地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置
【課題】地震動による線路直角方向への列車軌道の変位を抑制して、地震時においても、安全な列車走行を行うことができる地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置を提供する。
【解決手段】地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置において、列車軌道９の基礎に配置される杭頭天端３と、列車軌道９を支持するフーチング底面とピンの接合部４との間に配置される鋼鉄製回転ピン６と、前記杭頭天端３に固定され、前記鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７とを備え、前記鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７により、規制されて回転することによって、線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位Ｅへと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位Ｄを抑制することを特徴とする。
【解決手段】地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置において、列車軌道９の基礎に配置される杭頭天端３と、列車軌道９を支持するフーチング底面とピンの接合部４との間に配置される鋼鉄製回転ピン６と、前記杭頭天端３に固定され、前記鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７とを備え、前記鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７により、規制されて回転することによって、線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位Ｅへと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位Ｄを抑制することを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時の列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震機能を有すると共に、建物周辺の鉄道や道路から伝搬してくる微振動や固体伝搬音を遮断する機能を合わせ持つ免震・防振構法建物についての提案が、下記非特許文献１、２としてなされている。
【０００３】
一方、鉄道構造物（列車軌道など）の耐震性を高めることは、地震時の列車走行安全性を確保するために、非常に重要な問題である。
【０００４】
多数の実地震被害調査によれば、地震により固定度の高い杭頭（剛接合杭頭）に大きな曲げモーメントが発生する。このことが主な杭基礎の破壊要因であることが判明している。
【０００５】
鉄道構造物の耐震性を経済的に高める方法として、免震基礎の採用が考えられる。しかしながら、免震基礎によって、構造物への地震動の作用低減は可能となるが、エネルギー吸収による変位が大きくなるため、列車の走行安全に支障をきたす場合があり、鉄道分野への適用は困難であると言われている。
【０００６】
すなわち、従来の免震基礎では、構造物への地震動の作用を低減するために、杭頭とフーチングの間を柔軟性構造で接合するが、変位の方向性を考慮していない。そのため、列車軌道と直交する線路直角方向に地震エネルギーが働き、列車軌道が線路直角方向へ変位すると、列車はその変位により最悪の場合、脱線転覆するという恐れがある。
【非特許文献１】安藤：「建物の免震防振構法の研究開発（その１０）」鹿島技術研究所年報、第３９号、第１４１〜１４７頁、１９９１年１０月３１日発行
【非特許文献２】中村他：「厚肉積層ゴムを用いた免震・除振システムの開発（その１）」、大林組技術研究所報 Ｎｏ．４２、第１５〜２２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、列車走行に大きな影響を与える線路直角方向の振動変位を低減して、地震時においても、良好な免震効果と列車走行安全性の双方を実現できる地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置において、列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の地震時列車走行安全性を考慮した回転式杭頭免震装置において、前記鋼鉄製回転ピンの底面は平らに形成し、前記鋼鉄製回転ピンの頭部は丸みを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、線路直角方向に働く地震動による列車軌道の変位の一部を列車軌道の線路方向へと転換して、列車軌道の線路直角方向の変位を抑制し、地震時の列車走行安全性を確保することができる。
【００１１】
すなわち、杭頭とフーチングの間を免震装置を介して接合することによって、地震慣性力によるモーメントやせん断力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置は、列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制する。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明のピン接合杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図、図２はその杭頭天端とフーチング底部間に配置されるピン接合杭頭免震装置の要部平面図、図３は本発明の免震の原理を示す模式図である。
