(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の構造物に設けられ、他方の構造物から受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと
を備えてなる緩衝装置。
【請求項２】
一方の構造物に設けられ、他方の構造物から伝達される衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置された環状弾性体と
を備えてなる緩衝装置。
【請求項３】
橋桁の橋軸方向端部に、一方の端部が取付けられた連結部材により前記橋桁が橋脚、橋台等の下部構造物から落下するのを防止するための落橋防止装置であって、
前記橋桁の端部に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が挿通される中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置され、かつ前記連結部材が挿通される環状弾性体と
を備えてなる落橋防止装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置に関し、さらに詳細には、例えば橋台のパラペットに設置されて橋桁が衝突する際の衝撃を緩和し、エネルギーを吸収するために用いられる緩衝装置及びその機能を取り入れた落橋防止装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、橋台のパラペットと橋桁端部との間には、橋桁の温度変化による伸縮や活加重による橋桁の回転変位を許容するために遊間が形成されている。橋桁の鉛直荷重を支持する支承としては、近年、ゴム支承が多く採用されている。このゴム支承は地震時においてせん断変形して、そのばねの力で水平力に抵抗するものであるが、これを越える大きな水平力が働いたとき橋桁がパラペットに衝突するため、この衝突力を弱めるための緩衝装置がパラペット側に設置されている。
【０００３】
緩衝装置は、従来、単にゴムからなるもの、ハニカム状緩衝材からなるもの等種々提案されている。しかしながら、これらには一長一短がある。ゴムの場合はエネルギーの吸収量は非常に小さく、ハニカム状緩衝材の場合はエネルギー吸収量は大きいが、特定の荷重に達するとそれ以上の荷重の支持力はなくなる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような技術的背景に基づいてなされたものであって、次の目的を達成するものである。
この発明の目的は、簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を期待することができる緩衝装置及びそれを組み込んだ落橋防止装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記課題を達成するために、次のような手段を採用している。
すなわち、この発明は、一方の構造物に設けられ、他方の構造物から受ける衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の端部に固定され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと
を備えてなる緩衝装置にある。
【０００６】
また、この発明は、一方の構造物に設けられ、他方の構造物から伝達される衝撃力を緩和し、エネルギーを吸収するための緩衝装置であって、
前記一方の構造物に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合された中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置された環状弾性体と
を備えてなる緩衝装置にある。
【０００７】
さらに、この発明は、橋桁の橋軸方向端部に、一方の端部が取付けられた連結部材により前記橋桁が橋脚、橋台等の下部構造物から落下するのを防止するための落橋防止装置であって、
前記橋桁の端部に固定された支持筒と、
この支持筒の内部に軸方向に移動自在に配置され、中央にテーパ孔が設けられた支圧板と、
前記テーパ孔に先端部が嵌合され、かつ前記連結部材が挿通される中空の筒形くさびと、
前記支圧板によって区画される前記支持筒の内部に配置され、かつ前記連結部材が挿通される環状弾性体と
を備えてなる落橋防止装置にある。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の実施の形態を図面を参照しながら以下に説明する。図１は、この発明による緩衝装置１の適用例を示している。橋桁２は桁端部において橋台３上に設置されたゴム支承４により鉛直荷重が支持されている。ゴム支承４は周知のように、ゴム層と鋼板を積層してなるものである。橋桁の桁端部と橋台３のパラペット５との間には遊間６が形成され、緩衝装置１はこの遊間６に設置され、桁端部と対向するようにパラペット５に固定されている。
【０００９】
