JP7148125B2 - 地覆構造 - Google Patents

Description

特許法第３０条第２項適用 総合土木研究所発行， 月刊 基礎工， ２０１８年７月号， 表紙， 頒布日 平成３０年６月２８日 （刊行物の奥付に記載された発行日 平成３０年７月１５日）

本発明は、橋面上を走行する重機や大型車両などの車輌が橋から墜落するのを防止する機能を持った地覆構造（車止め構造）に関するものである。

山がちで起伏の激しい国土において、山間林野部で各種土木工事などを行う際に利用される工事用の仮桟橋、桟橋、作業構台などは、その工事目的の性質上、地盤面から高く突出した位置に橋面を設ける構造物である。そして、そのような構造物の橋面上には、工事用車両、重機、一般車両などが頻繁に通行するが、桟橋上から車輌が墜落するといった車輌事故が従来から頻発している。

特に、山間部に架かる仮橋・仮桟橋などの構造物においては、近年、起終点の地盤の高低差が大きいばかりでなく、経済的観点から工事目的物でない重仮設である桟橋の架設量を最小限に抑えようとする結果、最大１２％にもなる縦断勾配が付与されて設計されていることが多いのに対して、その用途はトンネルのズリ出しや、コンクリート骨材の運搬など、極めて高頻度のトラック、トレーラ等の車両やホイールクレーン等の重機の往来があり、その安全確保は必須の課題となっている。なお、この出願では、トラック、トレーラ等の車両やホイールクレーン等の重機のすべてを包含する意味で「車輌」の用語を用いる。

上述した安全確保の要請に鑑み、本願発明者によって図４、図５に示す様な対策が提案されている。

図４、図５に示す従来技術において、通常鋼製の覆工板９で形成された橋面は、その両側部を地覆材９１によって囲われ、すなわち、橋面よりも高く突き出た地覆材９１により保護されて車輌の墜落防止措置が講じられている。

しかしながら、走行する重機や大型車両などの大型の車輌が衝突した際の衝撃は大きく、図４、図５に示す様な従来の設備では車輌の墜落を阻止することが困難であり、それに対する更なる安全な墜落防止対策が求められていた。

そこで上述した従来技術の問題点に鑑み、この出願の発明の目的は、桟橋、仮桟橋、作業構台などの橋梁の橋面上を通行する車輌（トラック、トレーラ等の車両やホイールクレーン等の重機を含む）の墜落防止のための地覆構造を提供することにある。

上記目的は、重機や車両が走行可能な工事用の橋梁の地覆構造であって、
走行する重機や車両が橋から墜落する手前で衝突するように設けられ、この衝突による衝撃力を吸収する第１の衝撃吸収手段として機能する地覆本体と、
重機や車両が衝突することで変形した地覆本体が当接するように設けられ、この当接による衝撃力を吸収する第２の衝撃吸収手段として機能するストッパーと、を有し、
前記地覆本体と前記ストッパーが、時間差をおいて衝撃吸収手段として機能するように設けられている地覆構造によって達成される。

上記地覆構造では、地覆本体とストッパーとの間には、地覆本体の変形を許容ならしめるための隙間が設けられていることが好ましい。

また上記地覆構造では、地覆本体は、例えば少なくとも１本の山形鋼や溝形鋼を含んで構成されている。

また上記地覆構造では、橋梁は、その主桁外側部に設けられた基台を有していてもよく、その場合、前記ストッパーは、前記基台の上に設けられている。

本発明では、変形可能な山形鋼や溝形鋼などの鋼材からなる地覆本体の背面側に、一定の離隔（地覆本体の変形用のスペース）を確保した位置にストッパーを地覆延長方向に等間隔に設けておく。そして、所定の進行方向から外れた車輌（墜落する危険性のある車輌）の衝突による衝撃が発生した場合、まず（第一段階で）、地覆本体の弾性変形や塑性変形などの変形を通じてその衝撃を吸収し、次の段階（第二段階）では前記変形により当接した地覆本体をストッパーが支持する、という二段階の衝撃吸収作用により、鋼材からなる地覆本体の性能の上限（最大限）まで有効活用することができ、かつ、安価に墜落を抑止することができるようになる。
より具体的には、次に述べる優れた効果が達成される。

