(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内に道路設備を吊り下げる吊下構造であって、
上記道路設備の荷重を支持する主支持装置と、
上記主支持装置による上記道路設備の荷重の支持機能が正常であるときは上記道路設備の荷重を支持しない一方、上記主支持装置による上記道路設備の荷重の支持機能に異常が生じたときに、上記道路設備の荷重の少なくとも一部を支持する補助支持装置と
を備え、
上記主支持装置の異常時に、上記主支持装置による道路設備の支持高さと、上記補助支持装置による道路設備の支持高さとの差に起因する道路設備の落下に伴って補助支持装置に作用する衝撃荷重が、上記道路設備に生じる変位が補助支持装置で調節されていることにより、上記主支持装置が支持する上記道路設備の静荷重に、この主支持装置の安全率を乗じた値以下となるように設定されていることを特徴とする道路設備の吊下構造。
【請求項２】
請求項１に記載の道路設備の吊下構造において、
上記補助支持装置は、
上記トンネルの壁面に固定されたトンネル固定金具と、
上記道路設備に設けられた道路設備支持金具と、
上記トンネル固定金具と上記道路設備支持金具との間に介設された接続体とを備え、
上記接続体は、荷重を伝達する荷重伝達部材と、この荷重伝達部材に荷重が作用する際の衝撃を緩和させる緩衝器とを含むことを特徴とする道路設備の吊下構造。
【請求項３】
請求項２に記載の道路設備の吊下構造において、
上記補助支持装置の緩衝器は、上記主支持装置の異常に伴って衝撃荷重を受けたときに、弾性変形してエネルギー吸収を行う弾性変形部材、粘性抵抗によりエネルギー吸収を行う粘性抵抗部材、摩擦抵抗によりエネルギー吸収を行う摩擦抵抗部材、及び、塑性変形してエネルギー吸収を行う塑性変形部材のうちの少なくとも１つを有することを特徴とする道路設備の吊下構造。
【請求項４】
請求項３に記載の道路設備の吊下構造において、
上記補助支持装置の緩衝器は、上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、摩擦抵抗部材及び塑性変形部材のうちの少なくとも１つがエネルギー吸収を行った後に上記道路設備の静荷重を支持する静荷重支持部材を有することを特徴とする道路設備の吊下構造。
【請求項５】
請求項２乃至４のいずれかに記載の道路設備の吊下構造において、
上記荷重伝達部材は、余長が調整されることにより、上記補助支持装置が道路設備の荷重を受ける際の衝撃荷重の大きさが調節可能であることを特徴とする道路設備の吊下構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばジェットファン等の道路設備をトンネル内に吊り下げる吊下構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、トンネル内の換気のために、トンネル内の上部にジェットファンが設置されている。ジェットファンは、両端が開口した円筒形のケーシング内にファンとモータが内蔵されており、トンネル軸と平行に設置される。このジェットファンは、モータで回転駆動されるファンにより、トンネル内に軸方向の空気流を生成して、トンネル内の排気ガス等をトンネル外へ排出する。
【０００３】
従来、ジェットファンをトンネル内に吊り下げる吊下構造としては、特許文献１に開示されるように、ケーシングの軸方向中央部に接続された中央連結部材と、ケーシングの軸方向両端部に接続され、軸直角方向から見て斜めに配置された端部連結部材を備えたものがある。このジェットファンの吊下構造は、中央連結部材の上端と下端が、トンネル壁面にアンカーで固定された固定金具と、ケーシングの側面に設置された支持金具とに連結されている。また、端部連結部材の上端と下端が、トンネル壁面にアンカーで固定された固定金具と、ケーシングの上面に設置された支持金具とに連結されている。このジェットファンの吊下構造は、斜めに配置された端部連結部材により、ジェットファンの作動中に生じる軸方向及び軸直角方向の振動を規制している。これにより、中央連結部材と、ジェットファン又はトンネル壁面との接続部にかかる負担を軽減するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３６４３００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、ジェットファンを複数の支持部材で吊り下げる吊下構造は、いずれかの支持部材に関して欠陥や破損が生じると、ジェットファンの落下に至るおそれがある。
【０００６】
詳しくは、複数の支持部材のうち、いずれかの支持部材について、固定金具のアンカーの劣化やボルトの緩み、或いは、支持金具や支持部材の腐食等が生じると、その支持部材の荷重の支持能力が失われる。そうすると、この荷重の支持能力が失われた支持部材に近い支持部材は、作用する荷重が急激に増大するので、ジェットファンの姿勢の変化に伴う衝撃も相俟って破損が生じる。このような破損が連鎖的に発生し、全ての支持部材の荷重の支持能力が失われ、ジェットファンが落下に至るのである。ジェットファンは道路の直上に設置されることが多いので、ジェットファンが落下すると、道路交通に対して深刻な影響を与えてしまう。
【０００７】
そこで、本発明の課題は、トンネル内に道路設備を吊り下げる吊下構造であって、構成部材に欠陥が生じても道路設備の落下を効果的に防止できる道路設備の吊下構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の道路設備の吊下構造は、
トンネル内に道路設備を吊り下げる吊下構造であって、
上記道路設備の荷重を支持する主支持装置と、
