JP2004036130A

JP2004036130A - 落橋防止装置

Info

Publication number: JP2004036130A
Application number: JP2002192049A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sakurai; 桜井　弘幸
Original assignee: Toyo Tire and Rubber Co Ltd
Current assignee: Toyo Tire Corp
Priority date: 2002-07-01
Filing date: 2002-07-01
Publication date: 2004-02-05

Abstract

【課題】弾性緩衝材自体の材料強度を高めて許容支圧応力の著しい増大を図り、全体構造の簡単化、小型化、軽量化並びにコストダウンを実現しながら、大地震等の衝撃的な圧縮荷重に対し高い吸収性能を安定よく維持できるようにする。
【解決手段】橋桁の端部近傍側壁面に固定されたブラケット１の荷重受け板３に固定保持される弾性緩衝材４として、ゴム弾性体４ａ中に短繊維４ｂ…を混練してシート状に形成された短繊維補強ゴム４Ａの複数枚を、各短繊維補強ゴム４Ａの繊維４ｂ…の配向方向が周方向で等分配置されるように互いに配向角度を付けて積層した構造に構成したものを使用する。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震等の外力が加わった場合に橋桁が橋脚や橋台等の下部構造物から落下することを防止するように構成されている落橋防止装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の落橋防止装置として従来より次のような構成のものが知られている。その一つは、図４及び図５に示すように、橋脚や橋台等の下部構造物２１上に載架された鉄鋼製、鉄筋コンクリート製あるいはプレストレスコンクリート製の橋桁２２Ａの端部近傍の側壁面に固定されたブラケット１と、このブラケット１の前面側に固定された二つ割り形式のケーブルガイド２と、このケーブルガイド２の背面側に位置するブラケット１の荷重受け板３に固定保持された弾性緩衝材４と、この弾性緩衝材４、ブラケット１の荷重受け板３及びケーブルガイド２の中央部を貫通して隣接する橋桁２２Ｂの端部近傍の側壁面側に固定のブラケット１間に亘り架設されたＰＣ鋼等の連結ケーブル５と、この連結ケーブル５の端部に固定されたストッパー６と弾性緩衝材４の間に介在されたスプリング７等とを具備してなり、上記弾性緩衝材４は、クロロプレンゴムなどの弾性ゴム単体から構成されている。
【０００３】
上記構成の落橋防止装置２０においては、橋桁２２Ａ，２２Ｂの温度変化に伴う伸縮及び地震等の外力が作用した場合の橋桁２２Ａ，２２Ｂの相対移動をスプリング７の圧縮変位によって吸収する一方、大地震等によって橋桁２２Ａ，２２Ｂが大きく移動することに伴いスプリング７が最大限にまで弾性的に縮小され剛体化された状態で連結ケーブル５を介してブラケット１の荷重受け板３に作用する衝撃的な圧縮荷重を弾性緩衝材４の圧縮変形により吸収する。これによって、衝撃荷重がブラケット１や連結ケーブル５に加わることを緩和し、落橋しようとする橋桁２２Ａ，２２Ｂを連結ケーブル５で連結支持して下部構造物２１からの脱落を防止する。
【０００４】
