JP2002227138A - 道路用防風雪柵 - Google Patents

道路用防風雪柵

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JP2002227138A
JP2002227138A JP2001027689A JP2001027689A JP2002227138A JP 2002227138 A JP2002227138 A JP 2002227138A JP 2001027689 A JP2001027689 A JP 2001027689A JP 2001027689 A JP2001027689 A JP 2001027689A JP 2002227138 A JP2002227138 A JP 2002227138A
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wind
road
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Tokuji Sato
篤司 佐藤
Kiyoshi Shimada
潔 嶋田
Katsumasa Kimura
勝正 木村
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BLUE WATER KK
NAT RES INST FOR EARTH SCIENCE
Sato Kensetsu Kogyo Co Ltd
National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED)
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BLUE WATER KK
NAT RES INST FOR EARTH SCIENCE
Sato Kensetsu Kogyo Co Ltd
National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention (NIED)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 除雪効果の向上と視程障害の改善を図る。 【解決手段】 風流入側の一端部が曲面に形成されてい
る風向変換板11、21を使用して、上段に道路上空吹
払い風層形成部10を設けるとともに、下段に道路面吹
払い風層形成部20を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】この発明は、道路用防風雪柵
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】道路用防風雪棚は、道路面における除雪
効果と地吹雪時における視程障害の改善を目的とし、雪
国の冬期間中、道路整備と交通機関確保上欠かせない構
造物であり、従来、様々なタイプのものが路肩に設置さ
れている。これ等の防風雪柵の1態様として、図9に示
すような間隙下降風による吹払い効果を利用したものが
知られている。すなわち、風上側の路肩に一定間隔を持
って道路に沿って複数の支柱1が立設され、道路面に対
して適当な角度で傾いている風向変換板2が支柱1間に
横架されて、縦方向に、複数、配列されたものである。
【0003】道路上を横断する風または風雪の内、上端
の風向変換板2より低いものは、風向変換板2でその風
向きが下方に変換され、風向変換板2の間を通過するこ
とにより、風速が強くなって、道路面に沿って通過し、
雪を道路外に運び、または道路面上の積雪を道路外に吹
き飛ばす。
【0004】係る作用により、ドライバーの視程を確保
するとともに、道路面における積雪を防ぐものである。
【0005】しかしながら、この従来技術では、風向変
換板2が平板で構成されているため、流入風はその前
縁、後縁部で剥離し、渦流が発生し、流入風の変換効果
は減少する。これによって、幅の広い道路では、道路面
に沿って通過する流出風の1部が、道路面上で剥離し、
渦流が発生し(下部剥離渦)、雪が舞い上がる。また、
上端の風向変換板2より高い風雪は、そのまま通過する
が、その1部は上端の風向変換板2の影響を受けて、道
路面の上方で剥離し、渦流が発生し(上部剥離渦)、雪
が舞い降りる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】このため、この従来技
術においては、幅の広い道路では、下部剥離渦及び上部
