JP2017155544A - 落橋防止部材 - Google Patents

Abstract

【課題】地震後の点検が容易に短時間で行えるとともに、地震時の損傷部分の特定及び取り替えが容易な落橋防止部材を提供する。【解決手段】橋桁Ｈなどの橋梁上部構造体と橋台Ｂや橋脚などの橋梁下部構造体とを連結して橋梁上部構造体の落下を防止する落橋防止部材において、前記橋梁下部構造体と前記橋梁上部構造体とを連結するチェーンやロープなどの連結材を備え、この連結材の一部に、他の部分より地震時の衝撃荷重に対して強度が低い弱点部２を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、橋桁の落下を防止するための落橋防止部材に関するものである。

一般的な橋梁は、橋桁などの橋梁上部構造体と橋台や橋脚などの橋梁下部構造体とが、剛接合されているのではなく、それらが支承部材を介してローラ支承やピン支承等により接合されている構造となっている。このため、人命にかかわる大事故を防止する観点から、橋梁上部構造体が橋梁下部構造体から落橋しないように防止する落橋防止チェーンなどの落橋防止部材で橋梁上部構造体が橋梁下部構造体に連結されている。

従来、この種の落橋防止部材として、地震時などに伝達される衝撃荷重により破断しないように衝撃を吸収するゴムなどの緩衝材を介在させてリンク同士を連結した緩衝チェーンが提案されている。

例えば、特許文献１には、複数のリンク６の各々が接触しないよう間隙を配して相互に嵌合させリンク６全体を直線状に整列させた状態でリンク６を弾性体７内に埋設し間隙にも弾性体７を充填することにより略棒状に形成した緩衝部材５の一端部を連結部材１１と定着部材１０とにより桁２の端部付近に定着させ、他端を連結部材９と定着部材８とにより橋脚１又は隣接桁２Ａの端部付近に定着させた桁落下防止構造が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［００１７］〜［００２２］、図面の図１、図２参照）。

しかし、特許文献１に記載された桁落下防止構造は、ゴムなどの弾性体７には、緩衝効果はあるものの、弾性体７はリンク６と比べて圧倒的に強度が低いため、ゴム材で被覆されている部分とそうでない部分とにおいて、強度的に殆ど差はなかった。よって、大規模な地震があった場合、複数のリンク６のどの部分で破断するかは不明であった。このため、大規模な地震があった場合は、桁落下防止構造の全ての部位を丹念にチェックしなければ、損傷しているか否かもわからず、地震後の点検に手間と時間がかかってしまうという問題があった。また、破断する場合は、緩衝部材５以外で破断する可能性があり、立体交差している橋梁等では、破断した金属片が下の橋梁に落下する落下事故の危険があるという問題もあった。

また、特許文献２には、橋台１と橋桁２に両端部がそれぞれ連結され、一部に伸縮することが可能な伸縮部１１を有する連結部材１１と、伸縮部１１ａが短縮された状態で金属スリーブ１３内に収容され、その両端が金属スリーブ１３の内周に固定されてなる緩衝機構とを備え、金属スリーブ１３にはその軸方向に間隔を置いて周方向に延びる多数のスリット１５が形成されている落橋防止装置が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の段落［０００９］〜［００１３］、図面の図１、図２等参照）。

しかし、特許文献２に記載された落橋防止装置は、金属スリーブ１３のスリット１５等が塑性変形することにより衝撃エネルギーの一部を吸収することはできるものの、リンクチェーン１１のどの部分で破断するかを特定できるものではなかった。このため、前述の特許文献１に記載された桁落下防止構造と同様に、地震後の点検に手間と時間がかかってしまうという問題や、落下事故の危険があるという問題を解決できるものではなかった。

特開平９−２４２０１９号公報 特開２０１０−５３６１８号公報

そこで本発明は、前記問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、地震後の点検が容易に短時間で行えるとともに、地震時の損傷部分の特定及び取り替えが容易な落橋防止部材を提供することにある。

