構造物の衝撃緩衝装置
【課題】基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき橋桁に直接添架できることで設置の容易性が実現でき、しかも緩衝部材により防護すべき部位に伝達される荷重を効果的に軽減することができる。
【解決手段】橋桁１１等の構造物に、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けた。小径の中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の残留変位の調節を行う加工を施す。小径の中空断面部材による緩衝部材は、例えば、飲料缶の空き缶１４であり、これを多数並べる。
【解決手段】橋桁１１等の構造物に、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けた。小径の中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の残留変位の調節を行う加工を施す。小径の中空断面部材による緩衝部材は、例えば、飲料缶の空き缶１４であり、これを多数並べる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋桁、トンネル入り口などの構造物への自動車の衝突などで重大な影響を与える衝撃に対して、防護すべき構造物に直接添架することが可能な構造物の衝撃緩衝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物として橋りょうを例にとると、橋りょうと立体交差する道路交差部においては、橋りょうの橋桁に対する自動車衝撃事故が繰り返して起こされ、このような衝撃事故が発生すると、場合によっては橋桁は交換に至る損傷を受け、さらに、衝撃の際には桁の変形に加え、亀裂を生じる場合には部材交換を余儀なくされ、部材交換までの期間、列車の徐行運転を余儀なくされることもある。
【０００３】
従来型の橋桁防護工は、図３０に示すように自動車の橋りょう１への進行方向手前に鋼製の門型防護工３を構築し、門型防護工３の水平部分３ａを、橋りょう部材である橋桁２の下端よりも低く設置することで、空頭支障する車輛またはその積載物が、橋桁２に衝突することを防止する。
【０００４】
しかし、道路が市道などで河川堤防上にある場合では、従来型の橋桁防護工の設置に際しては、河川構造令によって基礎の掘削・構築に制限を受ける。防護工基礎の設置スペースが確保できない箇所も同様である。このため注意喚起表示以外に、具体的な対策を施すことができないのが現状である。
【０００５】
なお、橋りょうの橋桁防護工に関する特許文献は存在しないが、下記特許文献には航行船舶が長大橋の橋脚など海上固定構造物と衝突事故を起こしたときの、船舶及び海上固定構造物両者の損害を軽減するための対策が提案されている。
【特許文献１】特許第２６９２７２７号 （円筒連結型緩衝材）
【０００６】
この特許文献１は、船舶の衝突時の運動エネルギーを有効に吸収し、衝突による損害を軽減するために、長大橋の橋脚など海上固定構造物に装着する構造物（緩衝材と呼ぶ）の一形式で、鋼製の円筒を連結し、それを鋼製の外周板及び内周板の間に組み込んだ円筒連結型緩衝材である。
【０００７】
図３１に示すように、円筒を連結してそれを外周板６および内周板７に組み込んだ簡単化した構造である。図３１において、８は連結円筒１個の範囲、９は緩衝材の防護範囲を示す中心角を示す。
【０００８】
内周板７には円筒連結型緩衝材を取り付けるためのボルト孔５が設けられ、内周板７を海上固定構造物の表面に固着する。緩衝材の長さは防護する範囲により決まり、深さは防護する高さにより任意に決めることができる。緩衝材の張出し量は吸収エネルギー量に関係する。
【０００９】
衝突船船首４が円筒連結型緩衝材に突入した時、衝突エネルギーは外周板６の変形と円筒（径がα）の変形とにより吸収される。この時、円筒の軸に対する横方向の柔軟性を利用した変形により反力の鋭いピークを緩和すると同時に、外周板６及び円筒の厚みを変えて変形によるエネルギー分担を変化させて、船首突入位置によるエネルギー吸収率の違いを少なくしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１は、鋼製の円筒を連結し、それを鋼製の外周板及び内周板の間に組み込んだ円筒連結型緩衝材であり、これを橋りょうの橋桁防護工に適用しようとしても、前記門型防護工３の従来例と同じく設置に際しては、河川構造令によって基礎の掘削・構築に制限を受け、また、設置スペースが確保できないという問題は解消しない。
【００１１】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造物に直接添架できることで設置の容易性が実現でき、しかも緩衝部材により防護すべき部位に伝達される荷重を効果的に軽減することができる構造物の衝撃緩衝装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１および請求項２記載の本発明は、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたこと、および、小径の中空断面部材による緩衝部材は、軸方向にも積み重ねることを要旨とするものである。
【００１３】
請求項１記載の本発明によれば、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたので、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造物に直接添架できることができる。緩衝部材は、軸方向変形を前提とした中空断面部材であるので、衝撃荷重を軸方法に支持し、部材自体が塑性座屈・変形する過程でエネルギーを吸収し、防護すべき部位に伝達される荷重を軽減することができる。
【００１４】
請求項２記載の本発明によれば、軸方向にも積み重ねることで、単独で並列に配置した場合と比較して、エネルギー吸収効率は向上し、また、緩衝材のストローク不足を補うことができる。
【００１５】
請求項３記載の本発明は、中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工を施すことを要旨とするものである。
【００１６】
請求項３記載の本発明によれば、軸方向の荷重に対して側面の加工が弱点となり、ピーク荷重が低減され、エネルギー吸収効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項４記載の本発明は、小径の中空断面部材による緩衝部材は、飲料缶等の空き缶であることを要旨とするものである。
【００１８】