上記主支持装置による上記道路設備の荷重の支持機能が正常であるときは上記道路設備の荷重を支持しない一方、上記主支持装置による上記道路設備の荷重の支持機能に異常が生じたときに、上記道路設備の荷重の少なくとも一部を支持する補助支持装置と
を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記構成によれば、道路設備が、主支持装置と補助支持装置とに接続されて、トンネル内に吊り下げられる。道路設備の荷重は、主支持装置の荷重の支持機能が正常であるときは、この主支持装置によって支持される一方、補助支持装置では支持されない。主支持装置が、例えば構成部材やトンネルの破損等に起因して、上記道路設備の荷重の支持機能に異常が生じると、上記補助支持装置で道路設備の荷重の少なくとも一部が支持される。すなわち、上記道路設備の荷重の少なくとも一部が、上記主支持装置に代わって補助支持装置で支持される。したがって、上記主支持装置の一部又は全部の荷重の支持機能が失われても、上記道路設備が落下する不都合を効果的に防止でき、道路交通に対する深刻な影響を効果的に防止できる。
【００１０】
一実施形態の道路設備の吊下構造は、上記補助支持装置は、
上記トンネルの壁面に固定されたトンネル固定金具と、
上記道路設備に設けられた道路設備支持金具と、
上記トンネル固定金具と上記道路設備支持金具との間に介設された接続体とを備え、
上記接続体は、荷重を伝達する荷重伝達部材と、この荷重伝達部材に荷重が作用する際の衝撃を緩和させる緩衝器とを含む。
【００１１】
上記実施形態によれば、補助支持装置は、トンネルの壁面に固定されたトンネル固定金具と、道路設備に設けられた道路設備支持金具と、上記トンネル固定金具と道路設備支持金具を介設する接続体とで道路設備をトンネルに接続する。主支持装置の荷重の支持機能に異常が生じ、補助支持装置が上記道路設備の荷重の少なくとも一部を支持する際に生じる衝撃が、上記接続体の緩衝器によって緩和される。したがって、この補助支持装置は、損傷を防止しながら、上記道路設備の荷重の少なくとも一部を支持することができる。ここで、接続体は、主支持装置の荷重の支持機能が正常であるときに、補助支持装置が道路設備の荷重を支持しないようにするため、この接続体の荷重伝達部材の長さを、主支持装置が道路設備を正常に支持するときの上記トンネル固定金具と上記道路設備支持金具との間の直線距離から、緩衝器の接続端の間の距離を差し引いた値よりも長く設定するのが好ましい。したがって、この接続体の荷重伝達部材は、可撓性を有する材料を用いて形成するのが好ましい。可撓性を有する材料としては、例えば、ＰＣ鋼撚り線やチェーン等が挙げられる。また、接続体の荷重伝達部材を、可撓性を有する材料を用いて形成することにより、補助支持装置が主支持装置に近接して設置されたときに、上記荷重伝達部材を撓ませて接続体を主支持装置から離すことができるので、補助支持装置の主支持装置への干渉を避けることができる。なお、上記荷重伝達部材は、上記主支持装置の荷重の支持機能が正常であるときに補助支持装置が道路設備の荷重を支持しないのであれば、剛性の比較的高い材料で形成してもよい。この場合、荷重伝達部材に伸縮機構を設けるか、緩衝器に荷重の遮断機能を持たせればよい。
【００１２】
一実施形態の道路設備の吊下構造は、上記補助支持装置が上記主支持装置の異常時に受ける衝撃荷重が、上記主支持装置が支持する上記道路設備の静荷重に、この主支持装置の安全率を乗じた値以下となるように設定されている。
【００１３】
上記実施形態によれば、主支持装置の荷重の支持機能に異常が生じ、補助支持装置が道路設備の荷重の少なくとも一部を支持するときに受ける衝撃荷重が、上記主支持装置が支持する道路設備の静荷重に、この主支持装置の安全率を乗じた値以下となるように設定されている。これにより、上記補助支持装置が備えるべき強度は、上記主支持装置の強度と同等以下でよい。したがって、主支持装置を補う補助支持装置に、主支持装置よりも高い強度が必要となるという不均衡を防止できる。ここで、上記補助支持装置が受ける衝撃荷重は、上記主支持装置の異常に伴い、上記道路設備の少なくとも一部の荷重が主支持装置から補助支持装置へ受け替えられるときに、主支持装置による道路設備の支持高さと、補助支持装置による道路設備の支持高さとの差に起因する道路設備の落下に伴う衝撃によって生じる。ここで、上記補助支持装置が受ける衝撃荷重は、主支持装置に異常が生じて補助支持装置が道路設備の荷重を受ける際に、道路設備に生じる変位を、補助支持装置で調節することによって設定できる。また、上記補助支持装置が受ける衝撃荷重は、接続体の緩衝器の能力を調整することによって設定できる。
【００１４】
一実施形態の道路設備の吊下構造は、上記補助支持装置の緩衝器は、上記主支持装置の異常に伴って衝撃荷重を受けたときに、弾性変形してエネルギー吸収を行う弾性変形部材、粘性抵抗によりエネルギー吸収を行う粘性抵抗部材、摩擦抵抗によりエネルギー吸収を行う摩擦抵抗部材、及び、塑性変形してエネルギー吸収を行う塑性変形部材のうちの少なくとも１つを有する。
【００１５】
上記実施形態によれば、弾性変形してエネルギー吸収を行う弾性変形部材、粘性抵抗によりエネルギー吸収を行う粘性抵抗部材、摩擦抵抗によりエネルギー吸収を行う摩擦抵抗部材、及び、塑性変形してエネルギー吸収を行う塑性変形部材のうちの少なくとも１つを有する緩衝器により、主支持装置の異常に伴って補助支持装置に作用する衝撃荷重を、効果的に低減できる。
【００１６】
一実施形態の道路設備の吊下構造は、上記補助支持装置の緩衝器は、上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、摩擦抵抗部材及び塑性変形部材のうちの少なくとも１つがエネルギー吸収を行った後に上記道路設備の静荷重を支持する静荷重支持部材を有する。
【００１７】
