JP2011047154A

JP2011047154A - 落石防護柵

Info

Publication number: JP2011047154A
Application number: JP2009195079A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Okayama; 隆宏岡山
Original assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Current assignee: Tokyo Seiko Co Ltd
Priority date: 2009-08-26
Filing date: 2009-08-26
Publication date: 2011-03-10
Anticipated expiration: 2029-08-26
Also published as: JP5054742B2

Abstract

【課題】
コンパクトで落石エネルギー吸収効率が高く、強度面、機能面及び施工面、補修面ですぐれた落石防護柵を提供することにある。
【解決手段】
弾性係数の異なる2種類のロープの弾性係数の大きいロープを中心に両端に弾性係数の小さいロープを連結した衝撃エネルギー吸収の大きい1本のケーブルを落石防護柵の落石受けのケーブルとした。
【選択図】図１

Description

本発明は道路沿い等に設置されて落石、雪崩などの衝撃力をケーブルの伸びで吸収する形式の落石防護柵に関する。

山間地の傾斜に発生する落石から道路や家屋を守るための手段として、支柱間に複数本の水平状の横ロープを上下に間隔をもって張設し、その張設した横ロープの表面に金網を取り付けて落石を受け止めるようにした落石防護柵が用いられている。
こうした落石防護柵において、1本のロープの途中にループ状の輪を成形して重ね合った重複部を挟持具で挟持し、ロープに張力が加わるとループ状の余長部が一定の摩擦力を保持したま相互に摩擦摺動するように構成したロープを支柱間に張設し、山側から落下した落石がロープを直撃した際に重複した余長部の摩擦摺動により衝撃エネルギーを減衰吸収させる落石防護柵が提案されている。（特許文献１）

また、立体形状をしたシェル構造を有する荷重伝達体を使用し、該荷重伝達体に加わる衝撃引っ張り荷重を圧縮荷重に変換し、印加される荷重の強弱により強度の弱い荷重伝達体から立体的変形させ、衝撃荷重を吸収する緩衝金具をロープに連結し、防護ネット等に用いることが提案されている。（特許文献２）

特公平７−１８１３４号公報特開２００４−１６９３３６号公報

前記特許文献１の衝撃吸収柵は、摩擦摺動による摩擦抵抗で衝突エネルギーを吸収する方法で、摩擦抵抗力が挟持具のロープ締め付け力に左右されるので、均一な安定した抵抗力値の確保が難しいという問題がある。
また、特許文献２の緩衝金具による衝突エネルギー吸収の方法は、荷重の強弱により緩衝金具の塑性変形する部品が異なるため、弱荷重でも部品が塑性変形（破壊）され、軽微な落石でも緩衝金具の補修ないし取替えの必要が発生する問題がある。

本発明は、前記のような問題点を解消するために創案されたもので、その目的とするところは、コンパクトで落石エネルギーの吸収効率が高く、強度面、機能面及び施工面、補修面ですぐれた機能を発揮する落石防護柵を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、傾斜面の落石、雪崩等を防止すべき箇所に沿って間隔をおいて立設された端末支柱と、前記端末支柱間に間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と、端末支柱と中間支柱の山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設されたケーブルと、ケーブル表面に張った金網を備えた落石防護柵において、前記ケーブルが、岩受けロープと、これよりも小さな縦弾性係数を持ち、前記岩受けロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成されていることを特徴としている。（請求項１）

本発明によれば、所定の間隔の端末支柱間に張設される各ケーブルが、相対的に大きな縦弾性係数Ａの岩受けロープと、これよりも小さな縦弾性係数Ｂを持ち、前記岩受けロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成され、落石の多発する柵中央部には高弾性特性を持つ岩受ロープを配しているので、落石傷によるケーブルの剪断破断を回避でき、落石のほとんど無い端末支柱近傍に低弾性特性を持つ緩衝ロープを配することにより落石傷の付きやすい弱点をカバーして、衝撃エネルギー吸収に優れた特性を十分に引き出すことができる。従って衝撃エネルギー吸収量が高くなるので、端末支柱に対する衝撃荷重を大きく緩和することができ、それにより端末支柱の小型化を図ることができる。
また、強度、伸びなどの特性値にバラツキが少なく、落石エネルギーをケーブル、金網、端末支柱のそれぞれに安定して分散できる。
さらに、軽微な落石の場合では、落石を取り除けばケーブルの伸びは初期値に戻り、補修を必要としないので、保守管理が容易である。