請求項４記載の本発明によれば、緩衝部材は、材料自体も飲料缶の空き缶であり構造用鋼管や非鉄材料など入手し易いというメリットがある。特に清涼飲料等の空き缶は、上下端に蓋を有するが、円形の中空断面を持ち、また、側面にはしぼり加工、ベローズ加工を施したものもあるため、緩衝材としての利用に適した種類のものが数多くあり、コストダウンと同時に、廃品のリサイクルが可能である。しかも、多数並べることで、１個１個は小さいものであっても全体として必要とされるピーク荷重の低減・エネルギー吸収効率を得ることができる。
【００１９】
請求項５記載の本発明は、小径の中空断面部材による緩衝部材は、緩衝タイミング調整プレートの背後に配設することを要旨とするものである。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、自動車等の衝突に対してはこの緩衝タイミング調整プレートがまず受けて衝撃を小径の中空断面部材の多くに同時に伝えることができ、衝突部分のみならず、所望の範囲での緩衝作用が可能となる。
【００２１】
請求項６記載の本発明は、防護桁の外側に第１次の緩衝部材を取り付け、構造物との間に第２次の緩衝部材を取り付け、防護桁は可動として、第２次の緩衝部材の変形は防護桁の変位により惹起されることを要旨とするものである。
【００２２】
請求項６記載の本発明によれば、防護桁に備える緩衝部材を第１次の緩衝部材と第２次の緩衝部材とに分けることで、自動車等の衝突に対しては先に外側にある第１次の緩衝部材が作用して軽度の衝撃を緩衝し、それで吸収しきれない分を第２次の緩衝部材で受けることができる。
【００２３】
請求項７記載の本発明は、第２次の緩衝部材は、構造物への防護桁の取付部分に配設することを要旨とするものである。
【００２４】
請求項７記載の本発明によれば、構造物への防護桁の取付部分には構造物が橋桁の場合でトラス構造の橋では、全体としての強度が高い部分である格点部分になることが多いが、このような橋桁への防護桁の取付部分に第２次の緩衝部材を配設することで、車輌衝突による水平力が一番作用し易い部分を防護することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上述べたように本発明の構造物の衝撃緩衝装置は、自動車等の衝突から構造物を防護するための防護工を設置するのに、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造部に直接添架できることで設置の容易性が実現でき、しかも防護工に備える緩衝部材により防護すべき部位に伝達される荷重を効果的に軽減することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の構造物の衝撃緩衝装置Ａの１実施形態を示す側面図、図２は同上正面図で、構造物としては橋りょう１０の場合であり図中１１は橋桁である。
【００２７】
橋桁１１に、これに沿ってＨ形鋼材による防護桁１２を付設する。図示の例は下路トラス構造の橋の例であり、橋桁１１は上弦材、下弦材、垂直材、斜材等からなるトラス桁で、防護桁１２はこのうち、下弦材に沿ってその外側に設けるものである。なお、橋りょうの構造としては、この他にも、下路プレートガータータイプ、上路ガータータイプ、合成桁タイプなどがあるが、いずれも防護桁１２は主桁部分に沿わせて設ける。
【００２８】
防護桁１２はＨ形鋼材の以外のもの例えば角形鋼管やその他鋼材でもよく、また、付設方法は種々考えられるが、図示の例では橋りょうを形成するトラス構造の格点１７にこれを固定板１８ａ、１８ｂで前後から挟み、長ボルト１９で締結することでブラケット１３を取り付け、このブラケット１３で吊支承した。なお、図示は省略するが、ブラケット１３は防護桁１２を摺動自在に吊支承することが望ましく、例えばブラケット１３に設けた長孔を支承用ボルトがスライドできることによる。図中２０は格点１７に集合する斜材である。
【００２９】
防護桁１２には、軸方向変形を前提とした中空断面部材による緩衝部材を設けるが、この緩衝部材としては例えば、飲料缶の空き缶１４を多数並べるものとする。
【００３０】
図示は省略するが、飲料缶の空き缶１４には、しぼりやベローズ等の加工が施されているものもある。これらの加工は中空断面部材として衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の残留変位の調節を行うものとなるが、加工の種類としては、ノッチ、スリット、リブリング、波形加工などから選択できる。
【００３１】
空き缶１４は、同じ種類の缶を軸方向に積み重ね、さらに、同じ種類の缶を並列配置した。
【００３２】
緩衝部材としては飲料缶の空き缶１４を選定した理由は以下の通りである。防護すべき構造物の部位に、直接添架するタイプの衝撃緩衝装置として部材軸直角方向の曲げ破壊をもってなる梁部材モデルと軸方向変形をもってなる柱状部材モデルとを比較した。評価項目は以下のとおりである。
（１）テストピースを介して衝撃荷重を支持することによって、どの程度の荷重低減効果があるか…ピーク荷重
（２）衝撃によるテストピースの変位はどの程度か
（３）衝撃下でのテストピースの荷重−変位曲線はどのようであるか、また吸収エネルギーはどの程度か
【００３３】
実験では６８kgの錘を５．０ｍの高さから落下させ測定した。梁部材モデルでは落錘を静止できず、相対的にピーク荷重および衝撃吸収エネルギーは小さく、変位は大きく、大変形・破壊を前提とした梁部材モデルでは降伏後の剛性低下が著しく、エネルギーの吸収性能が小さいことを確認した。このため、従来型の防護工のように降伏点までを設計範囲とした場合には梁部材モデルは有効であるが、緩衝材への使用には適していないとの結論を得た。
【００３４】
柱状部材モデルについては、改善点はピーク荷重の低減にあり、錘が接触した直後、部材がより小さな荷重で降伏し、その後の荷重−変位曲線が初期降伏荷重の近傍で推移するような履歴特性が望ましいことが判明した。検討の結果、ピーク荷重の低減および荷重−変位履歴を調節する方法として、次のような加工を考案した。
（１）柱状部材の側面にノッチを入れる。
（２）柱状部材の側面にスリットを入れる。
（３）柱状部材の側面にリブリングを入れる。
（４）柱状部材の側面を波形に加工する。
以上４案から、より合理的な緩衝材が得られる可能性が高いとして、数種類の清涼飲料缶に対して落錘衝撃実験を行った結果、空き缶を用いる妥当性とメリットは以下のとおりである。
（１）空き缶は上下に蓋を有するが、中空断面構造である。
（２）空き缶は、側面に絞り加工やベローズ波型加工などを有するものがある。
（３）入手が容易かつ安価である。
（４）空き缶を利用することができれば、大幅なコストダウンならびに廃品のリサイクルが実現できる。
【００３５】
さらに、前記空き缶１４による緩衝部材は、防護桁１２の外側に第１次の緩衝部材１５として取り付け、橋桁１１との間には第２次の緩衝部材１６として取り付ける。
【００３６】
