JP5415641B1 - 落石等の防護装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低コストであり、高い耐久性を得ることのできる落石等の防護装置を提供する。
【解決手段】単位ブロックは、対向配置した一対の平坦な円板１１と、隣接する円板１１間に介在し、かつ最外層の円板の外側端面を覆うゴム部１４とを有する。単位ブロックの円板１１には、外径方向に突出する耳部１２を設ける。多数の単位ブロックを整列配置し、隣接する単位ブロックの耳部を連結構造体で保持して複数の単位ブロックを連結し、防護ネットを構成する。単位ブロックの各円板１１とゴム部１４とを加硫接着で一体化し、円板１１のゴム部１４で被覆された部分に貫通孔１７を設け、ゴム部１４を、二つの円板１１のうち、一方の円板１１の貫通孔１７に流入させたゴム材料を他方の円板の貫通孔１７に向けて流動させることで成形する。
【選択図】図３

Description

本発明は、地山の斜面に設置され、落石や雪崩などを受け止めて道路や線路の安全を確保するための落石等の防護装置、特にネットを用いたエネルギー吸収タイプの落石等防護装置に関する。この落石等防護装置は、場合によれば、深い山中の、例えば道路の一方に断崖のあるような場所で、車両が落下すればその回収が困難となるような場所においては、車両落下防止柵となる車両用の防護装置として使用することも可能である。

一般に山野に普通に設置されている落石防護装置は、その支柱脚部が堅くコンクリート擁壁に固定され、その支柱間に張力をかけて横方向に強く張られたワイヤ群により落石を防護する形態のものである。この種の落石防護装置は、その全体を地盤に固定することで、落石に強い抵抗力を与えて、その落下を防止するように設計される。そのため、落石の衝撃力よりも高い抵抗力を保持できる防護構造体が必要とされ、強固な構造とするために施工コストが高騰する割には、落石防護能力は十分ではない。

その一方で、落石等の防護装置として、エネルギー吸収型の落石防護装置も知られている。この種の落石防護装置は、構造体が落石衝撃に追従して落石の落下方向に大きく移動することで落石の衝撃エネルギーを消費させ、落石を沈静させる構造になっており、その一例が、特許第３６９９９４３号公報（特許文献１）、および特許第３６９９９４４号公報（特許文献２）に開示されている。

これら特許文献１，２に記載の防護装置では、金属製円板とゴムの積層体からなる多数の単位ブロックをリングを介して連結し、ネットを構成している。落石の発生時には、ネットを大きく変形させてエネルギーを吸収し、さらに単位ブロックのゴムを弾性変形させたりリングを弾性変形させたりすることによって衝撃エネルギーを吸収するようになっている。

特許第３６９９９４３号公報 特許第３６９９９４４号公報

特許文献１，２ではゴム板の剥離・脱落を防止するため、円板１１の周縁に、ゴム板と接する側に立ち上がったカエリを設けている。そのため、円板の形状が複雑化しており、加工コストが高騰すると共に、不良品の発生率が高くなる問題がある。また、ゴムの成形後に単位ブロックの一方の円板から他方の円板まで貫通する孔を設け、その中に円柱状の鉛棒を挿入することで、衝撃によるゴム板のせん断変形に対して鉛棒をダンパーとして機能させ、ゴム板の耐久性向上を図るものであるが、鉛棒の調達・保管は容易ではなく、また、部品点数増加等によるコストアップが問題となる。

本発明は、低コストであり、鉛棒を使用せずとも高い耐久性を得ることができる落石等の防護装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明は、整列配置された多数の単位ブロックを備えた防護ネットを、地盤に固定した支柱間に掛け渡すことで構成した落石等の防護装置であって、単位ブロックが、対向配置した少なくとも一対の平坦な円板と、隣接する円板間に介在するゴム部とを有し、単位ブロックに、円板と一体でかつ外径方向に突出した耳部が設けられており、隣接する単位ブロックの耳部を連結構造体で保持することにより、隣接する複数の単位ブロックを連結して前記防護ネットを構成した落石等の防護装置において、円板のゴム部で覆われた部分に貫通孔が設けられ、ゴム部が、隣接する二つの円板のうち、一方の円板の貫通孔に流入させたゴム材料を他方の円板の貫通孔に向けて流動させることで成形され、かつ単位ブロックの各円板とゴム部とが加硫接着で一体化されていることを特徴とする。

かかる構成であれば、単位ブロック相互が簡単に相互移動できる状態となり、防護ネットの各要素が固定した連結部分のない無拘束状態となる。そのため、構造体のどの部分に衝撃力がかかっても各構成要素が変形移動するため、衝撃による局地的反力は理論的に生じない。一般に、衝突により発生する衝撃エネルギーは被衝撃構造体に与えられる瞬間衝撃力と衝撃の発生より終焉までの時間（衝撃時間）との積で表されるが、本発明では、防護装置の各部が衝突方向に移動することで衝撃時間が延長されるため、瞬間衝撃力を低減することができる。すなわち、防護ネットは比較的小荷重の下では落石等を柔軟に受け止めつつ落石等の進行方向に変形し、大荷重が作用したときはその衝突エネルギーを吸収しながら落石等を包み込むように抱絡変形して落石等と共に静止する。以上の理由から、本発明の防護装置によれば、高い衝撃吸収性が得られる。

