(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車道側フランジと路肩側フランジとをウエブで連絡するほぼＨ字状の水平断面をもつ鋳鉄製の支柱本体を備え、路面から突出するアンカーボルトに固着される台座部が支柱本体の下部に形成され、台座部から路肩側フランジが起立する箇所に湾曲凹部が形成されており、台座部から起立した車道側フランジの垂直部に横梁を張架する複数の取付け座が設けられ、湾曲凹部よりも高い位置で車両衝突時に最も大きな引張り力がかかる車道側フランジにつながる箇所のウエブが厚肉部になっており、当該厚肉部の肉厚が厚肉部のないウエブ厚みの１．２〜１．４倍の範囲である車両用防護柵の支柱。
【請求項２】
湾曲凹部から厚肉部までの高さ範囲において、厚肉部を除くウエブの幅が等しくなっている請求項１記載の車両用防護柵の支柱。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、道路からの転落を防止し、運転手や添乗員の被害を最小限にする車両用防護柵の支柱に関する。
【０００２】
【従来の技術】
車両用防護柵は、車両の通常走行時には運転手にとって目安となり、接触，衝突等の異常時には道路から車両が転落することを防止すると共に、衝突エネルギの吸収により運転手，添乗員の被害を最小限に抑える。衝突エネルギは、ある程度以上の外力が加わったとき防護柵自体が塑性変形することにより吸収される。他方、防護柵の剛体強度が大きすぎると、防護柵に接触又は衝突した車両が防護柵で跳ね返されて車道側でスピンし、二次災害を引き起こす虞れがある。
防護柵は、所定間隔で路面に立設した支柱間に横梁を掛け渡した構造をもち、横梁より車道側に障害物が出ていないことが要求される。
【０００３】
本発明者等は、このような基本構造を備え、且つ効率よく衝撃を吸収するものとしてアルミニウム合金鋳物を用いた防護柵用支柱を特公昭５７−４２７６４号公報で紹介した。この支柱は、図１に示すようにＳ字形の支柱本体１をアンカーボルト２で路面に立設している。支柱本体１は、ｂ−ｂ断面を示す図１（ｂ）にみられるように、ほぼＨ型の水平断面をもっており、路肩側に若干窪んだ湾曲凹部３を基部に備えている。
支柱本体１の車道側には、複数の横梁４ａ，４ｂが架設される取付け座５５ａ，５ｂが形成されている。たとえば、図１（ｃ）の断面形状をもつトップレール４ａは、ボルト６によって取付け座５ａに装着される。このようにして、横梁４ａ，４ｂよりも車道側に障害物が突出することなく、防護柵が構築される（図１ｄ）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
防護柵は、支柱本体１の基部に形成された湾曲凹部３を起点として路肩側に反り易い形状になっている。防護柵に車両が接触又は衝突する場合、車両は１５度以内の斜め方向から通常衝突するので、先ず横梁４ａ，４ｂの圧潰によって衝撃が吸収され、次いで支柱本体１の反り及び変形によって衝撃が吸収される。その結果、運転手は、大きなダメージを受けることなく、また車両を防護柵に沿って案内することができる。
図１の支柱本体１は、アルミニウム合金鋳物でできている。しかし、支柱本体１の材質としては、靭性のあるダクタイル鋳鉄等の鉄製を用いる場合もある。鋳鉄は、アルミニウム合金鋳物に比較して機械的強度が高く、またアルミニウム合金にみられるようなヘタリに対する抵抗も強い。更に、鋳鉄製の支柱は、アルミニウム合金鋳物に比較して伸びが小さい。
【０００５】
材質の相違は、図１の形状をそのまま鋳鉄性の支柱に適用できないことを意味する。仮に、鋳鉄製の支柱を図１の形状に設計すると、防護柵の剛体強度が高くなりすぎ、接触・衝突した車両を車道側に跳ね返す虞れがある。また、接触・衝突時の衝撃によって支柱本体１に路肩側に向かった力が加えられ、湾曲凹部３を起点として支柱本体１が路肩側に変形するとき、路肩側のフランジ７ａには圧縮力が加わり、車道側のフランジ７ｂには引張り力が加わる。しかし、伸びの小さな材質であると、車道側のフランジ７ｂやウエブ７ｃの一部に亀裂が発生する。亀裂が一旦発生すると、その亀裂を起点として支柱本体１が破断し、本来の材料強度を発揮することなく急激に路肩側に防護柵が倒壊する。その結果、車両が車道から飛び出す危険な事態を招くことになる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、支柱本体を鋳鉄製とする際、鋳鉄の材質を考慮した設計により、運転手や添乗員の被害を最小限に抑えることが可能な車両用防護柵を構築することを目的とする。
