(57)【要約】【課題】実使用状態に近い条件で支持体の疲労試験を容易に行うことができる疲労試験装置および疲労試験方法を提供する。【解決手段】疲労試験装置は、支持体１１の取付部１２が取り付けられる試験用支柱１０と、回動可能に支持されたアーム４と、アーム４に連結されアーム４に引張力を付与する引張力付与手段３と、回動可能に支持され、引張力付与手段３による力が一端に作用するアーム４と、アーム４の他端に取り付けられ、支持部１５に連結される連結ロッド５と、を備え、アーム４は、引張力付与手段３が連結される一端を力点とし、回動可能に支持される点を支点とし、連結ロッド５が連結される他端を作用点とするテコの原理を用いて、支持部１５に引張力を付与し、連結ロッド５は、取付部１２から梁１６に向かって支持部１５が突出する方向に対して傾斜している構成とした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に取り付けられる取付部と、前記取付部から突出し、梁を支持する支持部と、を有する支持体の疲労を試験するための疲労試験装置であって、
前記取付部が取り付けられる試験用支柱と、
回動可能に支持されたアームと、
前記アームに連結され、前記アームに引張力を付与する引張力付与手段と、
前記アームの他端に取り付けられ、前記支持部に連結される連結ロッドと、を備え、
前記アームは、前記引張力付与手段が連結される一端を力点とし、回動可能に支持される点を支点とし、前記連結ロッドが連結される他端を作用点とするテコの原理を用いて、前記支持部に引張力を付与するようになっており、
前記連結ロッドは、前記取付部から前記梁に向かって前記支持部が突出する方向に対して傾斜していることを特徴とする疲労試験装置。
【請求項２】
支柱に取り付けられる取付部と、前記取付部から突出し、梁を支持する支持部と、を有する支持体の疲労を試験するための疲労試験方法であって、
前記支持部が突出する方向に対して傾斜する方向の引張力を前記支持部に付与することを特徴とする疲労試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄道の架線や道路案内板を支持する門型または片持ち梁型の支持構造物に用いられる支持体の疲労試験装置および疲労試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の鉄道の架線や道路案内板を支持する支持構造物として、コンクリート製の支柱に支持体を取り付けて、支持体に鋼製梁等を接続するものが知られている。このような支持構造物としては、特許文献１に開示されたものがある。
【０００３】
特許文献１の支持構造物に示される支持体は、支柱を挟持する一対の挟持片と、梁端部に設けられた固定用のフランジ部とを備えている。挟持片には、梁端部のフランジ部と面接触するフランジ部が形成されており、梁および挟持片のフランジ部同士はボルト・ナットで締結されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１１４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、前記支持体は、支持する梁の軸方向とは異なる方向に荷重（引張力）を受ける場合がある。例えば、支持構造物が門型の鉄道架線支持構造物である場合には、列車通過時の架線を下方へ引っ張る力によって、梁の軸方向とは異なる方向に支持体が荷重を受ける。このため、このような使用環境においても所望の機械的強度を有するように支持体を製造開発する必要があり、そのための疲労試験装置が要望されていた。
なお、疲労試験装置としては、試験室等において実際の軌条を敷設することは困難であるため、試験室等においてもより実使用状態に近い条件にて試験を行うことのできるものが要望されている。
【０００６】
本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、実使用状態に近い条件で支持体の疲労試験を容易に行うことができる疲労試験装置および疲労試験方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成するために本発明の疲労試験装置は、支柱に取り付けられる取付部と、前記取付部から突出し、梁を支持する支持部と、を有する支持体の疲労を試験するための疲労試験装置であって、前記取付部が取り付けられる試験用支柱と、回動可能に支持されたアームと、前記アームに連結され、前記アームに引張力を付与する引張力付与手段と、前記アームの他