JP2010236261A - 鋼製スリットダム及びその構築方法並びに補修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】温度変化によるコンクリート、鋼材の伸縮を吸収して温度応力の発生を防止する機能を発揮しつつ、巨礫等を補足した場合において支柱に作用する曲げモーメントを低減することができる鋼製スリットダムを提供すること。
【解決手段】河川の川幅方向に間隔を空けて構築されたコンクリート製の堤体５間に立設された支柱１１と、堤体５内に埋め込まれた鞘管１９と、端部が鞘管１９内に挿入されて堤体５間に架設され支柱１１に接続された横梁１５とを備えた鋼製スリットダムにおいて、横梁１５の下流側外周面１５ｂと鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０に、当該鞘管１９の開口１９ａから抜き差し可能に介装された間隔保持部材２１を備えることを特徴とする。
【選択図】図４

Description

本発明は、河川の土石流、流木対策用等として好適に用いられる鋼製スリットダム及びその構築方法並びに補修方法に関するものである。

従来より、土石流発生時に河川を流れる巨礫や流木等の河川下流側への流出を防止するため、特許文献１、２に開示されたような鋼製スリットダムが提案されている。図１３は、この鋼製スリットダム１０１の一つの実施形態を示す斜視図である。

この鋼製スリットダム１０１は、河川１０３の川幅方向に間隔を空けて構築されたコンクリート製の堤体１０５間においてその下端部が基礎コンクリート１０７に埋設して立設された複数の鋼管からなる支柱１１１と、堤体１０５内に埋め込まれた鞘管１１９と、端部１１５ａが鞘管１１９内に挿入されて堤体１０５間に架設され支柱１１１に接続された複数の鋼管からなる横梁１１５とを備えている。

図１４は、この鞘管１１９内に挿入された横梁１１５の端部１１５ａの構成を示す断面図である。この図１４に示すように、鋼製スリットダム１０１は、その横梁１１５の端部１１５ａが鞘管１１９内に単に挿入されているのみで、横梁１１５が鞘管１１９に対してボルト等で接合されておらず、横梁１１５と鞘管１１９との間に横梁１１５が鞘管１１９に対して相対移動するだけの余裕代としての間隙１２０が確保された構成となっている。

このため、鋼製スリットダム１０１の製作誤差、施工誤差があったとしても、この余裕代としての間隙１２０によってこれら製作誤差等を吸収し、施工性の向上を図ることが可能となっている。また、温度変化によって堤体１０５等を構成するコンクリートや横梁１１５等を構成する鋼材が伸縮した場合、横梁１１５の端部１１５ａが鞘管１１９に対して固定されていると横梁１１５に温度応力が作用し、巨礫等の捕捉時に生じる静荷重や衝撃荷重等の荷重の他に過剰な応力が横梁１１５に作用することになるので、横梁１１５として大サイズ、高強度の部材が必要になってしまう。しかし、この鋼製スリットダム１０１においては、この余裕代としての間隙１２０によってコンクリート、鋼管の伸縮を吸収することができるので、温度変化による温度応力の影響を受けにくい構造となっている。

また、この鋼製スリットダム１０１は、支柱１１１や横梁１１５がそれぞれの長手方向に分割された複数の柱部材や梁部材をボルトナットによって接続して構成されている。このため、巨礫や流木等を支柱１１１、横梁１１５によって捕捉した後に、これら巨礫等の捕捉により損傷した横梁１１５の端部１１５ａを交換する補修作業時において、ボルトナットを取り外して横梁１１５を複数の鋼管に分解して横梁１１５の端部１１５ａを鞘管１１９内から抜き出すことによって、補修作業を容易に行うことが可能となっている。

特開２００７−２７７９７２号公報 特開２００８−２６６９８１号公報

ところで、上述の鋼製スリットダム１０１は、以下に説明するような問題点を有していた。

図１５（ａ）は、この鋼製スリットダム１０１の構成をモデル化した側面図である。この鋼製スリットダム１０１が巨礫や流木等を捕捉して、支柱１１１や横梁１１５に下流側に向けて大きな荷重が作用した場合、横梁１１５は、横梁１１５の端部１１５ａと鞘管１１９との間に余裕代としての間隙１２０があることから、図１５（ｂ）に示すように、鞘管１１９に接触するまでその間隙１２０の分だけ下流側に移動することになる。