このうち、第１次の緩衝部材１５は防護桁１２の外側に適宜間隔で設け、また、第２次の緩衝部材１６は橋桁１１の平面トラスの格点１７の部分に配設する。第２次の緩衝部材１６の変形は防護桁１２の変位により惹起される。
【００３７】
また、第１次の緩衝部材１５の前面には図６に示すようにプレート２１ａに突起２１ｂを取り付けて緩衝時のタイミングを調整する緩衝タイミング調整プレート２１を配置した。
【００３８】
この緩衝タイミング調整プレート２１は、突起２１ｂにより押さえる缶と、押さえない缶を存在させ、缶の上端の高さにズレを持たせるもので、缶上端のズレによってピーク荷重を抑えられることができる。
【００３９】
図４、図５は本発明の防護桁１２を取り付ける橋りょう１０の位置を示すもので、車輌衝突緩衝材として、道路２２が交差する部分の橋桁１１を覆うものとする。
【００４０】
このようにして、道路２２を走行する自動車が橋桁１１に衝突しようとする場合に、図３に示すように中間断面部材である空き缶１４が衝撃荷重を軸方法に支持し、空き缶１４自体が塑性座屈・変形する過程でエネルギーを吸収し、防護すべき部位に伝達される荷重を軽減する。
【００４１】
橋梁の下弦材フランジ部の６０ｍｍ変形（静的）のエネルギーは１０kNmでその間の最大荷重は２５０kNである。（利根川橋梁で実際に損傷した下弦材の荷重負荷による変形試験）
【００４２】
そこで緩衝装置を構成するエネルギー吸収部材としてはピーク荷重をできるだけ低く押さえながら吸収エネルギーを高めることが必要であるが、そのような部材として空缶を軸圧塊モードで使用することが最適である。種々の空缶の中で樽型スチール缶（ラミネート缶）が上記エネルギー吸収能とピーク荷重低減の観点から好ましい。
【００４３】
下記に本発明の効果を確認するためのテストとして、橋桁への自動車衝撃に対して、より現実的な荷重・エネルギーを試算した結果、直径６０ｍｍ程度の薄肉円筒シェルが妥当と判断して空き缶をテストピースに採用した結果を説明する。
【００４４】
シェル側面の加工および配置の効果として、面積、缶の形状、軸方向の積み重ね（直列配置）、水平面への配置個数（並列配置）の影響を取り上げた。なお図７のようにＴＰ（テストピース）の吸収エネルギーに対して入力が過大な場合、錘は缶の高さ内で静止せずにロードセルを叩く。これは変形のストローク不足が原因であり、ＴＰの高さを増すことで解消されるが、このような計測データを一律に比較するため、ＴＰの高さに対して７５％までの変位を解析の対象とした。
【００４５】
図８にピーク荷重・平均荷重と面積との関係を示す。ピーク荷重のばらつきが目立つが、これには以下に述べる側面の加工の影響等が含まれていると考えられる。２つの荷重はいずれも面積にほぼ比例している。
【００４６】
図９、図１０は各ＴＰの側面に施された加工をしぼり＋ベローズ、しぼり、ストレートの３タイプに分類し、比較した結果である。軸方向の荷重に対して側面の加工が弱点となり、ピーク荷重が低減され、エネルギー吸収効率が向上したと考えられる。図１１に各加工の荷重−変位関係を示す。
【００４７】
図１２に缶を単独で配置した場合と、同じ種類の缶を軸方向に積み重ねた場合との比較を示す、単独の場合よりもエネルギー吸収効率は向上する傾向がみられ、緩衝材のストローク不足は軸方向の缶の積み重ねによって対策が可能であることを確認できる。
【００４８】
図１３、図１４に缶を単独で配置した場合と、同一種類の缶を複数個配置した場合との比較を示す。水平面に置かれた缶の増加によって各ピーク荷重が重複し、缶の本数（面積）に比例して増加する様子が図１３から窺われる。図１４ではピーク荷重の増加に従いエネルギー吸収効率が低下している。
【００４９】
並列配置におけるこのような問題の対策として、前記のごとく、緩衝タイミング調整プレート２１により缶の上端の高さにズレを持たせる方法を考案した。図１５は単独配置、４本並列配置、単独配置の４倍荷重、単独配置の変位を４缶で各１０ｍｍスライド・重ね合せた場合の荷重−変位関係である。缶上端のズレによって荷重の突出が抑えられることが確認できる。エネルギー吸収効率に関しては４本並列の０．２２３に対して、１０ｍｍのズレを持たせた場合には０．５３２と大幅な改善がみられた。
【００５０】
図１６は衝撃荷重のフーリエスペクトルである。図１７はｎ＝１（４９Ｈｚ）、ｎ＝２（９８Ｈｚ）におけるスペクトル比とエネルギー吸収効率との関係である。
エネルギー吸収効率は、図１７からも明らかなように荷重履歴の平均値に依存するため、ｎ＝０（０Ｈｚ）のスペクトルは重要な評価指標となるが、図１６、図１７からは、ｎ＝１、ｎ＝２程度までがエネルギー吸収効率に影響を与えることが確認された。
【００５１】
図１６から、しぼり＋ベローズのタイプはｎ＝１のスペクトルが相対的に大きいことがわかる。また図１１からはｎ＝１とｎ＝２のスペクトル比がエネルギー吸収効率と相関が強い傾向がみられる。
【００５２】
なお、空き缶１４に施す衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工としては、前記しぼり、ベローズの他にノッチ、スリット、リブリング、波形加工などが有り得る。
【００５３】
以上のテストで、金属材料を用いた衝撃緩衝機構として、中空断面部材の軸変形の有効性を確認したが、空き缶を用いた実験ではシェル側面の加工がピーク荷重の低減・エネルギー吸収効率の改善に効果的であることがわかった。また直列配置は機能低下がなく、並列配置では衝撃のタイミングの調節によりピーク荷重の突出を抑える効果が確認された。試算によれば空き缶の直列・並列を組み合わせることで重量１．５ｔｏｎ、速度１０ｍ／ｓｅｃ程度の剛体のエネルギー吸収は現実的なオーダーである。
【００５４】
前記実施形態では、中空断面部材による緩衝部材として飲料缶の空き缶を用いた例について説明したが、飲料缶以外の空き缶も同等の性能を有すれば、利用できるものである。
【００５５】
さらに、中空断面部材であり軸方向変形を生じることができるものであれば、空き缶以外の鋼製、アルミニウム製、その他の金属製の中空体、または、合成樹脂製等金属材料以外の中空断面部材も弾塑性機構として利用することが可能である。
【００５６】
以上は本発明の衝撃緩衝装置Ａを構造物として橋りょう１０に設置した場合を示したが、それ以外でもトンネルその他本発明の適用範囲は広い。
【００５７】
その一例を示すと図１８、１９、２０は構造物としてトンネル２３の場合、図２１は道路２２が地下道における桁２４の場合、図２２は高架の支柱２５の場合、図２３は道路２２脇の建物２６の場合、図２４は高速道路等の道路２２の分離帯２７の場合、図２５はレースサーキット２８の周囲の場合である。
【００５８】
これに限定されるものではないが、道路２２の上または脇にある構造物であれば、道路２２を走行する自動車が衝突しようとする場合の衝撃緩衝を行うものとして設置が可能である。
【００５９】
軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材としての飲料缶の空き缶１４はこれを多数並べて直接取り付けることも可能であるが、図２６、２７に示すように、前記橋りょう１０の場合と同じく防護桁１２を介在させ、防護桁１２には、軸方向変形を前提とした中空断面部材による緩衝部材として飲料缶の空き缶１４を多数並べるようにしてもよい。
【００６０】
固定板１８ａを介して長ボルト１９で締結することでブラケット１３を取り付け、このブラケット１３で防護桁１２を摺動自在に吊支承した。
【００６１】
前記橋りょうの場合と同様に、空き缶１４による緩衝部材は、防護桁１２の外側に第１次の緩衝部材１５として取り付け、構造物との間には第２次の緩衝部材１６として取り付ける。また、第１次の緩衝部材１５の前面にはプレート２１ａに突起２１ｂを取り付けて緩衝時のタイミングを調整する緩衝タイミング調整プレート２１を配置した。
【００６２】
第１次の緩衝部材１５は防護桁１２の外側に適宜間隔で設け、また、第２次の緩衝部材１６は構造物の防護桁１２の取り付け部分に配設する。
【００６３】
このように防護桁１２に備える緩衝部材を第１次の緩衝部材１５と第２次の緩衝部材１６とに分けることで、図２８に示すように、自動車等の衝突に対しては先に外側にある第１次の緩衝部材が作用して軽度の衝撃を緩衝し、それで吸収しきれない分を第２次の緩衝部材で受けることができる。図２９に示すように第２次の緩衝部材１６の変形は防護桁１２の変位により惹起される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態で衝撃を受けた後の状態を示す側面図である。
【図４】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の配置を示す側面図である。
【図５】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の配置を示す平面図である。
【図６】緩衝タイミング調整プレートの側面図である。
【図７】解析対象とした変位を示すグラフである。
【図８】ピーク荷重および平均荷重と面積の関係を示すグラフである。
【図９】缶の側面に施されたタイプ別のエネルギー吸収効率を示すグラフである。
【図１０】缶の側面に施されたタイプ別のピーク荷重の低減を示すグラフである。
【図１１】缶の側面の加工による荷重―変位関係の相違を示すグラフである。
【図１２】缶を直列配置した場合のエネルギー吸収効率傾向を示すグラフである。
【図１３】缶を並列配置した場合の断面積の総和とピーク荷重の関係を示すグラフである。
【図１４】缶を並列配置した場合のエネルギー吸収効率を示すグラフである。
【図１５】缶の並列配置の問題と対策（荷重―変位関係）結果を示すグラフである。
【図１６】荷重波形の解析として衝撃荷重のフーリエスペクトルを示すグラフである。
【図１７】荷重波形の解析としてｎ＝１（４９Ｈｚ）、ｎ＝２（９８Ｈｚ）におけるスペクトル比とエネルギー吸収効率との関係を示すグラフである。
【図１８】構造物として、トンネルの場合の第１例を示す斜視図である。
【図１９】構造物として、トンネルの場合の第２例を示す斜視図である。
【図２０】構造物として、トンネルの場合の第３例を示す斜視図である。
【図２１】構造物として、地下道における桁の場合を示す斜視図である。
【図２２】構造物として、高架の支柱の場合を示す斜視図である。
【図２３】構造物として、道路脇の建物の場合を示す斜視図である。
【図２４】構造物として、高速道路等の道路分離帯の場合を示す斜視図である。
【図２５】構造物として、レースサーキットの場合を示す斜視図である。
【図２６】取り付けの詳細を示す側面図である。
【図２７】取り付けの詳細を示す正面図である。
【図２８】一次変形を示す説明図である。
【図２９】二次変形を示す側面図である。
【図３０】従来例を示す斜視図である。
【図３１】従来例として円筒連結型緩衝材の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…橋りょう ２…橋桁
３…門型防護工 ３ａ…水平部分
４…衝突船船首 ５…ボルト孔
６…外周板 ７…内周板
８…連結円筒１個の範囲 ９…中心角
１０…橋りょう １１…橋桁
１２…防護桁 １３…ブラケット
１４…空き缶 １５…第１次の緩衝部材
１６…第２次の緩衝部材 １７…格点
１８ａ、１８ｂ…固定板 １９…長ボルト
２０…斜材
２１…緩衝タイミング調整プレート
２１ａ…プレート ２１ｂ…突起
２２…道路 ２３…トンネル
２４…桁 ２５…支柱
２６…建物 ２７…分離帯
２８…レースサーキット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、橋桁、トンネル入り口などの構造物への自動車の衝突などで重大な影響を与える衝撃に対して、防護すべき構造物に直接添架することが可能な構造物の衝撃緩衝装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物として橋りょうを例にとると、橋りょうと立体交差する道路交差部においては、橋りょうの橋桁に対する自動車衝撃事故が繰り返して起こされ、このような衝撃事故が発生すると、場合によっては橋桁は交換に至る損傷を受け、さらに、衝撃の際には桁の変形に加え、亀裂を生じる場合には部材交換を余儀なくされ、部材交換までの期間、列車の徐行運転を余儀なくされることもある。
【０００３】
従来型の橋桁防護工は、図３０に示すように自動車の橋りょう１への進行方向手前に鋼製の門型防護工３を構築し、門型防護工３の水平部分３ａを、橋りょう部材である橋桁２の下端よりも低く設置することで、空頭支障する車輛またはその積載物が、橋桁２に衝突することを防止する。
【０００４】
しかし、道路が市道などで河川堤防上にある場合では、従来型の橋桁防護工の設置に際しては、河川構造令によって基礎の掘削・構築に制限を受ける。防護工基礎の設置スペースが確保できない箇所も同様である。このため注意喚起表示以外に、具体的な対策を施すことができないのが現状である。
【０００５】
なお、橋りょうの橋桁防護工に関する特許文献は存在しないが、下記特許文献には航行船舶が長大橋の橋脚など海上固定構造物と衝突事故を起こしたときの、船舶及び海上固定構造物両者の損害を軽減するための対策が提案されている。
【特許文献１】特許第２６９２７２７号 （円筒連結型緩衝材）
【０００６】
この特許文献１は、船舶の衝突時の運動エネルギーを有効に吸収し、衝突による損害を軽減するために、長大橋の橋脚など海上固定構造物に装着する構造物（緩衝材と呼ぶ）の一形式で、鋼製の円筒を連結し、それを鋼製の外周板及び内周板の間に組み込んだ円筒連結型緩衝材である。
【０００７】
図３１に示すように、円筒を連結してそれを外周板６および内周板７に組み込んだ簡単化した構造である。図３１において、８は連結円筒１個の範囲、９は緩衝材の防護範囲を示す中心角を示す。
