(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の領域を挟んで対向する位置に対を成して設けられている中空状の柱体が倒壊するのを防止する柱体倒壊防止構造であって、
前記柱体の中空部内に立設された棒状部材と、
前記対を成す柱体の上部に架け渡された梁部材と、
を備え、
前記棒状部材は前記柱体に対して斜めに立設されており、
前記棒状部材の上端部が、前記柱体の内面に当接していることを特徴とする柱体倒壊防止構造。
【請求項２】
前記棒状部材の上端部は丸みを帯びた形状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の柱体倒壊防止構造。
【請求項３】
前記棒状部材は、複数の鋼材が束ねられて棒状に拘束されたものであり、
前記棒状部材は、前記複数の鋼材の束の間隙に充填されたモルタル又はコンクリートからなる充填材を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の柱体倒壊防止構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大規模地震によって柱体が倒壊するのを防止するための柱体倒壊防止構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
東日本大震災では、列車に電力を送電する電化柱の基礎部（根元）が破壊され、多くの電化柱が倒壊するという甚大な被害の発生が報告されている。
このような大規模地震によって柱体が倒壊するのを防止するため、柱体の基礎部の周囲に鋼板を巻き付けるなどして柱体を補強する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２２４５１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の技術によって柱体を補強するには、柱体の基礎部に鋼板を巻き付ける作業を行うための空間が必要となる。そのため、柱体の近傍に側壁などの構造物があり、その構造物と柱体との距離が僅かであるような場合には、この技術による耐震補強を行うことが困難となることがあった。
また、この技術によって耐震補強された柱体が倒壊することを免れても、一部損傷した柱体が列車の軌道側に大きく傾いてしまった場合には、その柱体が列車に接触してしまう虞があった。
【０００５】
本発明の目的は、柱体が倒壊するのを防止することができる柱体倒壊防止構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、この発明は、
所定の領域を挟んで対向する位置に対を成して設けられている中空状の柱体が倒壊するのを防止する柱体倒壊防止構造であって、
前記柱体の中空部内に立設された、前記中空部の内径よりも外径が小さい棒状部材と、
前記対を成す柱体の上部に架け渡された梁部材と、
を備え、
前記棒状部材は前記柱体に対して斜めに立設されており、
前記棒状部材の上端部が、前記柱体の内面に当接しているようにした。
【０００７】
かかる構成の柱体倒壊防止構造によれば、例えば、大規模地震などによって柱体の基礎部が破壊されてしまった場合でも、柱体は中空部内に立設されている棒状部材に寄り掛かることができ、その棒状部材によって支持されるので、柱体が所定の領域側に倒壊するのを防ぐことができる。例えば、金属製の棒状部材を用いれば、柱体の重みによって若干折れ曲がることがあっても、寄り掛かる柱体を支持することができるので、柱体が倒壊するのを防ぐことができる。
特に、対を成す柱体間に架け渡された梁部材によって、対を成す柱体は互いに近づき難くなっているので、棒状部材に寄り掛かった状態で支持されている柱体は、領域側にそれ以上傾倒することはなく、その柱体が領域側にある設備や構造物と接触してしまうことを防ぐことができる。
また、柱体に対して斜めに立設されている棒状部材の上端部が柱体の内面に当接していれば、地震の揺れに伴い柱体に発生する振れや変形を小さくすることができ、柱体の損傷を低減することができる。
【０００８】
また、望ましくは、
前記棒状部材の上端部は丸みを帯びた形状に形成されているようにした。
棒状部材の上端部が丸みを帯びていれば、棒状部材の上端部が柱体の内面に当接した箇所を傷付けてしまうことはない。つまり、棒状部材の上端部の角を取って丸みを帯びた形状にすることで、棒状部材によって柱体の内面に破壊の起点となってしまうような傷を付けてしまわないようにした。
具体的には、上端部を柱体の内面に当接させて棒状部材を斜めに配設することで、棒状部材をつっかえ棒のように機能させた場合でも、その上端部が丸みを帯びた形状であれば、上端部が当接している位置で柱体の変形を過度に拘束してしまうことはなく、その当接位置が柱体の破壊の起点になってしまうことはない。
【０００９】
また、望ましくは、
前記棒状部材は、複数の鋼材が束ねられて棒状に拘束されたものであり、
