JP7377582B1 - 衝撃吸収柵 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構造で以て衝撃吸収性能を向上できる衝撃吸収柵を提供すること。
【解決手段】複数の支柱２０と、リング式ネット４０と、隣り合う支柱２０の上下間にスパン単位で設けた上端ロープ３１と、下端ロープ３２とを有する衝撃吸収柵であって、リング式ネット４０が複数の支柱２０の下流側に位置し、リング式ネット４０の上辺と下辺が複数の上端ロープ３１および下端ロープ３２に係留して横移動可能に取着し、受撃時にリング式ネット４０が受撃スパンを越えて下流側へ向けて変形するとき、受撃スパンに位置する上端ロープ３１および下端ロープ３２の撓み変形力を、リング式ネット４０を通じて隣り合う他のスパンの上端ロープ３１および下端ロープ３２へ張力として分散して伝達するように構成した。
【選択図】図６

Description

本発明は落石、土砂、雪崩等の崩落物を捕捉する衝撃吸収柵に関し、特に簡易な構成でありながらエネルギーの吸収性能を改善した衝撃吸収柵に関するものである。

特許文献１には、隣り合う支柱の頭部間と裾部間にワイヤーロープ製の上辺ロープ材と下辺ロープ材をそれぞれ架け渡し、これらの上下のロープ材に帯状金網の上下辺を係留させて張り巡らした衝撃吸収柵が開示されている。

この衝撃吸収柵は、各上辺ロープ材と下辺ロープ材の両端部近くに把持させた緩衝具を有していて、支柱のスパン長が変化した場合でも各上辺ロープ材と下辺ロープ材に設けた緩衝具の把持力を個別に設定可能になっている。
帯状金網は菱形金網製からなり、金網の上下辺に係留させた上辺ロープ材と下辺ロープ材との係留部に連結コイルを巻き付けて連結している。

崩落物が帯状金網の阻止面に衝突すると、下流側に向けて阻止面が変形することに伴い、阻止面の上下辺に係留した上辺ロープ材と下辺ロープ材の張力が増し、ロープ材の張力が緩衝具の把持力を超えるとロープ材がスリップして崩落物の運動エネルギーを吸収する。

特開２０００－２７３８２８号公報

既述した衝撃吸収柵にはつぎのような改善すべき点がある。
＜１＞帯状金網は、受撃時に金網を構成する素線の伸びが限界に達すると、金網の変形量が最大となる。
帯状金網はその変形量が最大を越え得ると、素線の伸びが追従できずに金網が破断する。
＜２＞従来の衝撃吸収柵は、支柱のスパン単位で架設した上辺ロープ材および下辺ロープ材がスパン単位で機能する構造であって、受撃スパンで受けた荷重が他のスパンに設けたロープ材に伝達されない。
その理由は帯状金網を構成する素線には伸びに優れる部材が無く、受撃スパンで受けた荷重が他のスパンに設けた上辺ロープ材または下辺ロープ材に伝達する前に、素線の伸びが限界に達して帯状金網が破断してしまうからである。
＜３＞従来の衝撃吸収柵は、スパン単位で運動エネルギーを吸収する構造である。
そのため、スパン毎に設ける上辺ロープ材および下辺ロープ材が荷重に耐えられるように高強度のワイヤーロープを使用しなければならず、防護柵のコストアップの要因となる。
＜４＞上辺ロープ材および下辺ロープ材の端部近くには緩衝具から延出した余長部を形成している。この余長部は受撃時のロープのスリップ長となり、余長部の長さに比例して運動エネルギーの吸収性能が高くなる。
各スパンに設ける上辺ロープ材および下辺ロープ材の余長部を長く確保すると、衝撃吸収柵全体としてのワイヤーロープの使用長が長くなって、防護柵のコストアップの一因となるだけでなく、ロープ材の余長部が支柱からはみ出て景観性を悪くする。
＜５＞従来の衝撃吸収柵は、受撃スパンに設けた緩衝具が機能する構造である。
そのため、スパン毎に把持力の大きな高コストの緩衝具を用いなければならず、防護柵のコストアップの一因となる。

