(57)【要約】【課題】地震時に発生する角折れに伴う横圧増加を大幅に低減することのできる鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道を提供する。【解決手段】軌道長さ方向に複数の高架橋１，１を相互に間隔をおいて配置した鉄道高架橋Ａであって、隣り合う一方の高架橋１と他方の高架橋１とに跨って路盤コンクリート材１０を設け、路盤コンクリート材１０を上記一方及び他方の高架橋に対して水平変位可能に連結するとともに、路盤コンクリート材１０の橋軸方向の長さが加振振動数と列車速度とにより定まる波長より長くなるように構成したことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
軌道長さ方向に複数の高架橋を相互に間隔をおいて配置した鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道であって、
前記隣り合う一方の高架橋と他方の高架橋とに跨って路盤コンクリート材を設け、該路盤コンクリート材を上記一方及び他方の高架橋に対して水平変位可能に連結したことを特徴とする鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道。
【請求項２】
前記路盤コンクリート材の橋軸方向の長さは、加振振動数と列車速度とにより定まる波長より長いことを特徴とする請求項１に記載の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道。
【請求項３】
前記路盤コンクリート材は、振動特性の異なる隣り合う高架橋を選択し、その選択された高架橋同士の間に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道。
【請求項４】
前記路盤コンクリート材は、連続した高架橋を抽出し、その抽出された一連の高架橋の両端に設けられることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鉄道高架橋に係り、特に、地震時の角折れによる横圧増加を低減でるようにした鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鉄道高架橋は、特許文献１に示されるように、ラーメン構造による高架橋が多く使用されている。このラーメン構造の鉄道高架橋は、地盤上に多数の場所打ち鉄筋コンクリートの橋脚を列設し、それと一体に場所打ち鉄筋コンクリートスラブを構築して軌道版が構成されている。また、このラーメン構造の鉄道高架橋においては、高架橋を列車の走行する軌道（レール）の長さ方向に所定長さ毎に区分し、その区分された高架橋間に高架橋と分離されている調整桁を配置して温度伸縮を調整することも行われている。
【０００３】
この調整桁を有する鉄道高架橋について、図６の平面図及び図７の側面図を用いてさらに説明すると、鉄道高架橋Ｂは、一方向の列車２０の走行する軌道Ｔ１及び他方向の列車３０の走行する軌道Ｔ２の敷設された複線用高架橋として示されている。そして、この鉄道高架橋Ｂは、軌道長さ方向、いわゆる橋軸方向に所定長さ毎に区分された多数の高架橋１と、隣接された高架橋１，１間に配置された調整桁２とを有して構成されている。各高架橋１は、地盤上に多数の場所打ち鉄筋コンクリートの橋脚３（図７参照）上に一体に場所打ち鉄筋コンクリートスラブを構築して軌道Ｔ１，Ｔ２を敷設する軌道版が形成されている。
【０００４】
また、上記調整桁２は、橋軸方向の両端側が高架橋１，１間にそれぞれ載置されている。そして、図示しないが、その一方の高架橋１に載置される箇所には孔が設けられているとともに、その孔には高架橋１側に配設されているピンが挿入されるように構成され、また、他方の高架橋１に載置される箇所には橋軸方向に伸びた長孔が設けられているとともに、その長孔には高架橋１側に配設されているピンが挿入されるように構成されている。したがって、調整桁２は、高架橋１側に配設されているピンが長孔内で移動して高架橋１の温度伸縮を調整することができる。
【０００５】
ところで、鉄道高架橋においては、地震時の応答により高架橋間、高架橋及び調整桁間に不同変位が生じ列車の走行安全性に影響を与えることが知られている。この列車の走行安全性は、軌道上に発生する局所的な角折れに伴う横圧増加、及び線路全体の長波長の成分上を車両が走行することによる生じる車体の横揺れに依存している。
【０００６】
特に、上記図６及び図７に示されるような調整桁２を介在させた鉄道高架橋においては、構造系が種類の異なる構造物で構成されているので、各構造物が互いに異なる固有周期で橋軸方向と直交方向に振動し、角折れが大きくなることが懸念される。図８は、その角折れが生じたときの鉄道高架橋Ｂの平面図である。この図から明らかなように、高架橋１と調整桁２の接合箇所で角折れが生じていることが分かる。
