JP6177589B2 - 落橋防止装置 - Google Patents

Description

本発明は、橋桁同士、或いは橋桁と橋台・橋脚等、これら橋桁を含む２つの構造物を互いに連結することで、例えば、地震等の揺れによる橋桁の落下を防止する技術に関する。

この種の従来技術として、例えば、下記特許文献１に示す落橋防止装置が知られている。
この落橋防止装置１００は、隣り合う橋桁の端部に各々固定される鋼製ブラケット１０１と、橋桁同士を連結すべくこれらブラケット間に掛け渡された連結ケーブル１０２（以下、ケーブルと称する）と、橋桁落下時におけるケーブル１０２の局所的な曲がりを防止する偏向ブロック１０３と、橋桁の伸縮に伴うケーブルの弛みを防止するコイルスプリング等の弛み防止装置１０４等で構成されている。

すなわち、上記構造の落橋防止装置１００によれば、隣り合う橋桁を連結して橋脚等の上部に端部が載置された橋桁の落下を防止する。また、橋桁の落下に対処すべく偏向ブロックによってケーブルの局所的な曲がりを防止し、剪断応力の集中によるケーブルの切断（剪断破壊）を防止する。また、弛み防止装置は、ブラケットとケーブルとの間にコイルスプリングを介在させ、このコイルスプリングの張力によってケーブルの弛みを防止している。

特開2003-138519号公報

ところで、近年の各種構造物における耐震性の見直しに伴い、上記構造を有する落橋防止装置の需要も増えている。すなわち、上記構造の落橋防止装置は、ブラケットを介してケーブル及び各種装置を橋桁に組み付けるといった簡単な施工で耐震性を高めることができるため、現在では新設の橋梁及び既設の橋梁問わず、幅広く用いられている。

しかしながら、上記構造の落橋防止装置は、連結ケーブルの弛みを防止する弛み防止装置、および連結ケーブルの局所的な曲がりを防止する偏向ブロックをケーブルと同軸上に有するため、これら弛み防止装置及び偏向ブロックが組み込まれるブラケットは、非常に重く、且つ橋梁長手方向に長くならざる得なかった。

また、ケーブルの弛みに着目すれば、近年の橋梁は洗練されたデザインを有するため、不規則に弛んだケーブルは、必ずしも望ましい印象を与えるとは言えない。さらに、大柄で無骨なブラケットを有する落橋防止装置そのものの印象も橋梁のデザイン性を考慮すると改善の余地がある。

また、上記した落橋防止装置によれば、橋桁と橋台とを連結するためのケーブルが日光に直接晒されるため、外皮のポリエチレン被覆が紫外線劣化し易く、劣化の程度によっては雨水の浸入に伴うケーブル内部の腐食に繋がる。

本発明は、このような技術的背景を考慮してなされたもので、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、ケーブルの劣化をも防止できる落橋防止装置の提供を課題とする。また、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く設置可能な落橋防止装置の提供を課題とする。

上記した技術的課題を解決するため本発明は、橋桁を含む２つの橋梁構造物を互いに連結してなる落橋防止装置であって、
橋桁を含む２つの橋梁構造物を互いに連結してなる落橋防止装置であって、
一端側が一の橋梁構造物に固定され他端側が他の橋梁構造物に固定されて、一の橋梁構造物と他の橋梁構造物の間に設けられる管状部材と、
前記管状部材内に挿通され、各端部にはそれぞれ管状部材に係止されるストッパーが設けられた連結索と、
を備え、
前記連結索は、前記管状部材を介して、各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げることを特徴とする。

このように構成された本発明によれば、橋桁を含む２つの橋梁構造物を、管状部材を介して互いに連結する連結索を備えている。また、この連結索は、この管状部材内に収められているので、連結索の劣化を防止することができる
また、前記管状部材は、橋桁が架け渡された方向に伸縮可能であり、前記ストッパーは、前記管状部材の伸長範囲を規制するものとしてもよい。すなわち、前記管状部材は、橋梁構造物の移動に追従して伸縮する構造としてもよく、このようにすれば、温度変化等による橋桁の伸縮を吸収することが可能である。また、連結された橋桁どうしが垂直方向にずれた場合に、連結索の局所的な曲がりを管状部材の曲げ変形によって緩和することができる。したがって、連結索に対する剪断応力の集中が回避され、偏向ブロックを用いることなく連結索の切断（剪断破壊）を有効に防止できる。また、連結索の弛み防止装置も不要である。さらに連結索に対する紫外線の影響も排除できる。

