JP6234504B2

JP6234504B2 - ケーブル保護管の耐震継手構造

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Publication number: JP6234504B2
Application number: JP2016106286A
Authority: JP
Inventors: 準福井; 竹田　誠; 誠竹田; 昌也硲
Original assignee: Kurimoto Ltd
Current assignee: Kurimoto Ltd
Priority date: 2016-05-27
Filing date: 2016-05-27
Publication date: 2017-11-22
Anticipated expiration: 2032-06-12
Also published as: JP2016176602A

Description

この発明は、ケーブル保護管の耐震継手構造に関するものである。

ケーブル保護管は、電力ケーブルや通信ケーブル等を収容、保護する目的で設置される。材質は、ＦＲＰ，ＦＲＰＭ，塩化ビニル等が採用される。例えば、道路橋添架部にはＦＲＰ製のケーブル保護管が、土中埋設部にはＦＲＰＭ管がというように、用途に応じてその材質が採用される。

道路橋添架部に採用されるケーブル保護管の口径は、φ１００〜φ３００まで規定されているが、汎用サイズとしてφ１２５〜φ１５０の採用が多い。ケーブル保護管は、収容されるケーブルの状況に応じて一条又は複数条まとめて設置され、それらが、道路橋の橋桁の主桁に設置されたブラケットによって、一定の間隔で支持される。

また、径間の両端に配置される橋台、橋脚は橋梁の支点部とされ、その支点部付近には、ケーブル保護管の管軸方向への伸縮を許容する伸縮継手が設置される場合が多い。このような伸縮継手は、主桁の温度変化に伴う微小な管軸方向への伸縮に対し、ケーブル保護管がその伸縮に追随して動き、応力の増加を緩和することが目的である。このため、それ自体が、充分な耐震性能を有しているとはいい難い。

しかし、例えば、道路橋の耐震補強として一般に適用される方針では、道路橋は、大規模地震に対して必ずしも常時の健全性を保つ必要はなく、通行に支障がなければ、補修可能な範囲で最小限度の被害に留めることも許容されている。このため、単なる構成部材の強度向上だけではなく、大きな変位を許容して、地震による外力を軽減させる手法がとられている。

これらの結果として採用されたゴム支承、落橋防止装置により、地震時に想定される上部工と下部工（橋台、橋脚）の想定変位は、橋軸方向、橋軸直角方向ともに数十ｃｍにも達する。これは、主桁の温度伸縮を橋軸方向だけ考慮するという、従来から許容されてきた変位量とは異なるものである。

このように、橋梁の上部工には、地震時において下部工との間で、橋軸方向、橋軸直角方向ともに大きな相対変位が発生する。一般添架部（支点部以外の支持点）は、主桁に設置されたブラケットに支持されるため、これらの変位を考慮する必要はない。しかし、変位が集中する支点部においては、管路の健全性を維持するために、橋台に固定された管体と、主桁に支持された添架管との間で、橋軸方向、橋軸直角方向に想定される変位に対して追従できる機能を付与する必要がある。

なお、橋台や地盤に固定された管体と、それに接続される管体との間において、管軸方向（橋軸方向）、管軸直角方向（橋軸直角方向）に想定される変位に追従できるケーブル保護管として、例えば、特許文献１に記載されたものがある。

実開平７−２９３９１号公報

しかし、上記特許文献１に記載された技術においては、伸縮部の摺動部において、止水機能を発揮させるための部材と、抜け止め機能を発揮させるための部材とが別々に設けられている。このため、構造が複雑になりがちである。構造が複雑であることはコストの増加につながるので、より簡素化された安価な構造が求められる。
また、この特許文献１に記載された技術においては、管軸方向への伸縮を許容する伸縮部、あるいは、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部において、それぞれ、多くの種類の専用部材を用意しなければならないという問題がある。さらに、上記特許文献１に記載された技術においては、施工が複雑であるという問題もある。

そこで、この発明は、屈曲部と伸縮部とを備えたケーブル保護管の耐震継手構造において、構造を簡素化し安価な構造とすることを第一の課題とし、さらには、使用する部品の種類を減らすことを第二の課題とし、施工を容易にすることを第三の課題とする。

上記の課題を解決するために、この発明は、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部を少なくとも２箇所備え、その２箇所の屈曲部間に管軸方向への伸縮を許容する伸縮部を備え、前記伸縮部は内管部と外管部とが管軸方向に摺動する摺動部を備え、その摺動部の前記内管部又は前記外管部の端部にゴム輪が設けられており、そのゴム輪が、前記摺動部への止水機能及び抜け止め機能を有することを特徴とするケーブル保護管の耐震継手構造を採用した。