第１発明に係る落橋防止部材は、橋桁などの橋梁上部構造体と橋台や橋脚などの橋梁下部構造体とを連結して橋梁上部構造体の落下を防止する落橋防止部材であって、前記橋梁下部構造体と前記橋梁上部構造体とを連結するチェーンやロープなどの連結材を備え、この連結材の一部に、他の部分より地震時の衝撃荷重に対して強度が低い弱点部が形成されていることを特徴とする。

第２発明に係る落橋防止部材は、第１発明において、前記連結材は、鋼材からなるリンクが複数連結されたチェーンであり、前記弱点部は、前記リンクの線径が他の部分より小さいか、前記リンクの材質の引張強度が低いか、又は熱処理により地震時の衝撃荷重に対して他の部分より強度が低くなっていることを特徴とする。

第３発明に係る落橋防止部材は、第２発明において、前記連結材の前記複数のリンクの全体又は一部に熱処理が施された後、溶融亜鉛めっき等のめっき層が形成されていることを特徴とする。

第４発明に係る落橋防止部材は、第１発明ないし第３発明のいずれかの発明において、前記弱点部の周りがゴム弾性体で固化されていることを特徴とする。

第５発明に係る落橋防止部材は、第４発明において、前記弱点部は、ショットブラスト等の粗面処理が行われた後、前記ゴム弾性体で固化されていることを特徴とする。

第６発明に係る落橋防止部材は、第４発明又は第５発明において、固化した前記ゴム弾性体の表面には、塑性変形したことが確認可能なマークが付けられていることを特徴とする。

第７発明に係る落橋防止部材は、第６発明において、前記マークは、直線上のライン又は直線状のドットであることを特徴とする。

第１発明〜第７発明によれば、地震時の衝撃荷重に対して強度が低い弱点部が形成されているので、落橋防止部材に大きな衝撃荷重が作用した場合に破壊される箇所は弱点部となる。このため、大地震の後に、落橋防止部材の弱点部を点検しさえすれば、落橋防止部材を交換すべきか否かが判断でき、地震後の点検が容易に短時間で行える。また、弱点部だけを交換すればよく、落橋防止部材の交換費用を削減でき、ライフサイクルコストを低減することができる。

特に、第３発明によれば、焼き入れ焼き戻しなどの熱処理後にめっき処理すると熱処理により耐衝撃性や引張強度が向上していた鋼材の靭性や強度の低下が起きる。このため、第３発明によれば、従来めっき処理ではなく、別途、防錆塗装により処理していた部分も、一度にめっき処理により防錆処理を施すことができる。このため、防錆塗装に掛かっていた時間を削減でき、落橋防止部材の製作コストも低減することができる。

特に、第４発明によれば、弱点部の周りがゴム弾性体で固化されているので、破断したリンク等が周囲に飛び散るおそれがなく、破断した金属片が落下する落下事故の危険を解消することができる。その上、衝撃荷重をゴム弾性体で吸収して緩衝効果を奏することができる。

特に、第５発明によれば、弱点部は、ショットブラスト等の粗面処理が行われた後、ゴム弾性体で固化されているので、落橋防止部材の耐食性が向上するだけでなく、ゴム弾性体の付着力も落ちることが無い。このため、緩衝効果を維持しつつ耐食性を向上させて、耐久性も向上させることができる。また、ゴム弾性体で覆われていない露出部分のリンク等にゴム弾性体の被覆後に防錆処理を施す手間を省くことができる。