上記実施形態によれば、主支持装置の異常に伴って補助支持装置に衝撃荷重が作用する際、緩衝器の上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、摩擦抵抗部材及び塑性変形部材のうちの少なくとも１つがエネルギー吸収を行い、衝撃荷重が効果的に低減される。この後、補助支持装置の緩衝器の静荷重支持部材によって道路設備の静荷重を支持するので、補助支持装置で安定して道路設備を支持することができ、道路設備の落下の不都合を効果的に防止できる。
【００１８】
一実施形態の道路設備の吊下構造は、上記荷重伝達部材は、余長が調整可能である。
【００１９】
上記実施形態によれば、補助支持装置の接続体の荷重伝達部材の余長に対応して、道路設備の荷重が主支持装置から補助支持装置へ受け替えられる際に、道路設備に変位が生じる。したがって、この荷重伝達部材の余長を調節することにより、補助支持装置が道路設備の荷重を受ける際の衝撃荷重の大きさを、調節することができる。その結果、補助支持装置が備えるべき強度を、主支持装置と同等以下に設定できるので、補助支持装置と主支持装置との間の強度の不均衡を防止できる。ここで、余長とは、荷重伝達部材の全長と、主支持装置が道路設備を正常に支持するときの上記トンネル固定金具と上記道路設備支持金具との間の直線距離から緩衝器の接続端の間の距離を差し引いた値との間の差である。この余長は、道路設備の荷重が主支持装置で支持されているときから、補助支持装置で支持されるまでの間に、荷重伝達部材の道路設備側の端部が移動する距離に対応し、道路設備の変位に対応する。
【００２０】
本発明において、道路設備とは、道路用のトンネル内に設置される設備を広く意味し、例えばジェットファン等の換気装置、標識、情報表示装置、ダクト、配管、天井部材、消火機器、照明機器及び信号機等、種々のものが該当する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施形態であるジェットファンの吊下構造を示す模式図である。
【図２】第１実施形態のジェットファンの吊下構造を示す側面図である。
【図３】第１実施形態のジェットファンの吊下構造を示す平面図である。
【図４】補助支持装置の接続体を示す側面図である。
【図５】補助支持装置が受ける衝撃荷重を算定するために用いるモデルを示す図である。
【図６】補助支持装置の接続体が有する緩衝器の一例を示す断面図である。
【図７】緩衝器の他の例を示す断面図である。
【図８】第２実施形態のジェットファンの吊下構造を示す側面図である。
【図９】第２実施形態のジェットファンの吊下構造を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明を、道路設備としてのジェットファンに適用した場合の吊下構造を示す模式図である。図１（ａ）に示すように、本発明の実施形態であるジェットファンの吊下構造１は、トンネル内の換気を行うジェットファンＦを、道路面の上方のトンネル壁面５に吊り下げるものである。このジェットファンの吊下構造１は、主支持装置２と補助支持装置３を備える。主支持装置２は、トンネル壁面５とジェットファンＦの間に接続された複数の主支持部材２１，２１を有し、この主支持部材２１は、線状の部材を含んで形成されている。主支持部材２１の線状部材は、例えば鋼棒等の剛性が比較的高い材料で形成されるのが好ましいが、チェーンやＰＣ鋼撚り線等の可撓性を有する材料を含んで形成してもよい。補助支持装置３は、トンネル壁面５とジェットファンＦの間に接続された複数の接続体としての補助支持部材３１，３１を有し、この補助支持部材３１，３１は、可撓性を有する線状部材を含んで形成された荷重伝達手段３２と、この荷重伝達手段３２に荷重が作用する際の衝撃を和らげる緩衝器３３を含んで形成されている。荷重伝達手段３２の線状部材は、チェーンやＰＣ鋼撚り線等で形成することができる。このジェットファンの吊下構造１は、主支持装置２の荷重の支持機能が正常であるときは、主支持装置２のみによってジェットファンＦの荷重を支持し、補助支持装置３ではジェットファンＦの荷重を支持しない。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、補助支持装置３の荷重伝達手段３２は、主支持装置２による荷重の支持機能が正常であるとき、荷重を支持しないので撓んでいる。一方、主支持装置２による荷重の支持機能に異常が生じたときに、ジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を補助支持装置３が支持する。図１（ｂ）に示すように、補助支持装置３の荷重伝達手段３２は、主支持装置２による荷重の支持機能に異常が生じたとき、ジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持して直線状に伸張する。なお、図１（ｂ）において、異常が生じた主支持装置２を、破線で示している。このように、ジェットファンの吊下構造１は、主支持装置２が、この主支持装置２の主支持部材２１や、トンネル壁面に固定されて上記主支持部材２１が連結される金具等の破損等に起因して、ジェットファンＦの荷重の支持機能に異常が生じると、補助支持装置３により、ジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する。したがって、主支持装置２の一部又は全部の荷重の支持機能が失われても、ジェットファンＦが、ジェットファンＦの下方に位置する道路面に落下する不都合を効果的に防止でき、道路交通に対する深刻な影響を効果的に防止できる。
【００２５】