本発明の地覆構造は、
橋面上を走行する重機や大型車両などの車輌が橋から墜落するのを防止する手段として
・衝撃力を吸収する第１の衝撃吸収手段として機能する地覆本体と、
・衝撃力を吸収する第２の衝撃吸収手段として機能するストッパーと、
を有している。
第１の衝撃吸収手段である「地覆本体」は、橋面上を走行する車輌が橋から墜落する手前で衝突するように設けられ、自身の弾性変形や塑性変形などの変形を通じて衝突による衝撃力を吸収する。
第２の衝撃吸収手段である「ストッパー」は、前記車輌が衝突することで変形した地覆本体（※変形する過程の地覆本体を含む）が当接するように設けられ、この当接による衝撃力を吸収する第２の衝撃吸収手段として機能する。
そして、上述した地覆本体とストッパーは、時間差をおいて（つまり僅かな間をあけて）衝撃吸収手段として機能するように設けられている。
上述した特徴を具備する地覆構造によれば：
走行している車輌が（進行すべき方向から外れて）橋から墜落する可能性があるときに、はじめに、走行している当該車輌は地覆本体に対し衝突する。そして、車輌からの衝突を受けた地覆本体は、（該地覆本体がストッパーに対し当たる前に）自身の弾性変形や塑性変形などの変形を通じて衝突エネルギーを吸収する。
そして、地覆本体がある程度変形した段階で（つまり前述した変形を通じて衝突エネルギーが有る程度減衰した段階で）、変形した当該地覆本体がストッパーに当接する。これにより、地覆本体で吸収しきれなかった衝突エネルギーが、ストッパーによって時間差をおいて吸収される。
図４、図５に示す従来技術の地覆構造では、地覆材という単体の地覆構造の断面性能だけに頼って車輌の墜落防止を試みているのに対し、本発明では、地覆本体とストッパーが、時間差をおいて衝撃吸収手段として機能するように設けられ、一次的には地覆本体が変形を通じて衝突エネルギーを吸収し、これに続いて二次的にストッパーが衝突エネルギーを吸収するので、従来より高い確度で車輌の墜落を食い止めることができるようになる。また、鋼材等からなる地覆本体の断面性能を上限（最大限）まで有効活用することができる。

また本発明では、地覆本体とストッパーとの間には、地覆本体を変形させるための「隙間」が設けられている。
このような隙間（地覆本体の変形用のスペース）を設けることで、地覆本体が一次的に衝撃吸収手段として機能するための変形が可能となって、その断面性能を衝撃吸収手段として最大限活かすことができ、また、地覆本体とストッパーを異なるタイミングで衝撃吸収手段として機能させるための「時間差」を確実に確保することができる。

また本発明では、地覆本体は、少なくとも１本の山形鋼または溝形鋼を含んで構成されている。
このような容易に入手可能な既存の鋼材を地覆本体として用いることで、低コストで、地覆本体に高い断面性能（車輌の衝突に対する強力な対抗力）を持たせることができる。

また本発明において、橋梁は、その主桁外側部に設けられた基台を有しており、ストッパーはその基台の上に設けられている。
これにより、地覆本体とストッパーで受けた衝突エネルギーを、基台を通じて主桁で確実に受け止めることができる。
また、このような基台を主桁外側部に設けることで、主桁自体にストッパーの設置スペースが無い場合であっても、当該ストッパーを作動可能に（衝撃吸収手段として機能できるように）取り付けることができる。

本発明に係る地覆構造の一例を示す断面図である。 図１に示す地覆構造が具備するストッパーを示す平面図と背面図と側面図である。 本発明に係る地覆構造を具備する工事用の橋梁を示す側面図と平面図である（片側部分のみを示す）。 重機や車両などの各種車輌が走行可能な工事用の橋梁の構造を示す平面図と断面図である。 従来技術に係る地覆構造を示す側面図である。

