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技術 変位制限装置併用型落橋防止装置

出願人 阪神高速道路公団株式会社エスイー
発明者 宮口智樹丹波寛夫平山晃木部洋守谷佳也
出願日 1999年8月26日 (20年8ヶ月経過) 出願番号 1999-239617
公開日 2001年3月13日 (19年1ヶ月経過) 公開番号 2001-064914
状態 特許登録済
技術分野 橋または陸橋
主要キーワード 設定変位量 金属製筒体 弾性体用 ウェッジプレート 拡径作用 移動制限装置 塑性変形部分 変位制限
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2001年3月13日)のものです。
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図面 (17)

課題

本発明は、橋梁等に設けられる落橋防止装置係り、通常の地震時における変位にも対応することのできる変位制限装置用型落橋防止装置を提供することが課題である。

解決手段

所定長さの連結部材4を架設し該連結部材4の両端部にストッパー5,6を設けて橋桁3が橋台から若しくは橋脚から落下するを防止する落橋防止装置1であって、橋桁3の水平方向の変位を制限する変位制限装置7が前記ストッパー5,6間に介在し設けられている変位制限装置併用型落橋防止装置1である。

概要

背景

従来、大地震に備えて橋又は橋梁橋桁からの落下を防止するために、図13に示すような落防止装置Aを、例えば、図14乃至図16に示すように、コンクリート橋20、鋼橋21、橋梁22,22間に設けられている。

前記落橋防止装置Aは、橋桁間若しくは橋桁と橋台との間に設けられ、PC鋼棒PC鋼より線をPE被覆した連結ケーブル4で橋桁の落下を防止している。

概要

本発明は、橋梁等に設けられる落橋防止装置に係り、通常の地震時における変位にも対応することのできる変位制限装置用型落橋防止装置を提供することが課題である。

所定長さの連結部材4を架設し該連結部材4の両端部にストッパー5,6を設けて橋桁3が橋台から若しくは橋脚から落下するを防止する落橋防止装置1であって、橋桁3の水平方向の変位を制限する変位制限装置7が前記ストッパー5,6間に介在し設けられている変位制限装置併用型落橋防止装置1である。

目的

しかしながら、従来の落橋防止装置には、予期せぬ大地震が発生した際の前記落下を防止するのが目的であるため、通常の中小地震における橋桁の変位制限地震エネルギーの吸収についての作用がない。これについては、道路橋示方書にて落橋防止装置にも前記変位防止用の装置が求められるようになり、この場合、従来は、上部構造下部構造とをアンカーバー鋼角ストッパー等により相対変位を制限するものであり、落橋防止装置と別々に設けることから、支承部の構造上と維持管理の上から困難であり、コストが嵩むものとなっている。更に、従来の落橋防止装置は、衝撃的な地震力緩和するための緩衝材が大型化してしまう問題点もある。本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置は、このような課題を解消するために提案されるものである。

効果

実績

技術文献被引用数
4件
牽制数
2件

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請求項1

所定長さの連結部材架設し該連結部材の両端部にストッパーを設けて橋桁橋台から若しくは橋脚から落下するを防止する落橋防止装置であって、橋桁の水平方向の変位を制限する変位制限装置が前記ストッパー間に介在し設けられていること、を特徴とする移動制限装置用型落橋防止装置。

請求項2

変位制限装置は、連結部材に遊嵌された金属製筒体と、該筒体のストッパー側において連結部材に嵌挿されて設けられ橋桁の変位時に筒体の径を拡径させるウェッジプレートと、該ウェッジプレートとストッパーとの間に介在されるホールドプレートと、前記ウェッジプレートとホールドプレートとの間に介在され通常時に両プレート間の間隔を維持する弾性体とからなること、を特徴とする請求項1に記載の移動制限装置併用型落橋防止装置。

請求項3

筒体のストッパー側の開口からウェッジプレートが所要位置まで内部へ押し込められ、当該筒体の一部が拡径され予めプレロードされた状態で橋桁に取り付けられるものであること、を特徴とする請求項2に記載の移動制限装置併用型落橋防止装置。