特に、第６発明、第７発明によれば、ゴム弾性体で被覆された部分が塑性変形したか否かが一目瞭然となるため、大地震後の落橋防止部材の点検作業を更に容易に短時間で行うことができる。このため、メンテナンス費用を低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る落橋防止部材をコンクリート製の橋台Ｂと、Ｈ鋼からなる橋桁Ｈとの間に連結して架け渡した場合を示す斜視図であり、円内は、第１実施形態に係る落橋防止部の拡大図である。 同上の落橋防止部材を示す平面図である。 同上の落橋防止部材の弱点部を示す斜視図である。 同上の弱点部の弱点部チェーンのみを示す斜視図である。 同上の落橋防止部材の水平断面図である。 本発明の第２実施形態に係る落橋防止部材の弱点部を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る落橋防止部材の弱点部を示す斜視図である。 従来の落橋防止部材を示す水平断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る落橋防止部材について、図面を参照しながら説明する。

［第１実施形態］
先ず、図１〜図５を用いて、本発明の第１実施形態に係る落橋防止部材について説明する。本発明の第１実施形態に係る落橋防止部材１は、図１に示すように、橋台や橋脚などの橋梁下部構造体と橋桁などの橋梁上部構造体とを長さの余裕をもってたるませた状態で連結し、橋梁上部構造体が橋梁下部構造体から落下するのを防止する機能を有している。

図１には、鉄筋コンクリート製の橋台Ｂと、Ｈ鋼からなる橋桁Ｈとを連結する場合を例示している。なお、図示形態は、落橋防止部材１を１か所のみ設置したものを例示しているが、橋梁の規模に応じて複数設けてもよいのは、勿論である。

本実施形態に係る落橋防止部材１は、図１、図２等に示すように、複数のリンクが互いに連結された本発明に係る連結材であるチェーンを基体とする部材であり、弱点部２と、それ以外の一般部３と、から主に構成されている。この弱点部２は、一般部３より地震時の衝撃荷重に対して強度が低くなっている。また、衝撃荷重に対して強度が低いとは、単純に引張強度が低いだけでなく、靭性が低く衝撃荷重に対して脆性破壊し易くなっている場合も含むものである。

＜弱点部＞
弱点部２は、図２〜図５に示すように、複数のリンクが互いに連結された弱点部チェーン４と、この弱点部チェーン４の一部を被覆するゴム被覆体５など、から構成されている。

（弱点部チェーン）
この弱点部チェーン４は、図４等に示すように、棒材から長円形状に加工された複数のリンク４１〜４５が、リンクの軸同士が直交するように連結されたリンク連結体である。この弱点部チェーン４は、図５に示すように、複数のリンク４１〜４５の４か所全ての連結部が所定間隔の間隙Ｄをあけた状態で、ゴム弾性体で被覆されて固化されている。また、図示する間隙Ｄは、本実施形態では、リンク４１〜４５の直径１個分の間隔となっている。

このリンク４１〜４５は、本実施形態では、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４２０Ｈ）に焼入れ、焼戻しの熱処理を行って製造された直径１９ｍｍの丸棒から長円形状に加工・連結されたものが採用されている。勿論、鋼材の種類や線径は適宜選択すればよいことは云うまでもない。

なお、本実施形態に係る落橋防止部材１の弱点部チェーン４は、５つのリンク４１〜４５で構成されているが、これより多いリンクで構成されていてもよい。また、本実施形態に係る落橋防止部材１では、図２に示すように、両端のリンク４１，４５にシャックル６を付け、長さ調整可能としている。勿論、このシャックル６は、無くても落橋防止部材として機能することは明らかである。

（ゴム被覆体）
ゴム被覆体５は、図３等に示すように、ゴム弾性体から直径１００〜３００ｍｍ程度の円柱状に成形された部材であり、弱点部チェーン４の両端のリンク４１，４５の一部が露出する状態で残りのリンク４２，４３，４４を完全に被覆している。本実施形態に係るゴム被覆体５を構成するゴム弾性体は、抵抗力、反発力が大きいことから、天然ゴムと合成ゴムを混合して加硫した硬質ゴムが採用されている。なお、ゴム被覆体５を構成するゴム弾性体としては、耐候性、耐紫外線性に優れた硬質ゴムであることが好ましいが、衝撃荷重に対する緩衝作用のあるゴム弾性体であればばよく、衝撃荷重に対する緩衝作用があれば、ゴム被覆体５は、弾塑性体や粘弾性体など他の弾性体から構成してもよい。