この構成によれば、ゴム輪が、摺動部への止水機能及び抜け止め機能の両方の機能を発揮するので、構造の簡素化により、コストの低減を図ることができる。

また、この構成において、前記摺動部は、前記伸縮部の一方の屈曲部側の端部と、他方の屈曲部側の端部とにそれぞれ設けられ、その両摺動部は、連続する一本の直管の両端に設けられる構成を採用することができる。

この構成によれば、伸縮部を構成する部材として、一般的な直管を用いることができるので、使用する部品の種類を減らすことができる。
すなわち、この構成からなるケーブル保護管の耐震継手構造に用いられる管体であって、前記伸縮部の前記摺動部に用いられ、連続する一本の直管の両端に、それぞれ他の管体との間で管軸方向への相対移動を許容する摺動部を設けることが可能である管体を採用することができる。

また、他の構成として、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部を少なくとも２箇所備え、その２箇所の屈曲部間に管軸方向への伸縮を許容する伸縮部を備え、前記伸縮部は内管部と外管部とが管軸方向に摺動する摺動部を備え、前記両摺動部の前記内管部と前記外管部との隙間が、外部に露出するのを防ぐカバーを備えたことを特徴とするケーブル保護管の耐震継手構造を採用することができる。

ケーブル保護管の耐震継手構造において、その管体に異物が付着すると、外観上の問題が生じるほか、管体の寿命を縮めることにもつながる。特に、伸縮部への異物の付着は、外観や寿命の問題に加えて、伸縮部が地震時に適切に機能しない事態をも招き得る。そこで、摺動部を覆うカバーを設けることにより、このような事態を防ぎ、配管構造の安定性を高めることができる。

さらに、他の構成として、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部を少なくとも２箇所備え、その２箇所の屈曲部間に管軸方向への伸縮を許容する伸縮部を備え、前記２箇所の屈曲部のそれぞれ管軸方向外側に離脱防止継手を備え、その離脱防止継手は、前記屈曲部側の管体とその反対側の管体とを管軸周りに相対回転することで固定可能であることを特徴とするケーブル保護管の耐震継手構造を採用することができる。

この構成によれば、離脱防止継手を構成する対の管体同士を、管軸周りに回転するだけで、管軸方向に隣接する他の管体に接続することができる。管軸方向に隣接する他の管体とは、例えば、ケーブル保護管の支点部を構成する橋台に固定された管体とすることができる。このため、施工が容易である。

この発明は、屈曲部と伸縮部とを備えたケーブル保護管の耐震継手構造において、配管構造の安定性を高めることができ、また、使用する部品の種類を減らすことができ、さらに、施工を容易にすることができる。

この発明の一実施形態を示す正面図図１の要部拡大図（ａ）〜（ｄ）は、同実施形態の作用を示す説明図屈曲部（回転部）の詳細図伸縮部の詳細図離脱防止継手部の詳細図で、（ａ）は正面図、（ｂ）は側面図伸縮部の詳細図（ａ）〜（ｅ）は、ケーブル保護管の施工方法を示す説明図

この発明の実施形態を、図面に基づいて説明する。この実施形態は、橋桁の主桁に設置されたブラケットによって、一定の間隔で支持されるケーブル保護管の耐震継手構造である。地震時に管路の健全性を維持するために、支点部、すなわち、橋台Ａと桁端部に設けられたブラケットＢの間に設置され、管軸方向（橋軸方向）及び偏心に追従する機構を有する構造とする。

このケーブル保護管の耐震継手構造（以下、単に「耐震継手構造」と称する。）は、大規模地震時にのみ機能するものであるから、必要な時に性能を発揮できる状態を長期間維持する必要がある。また、伸縮、偏心の作動反力により、隣接する一般管路に影響を与えない構造であることが望ましい。耐震継手構造のイメージを図１に示す。

対象となる耐震継手構造に関する要求性能は、以下の通りとした。
口径：φ１２５
材質：ＮＦＲＰ（難燃性、防炎３級、ＪＩＳＡ１３２２）
設置数：１０条（５列×２段）
ケーブル種類：４００ｓｑ（占有率８５％）
ケーブル重量：１６５Ｎ／ｍ（１６．８ｋｇｆ／ｍ）
水密性能：考慮しない
変形性能：伸縮性能±２１４ｍｍ
偏心性能１６３ｍｍ
その他：電力用ＦＲＰ管仕様に準拠