【０００７】
地震時の列車の脱線を防止して走行安全性を高めるには、上述の角折れの発生を防止することが重要で、このために不同変位の応答値を小さくすることが求められている。このような要求のために、例えば、特許文献２では、高架橋及び調整桁間に鋼製ボックスを配置して角折れを防止する角折れ防止装置が提案されている。また、現在の実構造物に対しても種種の角折れ防止工が施されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−１１５４１５号公報
【特許文献２】特開２０１１−１７１９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の鉄道高架橋では、以下のような問題があった。
すなわち、地震時の列車の脱線を防止して走行安全性を図るために、現在の実構造物には種種の角折れ防止工が施されており、また種種の防止装置が提案されているが、列車の走行安全性を高めるための技術には上限はなく、角折れに伴う横圧増加をより低減して横圧増加を抑制できる鉄道高架橋が求められている。
【００１０】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地震時に発生する角折れに伴う横圧増加を大幅に低減することのできる鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道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】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明に係る鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道では、軌道長さ方向に複数の高架橋を相互に間隔をおいて配置した鉄道高架橋であって、前記隣り合う一方の高架橋と他方の高架橋とに跨って路盤コンクリート材を設け、該路盤コンクリート材を上記一方及び他方の高架橋に対して水平変位可能に連結したことを特徴としている。
【００１２】
本発明の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道によれば、路盤コンクリート材が水平変位可能なピン構造により隣り合う一方と他方の高架橋同士のそれぞれに連結されているので、地震時における高架橋同士の間の不同変位が路盤コンクリート材では低減され、軌道に生じる角折れに伴う横圧の増加を抑制することができる。
【００１３】
また、本発明に係る鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道では、前記路盤コンクリート材の橋軸方向の長さは、加振振動数と列車速度とにより定まる波長より長いことが好ましい。
【００１４】
この場合、路盤コンクリート材の橋軸方向の長さを確保することができる。
【００１５】
また、本発明に係る鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道では、前記路盤コンクリート材は、振動特性の異なる隣り合う高架橋を選択し、その選択された高架橋同士の間に設けられていることが好ましい。
【００１６】
本発明の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道によれば、地震時において、振動特性の異なる隣り合う高架橋間であっても、選択された高架橋同士の間の不同変位が路盤コンクリート材では低減される。
【００１７】
また、本発明に係る鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道では、前記路盤コンクリート材は、連続した高架橋を抽出し、その抽出された一連の高架橋の両端に設けられることが好ましい。
【００１８】
この場合、地震時において、抽出された一連の高架橋間の不同変位が路盤コンクリート材では低減される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道によれば、隣り合う一方の高架橋と他方の高架橋とに跨って路盤コンクリート材を設けているので、地震時に発生する角折れに伴う横圧増加を大幅に低減することができ、特に、大規模地震時の列車の脱線を防止して走行安全性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態による鉄道高架橋の平面図である。