【０００８】
内周板７には円筒連結型緩衝材を取り付けるためのボルト孔５が設けられ、内周板７を海上固定構造物の表面に固着する。緩衝材の長さは防護する範囲により決まり、深さは防護する高さにより任意に決めることができる。緩衝材の張出し量は吸収エネルギー量に関係する。
【０００９】
衝突船船首４が円筒連結型緩衝材に突入した時、衝突エネルギーは外周板６の変形と円筒（径がα）の変形とにより吸収される。この時、円筒の軸に対する横方向の柔軟性を利用した変形により反力の鋭いピークを緩和すると同時に、外周板６及び円筒の厚みを変えて変形によるエネルギー分担を変化させて、船首突入位置によるエネルギー吸収率の違いを少なくしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
前記特許文献１は、鋼製の円筒を連結し、それを鋼製の外周板及び内周板の間に組み込んだ円筒連結型緩衝材であり、これを橋りょうの橋桁防護工に適用しようとしても、前記門型防護工３の従来例と同じく設置に際しては、河川構造令によって基礎の掘削・構築に制限を受け、また、設置スペースが確保できないという問題は解消しない。
【００１１】
本発明の目的は前記従来例の不都合を解消し、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造物に直接添架できることで設置の容易性が実現でき、しかも緩衝部材により防護すべき部位に伝達される荷重を効果的に軽減することができる構造物の衝撃緩衝装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的を達成するため、請求項１および請求項２記載の本発明は、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたこと、および、小径の中空断面部材による緩衝部材は、軸方向にも積み重ねることを要旨とするものである。
【００１３】
請求項１記載の本発明によれば、軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたので、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造物に直接添架できることができる。緩衝部材は、軸方向変形を前提とした中空断面部材であるので、衝撃荷重を軸方法に支持し、部材自体が塑性座屈・変形する過程でエネルギーを吸収し、防護すべき部位に伝達される荷重を軽減することができる。
【００１４】
請求項２記載の本発明によれば、軸方向にも積み重ねることで、単独で並列に配置した場合と比較して、エネルギー吸収効率は向上し、また、緩衝材のストローク不足を補うことができる。
【００１５】
請求項３記載の本発明は、中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工を施すことを要旨とするものである。
【００１６】
請求項３記載の本発明によれば、軸方向の荷重に対して側面の加工が弱点となり、ピーク荷重が低減され、エネルギー吸収効率を向上させることができる。
【００１７】
請求項４記載の本発明は、小径の中空断面部材による緩衝部材は、飲料缶等の空き缶であることを要旨とするものである。
【００１８】
請求項４記載の本発明によれば、緩衝部材は、材料自体も飲料缶の空き缶であり構造用鋼管や非鉄材料など入手し易いというメリットがある。特に清涼飲料等の空き缶は、上下端に蓋を有するが、円形の中空断面を持ち、また、側面にはしぼり加工、ベローズ加工を施したものもあるため、緩衝材としての利用に適した種類のものが数多くあり、コストダウンと同時に、廃品のリサイクルが可能である。しかも、多数並べることで、１個１個は小さいものであっても全体として必要とされるピーク荷重の低減・エネルギー吸収効率を得ることができる。
【００１９】
請求項５記載の本発明は、小径の中空断面部材による緩衝部材は、緩衝タイミング調整プレートの背後に配設することを要旨とするものである。
【００２０】
請求項５記載の本発明によれば、自動車等の衝突に対してはこの緩衝タイミング調整プレートがまず受けて衝撃を小径の中空断面部材の多くに同時に伝えることができ、衝突部分のみならず、所望の範囲での緩衝作用が可能となる。
【００２１】
請求項６記載の本発明は、防護桁の外側に第１次の緩衝部材を取り付け、構造物との間に第２次の緩衝部材を取り付け、防護桁は可動として、第２次の緩衝部材の変形は防護桁の変位により惹起されることを要旨とするものである。
【００２２】
請求項６記載の本発明によれば、防護桁に備える緩衝部材を第１次の緩衝部材と第２次の緩衝部材とに分けることで、自動車等の衝突に対しては先に外側にある第１次の緩衝部材が作用して軽度の衝撃を緩衝し、それで吸収しきれない分を第２次の緩衝部材で受けることができる。
【００２３】
請求項７記載の本発明は、第２次の緩衝部材は、構造物への防護桁の取付部分に配設することを要旨とするものである。
【００２４】
請求項７記載の本発明によれば、構造物への防護桁の取付部分には構造物が橋桁の場合でトラス構造の橋では、全体としての強度が高い部分である格点部分になることが多いが、このような橋桁への防護桁の取付部分に第２次の緩衝部材を配設することで、車輌衝突による水平力が一番作用し易い部分を防護することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上述べたように本発明の構造物の衝撃緩衝装置は、自動車等の衝突から構造物を防護するための防護工を設置するのに、基礎や支柱等の設置スペースを必要としないでも、防護すべき構造部に直接添架できることで設置の容易性が実現でき、しかも防護工に備える緩衝部材により防護すべき部位に伝達される荷重を効果的に軽減することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図面について本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の構造物の衝撃緩衝装置Ａの１実施形態を示す側面図、図２は同上正面図で、構造物としては橋りょう１０の場合であり図中１１は橋桁である。
【００２７】
橋桁１１に、これに沿ってＨ形鋼材による防護桁１２を付設する。図示の例は下路トラス構造の橋の例であり、橋桁１１は上弦材、下弦材、垂直材、斜材等からなるトラス桁で、防護桁１２はこのうち、下弦材に沿ってその外側に設けるものである。なお、橋りょうの構造としては、この他にも、下路プレートガータータイプ、上路ガータータイプ、合成桁タイプなどがあるが、いずれも防護桁１２は主桁部分に沿わせて設ける。
【００２８】