剥離渦により、視程が悪化し、道路面に吹き溜まりが生
じるおそれがあるという課題がある。
【0007】この発明は、このような従来技術の課題を
解決する目的でなされたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の手段を、実施の一形態に対応する図1を用いて以下、
説明する。この発明は、風流入側の一端部が曲面に形成
されている風向変換板11、21を使用して、上段に道
路上空吹払い風層形成部10を設けるとともに、下段に
道路面吹払い風層形成部20を設けることを特徴とする
ものである。
【0009】このように構成されたものにおいては、流
入風は、空気力学的にスムーズに上下方向に変換、増速
されて、道路上空吹払い風層及び道路面吹払い風層に分
離して、幅の広い道路でも除雪効果が向上するととも
に、上記風層の中間部に長楕円形の弱風帯が形成され
て、ドライバーに対する視程障害が改善する。
【0010】
【発明の実施の形態】図1は、この発明の実施の一形態
を示す図である。図1において、10は道路上空吹払い
風層形成部、11は道路上空吹払い風層形成部10を形
成する上向きの風向変換板、20は道路面吹払い風層形
成部、21は道路面吹払い風層形成部を形成する下向き
の風向変換板、30は風上側の路肩に一定間隔を持って
道路に沿って立設された複数の支柱である。
【0011】風向変換板11、21は、風流入側の一端
部が曲面に形成されている、断面形状の厚さが変化しな
い棒状体であって、薄鋼板を使用している。
【0012】風向変換板11、21自体の仕様及びその
配置を図2に基づいて説明すると、全体の長さLは、流
入風の変換の円滑性に直接影響する重要なパラメータ
で、使用素材(鋼材、アルミ、プラスチック等)と、支柱
間距離(3.7〜4.0m)、設計風速と風圧荷重にも関
係し、材料、工作コストに直接関係する重要なパラメー
タである。実用上は400〜700mmの範囲である。
【0013】曲率半径Rは、流入風の変換の円滑性、空
気中に含まれる雪粒子の大きさ、重さなどによっても吟
味すべきパラメータとされている。実用上ではR=20
0〜400mm程度である。
【0014】直線長ls(mm)は、全体の長さLの4
0〜60%である。
【0015】前縁流入角αは、防風雪棚の風上側の流入
風が風上側の地形によって風向が変動し、特に盛土の場
合、盛土の高さ、勾配によって水平に対して或る角度を
伴って吹き上げ状態となる、また、防風雪棚の最下部が
除雪等で約1.0m遮蔽された状態では吹き上げ状態と
なる等を考慮すると、20〜30度である。
【0016】道路上空吹払い風層形成部10の後縁流出
角βは、流入風の変換の円滑性と空気中に含まれる雪粒
子を、棚の風下側に最大限に飛遊させるための上昇性水
平風層、すなわち、道路上空吹払い風層を発生させるた
めの角度で、30〜60度である。
【0017】道路面吹払い風層形成部20の後縁流出角
βは、道路面上の積雪除去(吹払い効果)に直接影響する
重要なパラメータで、実績上では30〜60度である。
【0018】上下配置間隔(ピッチ)Pの良否は、流入風
の変換の円滑性、流出風の増速性、弱風帯の視程改善効
果などの期待効果に影響するほか、風向変換板11、2
1の使用枚数に直接関係し、コスト上重要な課題であ
る。従来、これに属する多くの構造物実用的試験実績で
は、全体の長さLの50〜100%の範囲で採用されて
いる。上下配置間隔(ピッチ)Pによって、図2における
前縁・後縁における流出幅p、上下空間幅e、流出比P
/p及び上下配置比P/hが変化する。
【0019】なお、図2において、lは水平成分長、h
は垂直成分長である。
【0020】
【実施例】風向変換板11、21自体を表1のように選
定し、かつ、表1のような仕様で、図1に示すように配
置し、数値流体力学による解析を、大型コンピュータを
使用して行った。
【0021】
【表1】
【0022】この解析においては、ある高さの流入風の
風速は、基準高度10mにおける基準風速10m/sを
もとに1/7乗の法則によって想定されている。この法
則に基づくある高さと想定流入風速の関係は、図3に示
す。
【0023】解析の結果を図示すると、図4のように表
現することができる。これによれば、防風雪棚の風向変
換板群に向かって吹く風、すなわち、流入風は、防風雪
棚の風向変換板群によって、上部の道路上空吹払い風層
及び下部の道路面吹払い風層に分離する。
【0024】すなわち、基準高度10mにおける基準風