なお、ここで、ゴム弾性体とは、常温でのヤング率が約１〜１０ＭＰａ程度と、小さな応力で破断することなく大きく伸び、しかも外力を除くとほとんど瞬間的に元に戻るというゴム弾性を示す物体を指している。また、硬質ゴムとは、クロロプレンゴム、ニトリルゴムなど、原料ゴムに多量の硫黄を加えて、ＪＩＳＫ６２５３のデュロメータ硬さ試験（タイプＡ）による硬さが７０°以上となったゴム弾性体を指している。

また、このゴム被覆体５は、５つのリンク４１〜４５の４か所の連結部において、互いに間隙Ｄをあけた状態で弱点部チェーン４を被覆するものである。

勿論、ゴム被覆体５の形状は、円柱状に限られず、角柱状や断面十字状など、弱点部チェーン４の一部を所定の間隔をあけた状態で被覆して固化していれば、外形等の形状は特に限定されるものではない。

＜一般部＞
一般部３は、図１、図２に示すように、前述の弱点部チェーン４のリンク４１〜４５より一回り大きい径のリンクからなる一般部チェーン７などから構成されている。一般部チェーン７を構成するリンク７０は、リンク４１〜４５と同様に、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４２０Ｈ）に焼入れ、焼戻しの熱処理を行って製造された直径２２ｍｍの丸棒から長円形状に加工・連結されたものが採用されている。

よって、一般部チェーン７は、弱点部チェーン４と同素材から同じ熱処理が施されているとともに、弱点部チェーン４よりリンクの線径が大きいものとなっている。このため、一般部チェーン７は、弱点部チェーン４よりも地震時の衝撃荷重に対して強度が高くなっている。

＜従来の落橋防止部材＞
次に、比較のため、図８を用いて、従来の落橋防止部材について簡単に説明する。図８に示すように、従来の落橋防止部材１０（特許文献１も参照）は、ゴム弾性体からなる円柱状のゴム被覆体Ｒ２により、チェーンＲ１の７つのリンク１１〜１７のうち、５個のリンク１２〜１６が完全に被覆されているとともに、両端のリンク１１、１７の一部が被覆されている。なお、シャックル６より先は、前述の一般部チェーン７と同等であるため同一符号を付し説明を省略する。

落橋防止部材の衝撃吸収効果は、リンク連結部の間隙に入り込んだゴム弾性体の緩衝作用の寄与が大きいと考えられる。これは、緩衝機能確認実験、繰り返し載荷性能の試験で確認されており、第１実施形態に係る落橋防止部材１は、従来の落橋防止部材１０と同等以上の緩衝機能及び繰り返し載荷性能を示している。

また、従来の落橋防止部材１０は、チェーンＲ１をゴム弾性体からなるゴム被覆体Ｒ２で被覆した後、露出部分に防錆塗装などで防錆処理を施していた。これは、チェーンＲ１のリンク１１〜１７が、クロムモリブデン鋼（ＳＣＭ４２０Ｈ）に焼入れ、焼戻しの熱処理を行って強度及び靭性を強化したものであるため、溶融亜鉛めっきを施すと、再度熱入れして急冷することとなり、強化した強度及び靭性が元に戻って低下してしまうからである。

このため、従来の落橋防止部材１０では、ゴム弾性体で被覆する部分には、ゴム弾性体との付着も考慮してめっき処理をしなかった。一方、ゴム弾性体で被覆しないシャックル６より先の部分には、溶融亜鉛めっき等を施していた。しかし、前述のように、熱処理後にめっきすると強度低下が懸念されるため、従来の落橋防止部材１０では、念のため、チェーンのリンクの線径をワンランク上げていた。