請求項4

ウェッジプレートは、筒体を拡径させるテーパ部外周面に設けられ、該テーパ部の角度が、2°乃至20°に設定されていること、を特徴とする請求項2に記載の移動制限装置併用型落橋防止装置。

請求項5

弾性体とホールドプレートとは、プレロードされた筒体におけるウェッジプレートにボルトアッセンブリされ、橋桁に当該筒体を取り付けた後に前記ボルトが撤去されて取り付けられるものであること、を特徴とする請求項3に記載の移動制限装置併用型落橋防止装置。

技術分野

0001

本発明は、橋梁等に設けられる落橋防止装置係り、更に詳しくは、通常の地震時における変位にも対応することのできる多機能移動制限装置用型落橋防止装置に関する。

背景技術

0002

従来、大地震に備えて橋又は橋梁の橋桁からの落下を防止するために、図13に示すような落防止装置Aを、例えば、図14乃至図16に示すように、コンクリート橋20、鋼橋21、橋梁22,22間に設けられている。

0003

前記落橋防止装置Aは、橋桁間若しくは橋桁と橋台との間に設けられ、PC鋼棒PC鋼より線をPE被覆した連結ケーブル4で橋桁の落下を防止している。

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、従来の落橋防止装置には、予期せぬ大地震が発生した際の前記落下を防止するのが目的であるため、通常の中小地震における橋桁の変位制限地震エネルギーの吸収についての作用がない。これについては、道路橋示方書にて落橋防止装置にも前記変位防止用の装置が求められるようになり、この場合、従来は、上部構造下部構造とをアンカーバー鋼角ストッパー等により相対変位を制限するものであり、落橋防止装置と別々に設けることから、支承部の構造上と維持管理の上から困難であり、コストが嵩むものとなっている。更に、従来の落橋防止装置は、衝撃的な地震力緩和するための緩衝材が大型化してしまう問題点もある。本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置は、このような課題を解消するために提案されるものである。

課題を解決するための手段

0005

本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置の上記課題を解決するための要旨は、所定長さの連結部材架設し該連結部材の両端部にストッパーを設けて橋桁が橋台から若しくは橋脚から落下するを防止する落橋防止装置であって、橋桁の水平方向の変位を制限する変位制限装置が前記ストッパー間に介在し設けられていることである。

0006

前記変位制限装置は、連結部材に遊嵌された金属製筒体と、該筒体のストッパー側において連結部材に嵌挿されて設けられ橋桁の変位時に筒体の径を拡径させるウェッジプレートと、該ウェッジプレートとストッパーとの間に介在されるホールドプレートと、前記ウェッジプレートとホールドプレートとの間に介在され通常時に両プレート間の間隔を維持する弾性体とからなること、;前記筒体のストッパー側の開口からウェッジプレートが所要位置まで内部へ押し込められ、当該筒体の一部が拡径され予めプレロードされた状態で橋桁に取り付けられるものであること、;前記ウェッジプレートは、筒体を拡径させるテーパ部外周面に設けられ、該テーパ部の角度が、2°乃至20°に設定されていること、;前記弾性体とホールドプレートとは、プレロードされた筒体におけるウェッジプレートにボルトアッセンブリされ、橋桁に当該筒体を取り付けた後に前記ボルトが撤去されて取り付けられるものであることを含むものである。

0007

本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置によれば、温度変化による橋桁の伸縮作用に対しては、ウェッジプレートとホールドプレートとの間の弾性体が伸縮して対応され、中小の地震時には、橋桁の水平方向への移動に伴い、筒体がウェッジプレートの筒体内部移動で拡径されて地震エネルギーが吸収される。よって、地震エネルギーの大きさにより適宜位置で橋桁の水平方向の移動が停止される。

0008

また、前記筒体の拡径によっても吸収しきれない大きな地震エネルギーの場合には、前記筒体が破壊され、連結部材の端部のストッパーにより橋桁の変位が停止される。このようにして、道路橋示方書の要請に応じる移動制限装置併用型落橋防止装置となるものである。