速10m/sの1/7乗の法則による想定流入風は、防
風雪棚の道路上空吹払い風層形成部10によって円滑に
上向きに変換され、道路上空吹払い風となって道路上空
約4〜6mを水平に吹き、道路上空吹払い風層を形成す
る。図5に示すように、道路面上高さ6mにおける水平
方向の道路上空吹払い風の風速(線Aで表示)は、棚が
ない場合の風速(線A で表示)に比較し、道路一端
(棚から2.5m)で1.3倍、道路他端(棚から1
7.5m)で1.17倍の増速が見られる。したがっ
て、道路上空吹払い風は、道路面の上方で剥離せず、渦
流が発生することはない。
【0025】また、上記想定流入風は、防風雪棚の道路
面吹払い風層形成部20によって円滑に下向きに変換さ
れ、道路面吹払い風となって道路面上を吹払い、道路面
吹払い風層(道路面上0から0.6m)を形成する。図
5に示すように、道路面上高さ0mにおける水平方向の
道路面吹払い風の風速(線Bで表示)は、棚直後の道路
一端(棚から2.5m)で棚がない場合の風速(線B
で表示)に比較し、約2倍の増速が見られ、道路中央
(棚から10.0m)まで増速効果が見られる。したがっ
て、道路面吹払い風は、道路面上で剥離せず、渦流が発
生することはない。なお、増速効果の著しい高さは、道
路面上約0.6m未満の空域であることから、横風によ
って、自動車の運行に大きな障害を与えない。
【0026】さらに、強風の道路上空吹払い風層と強風
の道路面吹払い風層の中間部に、図4に示すように、長
楕円形状の弱風帯が生じる。道路面上高さ2mにおける
水平方向の弱風帯の風速(線Cで表示)は、図5に示す
ように、棚がない場合の風速に対して(線Cで表
示)、道路中央付近まで無風に近く、道路他端で約
30%の弱風となっている。この弱風帯は、道路上の車
両等の運行を安全にするのみならず、地吹雪時における
視程改善に大いに寄与する。
【0027】以上は、上向きの風向変換板11を4段
(上下配置間隔P=420mm)及び下向きの風向変換
板21を6段(上下配置間隔P=320mm)で構成し
た場合であるが、上向きの風向変換板11を5段(上下
配置間隔P=340mm)及び下向きの風向変換板21
を6段(上下配置間隔P=260mm)で構成しても、
または上向きの風向変換板11を4段(上下配置間隔P
=500mm)及び下向きの風向変換板21を5段(上
下配置間隔P=260mm)で構成しても、同様の解析
結果が得られた。
【0028】なお、道路上空吹払い風層形成部10を構
成する最下段の風向変換板11と道路面吹払い風層形成
部20を構成する最上段の風向変換板21とは、風流入
側の一端部の間隙から風が流入しないように、風流入側
の一端が閉塞されている(図1、3参照)。この風向変
換板11、21は、一体に、または別体に形成される。
別体に形成された場合は、遮蔽板などを使用して、風流
入側の一端を閉塞する。
【0029】以上は、風向変換板11、21は、断面形
状の厚さが変化しない棒状体であって、薄鋼板を使用し
ているものであるが、図6に示すように、風向変換板1
1、21として、横架方向に直交する断面形状が中空翼
であって、上側の曲面板41と、下側の曲面板42と、
上側の曲面板41と下側の曲面板42との間で両板の所
定間隔を維持するためのリブ43、44とから構成さ
れ、FRP(ガラス繊維強化プラスチック)製のものを
使用してもよい。この場合、薄鋼板と比較して、重量が
軽減され、曲げ剛性及びねじり剛性が著しく向上する。
【0030】上側の曲面板41は、厚さが6mm、その
曲率半径は270mmである。また、下側の曲面板42
は、厚さが6mm、曲率半径は230mmである。風向
変換板11.12は、その翼弦が462mm、キャンバ
が85mm、最大厚さが40mm、キャンバ線が曲率半
径250mmの円弧で、その長さが500mmである。
【0031】この場合の風向変換板11,21の長手方
向(横架方向)両端部には、図7、8に示すように、後
縁と同様に一定の幅で下側の曲面板42に上側の曲面板
41を重着して、取付部45が形成されている。取付部
45には、孔46が複数、設けられている。取付部45
には、先端金物47がボルトナット48により固定され
る。先端金物47は、その垂直部分47Aがボルトナッ
ト49により取付ブラケット50の垂直部分50Aに固
定される。取付ブラケット50は、その水平部分50B
がボルトナット51により、立設された支柱30に固定
されたアングル座52に固定される。