防護桁１２はＨ形鋼材の以外のもの例えば角形鋼管やその他鋼材でもよく、また、付設方法は種々考えられるが、図示の例では橋りょうを形成するトラス構造の格点１７にこれを固定板１８ａ、１８ｂで前後から挟み、長ボルト１９で締結することでブラケット１３を取り付け、このブラケット１３で吊支承した。なお、図示は省略するが、ブラケット１３は防護桁１２を摺動自在に吊支承することが望ましく、例えばブラケット１３に設けた長孔を支承用ボルトがスライドできることによる。図中２０は格点１７に集合する斜材である。
【００２９】
防護桁１２には、軸方向変形を前提とした中空断面部材による緩衝部材を設けるが、この緩衝部材としては例えば、飲料缶の空き缶１４を多数並べるものとする。
【００３０】
図示は省略するが、飲料缶の空き缶１４には、しぼりやベローズ等の加工が施されているものもある。これらの加工は中空断面部材として衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の残留変位の調節を行うものとなるが、加工の種類としては、ノッチ、スリット、リブリング、波形加工などから選択できる。
【００３１】
空き缶１４は、同じ種類の缶を軸方向に積み重ね、さらに、同じ種類の缶を並列配置した。
【００３２】
緩衝部材としては飲料缶の空き缶１４を選定した理由は以下の通りである。防護すべき構造物の部位に、直接添架するタイプの衝撃緩衝装置として部材軸直角方向の曲げ破壊をもってなる梁部材モデルと軸方向変形をもってなる柱状部材モデルとを比較した。評価項目は以下のとおりである。
（１）テストピースを介して衝撃荷重を支持することによって、どの程度の荷重低減効果があるか…ピーク荷重
（２）衝撃によるテストピースの変位はどの程度か
（３）衝撃下でのテストピースの荷重−変位曲線はどのようであるか、また吸収エネルギーはどの程度か
【００３３】
実験では６８kgの錘を５．０ｍの高さから落下させ測定した。梁部材モデルでは落錘を静止できず、相対的にピーク荷重および衝撃吸収エネルギーは小さく、変位は大きく、大変形・破壊を前提とした梁部材モデルでは降伏後の剛性低下が著しく、エネルギーの吸収性能が小さいことを確認した。このため、従来型の防護工のように降伏点までを設計範囲とした場合には梁部材モデルは有効であるが、緩衝材への使用には適していないとの結論を得た。
【００３４】
柱状部材モデルについては、改善点はピーク荷重の低減にあり、錘が接触した直後、部材がより小さな荷重で降伏し、その後の荷重−変位曲線が初期降伏荷重の近傍で推移するような履歴特性が望ましいことが判明した。検討の結果、ピーク荷重の低減および荷重−変位履歴を調節する方法として、次のような加工を考案した。
（１）柱状部材の側面にノッチを入れる。
（２）柱状部材の側面にスリットを入れる。
（３）柱状部材の側面にリブリングを入れる。
（４）柱状部材の側面を波形に加工する。
以上４案から、より合理的な緩衝材が得られる可能性が高いとして、数種類の清涼飲料缶に対して落錘衝撃実験を行った結果、空き缶を用いる妥当性とメリットは以下のとおりである。
（１）空き缶は上下に蓋を有するが、中空断面構造である。
（２）空き缶は、側面に絞り加工やベローズ波型加工などを有するものがある。
（３）入手が容易かつ安価である。
（４）空き缶を利用することができれば、大幅なコストダウンならびに廃品のリサイクルが実現できる。
【００３５】
さらに、前記空き缶１４による緩衝部材は、防護桁１２の外側に第１次の緩衝部材１５として取り付け、橋桁１１との間には第２次の緩衝部材１６として取り付ける。
【００３６】
このうち、第１次の緩衝部材１５は防護桁１２の外側に適宜間隔で設け、また、第２次の緩衝部材１６は橋桁１１の平面トラスの格点１７の部分に配設する。第２次の緩衝部材１６の変形は防護桁１２の変位により惹起される。
【００３７】
また、第１次の緩衝部材１５の前面には図６に示すようにプレート２１ａに突起２１ｂを取り付けて緩衝時のタイミングを調整する緩衝タイミング調整プレート２１を配置した。
【００３８】
この緩衝タイミング調整プレート２１は、突起２１ｂにより押さえる缶と、押さえない缶を存在させ、缶の上端の高さにズレを持たせるもので、缶上端のズレによってピーク荷重を抑えられることができる。
【００３９】
図４、図５は本発明の防護桁１２を取り付ける橋りょう１０の位置を示すもので、車輌衝突緩衝材として、道路２２が交差する部分の橋桁１１を覆うものとする。
【００４０】
このようにして、道路２２を走行する自動車が橋桁１１に衝突しようとする場合に、図３に示すように中間断面部材である空き缶１４が衝撃荷重を軸方法に支持し、空き缶１４自体が塑性座屈・変形する過程でエネルギーを吸収し、防護すべき部位に伝達される荷重を軽減する。
【００４１】
橋梁の下弦材フランジ部の６０ｍｍ変形（静的）のエネルギーは１０kNmでその間の最大荷重は２５０kNである。（利根川橋梁で実際に損傷した下弦材の荷重負荷による変形試験）
【００４２】
そこで緩衝装置を構成するエネルギー吸収部材としてはピーク荷重をできるだけ低く押さえながら吸収エネルギーを高めることが必要であるが、そのような部材として空缶を軸圧塊モードで使用することが最適である。種々の空缶の中で樽型スチール缶（ラミネート缶）が上記エネルギー吸収能とピーク荷重低減の観点から好ましい。
【００４３】
下記に本発明の効果を確認するためのテストとして、橋桁への自動車衝撃に対して、より現実的な荷重・エネルギーを試算した結果、直径６０ｍｍ程度の薄肉円筒シェルが妥当と判断して空き缶をテストピースに採用した結果を説明する。
【００４４】
シェル側面の加工および配置の効果として、面積、缶の形状、軸方向の積み重ね（直列配置）、水平面への配置個数（並列配置）の影響を取り上げた。なお図７のようにＴＰ（テストピース）の吸収エネルギーに対して入力が過大な場合、錘は缶の高さ内で静止せずにロードセルを叩く。これは変形のストローク不足が原因であり、ＴＰの高さを増すことで解消されるが、このような計測データを一律に比較するため、ＴＰの高さに対して７５％までの変位を解析の対象とした。
【００４５】
図８にピーク荷重・平均荷重と面積との関係を示す。ピーク荷重のばらつきが目立つが、これには以下に述べる側面の加工の影響等が含まれていると考えられる。２つの荷重はいずれも面積にほぼ比例している。
【００４６】
図９、図１０は各ＴＰの側面に施された加工をしぼり＋ベローズ、しぼり、ストレートの３タイプに分類し、比較した結果である。軸方向の荷重に対して側面の加工が弱点となり、ピーク荷重が低減され、エネルギー吸収効率が向上したと考えられる。図１１に各加工の荷重−変位関係を示す。
【００４７】
図１２に缶を単独で配置した場合と、同じ種類の缶を軸方向に積み重ねた場合との比較を示す、単独の場合よりもエネルギー吸収効率は向上する傾向がみられ、緩衝材のストローク不足は軸方向の缶の積み重ねによって対策が可能であることを確認できる。
【００４８】