また、防護ネットの各部には、溶接、鍛接、半田付け、リベット等の永久結合部分がなく、容易に分離交換できるため、落石等の衝突により破損した部位の交換も容易であり、高いメンテナンス性が得られる。

本発明においては、単位ブロックは、円板にゴム部を加硫接着した構成を有する。このようにすることで、円板とゴム部とからなる単位ブロックが一纏めで扱えるため、保管や運搬に便利であり、さらに当該防護ネットの組立作業が容易になり量産性よく安価に製造できる。円板としては、金属製の板、例えば鉄板が用いられる。鉄板とゴムは、接着剤を用いずに固定することが可能である。屋外に暴露している鉄材は通常は表面にさびを生じあるいは酸素と化合してほぼ表面全体が酸化鉄になっているため、鉄板の表面に例えばサンドブラスト等の表面除去加工を施して鉄自身の内部組織を暴露させた上で加硫する。これにより鉄が硫黄と化合物を作る特性と、硫黄の分子架橋特性とを利用し、硫黄を介して鉄とゴムとを分子的に結合させることにより所謂複合材料構造にすることができる。

円板は平坦であり、カエリは存在しない。そのため、円板の製作コストを低廉化することができ、不良品の発生率も低くなる。また、隣接する二つの円板のうち、一方の円板の貫通孔に流入させたゴム材料を、他方の円板の貫通孔に向けて流動させて成形することにより、円板間に介在するゴム部中に一方の貫通孔から他方の貫通孔に至るゴム柱を形成することができる。このようなゴム柱は、ゴム部のせん断変形時のダンパーとしての役割を果たし、ゴム部のせん断変形時の復元力を助長して、ゴム部のせん断変形時の円板とゴム部との接着機構を強化する。また、ゴム部と円板の複合材料的接合関係を助長する。従って、せん断変形時の円板とゴム部の剥離・脱落をゴム柱によって抑制することができる。このゴム柱は、ゴム部の成形後にゴム部を加硫接着する際にゴム部と同時に形成することができる。従って、特別なゴム柱形成工程や特別な材料注入工程が不要となり、例えば免震用積層ゴムの製造工程で行われる、ダンパーとして鉛柱を挿入するような作業が不要となる。従って、単位ブロックが量産性良く安価に製造できる。円板に形成する孔は、円板の周方向に長尺な長孔（長円形）にすることが望ましい。

単位ブロックを構成する円板は、鉄、鋼、アルミニウムその他の金属製とするほか、硬質プラスチックを使用することもでき、いずれにしても耐候性を備えた材料が望ましい。また、円板は文字どおりの円形に限らず、多角形でもよい。更に、円板は必ずしも円環状、つまりドーナツ状とする必要はないが、円環状とすることによって、衝撃により負荷された外力を均等に分散できる可能性が高くなる。また、軽量化が図れられるほか、風の抵抗を少なくすることができ、かつ景観の妨げとなり難い。

衝撃工学の基礎式によれば、被衝撃構造体の受ける衝撃応力の大きさσは、被衝撃材料のヤング率をＥ，比重量をρ、衝撃物体の衝突速度をｖとすれば、σ＝（Ｅ・ρ）^1/2×ｖで表される。従って、一般的な構造体で使用される材料（通常鋼材料）よりも低いヤング率を持つ材料で防護装置の各部を形成すれば、衝撃吸収性が高まることは論を待たない。

各単位ブロックの一対の円板は、合計四つの耳部を円周方向に等間隔で並ぶような位相で備える。この場合、耳部に両端を固定したＵ字状の部材と、Ｕ字状の部材内の空間を通過するリングとで連結構造体を形成し、隣接する単位ブロックの耳部を連結構造体で保持して隣接する複数の単位ブロックを連結することにより、たわみ性のよい防護ネットを得ることができる。リングは、線材を複数回巻き回して、その両端を拘束することなく放置し、複数巻きにしたワイヤが衝撃時にかかる負荷により自由に緩めるようにする。このリングの線材の材質、太さ、巻数を適宜選択することにより、吸収すべきエネルギーの大きさに合わせて防護ネットを構成することができる。線材の材料としては、種々の材料が可能であり、例えば鋼線のほか、炭素繊維やアラミド繊維などを採用することも可能である。防護ネットに落石等が衝突した場合、防護ネットによって荷重が受け止められると同時に、単位ブロックのゴム部の弾性変形と円板が相互に引っ張られることによるゴムのせん断変形および／またはリングの自由なゆるみによって衝撃エネルギーが吸収される。また、衝撃荷重が負荷された場合には、巻き回した線材を繰り出すようにして線材が伸びることになる。したがって、衝突した落石等を柔軟に受け止めつつ、その衝撃エネルギーを吸収することができる。

この防護装置は、防護ネットの周縁部に支持ロープを張り渡し、支持ロープで防護ネットの周縁部を支持すると共に、この支持ロープを地面に固定した支柱で支持することで完成する。支柱は、例えば地面に対して垂直方向に設置することができる。また、支持ロープの中途には、衝突時の衝撃力で支持ロープを伸長変形させる補助延伸部を設けることができる。支持ロープと単位ブロックの間、および単位ブロックの相互間は、相互間の相対移動を許容する非拘束状態にするのが望ましい。