前記棒状部材は、前記複数の鋼材の束の間隙に充填されたモルタル又はコンクリートからなる充填材を有するようにした。
複数の鋼材を束ねてなる棒状部材であれば、束ねる鋼材の径や本数に応じて棒状部材の太さや強度・剛性を調整することができる。
また、複数の鋼材の束を鋼管に入れた構成の棒状部材であってもよい。
例えば、複数の鋼材の束の間隙にモルタルやコンクリートなどを充填した構成の棒状部材や、複数の鋼材の束を鋼管に入れた後に鋼材の束の間隙にモルタルやコンクリートなどを充填した構成の棒状部材のような、鉄筋コンクリート製（ＲＣ製）の棒状部材であれば、柱体が倒壊するのを好適に防ぐことができる。
【００１３】
また、望ましくは、
前記棒状部材は、前記柱体の四分の一以上、三分の二以下の長さを有するようにした。
なお、棒状部材の長さは、柱体の三分の一程度であることが好ましい。
棒状部材が柱体の三分の一程度の長さを有していれば、基礎部が破壊されてしまった柱体が棒状部材に寄り掛かっても、柱体がそれ以上傾倒しないように支持することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、柱体が倒壊するのを防止することができる柱体倒壊防止構造が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態の柱体倒壊防止構造を示す正面図である。
【図２】柱体倒壊防止構造の棒状部材の近傍を拡大して示す説明図である。
【図３】柱体が破壊された状態での柱体倒壊防止構造の要部を示す説明図である。
【図４】柱体倒壊防止構造の変形例を示す説明図である。
【図５】柱体倒壊防止構造の変形例を示す説明図である。
【図６】柱体倒壊防止構造の変形例を示す説明図であり、棒状部材近傍の拡大図（ａ）と、その棒状部材の断面図（ｂ）である。
【図７】柱体倒壊防止構造の変形例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して、本発明に係る柱体倒壊防止構造の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。
【００１７】
図１は柱体倒壊防止構造１００を示す正面図である。この柱体倒壊防止構造１００は、高架橋Ｐにおける列車の軌道Ｒを挟んで対向する位置に対を成して設けられている中空状の柱体１の倒壊防止を図っている。
【００１８】
柱体１は、その下部が高架橋Ｐに埋め込まれた状態で、高架橋Ｐの両側の所定位置に鉛直向きに固設されている。柱体１の近傍には側壁Ｗが設けられている。
高架橋Ｐに立設された柱体１は、いわゆる電化柱であり、柱体１の上部には列車に電力を供給するための饋電線やトロリー線を支持するブラケット２が固定バンド２ａによって固定されている。なお、ブラケット２は、バンド構造ではない他の固定手段によって柱体１に固定されていてもよい。
この柱体１は、骨組みに鋼材１ｃ（図３参照）を使用した略円筒形状を呈するコンクリート柱であって、長手方向に貫通した中空部１ａを有している。
【００１９】
本実施形態の柱体倒壊防止構造１００は、図１、図２に示すように、柱体１の中空部１ａ内に立設された棒状部材１０と、柱体１の上部に架け渡された梁部材２０とを備えている。
【００２０】
棒状部材１０は、例えば、円柱形状を呈する金属製の芯材であり、中空部１ａ内に鉛直な姿勢で立設されている。
具体的には、中空部１ａ内の底部に鉛直向きに挿入した棒状部材１０の周囲にモルタルなどの固化材料を流し込んで形成した固定部材１１によって、棒状部材１０は柱体１の基礎部（根元）に相当する位置に立設されている。
この棒状部材１０は、柱体１の中空部１ａの内径よりも外径が小さい円柱状の芯材であるので、柱体１内部に容易に挿入することができる。
なお、柱体１の中空部１ａの内径は一般的に２３０〜２６０ｍｍ程度であるので、棒状部材１０としては、直径が１３０〜１６０ｍｍ程度の丸鋼を用いることができる。
また、棒状部材１０は、例えば、柱体１の長さの四分の一より長く、三分の二より短いサイズを有している。本実施形態の棒状部材１０は、柱体１の三分の一の長さを有している。
【００２１】
この棒状部材１０は、クレーンなどによって吊り下げられた姿勢で、柱体１の蓋部１ｂを外して開いた柱体１の上部開口から中空部１ａ内に挿入される。
また、固定部材１１は、柱体１の下部側面に形成した小孔（図示省略）から所定量の固化材料を流し込み、硬化させることで形成される。
なお、固化材料を流し込むために柱体１の側面に形成した小孔（図示省略）を利用して、柱体１を挿入する前の中空部１ａ内の状態、柱体１を挿入して固化材料を流し込む前の状態、固化材料が硬化して固定部材１１を形成した後の状態などをファイバースコープによって確認することができる。
【００２２】
梁部材２０は、対を成す柱体１間に亘る長さを有している、例えば鋼製の長尺な部材であり、柱体１におけるブラケット２よりも上の位置に梁固定具２０ａによって取り付けられている。
