JP4864633B2 - 防護柵の支柱 - Google Patents

Description

本発明は、防護柵の支柱に関するものである。

従来、下記の特許文献１には、橋梁において車道の両側に設置される防護柵が開示されている。この従来の防護柵は、複数の横梁と、その複数の横梁を支える支柱とを備えており、前記支柱は橋梁の土台に固定されたベースプレートとそのベースプレートに下端部が接合された角筒状の支柱本体とによって構成されている。そして、この特許文献１では、支柱本体の車道と反対側の平面の下端部近傍に幅方向に延びる凹部を形成している。この凹部によって、車両の衝突荷重が支柱に掛かったときに支柱本体の下端部近傍の領域の座屈を促進させることにより、車両の衝突による衝撃力を吸収して支柱本体の下端部とベースプレートとの接合部が破断するのを抑制している。

また、下記の特許文献２には、上記特許文献１と同様の防護柵に用いる支柱が開示されている。この特許文献２に開示された防護柵の支柱では、角筒状の支柱本体の車道と反対側の平面の下端部近傍に幅方向に延びる切欠き部が形成されているとともに、その切欠き部を塞ぐように支柱本体の内側へ屈曲した補強プレートが溶接されている。この構造では、補強プレートを取り付けた切欠き部によって、車両の衝突荷重が支柱に掛かったときに支柱本体の下端部近傍の領域の座屈を促進させることにより、上記特許文献１と同様、車両の衝突による衝撃力を吸収して支柱本体の下端部とベースプレートとの接合部が破断するのを抑制している。
特開２００２−２９４６３２号公報 特開２００５−１８８０３１号公報

しかしながら、上記特許文献１及び特許文献２に開示された角筒状の支柱本体では、上記凹部または上記補強プレートが取り付けられた切欠き部から支柱本体の両側面へ座屈が波及しにくいため、支柱本体の下端部近傍の座屈を促進させにくい。このため、車両の衝突による衝撃力を十分に吸収することが困難となり、その結果、支柱本体の下端部とベースプレートとの接合部の破断を確実に防ぐことが困難となる虞がある。

なお、上記特許文献２には上記角筒状の支柱本体に設けた補強プレート及び切欠き部を円筒状の支柱本体に適用することが示されているが、角筒状の支柱本体と円筒状の支柱本体では車両衝突時に生じる変形の挙動が異なるため、角筒状の支柱本体に設けた補強プレート及び切欠き部をそのまま適用したとしても円筒状の支柱本体で下端部近傍の座屈を良好に促進できるか否かは不明である。また、上記特許文献２では、円筒状の支柱本体において下端部近傍の座屈を促進させるのに適した切欠き部の具体的な構造は示されていない。従って、この特許文献２の円筒状の支柱本体を用いた防護柵の支柱でも、車両の衝突による衝撃力を十分に吸収できるかは不明であり、支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を確実に防ぐことが困難となる虞がある。

また、一般に、簡易な構造で車両の衝突による衝撃力を吸収して支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を抑制することが可能な防護柵の支柱が求められている。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、簡易な構造で、車両の衝突による衝撃力を十分に吸収して支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を確実に抑制することが可能な防護柵の支柱を提供することである。

本願発明者は鋭意検討した結果、防護柵の支柱において円筒状の支柱本体の下端部近傍の車両が通行する側と反対側の領域に円形の貫通孔を設けるとともに、その貫通孔の直径を適切に設定することによって上記課題を解決できることを見出した。すなわち、本発明による防護柵の支柱は、車両の衝突による衝撃を吸収する防護柵の支柱であって、土台に固定されるベースプレートと、前記ベースプレートに下端部が接合され、前記土台に対して立設されるとともに、車両の衝突を受ける複数の横梁を支持する円筒状の支柱本体とを備え、前記支柱本体の下端部近傍の前記車両が通行する側と反対側の領域には、当該支柱本体をその径方向に貫通する円形の貫通孔が形成されており、前記貫通孔は、前記支柱本体の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさの直径を有し、前記ベースプレートの上面から最も上側の前記横梁の前記車両が通行する側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に設けられている。

この防護柵の支柱では、支柱本体が円筒状であるので、車両の衝突時に支柱本体の下端部近傍の車両の通行する側と反対側の領域に形成された円形の貫通孔から当該支柱本体の周方向に沿って両側に座屈が波及しやすい。このため、車両の衝突時に支柱本体の下端部近傍の座屈を有効に促進させることができる。また、この防護柵の支柱では、前記貫通孔の直径を支柱本体の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさとすることによって、円形の貫通孔の大きさを支柱本体の下端部近傍の座屈を良好に促進させるのに適切な大きさに設定することができる。すなわち、この防護柵の支柱では、車両の衝突時に支柱本体の下端部近傍の座屈を有効に促進させて車両の衝突による衝撃力を十分に吸収することにより、支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を確実に抑制することができる。また、この防護柵の支柱では、円形の貫通孔を設けるだけで支柱本体の下端部近傍の座屈を促進させることができるので、従来のように切欠き部に補強プレートを溶接する場合と異なり、簡単な構造で支柱本体の下端部近傍の座屈を促進させることができる。従って、この防護柵の支柱では、簡単な構造で車両の衝突による衝撃力を十分に吸収して支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を確実に抑制することができる。