このジェットファンの吊下構造１は、上記補助支持装置３の荷重伝達手段３２が、荷重を支持しなくて撓んでいるときから、荷重を支持して伸張するまでの間に、ジェットファンＦが、矢印で示すように下方へ落下距離Ｄだけ落下する。このジェットファンＦが落下するときに生じる衝撃を、補助支持装置３の緩衝器３３で緩和する。ここで、補助支持装置３の荷重伝達手段３２には、余長が設定されている。余長とは、荷重伝達手段３２の長さと、ジェットファンＦが主支持装置２で支持されているときに補助支持部材３１の両端が成す直線距離から緩衝器３３の接続端の間の距離を差し引いた値との差である。このジェットファンの吊下構造１は、補助支持装置３の衝撃荷重に対する安全率が、主支持装置２の静荷重に対する安全率以下に設定されている。すなわち、ジェットファンＦの荷重が主支持装置２から補助支持装置３へ受け替えられるときの衝撃荷重が、ジェットファンＦの静荷重に主支持装置２の安全率を乗じた値以下となるように設定されている。これにより、補助支持装置３の強度を、主支持装置２の強度以下にすることができるので、主支持装置２を補う補助支持装置３に、主支持装置２よりも高い強度が必要となるという不均衡を防止できる。
【００２６】
図２は、第１実施形態のジェットファンの吊下構造を示す側面図であり、図３は、第１実施形態のジェットファンの吊下構造の平面図である。
【００２７】
第１実施形態のジェットファンの吊下構造１０１は、ジェットファンＦの荷重を支持する主支持装置１０２と、この主支持装置１０２の荷重の支持機能が正常であるときはジェットファンＦの荷重を支持しない一方、上記主支持装置１０２の荷重の支持機能に異常が生じたときにジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する補助支持装置１０３を備える。
【００２８】
主支持装置１０２は、ターンバックルを有する鋼棒で形成された中央主支持部材１２１と、トンネル壁面５に固定されて上記中央主支持部材１２１の一端が連結されるトンネル固定金具１２２と、ジェットファンＦの側面に設けられて上記中央主支持部材１２１の他端に連結される中央主支持金具１２３を有する。更に、主支持装置１０２は、ターンバックルを有する鋼棒で形成された端部主支持部材１４１と、トンネル壁面５に固定されて上記端部主支持部材１４１の一端が連結されるトンネル固定金具１４２と、ジェットファンＦの端部に設けられて上記端部主支持部材１４１の他端に連結される端部主支持金具１４３を有する。上記中央主支持部材１２１は、ジェットファンＦの軸方向の中央部７に４本配置されており、上記端部主支持部材１４１は、ジェットファンＦの軸方向の両側に位置する端部８に１本ずつ配置されている。
【００２９】
補助支持装置１０３は、荷重伝達手段としてのチェーン１３２と、このチェーン１３２に荷重が作用する際の衝撃を和らげる緩衝器１３３を含む補助支持部材１３１を有する。この補助支持装置１０３は、トンネル壁面５に固定されて上記補助支持部材１３１の一端が連結されるトンネル固定金具１３４と、ジェットファンＦの側面に設けられて上記補助支持部材１３１の他端に連結される道路設備支持金具としての補助支持金具１３５を有する。上記補助支持部材１３１は、ジェットファンＦの中央部７に４本配置されている。
【００３０】
上記トンネル固定金具１２２，１３４，１４２は、鋼製のプレートで形成され、トンネル本体のコンクリートに埋設されたアンカーによって、トンネル壁面５に固定されている。
【００３１】
中央主支持金具１２３及び補助支持金具１３５は、アイボルトで形成され、ジェットファンＦの幅方向の両側面に夫々設けられた板状の軸方向部材６，６に固定されている。この軸方向部材６は、ジェットファンＦの軸方向と平行に延在しており、ジェットファンＦの中央部７に設けられている。この軸方向部材６の軸方向の両端部に、主支持装置１０２の中央主支持金具１２３と補助支持装置１０３の補助支持金具１３５が、各１個ずつ設けられている。上記軸方向部材６の両端部には、中央主支持金具１２３が軸方向の外側に配置され、補助支持金具１３５が軸方向の内側に配置されている。
【００３２】
端部主支持金具１４３は、鋼製のプレートで形成され、ジェットファンＦの端部８の上面に固定されている。
【００３３】
上記主支持装置１０２は、４本の中央主支持部材１２１が、ジェットファンＦの軸方向の中央に位置してファンを回転駆動するモータが内部に配置された中央部７に連結されている。４本の中央主支持部材１２１は、ジェットファンＦの側面視と軸方向視の両方において、上端が連結されるトンネル固定金具１２２の互いの離隔距離よりも、下端が連結される中央主支持金具１２３の互いの離隔距離の方が小さく設定されており、これにより、逆ハ字状をなすように配置されている。また、上記主支持装置１０２は、２本の端部主支持部材１４１が、換気のための風が吸入又は吐出される開口が設けられたジェットファンＦの両方の端部８，８を各々連結して、ジェットファンＦの姿勢を安定にしている。２本の端部主支持部材１４１は、側面視において、上端が連結されるトンネル固定金具１４２の互いの離隔距離よりも、下端が連結される端部主支持金具１４３の互いの離隔距離の方が小さく設定されており、これにより、逆ハ字状をなすように配置されている。
【００３４】
図４は、補助支持装置１０３が有する接続体としての補助支持部材１３１を示す側面図である。図４に示すように、補助支持部材１３１は、チェーン１３２の上端がトンネル固定金具１３４に連結され、チェーン１３２の下端に緩衝器１３３が連結されている。この緩衝器１３３は、一端が上記チェーン１３２に連結され、他端が上記補助支持金具１３５に連結されている。上記チェーン１３２は、主支持装置１０２の荷重の支持機能が正常であるときは、ジェットファンＦの荷重が作用せず、撓んでいる。このチェーン１３２の長さは、ジェットファンＦが主支持装置１０２で支持されているときにトンネル固定金具１３４と補助支持金具１３５とが成す直線距離から緩衝器１３３の長さを差し引いた値に、余長を付加した長さに設定されている。