本発明の目的は以上の問題点を解消できて、簡易な構造で以て衝撃吸収性能を向上できる衝撃吸収柵を提供することにある。

本発明は、間隔を隔てて立設した中間支柱と端末支柱を含む複数の支柱と、支柱の複数のスパンに亘って張り巡らせたリング式ネットと、前記支柱のスパン単位で独立し、隣り合う支柱の頭部間に連鎖して横架した緩衝機能を有する複数の上端ロープと、前記支柱のスパン単位で独立し、隣り合う支柱の下部間に連鎖して横架した緩衝機能を有する複数の下端ロープとを有する衝撃吸収柵であって、前記リング式ネットが複数の支柱の下流側に位置し、前記リング式ネットの上辺と下辺がスパン単位で設けた前記複数の上端ロープおよび複数の下端ロープに係留して横移動可能に取着し、受撃時にリング式ネットが受撃スパンを越えて下流側へ向けて変形するとき、受撃スパンに位置する上端ロープおよび下端ロープの撓み変形力を、前記リング式ネットを通じて隣り合う他のスパンの上端ロープおよび下端ロープへ張力として分散して伝達するように構成した。
本発明の他の形態において、緩衝機能を有する前記上端ロープおよび下端ロープは前記上端ロープおよび下端ロープの両端部の近くに摩擦摺動式の緩衝具を設置し、前記緩衝具の外方にロープの余長部を形成し、上端ロープおよび下端ロープに一定以上の張力が作用するとロープと緩衝具の間で摺動を生じて張力を減衰する。
本発明の他の形態において、連結具を介して前記リング式ネットの上辺と下辺を前記複数の上端ロープおよび複数の下端ロープに横移動可能に係留してもよい。
本発明の他の形態において、前記リング式ネットの片面に重合させて補助金網を付設してもよい。
本発明の他の形態において、前記リング式ネットが複数のリング単体を連鎖的に連結して網状に形成した帯状ネットである。
本発明の他の形態において、前記リング式ネットの左右の側辺を端末支柱に取着する。

本発明は少なくとも次の一つの効果を奏する。
＜１＞本発明は複数のスパンに亘るリング式ネットとスパン単位で独立した緩衝機能を有する上端ロープおよび下端ロープを組み合わせただけの構造で以て、受撃スパンに作用した衝撃力を他のスパンに伝達して分散して吸収することができる。
そのため、簡易な構造で以て、高い衝撃吸収性能を発揮することができる。
＜２＞リング式ネットを支柱に対して下流側に配設すると共に、リング式ネットの上下辺を上下端ロープに係留して横移動可能に取着することで、受撃時において、リング式ネットの変形を受撃スパンに制限せずに、受撃スパンを越えてリング式ネットを下流側へ変形させることができる。
したがって、リング式ネットの変形面積を拡張できて、リング式ネットによる衝撃吸収能力を高めることができる。
＜３＞衝撃力の大きさに応じてリング式ネットが受撃スパンを越えて変形して、リング式ネットの荷重負担が軽減されるため、リング式ネットを構成するリング単体が破断し難い。
＜４＞上下端ロープに緩衝具を設けた場合は、複数のスパンで上下端ロープが連動して緩衝機能を発揮するので、各スパンに設定するロープの余長部の長さを短く設定できる。
そのため、衝撃吸収柵全体で使用するロープの使用量を削減できて、衝撃吸収柵のコスト削減を図ることができる。
＜５＞上下端ロープに緩衝具を設けた場合、複数のスパンに設置した緩衝具で衝撃力を分散して吸収できるので、従来と比べて緩衝性能の低い低コストの緩衝具を使用することができる。
そのため、衝撃吸収柵のコストをさらに削減することができる。
＜６＞受撃スパンに作用した衝撃力を他のスパンに設けた複数組の上下端ロープへ伝達して分散できるので、各スパンにおける上下端ロープの引張強度を低く設定することができる。

一部を省略した本発明に係る衝撃吸収柵の正面図 図１におけるII-IIの断面図 中間部を省略した支柱の斜視図 緩衝具の分解組立図 受撃前における衝撃吸収柵の平面モデル図 受撃スパンにおける衝撃吸収作用を説明するための衝撃吸収柵の平面モデル図 隣接スパンにおける衝撃吸収作用を説明するための衝撃吸収柵の平面モデル図 受撃時における衝撃吸収柵のモデル図

以下に図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。

＜１＞衝撃吸収柵の概要
図１，２に本発明に係る衝撃吸収柵の一例を示す。
衝撃吸収柵は適宜の間隔で斜面１０等に立設した支柱２０(端末支柱、中間支柱)と、隣り合う支柱２０の頭部間と裾部間にスパン単位で独立して架設したワイヤーロープ製で緩衝機能を有する上端ロープ３１および下端ロープ３２と、その上下辺を複数組の端ロープ３１,３２に係留し、複数のスパンに横架可能な全長を有するリング式ネット４０とを具備する。
以下に主要な部材について詳述する。