本発明は、重機や車両などの各種車輌が走行可能な工事用の橋梁に設ける地覆構造（車止め構造）に関するものである。
以下、工事用の橋梁の具体例として桟橋を挙げて、地覆構造の実施形態について説明する。
なお、本実施形態に係る地覆構造を設ける桟橋の基本構造は、図４に示すものと同様である。ただし地覆構造に係る部分を除く。

（地覆構造／車止め構造）
本実施形態において、桟橋が具備する地覆構造は、
・車輌衝突時の衝撃力を吸収する第１の衝撃吸収手段として機能する地覆本体１と、
・車輌衝突時の衝撃力を吸収する第２の衝撃吸収手段として機能するストッパー２を
有しており、
これらの地覆本体１とストッパー２は、車輌衝突時に、時間差をおいて（つまり僅かな間をあけて）それぞれ衝撃吸収手段として機能する。このような時間差があることで、車輌衝突時に地覆本体１の断面性能を最大限に発揮させて、車輌衝突による衝撃を吸収することができる。

第１の衝撃吸収手段である「地覆本体１」は、走行する車輌が桟橋から墜落する手前で衝突するように突設され（すなわち、桟橋から墜落する危険性のある車輌の行く手を阻むように桟橋の両端で橋面上に突き出るように設けられ）、この墜落寸前の車両の衝突による衝撃力を自身の変形を通じて吸収する。

地覆本体１は、少なくとも１本の山形鋼または溝形鋼を含んで構成されている。本実施形態の場合では、一例として、図１に示すように２本の溝形鋼を上下方向で二段重ねして両者を一体化させたものの全体を地覆本体として利用している。

このような鋼材からなる地覆本体１は、図１に示すように、桟橋の両端に位置する主桁３（梁／覆工受桁）の上フランジ４の上面にボルトによって固定され、また、図３に示すように、桟橋の延長方向に沿って配置されている。

また、地覆本体１は、主桁３の上に敷設された覆工板９を所定の敷設位置に位置決めするとともに、その位置ズレを防止する役割も担っている。

なお本実施形態では、地覆本体１の構成材料の具体例として、弾性変形や塑性変形といった変形が可能な鋼材である山形鋼や溝形鋼を挙げたが、車輌の衝突による衝撃力を変形によって吸収可能なものであればその構成材料は特に限定されない。

第２の衝撃吸収手段である「ストッパー２」は、車輌が衝突することで変形した地覆本体１（変形する過程の地覆本体を含む）が当接するように設けられ、この当接による衝撃力を吸収する。

図１に示すように、桟橋は、その主桁３の外側部に設けられた基台７を有しており、上述したストッパー２は、この基台７の上に設けられている。基台７は、桟橋の主桁３の外側部から更に外側に張り出すように固設され、また、基台７の上面が主桁３の上面と同一平面になるように設けられている。また図３(a)に示すように、基台７の底面側にはリブ７１が設けられ、基台７で受けた荷重をリブ７１を介して主桁３のウェブ６でも支えるようになっている。

金属製のストッパー２は、車輌が地覆本体に衝突したときに、その衝突エネルギーによって変形する地覆本体１を支持するように構成され、
・地覆本体１を直接的に支えるための支持部２１と、
・安定した姿勢でストッパー２を基台７の上に取り付けるためのフランジ２３と、
・支持部２１で受けたエネルギーをフランジ２３を通じて基台７で受けるようにするためのリブ２５を有している。

リブ２５は、支持部２１とフランジ２３の両方に対して一体化している。

上述した構成の地覆本体１とストッパー２との間には、図１に示すように、地覆本体１を変形させるための隙間８が設けられている。また、地覆本体１とストッパー２との間にこのような隙間８を設けることで、地覆本体１とストッパー２が、時間差をおいて衝撃吸収手段として機能するようになる。