他の一つは、例えば特開平１１−６１７４０号公報、特開平１０−１３１１２３号公報、特開２０００−２２０１１１号公報等に開示されているように、上記の図５に示す落橋防止装置２０と同様な構成要素を備えたものを基本構成とし、これに加えて、弾性ゴム単体からなる弾性緩衝材をブラケットに固定されたシリンダ（筒状部材）内に収容させるとともに、そのシリンダ内にスプリングを介して作用する圧縮荷重を弾性緩衝材に伝達するピストン状の支圧板を摺動自在に嵌合保持させて弾性緩衝材をシリンダ及び支圧板により密閉するように構成したものであり、このような構成の落橋防止装置の場合は、衝撃的な圧縮荷重を受けたとき、弾性緩衝材が支圧板で密閉されることで、この弾性緩衝材の許容支圧応力を高めて小さな断面積の弾性緩衝材で衝撃的な圧縮荷重を支持して所定の落橋防止機能を発揮する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記した従来の落橋防止装置のうち、図５に示したような構成を有する前者のものでは、弾性緩衝材４を構成する弾性ゴム単体の材料強度が連結ケーブル５に比べて非常に小さく、この弾性緩衝材４で連結ケーブル５と同等な強度を負担させるためには弾性緩衝材４の受圧面積を大きく設定する必要があり、その結果、弾性緩衝材４自体が大径化するのみならず、周辺部材、例えば弾性緩衝材４を固定保持する荷重受け板３を有するブラケット１等も大きくしなければならないことから、落橋防止装置２０全体が大型化、重量化して、該装置２０の施工作業を複雑化するとともに、コストが嵩み、さらに、大地震等による衝撃的な圧縮荷重の負担によって弾性緩衝材４が永久変形して塑性化され、以降の衝撃的圧縮荷重に対して高い吸収性能を安定よく発揮させることができないという問題がある。
【０００６】
一方、シリンダ及び支圧板を付加した構成を有する後者のものでは、大きな衝撃的圧縮荷重を受けたとき、弾性緩衝材を密閉することで、この弾性緩衝材の許容支圧応力を高めることが可能であり、その分だけ弾性緩衝材の断面積を縮小して前者のものに比べて落橋装置全体の小型化、軽量化が図れ、かつ、施工作業の容易化及びコストダウンが図れるという利点を有している。しかしながら、この後者の落橋防止装置においても、弾性緩衝材はあくまでもクロロプレンゴム等の弾性ゴム単体であるから、弾性緩衝材自体の材料強度が小さく、それに伴い許容支圧応力も低い。そのため、衝撃的な圧縮荷重が作用したときの弾性緩衝材の密閉化による許容支圧応力の増大を見込んだとしても、この弾性緩衝材の断面積の縮小度合は僅かであり、また、弾性緩衝材の他にシリンダ及び支圧板等を付加する必要があることも相俟って、装置全体の構造が複雑になるとともに、小型化、軽量化並びにコストダウンにも自ずと限界があった。
【０００７】
本発明は上記のような実情に鑑みてなされたもので、弾性緩衝材自体の材料強度を高めることで許容支圧応力の著しい増大を図り、全体構造を簡単にし、かつ、小型化、軽量化並びにコストダウンを実現しながら、大地震等による衝撃的な圧縮荷重に対して高い吸収性能、ひいては落橋防止機能を常に安定よく維持することができる落橋防止装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る落橋防止装置は、橋桁の端部近傍の側壁面に固定されたブラケットと、このブラケットの荷重受け板に固定保持された弾性緩衝材と、この弾性緩衝材及びブラケットの荷重受け板の中央部を貫通して隣接する橋桁側に固定のブラケット間に亘り架設された連結ケーブルと、この連結ケーブルの端部に固定されたストッパーと弾性緩衝材の間に介在されたスプリングとを具備してなる落橋防止装置であって、