＜２＞支柱
図３を参照して説明すると、支柱２０は鋼材、コンクリート柱等の公知の剛性部材からなる。
支柱２０はその下部を基礎コンクリートまたは斜面１０に埋設して立設するか、或いは傾倒可能に立設する。
支柱２０の上部周面および下部周面には、上端ロープ３１,３１および下端ロープ３２,３２をそれぞれ個別に挿通可能な貫通孔２１を有する。

尚、必要に応じて端末支柱２０ａに側方控ロープ２２を接続したり（図１）、各支柱２０と斜面アンカー２５との間に支持管２３付きの山側控ロープ２４を接続したり（図２）、これらの控えロープ２２，２４の端部又は中間に緩衝具を介装してもよい。

また本例では隣り合う支柱２０の頭部間に間隔保持ロープ３４を横架しているが、間隔保持ロープ３４は省略してもよい。

＜３＞上端ロープと下端ロープ
隣り合う支柱２０の頭部間に上端ロープ３１を横架し、隣り合う支柱２０の裾部間に下端ロープ３２を横架する。
上端ロープ３１および下端ロープ３２は、全体形状が帯状を呈するリング式ネット４０の上辺および下辺を支持するワイヤーロープであり、スパン毎に独立している。

支柱２０の上部周面および下部周面には、それぞれ一対の貫通孔２１を有していて、各２１に上端ロープ３１および下端ロープ３２を貫挿し、各上端ロープ３１および下端ロープ３２の端部近くを緩衝具５０が把持している（図３）。

＜３．１＞ロープ長
上端ロープ３１および下端ロープ３２は、スパン毎に独立していて、支柱２０のスパン長より長い全長を有している。

＜３．２＞余長部
各上端ロープ３１および下端ロープ３２は、緩衝具５０から外方ヘ延出した範囲に余長部３１ａ，３２ａを形成する。
この余長部３１ａ，３２ａが上端ロープ３１および下端ロープ３２のスリップ（摺動）許容長となる。

本発明は後述するように、受撃スパンに設けた端ロープ３１，３２だけで衝撃力を負担するのではなく、受撃スパンに発生した衝撃力を隣り合う他のスパンに設けた端ロープ３１，３２へ連鎖的に伝達して吸収する構造である。
そのため、各スパンにおける端ロープ３１，３２に予め形成する余長部３１ａ，３２ａの長さを従来と比べて短く設定することができる。

＜４＞緩衝具
緩衝具５０は各上端ロープ３１および下端ロープ３２に一定以上の張力が作用したときにロープの張力を減衰するための装置である。

本発明は特定のスパン単独で衝撃力を吸収するのではなく、複数のスパンに伝達した衝撃力を分散して吸収する方式である。
そのため、使用する緩衝具５０は従来と比べて緩衝性能の低い低コストの緩衝装置を使用することができる。

図４に例示した摩擦摺動式の緩衝具５０について説明すると、緩衝具５０は各上下端ロープ３１，３２を把持可能な半溝を有する一対の挟持板５１，５１と、一対の挟持板５１，５１を貫挿可能なＵ字形の締結ボルト５２と、ナット５３とを具備している。
一対の挟持板５１の間に挟持した各端ロープ３１，３２の張力が把持力を超えると、各端ロープ３１，３２がスリップして運動エネルギーを減衰する。

図５では１本の端ロープ３１，３２に対して単数の緩衝具５０を設置した形態を示したが、緩衝具５０の設置数は適宜選択が可能である。

緩衝具５０は摩擦摺動式の緩衝装置に限定されず、各端ロープ３１，３２に一定以上の張力が作用したときに端ロープ３１，３２の張力を減衰できる構造であれば公知の緩衝装置を適用できる。

＜５＞リング式ネット
リング式ネット４０は複数のリング単体４１を連鎖的に連結して網状に形成したネットである。
リング単体４１は鋼線またはワイヤー等の剛性線材を円形に形成したものである。
リング単体４１の径は適宜選択か可能であるが、実用上は３０～５０ｃｍ程度の寸法に設定する。

＜５．１＞リング式ネットの全長
リング式ネット４０は柵の延長方向に向けて複数スパンに亘る全長を有する。
リング式ネット４０は搬入可能な長さで現場へ搬入し、シャックル等の連結具３０を用いて繋ぎ合わせて現場で全長を調整する。