端に取り付けられ、前記支持部に連結される連結ロッドと、を備え、前記アームは、前記引張力付与手段が連結される一端を力点とし、回動可能に支持される点を支点とし、前記連結ロッドが連結される他端を作用点とするテコの原理を用いて、前記支持部に引張力を付与するようになっており、前記連結ロッドは、前記取付部から前記梁に向かって前記支持部が突出する方向に対して傾斜していることを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の疲労試験方法は、支柱に取り付けられる取付部と、前記取付部から突出し、梁を支持する支持部と、を有する支持体の疲労を試験するための疲労試験方法であって、前記支持部が突出する方向に対して傾斜する方向の引張力を前記支持部に付与することを特徴とする。
【０００９】
本発明の疲労試験装置および疲労試験方法によれば、梁の軸方向とは異なる方向に荷重を受ける支持体の疲労試験を好適に行うことができる。例えば、支持体が用いられる支持構造物が門型の鉄道架線支持構造物である場合に、列車通過時の梁の軸方向とは異なる方向に生じる引張力と同様の荷重を支持体に対して容易に付与することができ、試験室等において軌条を敷設することなく、より実使用状態に近い条件で支持体の疲労試験を行うことができる。これにより、支持体の機械的強度を容易に把握することができ、信頼性の高い評価を行うことができる。
【００１０】
また、テコの原理を利用した簡単な設備で所望の荷重を付与することができるので、試験コストの低減を図ることができる。また、連結ロッドを支持部に連結し、引張力付与手段を作動させるだけで試験を行うことができるので試験のための準備作業や試験工程が容易である。さらに、繰り返し荷重も容易に付与することができ、機械的強度の把握が容易である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、実使用状態に近い条件で支持体の疲労試験を容易に行うことができる疲労試験装置および疲労試験方法が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施形態に係る疲労試験装置を示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る疲労試験装置を示す平面図である。
【図３】アームと支持部との接続関係を示す分解斜視図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は作用説明図である。
【図５】門形の鉄道架線支持構造物の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の実施形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、支持構造物として、門形の鉄道架線支持構造物に用いられる支持体１１の疲労を試験するための疲労試験装置を例に挙げて説明する。なお、「上下、左右、前後」を言うときは、図１に示す方向を基準とする。
【００１４】
図１，図２に示すように、疲労試験装置は、支持体１１が取り付けられる試験用支柱１０と、試験用支柱１０に固定される支持体１１に対して引張力を付与する引張力付与手段３と、回動可能に支持され、引張力付与手段３による力が一端に作用するアーム４と、アーム４の他端に取り付けられ、支持体１１の支持部１５に連結具６を介して連結される連結ロッド５と、を備えて構成されている。
【００１５】
ここで、支持体１１は、鉄道の架線を支持する支柱Ｈ（図５）に取り付けられる取付部１２と、取付部１２から突出して梁１６（図５）を支持する支持部１５と、を備えている。支持体１１は、疲労試験を行う場合に、コンクリート製の円柱状を呈する試験用支柱１０に取り付けられる。試験用支柱１０は、支持体１１の使用条件に即したものであり、実際に使用する支柱Ｈ（図５参照）を短く切断したものを用いることが好ましい。なお、試験用支柱１０は、コンクリート製に限定されるものではなく、鋼製（鋼管）や木製であってもよい。
【００１６】
基台Ｋ上には、試験用支柱１０の軸方向（図１１において左右方向）に間隔を空け、一対のＨ鋼２１，２１が立設されている。一対のＨ鋼２１，２１は、試験用支柱１０を前後方向（径方向）から挟持する。各Ｈ鋼２１は、複数のボルト２２により基台Ｋ上に固定されている。試験用支柱１０は、各Ｈ鋼２１を通じて試験用支柱１０に螺着される固定用ボルト２３によって基台Ｋ上に固定される。なお、試験用支柱１０は、図２に示すように、支持台２４（四角い破線で図示）を介して基台Ｋ上に載置されている。