ここでの支持ロープは、他の部材（例えばネジシャックル）を介して単位ブロックに掛け止める、あるいは防護ネットの単位ブロック自体に直接掛け止める、などして防護ネットの複数の箇所を互いに三次元方向に変位可能に支持する。防護ネットが矩形である場合、矩形の縁部全周に亘り単数本或いは複数本の支持ロープを張り巡らせて、この支持ロープの複数箇所を路上に設置した支柱や、支柱間に固定した梁、固定ロープなどに連結する。

支持ロープの中途に設ける補助延伸部は、支持ロープの一部分を手繰り寄せて弛みをつくったものが適用できる。これによって、落石等の衝突により防護ネットに過大な荷重が作用した際には、弛んだ部分が延びるため、支持ロープに大きな荷重負担を与えることなく、円滑にして効果的に衝突エネルギーの吸収ができ、支持ロープが円滑に延伸変形する。防護ネットへの衝突で防護ネットが変形し、支持ロープが延伸変形することで、落石等の衝突エネルギーが段階的に吸収され、最終的に落石等が衝突方向に変形した防護ネットに抱絡されて静止する。つまり、落石等は瞬間的に衝突して静止するのではなく、複数段階的に衝突するために衝突から静止するまでの衝撃進行時間が引き延ばされる。この衝撃進行時間延長効果により、防護ネットが受ける単位時間当たりの集中的衝撃負荷を小さくすることができる。

また、本発明における支柱は、上下方向に二以上に分割した複数の柱部材を互いに屈曲可能に連結すると共に、隣接する柱部材同士を、破断予定箇所を有する補強部材で連結し、屈曲を規制した構成にすることができる。さらに、支柱は、補強部材が破断した後の隣接する柱部材の互いに屈曲する際の屈曲角度の最大値を一定に規制するストッパー手段を具備する構造とすることができる。

ここでの分割型支柱は、防護ネットに落石等が衝突したときの衝撃力で屈曲変形するように補強部材が設けられる。この補強部材は、落石等が衝突した際に変形するほか破断させてもよく、このように破断させれば、破断に要する力が衝突衝撃力から消費されるため、防護ネットに加わる衝撃荷重を軽減させて防護ネットの破損を抑制することができる。また、補強部材が破断した後に、上下で隣接する柱部材の屈曲角度を規制するストッパー手段は、上下で隣接する柱部材が所定の最大屈曲角度を超えて屈曲するのを阻止する構造体で、強靱なばね鋼板やワイヤ、上下で隣接する柱部材の上下で対向する端面柱の下端面と下柱の上端面に設けたストッパー面が適用できる。つまり、上下で隣接する柱部材が所定の最大屈曲角度を超えて屈曲すると、衝突により防護ネットが構造的に不適当な変形をする可能性があることから、この可能性をストッパー手段で問題ない程度まで低減させる。

本発明の落石等の防護装置によれば、防護ネットに落石等が衝突した際に、多数の単位ブロックそれぞれにおけるゴム部の弾性変形やせん断抵抗、さらには単位ブロック同士を連結するリングの変形によって衝突エネルギーが段階的に吸収されるので、確実に落石等を停止させることができる。また、鉛棒を使用しなくても各単位ブロックにおけるゴム部の復元力を高めることができ、高い耐久性が得られる。よって、安価で長寿命の落石等の防護装置を提供することが可能となる。

防護装置の実施形態を示す部分正面図である。 図１の防護装置を構成する防護ネットの部分拡大正面図である。 （Ａ）は防護ネットの単位ブロックを構成する円板の正面図、（Ｂ）は一対の円板の斜視図、（Ｃ）は単位ブロックの断面図、（Ｄ）は変形した単位ブロックの断面図である。 単位ブロックの部分斜視図である。 単位ブロックを連結するリングの斜視図である。 単位ブロックの他の実施の形態を示す断面図である。 （Ａ）は防護ネットを支持する支持ロープの補助延伸部での正面図、（Ｂ）は補助延伸部の延伸時の正面図である。 防護ネットを支持する支柱の側面図である。 支柱の部分斜視図である。 （Ａ）と（Ｂ）は支柱の他の実施の形態を示す部分斜視図、（Ｃ）は支柱屈曲時の側面図である。 （Ａ）は支柱の他の実施の形態を示す部分側面図、（Ｂ）は支柱屈曲時の側面図である。 （Ａ）は車両用の防護装置の設置例を示す道路平面図、（Ｂ）は道路断面図である。 車両用の防護装置を示す部分正面図である。 他の道路平面図である。 （Ａ）は車両衝突直前の防護装置の側面図、（Ｂ）は平面図である。 （Ａ）は車両衝突後の防護装置の側面図、（Ｂ）は平面図である。 他の実施の形態を示す防護装置の部分正面図である。 図１７の防護装置を構成する防護ネットの部分拡大正面図である。 （Ａ）は単位ブロック同士の連結部分の正面図、（Ｂ）は変形した状態の正面図、（Ｃ）は単位ブロック同士を連結する連結金具の一例を示す斜視図である。 （ａ）図は支持体の他の実施形態を示す正面図であり、（ｂ）図はその平面図である。

図１に示す本発明の落石等の防護装置Ｍは、エネルギー吸収タイプであり、縦横に整列した多数の単位ブロック１０で構成した１枚の横長矩形の防護ネット３０ａを備える。防護ネット３０ａの周縁部が支持体４０で支持されて、防護ネット３０ａが地面１と垂直になるように張設される。支持体４０は、防護ネット３０ａの周縁部に張り巡らせた支持ロープ５０と、路面１の複数箇所に固定した支柱６０を備える。図１では、隣接する支柱６０間に１枚の防護ネット３０ａを張設しているが、横に長尺な防護ネットを３本以上の支柱に張設するようにしてもよい。