本発明による落石防護柵の第１実施例を示す斜視図である。（ａ）は本発明による落石防護柵の部分的正面図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は側面図である。（ａ）は本発明の緩衝ロープと岩受けロープの連結および端末支柱との結合関係を示す正面図、（ｂ）は平面図である。（ａ）は本発明における間隔保持材部分の正面図、（ｂ）は側面図である。（ａ）は本発明の落石防護柵における落石前の状態を示す模式図、(ｂ)は落石時におけるエネルギー吸収状態を示す模式図である。本発明で使用するロープの動的張力試験を示す説明図である。

好適には、緩衝ロープの伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％、岩受ロープの伸びＰ２が４％≦Ｐ２≦６％の範囲である。
これによれば、岩受ロープのエネルギー吸収量より緩衝ロープのエネルギー吸収量を５〜１０ｋＪと大きくでき、ケーブル全体の塑性変形によるエネルギー吸収が大きくなり、衝撃エネルギーの多くをケーブルが効率よく吸収して端末金具、端末支柱、中間支柱に加わるエネルギーが減衰されるので、これらの金具、部材の小型化が可能である。

好適には、上下複数段のケーブルと金網を間隔保持材で結合し、上下複数段のケーブルと金網を一体化している。
これによれば、落石が1本のケーブルを直撃した場合でも間隔保持材により金網および上下のケーブル全体に落石エネルギーが伝達されるので、落石エネルギーの吸収効率がさらに高められる。

以下、添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１は本発明による落石防護柵の一実施例を示しており、ａは山側、ｂは道路側である。符号１は、道路と山側傾斜面との境界に沿って設置された本発明の高エネルギー吸収式の落石防護柵である。
前記落石防護柵1は、端末支柱２，２が左右に間隔をおいて立設され、それら端末支柱２，２間に複数の中間支柱３が等間隔に立設され、複数のケーブル４が上下に等間隔に張設され、端部はそれぞれ端末支柱２，２に固定されている。
張設されたケーブル４は各中間支柱３に摺動可能に取り付けられている。さらに、端末支柱２，２間に張設された複数段のケーブル４に沿うように山側全面に金網７が張られ、ケーブル４と金網７は間隔保持材８で固定されている。

端末支柱２，２は、たとえば１７５ｍｍ×１７５ｍｍ×７．５ｍｍ×１１ｍｍ、長さ２，８５０ｍｍのH形鋼からなり、防食の効果を高めるために亜鉛めっきが施されている。しかし、端末支柱は四角柱または角鋼管でもよいし、亜鉛めっきの上に樹脂塗装されていてもよい。
前記端末支柱２，２は道路に沿って間隔をおいて配され、所要長さたとえば８５０mmの下部２０１，２０１がモルタルやコンクリートなどのセメント系基礎６０、６０に埋め込まれることで立設されている。
しかし、これに限らず、下部にステーつきのプレート金具を設け、これをセメント系基礎にアンカーされたプレート金物（図示せず）に剛結することで立設していてもよい。

中間支柱３は、たとえば２００ｍｍ×１００ｍｍ×５．５ｍｍ×８ｍｍ、長さが２，８５０ｍｍのＨ形鋼からなっており、防食効果を高めるために亜鉛めっきされている。さらに、景観を高めるため樹脂塗装が施されていてもよい。
前記中間支柱３は端末支柱間に間隔をおいて配され、所要長さたとえば８５０mmの下部３０１がモルタルやコンクリートなどのセメント系基礎６０に埋め込まれることで立設されている。
しかし、これに限らず、下部にステーつきのプレート金具を設け、これをセメント系基礎にアンカーされたプレート金物（図示せず）に剛結することで立設していてもよい。

本発明の特徴は、前記端末支柱間２，２に張設されるケーブル４が、縦弾性係数Ａ，ＢがＡ＞Ｂの式を満足する2種類のロープ５，６を、弾性係数の大きいロープ６を柵の主体用として中心を含む領域に配し、そうしたロープの両端に弾性係数の小さいロープ5を連結して衝撃エネルギー吸収の大きい1本のケーブルを構成していることである。

