JP7239458B2 - 鉄道橋りょう桁端構造 - Google Patents

Description

本発明は、軌道を与えられた鉄道橋りょうの桁端構造に関し、特に、巨大地震などの揺動対策として桁端の遊間を拡大した柔構造を与えつつも鉄道車両の走行安定性を確保できる鉄道橋りょうの桁端構造に関する。

自動車や人の通行する橋桁において、温度による変位を吸収する隙間として、橋桁とパラペット間、若しくは、橋桁同士の間の桁端に遊間が設けられている。一方で、その走行や通行の安全及び安定を確保するために、かかる遊間を補間する各種の伸縮制御装置が提案されている。例えば、橋りょうの橋桁端部の表面ジョイント部には、フィンガージョイントと呼ばれる橋桁の伸びる方向への伸縮に対して遊間表面の隙間を補間する櫛歯を組み合わせたようなスライド機構が用いられている。

更に、地震などの偶発的な事象による橋桁の揺動時にあっても、これを吸収するために遊間が有効に働く。このとき、上記したような、温度による変位とは遊間の吸収すべき変位の形態が異なり、別途、制御機構を考慮すべきである。例えば、大型ダンパーを用いて遊間を一定に維持して地震のエネルギーを吸収し、桁端での橋桁とパラペット間、若しくは、橋桁同士の衝突を回避する装置が知られている。しかしながら、工事費の点で問題を有する。そこで、大型地震の揺動対策として、桁端の遊間の拡大を許容する、若しくは、あらかじめ拡大させておく方法などが提案されている。

例えば、特許文献１では、免震橋りょうや長大橋りょうのような地震時において橋桁に大変位が生じる自動車や人の通行する橋りょう構造物において、橋桁の大きな変位にスムーズに対応できる桁端の遊間の拡大を許容する伸縮装置を開示している。ここでは、橋桁は、橋軸直角方向には移動できず、橋桁の橋軸直角方向の変位を拘束しなければ、地震時にジョイントが損傷してしまう。そのため、免震支承にはサイドブロックを装着し、橋桁の直角方向の変位を拘束しているが、これでは橋軸直角方向への免震を得られない。そこで、橋軸直角方向にも移動できるようなラバージョイントを提案している。

また、特許文献２では、レベル２地震動のような大型地震の揺動対策として桁端の遊間をあらかじめ拡大しておきつつ、遊間内に張り出した床版部相互が小遊間を構成するようにした橋りょう用伸縮装置を開示している。大きな揺動に対しては、遊間において橋桁とパラペット、若しくは、橋桁同士が衝突して損壊しないよう、遊間をより大きくしておくことが好ましいが、遊間を補間する装置にはより高い強度が求められることになる。そこで、床版部で橋りょう用伸縮装置を支持して強度を高めるようにした桁端構造を提案している。

特開２０００－２６５４１０号公報 特開２００６－１５２７２９号公報

自動車や人の通行する橋りょう構造物だけでなく、鉄道橋りょうの設計においても、分散支承や免震化支承、滑り支承など、支承の大変形を許容する柔構造を与えた設計が提案されている。ここでも、大型地震の揺動対策として、桁端の遊間をあらかじめ拡大させておくことが考慮される。

ここで、鉄道橋りょう特有の事情として、鉄道車両はレールを与えた軌道に拘束されて橋りょうの上を移動するため、遊間を拡大したときの軌道や軌道部材への影響を考慮する必要がある。例えば、スラブ軌道、ＰＣまくらぎ軌道、橋まくらぎ軌道等の従来軌道では、レール締結間隔が増加するため、レールの曲げ変形の増大、応力振幅増大による疲労寿命の低下など、鉄道車両の軌道上の走行安定性の確保を考慮する必要がある。また、レール締結装置の負担力の増加、その疲労寿命の低下など、軌道部材についても同様に考慮しておく必要がある。

本発明は、以上のような状況に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、巨大地震の地震動等に対して鉄道橋りょうを保護すべく桁端の遊間を拡大した柔構造を与えつつも鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できるような鉄道橋りょうの桁端構造を提供することにある。

本発明による桁端構造は、軌道を与えられた鉄道橋りょうの桁端構造であって、桁同士の遊間を挟んで位置する軌道スラブ上にそれぞれ固定されたレールを接続する一対の接続部レールと、前記接続部レールの剛性を高めるように、前記接続レールの下部に沿って互いに締結された剛性ブロック部材と、前記遊間を挟んだ両側に与えられ、前記剛性ブロック部材をその下部から持ち上げ支持する制振支持装置と、を含み、前記制振支持装置のうち、前記遊間を挟んだ一方の第１の制振支持装置は前記剛性ブロック部材の側方及び長手方向への移動を規制し、他方の第２の制振支持装置は前記剛性ブロック部材の側方への移動のみ規制することを特徴とする。