以上の点を踏まえた耐震継手構造の構成の要部を、図２に示す。この耐震継手構造は、橋台Ａと端部のブラケットＢとの中央部に設けられた伸縮部２０で伸縮に、その管軸方向両端に設けられた２箇所の屈曲部１０で偏心に追従する構造である。その伸縮部２０や屈曲部１０の変形時のイメージを、図３（ａ）〜（ｄ）に示す。

すなわち、伸縮部２０は、摺動部２５において管軸方向に対する伸縮を許容し、屈曲部１０は、管軸直角方向に対する屈曲を許容する。なお、この実施形態では、屈曲部１０は、互いに面接触する球面１３，１４同士が摺動することで、隣り合う管体３，４間の屈曲を許容する構成であるため、これを以下、回転部１０と称する。

また、これらの変位を確実に耐震継手で負担するよう、耐震継手の両端部に離脱防止継手４０を設置した。また、この構成では、回転及び伸縮に拘束が無いことにより、通常時において管路が直線性を維持しにくくなるため、これを軽減させることと、経年に伴い摺動部２５に異物が付着して、その性能が損なわれることを考慮して、ゴム製の変位拘束用のカバー３０を設置することにしている。

回転部１０の構造を図４に示す。この構造は、接合部を球面とすることにより回転を許容し、角変位を吸収するものである。回転部１０を構成する内管部１１と外管部１２とが、前記球面１３，１４同士を介して摺動することで、その球面に沿って回転する。

図中の符号１２ａは、第二部材４によって構成される外管部１２のフランジ、符号１２ｂは、第一部材３によって構成される内管部１１の抜け止め用の端部固定リングである。許容される回転角は１２°（方向性なし）で、簡易な防水を考慮してＯリング１２ｃによりシールを行っている。また、角変位の際に、内部に突起が出てケーブルが損傷しないように内面形状を工夫している。

伸縮部２０の構造を図５に示す。この構造はスライド可能な二重管構造であり、内外の管体４，５が互いに管軸方向に相対移動することで、軸方向変位を吸収するものである。すなわち、伸縮部２０を構成する内管部２１（第三部材５）と外管部２２（第二部材４）とが管軸方向に摺動することで摺動部２５を構成する。

摺動部２５は、伸縮部２０の一方の屈曲部１０側の端部と、他方の屈曲部１０側の端部とにそれぞれ設けられる。両摺動部２５の内管部２１は、連続する一本の直管５（前記第三部材５）で構成されている。すなわち、直管５の両端がそれぞれの摺動部２５の内管部２１に相当する。

図中の符号２２ａは、第二部材４によって構成される外管部２２のフランジ、符号２２ｂは、第三部材５（前記直管５）によって構成される内管部２１の抜け止め用の端部固定リングである。簡易な防水を考慮してＯリング２２ｃによりシールを行っている。

その摺動部２５の内管部２１の端部にゴム輪２３が設けられている。そのゴム輪２３が、端部固定リング２２ｂとの間で離脱防止の役割を兼ねている。すなわち、ゴム輪２３は、摺動部２５への止水機能及び抜け止め機能を有する。

なお、直管５は、φ１２５の汎用サイズの直管を加工したものである。これにより、特殊部品数の低減、ひいては、納期の短縮、コストの低減を図ることができる。また、両側に配置されている各第二部材４は共通の部品であり、この点においても、特殊部品数の低減を図っている。

離脱防止継手４０の構造を図６に示す。この構造は、一般添架部、及び、橋台コンクリート巻立部（橋台Ａ）のＦＲＰ（ＦＲＰＭ）管との接合部を離脱防止継手４０にすることにより、橋梁の上部工、下部工間で発生する相対変位に有効追従できる構造とした。その詳細を図６に示す。

図中の符号４２ａは、固定管２によって構成される外管部４２の係合溝、符号４２ｂはＯリング４３を収納するための周溝である。係合溝４２ａは周方向へ所定の長さ設けられ、円周方向に沿って合計４箇所設けられている。また、符号４２ｃは、係合溝４２ａの周方向全長のうち、その一部において管端に開口して設けられる出入溝である。