この梁部材２０が対向している柱体１の上部に架け渡されていることで、地震の揺れに伴い柱体１に発生するモーメントを小さくすることができる。
なお、梁部材２０の形状は任意であり、板状であっても棒状であっても管状であってもよいが、大規模地震が発生した場合に梁部材２０が曲がることで、地震の揺れに伴い柱体１に生じる歪を逃がすことを可能する太さや厚みに設計されている。つまり、大規模地震の揺れによって柱体１が破損する前に、梁部材２０が曲がって柱体１の歪を逃がすことで、柱体１のダメージを最小限に抑えることを可能にしている。
【００２３】
次に、この柱体倒壊防止構造１００による柱体１の倒壊防止の作用効果について説明する。
【００２４】
高架橋Ｐに固定されている柱体１の根元部分が柱体１を立設させている支点であるので、地震の揺れによって柱体１に生じる歪は、柱体１の根元部分に集中しやすくなっている。
そのため、大規模地震が発生した場合、図３に示すように、柱体１の基礎部が破壊されてしまうことがある。
【００２５】
図３に示すように、基礎部のコンクリート部分が破砕されてしまった柱体１は、棒状部材１０に寄り掛かるようになる。
柱体１の中空部１ａ内に立設されている棒状部材１０は、柱体１の三分の一の長さを有しているので、基礎部が破壊されてしまった柱体１が寄り掛かっても、棒状部材１０は柱体１がそれ以上傾倒しないように支持することができるようになっている。
【００２６】
なお、棒状部材１０の長さが柱体１の長さの三分の二を超えている場合、地震の揺れによって棒状部材１０が曲がってしまうことがある。これは、地震の揺れによって柱体１が揺動する範囲は柱体１の上部ほど大きいので、棒状部材１０が長いと大きく撓った柱体１に押されてしまうことによる。棒状部材１０が曲がっていると、その棒状部材１０に寄り掛かる柱体１の傾きが大きくなってしまうので好ましくない。また、棒状部材１０の長さが柱体１の長さの三分の二を超えている場合、継手が必要になったり、その重量が重くなったりするため、柱体１を中空部１ａ内に挿入する施工性が悪くなるので好ましくない。
また、棒状部材１０が、少なくとも柱体１の四分の一の長さを有していれば、寄り掛かる柱体１を支持することができる。
従って、棒状部材１０の長さは、柱体１の長さの四分の一より長く、三分の二より短いことが好ましい。また、棒状部材１０の長さは、柱体１の長さの二分の一より短いことがより好ましく、柱体１の長さの三分の一程度であることがより一層好ましい。
より具体的には、棒状部材１０の長さは、地際から上の長さで柱体１の三分の一程度であることが好ましく、例えば地際から３ｍ程度の長さを有していればよい。
【００２７】
また、対を成す柱体１間には梁部材２０が架け渡されているので、その梁部材２０が大規模地震の揺れによって僅かに曲がることはあっても、柱体１同士は近付き難くなっているので、柱体１間の距離を保つことができるようになっている。
つまり、柱体１が棒状部材１０に寄り掛かった状態であっても、対を成す柱体１間の距離は梁部材２０によって保たれるので、柱体１がそれ以上軌道Ｒ側に傾倒することはなく、その柱体１が軌道Ｒ上の列車には接触しないようになっている。
【００２８】
このように、本実施形態の柱体倒壊防止構造１００であれば、大規模地震などによって柱体１の基礎部が破壊されてしまった場合でも、柱体１の中空部１ａ内に立設されている棒状部材１０によって柱体１は支持されるので、柱体１が軌道Ｒ上に倒壊するのを防ぐことができる。
特に、対を成す柱体１間に架け渡された梁部材２０によって、柱体１が軌道Ｒ側に大きく傾かないようになっているので、棒状部材１０に寄り掛かった状態で支持されている柱体１が軌道Ｒ上の列車に接触してしまうことを防ぐことができる。
【００２９】
例えば、棒状部材１０のみで柱体１が倒壊するのを防止する試みがあるが、柱体１にはブラケット２や架空線による偏心荷重が作用しているので、棒状部材１０の先端側に破壊後の柱体１が乗りかかるようになった場合、棒状部材１０だけでは棒状部材１０の変形が進んでしまい、柱体１の傾倒が進行して列車に接触する可能があることがわかった。これを避けるために、梁部材２０を併用する本願技術を想到するに至った。
なお、梁部材２０によって柱体１を繋ぐことで、柱体１に発生するモーメントを小さくでき、柱体１が壊れ難くなる。
また、梁部材２０によって柱体１を繋ぐことで、ブラケット２による偏心荷重を解消でき、柱体１が棒状部材１０に乗りかかり難くなる。また、梁部材２０によって柱体１を繋ぐことで、柱体１破壊時の変位を小さくでき、柱体１が棒状部材１０に乗りかかり難くなる。柱体１が棒状部材１０に乗りかかるような状況を避けることで、棒状部材１０の変形は進まず、柱体１の傾倒が進行してしまうことはない。一方、柱体１が棒状部材１０に乗りかかる状態になると、柱体１の振動が棒状部材１０に直接伝わることで、棒状部材１０の変形が進んでしまうので好ましくない。
【００３０】