本発明の車両用防護柵の支柱は、その目的を達成するため、車道側フランジと路肩側フランジとをウエブで連絡するほぼＨ字状の水平断面をもつ鋳鉄製の支柱本体を備え、路面から突出するアンカーボルトに固着される台座部が支柱本体の下部に形成され、台座部から路肩側フランジが起立する箇所に湾曲凹部が形成されており、台座部から起立した車道側フランジの垂直部に横梁を架設する複数の取付け座が設けられ、湾曲凹部よりも高い位置で車両衝突時に最も大きな引張り力がかかる車道側フランジにつながる箇所のウエブが厚肉部になっており、当該厚肉部の肉厚が厚肉部のないウエブ厚みの１．２〜１．４倍の範囲であることを特徴とする。
湾曲凹部から厚肉部までの高さ範囲においては、厚肉部を除くウエブの幅を等しくすることが好ましい。
【０００７】
【実施の形態】
本発明に従った車両用防護柵の支柱は、ダクタイル鋳鉄等の靭性の良い鋳鉄でできており、図２に示す形状をもっている。
支柱本体１０は、路面に据え付けられる台座部２０及び横梁４１が装着される取付け座３０が鋳造によって一体成形されている。取付け座３０は、横梁４１の装着本数に応じて３個（図２）又は２個（図３）支柱本体１０に設けられる。
支柱本体１０は、路肩側フランジ１１と車道側フランジ１２とをウエブ１３で接続したほぼＨ型の水平断面（図２ｃ）をもっており、台座部２０に近い部分に湾曲凹部１４が形成されている。車道側フランジ１２は、台座部２０に近い部分を除いて、図２ａに示すように路面から垂直に起立する形状になっている。
【０００８】
車道側フランジ１２の垂直部１６は、取付け座３０の個数をニーズに応じて設定するときに有利である。たとえば、同じ木型を用いて基本構造を設計し、要求される取付け座３０の個数に対応して副木を組み合わせて模型をつくることができ、砂型等の鋳型が容易に作製される。
ウエブ１３の一部は、厚肉部１５となっている。厚肉部１５は、車両の衝突により湾曲凹部１４を起点として支柱本体１０が路肩側に倒れようとするとき、車道側フランジ１２に最も大きな引張り力がかかる箇所に設定される。厚肉部１５の形成箇所は、形状を考慮した材料力学からおおよそ定まり、複数回の実験によって確定されるものであるが、通常は路肩側フランジ１１の湾曲凹部１４よりも若干高い位置で車道側フランジ１２に隣接するウエブ１３に設定される。厚肉部１５により、亀裂や破断の起点になる箇所で支柱本体１０の強度が部分的に高められる。
【０００９】
厚肉部１５の肉厚ｔは、厚肉部１５のないウエブ１３の厚みを基準値ｔ０  とするとき、ｔ＝（１．２〜１．４）×ｔ０  の範囲にすることが好ましい。厚肉部１５が厚すぎると、厚肉部１５の剛体強度が高くなり過ぎ、接触又は衝突する車両に過大な衝撃を与える。逆に肉厚ｔが１．２×ｔ０  が下回ると、厚肉部１５の作用が十分でなく、車道側フランジ１２に亀裂が発生し易くなる。
厚肉部１５の形状は、厚肉部１５のないウエブ１３の幅ｗ（図２ｄ）が上下方向に関してほぼ等しくなるように定めることが好ましい。幅ｗを等しくすることにより、支柱本体１０が路肩側に倒れようとするときの力がウエブ１３で等しく受け止められ、特定箇所への応力集中が避けられる。すなわち、車両接触・衝突時の衝撃がウエブ１３全体に分散され、ウエブ１３の局部的な破断が抑えられる。
【００１０】
台座部２０は、水平方向に広がった座面２１をもち、座面２１にボルト挿通孔２２が形成されている。路盤に埋設されたアンカープレート２３（図３）に固着されたアンカーボルト２４が路面から突出しており、アンカーボルト２４の突出部にボルト挿通孔２２を嵌め合わせ、座面２１を路面に着座させナット２５で締め付ける。なお、座面２１の路肩側では、補強用のリブ２６が路肩側フランジ１１に延びている。
取付け座３０は、架設される横梁４１〜４３の外周曲率に等しい曲率で湾曲した嵌合受け部３１を備えている。嵌合受け部３１は、車道側フランジ１２に垂直部１６が形成されているので、支柱本体１０の形状を変えることなく、横梁４１〜４３の本数に応じた適切な位置に設けられる。
嵌合受け部３１には、ボルト挿通孔３２が形成されている。ボルト挿通孔３２に挿通したボルト３３（図３）を横梁４１〜４３の管壁に差し通し、ナット締めすることにより、横梁４１〜４３が嵌合受け部３１を介して支柱本体１０に固着される。
【００１１】
厚肉部１５を設けたことによる作用・効果は、以下に説明する強度試験の結果から明らかである。