【００３５】
第１実施形態のジェットファンの吊下構造１０１は、上記主支持装置１０２の中央主支持部材１２１や、端部主支持部材１４１や、トンネル固定金具１２２，１４２や、中央主支持金具１２３や、端部主支持金具１４３等の部材が破損して荷重の支持機能に異常が生じると、補助支持装置１０３により、ジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する。したがって、主支持装置１０２の一部又は全部の荷重の支持機能が失われても、ジェットファンＦが、ジェットファンＦの下方に位置する道路面に落下する不都合を効果的に防止でき、道路交通に対する深刻な影響を効果的に防止できる。
【００３６】
上記主支持装置１０２の荷重の支持機能に異常が生じ、上記補助支持装置１０３によりジェットファンＦの荷重の少なくとも一部が支持されるとき、ジェットファンＦが下方に変位する。そうすると、補助支持装置１０３の補助支持部材１３１のうち、上記主支持装置１０２の異常が生じた部材に対応する補助支持部材１３１のチェーン１３２が、上記ジェットファンＦの変位に伴って直線状に伸張し、ジェットファンＦの荷重の一部が作用する。このとき、ジェットファンＦが主支持装置１０２によって支持される位置と、補助支持装置１０３によって支持される位置との差によって生じる衝撃が、補助支持装置１０３に作用する。この衝撃は、チェーン１３２が撓んだ状態から直線状に伸張するまでの距離、すなわち、チェーン１３２の余長に対応している。補助支持装置１０３は、この衝撃に耐えるように、安全率が設定されている。更に、この補助支持装置１０３の安全率は、主支持装置１０２の静荷重に対する安全率以下に設定されている。これにより、補助支持装置１０３の強度を、主支持装置１０２の強度以下にすることができるので、主支持装置１０２を補う補助支持装置１０３に、主支持装置１０２よりも高い強度が必要となるという不均衡を防止できる。
【００３７】
図５は、補助支持装置１０３に作用する衝撃荷重を算定するために用いるモデルを示す図である。図５において、１５０はジェットファンＦに対応する錘であり、１５１は荷重伝達手段に対応して上記錘１５０を水平の天井面１０５から吊り下げるロープである。このモデルにおいて、錘１５０を、天井面１０５から距離Ｌ（mm）だけ下方の位置から、距離Ｈ（mm）だけ落下させた場合に錘１５０に作用する衝撃荷重は、次の式（１）によって算定することができる。
【数１】
0005849168.tif 000002
ここで、ｎは衝撃荷重の静荷重に対する比であり、Ａはロープの断面積（mm2）であり、Ｅはロープの弾性係数（kgf/mm2）であり、Ｗは錘１５０の静荷重（kgf）である。Ｌはロープの長さ（mm）、Ｈは自由落下距離（mm）である。上記自由落下距離Ｈは、荷重伝達部材が鉛直方向に延在するように配置された場合、荷重伝達部材の余長に相当する。例えば、２０００ｋｇｆのジェットファンＦを、ＪＩＳ規格ＩＷＲＣ６×Ｆｉ（２９）で径が１４ｍｍ、長さが１００ｍｍのワイヤーロープ４本により吊り下げ、天井からＬ−Ｈ離れた位置から落下させる場合、ワイヤーロープの破断応力以下の範囲で、衝撃荷重の静荷重に対する比が１０となるのは、上記式（１）によると、落下する距離Ｈが１８．５ｍｍの場合である。したがって、補助支持装置１０３の荷重伝達手段として上記ワイヤーロープを用いた場合、実質的に単位長さに対して１８．５ｍｍ以下の変位がジェットファンＦに生じるように、主支持装置１０２によるジェットファンＦの設置位置と、ワイヤーロープの長さを設定すれば、安全率を１０に設定できる。ここで、ジェットファンＦの静荷重に対する主支持装置１０２の安全率を、１０以上に設定する。例えば、「道路トンネル技術基準（換気編）・同解説  平成２０年改訂版」（（公社）日本道路協会発行）３−４換気器（２）ジェットファン  ２）ジェットファンの設置方法  の記載に基づき、ジェットファンＦの静荷重に対する主支持装置１０２の安全率を１５に設定する。一方、補助支持装置１０３のジェットファンＦの衝撃荷重に対する安全率は１０であるので、主支持装置１０２と補助支持装置１０３の強度の均衡を、良好に設定することができる。換言すれば、補助支持装置１０３の強度を、主支持装置１０２の強度以下にすることにより、主支持装置１０２を補う補助支持装置１０３に、主支持装置１０２よりも高い強度が必要となるという不均衡を防止できる。また、上記補助支持装置１０３に作用する衝撃荷重を、緩衝器１３３によって緩和できる。したがって、この緩衝器１３３の能力を調節することにより、補助支持装置１０３の衝撃荷重に対する安全率を更に小さく設定することができる。
【００３８】
図６は、緩衝器１３３の一例を示す図である。この緩衝器１３３は、弾性変形部材としての圧縮バネで衝撃のエネルギー吸収を行うものであり、円筒形のケーシング４１と、このケーシング４１の一方に固定されてチェーン１３２及び補助支持金具１３５の一方に連結される第１連結部４２と、上記ケーシング４１の他方に設けられてチェーン１３２及び補助支持金具１３５の他方に連結される第２連結部４３を備える。第２連結部４３は、ケーシング４１内に同軸上に延在するロッド４４に連なっており、このロッド４４の先端に、ケーシング４１内を軸方向に移動するピストン４５が連結されている。このピストン４５と、ケーシング４１内の第２連結部４３側の端面との間に、弾性変形部材としてのコイルバネ４６が収容されている。ケーシング４１内の第２連結部４３側には、ピストン４５が係止する係止部材４７が設けられている。
【００３９】