＜５．２＞リング式ネットの取付け位置
リング式ネット４０は支柱２０に対して下流側（斜面谷側）に配設する。
これは受撃時において、リング式ネット４０の変形を受撃スパンに制限せずに、リング式ネット４０を、受撃スパンを越えて変形させるためである。

＜５．３＞リング式ネットの取付け手段
リング式ネット４０はその上下辺と左右の側辺を複数の支柱２０に係留させて取り付ける。

すなわち、シャックル等の連結具３０を介して各スパンに設けた上端ロープ３１に係留すると共に、リング式ネット４０の下辺は、シャックル等の連結具３０を介して各スパンに設けた下端ロープ３２に係留する。

リング式ネット４０の左右の側辺は、シャックル等の連結具３０を介して端末支柱２０ａに設けた別途の縦ロープ３３に係留する。

本発明では、リング式ネット４０の上下辺を、連結具３０を介して上下端ロープ３１，３２に対して横移動可能に係留する。
これは受撃時に、受撃スパンに位置する上下端ロープ３１，３２の撓み変形力を隣接する他のスパンの上下端ロープ３１，３２へ張力として連鎖的に伝達させるためである。

＜５．４＞補助金網
リング式ネット４０を小径の崩落物の透過を阻止するため、必要に応じてリング式ネット４０の片面に重合させて菱形金網製の補助金網４２を付設してもよい。
補助金網４２の網目寸法はリング単体４１の径より小さい寸法関係にある。
補助金網４２の周辺を上下端ロープ３１，３２および縦ロープ３３に連結コイル等で連結して取り付ける。

［崩落物の捕捉作用]
図５Ａ～５Ｃと図６を参照しながら衝撃吸収柵に落石が衝撃した場合の減衰作用について説明する。

１．受撃時前
図５Ａは落石等の崩落物Ｆが受撃面に衝突する直前の衝撃吸収柵の平面モデル図を示している。
説明の便宜上、リング式ネット４０を一点鎖線で示し、受撃スパンの上端ロープ３１を実線で示し、受撃スパンに隣接する隣接スパンの上端ロープ３１を破線で示している。

同一スパンにおける上下端ロープ３１，３２は同一の構造であり、受撃時には同一の挙動を示すため、本例では上端ロープ３１のみの挙動について説明し、下端ロープ３２の挙動の説明を省略する。

２．受撃時
受撃時において衝撃吸収柵はつぎのように機能する。
以降の説明にあたり、支柱２０の傾倒に起因した衝撃吸収作用の説明は省略する。

＜１＞受撃スパンにおける衝撃吸収作用
＜１．１＞リング式ネットの変形
図５Ｂは受撃スパンＳ_１における衝撃吸収作用を説明するための衝撃吸収柵の平面モデル図を示している。

崩落物Ｆが受撃面に衝突すると、受撃スパンＳ_１に位置するリング式ネット４０が下流側に向けて変形する。
リング式ネット４０の撓み変形により、崩落物Ｆの運動エネルギーの一部が減衰される。

＜１．２＞受撃スパンの上端ロープの張力上昇
リング式ネット４０の変形に伴い、受撃スパンＳ_１に横架した上端ロープ３１が下流側へ引き寄せられることで上端ロープ３１の張力が増していく。

＜１．３＞受撃スパンの上端ロープのスリップ
受撃スパンＳ_１に横架した上端ロープ３１の張力が上昇する。
上端ロープ３１の張力がスリップ張力（緩衝具５０による上端ロープ３１の把持力）を超えると、上端ロープ３１と緩衝具５０の間でスリップが生じ、上端ロープ３１に生じた張力の一部が減衰される。
受撃スパンＳ_１に横架した上端ロープ３１は、余長部３１ａの範囲でスリップが可能である。

＜２＞隣接スパンにおける衝撃吸収作用
＜２．１＞隣接スパンのリング式ネットの引き込み
図５Ｃは隣接スパンＳ_２における衝撃吸収作用を説明するための衝撃吸収柵の平面モデル図を示している。

リング式ネット４０は、複数スパンに亘る全長を有し、スパン単位で横架した上端ロープ３１に対して横移動可能に係留されている。
そのため、受撃スパンＳ_１においてリング式ネット４０が下流側へ向けてさらに変形すると、隣接スパンＳ_２に位置するリング式ネット４０が下流側へ向けて引き込まれる。