上記弾性緩衝材は、ゴム弾性体中に短繊維を混練してシート状に形成された短繊維補強ゴムの複数枚を、各短繊維補強ゴムの繊維の配向方向が周方向で等分配置されるように互いに配向角度を付けて積層した構造に構成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
上記構成の本発明によれば、複数枚の短繊維補強ゴムが積層された構造の弾性緩衝材を使用することにより、弾性ゴム単体のものに比べて弾性緩衝材の材料強度（耐力）が高められて圧縮荷重に対するエネルギー吸収能力の向上が図れるとともに、シリンダ及び支圧板等を付加しなくても弾性緩衝材自体の許容支圧応力の増大を図ることが可能となる。これによって、連結ケーブルと同等な強度を負担させるために必要な弾性緩衝材の受圧面積が小さくてすみ、その分だけ弾性緩衝材の断面積を縮小することが可能で、落橋装置全体の構造の簡単化と共に小型化、軽量化が図れ、それに伴って施工作業の容易化及びコストダウンも図れる。また、弾性緩衝材を構成する複数枚の短繊維補強ゴムが、それらの繊維の配向方向が周方向で等分配置されるように互いに配向角度を付けて積層された構造であるから、大地震等による衝撃的な圧縮荷重の負担によって弾性緩衝材が永久変形して塑性化されたり、繊維の破損により降伏点に達したりすることがなく、予想される最大圧縮荷重のもとでも極めて高い耐力を維持するだけでなく、弾性緩衝材が全体的にほぼ均等に圧縮変形して偏り変形や局部的な歪みの発生がなく、常に一定の支圧面積を確保することが可能となり、これによって、地震等のように繰り返し作用する衝撃圧縮荷重に対しても常に高いエネルギー吸収性能、ひいては落橋防止機能を安定よく発揮させることが可能である。
【００１０】
上記構成の落橋防止装置において、上記積層構造の弾性緩衝材を構成する複数枚の短繊維補強ゴムの配向角度は、該弾性緩衝材の積層加工面（製造面）を考慮すると、請求項２に記載のように、上下に隣接する短繊維補強ゴム間で９０°もしくは４５°に設定されていることが好ましいが、エネルギー吸収性能の保持面から考慮すると、複数枚の短繊維補強ゴムをそれらの繊維の配向方向が放射状に等分配置されるように、｛３６０／Ｎ（短繊維補強ゴムの積層数）｝の角度単位でずらせて積層することが特に好ましい。
【００１１】
また、本発明において、請求項３に記載のように、積層構造の弾性緩衝材の露出面全体を耐候性ゴムで被覆することによって、長年月に亘り風雨に晒され、かつ、激しい温度変化に見舞われる条件下で設置使用される弾性緩衝材、特にゴムの劣化等を防いで長年月経過後においても所定の落橋防止機能を確実に発揮させることができる。
【００１２】
さらに、本発明において、弾性緩衝材は、請求項４に記載のように、少なくとも三枚以上の短繊維補強ゴムの積層構造に構成されていることが望ましい。これは短繊維補強ゴムが二枚以下の場合は、この短繊維補強ゴムに反り等が発生して受圧面積が微妙に変化して性能が低下する可能性があるが、三枚以上の積層構造とすることによって、反り等の発生を防いで性能を長期間に亘り安定よく保持することが可能である。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面にもとづいて説明する。
図１は本発明に係る落橋防止装置の要部の縦断面図であり、同図において、１〜３及び５〜７の符号を付した構成要素は、図５に示した従来の落橋防止装置における構成要素と全く同一のものであるため、それら構成要素についての詳しい説明は省略する。また、図１に示す落橋防止装置１０の使用態様も図４と同様であるため、ここでは図示を省略する。