なお、上記で橋桁を含む２つの橋梁構造物とは、橋桁からなる所謂上部工側の構造物と、橋台及び橋脚等からなる下部工側構造物との組み合わせ、或いは、上部工側構造物同士の組み合わせ等を例示できる。

また、前記管状部材は、外管と、この外管内にスライド自在に挿入される内管とを備えた多重管で構成するのが好適である。

この構成によれば、管状部材を外管及び内管からなる多重管にすることで、管状部材における伸縮動作の復元性、すなわち管状部材における繰り返しの伸縮動作を可能にする。また、多重管構造は、一般に、１重管構造に較べて座屈に対する耐力が高いため、このような機械的特性を有する多重管構造を採用することで、管状部材の軽量化を図りつつ、管状部材の局所的な曲げ変形に対する剛性が高められる。

また、前記橋梁構造物にブラケットが設けられ、
前記連結索は、前記ブラケットを介して、橋梁構造物に連結されている構成とするのが好適である。

この構成では、連結索を用いて橋梁構造物を連結する際、その橋梁構造物にブラケットを設けて連結する。また、上述の如く本発明では、偏向ブロックおよび弛み防止装置が不要であることから小型のブラケットで足りる。すなわち、落橋防止装置及びブラケットを含む装置一式の小型・軽量化を図れる。

また、前記管状部材は、鋼管であってもよい。

なお、管状部材に用いる鋼材の機械的性質（強度、じん性等）は、管状部材の直径や肉厚、並びに橋桁落下時の衝撃荷重等を考慮して適宜決定する。例えば、ＪＩＳ ＳＧＰ ＳＴＫ等の鋼材を用いるとよい。

また、前記連結索は、鋼製ロープであってもよい。すなわち、軽量で有りながら引っ張り荷重に対して高い耐力を有する鋼製ローブを用いることで、落橋防止装置の更なる小型・軽量化を図れる。

以上、本発明によれば、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、ケーブルの劣化をも防止できる落橋防止装置を提供できる。また、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く設置可能な落橋防止装置を提供できる。

本実施の形態に係る落橋防止装置の内部構造を示す図。 本実施の形態に係る各種鞘管の設置状態を示す図。 本実施の形態に係る保護パイプの内部構造を示す図。 縮んだ状態の保護パイプを示す図。 伸びた状態の保護パイプを示す図。 保護パイプに内挿された連結ケーブルを示す図。 先入れタイプの止め板を示す正面図。 半割りタイプの止め板を示す正面図。 伸びた状態の保護パイプと連結ケーブルの位置関係を示す図。 橋桁の落下に伴う保護パイプの変形状態を示す図。 従来の落橋防止装置を示す要部拡大図。

以下、本発明に係る落橋防止装置１を橋台−橋桁間に適用した実施の形態を説明する。
なお、本実施の形態に示す落橋防止装置１の設置構造は、橋台側及び橋桁側で若干異なるが、基本的には橋台側及び橋桁側とで同一の設置構造を有するため、同一部分には同一の符号を付して説明する。また、図１〜図６、並びに図９との兼ね合いでは、図面左手が橋台側（下部工側）であり、図面右手が橋桁側（上部工側）である。

本実施の形態に示す落橋防止装置１は、橋台−橋桁間に設けられると共に、一端側が一の橋梁構造物に固定され他端側が他の橋梁構造物に固定されて、一の橋梁構造物と他の橋梁構造物の間に設けられる保護パイプ(管状部材)2と、前記保護パイプ２内を挿通され、各端部にはそれぞれ保護パイプに係止されるストッパー４が設けられた連結ケーブル(連結索)３とを備え、前記連結ケーブル３は、前記保護パイプ２を介して、各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げている。また、前記保護パイプ２は、橋桁が架け渡された方向に伸縮可能であり、前記ストッパー４は、前記保護パイプ２の伸長範囲を規制するものである。