0009

また、前記金属製筒体は、ウェッジプレートがその一端開口から押し込められ、予めプレロードされているので、図8に示すように、図中の実線で示す荷重変位曲線となり、塑性変形部分が小変位から略平坦になって、大きな地震エネルギーを吸収することができる。仮に、筒体をプレロードさせておかないと、図中の破線で示す荷重ー変位曲線となり、少ない荷重で大きく変形してしまい、地震エネルギーを十分に吸収することができなくなるものである。

0010

更に、ウェッジプレートにおける、筒体を拡径させるテーパ部の角度が、2°乃至20°に設定されているので、筒体を無理なく拡径させ塑性変形させることができる。

0011

移動制限装置併用型落橋防止装置における弾性体とホールドプレートとは、プレロードされた筒体におけるウェッジプレートにボルトでアッセンブリされ、橋桁に当該筒体を取り付けた後に前記ボルトが撤去されて取り付けられるものであるので、橋桁の作業現場においては、前記ボルトの撤去作業で済み、作業工数の低減となり、また、部品運搬にも一つのサブアッセンブリ部品となって、取り扱いやすくなるものである。

発明を実施するための最良の形態

0012

次に、本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置について図面を参照して説明する。なお、発明の理解の容易のため従来例に対応する部分には従来例と同一符号を付けて説明する。

0013

本発明の第1実施例に係る移動制限装置併用型落橋防止装置1は、図1に示すように、橋台2のパラペット2aと、橋桁3の横桁3aとの間に、連結部材として、PC鋼より線からなり、その表面をPE(ポリエチレン)被覆して、両端にナット定着用ネジ溝刻設された連結ケーブル4が、所定長さで遊嵌状態にして橋桁両側面において2カ所に架設される。

0014

前記連結ケーブル4には、図2に示すように、ケーブルの両端に圧着された金属製マンション4aがあり、該マンション4aの外周部にネジ溝4bが刻設され、そこにストッパーとしてのナット5,6が螺着されている。

0015

前記ストッパーとしてのナット5,6の間に、本発明の要部である変位制限装置7が設けられる。図1に示す実施例では、両側に変位制限蔵置7,7を設けた例を示したが、これに限らず、連結ケーブル4の一端側にだけ設けても良い。但しこの場合は、変位制限装置7における設定変位量を2倍にするものである。

0016

前記変位制限装置7は、図2に示すように、連結ケーブル4に遊嵌された金属製筒体(例えば、円筒状の鋼管)8と、該筒体8のストッパー側において連結ケーブル4に嵌挿されて設けられ橋桁3の変位時に筒体8の径を拡径させるウェッジプレート9がある。

0017

前記筒体8の直径、長さ、肉厚等は、塑性変形により吸収させようとする地震エネルギーの設定により適宜に決定される。例えば、直径は、100〜300mm程度、長さは、一例として700〜1000mm程度である。この筒体8の横桁側には、図3に示すように、取付け固定用で平板状の定着板8aが溶接等の手段で固着されている。この定着板8a中央部にはケーブル用貫通孔8bが設けられ、周囲に4カ所のボルト挿通用取付孔8dが設けられている。前記貫通孔8bに挿通される連結ケーブル4には、PE被覆傷つき防止のためのガイドパイプ4cが予め嵌装されている。また、筒体8の外周面に、該筒体の大きさ、重量に応じて運搬用の吊り金具8cが設けられることもある。

0018

前記ウェッジプレート9は、連結ケーブル4のマンション4aに遊嵌されるリング状で所要幅の金属製プレートである。その外周面には、図2において、ナット5側から横桁3a側に向けて先細りするテーパ部9aが設けられている。このテーパ部9aの傾斜程度は、2°乃至20°の範囲である。

0019

前記ウェッジプレート9の後端面には、弾性体用の凹部9bが設けられ、ここに弾性体であるスプリング10が嵌装される。そして、ウェッジプレート9と対向して中央にケーブル用の貫通孔11aを有したリング状のホールドプレート11が設けられ、前記スプリング10用の凹部11bに前記スプリング10の一端が嵌装される。