（地覆構造の機能作用の一例）
桟橋の橋面上を走行する車輌は、本来進むべき進行方向に沿って走行すべきであるが、何らかの理由によりそのような進行方向から外れると、桟橋の端から車輌が墜落する危険性がある。本実施形態の地覆構造は桟橋上からの車輌の墜落を防止する。
その具体的機能作用は以下のとおりである。

本実施形態では、塑性変形可能な鋼材からなる地覆本体１の背面側に、一定の離隔（地覆本体の塑性変形用のスペース）を確保した位置にストッパー２を地覆延長方向に等間隔に設けておく。

そして、所定の進行方向から外れた車輌（墜落する危険性のある車輌）の衝突による衝撃が発生した場合、まず（第一段階で）、地覆本体１の弾性変形や塑性変形を通じて（場合によっては鋼材の破壊やボルト接合部の破壊などを伴いながら）その衝撃を吸収する。

車輌による衝突の程度が軽微なものである場合には、この第一段階（地覆本体１の塑性変形による衝撃吸収作用）だけで車輌の墜落が阻止される。この場合、地覆本体１は、隙間８（地覆本体の変形用のスペース）を超えて変形することはなく、したがって、ストッパー２は実質的に機能することはなく、地覆本体１の弾性変形や塑性変形だけで車輌の墜落が阻止される。したがってこの場合の修復は、変形した地覆本体１の交換だけで足りることになる。

しかしながら、その衝突の程度が大きい場合には、地覆本体１の弾性変形や塑性変形だけではその墜落を阻止することができず、車輌の墜落防止は次の段階に移行する。

そして、次の段階（第二段階）では、地覆本体１が大きく変形することによって隙間８（地覆本体の変形用のスペース）を超えて、その背面側で立ちはだかるストッパー２に対し突き当たる。したがって、地覆本体１に衝撃で塑性変形が生じた場合にもストッパー２に突き当たることで、地覆本体１だけでは抑えきれなかった衝突エネルギーがストッパー２によって支持される。

そして、ストッパー２で受けた地覆本体１からの衝突エネルギー（地覆本体１で吸収しきれなかった衝突エネルギー）は、ストッパー２の弾性変形や塑性変形といった変形を通じて吸収される。なお、ストッパー２で受けるエネルギーは、基台７を介して主桁３で受け止められる。

以上のような地覆本体１とストッパー２による二段階の衝撃吸収作用により、鋼材からなる地覆本体１の性能の上限（最大限）まで有効活用することができ、かつ、安価に墜落を抑止することができるようになる。

１ 地覆本体（第１の衝撃吸収手段／車止め）
２ ストッパー（第２の衝撃吸収手段）
３ 主桁（梁／覆工受桁）
４ 上フランジ
６ ウェブ
７ 基台
８ 隙間（地覆本体の変形用のスペース）
９ 覆工板
２１ 支持部
２３ フランジ
２５ リブ
７１ リブ
９１ 地覆材

Claims (4)

1. 重機や車両が走行可能な工事用の橋梁の地覆構造であって、
   走行する重機や車両が橋から墜落する手前で衝突するように設けられ、この衝突による衝撃力を吸収する第１の衝撃吸収手段として機能する地覆本体と、
   重機や車両が衝突することで変形した地覆本体が当接するように設けられ、この当接による衝撃力を吸収する第２の衝撃吸収手段として機能するストッパーと、を有し、
   前記地覆本体と前記ストッパーが、時間差をおいて衝撃吸収手段として機能するように設けられている地覆構造。
2. 前記地覆本体と前記ストッパーとの間には、地覆本体を変形させるための隙間が設けられている、ことを特徴とする請求項１に記載の地覆構造。
3. 前記地覆本体は、少なくとも１本の山形鋼または溝形鋼を含んで構成されている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の地覆構造。
4. 橋梁は、その主桁外側部に設けられた基台を有しており、
   前記ストッパーは、前記基台の上に設けられている、
   ことを特徴とする請求項１に記載の地覆構造。

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