第一部材３によって構成される内管部４１と、固定管２によって構成される外管部４２との接合は、内管部４１に設けられた円周方向４箇所の突起４１ａを、出入溝４２ｃから係合溝４２ａに挿入した後、内管部４１を管軸周りに４５°回転させることにより、突起４１ａが係合溝４２ａの周方向奥部（出入溝４２ｃ以外の方位に当たる部分）へ至り、管軸方向への離脱防止性能が発揮できる。また、設置後、円周方向に沿って合計４箇所にピン４５を外側から半径方向内側に向かって挿入することにより、内管部４１と外管部４２とが供用中に回転して抜け落ちないように配慮している。なお、この実施形態では、ピン４５を合計４箇所に設けているが、このピン４５は、少なくとも１箇所に設けられていればよい。

なお、この実施形態では、両摺動部２５を含む伸縮部２０の外周側に、形状保持、異物付着による変形性能低下の防止を目的とし、変位拘束用のカバー３０を設置している。カバー３０の構造を図７に示す。

このカバー３０はゴム製の筒状部材であり、その筒軸方向両端部に設けた内向き環状突起３０ａが、フランジ２２ａの端部に嵌るとともに、外周側に宛がわれた固定治具３１によって、そのフランジ２２ａに固定されている。なお、固定治具３１は、必要に応じて省略することもできる。
このカバー３０は、常時においては、そのゴムの弾性により、自重、橋梁の振動による不要な変位を抑制する。また、地震に伴う大変位が発生した場合には、カバー３０が破損して本来の変位追従性能を発揮する。なお、両摺動部２５の内管部２１と外管部２２との隙間が、カバー３０によって外部に露出しないようになるので、摺動部２５への異物の侵入が阻止されている。

これらの構成からなる耐震継手構造の設置要領を図８に示す。両端の離脱防止継手４０の受口を工場で直管に積層接合して、固定管２を組立てる。この固定管２は橋台Ａに固定される。また、回転部１０、伸縮部２０を備えた耐震継手を工場で組立てる（図８（ａ）（ｂ）参照）。

耐震継手の現地への設置は、図８（ｃ）〜（ｅ）に示す手順の通りである。このように、耐震継手構造の設置に特別な作業が発生せず、簡単な工具で施工が可能である。

なお、これらの構成からなる耐震継手構造は、この実施形態に示す橋梁添架部のほか、土中埋設部にも採用することができる。

１ケーブル保護管
２固定管
３第一部材
４第二部材
５第三部材（直管）
１０屈曲部（回転部）
１１内管部
１２外管部
２０伸縮部
２１内管部
２２外管部
２３ゴム輪
３０カバー
４０離脱防止継手
４１内管部
４２外管部

Claims

橋梁に添架されるケーブル保護管において、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部（１０）を少なくとも２箇所備え、その２箇所の屈曲部（１０）間に管軸方向への伸縮を許容する伸縮部（２０）を備え、前記伸縮部（２０）は、連続する１本の直管（５）で構成される内管部（２１）と一方の前記屈曲部（１０）側及び他方の前記屈曲部（１０）側に配置される外管部（２２）との間にそれぞれ設けられて管軸方向に摺動する摺動部（２５）を備え、両方の側の前記摺動部（２５）の前記内管部（２１）と前記外管部（２２）との隙間が、外部に露出するのを防ぐとともに管路の直線性を維持するためのゴム製の変位拘束用のカバー（３０）を、そのカバー（３０）の筒軸方向両端部に設けた内向き環状突起（３０ａ）を、両方の側の前記外管部（２２）の外周側に設けたフランジ（２２ａ）の端部に嵌めて固定して備えたことを特徴とするケーブル保護管の耐震継手構造。
橋梁に添架されるケーブル保護管において、管軸方向に対する屈曲を許容する屈曲部（１０）を少なくとも２箇所備え、その２箇所の屈曲部（１０）間に管軸方向への伸縮を許容する伸縮部（２０）を備え、前記伸縮部（２０）は、内管部（２１）と外管部（２２）とが管軸方向に摺動する摺動部（２５）を一方の前記屈曲部（１０）側の端部及び他方の前記屈曲部（１０）側の端部にそれぞれ備え、両方の側の前記摺動部（２５）の前記内管部（２１）と前記外管部（２２）との隙間が、外部に露出するのを防ぐカバー（３０）を備え、前記カバー（３０）は、地震に伴う大変位が発生した場合には破損して前記伸縮部（２０）に前記地震に伴う大変位への変位追随性能を発揮させるものであることを特徴とするケーブル保護管の耐震継手構造。