以上のように、この柱体倒壊防止構造１００であれば、所定の領域である軌道Ｒを挟んで対向する位置に対を成して立設されている中空状の柱体１が軌道Ｒ上に倒壊するのを防止することができるので、大規模地震の発生時などに、軌道Ｒ上の列車の安全を確保することが可能になる。
【００３１】
なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図４に示すように、棒状部材１０の上端部１０ａが柱体１の内面に当接する姿勢や配置で、棒状部材１０が柱体１の中空部１ａ内に立設されていてもよい。
特に、この棒状部材１０の上端部１０ａは角を取って丸みを帯びた形状に形成されており、例えば半球面状に形成された先端を有している。
このように、棒状部材１０の上端部１０ａが柱体１の内面に当接していれば、地震の揺れに伴い柱体１に発生する振れや変形を小さくすることができ、柱体１の損傷を低減することができる。
また、柱体１の内面に当接する棒状部材１０の上端部１０ａは丸みを帯びているので、棒状部材１０が当接した箇所を傷付けてしまうことや、その当接箇所で柱体１の変形を過度に拘束してしまうことはない。つまり、棒状部材１０の上端部１０ａの角を取って丸みを帯びた形状にすることで、棒状部材１０によって柱体１の内面に破壊の起点となってしまうような傷を付けたり、過度の拘束をしたりしないようにしている。
【００３２】
また、図５に示すように、柱体１の内面に当接するスペーサー１２を棒状部材１０に取り付けてもよい。
スペーサー１２は、例えば、硬質ゴム製の環状部材であり、棒状部材１０の先端側に取り付けられている。
このように、棒状部材１０の先端側にスペーサー１２が取り付けられていて、そのスペーサー１２が柱体１の内面に当接していれば、地震の揺れに伴い柱体１に発生する振れや変形を小さくすることができ、柱体１の損傷を低減することができる。
【００３３】
また、図６（ａ）（ｂ）に示すように、複数の鋼材１５が束ねられて棒状に拘束されてなる棒状部材１０であってもよい。
この棒状部材１０は、例えば、直径２５ｍｍの鋼材１５を１９本、内径１４０ｍｍの鋼管１６内に詰め込んで形成されている。なお、各鋼材１５は、鋼管１６の上部および下部に点付溶接によって固定されている。
また、複数の鋼材１５の束の間隙には、モルタル又はコンクリートなどの充填材１７が充填されている。つまり、ここでは鋼板巻ＲＣ部材のような、鉄筋コンクリート製（ＲＣ製）の棒状部材１０を用いている。
このような複数の鋼材１５を束ねてなる棒状部材１０であれば、束ねる鋼材１５の径や本数に応じて棒状部材１０の太さや剛性を調整することができるので、中空部１ａの内径サイズや柱体１の重量に対応させた棒状部材１０を用いた柱体倒壊防止構造１００を構築することが可能になる。
【００３４】
また、図７に示すように、固定部材１１を配設せず、棒状部材１０の基部を固定しない構造の柱体倒壊防止構造１００であってもよい。
棒状部材１０が中空部１ａ内で自立して、基礎部が破壊された柱体１を支えることが可能であれば、固定部材１１を配設しない構造の柱体倒壊防止構造１００であっても、柱体１が軌道Ｒ上に倒壊するのを防止することができる。
【００３５】
なお、以上の実施の形態においては、所定の領域は列車の軌道Ｒであるとし、列車の軌道Ｒを挟んでいる柱体１の倒壊を防止する柱体倒壊防止構造１００を例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、所定の領域として道路や公園などを挟んでいる柱体１に、この柱体倒壊防止構造１００を適用して地震による倒壊を防止するようにしてもよい。
【００３６】
また、以上の実施の形態においては、棒状部材１０の上端部１０ａを切削・研磨するなどして、その上端部１０ａを半球状に丸めるようにしたが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、棒状部材１０の上端部に丸みを帯びた形状のスペーサーを被せることで、棒状部材１０が当接する箇所を傷付けないようにしてもよい。
【００３７】
また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００３８】
１      柱体
１ａ    中空部
２      ブラケット
１０    棒状部材
１０ａ  上端部
１１    固定部材
１２    スペーサー
１５    鋼材
１６    鋼管
１７    充填材
２０    梁部材
１００  柱体倒壊防止構造
Ｒ      軌道
Ｐ      高架橋
【図１】
0006401983.tif 000002
【図２】
0006401983.tif 000003
【図３】
0006401983.tif 000004
【図４】
0006401983.tif 000005
【図５】
0006401983.tif 000006
【図６】
0006401983.tif 000007
【図７】
0006401983.tif 000008