＜第１実施形態に係る落橋防止部材の作用効果＞
これに対して、第１実施形態に係る落橋防止部材１では、あえて弱点部チェーン４及び一般部チェーン７のいずれにも、溶融亜鉛めっき等のめっき処理を施す。その後、ゴム弾性体で被覆される弱点部チェーン４にショットブラストが行われたうえ、ゴム弾性体からなるゴム被覆体５で被覆されて固化される。このようにショットブラストを施すため、落橋防止部材１は、落橋防止部材１０と比べてゴム被覆体５の弱点部チェーン４への付着力がめっきしない場合と比べても遜色なく、衝撃吸収の緩衝効果も高くなっている。また、ゴム弾性体で被覆した後、弱点部チェーン４の露出部分に防錆処理を施す手間を省くことができる。

なお、防錆処理として溶融亜鉛めっきを例示して説明したが、防錆処理は、溶融亜鉛めっきに限られず、例えば、電気めっき、無電解めっき、蒸着等の他の防錆処理でも構わない。要するに、錆びるのを所望期間以上防止できる処理であればよい。また、ショットブラストも表面が粗面となるような粗面処理であり、ゴム弾性体との付着力が向上する処理であれば、特にショットブラストに限定されるものではない。

また、前述のように、第１実施形態に係る落橋防止部材１では、弱点部チェーン４と一般部チェーン７は、ショットブラストの前までは同一条件であるため、弱点部チェーン４は、一般部チェーン７よりも地震時の衝撃荷重に対して強度が低くなっている。このため、落橋防止部材１に大きな衝撃荷重が作用した場合に破壊される箇所は弱点部チェーン４となる。このため、大地震の後に、落橋防止部材１のゴム被覆体５を目視で点検しさえすれば、落橋防止部材１を交換すべきか否かが判断でき、地震後の点検が容易に短時間で行える。また、シャックル６とシャックル６との間の弱点部２だけを交換すればよく、落橋防止部材１の交換費用を削減でき、ライフサイクルコストを低減することができる。

なお、本実施形態に係る落橋防止部材１の弱点部２は、一般部３よりチェーンのリンクの線径を小さくすることで引張強度が低くなるように設定したが、弱点部チェーン４の鋼材の材質自体を引張強度が低いものとしてもよい。また、弱点部２だけ加熱急冷等するなど熱処理により一般部３より靭性を低くして地震時の衝撃荷重に対して脆性破壊し易くしてもよい。要するに、弱点部２が他の部分より地震時の衝撃荷重に対して強度が低くなっていればよい。

その上、第１実施形態に係る落橋防止部材１によれば、従来、防錆塗装により処理していた部分も、一度にめっき処理により防錆処理を施すことができる。このため、防錆塗装に掛かっていた時間を削減でき、落橋防止部材１の製作コストも低減することができる。

それに加え、第１実施形態に係る落橋防止部材１によれば、弱点部チェーン４の周りがゴム弾性体で固化されているので、破断した金属片等が周囲に飛び散るおそれがなく、破断した金属片が落下する落下事故の危険を解消することができる。その上、衝撃荷重をゴム弾性体で吸収して緩衝効果を奏することができる。

［第２実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の第２実施形態に係る落橋防止部材について説明する。第２実施形態に係る落橋防止部材１’は、前述の第１実施形態に係る落橋防止部材１と相違する点は、弱点部２’のゴム被覆体５’の外周表面に、ゴム被覆体５’が塑性変形したことが確認可能なマークＭ１が付けられている点だけであるので、その点について詳細に説明し、その他の説明を省略する。

このマークＭ１は、ゴム被覆体５’の円柱状の外周表面の長さ方向に沿った耐候性の塗料等からなる直線状のラインである。大地震により落橋防止部材１’に大きな衝撃荷重か加わった場合、前述の弱点部チェーン４が破断する。弱点部チェーン４が破断すると、ゴム被覆体５’のゴム弾性体が塑性変形して、マークＭ１が直線ではなくなる。このため、目視で簡単に落橋防止部材１’の交換が必要か否かを確認することができる。