また、前記貫通孔を設ける高さ位置が高くなりすぎると、貫通孔による支柱本体の下端部近傍の座屈の促進効果が得にくくなるので、貫通孔を設ける高さ位置を所定の範囲内に設定することが重要となる。一方、防護柵において最も上側の横梁の車両の通行する側に最も突出した部分が車両の衝突する最も高い位置となり、その位置は車両の衝突時に防護柵の支柱に曲げモーメントを生じさせる力の作用点のうち最も高い位置となる。すなわち、この位置よりも高い位置で車両の衝突による荷重は防護柵の支柱に掛からないので、この位置を基準にして貫通孔を設ける高さ位置の範囲を設定することが好ましい。この観点に基づいて、本願発明者は鋭意検討した結果、上記のようにベースプレートの上面から最も上側の横梁の車両が通行する側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に貫通孔を設ければ、車両の衝突時に支柱本体の下端部近傍の座屈を確実に促進させて、支柱本体とベースプレートとの溶接部の破断をより確実に防ぐことができることを見出した。

以上説明したように、本発明による防護柵の支柱では、簡単な構造で車両の衝突による衝撃力を十分に吸収して支柱本体とベースプレートとの接合部の破断を確実に抑制することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施形態による防護柵の支柱を適用する防護柵の構造を示した正面図であり、図２は、図１に示した防護柵を部分的に拡大して示した図である。図３は、図２に示した防護柵のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図であり、図４は図２に示した防護柵のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。図５は、本発明の一実施形態による防護柵の支柱の下端部近傍の構造を示した図である。図１〜図５を参照して、本発明の一実施形態による防護柵の支柱の構造について説明する。

本実施形態による防護柵の支柱１は、図１に示すような防護柵に適用される。この防護柵は、例えば橋梁の車両が通行する車道の両側や車道と歩道との境界等に設置されるものであり、車両の衝突による衝撃を吸収するものである。そして、防護柵は、複数の支柱１と、複数の横梁２とを備えている。各支柱１は、車道に沿って所定間隔でコンクリート製の土台１００に立設されている。そして、横梁２は、この複数の支柱１の車道側に車道に沿って略水平方向に延びるように取り付けられている。本実施形態では、２本の横梁２が設けられており、これらは上下に所定の間隔を隔てて互いに平行に配置されている。そして、上側の横梁２は、支柱１の上端部近傍に取付部材４を介して取り付けられている一方、下側の横梁２は、支柱１の高さ方向の中間位置に取付部材５を介して取り付けられている。

本実施形態による防護柵の支柱１は、図２及び図３に示すように、ベースプレート１１と、円筒状の支柱本体１３とを有している。ベースプレート１１は、図４に示すように、その外形が略矩形状となるように形成されている。また、ベースプレート１１の中央部には、支柱本体１３の外径に対応した直径を有する取付穴１１ａが形成されている。そして、ベースプレート１１の取付穴１１ａの周囲４箇所にボルト穴（図示せず）が設けられているとともに、これらのボルト穴にそれぞれ挿通されたアンカーボルト１２によってベースプレート１１が土台１００に固定されている。

支柱本体１３は、円筒状に形成されているとともに、その上端部は図３に示すように車道と反対側へ行くに従って高さが低くなるように傾斜している。上記取付部材４はこの支柱本体１３の上端部の車道側に取り付けられており、この取付部材４の内部に挿通される形態で上記上側の横梁２が取り付けられている。また、上記取付部材５は、支柱本体の高さ方向の中間位置にボルト・ナットで締結されている。そして、上記下側の横梁２がこの取付部材５の内部に挿通される形態で取り付けられている。

また、支柱本体１３の下端部は、ベースプレート１１の前記取付穴１１ａに挿入されるとともにこのベースプレート１１の取付穴１１ａの縁部と溶接されている。これにより、支柱本体１３とベースプレート１１が結合されており、支柱本体１３が前記土台１００に対して略垂直に立設されている。