0020

そして、前記ホールドプレート11の後方において、マンション4aのネジ溝4bにナット5が後方側からねじ込まれ、前記ホールドプレート11に先端面を当接させて螺着される。

0021

なお、図2に示す変位制限装置7は、筒体8にウェッジプレート9をナット側開口から押し込んでプレロードさせ、それに、図4に示すように、前記スプリング10とホールドプレート11を装着し、六角穴付きボルト12でウェッジプレート9とホールドプレート11とを間隔S2を維持して仮止めし、アッセンブリした状態のものである。よって、連結ケーブル4にアッセンブリされた変位制限装置7を装着させた後に、前記ナット5をネジ溝4bに螺着した後に、前記ボルト12は作業者により撤去される。

0022

前記筒体8の後端には、合成樹脂製のキャップ13が被嵌される。このようにして構成される移動制限装置併用型落橋防止装置1による、温度変化による伸縮の場合、中小規模の地震の場合、大地震の場合の橋桁3の移動に伴う、前記変位制限装置7の作用について説明する。

0023

まず、図5に示すように、温度変化による場合又は中小規模の地震の場合には、前記弾性体であるスプリング10が、橋桁3の移動量に応じて伸縮することで対応する。なお、中規模の地震で、筒体8がある範囲で塑性変形した場合には、該地震が収まった後に、変位制限装置7を新しいものに交換するものである。

0024

次ぎに、大地震の場合には、図6に示すように、橋桁3が後方に大きく変位し、支承部Bが破壊され、図7に示すように、筒体8に対してウェッジプレート9がテーパ部9aに沿って該筒体8を拡径させながら矢印方向に移動する。予めプレロードしてある筒体8により、図8に示す様に、荷重ー変位曲線の実線に従って地震エネルギーが吸収される。図8中の破線は、プレロードしていない場合の加重ー変位曲線を示す。

0025

前記筒体8の被拡径作用により、ほぼ一様に筒体8が塑性変形し、橋桁3の変位量に応じて地震エネルギーが吸収される。そして、地震エネルギーに応じて当該橋桁3の後方への変位が停止される。

0026

更に、橋桁3が後方に変位すると、図9に示すように、前記変位制限装置7が破壊され、その後にストッパーであるナット5によって後方への移動制限され、橋台2からの落下が防止されるものである。この実施例では、けたかかり長SE(図1参照)の1/4程度になるように移動制限装置併用型落橋防止装置1が作用するようにされている。

0027

本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置の作用を、設計地震力(tf)と橋桁3の相対変位量(cm)との関係で表すと、図10に示すようになる。図において、khは震度法に用いる設計水平震度、Rdは死荷重反力(tf)、SEはけたかかり長(cm)、SF落橋防止構造の設計最大移動量(cm)である。

0028

前記移動制限装置併用型落橋防止装置1における変位制限装置7の構造としては、図11に示すように、筒状の鋼管に周方向において4個の孔(直径30mm)15を等間隔に設け、該孔部の座屈によって地震力を緩和させるタイプA(イ)と、筒状の鋼管の円周上に複数のボルト16を数段に亘って配設し、該ボルト16の剪断強度で段階的に抵抗するタイプB(ロ)と、筒状の鋼管の内面クサビ17を配設し、該クサビ17のめり込み力に対してフープ力で地震力を監査させるタイプC(ハ)とを比較した。

0029

前記各タイプA,B,Cにおける荷重と変位の関係結果を図12に示す。タイプAでは、孔15が設けられている箇所で座屈し、最大荷重に対して56%程度の荷重から変位が増加する。タイプBでは、剪断強度はボルト16の本数に比例して計算値と対応するが、破壊時の変位が少ない。タイプCでは、変位が増加しても加重がほぼ一定しており、本発明の変位制限装置7に使用するものとして好適なものとなっている。

0030

以上のようにして、本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1は、通常の温度変化又は地震時には変位制限装置として機能し、予期せぬ大地震の時には落橋防止装置として機能するという、二つの機能を兼用させたものとなる。