【００１５】
これらの図において、１は地盤、２は地盤１に設けられる杭、３は杭頭天端、３Ａは杭頭天端の中心部に形成される突起軸、４はフーチング５と鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃとの接合部、５はフーチング、６は杭頭天端３とフーチング５と鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃとの接合部４との間に配置される鋼鉄製回転ピン、６Ａは列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピン６の中心に形成される前記突起軸３Ａに嵌まる係合穴、６Ｂはその鋼鉄製回転ピン６の平たい底面、６Ｃはその鋼鉄製回転ピン６の頭部であり、上部からの荷重を安定して受けることができるとともに、杭頭天端３から印加される力を鋼鉄製回転ピン６を介してフーチング５に円滑に伝達することができる。７はその鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材、８はフーチング５上に設けられる橋脚、９は橋脚８上に敷設される桁と列車軌道、Ａは線路方向、Ｂは線路直角方向の地震動、Ｃは本発明のピン接合杭頭免震装置により転換された上部構造物の変位方向、Ｄは地震動Ｂが本発明のピン接合杭頭免震装置により転換される回転方向で発生する線路直角方向の上部構造物の変位方向、Ｅは地震動Ｂが本発明のピン接合杭頭免震装置により転換される回転方向で発生する線路方向の上部構造物の変位方向を示している。
【００１６】
鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃは、列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピン６の中心に形成される前記突起軸３Ａに嵌まる係合穴６Ａを中心にして回転可能に配置される。また、鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７は杭頭天端３に固定されており、図２に示されるように、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転を線路方向Ａと線路方向Ａから角度αの範囲内に規制するようにテーパ面７Ａが形成されている。したがって、線路直角方向の地震動Ｂが発生すると、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃはテーパ面７Ａにガイドされて線路方向へ回転することになる。よって、地震動Ｂは、本発明のピン接合杭頭免震装置により転換された変位方向Ｃで発生する上部構造物の線路直角方向の変位Ｄと、その線路方向の変位Ｅへと転換される。
【００１７】
なお、図２において、基礎が線路直角方向の地震動を受けた時に、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転により線路方向の変位Ｅが発生するが、列車軌道において、線路方向の変位Ｅは線路直角方向の変位Ｄに比べるとその影響は少ない。そのため、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転の範囲角度αが小さい程、線路直角方向の変位Ｄを抑え、線路方向の変位Ｅに転換して、列車走行性に与える影響を低くできることから、本発明のピン接合杭頭免震装置は走行安全性を改善したエネルギー吸収の機構となる。ただし、回動変位の範囲角度αが０になると鋼鉄製回転ピン６の回転の円滑さが阻害されることになるので、鋼鉄製回転ピン６の回転変位の範囲角度αは５°〜３０°が望ましい。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置は、地震動による列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することができるため、鉄道列車の安全走行のための免震装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のピン接合杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図である。
【図２】本発明の杭頭天端とフーチング底部間に配置されるピン接合杭頭免震装置の要部平面図である。
【図３】本発明の免震の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 地盤
２ 地盤に設けられる杭
３ 杭頭天端
３Ａ 杭頭天端の中心部に形成される突起軸
４ フーチングと鋼鉄製回転ピンの頭部との接合部
５ フーチング
６ 鋼鉄製回転ピン
６Ａ 列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピンの中心部の係合穴
６Ｂ 鋼鉄製回転ピンの平たい底面
６Ｃ 鋼鉄製回転ピンの頭部
７ 鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材
８ フーチング上に設けられる橋脚
９ 橋脚上に敷設される桁と列車軌道
Ａ 線路方向
Ｂ 線路直角方向の地震動
Ｃ ピン接合杭頭免震装置により転換された上部構造物の変位方向
Ｄ 線路直角方向の上部構造物の変位方向
Ｅ 線路方向の上部構造物の変位方向
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震時の列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、免震機能を有すると共に、建物周辺の鉄道や道路から伝搬してくる微振動や固体伝搬音を遮断する機能を合わせ持つ免震・防振構法建物についての提案が、下記非特許文献１、２としてなされている。