各単位ブロック１０は、図２および図３に示すように、一対の環形の円板１１と、一対の円板１１間に介在する環形のゴム部１４とで構成される。ゴム部１４は加硫接着により円板１１に固着・一体化される。図３に示すように、円板１１間だけでなく各円板１１の外側端面もゴム部１４で被覆することにより、衝撃が作用した際に外側のゴム部１４も弾性変形させることができ、衝突エネルギーの吸収効果が増大する。また、防護ネット３０ａの耐候性が向上する。ゴム部１４は着色が容易であることから、適宜着色することにより美観の向上にも役立つ。

各円板１１は外周に９０度離間した二つの耳部１２を有する。図３（Ｂ）から分かるように、一対の円板１１を円周方向に１８０度ずらして合計四つの耳部１２が円周方向に等間隔で並ぶような位相に設定してある。各円板１１は、ゴム部１４の方向に立ち上がったカエリ等を有さず、耳部１２も含めて均一厚さの平板状に形成されている。これにより円板１１の製作コストを低廉化することができる。

二枚の円板間には図３（Ｃ）に示すようにリング状のゴム部１４が介在している。そのため、衝撃力が作用したときには、この成形されたゴム部１４はＸ方向およびＹ方向に引っ張られる（せん断変形）。二つのＸ方向の耳部Ａ、Ｂおよび二つのＹ方向の耳部Ｃ、Ｄは互いに位相を異にしているので衝撃力によりずれる。この円板１１同士のずれに伴うゴム部１４の変形（せん断変形）は、次に述べるブロック連結用リング２０の変形と相俟って大きなエネルギー吸収を達成する。その変形状態を図３（Ｄ）に示す。

隣接する複数の単位ブロック１０は連結構造体を介して連結される。連結構造体は隣接する単位ブロック１０の耳部１２同士を連結するもので、例えば図４に示すＵ字状の部材１５と、図５に示すリング２０とで構成することができる。

図３（Ａ）に示すように、各耳部１２には、その厚さ方向に貫通した一対の取り付け孔１３を設けてあり、この一対の取り付け孔１３に、図４に示すようにＵ字状の部材としてＵボルト１５の両端が挿入される。Ｕボルト１５はＵ字形をした両脚部にねじを切ったボルトであって、ねじ部にナット１８を取り付けることによりＵボルト１５の抜け止めを図っている。

防護ネット３０ａの組立時には、図１および図２に示すように、異なる単位ブロック１０の耳部１２が縦横方向に対向するように各単位ブロック１０を整列配置する。円周方向の四箇所において、対向する耳部１２のＵボルト１５内の空間にリング２０を挿通することで、隣接する四つの単位ブロック１０が相互に連結される。各リング２０は、図５に示すように、一定長の線材を複数回巻き回したもので、防護ネット３０ａへの組み付け前の状態では、少なくとも一箇所が適当な結束具で結束してある。そして、防護ネット３０ａへの組み付け後は、各結束具を取り外し、線材の両端を結束具等で拘束することなく自由な状態に放置して、各リング２０を変形自在に構成する。線材の巻数を加減することにより、あるいは、線材の太さを選定することにより、リング２０のエネルギー吸収力が調整可能である。

なお、図３に示す実施形態では、一対の円板１１をゴム部１４で覆って耳部１２のみを露出させているが、耳部１２をも含めて全体的にゴムで覆うこともできる。そうすることによって円板１１の腐食防止が図れ、防護ネット３０ａの耐久性および美観が一層向上する。

図３（Ａ）に示すように、単位ブロック１０を構成する各円板１１のゴム部１４で被覆された部分（耳部１２を除く部分）には、円板１１の厚さ方向に貫通する貫通孔１７を設けている。この貫通孔１７は、例えば円周方向の複数個所に円弧状に配列することができる。単位ブロック１０の製造に際しては、一対の円板１１を平行に対向させ、かつ両円板１１の貫通孔１７の円周方向の位相を合わせた状態で成形型に入れ、何れか一方の円板１１の外側端面に対向する領域からゴム材料を射出し、ゴム部１４を成形する。その後、加硫操作を行うことで単位ブロック１０を製作することができる。

このゴム部１４の成形時において、一対の円板１１間に挟まれた領域では、ゴム材料が一方の円板１１の貫通孔１７から他方の円板１１の貫通孔１７に向けて流動する。この貫通孔１７間でのゴム材料の流動に起因して、加硫操作後は、図３（ｃ）に示すように、隣接する一対の円板１１間の領域で、かつ対向する貫通孔１７に対応する領域に、他のゴム部とは物理的特性の異なるゴム柱１６が、他のゴム部１４と一体に形成される。このゴム柱１６は、一方の円板１１の貫通孔１７から他方の円板１１の貫通孔１７に達しており、ゴム部１４の他所と比べて、ゴム部１４のせん断変形方向（図３（Ｄ）参照）における剛性が高くなっている。そのため、ゴム柱１６は、ゴム部１４のせん断変形時のダンパーとしての役割を果たし、ゴム部１４のせん断変形時の復元力を助長する。さらに、ゴム柱１６はゴム部１４のせん断変形時の円板１１とゴム部１４との接着機構を強化する機能も有する。以上から、鉛棒を使用せずとも、単位ブロック１０の耐久性能の向上や低コスト化を図ることができる。