この緩衝器１３３は、ジェットファンＦの荷重の一部又は全部が主支持装置１０２から補助支持装置１０３へ受け替えられて、補助支持部材１３１に張力が生じた場合、第１連結部４２と第２連結部４３が遠ざかり、ピストン４５によってコイルバネ４６が収縮される。このコイルバネ４６の収縮に伴うエネルギー吸収により、第１連結部４２と第２連結部４３が遠ざかる速度が低減され、補助支持部材１３１の張力の変化率が緩和される。これにより、上記補助支持装置１０３に作用する衝撃荷重が低減される。上記補助支持部材１３１の張力が過大であると、ピストン４５が第２連結部４３側に駆動されて係止部材４７に当接し、ピストン４５の移動が停止する。このピストン４５と係止部材４７とケーシング４１を介して、第１連結部４２と第２連結部４３の間に荷重が伝達される。
【００４０】
緩衝器としての上記緩衝器１３３は、コイルバネ４６を、ピストン４５とケーシング４１の端面との間で圧縮してエネルギー吸収を行う圧縮バネとして用いたが、緩衝器は、引張バネを用いて構成してもよい。図７は、引張バネを用いた緩衝器３３３を示す図である。この緩衝器３３３は、円筒形のケーシング２４１と、このケーシング２４１の一方に固定されてチェーン１３２及び補助支持金具１３５の一方に連結される第１連結部２４２と、上記ケーシング２４１の他方に設けられてチェーン１３２及び補助支持金具１３５の他方に連結される第２連結部２４３を備える。第２連結部２４３は、ケーシング２４１内に同軸上に延在するロッド２４４に連なっており、このロッド２４４の先端に、ケーシング２４１内を軸方向に移動するピストン２４５が連結されている。このピストン２４５と、ケーシング２４１内の第１連結部２４２側の端面との間に、弾性変形部材としてのコイルバネ２４６が収容されている。このコイルバネ２４６は、一端がケーシング２４１の第１連結部２４２側の端面に固定されていると共に、他端がピストン２４５の第１連結部４２側の端面に固定されている。ケーシング２４１内の第２連結部２４３側には、ピストン２４５が係止する係止部材２４７が設けられている。
【００４１】
この緩衝器３３３は、ジェットファンＦの荷重の一部又は全部が主支持装置１０２から補助支持装置１０３へ受け替えられて、補助支持部材１３１に張力が生じた場合、第１連結部２４２と第２連結部２４３が遠ざかり、ピストン２４５によってコイルバネ２４６が伸長される。このコイルバネ２４６の伸長に伴うエネルギー吸収により、第１連結部２４２と第２連結部２４３が遠ざかる速度が低減され、補助支持部材１３１の張力の変化率が緩和される。これにより、上記補助支持装置１０３に作用する衝撃荷重が低減される。上記補助支持部材１３１の張力が過大であると、ピストン２４５が第２連結部２４３側に更に駆動され、コイルバネ２４６が更に伸長されて塑性変形する。このように、コイルバネ２４６が弾性領域で伸長した後、塑性領域で伸長して更にエネルギー吸収を行うことにより、補助支持装置１０３に作用する衝撃荷重が効果的に低減される。このように、上記コイルバネ２４６は、塑性変形部材としても機能する。ピストン２４５は、更に第２連結部２４３側に駆動されると、係止部材２４７に当接して、ピストン２４５の移動が停止する。このピストン２４５と係止部材２４７とケーシング２４１を介して、第１連結部２４２と第２連結部２４３の間に荷重が伝達される。こうして、上記ピストン２４５と係止部材２４７とケーシング２４１が、静荷重支持部材として機能する。
【００４２】
このように、本発明の緩衝器として、圧縮バネを用いた緩衝器１３３や、引張バネを用いた緩衝器３３３を採用できるが、コイルバネ以外に、板バネやねじりバネ等を用いてもよい。また、緩衝器が備える弾性変形部材は、天然ゴムや合成樹脂で形成されたエラストマー等で作成してもよい。また、本発明の緩衝器は、荷重伝達部材に分散して配置してもよい。例えば、荷重伝達部材としてのチェーンに、このチェーンを構成する鎖が互いに係合する部分にゴム等の弾性変形部材を配置し、チェーンが伸張するときの衝撃を弾性変形部材で緩和してもよい。また、チェーンの鎖が互いに係合する部分に設けた弾性変形部材は、弾性変形をした後に塑性変形してもよい。
【００４３】
また、緩衝器には、弾性変形部材を用いる以外に、粘性抵抗部材や摩擦抵抗部材を用いた緩衝器を採用することもできる。粘性抵抗部材を用いた緩衝器は、流体の粘性抵抗を用いて緩衝を行うものである。この緩衝器は、オイル等の液体や空気等の気体で形成された作動流体を、荷重が作用する２つの入力部の変位に応じて流通路に流通させ、この流通路に設けた粘性抵抗部材としてのオリフィス、リリーフ弁及び減衰弁等で粘性抵抗力を発生させて、入力部の変位の速度を減衰する。
【００４４】
摩擦抵抗部材を用いた緩衝器は、摩擦抵抗部材である複数の物体の間に生じる摩擦抵抗を用いて緩衝を行うものである。この緩衝器は、互いに接触する複数の物体を、２つの入力部の変位に応じて相対変位させ、これらの物体の間に摩擦抵抗を発生させて、入力部の変位の速度を減衰する。互いに接触して摩擦抵抗を発生させる摩擦抵抗部材は、少なくとも１つが固体であり、好ましくは全てが固体である。上記摩擦抵抗部材としては、金属及び研削材等で形成された焼結材や、鋳鉄や、炭素繊維を含む複合材を用いることができる。
【００４５】
また、緩衝器は、上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、又は、摩擦抵抗部材がエネルギー吸収を行った後に塑性変形してエネルギー吸収を行う塑性変形部材を有するのが好ましい。塑性変形部材としては、例えば低降伏点鋼や鉛等を用いて形成できる。塑性変形部材は、板状や、螺旋状や、Ｕ字等の屈曲形状に形成され、衝撃荷重を受けて塑性変形をする際のエネルギー吸収により、緩衝を行う。なお、緩衝器は、弾性変形部材、粘性抵抗部材及び摩擦抵抗部材のいずれも有しないで、塑性変形部材のみを有してもよい。また、上記弾性変形部材を用いた場合、上記引張バネを用いた緩衝器３３３のように、弾性変形部材が、弾性変形を行った後に塑性変形を行って塑性変形部材を兼ねてもよい。このような塑性変形部材を兼ねる弾性変形部材として、コイルバネのほか、天然ゴムや合成樹脂で形成されたエラストマー等を用いることができる。すなわち、弾性変形部材及び塑性変形部材としてのエラストマーを弾性領域で変形させた後、更に塑性領域で変形させてもよい。上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、又は、摩擦抵抗部材がエネルギー吸収を行った後に、塑性変形部材が塑性変形してエネルギー吸収を行うことにより、衝撃荷重を効果的に低減することができる。