【００１７】
取付部１２は、一対の挟持部材１２ａ，１２ａが合わさって円筒状をなし、試験用支柱１０を挟持する部分である。各挟持部材１２ａは、アルミニウム合金製の押出形材からなり、略半円形の円弧状（半円よりも若干短い円弧状）を呈して試験用支柱１０の外周面に接する。
挟持部材１２ａの周方向両端部には、径方向外側に延出する鍔部１３がそれぞれ形成されており、鍔部１３には、取付部１２の軸方向に所定間隔を空けてボルト挿通孔１４ａが複数形成されている。このような鍔部１３は、他方の挟持部材１２ａの鍔部１３と隙間を空けて対向し、挟持部材１２ａ，１２ａ同士は、ボルト挿通孔１４ａに挿通されるボルト１４にナット１４ｂ（図２参照）を螺合させることで固定される。
【００１８】
支持部１５は、一方の挟持部材１２ａの周方向中間部の外周面から取付部１２の軸方向に直交する方向（梁１６に向かう方向）に突出しており、挟持部材１２ａの外周面に溶接によって一体化されている。支持部１５は、アルミニウム合金製の押出形材によって構成されており、梁１６の断面形状に合わせて円筒形状を呈している。支持部１５の外周面は、梁１６の内周面と同形状になっている。図５に示すように、支持部１５は、梁１６の端部に挿入され、ボルト１９ａとナット１９ｂにより梁１６に固定される。
支持部１５には、図３に示すように、支持部１５の図示しない中心軸に交差し鉛直方向に貫通する貫通孔１５ａ，１５ｂが形成されている。貫通孔１５ａ，１５ｂは、支持部１５の軸方向に２つ並設されている。
なお、溶接により支持部１５を梁１６に固定してもよい。
【００１９】
引張力付与手段３は、アーム４を介して支持部１５に引張力を付与するものであり、アーム４の一端となる右端部４１ａに連結されている。引張力付与手段３は、固定部３１と、固定部３１に継手３１ｅを介して支持された油圧式のシリンダ３２と、シリンダ３２から延出するロッド３２ａと、ロッド３２ａの先端部に取り付けられた連結部材３２ｂと、を含んで構成されている。
【００２０】
固定部３１は、平板状の基部３１ａと、基部３１ａに立設された縦板部３１ｂと、基部３１ａと縦板部３１ｂとを連結する縦リブ３１ｃと、を備えて構成されている。基部３１ａは、複数のボルト３１ｄにより基台Ｋに固定されている。縦板部３１ｂは、基部３１ａ上に直立しており、その前面には、固定板３１ｂ１（図１参照）を介して継手３１ｅに接続される支持ロッド３１ｂ２が設けられている。縦リブ３１ｃは、側面視で略三角形状を呈しており、縦板部３１ｂを補強する役割をなす。
【００２１】
シリンダ３２は、ロッド３２ａに接続される図示しないピストンを内蔵しており、このピストンは、油圧ホース（不図示）を介して油圧供給装置（不図示）から供給される作動用の圧油によりシリンダ３２内を後方へ向けて摺動し、ロッド３２ａおよび連結部材３２ｂを介してアーム４の右端部４１ａに引張力（アーム４の右端部４１ａを固定部３１側に引き寄せる力）を付与する。
連結部材３２ｂは、ロッド３２ａとアーム４の右端部４１ａとを連結する部材である。連結部材３２ｂは、アーム４の右端部４１ａに向けて延出する延出板３２ｃを備えており、この延出板３２ｃとアーム４の右端部４１ａとは、連結ボルト３２ｄで連結されている。
【００２２】
アーム４は、左右方向に延出する板状部材からなり、左右方向の中央部よりも左端部４１ｂに片寄った位置で軸４３で回動可能に支持されている。アーム４は、水平面内で軸４３周りに回動する。なお、アーム４は、軸４３で支持される部分の前後寸法（奥行き寸法）が最大寸法とされており、軸４３で支持される部分から右端部４１ａおよび左端部４１ｂに向けて、前後寸法（奥行き寸法）が漸次小さくなる形状としたものである。
アーム４の右端部４１ａには、前記連結ボルト３２ｄを介して引張力付与手段３の連結部材３２ｂが連結され、一方、左端部４１ｂには、連結ボルト５３を介して連結ロッド５が連結されている。
【００２３】
軸４３は、基台Ｋ上に固定される支持部材４２に立設されている。支持部材４２は、図１に示すように、ベース部４２ａと、ベース部４２ａに立設された円筒状の軸受筒４２ｂと、ベース部４２ａと軸受筒４２ｂとを連結する縦リブ４２ｃと、を備えて構成されている。支持部材４２は、固定ボルト４２ｄによって基台Ｋに固定されている。固定ボルト４２ｄは、ベース部４２ａに設けられた図示しない複数のボルト孔に挿入される。
【００２４】