相対的に縦弾性係数Ａが大きいロープ６は岩受ロープであり、相対的に縦弾性係数Ｂが小さいロープ５は緩衝ロープである。
ここで、弾性係数Ａは１２０，０００〜８０，０００Ｎ／mm²が望ましい。その理由は、１２０，０００Ｎ／mm²以上では硬くなり、エネルギー吸収が期待できず、８０，０００Ｎ／mm²以下では落石の直撃で傷が付きやすく、剪断破断が起きやすくなるからである。
弾性係数Ｂは６０，０００〜４０，０００Ｎ／mm²が望ましい。その理由は、６０，０００Ｎ／mm²以上では硬くなり十分なエネルギー吸収が期待できず、４０，０００Ｎ／mm²以下では十分な破断強度が得られないからである。

緩衝ロープ５は、たとえば素線として軟質ステンレス線（成分がＣ：0.001%〜0.15%、Ｓｉ：0.01%〜1.5%、Ｍｎ：0.3%〜3.0%、Ｐ80.05%以下、Ｓ80.02%以下、Ｃｒ：14.0%〜26.0%、Ｎｉ86.0%〜22.0%、Ｎ：0.02%以下、残部実質上Ｆｅ）が用いられ、岩受けロープ６は、たとえば素線にＪＩＳＧ３５２１に規定される硬鋼線が用いられる。

さらに好適には、緩衝ロープ５は、伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％の吸収エネルギーの大きなロープが用いられる。伸びの下限を２０％としたのは、これ未満だとエネルギー吸収が少なく十分な効果が得られないからであり、上限を６５％としたのは、これを超える伸びでは必要以上に道路側に落石がはみ出すからである。好適には、落石のはみ出しが大型車の交通の障害にならないように、上限を５５％程度に抑えることが望ましい。

岩受けロープ６は、伸びＰ２が３％≦Ｐ２≦６％である。下限を３％としたのはこれ未満だとエネルギー吸収が少なく脆くなるからであり、上限を６％としたのは岩石がロープを直撃したときロープにキズが付きやすくなるからである。上記伸びは撚りピッチをコントロールすることで達成できる。さらに、素線の熱処理のコントロールでも可能である。

ケーブル４の具体例をあげると、岩受ロープ６は、構造が３×７、直径１８ｍｍ、亜鉛めっきしたワイヤロープで、撚りピッチは１５０ｍｍ、伸びが５％である。緩衝ロープ５，５は材質が軟質ステンレスであり、撚りピッチは１２６ｍｍ伸びは５２％である。

図３は端末支柱２に取り付けたケーブル４を示しており、緩衝ロープ５は端部に端末支柱２と締結するための金具としてオープンソケット５２が取り付けられ、他端部には岩受けロープ６と連結するための金具としてフォークエンド５３が取り付けられている。
緩衝ロープ５は１８００〜３０００ｍｍの長さが望ましい。短いと十分なエネルギー吸収が得られず、３０００ｍｍを超えると落石の直撃を受ける可能性が大きくなるからである。
端部金具類はこれに限らず、ねじエンド、アイエンド、トヨロック等を選択できる。

岩受ロープ６の端部はクリップ６１留めによりシンブル６２が取り付けてある。緩衝ロープ５のフォークエンド５３と岩受けロープ６のシンブル６２がボルトナット６３を介して連結してある。緩衝ロープ５の端部に取り付けられたオープンソケット５２は、端末支柱２に索端金具５４を介して締結されている。
索端金具５４は両端に雄ネジが切られたロッドからなり、一端はオープンソケット５２にナット５４１で固定され、他は端末支柱２に設けられた索端金具挿通孔５４３に挿通され、ナット５４２でケーブル４に一定の張力を与えて固定する。

多段状のケーブル４は、図１や図２のように上下等間隔で平行に端末支柱２，２に張設されるが、中間支柱３に対しては固定されず、Ｕボルト３１，３１で軸方向に摺動可能に取り付けられている。摺動可能とした利点は、ケーブル４が落石により張力が発生するとケーブルは細経化し、Ｕボルト３１，３１の拘束力が弱くなり、ケーブル全体の伸びを伝播させ、衝撃エネルギーの吸収効率を高めるからである。