各単位ブロック１０を構成する円板１１の数は二枚に限らず、例えば図６に示すように四枚にすることも可能である。この場合、各四枚の円板１１を貫通するようにゴム柱１６を形成することが望ましい。また、各円板１１の周縁にカエリ（図示せず）を設けて、円板間に介在するゴム部１４の剥離・脱落を抑制することも可能である。

防護ネット３０ａの周縁部を支持する支持ロープ５０は、防護ネット３０ａの周縁部を構成する縦横一列ずつの単位ブロック１０に掛け巡らせてある。支持ロープ５０と各単位ブロック１０との連結方法は任意で、例えば各単位ブロック１０の耳部１２の貫通孔１３に挿通したＵボルトにネジシャックルを通し、このネジシャックルに支持ロープ５０を通すことで連結することができる。矩形の防護ネット３０ａの周縁部に１本の支持ロープ５０が掛けられ、ほぼ矩形リング状となった支持ロープ５０の４隅を含む複数箇所が支柱６０と、隣接する支柱６０の上端に固定された梁部材４１に連結される。矩形リング状の支持ロープ５０を張設することで、防護ネット３０ａが隣接する支柱６０間に地面１と垂直な方向にて張設される。ここでの垂直な方向とは、地面１と垂直である方向に限らず、地面１に対して少し傾斜した斜め方向や、地面１から上方に波打つ方向も含む。

図１の矩形リング状の支持ロープ５０は、４辺の複数箇所、例えば左右辺と上下辺のほぼ中央に補助延伸部５１を備える。補助延伸部５１では、図７（Ａ）に示すように、ターンバックル５２の両端にそれぞれベース部材５３が取り付けられると共に、各ベース部材５３にワイヤクリップ５４が取り付けられている。ターンバックル５２の本体には、環状の切欠き等で脆弱化させた脆弱部５５が設けられる。二つのワイヤクリップ５４に支持ロープ５０を通し、両ワイヤクリップ５４の間に円形の弛みを作り、この弛みをターンバックルで保持することで、補助延伸部５１が構成される。支持ロープ５０が支持する防護ネット３０ａに落石等が衝突すると、防護ネット３０ａから支持ロープ５０に衝撃力が伝播し、支持ロープ５０が引っ張られてターンバックル５２の本体が脆弱部５５で破断する。そのため、図７（Ｂ）に示すように、ターンバックル５２が本体で分離して、支持ロープ５０が延伸して弛み５２が無くなる。この延伸は、後述する防護ネット３０ａの衝突による衝撃を吸収する。ターンバックル５２の長さを調節することで、支持ロープ５０の弛み量を調節することができる。

防護ネット３０ａと支持ロープ５０を支持する支柱６０は、図８に示すように、地面１に埋設されたコンクリート基礎６１に固定される。支柱６０は、防護ネット３０ａのネット面と直交方向に屈曲可能な型鋼、例えばＨ鋼で構成される。図８に示す支柱６０は、上下に三分割され、基礎６１に固定された下部柱部材６０ａと、下部柱部材６０ａの上に屈曲可能にヒンジ結合された中部柱部材６０ｂと、中部柱部材６０ｂの上に屈曲可能にヒンジピン６４で結合された上部柱部材６０ｃを有する。上下の各柱部材６０ａと６０ｂ、６０ｂと６０ｃは、図９に示すような金属板の補強部材６２で連結され、一体化される。補強部材６２は、中間部分に落石等が衝突した時の衝撃力で破断する破断予定箇所６３を有する。なお、衝突後の支柱６０の姿勢保持のため、図８に示すように、支柱６０には保持ロープ６７の一端を取り付けてもよい。この保持ロープ６７の他端を防護装置Ｍの手前の地面１にアンカー固定することで、落石等の衝突後における支柱の傾動を抑制することができる。保持ロープ６７には、図７（Ａ）（Ｂ）に示す補助延伸部５１を設けるのが好ましい。

防護ネット３０ａと支持ロープ５０が衝撃力で変形すると、その衝撃力が支柱６０と補強部材６２に伝播する。この伝播した衝撃力により、上下の柱部材６０ａと６０ｂの間の補強部材６２、および柱部材６０ｂと６０ｃの間の補強部材６２がほぼ同時に破断し、下部柱部材６０ａに対して中部柱部材６０ｂが衝突方向に屈曲傾動し、中部柱部材６０ｂに対して上部柱部材６０ｃが衝突方向に屈曲傾動する。この支柱６０の屈曲傾動によっても、衝突時の衝撃の吸収が助長される。

支柱６０の補強部材６２が衝撃力で破断した後、隣接する柱部材間での互いに屈曲する際の屈曲角度の最大値を一定に規制することが望ましい。図８に示すように、防護装置Ｍの支柱６０を保持ロープ６７で保持した場合には、延伸した保持ロープ６７により屈曲角度を規制することができる。地理的要因等から保持ロープ６７に十分な延伸性を持たせることが難しい場合には、例えば、図１０（Ｃ）に示すように、隣接する柱部材（図面では中部柱部材６０ｂと上部柱部材６０ｃ）が互いに所定の最大屈曲角度αまで屈曲すると、屈曲を停止させるストッパー手段６５を支柱６０に具備させるのが好ましい。ストッパー手段６５は、例えば図１０（Ａ）に示すストッパー板６５ａ、図１０（Ｂ）に示すストッパーワイヤ６５ｂが適用でき、さらに、図１１に示すストッパー面６５ｃが適用できる。これらストッパー手段６５を用いると、図８に示すように保持ロープ６７を設置する必要がなくなる。従って、道路脇に防護装置を設置する場合において、道路の山側が私有地等であるために保持ロープ６７の設置が困難である場合に有益となる。