＜２．２＞隣接スパンの上端ロープの張力上昇
隣接スパンＳ_２に位置するリング式ネット４０が下流側へ向けて引き込まれることに伴い、隣接スパンＳ_２に横架した上端ロープ３１が下流側へ引き寄せられて隣接スパンＳ_２の上端ロープ３１の張力が増していく。

＜２．３＞隣接スパンの上端ロープのスリップによる減衰作用
隣接スパンＳ_２に横架した上端ロープ３１の張力が、スリップ張力を超えると、隣接スパンＳ_２に設けた上端ロープ３１と緩衝具５０の間でスリップが生じて張力の一部が減衰される。

＜３＞減衰作用の連鎖
隣接スパンＳ_２に位置するリング式ネット４０が下流側へ向けてさらに変形すると、隣接スパンＳ_２に隣り合う他の隣接スパンＳ_３においても同様に、リング式ネット４０の引き込み動作と、隣接スパンＳ_３における上端ロープのスリップ動作を経て運動エネルギーが減衰される。

すなわち、リング式ネット４０は受撃スパンＳ_１を超えて下流側へ向けて変形する。
リング式ネット４０の受撃スパンＳ_１を超えた変形に伴い、リング式ネット４０を経由してスパン単位で設けた各上端ロープ３１へ張力が分散して伝えられる。
そのため、受撃スパンＳ_１だけでなく、複数の隣接スパンＳ_２，Ｓ_３・・・においても衝撃力を分散して効率よく減衰することができる。

１０・・・・斜面
２０・・・・支柱
２０ａ・・・端末支柱
２１・・・・貫通孔
２２・・・・側方控ロープ
２４・・・・山側控ロープ
３０・・・・連結具
３１・・・・上端ロープ
３１ａ・・・上端ロープの余長部
３２・・・・下端ロープ
３２ａ・・・下端ロープの余長部
３３・・・・縦ロープ
３４・・・・隔保持ロープ
４０・・・・リング式ネット
４１・・・・リング単体
４２・・・・補助金網
５０・・・・緩衝具
５１・・・・挟持板
５２・・・・締結ボルト
５３・・・・ナット

Claims (6)

1. 間隔を隔てて立設した中間支柱と端末支柱を含む複数の支柱と、支柱の複数のスパンに亘って張り巡らせたリング式ネットと、前記支柱のスパン単位で独立し、隣り合う支柱の頭部間に連鎖して横架した複数の上端ロープと、前記支柱のスパン単位で独立し、隣り合う支柱の下部間に連鎖して横架した複数の下端ロープとを有する衝撃吸収柵であって、
   複数スパンに亘る全長を有する前記リング式ネットが受撃スパンを越えて下流側へ変形させ得るように複数の支柱の下流側に位置し、
   前記リング式ネットの上辺と下辺がスパン単位で設けた前記複数の上端ロープおよび複数の下端ロープに係留して横移動可能に取着し、
   前記上端ロープおよび下端ロープの両端部に、上端ロープおよび下端ロープに一定以上の張力が作用したときに張力を減衰する緩衝具を設置し、
   受撃時にリング式ネットが受撃スパンを越えて下流側へ向けて変形するとき、受撃スパンに位置する上端ロープおよび下端ロープの撓み変形力を、前記リング式ネットを通じて隣り合う他のスパンの上端ロープおよび下端ロープへ張力として連鎖的に分散して伝達しつつ、スパン単位で設けた前記緩衝具が連鎖的に緩衝機能を発揮するように構成したことを特徴とする、
   衝撃吸収柵。
2. 緩衝機能を有する前記上端ロープおよび下端ロープは上端ロープおよび下端ロープ両端部の近くに摩擦摺動式の緩衝具を設置し、前記緩衝具の外方にロープの余長部を形成し、上端ロープおよび下端ロープに一定以上の張力が作用するとロープと緩衝具の間で摺動を生じて張力を減衰することを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収柵。
3. 連結具を介して前記リング式ネットの上辺と下辺を前記複数の上端ロープおよび複数の下端ロープに横移動可能に係留したことを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収柵。
4. 前記リング式ネットの片面に重合させて補助金網を付設したことを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収柵。
5. 前記リング式ネットが複数のリング単体を連鎖的に連結して網状に形成した帯状ネットであることを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収柵。
6. 前記リング式ネットの左右の側辺を端末支柱に取着したことを特徴とする、請求項１に記載の衝撃吸収柵。