保護パイプ２は、図１のように橋台側（図１中左手側）に固定される鞘管２１と、橋桁側（図１中右手側）に固定される鞘管２２と、これら鞘管２１，２２内に各端部がスライド自在に挿入される中間パイプ２３と、を備えている。また、保護パイプ２の各端部には、保護パイプ２の各端部を閉じる鋼製キャップ２４が各々設けられている。

各鞘管２１，２２は、同一口径の鋼管（ＪＩＳ Ｇ ３４５２、ＪＩＳ Ｇ ３４４４等）で製作される。また、各鞘管２１，２２の後端には、それぞれ鞘管固定用のフランジを兼ねた支圧板２５が設けられ、各鞘管２１，２２はそれぞれ緩衝ゴム５を介して橋台及び橋桁にボルト留めされている。

また、図２を参照して橋台側および橋桁側における各鞘管２１，２２の設置方法を説明すると、橋台側の鞘管２１は、橋台のパラペット（直立胸壁）Ｐに直に設置されている。具体的には、橋梁長手方向に貫通する鞘管挿通孔Ｐ１をパラペットに穿設し、橋台側から橋桁方向に鞘管２１を組み入れて固定する。なお、図２中符号Ｐ３は用心鉄筋である。

また、橋桁側の鞘管２２は、鋼製のブラケットＢを介して橋桁に組み付けられている。具体的には、橋梁長手方向に貫通する鞘管導入孔Ｂ１をブラケットＢに予め形成しておき、橋桁側から橋台方向に鞘管２２を組み入れて固定する。
つまり、橋台側の鞘管２１と、橋桁側の鞘管２２は各々支圧板２５を背にして互いに向き合うように組み付けられている。
また、上記した橋台側のパラペットＰに設けられる鞘管挿通孔Ｐ１と、橋桁側ブラケットに設けられる鞘管挿入孔Ｂ１は同軸Ｃ上に形成されており、これら各種孔Ｐ１，Ｂ１に挿入される鞘管２１，２２も同軸上に位置する。また、このように設置された鞘管２１，２２内に中間パイプ２３が設けられている。

中間パイプ２３は、図３のように鞘管２１及び鞘管２２に較べて十分長く、両端部を各鞘管２１，２２内に差し入れた状態で中間パイプ２３の大半は外部に露出している。また、中間パイプ２３も、鞘管２１，２２と同様に鋼管（ＪＩＳ Ｇ ３４５２、ＪＩＳ Ｇ ３４４４等）で製作される。また、その外径は鞘管２１，２２の内径よりも若干小さく、中間パイプ２３は、同軸上に配置される各鞘管２１，２２に沿って橋梁長手方向にスライドできる。なお、中間パイプ２３と各鞘管２１，２２との間には、シート状の緩衝材が設けられている。

各鞘管２１，２２に対する中間パイプ２３の挿入量を説明すると、橋台側の鞘管２１では、その開口端２１ａから中間パイプの橋台側端部２３ａに至る距離Ｌ１が、鞘管径×２倍程度となる様に挿入量が決定されるのが好ましい。しかし、それ以上であってもよい。

図３に示す例では、橋桁側の鞘管２２は、橋台側の鞘管２１に較べて長く、中間パイプ２３を差し入れた状態で、鞘管２２の内部には、その奥行き方向に橋の伸縮量相当の余長Ｌ３が確保されている。
また、橋桁側の鞘管２２では、その開口端２２ａから中間パイプの橋桁側端部２３ｂに至る距離Ｌ２は、この落橋防止装置が設置される橋の伸縮量によって異なるが、通常、Ｌ２≧Ｌ３＋Ｌ１となる様に挿入量を決定することができる。

本実施の形態では、鞘管２１，２２間における中間パイプ２３の偏った移動を防止すべく、橋台側の鞘管２１と中間パイプ２３とをボルト２６によって固定している。
つまり、本実施の形態では、橋桁側の鞘管２２に対する中間パイプ２３のスライドによって保護パイプ２の伸縮を可能にしている。また、鞘管２２は外管に相当し、中間パイプ２３は内管に相当する。