かかる発明によれば、巨大地震の地震動等に対して鉄道橋りょうを保護すべく、あらかじめ桁端の遊間を拡大しておいて柔構造としても、軌道の剛性を確保できて、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できる。一方、遊間を拡大することで、接続部レールの長さも大きくなり、地震時における軌道スラブ上に固定されたレールとの屈曲角を小さくできて、レールや締結部材等への負荷を低減できて、やはり、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できる。

上記した発明において、前記制振支持装置は、前記剛性ブロック部材の底面を載置され、前記剛性ブロック部材の鉛直下方向への荷重のみを負担する天板を有する鉛直支持部と、前記剛性ブロック部材の側面に立ち上がって、前記剛性ブロック部材の前記側方への移動を規制する第１の突出片と、を含み、更に、前記大１の制振支持装置は、前記剛性ブロック部材の前記側面から外側に突出する突出部の前後に立ち上がって、前記剛性ブロック部材の前記長手方向への移動を規制する第２の突出片を含むことを特徴としてもよい。かかる発明によれば、簡便に剛性ブロック部材の移動を規制し得て、鉄道車両の軌道上の走行安定性をより簡便に確保できる。

上記した発明において、前記鉛直支持部は弾性部材の上に前記天板を配置してなることを特徴としてもよい。また、前記天板の表面には、低摩擦材を与えられていることを特徴としてもよい。更に、前記低摩擦材はフッ素系皮膜、又は、潤滑油のいずれかであり、金属製の前記天板の上に与えられることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道部材等への負荷を低減できて、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できるのである。

上記した発明において、前記遊間は、橋桁とパラペット間、若しくは、橋桁同士の間であることを特徴としてもよい。また、前記遊間は、想定される地震に対する応答変位よりも大として設定されることを特徴としてもよい。更に、前記遊間は、１ｍ以上であることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道部材等への負荷を低減できて、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できるのである。

上記した発明において、前記剛性ブロック部材はプレストレストコンクリートからなり、その上面に前記レールを複数箇所に分散して締結させることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道の剛性をより高く確保できて、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できる。

上記した発明において、一対の前記接続部レールに与えられた一対の前記剛性ブロック部材の間隔を維持するように、これらの間に亘って複数の梁を与えることを特徴としてもよい。かかる発明によれば、軌道の剛性をより高く確保できて、鉄道車両の軌道上の走行安定性を確保できる。

本発明による鉄道橋りょうの桁端構造の一例を示す側面図である。 桁端構造の要部の拡大正面図である。 桁端構造の要部の斜視図である。 桁端構造の要部の分解斜視図である。

以下、本発明による鉄道橋りょうの桁端構造の具体的な実施態様について、図１乃至図４を用いて説明する。

図１に示すように、鉄道橋りょうの桁端１０は、例えば、高架橋の橋脚１３上に構成される。第１橋桁１１及び第２橋桁１２のそれぞれは、端部を橋脚１３上で向かい合わせるように配置される。第１橋桁１１は、橋脚１３の上面１３ａの端部の立ち上がりであるパラペット１３ａの上端に第１支承１５を介して設置される。このとき、パラペット１３ａ及び第１橋桁１１は、第２橋桁１２側の端面を揃えられるように配置される。また、第２橋桁１２は、橋脚１３のパラペット１３ａとは反対側の上面１３ａの上に第２支承１４を介して設置される。

ここで、第１橋桁１１と第２橋桁１２との間、及び、パラペット１３ａと第２橋桁１２との間など、桁同士の間には温度による変位を吸収する隙間として遊間ｇが設けられている。ここでは、地震などによる第１橋桁１１及び第２橋桁１２の揺動時の大きな動きに対しても橋桁同士の衝突を避けるよう遊間ｇは広く設定されている。つまり、想定される地震に対する第１橋桁１１と第２橋桁１２との間の応答変位よりも遊間ｇを大として設定することが好ましい。遊間ｇは１ｍ以上、例えば１．５６ｍなどに設定し得る。また、第２支承１４は、第２橋桁１２の大きな動きを許容するように例えばゴム支承とされる。