連結ロッド５は、支持部１５とアーム４の左端部４１ｂとを連結する舌片状の部材である。図２に示すように、連結ロッド５は、その中心軸Ｏ２が支持部１５の中心軸Ｏ１に対して平面視で傾斜する位置関係となるようにアーム４および支持部１５（連結具６、図３参照）に連結されている。
ここで、支持部１５の中心軸Ｏ１に対する連結ロッド５の中心軸Ｏ２の傾斜角θは、図５に示すように、架線１７が下方へ向けて（レール１８へ向けて）引っ張られるときの列車が高速で通過するときに支持部１５に作用する引張力（内側斜め下方向に向けた引張力、矢印Ｐ３で図示）と同方向になるように設定される。なお、この引張力は、支持部１５に対して繰り返し作用する。すなわち、疲労試験時には、実使用状態に近い条件で支持部１５に対して引張力を付与することが可能となっている。
また、本実施形態では、図４（ａ）に示すように、アーム４および支持部１５に連結ロッド５が連結された状態で、連結ロッド５の中心軸Ｏ２がアーム４の中心軸Ｏ３（力点と作用点とを結ぶ直線）に対して略直交する位置関係となるように設定されている。
なお、連結ロッド５の中心軸Ｏ２は、引張力付与手段３のシリンダ３２（ロッド３２ａ）の中心軸Ｏ４と略平行となっている。
【００２５】
連結ロッド５は、図３に示すように、前端部５ａに設けられた孔部５１に挿入される前記連結ボルト５３を介してアーム４の左端部４１ｂに連結される。連結ロッド５の後端部５ｂは、孔部５２に挿入される連結ボルト５４を介して連結具６に連結される。
【００２６】
連結具６は、支持部１５と連結ロッド５とを繋ぐための部材であり、支持部１５の開口１５ｅから支持部１５の内空に挿入される挿入部６ａと、支持部１５の内空に挿入部６ａを挿入した状態で支持部１５の開口１５ｅから前方へ突出する突出部６ｂと、を備えている。挿入部６ａは、例えば、１枚の板状部材を側面視略コ字形状に屈曲させてなり、縦板部６１と、縦板部６１の上下端に連続する横板部６２，６２と、を備える。横板部６２，６２には、支持部１５に設けられた貫通孔１５ａ，１５ｂに対応する挿入部孔６２ａ，６３ａが形成されている。
【００２７】
突出部６ｂは、矩形平板状を呈していて、上面を水平にして縦板部６１から前方へ突出している。突出部６ｂの後端部は、縦板部６１の前部略中央部に溶接により固着されている。突出部６ｂには、連結ボルト５４が挿通されるボルト孔６ｂ１が形成されている。なお、突出部６ｂは、縦板部６１よりも若干幅広のものが用いられており、強度が高められている。
【００２８】
連結具６を支持部１５に固定する際には、支持部１５の開口１５ｅから支持部１５の内空に挿入部６ａを挿入し、支持部１５の貫通孔１５ａ，１５ｂと挿入部６ａの挿入部孔６２ａ，６３ａとを位置合わせした上で、これらの孔に固定用ボルト１５ｃ，１５ｃを挿通し、固定用ボルト１５ｃ，１５ｃにナット１５ｄ，１５ｄをそれぞれ締め付ける。これにより、連結具６を支持部１５に固定することができる。
【００２９】
なお、アーム４と連結ロッド５とは、連結ボルト５３を介して相対的に回動可能に連結されており、また、連結ロッド５と連結具６とは、連結ボルト５４を介して相対的に回動可能に連結されている。
【００３０】
このような構成を有する疲労試験装置は、引張力付与手段３によりアーム４に引張力（図４（ｂ）において矢印Ｐ１で図示）が付与される一端（連結ボルト３２ｄで連結される部分）を力点とし、軸４３により支持される点を支点とし、連結ロッド５が連結される他端（連結ボルト５３で連結される部分）を作用点とするテコの原理を用いて、支持部１５に引張力（図４（ｂ）において矢印Ｐ３で図示）を付与するように構成されている。
【００３１】
次に、このような構成を有する疲労試験装置を用いた支持体１１の疲労試験について説明する。疲労試験は、支持体１１の支持部１５に対して繰り返し荷重（引張力）を作用させることにより行う。
はじめに、基台ＫのＨ鋼２１，２１間に試験用支柱１０を配置し、固定用ボルト２３を用いて試験用支柱１０を各Ｈ鋼２１に固定する。
その後、試験用支柱１０に支持体１１を固定する。固定にあたっては、試験用支柱１０の外周面を一対の挟持部材１２ａ，１２ａで挟み込むようにして挟持部材１２ａ，１２ａを装着し、挟持部材１２ａの鍔部１３の各ボルト挿通孔１４ａにボルト１４を挿通してナット１４ｂで締め付ける。このとき、支持体１１の支持部１５が前方へ突出する状態に配置する。なお、試験用支柱１０に先に支持体１１を位置決め固定しておいてから、試験用支柱１０を各Ｈ鋼２１に固定してもよい。
【００３２】
次に、支持部１５の開口１５ｅから支持部１５の内空に連結具６の挿入部６ａを挿入し、固定用ボルト１５ｃ，１５ｃにナット１５ｄ，１５ｄを締め付けて、支持部１５に連結具６を固定する。