続いて、橋台−橋桁間の距離の変化に追従した保護パイプ２の伸縮動作を説明する。
気温の変化に伴い橋桁が熱膨張して橋台−橋桁間の距離が詰まると、保護パイプ２は、鞘管２２の奥行き方向（図４中矢印Ｓ方向）に対する中間パイプ２３のスライドによって短くなる（図４参照）。また、橋桁が収縮して橋台−橋桁間の距離が開くと、中間パイプ２３は鞘管２２から引き出される方向（図５中矢印Ｇ方向）にスライドして、保護パイプ２は長くなる（図５参照）。
このように保護パイプ２は、橋台−橋桁間の距離の変化に追従すべく橋梁長手方向に伸び縮みして距離の変化を吸収する。

続いて、上記した保護パイプ２に内挿される連結ケーブル３を説明する。
連結ケーブル３は、例えば、７×７φ３０の構造用ロープ（ストランド亜鉛メッキ仕様）からなり、その表面は耐腐食性を有するポリエチレン被膜で覆われている。
本実施の形態では、上記の構造用ロープを２本束ねて１本の連結ケーブル３に見立てている。なお、連結ケーブル３の仕様は、構造用ロープの耐荷重、並びに橋桁落下時の衝撃等を考慮して決定されている。
ここでは連結ケーブル３を2本の構造用ロープで構成する例を示したが、連結ケーブル３は、１本又は２本以上の構造用ロープを用いて形成することができる。

また、連結ケーブル３は、保護パイプ２に較べて十分長く、図６のように連結ケーブル３を保護パイプ２に差し入れた状態で連結ケーブルの各端部３ａ，３ｂは、保護パイプの端部２ａ，２ｂから各々突出している。また、連結ケーブルの各端部３ａ，３ｂには、ストッパーを兼ねた鋼製スリーブ４が圧着・固定されると共に、各鞘管２１，２２の支圧板２５に別途組み付ける止め板９によって、連結ケーブル３は保護パイプ２から抜け出ること無く保護パイプ２内に収められている。

ここで別途鞘管２１，２２に組み付けられる止め板９を説明する。
止め板９は、図７及び図８のように、2本の構造ロープを用いた連結ケーブル３の断面形状に合わせて穿設されたケーブル挿通孔９ｃを有する鋼製のプレートからなり、本実施の形態では、ケーブル挿通孔９ｃに連結ケーブル３を差し入れから支圧板に固定する先入れタイプ９ａと（図７参照）、連結ケーブル３を間に挟み込んだ状態で支圧板に固定する半割タイプ９ｂ（図８参照）の２種を用意している。また、その使い分けは、保護パイプ２に対する連結ケーブル３の挿入方向に準じて使い分けている。
なお、前記ケーブル挿通孔は、構造用ロープの本数や断面形状に合わせて変更され得るものである。

また、鋼製スリーブ４と止め板９との位置関係を、図６を参照して説明すると、鋼製スリーブ４と止め板９との間には、連結ケーブルの各端部側において所定の間隔Ｌ４，Ｌ５が確保されている。具体的には、連結ケーブル３の各端部３ａ，３ｂでそれぞれ橋桁の伸縮量（図３におけるＬ３）の半分、すなわち、Ｌ４及びＬ５の長さは、それぞれＬ３／２に設定される。しかし、これらのＬ４とＬ５のそれぞれの長さは、互いに異なっていてもよく、これらの合計の長さがＬ３と同一であればよい。

また、保護パイプ２の伸縮動作とＬ４，Ｌ５との関係を述べると、保護パイプ２は、図９のように上記間隔（Ｌ４＋Ｌ５）を上限として橋梁長手方向に伸長する。このとき、Ｌ４＋Ｌ５は、橋桁の伸び長さＬ３（図３）と等しくなるように設定される。すなわち、保護パイプ２の伸びに伴い保護パイプ２内に組み込まれる中間パイプ２３は、Ｌ４＋Ｌ５の合計であるＬ３を上限値として鞘管２２内から引き出される。