遊間ｇを挟んで位置する第１橋桁１１及び第２橋桁１２の上に軌道９が構成される。すなわち、第１橋桁１１及び第２橋桁１２のそれぞれの上面には、路盤４ａ及び４ｂが設置されており、その上面にてん充層５を介してそれぞれ軌道スラブ６ａ及び６ｂが配置される。また、軌道スラブ６ａ及び６ｂ上に一対のレール１ａ及び１ｂがそれぞれ固定される。遊間ｇを跨いでレール１ａ及び１ｂを接続する一対のレールを接続部レール１とする。レール１ａ、接続部レール１、レール１ｂは連続した一体のレールである。なお、以後、レールの長手方向を前後方向、短手方向を左右方向と呼ぶことがある。

図２を併せて参照すると、接続部レール１は、その下部に沿って延びる略直方体の剛性ブロック部材２と締結部材２８を用いて複数箇所に分散して互いに締結されて長手方向（図面左右方向）の曲げに対する剛性を高められている。また、剛性ブロック部材２は、路盤４ａ及び４ｂの上に遊間ｇを挟んでそれぞれ配置された台座２１ａ及び２１ｂによって下部から持ち上げ支持される。剛性ブロック部材２は、一対の接続部レール１に対して一対で設けられ、剛性ブロック部材２同士の横方向の間隔を一定に維持するようこれらの間に亘って複数箇所を横梁２９で互いに固定される。剛性ブロック部材２は、比較的軽く且つ高い剛性を有することが好ましく、例えば、プレストレストコンクリートを好適に用い得る。

また、台座２１ａ及び２１ｂは制振支持装置として用いられ、例えば、ダクタイル鋳鉄などの弾性部材によって構成されて剛性ブロック部材２を制振支持し得る。台座２１ａ又は２１ｂのうち、一方の台座２１ａは、剛性ブロック部材２の側方及び長手方向への移動を規制する。また、他方の台座２１ｂは、剛性ブロック部材２の側方への移動のみを規制する。これらについては後述する。台座２１ａ及び２１ｂのうち、遊間ｇに近い２つは、路盤４ａ及び４ｂの端部に近づけて配置されることで遊間ｇをより広くし得る。

さらに、図３及び図４を併せて参照すると、台座２１ａ及び２１ｂは、路盤４ａ及び４ｂの上に固定される。台座２１ａ及び２１ｂは、左右方向外側から鉛直方向に立ち上がった突出片である規制部２２を備えて、剛性ブロック部材２の外側面との間に緩衝材２３を挟んで規制部２２を配置させる。これによって、規制部２２は、剛性ブロック部材２の外側方への移動を規制する。ここで台座２１ａ及び２１ｂは、剛性ブロック部材２に対して滑りやすい材料からなる天板２４を挿入される。つまり、剛性ブロック部材２は天板２４の上に載置されてその鉛直下方向への荷重のみを天板２４で負担される。このように、天板２４の配置された部分は剛性ブロック部材の鉛直支持部として機能する。例えば、天板２４としてはポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂製の板や、ステンレスなどの金属製の板を用い得る。また、金属製の板を用いた場合、天板２４の表面に低摩擦材となるフッ素系皮膜又は潤滑油のいずれかを与えることも好適である。

特に、ここでは、遊間ｇを挟んだ一方の路盤４ａ上において、剛性ブロック部材２の前後方向への移動を路盤４ａ上に固定された規制台座３１によって規制するようにされる。なお、規制台座３１もまた制振支持装置である。ここで、剛性ブロック部材２は、左右方向のうち外側へ突出する突出部２ａを備える。一方、規制台座３１は、前後方向の両側端部に鉛直に立ち上がる一対の突出片からなる規制部３２を備えており、緩衝材３３を介して突出部２ａの前後の面を規制部材３２で挟む。これによって突出部２ａとともに剛性ブロック部材２の前後方向への移動が規制される。

これに対し、遊間ｇを挟んだ他方の路盤４ｂ上においては、規制台座を設けず、剛性ブロック部材２の左右方向への移動のみを台座２１ｂ及び天板２４によって規制する。

これによって、地震等で第１橋桁１１及び第２橋桁１２の間に変位が発生した場合、接続部レール１は剛性ブロック部材２とともに第１橋桁１１（路盤４ａ）に対して移動を規制され、第２橋桁１２に対しては長手方向に移動する。つまり、桁端１０は遊間ｇの変位を吸収する柔構造となる。また、規制部２２及び規制部３２による規制の範囲内で緩衝材２３及び緩衝材３３によって接続部レール１などの軌道部材同士の移動を吸収するよう鉛直支持防振部材を用いられており、これによって軌道部材の負荷を軽減し得る。