図１０（Ａ）のストッパー板６５ａは、縦長矩形の補強部材６２と同程度の幅の縦長矩形板で、中間部が山形になり、上下両端部が補強部材６２の表面上下端部にビス６６などで固定される。ストッパー板６５ａは、強靱なばね鋼板である。図１０において、補強部材６２が破断して中部柱部材６０ｂに対し上部柱部材６０ｃが屈曲すると、この屈曲に追従するようにストッパー板６５ａの上下両端部が引っ張られて伸展する。屈曲角度αが最大値になると、ストッパー板６５ａの伸展が停止し、ストッパー板６５ａが柱部材間の屈曲を停止させる。このように補強部材６２が破断した後に、上下で隣接する柱部材の屈曲角度を所定の最大角αで規制することにより、防護ネット３０ａの不適当な変形を抑制することができる。また、上下で隣接する柱部材のヒンジピン６４などの連結部分が衝撃で破断しても、両柱部材をストッパー板６５ａが常に連結しているので、両柱部材が分断することがなく、防護ネット３０ａの不適当な変形を、より確実性よく防止する。このような柱部材屈曲角規制による効果は、図１０（Ｂ）のストッパーワイヤ６５ｂや、図１１（Ｂ）のストッパー面６５ｃにおいても同様に得られる。

図１０（Ｂ）のストッパーワイヤ６５ｂは、中間部が山形になった２本の同じ長さの連結用ワイヤで、上下両端部が補強部材６２の表面上下端部にビスなどで固定される。２本のストッパーワイヤ６５ｂは、ストッパー板６５ａと同様に、補強部材６２が破断して中部柱部材６０ｂに対し上部柱部材６０ｃが屈曲すると、この屈曲に追従するように伸展し、屈曲角度αが最大値になると、伸展が停止して柱部材間の屈曲を停止させる。

図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すストッパー面６５ｃは、上下で隣接する柱部材の上端面及び下端面に形成している。図１１（Ｂ）に示すように、中部柱部材６０ｂに対して上部柱部材６０ｃが屈曲し、屈曲角度αが最大値になると、柱部材６０ｂの上端面のエッジ部６７と柱部材６０ｃの下端面のエッジ部６８が互いに当接するようにする。このエッジ部６７、６８の互いに当接する面がストッパー面６５ｃである。

図１に示す落石等の防護装置Ｍを岩盤や地山の斜面あるいは平坦面に設置することで、落石や雪崩などを受け止めて、その斜面下方の構造物（道路や線路等）の安全を確保することができる。この他、以上に述べた防護装置Ｍは、一般道路や高速道路、駐車場など車両が走行する路面の適所に防護柵として設置することができ、これにより暴走した車両を捕捉包含して二次災害を防止することが可能となる。例えば深山中の道路のカーブ位置でその一方の路側が断崖絶壁状に落ち込んでいるような場所に防護装置Ｍを設置すれば、車両の転落を防止することができる。これらの用途では、防護装置Ｍが設置される路面の状況に応じて、防護ネット３０ａのサイズ、形態が選択される。図１２と図１３に高速道路２に設置した車両用の防護装置Ｍを説明する。

図１２（Ａ）に示す高速道路２は、左本道２ａと右本道２ｂが並行してカーブを描いている道路である。左本道２ａと右本道２ｂの間に中央分離帯２ｃが設けられる。両本道２ａ、２ｂそれぞれに車両３が矢印方向に走行する。左本道２ａの場合、車両衝突事故の可能性の高い場所であるカーブする外側路肩に沿って防護装置Ｍを設置している。右本道２ｂの場合は、内側路肩に相当する中央分離帯２ｃのカーブする部分に防護装置Ｍを設置している。各防護装置Ｍは、図１２（Ｂ）に示すように、路面１上に垂直状に設置される。各防護装置は、車両衝突時に防護ネット３０ａが車両衝突方向と反対側に変形することから、このネット変形量を計算して路面１上に設置される。また、防護ネット３０ａは車両サイズを越える大きさとする。なお、このように路面１に防護装置Ｍを設置する場合は、図８に示す保持ロープ６７は省略し、図１０及び図１１に示すストッパー手段６５を使用するのが好ましい。

図１４に示す高速道路２は、本道２ｄから側道２ｅが分岐している道路である。この場合、本道２ｄと側道２ｅの鋭角で分岐する分岐路肩に沿って防護装置Ｍを設置する。

以下、本発明にかかる防護装置Ｍの作用・効果を説明する。前述のように本発明の防護装置Ｍへの衝突物体としては、落石、雪崩、車両等が想定されているが、以下の説明は、衝突物体が車両である場合のものである。衝突物体が落石、雪崩等である場合にも基本的に以下と同様の作用・効果を得ることができる。