そして、本実施形態では、図３及び図５に示すように、支柱本体１３の下端部近傍の車道と反対側の領域に当該支柱本体１３をその径方向に貫通する円形の貫通孔１３ａが形成されている。具体的には、この円形の貫通孔１３ａは、車道側と真反対の領域で支柱本体の幅方向の中心に設けられている。そして、貫通孔１３ａは、支柱本体１３の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさの直径を有している。また、貫通孔１３ａは、ベースプレート１１の上面から上側の横梁２の前記車両が通行する側に最も突出した部分、すなわち上側の横梁２の中心線までの高さＨの９．４％以下の高さの範囲に設けられている。本実施形態による円形の貫通孔１３ａは支柱本体１３の外側から例えばドリル等の工具により穿孔することによって形成される。

防護柵への車両の衝突時には、横梁２に車道側から車両が衝突し、これによって横梁２を介して支柱本体１３にその上部側を車道と反対側へ押すような衝突荷重が掛かる。この際、本実施形態による支柱本体１３では、貫通孔１３ａが上下方向に拉げるとともに、貫通孔１３ａの左右両側の縁部が左右に開きながら支柱本体１３の径方向外側へ突出するように座屈が生じる。そしてこの座屈が、支柱本体１３が円筒状であることに起因して貫通孔１３ａから支柱本体１３の周方向に沿って左右両側へ波及する。このようにして、本実施形態による防護柵の支柱１では、円形の貫通孔１３ａにより車両の衝突時に支柱本体１３の下端部近傍の座屈が促進されるようになっている。

以上説明したように、本実施形態による防護柵の支柱１では、支柱本体１３が円筒状であるので、車両の衝突時に支柱本体１３の下端部近傍の車道と反対側の領域の貫通孔１３ａから当該支柱本体１３の周方向に沿って両側に座屈が波及しやすい。このため、車両の衝突時に支柱本体１３の下端部近傍の座屈を有効に促進させることができる。また、本実施形態による防護柵の支柱１では、円形の貫通孔１３ａの直径を支柱本体１３の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさとすることによって、円形の貫通孔１３ａの大きさを支柱本体１３の下端部近傍の座屈を良好に促進させるのに適切な大きさに設定することができる。すなわち、本実施形態による防護柵の支柱１では、車両の衝突時に支柱本体１３の下端部近傍の座屈を有効に促進させて車両の衝突による衝撃力を十分に吸収することにより、支柱本体１３とベースプレート１１との溶接部の破断を確実に抑制することができる。

また、本実施形態による防護柵の支柱１では、円形の貫通孔１３ａを設けるだけで支柱本体１３の下端部近傍の座屈を促進させることができるので、従来のように切欠き部に補強プレートを溶接する場合と異なり、簡単な構造で支柱本体１３の下端部近傍の座屈を促進させることができる。従って、本実施形態による防護柵の支柱１では、簡単な構造で車両の衝突による衝撃力を十分に吸収して支柱本体１３とベースプレート１１との溶接部の破断を確実に抑制することができる。

また、本実施形態による防護柵の支柱１では、貫通孔１３ａがベースプレート１１の上面から上側の横梁２の車道側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に設けられている。貫通孔１３ａを設ける高さ位置が高くなりすぎると、貫通孔１３ａによる支柱本体１３の下端部近傍の座屈の促進効果が得にくくなるので、貫通孔１３ａを設ける高さ位置を所定の範囲内に設定することが重要となる。一方、防護柵において上側の横梁２の車道側に最も突出した部分が車両の衝突する最も高い位置となり、その位置は車両の衝突時に防護柵の支柱１に曲げモーメントを生じさせる力の作用点のうち最も高い位置となる。すなわち、この位置よりも高い位置で車両の衝突による荷重は防護柵の支柱１に掛からないので、この位置を基準にして貫通孔１３ａを設ける高さ位置の範囲を設定することが好ましい。本実施形態では、この観点に基づいて、上記のようにベースプレート１１の上面から上側の横梁２の車道側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に貫通孔１３ａを設けており、その結果、車両の衝突時に支柱本体１３の下端部近傍の座屈を確実に促進させて、支柱本体１３とベースプレート１１との溶接部の破断をより確実に防ぐことができる。

次に、上記した防護柵の支柱の構成による効果を確認するために行った実験について説明する。

この実験では、上記実施形態の構造を有する防護柵の支柱に上側の横梁の一部が取付部材を介して取り付けられたものを試験体として準備した。また、支柱本体の直径、貫通孔の直径及び貫通孔の高さ位置がそれぞれ異なる複数の試験体を準備した。なお、各試験体において、ベースプレートの上面から上側の横梁の最も車道側に突出する部分（上側の横梁の中心線の位置）までの高さは８００ｍｍとなるように統一した。そして、このような各試験体を荷重試験機にセットして静荷重試験を行った。この際、試験体の横梁が上側になるように支柱本体を水平に寝かせるとともに、荷重試験機の基部から上方に浮いた状態で試験体をセットした。また、試験体のベースプレート側の端部は所定の治具を用いて動かないように固定した、そして、荷重試験機により横梁の中心線に対応する最も上方に突出した部分に下方へ向かって荷重を掛け、支柱本体の下端部とベースプレートとの溶接部に割れが生じたか否かを確認した。