図１３、図１４に缶を単独で配置した場合と、同一種類の缶を複数個配置した場合との比較を示す。水平面に置かれた缶の増加によって各ピーク荷重が重複し、缶の本数（面積）に比例して増加する様子が図１３から窺われる。図１４ではピーク荷重の増加に従いエネルギー吸収効率が低下している。
【００４９】
並列配置におけるこのような問題の対策として、前記のごとく、緩衝タイミング調整プレート２１により缶の上端の高さにズレを持たせる方法を考案した。図１５は単独配置、４本並列配置、単独配置の４倍荷重、単独配置の変位を４缶で各１０ｍｍスライド・重ね合せた場合の荷重−変位関係である。缶上端のズレによって荷重の突出が抑えられることが確認できる。エネルギー吸収効率に関しては４本並列の０．２２３に対して、１０ｍｍのズレを持たせた場合には０．５３２と大幅な改善がみられた。
【００５０】
図１６は衝撃荷重のフーリエスペクトルである。図１７はｎ＝１（４９Ｈｚ）、ｎ＝２（９８Ｈｚ）におけるスペクトル比とエネルギー吸収効率との関係である。
エネルギー吸収効率は、図１７からも明らかなように荷重履歴の平均値に依存するため、ｎ＝０（０Ｈｚ）のスペクトルは重要な評価指標となるが、図１６、図１７からは、ｎ＝１、ｎ＝２程度までがエネルギー吸収効率に影響を与えることが確認された。
【００５１】
図１６から、しぼり＋ベローズのタイプはｎ＝１のスペクトルが相対的に大きいことがわかる。また図１１からはｎ＝１とｎ＝２のスペクトル比がエネルギー吸収効率と相関が強い傾向がみられる。
【００５２】
なお、空き缶１４に施す衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工としては、前記しぼり、ベローズの他にノッチ、スリット、リブリング、波形加工などが有り得る。
【００５３】
以上のテストで、金属材料を用いた衝撃緩衝機構として、中空断面部材の軸変形の有効性を確認したが、空き缶を用いた実験ではシェル側面の加工がピーク荷重の低減・エネルギー吸収効率の改善に効果的であることがわかった。また直列配置は機能低下がなく、並列配置では衝撃のタイミングの調節によりピーク荷重の突出を抑える効果が確認された。試算によれば空き缶の直列・並列を組み合わせることで重量１．５ｔｏｎ、速度１０ｍ／ｓｅｃ程度の剛体のエネルギー吸収は現実的なオーダーである。
【００５４】
前記実施形態では、中空断面部材による緩衝部材として飲料缶の空き缶を用いた例について説明したが、飲料缶以外の空き缶も同等の性能を有すれば、利用できるものである。
【００５５】
さらに、中空断面部材であり軸方向変形を生じることができるものであれば、空き缶以外の鋼製、アルミニウム製、その他の金属製の中空体、または、合成樹脂製等金属材料以外の中空断面部材も弾塑性機構として利用することが可能である。
【００５６】
以上は本発明の衝撃緩衝装置Ａを構造物として橋りょう１０に設置した場合を示したが、それ以外でもトンネルその他本発明の適用範囲は広い。
【００５７】
その一例を示すと図１８、１９、２０は構造物としてトンネル２３の場合、図２１は道路２２が地下道における桁２４の場合、図２２は高架の支柱２５の場合、図２３は道路２２脇の建物２６の場合、図２４は高速道路等の道路２２の分離帯２７の場合、図２５はレースサーキット２８の周囲の場合である。
【００５８】
これに限定されるものではないが、道路２２の上または脇にある構造物であれば、道路２２を走行する自動車が衝突しようとする場合の衝撃緩衝を行うものとして設置が可能である。
【００５９】
軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材としての飲料缶の空き缶１４はこれを多数並べて直接取り付けることも可能であるが、図２６、２７に示すように、前記橋りょう１０の場合と同じく防護桁１２を介在させ、防護桁１２には、軸方向変形を前提とした中空断面部材による緩衝部材として飲料缶の空き缶１４を多数並べるようにしてもよい。
【００６０】
固定板１８ａを介して長ボルト１９で締結することでブラケット１３を取り付け、このブラケット１３で防護桁１２を摺動自在に吊支承した。
【００６１】
前記橋りょうの場合と同様に、空き缶１４による緩衝部材は、防護桁１２の外側に第１次の緩衝部材１５として取り付け、構造物との間には第２次の緩衝部材１６として取り付ける。また、第１次の緩衝部材１５の前面にはプレート２１ａに突起２１ｂを取り付けて緩衝時のタイミングを調整する緩衝タイミング調整プレート２１を配置した。
【００６２】
第１次の緩衝部材１５は防護桁１２の外側に適宜間隔で設け、また、第２次の緩衝部材１６は構造物の防護桁１２の取り付け部分に配設する。
【００６３】
このように防護桁１２に備える緩衝部材を第１次の緩衝部材１５と第２次の緩衝部材１６とに分けることで、図２８に示すように、自動車等の衝突に対しては先に外側にある第１次の緩衝部材が作用して軽度の衝撃を緩衝し、それで吸収しきれない分を第２次の緩衝部材で受けることができる。図２９に示すように第２次の緩衝部材１６の変形は防護桁１２の変位により惹起される。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態を示す側面図である。
【図２】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態を示す正面図である。
【図３】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の１実施形態で衝撃を受けた後の状態を示す側面図である。
【図４】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の配置を示す側面図である。
【図５】本発明の構造物の衝撃緩衝装置の配置を示す平面図である。
【図６】緩衝タイミング調整プレートの側面図である。
【図７】解析対象とした変位を示すグラフである。
【図８】ピーク荷重および平均荷重と面積の関係を示すグラフである。
【図９】缶の側面に施されたタイプ別のエネルギー吸収効率を示すグラフである。
【図１０】缶の側面に施されたタイプ別のピーク荷重の低減を示すグラフである。
【図１１】缶の側面の加工による荷重―変位関係の相違を示すグラフである。
【図１２】缶を直列配置した場合のエネルギー吸収効率傾向を示すグラフである。
【図１３】缶を並列配置した場合の断面積の総和とピーク荷重の関係を示すグラフである。
【図１４】缶を並列配置した場合のエネルギー吸収効率を示すグラフである。
【図１５】缶の並列配置の問題と対策（荷重―変位関係）結果を示すグラフである。
【図１６】荷重波形の解析として衝撃荷重のフーリエスペクトルを示すグラフである。
【図１７】荷重波形の解析としてｎ＝１（４９Ｈｚ）、ｎ＝２（９８Ｈｚ）におけるスペクトル比とエネルギー吸収効率との関係を示すグラフである。
【図１８】構造物として、トンネルの場合の第１例を示す斜視図である。