発明の効果

0031

以上説明したように、本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置は、所定長さの連結部材を架設し該連結部材の両端部にストッパーを設けて橋桁が橋台から若しくは橋脚から落下するを防止する落橋防止装置であって、橋桁の水平方向の変位を制限する変位制限装置が前記ストッパー間に介在し設けられているので、大地震時において橋桁の橋台等からの落下が防止されるとともに、変位制限装置により地震時における橋軸方向への移動が制限され、二つの機能を併せ持った移動制限装置併用型落橋防止装置となって、簡易な構造であって施工が容易でコスト低減となるという優れた効果を奏するものである。また、道路橋示方書の要請に応じる移動制限装置併用型落橋防止装置となるものである。

0032

変位制限装置は、連結部材に遊嵌された金属製筒体と、該筒体のストッパー側において連結部材に嵌挿されて設けられ橋桁の変位時に筒体の径を拡径させるウェッジプレートと、該ウェッジプレートとストッパーとの間に介在されるホールドプレートと、前記ウェッジプレートとホールドプレートとの間に介在され通常時に両プレート間の間隔を維持する弾性体とからなるので、構成が簡易で施工が簡単であるという優れた効果を奏するものである。

0033

前記変位制限装置においては、筒体のストッパー側の開口からウェッジプレートが所要位置まで内部へ押し込められ、当該筒体の一部が拡径され予めプレロードされた状態で橋桁に取り付けられるものであるので、小変位において降伏点が高く、その後ほぼ平坦に塑性変形するようになり、地震エネルギーを十分に吸収できるという優れた効果を奏するものである。

0034

前記ウェッジプレートは、筒体を拡径させるテーパ部が外周面に設けられ、該テーパ部の角度が、2°乃至20°に設定されているので、筒体を無理なく拡径させ塑性変形させることができる。

0035

前記弾性体とホールドプレートとは、プレロードされた筒体におけるウェッジプレートにボルトでアッセンブリされ、橋桁に当該筒体を取り付けた後に前記ボルトが撤去されて取り付けられるものであるので、運搬する際にコンパクトで便宜であると共に、連結ケーブルに装着させる施工が容易になるという優れた効果を奏するものである。

図面の簡単な説明

0036

図1本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置1の構造の使用状態の概略を示す側面図である。
図2同本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置1における変位制限装置7の細部構造を示す断面図である。
図3同本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置1の変位制限装置7における、筒体8の定着板8aの正面図である。
図4同本発明に係る移動制限装置併用型落橋防止装置1の変位制限装置7における、ウェッジプレート9とホールドプレート11をボルト12で仮止めすることを示す説明図である。
図5同本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1が、温度変化又は小中地震で作用する状態を説明する説明図である。
図6同本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1が、大地震で作用する状態を説明する説明図である。
図7同変位制限装置7において、筒体8が塑性変形する状態を示す説明図である。
図8同変位制限装置7における筒体における、荷重と変位との関係を示す図である。
図9同本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1が、大地震で作用する状態を説明する説明図である。
図10同本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1の設計力と変位量との関係を示す図である。
図11同本発明の移動制限装置併用型落橋防止装置1における変位制限装置7において、筒体の各例を示す半破断して示す正面図(イ)、(ロ)、(ハ)である。
図12同各筒体を試験した加重ー変位曲線の関係を示す図である。
図13従来例に係る落橋防止装置Aの構造を示す正面図である。
図14同従来例に係る落橋防止装置Aの使用状態説明図である。
図15同従来例に係る落橋防止装置Aの使用状態説明図である。
図16同従来例に係る落橋防止装置Aの使用状態説明図である。

--

0037

1移動制限装置併用型落橋防止装置、2橋台、2aパラペット、3橋桁、3a横桁、4連結ケーブル、4aマンション、4bネジ溝、4cガイドパイプ、 5,6ナット、7変位制限装置、8筒体、9ウェッジプレート、9aテーパ部、9b 凹部、10スプリング、11ホールドプレート、11a貫通孔、11b 凹部、12ボルト、13キャップ。

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