【００４６】
また、緩衝器は、上記緩衝器３３３のピストン２４５と係止部材２４７とケーシング２４１のように、上記塑性変形部材の塑性変形後に静荷重を支持する静荷重支持部材を有するのが好ましい。この緩衝器の静荷重支持部材により、緩衝器で衝撃荷重を低減した後に、ジェットファンＦの静荷重を安定して支持できるので、ジェットファンＦの落下を効果的に防止できる。
【００４７】
図８は、第２実施形態のジェットファンの吊下構造を示す側面図であり、図９は、第２実施形態のジェットファンの吊下構造の平面図である。
【００４８】
第２実施形態のジェットファンの吊下構造２０１は、ジェットファンＦの荷重を支持する主支持装置２０２と、この主支持装置２０２の荷重の支持機能が正常であるときはジェットファンＦの荷重を支持しない一方、上記主支持装置２０２の荷重の支持機能に異常が生じたときにジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する補助支持装置２０３を備える。
【００４９】
主支持装置２０２は、ターンバックルを有する鋼棒で形成された主支持部材２２１と、トンネル壁面５に固定されて上記主支持部材２２１の一端が連結されるトンネル固定金具２２３と、ジェットファンＦの側面に設けられて上記主支持部材２２１の他端に連結される主支持金具２２４を有する。上記主支持部材２２１は、ジェットファンＦの軸方向の中央部７に４本配置されている。
【００５０】
補助支持装置２０３は、荷重伝達手段としてのチェーン２３２と、このチェーン２３２に荷重が作用する際の衝撃を和らげる緩衝器２３３を含む補助支持部材２３１を有する。この補助支持装置２０３は、トンネル壁面５に固定されて上記補助支持部材２３１の一端が連結されるトンネル固定金具２３４と、ジェットファンＦの側面に設けられて上記補助支持部材２３１の他端に連結される道路設備支持金具としての補助支持金具２３５を有する。上記補助支持部材２３１は、ジェットファンＦの軸方向の両側に位置する端部８，８に２本ずつ配置され、全体で４本配置されている。
【００５１】
上記トンネル固定金具２２３，２３４は、鋼製のプレートで形成され、トンネル本体のコンクリートに埋設されたアンカーによって、トンネル壁面５に固定されている。
【００５２】
主支持金具２２４は、鋼製のプレートで形成され、ジェットファンＦの中央部７の一端側と他端側の２箇所において、幅方向の両側面に夫々固定されている。
【００５３】
補助支持金具２３５は、鋼製のプレートで形成され、ジェットファンＦの２つの端部８，８において、幅方向の両側面に夫々固定されている。
【００５４】
上記主支持装置２０２は、４本の主支持部材２２１が、ジェットファンＦの軸方向の中央部７に連結されている。４本の主支持部材２２１は、ジェットファンＦの側面視と軸方向視の両方において、上端が連結されるトンネル固定金具２２３の互いの離隔距離よりも、下端が連結される主支持金具２２４の互いの離隔距離の方が小さく設定されており、これにより、逆ハ字状をなすように配置されている。
【００５５】
上記補助支持装置２０３は、４本の補助支持部材２３１が、ジェットファンＦの両方の端部８，８と幅方向の両側面に連結され、主支持装置２０２の荷重支持機能に異常が生じた際に、ジェットファンＦの少なくとも一部の荷重を支持する。４本の補助支持部材２３１は、側面視と軸方向視の両方において、上端が連結されるトンネル固定金具２３４の互いの離隔距離よりも、下端が連結される補助支持金具２３５の互いの離隔距離の方が小さく設定されており、これにより、逆ハ字状をなすように配置されている。
【００５６】
上記補助支持部材２３１のチェーン２３２は、主支持装置２０２の荷重の支持機能が正常であるときは、ジェットファンＦの荷重が作用せず、撓んでいる。このチェーン２３２の長さは、ジェットファンＦが主支持装置２０２で支持されているときにトンネル固定具金具２３４と補助支持金具２３５とが成す直線距離から緩衝器２３３の長さを差し引いた値に、余長を付加した長さに設定されている。
【００５７】
上記緩衝器２３３は、第１実施形態と同様に、弾性変形部材としての圧縮バネで衝撃のエネルギー吸収を行うバネ式の緩衝器である。第２実施形態においても、弾性変形部材として、引張バネ、板バネ及びねじりバネや、エラストマー等を用いた緩衝器を用いてもよく、また、粘性抵抗部材や摩擦抵抗部材を用いた緩衝器を用いてもよい。また、緩衝器は、上記弾性変形部材、粘性抵抗部材、又は、摩擦抵抗部材がエネルギー吸収を行った後に塑性変形してエネルギー吸収を行う塑性変形部材を有してもよい。また、緩衝器は、上記塑性変形部材の塑性変形後に静荷重を支持する静荷重支持部材を有するのが好ましい。
【００５８】
第２実施形態のジェットファンの吊下構造２０１は、上記主支持装置２０２の主支持部材２２１や、トンネル固定金具２２３や、主支持金具２２４等の部材が破損して荷重の支持機能に異常が生じると、補助支持装置２０３により、ジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する。したがって、主支持装置２０２の一部又は全部の荷重の支持機能が失われても、ジェットファンＦが、ジェットファンＦの下方に位置する道路面に落下する不都合を効果的に防止でき、道路交通に対する深刻な影響を効果的に防止できる。