【００１４】
本発明に係る落橋防止装置１０における弾性緩衝材４は、図２に明示するように、天然ゴムからなるゴム弾性体４ａ中に、例えばポリエステルやナイロンなど長さが３〜３０ｍｍ程度、好ましくは３〜１５ｍｍの合成短繊維４ｂ…を混練して厚さｔが３〜２０ｍｍ程度、好ましくは５〜１０ｍｍのシート状に形成された短繊維補強ゴム４Ａの複数枚（図面上では、９枚で示すが、３枚以上であればよい）を、各短繊維補強ゴム４Ａの短繊維４ｂ…の配向方向が周方向で等分に配置されるように、上下に隣接する短繊維補強ゴム４Ａ，４Ａ間で９０°もしくは４５°の配向角度を付けて積層した構造に構成されている。
【００１５】
上記積層構造の弾性緩衝材４の露出面全体、すなわち、積層方向の上下面、外周面及び連結ケーブル５が貫通する中央の貫通孔４Ｂの内周面は、クロロプレンゴム等の耐候性に優れたカバーゴム８で被覆されている。
【００１６】
上記のような短繊維補強ゴム４Ａの積層構造から構成された弾性緩衝材４を使用してなる本発明に係る落橋防止装置１０においては、弾性緩衝材４自体の材料強度（耐力）が弾性ゴム単体のものに比べて高められて圧縮荷重に対するエネルギー吸収能力が向上するとともに、シリンダ及び支圧板等を用いなくても弾性緩衝材４自体の許容支圧応力を増大することが可能である。これによって、連結ケーブル５と同等な強度を負担させるために必要となる弾性緩衝材４の受圧面積が小さくてすみ、その分だけ弾性緩衝材４の断面積を縮小することが可能となり、落橋装置１０全体の構造の簡単化と共に小型化、軽量化が図れ、それに伴って施工作業の容易化及びコストダウンも図れる。
【００１７】
また、弾性緩衝材４を構成する複数枚の短繊維補強ゴム４Ａが、各繊維４ｂ…の配向方向が周方向で等分に配置されるように互いに配向角度を付けて積層された構造であるから、大地震等によって衝撃的な圧縮荷重を負担したとしても弾性緩衝材４の短繊維補強ゴム４Ａが永久変形して塑性化されたり、短繊維４ｂ…の破損により降伏点に達したりすることがなく、予想される最大圧縮荷重のもとでも極めて高い破壊強度（耐力）を維持するとともに、弾性緩衝材４が全体的にほぼ均等に圧縮変形して偏り変形や局部的な歪みの発生もなく、常に一定の支圧面積を確保する。これによって、地震等のように繰り返し作用する衝撃圧縮荷重に対しても常に高いエネルギー吸収性能、ひいては落橋防止機能を安定よく発揮させることが可能である。
【００１８】
さらに、本発明に係る落橋防止装置１０では、弾性緩衝材４の露出面全体が耐候性ゴム８で被覆されているので、長年月に亘り風雨に晒され、かつ、激しい温度変化に見舞われる条件下での設置使用に際しても、弾性緩衝材４の特にゴム弾性体４ａの劣化等を防いで長年月経過後に地震等により大きな圧縮荷重が衝撃的に作用した場合も高いエネルギー吸収性能を発揮させて所定の落橋防止機能を確保することができる。
【００１９】
【実験例】
図５に示すように、弾性ゴム単体からなる弾性緩衝材を用いた従来品に対応する比較例と、図２に示すように、短繊維補強ゴムの複数枚を上下に隣接する短繊維補強ゴム間で繊維配向方向に９０°の角度を付けて積層した構造の弾性緩衝材を用いた本発明品に対応する実施例１，２とを試作し、これら各弾性緩衝材の設計値諸元を表１に示すように設定した上で、比較例及び実施例１，２それぞれの弾性緩衝材の性能試験を行った。
【００２０】
【表１】