以上のような桁端１０の構造から、軌道９のうち、特に遊間ｇを跨ぐ接続部レール１の剛性を剛性ブロック部材２で確保でき、遊間ｇを拡大した柔構造を桁端１０に与えても鉄道車両の軌道９上の走行安定性を確保できる。これによって、巨大地震の地震動等に対しても第１橋桁１１及び第２橋桁１２の衝突を防止するよう遊間ｇを拡大して鉄道橋りょうを保護できる。

なお、第１橋桁１１及び第２橋桁１２の間の横方向の変位については、台座２１ａ及び２１ｂの規制部２２で規制される。さらに、剛性ブロック部材２同士の横方向の間隔も横梁２９によって一定に維持される。つまり、横方向の変位に対しては剛構造とするとともに、レール間隔を一定に保つようにすることで、鉄道車両の軌道９上の走行安定性を確保できる。また、横方向への変位について剛構造としながらも、緩衝材２３の変形によって軌道部材への負荷を低減できる。さらに、遊間ｇを広くすることによって、横方向の変位に対する軌道９の変形角度を小さくできる。これらによって、巨大地震の地震動等に対しても軌道９の角折れや目違いを防止し得て、鉄道車両の走行安定性の確保に寄与し得る。

以上、本発明による代表的な実施例について述べたが、本発明は必ずしもこれに限定されるものではなく、適宜、当業者によって変更され得る。すなわち、当業者であれば、添付した特許請求の範囲を逸脱することなく、種々の代替実施例及び改変例を見出すことができるであろう。

１ 接続部レール
２ 剛性ブロック部材
４ａ、４ｂ 路盤
６ａ、６ｂ 軌道スラブ
９ 軌道
１０ 桁端
２１ａ、２１ｂ 台座（防振部材）
ｇ 遊間

Claims (8)

1. 第１橋桁及び第２橋桁のそれぞれの端部を橋脚上で向かい合わせるように配置させこれらの上に鉄道車両を走行させる一対のレールからなるレール対を含む軌道を与えられた鉄道橋りょうの桁端構造であって、
   前記第１橋桁及び前記第２橋桁の桁同士の前記端部の間に設けられた遊間を挟んで位置する、前記第１橋桁の第１の軌道スラブ上に固定された第１レール対、及び、前記第２橋桁の第２の軌道スラブ上に固定された第２レール対、を連続した一体のレールとするように前記遊間を跨いで接続する接続部レール対と、
   前記接続部レール対の剛性を高めるように、前記接続部レール対の下部に沿って延びて前記下部に締結された略直方体の剛性ブロック部材と、
   前記遊間を挟んだ両側に与えられ、前記第１橋桁及び前記第２橋桁の上の天板に前記剛性ブロック部材の底面を載置させて前記剛性ブロック部材をその下部から前記第１橋桁及び前記第２橋桁の上に持ち上げ支持する制振支持装置と、を含み、
   前記制振支持装置のうち、前記遊間を挟んだ前記第１橋桁の側の第１の制振支持装置は前記第１橋桁に対して前記剛性ブロック部材をその側方及び長手方向へ移動することを規制する規制部材を有し、前記遊間を挟んだ前記第２橋桁の側の第２の支持装置は前記第２橋桁に対して前記剛性ブロック部材をその側方へ移動することを規制する規制部材を有することを特徴とする鉄道橋りょうの桁端構造。
2. 前記制振支持装置は、
   前記剛性ブロック部材の側面に沿って立ち上がって、前記剛性ブロック部材の前記側方への移動を規制する第１の突出片と、を含み、
   更に、前記第１の制振支持装置は、前記剛性ブロック部材の前記側面から外側に突出する突出部の前後に立ち上がって、前記剛性ブロック部材の前記長手方向への移動を規制する第２の突出片を含むことを特徴とする請求項１記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
3. 前記天板の表面には、低摩擦材を与えられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
4. 前記低摩擦材はフッ素系皮膜、又は、潤滑油のいずれかであり、金属製の前記天板の上に与えられることを特徴とする請求項３記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
5. 前記遊間は、想定される地震に対する応答変位よりも大として設定されることを特徴とする請求項１乃至４のうちの１つに記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
6. 前記遊間は、１ｍ以上であることを特徴とする請求項５記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
7. 前記剛性ブロック部材はプレストレストコンクリートからなり、その上面に前記レールを複数箇所に分散して締結させることを特徴とする請求項１乃至６のうちの１つに記載の鉄道橋りょうの桁端構造。
8. 前記剛性ブロック部材は、前記接続部レール対のそれぞれのレールに締結された一対のブロック部材からなり一対の前記ブロック部材の間隔を維持するように、これらの間に亘って複数の梁を与えることを特徴とする請求項１乃至７のうちの１つに記載の鉄道橋りょうの桁端構造。

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