【図２】図１における鉄道高架橋の部分拡大図である。
【図３】図２を橋軸直交方向から見た側面図である。
【図４】図３に示すＸ−Ｘ線断面図である。
【図５】鉄道高架橋に地震が発生したときの平面図である。
【図６】従来の鉄道高架橋の平面図である。
【図７】従来の鉄道高架橋を橋軸直交方向から見た側面図である。
【図８】従来の鉄道高架橋に地震が発生したときの平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明による鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、この実施の形態により限定されるものではなく、また、下記の実施の形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一ものも含まれる。
【００２２】
図１〜図５においては、上述した図６〜図８で用いた符号と同一構成要素には同一符号が用いられている。
【００２３】
図１に示すように、鉄道高架橋Ａは、角折れ防止機能を有する本発明の特徴をなす路盤コンクリート材１０を有しているが、この路盤コンクリート材１０を説明する前に、鉄道高架橋Ａの全体構造について説明する。
【００２４】
鉄道高架橋Ａは、軌道Ｔ１及び軌道Ｔ２が敷設されたラーメン構造の複線用高架橋として示されている。そして、この鉄道高架橋Ａは、一方向の列車２０の走行する軌道Ｔ１及び他方向の列車３０の走行する軌道Ｔ２の敷設された複線用高架橋として示されている。そして、軌道長さ方向、いわゆる橋軸方向に所定長さ毎に区分された多数の高架橋１と、隣接された高架橋１，１間に配置された調整桁２と、を有して構成されている。
【００２５】
各高架橋１は、地盤上に多数の場所打ち鉄筋コンクリートの橋脚３（図３参照）上に一体に場所打ち鉄筋コンクリートスラブを構築して軌道版４を形成し、その上に載置された軌道スラブ５又は路盤コンクリート材１０上に軌道Ｔ１，Ｔ２が敷設されている。なお、図示の例では、複線用高架橋として示されているが、単線用高架橋であってもよい。
【００２６】
調整桁２は、周知の調整桁と同様に、橋軸方向の両端側が高架橋１，１間にそれぞれ載置されている。そして、図示しないが、その一方の高架橋１に載置される箇所には孔が設けられているとともに、その孔には高架橋１側に配設されているピンが挿入されるように構成され、また、他方の高架橋１に載置される箇所には橋軸方向に伸びた長孔が設けられているとともに、その長孔には高架橋１側に配設されているピンが挿入されるように構成されている。したがって、調整桁２は、高架橋１側に配設されているピンが長孔内で移動して高架橋１の温度伸縮を調整することができる。なお、高架橋１及び調整桁２の橋軸方向の実際の長さは、それぞれ３０〜５０ｍ及び５〜１０ｍである。
【００２７】
路盤コンクリート材１０は、調整桁２の設置箇所に設けられている。図示の例では、中央部に位置する高架橋１の両側に位置する調整桁２の設置箇所にそれぞれ設けられている。以下、図２及び図３を用いて高架橋１の左側に位置する路盤コンクリート材１０を例に説明する。
【００２８】
この路盤コンクリート材１０は、軌道版４及び調整桁２上に支承部材１１を介して設置されるとともに、その上面には、図４に示すように枕木１２を介し軌道Ｔ１，Ｔ２が載置されるように構成されている。このように路盤コンクリート材１０も軌道スラブ５と同様に軌道Ｔ１，Ｔ２を支持することから、この路盤コンクリート材１０には、図示しないが、従来の軌道スラブに設けられていると同様に、軌道Ｔ１，Ｔ２を固定する板ばねとボルト・ナット等からなる締結機構が設けられている。
【００２９】
図１に示すように、路盤コンクリート材１０の橋軸方向の長さＬは、従来の軌道スラブ５の長さよりも十分に長くなるように決められている。図示の例では、高架橋１，１同士の間に介在する調整桁２が略中央に位置し、一方の端部が一方の高架橋１の中程に位置し、他方の端部が他方の高架橋１の中程に位置している。
【００３０】
上記路盤コンクリート材１０の橋軸方向の長さＬについてさらに説明すると、その長さは、加振振動数と列車速度とにより定まる波長より長くなるように設定される。例えば、地震規模が中規模のレベル１地震時の変位差最大（ｄ）が２００ｍｍ程度とすると、Ｌ＝４０ｍ以上とされる。数式で示すと、ｄ／Ｌ＜１０ｍｒａｄで表わされる。
【００３１】
路盤コンクリート材１０は、大規模地震に十分に耐得る鉄筋コンクリート製とされるが、周知のＬ型台座式ラダー軌道を応用して、つまり周知のＬ型台座式ラダー軌道を長尺化することにより容易に製造することができる。
【００３２】