また、ここで中間パイプ２３と鞘管２２との位置関係を説明すると、上述の如く中間パイプ２３は、Ｌ３を上限値として鞘管２２から引き出されるが、中間パイプ２３の挿入量は、鞘管径×２（Ｌ６）に上記のＬ３、すなわちＬ４＋Ｌ５を加えた長さ（Ｌ２）を有するように初期設定されている。したがって、保護パイプ２の伸びによって鞘管２２から中間パイプ２３が引き出されたとしても、中間パイプ２３の後端２３ａは図９のように鞘管２２内に留まる。
すなわち、保護パイプ２の伸びによって中間パイプ２３が鞘管２２内から引き出されたとしても、中間パイプ２３は鞘管２２から抜け落ちることなく、鞘管径×２の余長（図９中、Ｌ６）を残してその結合状態が維持される。

続いて、保護パイプ２の各端部２ａ，２ｂに設けられる鋼製キャップ２４を説明する。
鋼製キャップ２４は、図１のように保護パイプ２内に連結ケーブル３を差し入れた状態で保護パイプの各端部２ａ，２ｂを塞いでいる。また、各鋼製キャップ２４の内部には、保護パイプ収縮時における連結ケーブル各端部との接触を回避すべく、キャップ奥行き方向に、少なくともＬ３／２の長さを有するケーブル退避スペース２４ａが設けられている。また、鋼製キャップ２４の開口端には、支圧板２５とほぼ同径の鍔部２４ｂが設けられ、鋼製キャップ２４は、支圧板２５と共にボルトによって橋台又は橋桁に共締めされている。

続いて、地震時における落橋防止装置１の動作を説明する。
はじめに、地震に伴い橋台−橋桁間の距離が著しく拡がった状況での動作を説明する。
この状況では、橋台及び橋桁の相対的な移動によって、橋台側の鞘管２１と橋桁側の鞘管２２は互いに遠ざかる方向に移動する。また、各鞘管２１，２２の移動に伴って連結ケーブル端部３ａ，３ｂの鋼製スリーブ４に止め板９が各々突き当たる。なお、この状態は図９の参照によっても理解できる。また、鋼製スリーブ４に止め板９が突き当たることで連結ケーブル３に対する各鞘管２１，２２の移動が阻止される。また、同時に、橋台側の鞘管２１、及び橋桁側の鞘管２２の移動を阻止する抗力が連結ケーブル３に生じ、以後、橋台及び橋桁は各鞘管２１，２２に設けられる支圧板２５を介して、その移動が阻止される。

また、橋台の地震倒壊などによって支承から橋桁が落ちたと仮定すると、このような状況では、連結ケーブル３に作用する荷重によって保護パイプ２が撓んで垂れ下がり（図１０参照）、この保護パイプ２の緩やかな曲がりによって、連結ケーブル３の局所的な曲げが阻止される。すなわち、連結ケーブル３に対する剪断応力の集中が保護パイプ２の変形によって回避され、連結ケーブル３は剪断応力によって切断（剪断破壊）されることなく、橋桁の落下を阻止する。

このように本実施の形態に示す落橋防止装置１では、鞘管２１，２２及び中間パイプ２３で構成される保護パイプ２内に連結ケーブル３を収納することで、偏向ブロックを用いることなく連結ケーブル３の切断を防止している。また、保護パイプ２によって連結ケーブル３の弛みが外部から見えないため、弛み防止装置の設置も不要である。また、偏向ブロックおよび弛み防止装置が不要になったことで、本落橋防止装置１の大幅な小型・軽量化を図ることができた。また、落橋防止装置１の設置時に用いるブラケットＢの小型・軽量化も図れる。

なお、偏向ブロック及び弛み防止装置を有する従来型落橋防止装置に適用されるブラケットと、本実施の形態に示す落橋防止装置１に適用されるブラケットＢとの比較では、重量比で約６０％の軽量化、並びに橋梁長手方向の寸法比で５５％程度の小型化を達成できた。

また、本実施の形態に示す落橋防止装置１によれば、保護パイプ２内に連結ケーブル３が常時収められているため、紫外線によるポリエチレン被膜の劣化が長期に亘り抑えられる。

このように本実施の形態に示す落橋防止装置１によれば、装置全体の小型・軽量化を図れると共に、連結ケーブルの劣化をも同時に防止できる。また、装置の小型化並びに連結ケーブルの隠蔽によってシンプル且つ洗練された外観を呈することができるため、景観や橋梁のデザイン性を損なうこと無く落橋防止装置を設置できる。