図２は緩衝装置１の詳細を示す軸方向断面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。緩衝装置１は支持円筒７、支圧板８及び円筒形くさび９で構成されている。支持円筒７の一方の端部はベースプレート１０に溶接等により固定され、このベースプレート１０はアンカーボルト１１によりパラペット５に固定されている。
【００１０】
支圧板８は支持円筒７の他方の端部に溶接等により固定され、この支圧板８の中央部には支持円筒側７に向けて径が漸減するテーパ孔１２が形成されている。このテーパ孔１２に、後端部にストッパ部１６を有する円筒形くさび９の先端部が嵌合している。円筒形くさび９の外周面はテーパ孔１２と同方向に径が漸減するテーパ面９ａとなっていて、支圧板８への取付時にはテーパ孔１２に軽く圧入された状態で嵌合している。テーパ孔１２及び円筒形くさび９の外周面９ａのテーパ角度は、１度から１５度の範囲から選択される。支圧板８及び円筒形くさび９を含む緩衝装置１を構成する各部材は、いずれも鋼材で作られている。
【００１１】
上記緩衝装置１において、大地震時に橋桁２に作用する慣性力により衝撃荷重Ｐが加わると、円筒形くさび９は半径方向に絞り込まれながらテーパ孔１２に圧入し、図２に鎖線で示すように支持円筒７内に押し込まれる。このとき、例えばハンマーで木材に釘を打ち込む場合に、ハンマーの慣性力が釘と木材との摩擦力で吸収されて反動が無くなる（すなわちハンマーの持つエネルギーが吸収される）如く、円筒形くさび９と支圧板８との間に生じる摩擦力で橋桁２の慣性力によるエネルギーが吸収される。
【００１２】
また、ハンマーで木材に釘を打ち込む場合に、釘は初めは小さい力で木材に入り込むが、入り込むにしたがって徐々に大きな力を必要とすると同様に、円筒形くさび９は絞り込み圧入に伴って支圧板８との摩擦力が順次増加する。このように、圧入に伴って摩擦力が順次増加することから、高いエネルギー吸収効果が得られる。
【００１３】
図４は別の実施形態を示す軸方向断面図、図５は図４のＢ−Ｂ線矢視図である。上記実施形態では支圧板８に１個の円筒形くさび９を取り付けたが、この実施形態のように支圧板８に複数個の円筒形くさび９を取り付けるようにしてもよい
【００１４】
図６は、さらに別の実施形態を示す軸方向断面図、図７は図６のＣ−Ｃ線断面図である。この実施の形態では支圧板８が支持円筒７の内部に軸方向に移動自在に配置されている。また、円筒形くさび９の先端及び後端にはそれぞれ蓋体１３及びストッパプレート１４が設けられ、これらの部材１３，１４はボルト１５により一体に連結されている。先端の蓋体１３の外周面は円筒形くさび９のテーパ角度よりも大きいテーパ面となっている。
【００１５】
また、支圧板８によって区画される支持円筒７の内部には、環状ゴム２０が支圧板８の内面に接して配置されている。環状ゴム２０は天然ゴム又はクロロプレンゴム等からなり、内外周に支圧板８側に向けて径が漸減する内周テーパ面２０ａ及び外周テーパ面２０ｂを有している。図において符号２２は補強リブを示している。
【００１６】
この実施形態の場合、円筒形くさび９が衝撃荷重Ｐを受けると、支圧板８が移動して、環状ゴム２０が半径方向に膨出しながら圧縮変形し、衝撃を緩和するとともにエネルギーを吸収する。そして、所定の荷重に達すると円筒形くさび９がテーパ孔１２に圧入し、摩擦によりエネルギーが吸収される。
【００１７】
環状ゴム２０は支持円筒７との間に隙間２１を形成する外周テーパ面２０ｂを持っているので、半径方向内方のみならず外方にも膨出可能である。したがって、環状ゴム２０の変形量が大きく、高いエネルギー吸収効果が得られる。また、環状ゴム２０は内周にもテーパ面２０ａを持っているので、半径方向内方に膨出しても円筒形くさび９の圧入を遮断することはなく、支圧板８から押し出された円筒形くさび９は環状ゴム２０の内周面を押しのけながら入ってゆくことになる。
【００１８】
なお、この実施形態のように環状ゴム２０を併用する場合、円筒形くさび９は、橋桁２から受ける荷重が設計荷重の 20％〜 60％ 程度に達したときに圧入が始まり、設計荷重で所定量の圧入が終了するように設計する。また、図２，図３に示した実施形態のように、ゴムを併用しない場合は設計荷重の 0 〜 10％ ぐらいから圧入が始まるようにする。
【００１９】
図８及び図９は、図６及び図７に示した緩衝装置を組み込んだ落橋防止装置の実施形態を示し、図８は橋軸直角方向に沿って見た正面図、図９は水平断面図である。この実施の形態は、橋桁２，２の各桁端部を落橋防止装置３０によって連結した例である。
【００２０】
落橋防止装置３０は橋桁２，２の各桁端部に取付けられ、これらの桁端部を連結する部材である連結ケーブル３１を有している。図９に示すように、落橋防止装置３０はブラケット３２を介して桁端部に取り付けられる。このブラケット３２は橋桁２のウェブ（鋼桁の場合）にライナープレート３３を介して多数の取付ボルト３４により固定される取付プレート３５と、取付プレート３５に設けられた上下一対の水平プレート３６，３６と、これらの水平プレート３６，３６の中間部を横切る橋軸方向に直角な鉛直プレート３７と、水平プレート３６，３６間に設けられた一対の仕切プレート３８，３８とからなっている。