よって、第２実施形態に係る落橋防止部材１’によれば、弱点部チェーン４が破断してゴム弾性体部分が塑性変形したか否かが一目瞭然となるため、大地震後の落橋防止部材の点検作業を更に容易に短時間で行うことができ、メンテナンス費用を低減することができる。

［第３実施形態］
次に、図７を用いて、第２実施形態に係る落橋防止部材１’の弱点部２’のマークＭ１の変形例である第３実施形態に係る落橋防止部材１”のマークＭ２について説明する。図７に示すように、弱点部２’の変形例である落橋防止部材１”の弱点部２”は、直線状のラインであったマークＭ１がドット状のライン（ドットライン）となったマークＭ２となっている。

このドットラインのマークＭ２によれば、ドットの並びが直線状でなくなったか否かを目視することで前述のマークＭ１と同等の確認ができるだけでなく、弱点部チェーン４が破断してゴム被覆体５”が一部軸方向に伸びて塑性変形した場合であっても、ドットの間隔の相違により、目視により確認することができる。

以上、本発明の実施形態に係る落橋防止部材について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。特に、リンクとして丸棒から長円形状に加工されたもの例示して説明したが、リンクは、長円形状に限られず、円形状やひし形等チェーンを構成するものであれば特に限定されるものではない。また、四角鋼、六角鋼であっても適用可能である。

１、１’、１” ：落橋防止部材
２、２’、２” ：弱点部
３ ：一般部
４ ：弱点部チェーン（連結材）
４１〜４５ ：リンク
５、５’、５” ：ゴム被覆体（ゴム弾性体）
６ ：シャックル
７ ：一般部チェーン（連結材）
７０ ：リンク
Ｍ１、Ｍ２ ：マーク
Ｄ ：間隙
Ｂ ：橋台（橋梁下部構造体）
Ｈ ：橋桁（橋梁上部構造体）
１０ ：従来の落橋防止部材
１１〜１７ ：従来のリンク
Ｒ１ ：従来のチェーン（連結材）
Ｒ２ ：従来のゴム被覆体

Claims (7)

1. 橋桁などの橋梁上部構造体と橋台や橋脚などの橋梁下部構造体とを連結して橋梁上部構造体の落下を防止する落橋防止部材であって、
   前記橋梁下部構造体と前記橋梁上部構造体とを連結するチェーンやロープなどの連結材を備え、この連結材の一部に、他の部分より地震時の衝撃荷重に対して強度が低い弱点部が形成されていること
   を特徴とする落橋防止部材。
2. 前記連結材は、鋼材からなるリンクが複数連結されたチェーンであり、前記弱点部は、前記リンクの線径が他の部分より小さいか、前記リンクの材質の引張強度が低いか、又は熱処理により地震時の衝撃荷重に対して他の部分より強度が低くなっていること
   を特徴とする請求項１に記載の落橋防止部材。
3. 前記連結材の前記複数のリンクの全体又は一部に熱処理が施された後、溶融亜鉛めっき等のめっき層が形成されていること
   を特徴とする請求項２に記載の落橋防止部材
4. 前記弱点部の周りがゴム弾性体で固化されていること
   を特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の落橋防止部材。
5. 前記弱点部は、ショットブラスト等の粗面処理が行われた後、前記ゴム弾性体で固化されていること
   を特徴とする請求項４に記載の落橋防止部材。
6. 固化した前記ゴム弾性体の表面には、塑性変形したことが確認可能なマークが付けられていること
   を特徴とする請求項４又は５に記載の落橋防止部材。
7. 前記マークは、直線上のライン又は直線状のドットであること
   を特徴とする請求項６に記載の落橋防止部材。

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