なお、上記した実施の形態はあくまでも一例であり、各部の構造は各種仕様に応じて変更可能である。
例えば、上記した実施の形態では、橋台−橋桁間に落橋防止装置を設けているが、橋台−橋桁間のみならず、橋桁−橋桁間、また橋桁−橋脚間等、本発明の適用構造物は様々例示できる。

また、本実施の形態では、橋台側において落橋防止装置１を橋台に直接設けているが、ブラケットを橋台側にも設置し、このブラケットを介して橋台と落橋防止装置１とを連結するようにしてもよい。

また、本実施の形態では、構造用ロープからなる連結ケーブルを用いているが、連結索として、クサリを用いてもよい。また、本実施の形態では、保護パイプ２に多重管構造を採用しているが、橋梁長手方向に伸縮可能且つ橋梁落下時に局所的曲げ変形を起こさない管状部材であれば、一重、多重問わない。また、保護パイプ２を各構造用ロープに対応して複数本並設してもよい。また、本実施の形態では、鞘管に対して中間パイプ２３を内側に設けているが、中間パイプ２３の内側に鞘管相当の管状部材を別途設けて構成してもよい。
このように本実施の形態に示す落橋防止装置１の構造、並びに設置方法としては様々なものが例示できる。

１ 落橋防止装置
２ 保護パイプ（管状部材）
２ａ 保護パイプの橋台側端部
２ｂ 保護パイプの橋桁側端部
３ 連結ケーブル（連結索）
３ａ 連結ケーブルの橋台側端部
３ｂ 連結ケーブルの橋桁側端部
４ 鋼製スリーブ（ストッパー）
５ 緩衝ゴム
９ 止め板
２１ 橋台側の鞘管
２１ａ 橋台側鞘管の開口端
２２ 橋桁側の鞘管
２２ａ 橋台側鞘管の開口端
２３ 中間パイプ
２３ａ 中間パイプの橋台側端部
２３ｂ 中間パイプの橋桁側端部
２５ 支圧板（フランジ）
２４ 鋼製キャップ
２６ ボルト
１００ 落橋防止装置
１０１ 鋼製ブラケット
１０２ 連結ケーブル
１０３ 偏向ブロック
１０４ 弛み防止装置
Ｂ ブラケット
Ｂ１ 鞘管導入孔
Ｐ パラペット
Ｐ１ 鞘管挿通孔

Claims (6)

1. 橋桁を含む２つの橋梁構造物を互いに連結してなる落橋防止装置であって、
   一端側が一の橋梁構造物に固定され他端側が他の橋梁構造物に固定されて、一の橋梁構造物と他の橋梁構造物の間に設けられ、橋桁が架け渡された方向に伸縮可能である管状部材と、
   前記管状部材内を挿通され、各端部にはそれぞれ前記管状部材の伸長範囲を規制するストッパーが設けられることにより、各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げる連結索と、
   を備えることを特徴とする落橋防止装置。
2. 前記管状部材は、外管と、この外管内にスライド自在に挿入される内管とを備えた多重管であることを特徴とする請求項１に記載の落橋防止装置。
3. 前記管状部材が、前記一の橋梁構造物に固定される一の鞘管と、前記他の橋梁構造物に固定される他の鞘管と、当該一の鞘管と他の鞘管に各端部がスライド自在に挿入される又は各端部に前記一の鞘管と他の鞘管がスライド自在に挿入される中間パイプと、によって構成されていることを特徴とする請求項１に記載の落橋防止装置。
4. 前記一の鞘管及び他の鞘管と前記中間パイプとの相互の挿入構造において、その挿入可能な長さに橋の伸縮量相当の余長を有することを特徴とする請求項３に記載の落橋防止装置。
5. 前記一の鞘管又は他の鞘管の何れか一方のみに対して、前記中間パイプが固定されていることを徴とする請求項３または４に記載の落橋防止装置。
6. 前記一の鞘管と他の鞘管に支圧板が備えられ、前記連結索は、前記支圧板を介して各橋梁構造物どうしが離間する方向へ移動を妨げることを特徴とする請求項３から５のいずれかに記載の落橋防止装置。

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