【０００３】
一方、鉄道構造物（列車軌道など）の耐震性を高めることは、地震時の列車走行安全性を確保するために、非常に重要な問題である。
【０００４】
多数の実地震被害調査によれば、地震により固定度の高い杭頭（剛接合杭頭）に大きな曲げモーメントが発生する。このことが主な杭基礎の破壊要因であることが判明している。
【０００５】
鉄道構造物の耐震性を経済的に高める方法として、免震基礎の採用が考えられる。しかしながら、免震基礎によって、構造物への地震動の作用低減は可能となるが、エネルギー吸収による変位が大きくなるため、列車の走行安全に支障をきたす場合があり、鉄道分野への適用は困難であると言われている。
【０００６】
すなわち、従来の免震基礎では、構造物への地震動の作用を低減するために、杭頭とフーチングの間を柔軟性構造で接合するが、変位の方向性を考慮していない。そのため、列車軌道と直交する線路直角方向に地震エネルギーが働き、列車軌道が線路直角方向へ変位すると、列車はその変位により最悪の場合、脱線転覆するという恐れがある。
【非特許文献１】安藤：「建物の免震防振構法の研究開発（その１０）」鹿島技術研究所年報、第３９号、第１４１〜１４７頁、１９９１年１０月３１日発行
【非特許文献２】中村他：「厚肉積層ゴムを用いた免震・除振システムの開発（その１）」、大林組技術研究所報 Ｎｏ．４２、第１５〜２２頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
そこで、本発明は、列車走行に大きな影響を与える線路直角方向の振動変位を低減して、地震時においても、良好な免震効果と列車走行安全性の双方を実現できる地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置において、列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することを特徴とする。
【０００９】
〔２〕上記〔１〕記載の地震時列車走行安全性を考慮した回転式杭頭免震装置において、前記鋼鉄製回転ピンの底面は平らに形成し、前記鋼鉄製回転ピンの頭部は丸みを形成することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、線路直角方向に働く地震動による列車軌道の変位の一部を列車軌道の線路方向へと転換して、列車軌道の線路直角方向の変位を抑制し、地震時の列車走行安全性を確保することができる。
【００１１】
すなわち、杭頭とフーチングの間を免震装置を介して接合することによって、地震慣性力によるモーメントやせん断力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置は、列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制する。
【実施例】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は本発明のピン接合杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図、図２はその杭頭天端とフーチング底部間に配置されるピン接合杭頭免震装置の要部平面図、図３は本発明の免震の原理を示す模式図である。
【００１５】
これらの図において、１は地盤、２は地盤１に設けられる杭、３は杭頭天端、３Ａは杭頭天端の中心部に形成される突起軸、４はフーチング５と鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃとの接合部、５はフーチング、６は杭頭天端３とフーチング５と鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃとの接合部４との間に配置される鋼鉄製回転ピン、６Ａは列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピン６の中心に形成される前記突起軸３Ａに嵌まる係合穴、６Ｂはその鋼鉄製回転ピン６の平たい底面、６Ｃはその鋼鉄製回転ピン６の頭部であり、上部からの荷重を安定して受けることができるとともに、杭頭天端３から印加される力を鋼鉄製回転ピン６を介してフーチング５に円滑に伝達することができる。７はその鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材、８はフーチング５上に設けられる橋脚、９は橋脚８上に敷設される桁と列車軌道、Ａは線路方向、Ｂは線路直角方向の地震動、Ｃは本発明のピン接合杭頭免震装置により転換された上部構造物の変位方向、Ｄは地震動Ｂが本発明のピン接合杭頭免震装置により転換される回転方向で発生する線路直角方向の上部構造物の変位方向、Ｅは地震動Ｂが本発明のピン接合杭頭免震装置により転換される回転方向で発生する線路方向の上部構造物の変位方向を示している。
【００１６】
鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃは、列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピン６の中心に形成される前記突起軸３Ａに嵌まる係合穴６Ａを中心にして回転可能に配置される。また、鋼鉄製回転ピン６の回転方向を規制する部材７は杭頭天端３に固定されており、図２に示されるように、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転を線路方向Ａと線路方向Ａから角度αの範囲内に規制するようにテーパ面７Ａが形成されている。したがって、線路直角方向の地震動Ｂが発生すると、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃはテーパ面７Ａにガイドされて線路方向へ回転することになる。よって、地震動Ｂは、本発明のピン接合杭頭免震装置により転換された変位方向Ｃで発生する上部構造物の線路直角方向の変位Ｄと、その線路方向の変位Ｅへと転換される。