【００２１】
性能試験は、最大荷重２０００ｋＮの２軸試験機を用いての圧縮試験であり、圧縮変形量は３０ｍｍ、加振周波数は０．０５Ｈｚとする。この圧縮試験による結果、比較例及び実施例１，２それぞれのばね定数及び耐力は表２に示すとおりであり、また、比較例及び実施例１，２それぞれの荷重−変位特性は、図３に示すとおりであった。
【００２２】
【表２】

【００２３】
表２及び図３からも明らかなように、実施例１は、変形量が２９ｍｍに至るまでは比較例よりも高い荷重を示し、３０ｍｍの変形量では比較例の荷重が実施例１よりも上まわることが確認された。実施例２は、変形量が３０ｍｍに至るまで比較例に比べて若干高い荷重を示すが、比較例に近い荷重−変位特性を有することが確認された。
また、実施例１，２共に耐力は３３０ｋＮ以上であり、連結ケーブルの引張荷重の（２／３）以上の耐力を有し、かつ、繊維の破損を原因とする降伏点は３０ｍｍの変形量に達するまで確認されない。
【００２４】
以上の実験結果から、短繊維補強ゴムの積層構造を用いた実施例１，２の弾性緩衝材では、連結ケーブルの引張荷重の（２／３）以上で比較例と同等の耐力を有しつつも、比較例の許容支圧応力１８．０Ｎ／ｍｍ２　に対して１０Ｎ／ｍｍ２（１５５％）増大した許容支圧応力を２８．０Ｎ／ｍｍ２　とでき、比較例に比べて弾性緩衝材を約６５％程度の小径化が可能であることを確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
以上要するに、本発明は、複数枚の短繊維補強ゴムの積層構造の弾性緩衝材を使用することにより、弾性緩衝材の材料強度（耐力）を高めて弾性ゴム単体のものに比べて弾性緩衝材自体の許容支圧応力の著しい増大を図ることができ、これによって、連結ケーブルと同等な強度を負担させるために必要な弾性緩衝材の受圧面積、ひいては断面積の縮小を可能にして、落橋装置全体の構造の簡単化と共に小型化、軽量化並びに施工作業の容易化及びコストダウンを実現することができる。それでいて、弾性緩衝材を構成する複数枚の短繊維補強ゴムをそれらの繊維の配向方向が周方向で等分配置されるように互いに配向角度を付けて積層した構造としているので、大地震等による衝撃的な圧縮荷重の負担によっても弾性緩衝材が永久変形して塑性化したり、繊維の破損により降伏点に達したりすることがなく、予想される最大圧縮荷重のもとでも極めて高い耐力を維持するだけでなく、弾性緩衝材が全体的にほぼ均等に圧縮変形して偏り変形や局部的な歪みの発生もなく、常に一定の支圧面積を確保させて地震等のような繰り返し衝撃圧縮荷重に対しても常に高いエネルギー吸収性能、ひいては落橋防止機能を安定よく発揮させることができるという効果を奏する。
【００２６】
特に、請求項３のように、積層構造の弾性緩衝材の露出面全体を耐候性ゴムで被覆する構成を採用することによって、長年月に亘り風雨に晒され、かつ、激しい温度変化に見舞われる条件下で設置使用される弾性緩衝材のゴムの劣化等を防いで長年月経過後においても所定の落橋防止機能を確実に発揮させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る落橋防止装置の要部の縦断面図である。
【図２】同上落橋防止装置における弾性緩衝材の拡大縦断面図である。
【図３】圧縮性能試験結果の一つである荷重−変位特性図である。
【図４】落橋防止装置の施工状態を説明する部分断面図である。
【図５】従来の落橋防止装置の要部の縦断面図である。
【符号の説明】
１　ブラケット
３　荷重受け板
４　弾性緩衝材
４ａ　ゴム弾性体
４ｂ　短繊維
４Ａ　短繊維補強ゴム
５　連結ケーブル
６　ストッパー
７　スプリング
８　耐候性カバーゴム
１０　落橋防止装置

Claims

橋桁の端部近傍の側壁面に固定されたブラケットと、このブラケットの荷重受け板に固定保持された弾性緩衝材と、この弾性緩衝材及びブラケットの荷重受け板の中央部を貫通して隣接する橋桁側に固定のブラケット間に亘り架設された連結ケーブルと、この連結ケーブルの端部に固定されたストッパーと弾性緩衝材の間に介在されたスプリングとを具備してなる落橋防止装置であって、
上記弾性緩衝材は、ゴム弾性体中に短繊維を混練してシート状に形成された短繊維補強ゴムの複数枚を、各短繊維補強ゴムの繊維の配向方向が周方向で等分配置されるように互いに配向角度を付けて積層した構造に構成されていることを特徴とする落橋防止装置。
上記積層構造の弾性緩衝材を構成する複数枚の短繊維補強ゴムの配向角度が、上下に隣接する短繊維補強ゴム間で９０°もしくは４５°に設定されている請求項１に記載の落橋防止装置。
上記積層構造の弾性緩衝材の露出面全体が、耐候性ゴムで被覆されている請求項１または２に記載の落橋防止装置。
上記弾性緩衝材は、少なくとも三枚以上の短繊維補強ゴムの積層構造に構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の落橋防止装置。