図１５（Ａ）、（Ｂ）の実線で示す車両３は、防護ネット３０ａに衝突する直前のものである。車両３が防護ネット３０ａに衝突すると、図１５の鎖線で示すように車両３が防護ネット３０ａを車両走行方向に変形させる。防護ネット３０ａが衝突車両から衝撃を受けたとき、衝撃力が衝撃中心部からリング２０を伝達し外方へ均一に拡がっていき、その際に各リング２０が他のリング２０との連結箇所で外方へ引っ張られ、防護ネット３０ａが各リングの受ける引張力に応じて変形する。各単位ブロック１０のゴム部１４のせん断変形と各リング２０の変形によって極めて大きなエネルギーの吸収が達成される。

まず、車両３が防護ネット３０ａに衝突すると、図１５の鎖線で示すように車両３が防護ネット３０ａを車両走行方向に変形させる。防護ネット３０ａによって車両３からの衝突荷重が受け止められると同時に、単位ブロック１０のゴム部１４の弾性変形とせん断抵抗および／またはリング２０の変形によって衝突エネルギーが吸収され、防護ネット３０ａの変形が始まる。同時に単位ブロック１０間のリング２０、さらには補助延伸部５１の自由延長により、衝突エネルギーの吸収が促進され、衝突車両が柔軟に受け止められる。

車両衝突の衝撃力が大きく、防護ネット３０ａに更なる大荷重が作用したとき、支持ロープ５０に引張り衝撃力が作用して補助延伸部５１が延伸し、さらに補助延伸部５１に予め取り付けてある破断予想線に沿って破断することで衝突エネルギーが吸収される。すると、図１６（Ａ）、（Ｂ）の実線に示すように、支持ロープ５０と防護ネット３０ａが車両進行方向に大きく変形し、車両３を包み込むように抱絡変形する。また、車両衝撃力が支柱６０の補強部材（元来大きな衝撃力が加わると破断するようにノッチが入っている）の耐衝撃力を超えると、補強部材が破断し、支柱６０が車両進行方向に屈曲して、最終的に図１６（Ａ）、（Ｂ）の鎖線に示すように、防護ネット３０ａが更に変形して、車両３を上下左右から包み込むよう抱絡する。そして、防護ネット３０ａが車両３を抱絡する直前に車両３が静止し、防護ネット３０ａの変形が止まる。車両３が防護ネット３０ａに衝突して静止するまでのトータルの衝突エネルギーは、防護ネット３０ａの変形を含む各所での変形、破断によって瞬間的でなく時間を引き延ばして吸収される。従って、衝突車両の路外逸脱が確実性よく防止されると共に、衝突車両に加わる単位時間当たりの集中的衝撃負荷が小さくなり、かつ構造体が車両に接触する部分はほとんどゴム材料部分であるので、車両３の損傷が軽減される。高速道路の中央分離帯等に設置される、パネル等からなる既存の防護柵は、衝突車両を跳ね返して道路中央側に押し戻す構造であるので、却って二次災害を発生させる要因になっているが、本発明の防護装置であれば、突入した車両を深く包み込んで静止させる機能を有するため、そのような二次災害を防止することができる。

図１の防護ネット３０ａに示す各単位ブロック１０は、リング２０で連結する以外に、各単位ブロック１０を直接的に連結金具で連結することも可能である。その具体例を図１７の防護ネット３０ｂに示す。

図１７及び図１８の実施の形態に示す防護ネット３０ｂは、隣接する単位ブロック１０を、連結構造体としての一対の連結金具１９で連結している。図１９に示すように、単位ブロック１０の円板１１の各耳部１２に設けた貫通孔１３に連結金具１９の脚部を挿入することによって、隣接した単位ブロック同士を連結する。ここでの連結金具１９はばね鋼製で、外観がＵボルトに類似しており、Ｕボルトの頂部を「く」の字状に曲げた形状を呈している。連結金具１９の両脚のねじ部にナット１８を取り付けて抜け止めを図っている。連結金具１９の具体的な態様は、図１９（Ｃ）に示したものに限られず、コイルスプリング（図示せず）のような構造体を採用することもできる。

隣接した単位ブロック１０が離反する向きに引っ張られると、両者を連結している連結金具１９が引っ張られて図１９（Ｂ）のように変形する。このように連結金具１９が変形することによっても衝突エネルギーの吸収が達成される。連結金具１９の数を加減することにより、あるいは、連結金具１９の太さを選定することにより、エネルギー吸収力が調整可能である。

図１７の防護ネット３０ｂに落石等の衝突物体が衝突したときの変形による防護機能は、図１の防護ネット３０ａの場合と同様であることから、ここでの詳細説明は省略する。

図２０（Ａ）（Ｂ）は、支持体４０の他の実施形態を示すものである。この支持体４０では、支持ロープ５０を垂直方向の縦ロープおよび水平方向の横ロープで構成し、各支持ロープ５０の両端にループを形成している。Ｈ型鋼からなる支柱６０の上端および下端のそれぞれで、側板間にボルト６９のボルト軸を架設させ、ループにボルト６９のボルト軸を通してからボルト軸にナットを締め付けることで、支持ロープ５０の脱落を防止するようになっている。この場合、一本のボルト６９で縦ロープおよび横ロープのそれぞれの一端を支持することで、支持ロープ５０を矩形状に張設することができる。各支持ロープ５０にネジシャックル等を用いて防護ネット３０ａの周縁部を取り付けることで、防護装置Ｍが完成する。