第１の実験例では、貫通孔のベースプレートの上面からの高さ位置を７５ｍｍに統一するとともに支柱本体の直径に対する貫通孔の直径の比率を変えた各試験体について上記の静荷重試験を行った。その結果が以下の表１に示されている。なお、以下の表１において荷重高さとは、ベースプレートの上面から上側の横梁の中心線までの距離であり、上記したようにこの実験では８００ｍｍに設定されている。

上記表１から判るように、支柱本体の直径に対する貫通孔の直径の比率が１７．５％以上２５．０％以下の場合には支柱本体の下端部とベースプレートとの溶接部に割れは生じなかった。これは、この比率の範囲内に入るように円形の貫通孔の直径を設定することによって、支柱本体に上記荷重が付加されたときに支柱本体の下端部近傍の座屈を良好に促進させることができ、その結果、支柱本体とベースプレートとの溶接部への応力集中を緩和することができたためであると考えられる。従って、この結果から、支柱本体の下端部近傍の車道と反対側の領域に、支柱本体の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさの直径を有する円形の貫通孔を設けることによって、車両の衝突時に支柱本体の下端部近傍の座屈を有効に促進させて車両の衝突による衝撃力を十分に吸収することができ、さらに、支柱本体とベースプレートとの溶接部の破断を確実に抑制できることが判明した。

次に、第２の実験例では、支柱本体の直径に対する貫通孔の直径の比率を固定して貫通孔のベースプレートの上面からの高さ位置を変えた各試験体について上記静荷重試験を行った。なお、この第２の実験例では、支柱本体の直径に対する貫通孔の直径の比率を２１．９％に固定した各試験体と２１．５％に固定した各試験体とを用いた。その結果が以下の表２に示されている。なお、この第２の実験例においても荷重高さは８００ｍｍである。

上記表２から判るように、支柱本体の直径に対する貫通孔の直径の比率を２１．９％に固定した各試験体と２１．５％に固定した各試験体のどちらにおいても、貫通孔のベースプレートの上面からの高さ位置が７５ｍｍ以下、すなわち荷重高さに対する貫通孔の高さ位置の比率が９．４％以下の場合には支柱本体とベースプレートとの溶接部に割れが生じなかった。一方、この範囲を超えた貫通孔の高さ位置が８５ｍｍの試験体、すなわち荷重高さに対する貫通孔の高さ位置の比率が１０．６％の試験体では、支柱本体とベースプレートとの溶接部に割れが生じた。この結果は、支柱本体の下端部とベースプレートとの溶接部により近い高さ位置に貫通孔を設けることによって、その溶接部に近い領域で座屈を促進させることができるので、支柱本体に荷重が掛かったときに溶接部に対する応力集中をより緩和できることに起因すると考えられる。従って、前記貫通孔は、ベースプレートの上面から最も上側の横梁の車道側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に設けることによって、車両の衝突時に支柱本体とベースプレートとの溶接部が破断するのをより確実に防ぐことができることが判明した。

なお、今回開示された実施形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

例えば、上記実施形態では、上側の横梁２と下側の横梁２の２本の横梁を支持する支柱１を例に取って説明したが、これに限らず、３本以上の横梁を支持する防護柵の支柱についても本発明を適用することができる。

本発明の一実施形態による防護柵の支柱を適用する防護柵の構造を示した正面図である。 図１に示した防護柵を部分的に拡大して示した図である。 図２に示した防護柵のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図である。 図２に示した防護柵のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 本発明の一実施形態による防護柵の支柱の下端部近傍の構造を示した図である。

符号の説明

１ 支柱
２ 横梁
１１ ベースプレート
１３ 支柱本体
１３ａ 貫通孔
１００ 土台

Claims (1)

1. 車両の衝突による衝撃を吸収する防護柵の支柱であって、
   土台に固定されるベースプレートと、
   前記ベースプレートに下端部が接合され、前記土台に対して立設されるとともに、車両の衝突を受ける複数の横梁を支持する円筒状の支柱本体とを備え、
   前記支柱本体の下端部近傍の前記車両が通行する側と反対側の領域には、当該支柱本体をその径方向に貫通する円形の貫通孔が形成されており、
   前記貫通孔は、前記支柱本体の直径の１７．５％以上２５．０％以下の大きさの直径を有し、前記ベースプレートの上面から最も上側の前記横梁の前記車両が通行する側に最も突出した部分までの高さの９．４％以下の高さの範囲に設けられている、防護柵の支柱。
   

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