構体の厚さｄ、前記設置角度θの関係が、当該仕切りを行う可とう管の本数ｎ及び前記開口部の高さｈとして、
ｗ≧(Ｄ／ｃｏｓθ)*ｎ＋(ｄ／ｃｏｓθ)*(ｎ＋１)+２*(ｈ−Ｄ／２)ｔａｎθ
を満たすことを特徴とする、請求項１に記載の可とう管誘導治具。
前記可とう管が、凹部及び凸部が連続する外壁を有する波付き可とう管であり、当該可とう管誘導治具が円筒形ローラとして構成され、前記円筒形ローラの外径ｄと可とう管凹部幅ｗ_ｃ１の関係が、
ｄ＞ｗ_ｃ１
を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の可とう管誘導治具。
前記可とう管が、凹部及び凸部が連続する外壁を有する波付き可とう管であり、当該可とう管誘導治具が曲面を持つプレート状構体として構成され、前記プレート状構体の長さＬ_ｐと可とう管凹部幅ｗ_ｃ１の関係が、
Ｌ_ｐ＞ｗ_ｃ１
を満たすことを特徴とする、請求項２に記載の可とう管誘導治具。
前記プレート状構体の高さｈ_ｐは、前記開口部の高さｈ、前記設置角度θ、及び前記プレート状構体の長さＬ_ｐによって規定され、前記回転軸を基準に当該可とう管誘導治具が回転したときに他の部材に当たらないように構成されていることを特徴とする、請求項４に記載の可とう管誘導治具。
少なくとも直交する２軸方向に相対変位が生じる免震化構造物に設置された複数の可とう管について、当該変位に追従して隣り合う可とう管が前記２軸方向に対して垂直方向に互い違いに移動するようガイドする可とう管誘導治具による可とう管誘導治具設置方法であって、
前記可とう管は、前記免震化構造物に設けられた管路のための開口部を通じて配置されており、
回転軸を有する、円筒形ローラまたは曲面を持つプレート状構体として構成された前記可とう管誘導治具を用意する工程と、
前記可とう管誘導治具を、少なくとも前記複数の可とう管の間における仕切りとなる部材として、各可とう管に対して互い違いに、前記２軸方向に対して所定の設置角度で斜めに設置する工程と、
を含むことを特徴とする可とう管誘導治具設置方法。