以上に説明した防護ネット３０ａまたは３０ｂにおいて、単位ブロック１０は、落石等の衝突時にその衝突位置からの距離によりゴム部１４に生じるせん断変形量に差があるが、せん断変形して衝突エネルギーを大なり小なり吸収する。また、支柱６０や支持ロープ５０などに設置してある破断予定材料の破断により、それぞれ衝突エネルギーを吸収すると同時に、その箇所の破断により構造全体が激突物体の移動方向に大きく変形して、衝突時の衝撃時間遅延効果と同時に防護装置自体の大きな変位移動により衝突物体の持つ大きなエネルギーを吸収する。このことを実証する実験例を説明する。

図１に示す防護装置Ｍは、耐衝突エネルギー１０００ｋＪに設計される。例えば、防護装置Ｍに重量１トンの衝突物体（例えば普通乗用車）を１５０ｋｍ／ｈの速度で激突させて、衝突エネルギーを計算すると、
衝突エネルギー＝（ｍ×ｖ²）／２＝８８．５ｔｏｎ・ｍ
［ただし、ｍ：車両重量（ｔｏｎ） ｖ：衝突車両の過超速度（ｋｍ／ｈ）］
ここで、重力加速度＝９．８ｍ／ｓｅｃ² １００ｔｏｎ・ｍ＝１０００ｋＪ
従って、８８．５９ｔｏｎ・ｍ＝８８５．９ｋＪ
かかる車両が防護ネット３０ａに対し角度３０°で衝突したとすると、
衝突エネルギー＝８８５．９ｋＪ×Ｓｉｎ３０°＝４４３ｋＪ
従って、防護装置Ｍは重量１トンの物体が衝突しても、これを十分に防護することが分かる。実際、重量３トンの物体であっても十分安全に抱絡でき、かつ、この設計では安全率１０を見込んでいるので、重量５トン程度まである程度安全状態で抱絡保護できることが分かっている。

また、補強板の効果は以下のとおりである。支柱を１５０×１５０のＨ型鋼とし、そこに３ｍｍ厚さのＳＳ４００鋼板を当て板として使用した場合を想定すると、破断面の面積は３ｍｍ×１５０ｍｍ＝４５０ｍｍ²となる。ＳＳ４００の破断応力は４０ｋｇ／ｍｍ²であるので、この当て板を破断する力は、４０ｋｇ／ｍｍ²×４５０ｍｍ²＝１８ｔｏｎとなる。一つのスパンに四個の当て板があるので、４個の当て板を同時に破断させるためには１８ｔｏｎ×４＝７２ｔｏｎの破断力が必要となる。従って、物体が防護装置Ｍに当たって一スパン間にある補強板（当て板）が四枚切断し、支柱が前傾した場合には、衝突した物体から７２ｔｏｎの瞬間衝撃力を消去することができる。

Ｍ 落石等の防護装置
１ 地面、路面
３ 車両
１０ 単位ブロック
１１ 円板
１２ 耳部
１４ ゴム部
１５ Ｕボルト（Ｕ字状の部材、連結構造体）
１６ ゴム柱
１７ 貫通孔
１９ 連結金具（連結構造体）
２０ リング（連結構造体）
３０ａ、３０ｂ 防護ネット
４０ 支持体
５０ 支持ロープ
５１ 補助延伸部
５３ ブレーキ金具
６０ 支柱
６０ａ〜６０ｃ 柱部材
６２ 補強部材
６５ ストッパー手段

Claims (6)

1. 整列配置された多数の単位ブロックを備えた防護ネットを、地盤に固定した支柱間に掛け渡すことで構成した落石等の防護装置であって、単位ブロックが、対向配置した少なくとも一対の平坦な円板と、隣接する円板間に介在するゴム部とを有し、単位ブロックに、円板と一体でかつ外径方向に突出した耳部が設けられており、隣接する単位ブロックの耳部を連結構造体で保持することにより、隣接する複数の単位ブロックを連結して前記防護ネットを構成した落石等の防護装置において、
   円板のゴム部で覆われた部分に貫通孔が設けられ、ゴム部が、隣接する二つの円板のうち、一方の円板の貫通孔に流入させたゴム材料を他方の円板の貫通孔に向けて流動させることで成形され、かつ単位ブロックの各円板とゴム部とが加硫接着で一体化されていることを特徴とする落石等の防護装置。
2. 一対の円板が合計四つの耳部を円周方向に等間隔で並ぶような位相で備え、耳部に両端を固定したＵ字状の部材と、Ｕ字状の部材内の空間を通過するリングとで前記連結構造体を形成し、前記リングが、線材を複数回巻き回して、その両端を拘束することなく放置した形態をなす請求項１記載の落石等の防護装置。
3. 前記防護ネットの周縁部に支持ロープを張り渡し、前記支持ロープで前記周縁部を支持すると共に、この支持ロープを支柱で支持した請求項１または２に記載の落石等の防護装置。
4. 前記支持ロープは中途に、前記落石等から受ける衝撃力で前記支持ロープを伸長変形させる補助延伸部を有する請求項３に記載の落石等の防護装置。
5. 前記支柱は、上下方向に二以上に分割した複数の柱部材を互いに屈曲可能に連結すると共に、隣接する前記柱部材同士を、破断予定箇所を有する補強部材で連結し、屈曲を規制した構成を有する請求項１〜４のいずれか一項記載の落石等の防護装置。
6. 前記支柱は、前記補強部材が破断した後の前記隣接する柱部材の互いに屈曲する際の屈曲角度の最大値を一定に規制するストッパー手段を具備する請求項５に記載の落石等の防護装置。

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