【００５９】
上記主支持装置２０２の荷重の支持機能に異常が生じ、上記補助支持装置２０３によりジェットファンＦの荷重の少なくとも一部が支持されるとき、ジェットファンＦが下方に変位する。そうすると、補助支持装置２０３の補助支持部材２３１のうち、上記主支持装置２０２の異常が生じた部材に対応し、例えば異常が生じた部材に最も近い補助支持部材２３１のチェーン２３２が、上記ジェットファンＦの変位に伴って直線状に伸張し、ジェットファンＦの荷重の一部が作用する。このとき、ジェットファンＦが主支持装置２０２によって支持される位置と、補助支持装置２０３によって支持される位置との差に対応する衝撃が、補助支持装置２０３に作用する。この衝撃は、チェーン２３２が撓んだ状態から直線状に伸張するまでの距離、すなわち、チェーン２３２の余長に対応している。補助支持装置２０３は、この衝撃に耐えるように、安全率が設定されている。更に、この補助支持装置２０３の安全率は、主支持装置２０２の静荷重に対する安全率以下に設定されている。例えば、主支持装置２０２の静荷重に対する安全率を１５に設定する一方、補助支持装置２０３の衝撃荷重に対する安全率を１０に設定する。これにより、補助支持装置２０３の強度を、主支持装置２０２の強度以下にすることができるので、主支持装置２０２を補う補助支持装置２０３に、主支持装置２０２よりも高い強度が必要となるという不均衡を防止できる。
【００６０】
上記各実施形態において、中央主支持部材１２１、端部主支持部材１４１及び主支持部材２２１は、ターンバックルを有する鋼棒で形成されたが、他の線状の材料で形成してもよく、また、チェーンやＰＣ鋼撚り線等の可撓性を有する線状の材料で形成してもよい。
【００６１】
また、上記各実施形態において、補助支持部材１３１，２３１の荷重伝達手段は、チェーン１３２，２３２で形成されたが、鋼撚り線等の他の可撓性を有する材料で形成してもよい。
【００６２】
また、上記各実施形態において、補助支持部材１３１，２３１の緩衝器１３３，２３３は、荷重伝達手段としてのチェーン１３２，２３２と、道路設備支持金具としての補助支持金具１３５，２３５との間に配置したが、緩衝器の設置位置はこれに限定されない。例えば、緩衝器は、荷重伝達手段の途中に配置してもよく、或いは、トンネル固定金具と荷重伝達手段の間に配置してもよい。
【００６３】
また、上記各実施形態において、補助支持部材３１，１３１，２３１の荷重伝達手段３２，１３２，２３２は、主支持装置２，１０２，２０２による荷重の支持機能が正常であるとき、撓んでいたが、荷重を支持しないのであれば撓まなくてもよい。また、荷重伝達手段３２，１３２，２３２は、可撓性を有する材料で形成したが、主支持装置２，１０２，２０２による荷重の支持機能が正常であるときに補助支持装置３，１０３，２０３が荷重を支持しないのであれば、剛性の比較的高い材料で形成してもよい。この場合、荷重伝達手段に伸縮機構を設けるか、緩衝器に荷重の遮断機能を持たせればよい。
【００６４】
また、上記各実施形態において、道路設備として、トンネル内に設置されるジェットファンＦを吊り下げる場合について説明したが、ジェットファンＦ以外の他の道路設備を吊り下げる吊下構造に、本発明を適用することができる。道路設備としては、道路用のトンネル内に設置される設備が広く該当し、例えば換気装置、標識、情報表示装置、ダクト、配管、天井部材、消火機器、照明機器及び信号機等、種々のものが該当する。
【符号の説明】
【００６５】
１，１０１，２０１  ジェットファンの吊下構造
２，１０２，２０２  主支持装置
３，１０３，２０３  補助支持装置
５  トンネル壁面
６  ジェットファンの軸方向部材
７  ジェットファンの中央部
８  ジェットファンの端部
２１，２２１  主支持部材
３１，１３１，２３１  補助支持部材
３２  補助支持装置の荷重伝達手段
１２１  中央主支持部材
１２２，１３４，１４２，２２３，２３４  トンネル固定金具
１２３  中央主支持金具
１３２，２３２  チェーン
３３，１３３，２３３，３３３  緩衝器
１３５，２３５  補助支持金具
１４１  端部主支持部材
１４３  端部主支持金具
２２４  主支持金具
Ｆ  ジェットファン
【要約】
【課題】構成部材に欠陥が生じても、トンネル内の道路設備の落下を効果的に防止できる吊下構造を提供する。
【解決手段】ジェットファンの吊下構造１は、ジェットファンＦの荷重を支持する主支持装置２と、主支持装置２の異常時にジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持する補助支持装置３を備える。主支持装置２は、トンネル壁面５とジェットファンＦの間に接続され、線状の部材で形成された複数の主支持部材２１，２１を有する。補助支持装置３は、トンネル壁面５とジェットファンＦの間に接続され、可撓性を有する荷重伝達手段３２と緩衝器３３を含む複数の補助支持部材３１，３１を有する。主支持装置２に異常が生じると、補助支持装置３の荷重伝達手段３２がジェットファンＦの荷重の少なくとも一部を支持して直線状に伸張する。主支持装置２から補助支持装置３へ荷重が受け替えられるときの衝撃が、緩衝器３３で緩和される。
【選択図】図１【図１】
0005849168.tif 000003
【図２】
0005849168.tif 000004
【図３】
0005849168.tif 000005
【図４】
0005849168.tif 000006
【図５】
0005849168.tif 000007
【図６】
0005849168.tif 000008
【図７】
0005849168.tif 000009
【図８】
0005849168.tif 000010
【図９】
0005849168.tif 000011