【００１７】
なお、図２において、基礎が線路直角方向の地震動を受けた時に、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転により線路方向の変位Ｅが発生するが、列車軌道において、線路方向の変位Ｅは線路直角方向の変位Ｄに比べるとその影響は少ない。そのため、鋼鉄製回転ピン６の頭部６Ｃの回転の範囲角度αが小さい程、線路直角方向の変位Ｄを抑え、線路方向の変位Ｅに転換して、列車走行性に与える影響を低くできることから、本発明のピン接合杭頭免震装置は走行安全性を改善したエネルギー吸収の機構となる。ただし、回動変位の範囲角度αが０になると鋼鉄製回転ピン６の回転の円滑さが阻害されることになるので、鋼鉄製回転ピン６の回転変位の範囲角度αは５°〜３０°が望ましい。
【００１８】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
本発明の地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置は、地震動による列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することができるため、鉄道列車の安全走行のための免震装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明のピン接合杭頭免震装置が設けられる列車軌道の断面模式図である。
【図２】本発明の杭頭天端とフーチング底部間に配置されるピン接合杭頭免震装置の要部平面図である。
【図３】本発明の免震の原理を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２１】
１ 地盤
２ 地盤に設けられる杭
３ 杭頭天端
３Ａ 杭頭天端の中心部に形成される突起軸
４ フーチングと鋼鉄製回転ピンの頭部との接合部
５ フーチング
６ 鋼鉄製回転ピン
６Ａ 列車軌道面に対して垂直方向の鋼鉄製回転ピンの中心部の係合穴
６Ｂ 鋼鉄製回転ピンの平たい底面
６Ｃ 鋼鉄製回転ピンの頭部
７ 鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材
８ フーチング上に設けられる橋脚
９ 橋脚上に敷設される桁と列車軌道
Ａ 線路方向
Ｂ 線路直角方向の地震動
Ｃ ピン接合杭頭免震装置により転換された上部構造物の変位方向
Ｄ 線路直角方向の上部構造物の変位方向
Ｅ 線路方向の上部構造物の変位方向
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、
（ｂ）前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、
（ｃ）前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することを特徴とする地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の地震時列車走行安全性を考慮した回転式杭頭免震装置において、前記鋼鉄製回転ピンの底面は平らに形成し、前記鋼鉄製回転ピンの頭部は丸みを形成することを特徴とする地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置。
【請求項１】
（ａ）列車軌道の基礎に配置される杭頭天端と、列車軌道に配置されるフーチングの底面との間に回転可能に配置される鋼鉄製回転ピンと、
（ｂ）前記杭頭天端に固定され、前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材とを備え、
（ｃ）前記鋼鉄製回転ピンが前記鋼鉄製回転ピンの回転方向を規制する部材により、規制されて回転することによって線路直角方向に働く地震動による変位の一部を線路方向の変位へと転換して、前記列車軌道の線路直角方向の変位を抑制することを特徴とする地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置。
【請求項２】
請求項１記載の地震時列車走行安全性を考慮した回転式杭頭免震装置において、前記鋼鉄製回転ピンの底面は平らに形成し、前記鋼鉄製回転ピンの頭部は丸みを形成することを特徴とする地震時列車走行安全性を考慮したピン接合杭頭免震装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００７−５１４３７（Ｐ２００７−５１４３７Ａ）
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２３５９１６（Ｐ２００５−２３５９１６）
【出願日】平成１７年８月１６日（２００５．８．１６）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年３月１日（２００７．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年８月１６日（２００５．８．１６）
【出願人】（０００１７３７８４）財団法人鉄道総合技術研究所 (1,666)
【Ｆターム（参考）】
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