【0032】取付ブラケット50の垂直部分50Aに
は、風向変換板11、21の角度を調整する角度調整孔
50Cが複数、設けられている。先端金物47、取付ブ
ラケット50、支柱30及びアングル座52は、いずれ
も、溶融亜鉛メッキ処理がなされている。
【0033】図7、8は、風向変換板21の前縁が後縁
より高所に位置し、風向きが下方に変換される場合を示
しているが、風向きを上方に変換する場合は、風向変換
板11の後縁を前縁より高所に位置させ、アングル座5
2を前縁より高所に位置させればよい。
【0034】なお、風向変換板11、21は、断面形状
の厚さが変化しない棒状体であって、薄鋼板を使用して
いるものであっても、横架方向に直交する断面形状が中
空翼であるとともに、FRP製であるものと同様に、風
向変換板の長手方向(横架方向)両端部にボルトナット
48により固定される先端金物47、先端金物47の垂
直部分47Aにボルトナット49により固定される取付
ブラケット50、及び取付ブラケット50の水平部分5
0Bにボルトナット51により固定されるとともに、立
設された支柱30に固定されるアングル座52を介し
て、支柱30間に横架される。
【0035】
【発明の効果】以上説明してきたように、この発明は、
風上側の路肩に一定間隔を持って道路に沿って複数の支
柱が立設され、道路面に対して適当な角度で傾いている
風向変換板が前記支柱間に横架されて、縦方向に、複
数、配列された道路用防風雪柵において、風流入側の一
端部が曲面に形成されている風向変換板を使用して、上
段に道路上空吹払い風層形成部を設けるとともに、下段
に道路面吹払い風層形成部を設けることを特徴とするも
のである。それゆえ、流入風は、空気力学的にスムーズ
に上下方向に変換、増速されて、道路上空吹払い風層及
び道路面吹払い風層に分離するとともに、上記風層の中
間部に長楕円形の弱風帯が形成される。したがって、こ
の発明によれば、幅の広い道路でも除雪効果が向上する
とともに、ドライバーに対する視程障害が改善するとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の一形態を示す説明図である。
【図2】風向変換板自体の仕様及びその配置を説明する
図である。
【図3】1/7乗の法則に基づくある高さと想定流入風
速の関係を示す図である。
【図4】この発明の効果を説明する図である。
【図5】道路面上ある高さにおける水平方向の風速の分
布を示す図である。
【図6】この発明を構成する風向変換板の他の形態を示
す断面図である。
【図7】この発明を構成する風向変換板の取付方法を示
す一部分解斜視図である。
【図8】この発明を構成する風向変換板の取付方法を示
す断面図である。
【図9】従来技術を説明する図である。
【符号の説明】
10 道路上空吹払い風層形成部 11 上向きの風向変換板 20 道路面吹払い風層形成部 21 下向きの風向変換板 30 支柱
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 篤司 山形県新庄市十日町高壇1400番地 文部科 学省 防災科学技術研究所 新庄雪氷防災 研究支所内 (72)発明者 嶋田 潔 東京都港区新橋2丁目21番1号301 佐藤 建設工業株式会社内 (72)発明者 木村 勝正 神奈川県横須賀市秋谷5217番地 有限会社 ブルーウォーター内 Fターム(参考) 2D001 PA01 PA07 PB02 PD05 PF02

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 風上側の路肩に一定間隔を持って道路に
    沿って複数の支柱が立設され、道路面に対して適当な角
    度で傾いている風向変換板が前記支柱間に横架されて、
    縦方向に、複数、配列された道路用防風雪柵において、
    風流入側の一端部が曲面に形成されている風向変換板を
    使用して、上段に道路上空吹払い風層形成部を設けると
    ともに、下段に道路面吹払い風層形成部を設けることを
    特徴とする道路用防風雪柵
  2. 【請求項2】 風向変換板の横架方向に直交する断面形
    状が、厚さが変化しない棒状である請求項1の道路用防
    風雪柵
  3. 【請求項3】 風向変換板の横架方向に直交する断面形
    状が、厚さが変化する中空翼である請求項1の道路用防
    風雪柵
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