支承部材１１は、図２及び図３に示すように、大規模地震に十分に耐得る周知のすべり支承機構で構成されているとともに、橋軸方向のみに移動可能なスライド機構をも含んで構成されている。したがって、温度伸縮に対処することができる。本実施の形態では、路盤コンクリート材１０の橋軸方向の中央部と、両端側のそれぞれの位置毎に一対の支承部材１１が設けられている。つまり、中央部の支承部材１１Ａが調整桁２の橋軸方向の中央に接続され、一端（図２、図３で紙面右側）の支承部材１１Ｂが一方の高架橋１の軌道版４に接続され、他端（図２、図３で紙面左側）の支承部材１１Ｃが他方の高架橋１の軌道版４に接続されている。
【００３３】
上記構成からなる鉄道高架橋Ａは、大規模地震時の応答により高架橋１，１同士の間、高架橋１及び調整桁２同士の間に不同変位が生じた場合、すなわち各構成物が互いに異なる固有周期で橋軸方向と直交方向に振動し、図５に示されるように角折れが生じるが、路盤コンクリート材１０は前述の支承部材１１によりその角折れにそのまま追随することがないので、軌道Ｔ１，Ｔ２自身の変位は抑制される。
【００３４】
したがって、上記構成からなる鉄道高架橋Ａでは、路盤コンクリート材１０が水平変位可能なピン構造により隣り合う一方と他方の高架橋１，１同士のそれぞれに連結されているので、従来の図８の場合に比べて軌道Ｔ１，Ｔ２自身の変位は抑制され、つまり軌道に生じる角折れに伴う角折れの角度が緩くなるので、横圧力を小さくでき、列車の走行安全性を高めることができる。
【００３５】
さらに、上記構成からなる鉄道高架橋Ａは、高架橋１の両側に調整桁２の長さよりも長い路盤コンクリート材１０をそれぞれ設けて橋軸方向の見掛け上の長さを長くすることができる。したがって、構造系を見掛け上、長スパン化して変位の波長を長周期化させることができ、車体の横揺れを低減することが可能となることから列車の走行安全性を高めることができる。
【００３６】
この車体の横揺れに関する安全限界について具体的数値を挙げて説明すると、車体の横揺れに関する安全限界は、１．５Ｈｚ以下の周波数に対しては限界変位１００ｍｍ以上であるのに対して、２Ｈｚ以上ではその限界変位は５０ｍｍ以下となる。これらは、例えば、列車速度２７０ｋｍ／ｈ（７５ｍ／ｓ）に対する空間周波数では、１／５０（１／ｍ）、１／３７．５（１／ｍ）となる。このことから見掛け上、長スパン化させることにより、つまり高架橋のブロック長を長く伸ばすことにより、列車の走行安全性を高められることが分かる。
【００３７】
以上、本発明による鉄道高架橋の地震時不同変位低減軌道の実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００３８】
例えば、本実施の形態では、路盤コンクリート材１０を調整桁２の設けられている箇所に設けたが、この調整桁２の設けられていない高架橋１，１同士の間に設けてもよい。要するに、路盤コンクリート材１０は、大規模地震時の応答により高架橋１，１同士の間、高架橋１及び調整桁２同士の間、高架橋１及び図示しない橋梁、架道橋、線路橋等の構造物同士の間で不同変位が生じ易い箇所に設置される。
【００３９】
具体的には、路盤コンクリート材１０は、振動特性の異なる隣り合う高架橋を選択し、その選択された高架橋同士の間に設けることも可能である。この場合、地震時において、振動特性の異なる隣り合う高架橋間であっても、選択された高架橋同士の間の不同変位が路盤コンクリート材では低減される。
あるいは、路盤コンクリート材１０は、連続した高架橋を抽出し、その抽出された一連の高架橋の両端に設けられていてもよい。この場合、地震時において、抽出された一連の高架橋間の不同変位が路盤コンクリート材では低減される。
【００４０】
その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上記した実施の形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能である。
【符号の説明】
【００４１】
Ａ  鉄道高架橋
Ｔ１，Ｔ２  軌道
１  高架橋
２  調整桁
３  橋脚
４  軌道版
５  軌道スラブ
１０  路盤コンクリート材
１１  支承部材
１２  枕木
２０、３０  列車
【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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【図７】
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【図８】
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