端末支柱２，２および中間支柱３の山側全面にはたとえば５０ｍｍ×５０ｍｍの菱形の金網７が配され、結合コイル（図示せず）でケーブル４に取り付けられる。そして、多段のケーブル４は支柱３，３間の略中央部において、たとえば厚さ４．５ｍｍ、幅６５ｍｍ、高さ６８０ｍｍの圧延鋼材からなる間隔保持材８がＵボルト３１で連結してある。
金網７は落石に伴う小石等を道路側ａへの落下を防止し、間隔保持材８はケーブル４の1本に印加した張力でも上下に張設したケーブル４全体にその張力を分散伝達する。

本発明の落石防護柵の作用を説明すると、落石を受けた岩受ロープ６および金網７の衝撃エネルギーは、岩受ロープ両端部に連結した緩衝ロープ５，５を経由して端末支柱２，２に達するが、伸びの大きな緩衝ロープ５，５および金網７の伸びによるエネルギー吸収で端末支柱２，２に加わる張力は大きく軽減される。さらに、間隔保持材８により直接落石を受けなかった上下の岩受ロープ６にも衝撃エネルギーが伝達され、ケーブル全体にエネルギーは分散される効果を持つ。

本実施例の落石防止柵に落石が衝突したときの様子を図５に示す。図５（ａ）の張設状態から、落石９が中間支柱３，３間のロープに衝突すると、図５（ｂ）のように中間支柱３に摺動可能に取り付けてある岩受ロープ６が道路側ａに伸びて落石エネルギーを吸収し、支柱の変形等のダメージを緩和するが、岩受ロープ６の両端部に縦弾性係数が小さく伸びの大きな緩衝ロープ５、５が端末支柱に連結されているので、落石エネルギーにより図示のように緩衝ロープ５、５が大きく伸びることでエネルギーを吸収する。緩衝ロープ５、５は落石傷が付きやすい性状であるが、落石の衝突が起りにくい柵の両端部に配されているので弱点がカバーされエネルギー吸収特性の高い利点を十分に発揮することができる。
さらに、間隔保持材８により複数段のケーブル４と金網７は一体化されており、金網７と複数段のケーブル４全体でも落石エネルギーを吸収することができる。

図６は前記岩受ロープ６および緩衝ロープ５に動的張力を印加した場合の張力を測定する方法を示しており、鋼製やぐら９０の天井部に張力計９１を取り付け、張力計９１に２ｍの岩受ロープ６を取り付け、端部に３ｋＮの錘９３を取り付け、落下させた。そのときの張力は２００ｋＮであった。同様に、緩衝ロープ５に２ｍを取り付け３ｋＮの錘９３を落下させると５８ｋＮの張力であった。
ケーブル４が岩受ロープ６だけからなる場合、端末支柱２に２００ｋＮの張力が負荷されるのに対し、緩衝ロープ５だけの場合は端末支柱２には５８ｋＮの張力負荷ですむ。従って従来は２００ｋＮに対応した端末支柱が必要であったが、本発明によれば５８ｋＮに対応する端末支柱で済むことになる。

ａ山側
ｂ道路側
１落石防護柵
２端末支柱
３中間支柱
４ケーブル
５緩衝ロープ
６岩受ロープ
７金網
８間隔保持材

Claims

傾斜面の落石、雪崩等を防止すべき箇所に沿って間隔をおいて立設された端末支柱と、前記端末支柱間に間隔をおいて立設された複数本の中間支柱と、端末支柱と中間支柱の山側に沿って上下方向に間隔をあけて複数段張設されたケーブルと、ケーブル表面に張った金網を備えた落石防護柵において、前記ケーブルが、岩受けロープと、これよりも小さな縦弾性係数を持ち、前記岩受けロープの両端部に連結した緩衝ロープにより構成されていることを特徴とする落石防護柵。
緩衝ロープの伸びＰ１が２０％≦Ｐ１≦６５％、岩受ロープの伸びＰ２が４％≦Ｐ２≦６％である請求項１に記載の落石防護柵。
上下複数段のケーブルと金網を間隔保持材で結合し、上下複数段のケーブルと金網を一体化している請求項１に記載の落石防護柵。