【図１９】構造物として、トンネルの場合の第２例を示す斜視図である。
【図２０】構造物として、トンネルの場合の第３例を示す斜視図である。
【図２１】構造物として、地下道における桁の場合を示す斜視図である。
【図２２】構造物として、高架の支柱の場合を示す斜視図である。
【図２３】構造物として、道路脇の建物の場合を示す斜視図である。
【図２４】構造物として、高速道路等の道路分離帯の場合を示す斜視図である。
【図２５】構造物として、レースサーキットの場合を示す斜視図である。
【図２６】取り付けの詳細を示す側面図である。
【図２７】取り付けの詳細を示す正面図である。
【図２８】一次変形を示す説明図である。
【図２９】二次変形を示す側面図である。
【図３０】従来例を示す斜視図である。
【図３１】従来例として円筒連結型緩衝材の説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１…橋りょう ２…橋桁
３…門型防護工 ３ａ…水平部分
４…衝突船船首 ５…ボルト孔
６…外周板 ７…内周板
８…連結円筒１個の範囲 ９…中心角
１０…橋りょう １１…橋桁
１２…防護桁 １３…ブラケット
１４…空き缶 １５…第１次の緩衝部材
１６…第２次の緩衝部材 １７…格点
１８ａ、１８ｂ…固定板 １９…長ボルト
２０…斜材
２１…緩衝タイミング調整プレート
２１ａ…プレート ２１ｂ…突起
２２…道路 ２３…トンネル
２４…桁 ２５…支柱
２６…建物 ２７…分離帯
２８…レースサーキット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたことを特徴とする構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項２】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、軸方向にも積み重ねる請求項１記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項３】
小径の中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工を施す請求項１または請求項２記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項４】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、飲料缶等の空き缶である請求項１ないしは請求項３のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項５】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、緩衝タイミング調整プレートの背後に配設する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項６】
緩衝部材は、防護桁の外側に第１次の緩衝部材を取り付け、構造物との間に第２次の緩衝部材を取り付け、防護桁は可動として、第２次の緩衝部材の変形は防護桁の変位により惹起される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項７】
第２次の緩衝部材は、構造物への防護桁の取付部分に配設する請求項６記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項１】
軸方向変形を前提とした小径の中空断面部材による緩衝部材を多数並列させて設けたことを特徴とする構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項２】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、軸方向にも積み重ねる請求項１記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項３】
小径の中空断面部材は、その側面にノッチ、スリット、リブリング、波形加工など衝撃物体から被衝撃物体に伝達されるピーク荷重と、部材本体の荷重変位履歴の調節を行う加工を施す請求項１または請求項２記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項４】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、飲料缶等の空き缶である請求項１ないしは請求項３のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項５】
小径の中空断面部材による緩衝部材は、緩衝タイミング調整プレートの背後に配設する請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項６】
緩衝部材は、防護桁の外側に第１次の緩衝部材を取り付け、構造物との間に第２次の緩衝部材を取り付け、防護桁は可動として、第２次の緩衝部材の変形は防護桁の変位により惹起される請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【請求項７】
第２次の緩衝部材は、構造物への防護桁の取付部分に配設する請求項６記載の構造物の衝撃緩衝装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２７】
【図２８】
【図２９】
【図３０】
【図３１】
【公開番号】特開２００７−２０５０４６（Ｐ２００７−２０５０４６Ａ）
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２５３７６（Ｐ２００６−２５３７６）
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り 平成１７年９月７日〜９日 社団法人土木学会主催の「第６０回年次学術講演会」において文書をもって発表
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（５９６００１１７３）株式会社ビーエムシー (4)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年８月１６日（２００７．８．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第３項適用申請有り 平成１７年９月７日〜９日 社団法人土木学会主催の「第６０回年次学術講演会」において文書をもって発表
【出願人】（０００２２１６１６）東日本旅客鉄道株式会社 (833)
【出願人】（５９６００１１７３）株式会社ビーエムシー (4)
【Ｆターム（参考）】
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