厚肉部１５が厚みｔ＝８ｍｍ，厚肉部１５のない箇所でウエブ１３が厚みｔ０  ＝６ｍｍ，幅ｗ＝６０ｍｍで、高さ８０ｃｍのダクタイル鋳鉄（ＪＩＳ  Ｇ５５０２で規定されているＦＣＤ４５０−１０）製支柱本体１０を、図４に示すように試験用ベッド５０に据え付けた。油圧ラム５１から延びるロッド５２にロードセル５３を組み込み、支柱本体１０に固着した横梁４１とロッド５２との間にワイヤ５４を掛け渡した。また、油圧ラム５１の反対側にスタンド５５を配置し、スタンド５５に設けた変位計５６を紐５７で横梁４１に連絡させた。
油圧ラム５１で支柱本体１０を図４で右側に引っ張る力が車両接触・衝突時に支柱本体１０を変形させる衝撃力に相当するものと仮定し、支柱本体１０に加えた引張り力と支柱本体１０の上部変位量との関係を調査した。
【００１２】
３本の支柱本体１０を引っ張ったときの試験結果を図５に示す。図５にみられるように、Ｎｏ．１〜３の試験体何れも、支柱本体１０の上部変位量が３０ｃｍに達しても、一部に路肩側フランジ１１の割れやウエブ１３の座屈が生じたが、支柱全体に至る破断がみられなかった。また、上部変位量が３０ｃｍに達するまでに変位量−荷重曲線が緩やかに変化しており、材料の亀裂や破断を示す急激な荷重落ち込みも検出されなかった。更には、上部変位量３０ｃｍに対応する荷重が３０ＫＮ以上と大きく、車両接触・衝突時の衝撃荷重に十分耐える特性をもった支柱であることが判る。
【００１３】
比較のため、厚肉部１５を設けないことを除き、その他は同じ形状の支柱本体１０を試験体とし、同様な条件下で引張試験した。この場合、図６の試験結果にみられるように、試験体Ｎｏ．１及びＮｏ．３では変位量−荷重曲線が緩やかに変化したが、Ｎｏ．２の試験体は上部変位量が２０ｃｍを超えたところで車道側フランジ１２が破断した。このことは、厚肉部１５がない場合、支柱本体１０が本来の材料強度を呈することなく破断する虞れがあり、信頼性に欠けることを示す。試験体Ｎｏ．１及びＮｏ．３でも、上部変位量３０ｃｍに対応する荷重は２０ＫＮ程度に止まっており、比較的小さな荷重で大きく変形することを意味する。
この対比から明らかなように、Ｈ型断面をもつ支柱本体１０のウエブ１３に厚肉部１５を形成することにより、車道側フランジ１２の強度が高められ、車両接触・衝突時に受ける衝撃によっても破断しにくい形状になっている。そのため、材料本来の特性が活用され、接触又は衝突した車両の運転手や添乗員が受ける被害が最小限に抑えられる。
【００１４】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明においては、アルミニウム合金鋳物に比較して伸びの小さな鋳鉄を支柱本体として使用する際、車両の接触や衝突時の衝撃により最も大きな引張り力が加わる車道側フランジをウエブの厚肉部で補強している。そのため、鋳鉄本来の材料強度を活用した支柱が得られ、横梁に接触又は衝突した車両を道路から転落させず且つ車両に与える衝撃を緩和し、運転手や添乗員が受ける被害が最小限に抑えられる。また、台座部から起立する車道側フランジの垂直部に横梁の取付け座を設けているため、横梁の本数を変化させる場合にも同じ鋳型を用いて製作できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本出願人が先に提案したアルミニウム合金製の防護柵の支柱（ａ），支柱本体の断面（ｂ），支柱に取り付けられる横梁（ｃ）及びガードレールを付設した車道（ｄ）
【図２】本発明に従った支柱本体の側面図（ａ），車道側からみた図（ｂ），支柱本体の断面図（ｃ），湾曲凹部及び厚肉部を設けた支柱本体の下部（ｄ）
【図３】路面に据え付けた支柱の側断面図（ａ）及び防護柵を車道側からみた図（ｂ）
【図４】支柱の強度試験を説明する図
【図５】本発明に従って厚肉部をウエブに設けた支柱本体の変位量−荷重曲線図
【図６】厚肉部のない支柱本体の変位量−荷重曲線図
【符号の説明】
１０：支柱本体    １１：路肩側フランジ    １２：車道側フランジ    １３：ウエブ    １４：湾曲凹部    １５：厚肉部    １６：垂直部
２０：台座部    ２１：座面    ２２：ボルト挿通孔    ２３：アンカープレート    ２４：アンカーボルト    ２５：ナット    ２６：リブ
３０：取付け座    ３１：嵌合受け部    ３２：ボルト挿通孔
４１〜４３：横梁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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