【００２１】
緩衝装置１を構成する支持円筒７はベースプレート１０を介して鉛直プレート３７に水平向きに固定されている。この支持円筒７の内部には上記実施形態で説明したように、支圧板８と環状ゴム２０とが配置され、支圧板８のテーパ孔１２には円筒形くさび９が嵌合している。
【００２２】
水平プレート３６及び仕切プレート３８，３８により区画された空間３９の入口部には偏向ブロック４０が固定されている。この偏向ブロック４０はポリエチレン等の合成樹脂を成形した２つの分割ブロックからなり、入口側が漸次広がる連結ケーブルの挿通孔４１を有している。
【００２３】
連結ケーブル３１は、偏向ブロック４０、鉛直プレート３７、環状ゴム２０及び円筒形くさび９に挿通され、端部４２が円筒形くさび９から突出している。なお、この連結ケーブル３１はＰＣ鋼より線３１ａと、ＰＣ鋼より線３１ａが挿入固定される鋼製のマンション３１ｂと、ＰＣ鋼より線３１ａを被覆する合成樹脂製の被覆材３１ｃとからなっている。
【００２４】
連結ケーブル３１の端部４２すなわちマンション３１ｂの端部４２には、雄ねじ部４３が形成されている。この雄ねじ部４３には、それぞれストッパを構成するワッシャ４４とナット４５が装着されている。そして、ワッシャ４４と支圧板８との間には、マンション３１ｂを包囲するコイルスプリング４６が配置されている。連結ケーブル３１の移動量は、ナット４５の装着位置を変えることにより調整することができる。筒状のカバー４７は、連結ケーブル３１の端部４２を覆うためのものであって、支持円筒７に着脱自在に取付けられている。
【００２５】
上記落橋防止装置において、大地震により橋桁２が慣性力を受けると、連結ケーブル３１には水平方向の衝撃力Ｐが作用する。この衝撃力によりコイルスプリング４６が圧縮変形するとともに、支圧板８が支持円筒７内を移動する。この支圧板８の移動により、上記実施形態で説明したと同様に環状ゴム２０が半径方向に膨出しながら圧縮変形する。また、円筒形くさび９が支圧板８のテーパ孔１２に圧入し、環状ゴム２０の圧縮変形と円筒形くさび９の圧入の際の摩擦により衝撃エネルギーが吸収される。
【００２６】
図１０は、この発明による緩衝装置の力学特性を示す荷重−変位線図（Ｐ−δ線図）である。Ａはゴムのみを用いた場合の特性線、Ｂは円筒形くさびのみを用いた場合の特性線、Ｃはゴム及び円筒形くさびを併用した場合の特性線である。斜線部Ｘ1 及びＸ2 は、それぞれゴムのみを用いた場合と、ゴム及び円筒形くさびを併用した場合とのエネルギー吸収量を示している。ゴムのみを使用した場合は、立ち上がりが大きく緩衝作用の点では優れているが、エネルギー吸収量は小さい。一方、くさびを使用すると設計荷重Ｐに達するまでの変形量が大きいので、エネルギー吸収量は大きくなる。したがって、これらゴム及びくさびを併用すると（特性線Ｃ）、所定荷重Ｐ1 でくさびが働き、緩衝作用及びエネルギー吸収量に関して良好な特性が得られる。
【００２７】
上記実施の形態は例示にすぎず、この発明は種々の改変が可能である。すなわち、この発明による緩衝装置は、上記実施の形態に限らず、衝撃荷重が作用する構造物であれば各種の構造物に適用できる。また、緩衝装置を構成する各部材の形状は上記実施の形態に限らず、円筒形に代えて多角形筒としても所要の効果が得られる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、この発明の緩衝装置は、くさびの圧入の際の摩擦によるエネルギー吸収を図ったものであり、簡単な構造で大きなエネルギー吸収量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による緩衝装置の適用例を示す図である。
【図２】緩衝装置の詳細を示す軸方向断面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】別の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ線矢視図である。
【図６】さらに別の実施形態を示す軸方向断面図である。
【図７】図６のＣ−Ｃ線断面図である。
【図８】図６，図７に示した緩衝装置を組み込んだ落橋防止装置の実施形態を示す、橋軸直角方向に沿って見た図である。
【図９】同上のものの水平断面図である。
【図１０】この発明による緩衝装置の力学特性線図である。
【符号の説明】
１：緩衝装置
２：橋桁
３：橋台
４：ゴム支承
８：支圧板
９：円筒形くさび
１２：テーパ孔
２０：環状ゴム
３０：落橋防止装置
３１：連結ケーブル
３２：ブラケット
４４：ワッシャ
４５：ナット
４６：コイルスプリング
【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】
0004448956.tif 000009
【図９】
0004448956.tif 000010
【図１０】
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