その後、連結ボルト５４とナット５５を用いて、連結具６の突出部６ｂに連結ロッド５の後端部５ｂを連結し、連結ロッド５および連結具６を介してアーム４と支持部１５とを繋げる。これにより、疲労試験可能な状態に支持体１１の設置準備（試験準備）が完了する。
なお、支持部１５に予め連結具６を固定しておいてもよい。
【００３３】
次に、図示しない油圧供給装置を作動させて引張力付与手段３のシリンダ３２に圧油を供給する。
そうすると、シリンダ３２内で図示しないピストンが圧油を受けて摺動し、図４（ｂ）に示すように、ピストンに連結されたロッド３２ａが矢印Ｐ１方向に摺動する。これにより、連結部材３２ｂおよび連結ボルト３２ｄを介してアーム４の右端部４１ａに対して矢印Ｐ１方向の引張力が作用し、アーム４が軸４３を中心として矢印Ｐ２方向に回動する。
この回動により、アーム４の左端部４１ｂにおいて、連結ボルト５３を介して連結ロッド５に矢印Ｐ３方向の引張力が作用する。これにより、連結ロッド５および連結具６を介して、支持部１５の中心軸Ｏ１から傾斜角θ傾斜する方向（中心軸Ｏ２方向）の引張力が支持部１５に作用する。
【００３４】
ここで傾斜角θ傾斜する方向（中心軸Ｏ２方向）の引張力は、列車通過時に支持部１５に作用する内側斜め下方向に向けた引張力（図５参照、矢印Ｐ３で示した引張力）に相当するので、実使用状態に近い条件で支持部１５に引張力を付与することができる。
なお、傾斜角θは、支持体１１とアーム４の左端部４１ｂとの位置関係を変更することにより、種々設定することが可能である。具体的には、試験用支柱１０の軸方向に支持体１１の取付位置を移動させて、支持部１５とアーム４の左端部４１ｂとを連結ロッド５で連結すればよい。この場合、連結ロッド５は、長さの異なるものを複数種類用意して、支持部１５とアーム４の左端部４１ｂとの距離に見合うものを用いる。
【００３５】
以上説明した本実施形態によれば、梁１６の軸方向（支持部１５の中心軸Ｏ１方向）とは異なる方向に引張力（荷重）を受ける支持体１１の疲労試験を好適に行うことができる。例えば、支持体１１が用いられる支持構造物が門型の鉄道架線支持構造物である場合に、列車通過時の梁１６の軸方向（支持部１５の中心軸Ｏ１方向）とは異なる方向に生じる引張力と同様の荷重を支持体１１に容易に付与することができ、試験室等において軌条を敷設することなく、より実使用状態に近い条件で支持体１１の疲労試験を行うことができる。これにより、支持体１１の機械的強度を容易に把握することができ、信頼性の高い評価を行うことができる。
【００３６】
また、テコの原理を利用した簡単な設備で所望の荷重を付与することができるので、試験コストの低減を図ることができる。また、連結具６を介して連結ロッド５を支持部１５に連結し、引張力付与手段３を作動させるだけで試験を行うことができるので、準備作業や試験が容易である。さらに、繰り返し荷重も容易に付与することができ、機械的強度の把握が容易である。
【００３７】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、Ｈ鋼２１を用いて試験用支柱１０を支持するようにしたが、これに限定されるものではなく、他の固定部材を介して試験用支柱１０を基台Ｋに固定してもよいし、試験用支柱１０を基台Ｋに直接固定してもよい。
【００３８】
また、アーム４と連結ロッド５とが直交するように配置したが、これに限定されるものではなく、アーム４と連結ロッド５とが鋭角または鈍角に配置されるようにしてもよい。
【００３９】
また、支持体１１の支持部１５は、取付部１２に溶接により固定したものを示したが、ボルト等を用いて固定するものであってもよい。
【００４０】
また、前記実施形態では、支持体１１が用いられる支持構造物として門型の鉄道架線支持構造物を例示したが、これに限られることはなく、支持構造物として道路案内板を支持する支持構造物が挙げられる。本発明は、このような支持構造物に用いられる支持体においても前記実施形態と同様に疲労試験を好適に行うことができる。
【符号の説明】
【００４１】
３      引張力付与手段
４      アーム
５      連結ロッド
１０    試験用支柱
１１    支持体
１２    取付部
１５    支持部
【図１】
2014174086.tif 000003
【図２】
2014174086.tif 000004
【図３】
2014174086.tif 000005
【図４】
2014174086.tif 000006
【図５】
2014174086.tif 000007