ここで、横梁１１５に接続されている支柱１１１の変形挙動について着目すると、支柱１１１は、その下端部が基礎コンクリート１０７に埋設されていることから、横梁１１５が鞘管１１９に接触するまでは、下端側が固定端で上端側が自由端となった片持ち梁と同様の変形挙動を示すことになる。片持ち梁のような変形挙動を示す構造部材に対しては、図１５（ｂ）に示すような、固定端となっている部位近傍である支柱１１１の根元部１１１ａに対して大きな曲げモーメントが作用することになる。このため、例えば、補修作業を容易に行う観点から横梁１１５の端部１１５ａと鞘管１１９との間隙１２０を広めに調整した場合等においては、横梁１１５の下流側への変位量が大きくなる結果、支柱１１１の根元部１１１ａに作用する曲げモーメントが支柱１１１の弾性範囲を超えて支柱１１１が降伏してしまう恐れがある。

支柱１１１が降伏してしまうと、巨礫等の捕捉時に生じる荷重を、支柱１１１や横梁１１５を介して基礎コンクリート１０７と両側の堤体１０５とに伝達して抵抗していたものが、両側の堤体５のみにしか伝達できなくなってしまい、巨礫等を十分に捕捉できなくなってしまう恐れがある。

これを解決するための技術的手段として、モルタル等の経時硬化性充填材を横梁１１５の端部１１５ａと鞘管１１９との間隙１２０に充填することによって横梁１１５の端部１１５ａを鞘管１１９に対して強固に固定し、巨礫等の捕捉時において発生する支柱１１１の根元部１１１ａの曲げモーメントを低減させることが考えられる。しかし、このように横梁１１５の端部１１５ａを固定してしまうと、この横梁１１５の端部１１５ａが鞘管１１９に対して相対移動するための余裕代としての間隙１２０がなくなってしまい、温度変化によりコンクリート、鋼材の伸縮が生じた際に温度応力が発生してしまう。また、この場合、補修作業時に横梁１１５を複数の鋼管に分解して横梁１１５の端部１１５ａを鞘管１１９から抜き出すことが困難となって、補修作業時における作業性の低減を招いてしまう。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鞘管内に横梁の端部を挿入する構造の鋼製スリットダムにおいて、温度変化による鋼材、コンクリートの伸縮を吸収して温度応力の発生を防止する機能を発揮しつつ、巨礫等との衝突時において支柱に作用する曲げモーメントを低減することができる鋼製スリットダム及びその構築方法並びに補修方法を提供することにある。

本発明者は、上述した課題を解決するために、鋭意検討の末、下記の鋼製スリットダム及びその構築方法並びに補修方法を発明した。

第１の発明に係る鋼製スリットダムは、河川の川幅方向に間隔を空けて構築されたコンクリート製の堤体間に立設された支柱と、上記堤体内に埋め込まれた鞘管と、端部が上記鞘管内に挿入されて上記堤体間に架設され上記支柱に接続された横梁とを備えた鋼製スリットダムにおいて、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に、当該鞘管の開口から抜き差し可能に介装された間隔保持部材を備えることを特徴とする。

第２の発明に係る鋼製スリットダムは、第１の発明において、上記鞘管の下流側内周面に固着された位置決め部材を更に備え、上記間隔保持部材は、上記間隙において、少なくとも上記位置決め部材に支持されることによって介装されていることを特徴とする。

第３の発明に係る鋼製スリットダムは、第２の発明において、上記鞘管の下流側内周面に固着された上下一対の位置決め部材を更に備え、上記間隔保持部材は、上記上下一対の位置決め部材間に介装されていることを特徴とする。

第４の発明に係る鋼製スリットダムは、第１〜第３の何れか一つの発明において、上記間隔保持部材は、上記横梁と上記鞘管との間隙に充填された弾性シール材で覆われた状態で介装されていることを特徴とする。

第５の発明に係る鋼製スリットダムは、第１〜第４の何れか一つの発明において、上記間隔保持部材は、上記鞘管の軸芯を通る水平面を間に挟んだ上下に少なくとも二つ介装されていることを特徴とする。

第６の発明に係る鋼製スリットダムの構築方法は、第１〜第５の何れか一つの発明に係る鋼製スリットダムの構築方法であって、上記横梁の端部を上記鞘管内に挿入した後に、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第７の発明に係る鋼製スリットダムの構築方法は、第６の発明において、上記横梁の一部を構成する端部梁部材を上記鞘管内に挿入し、上記支柱に接続した上記横梁の一部を構成する中間部梁部材に上記端部梁部材を接続した後に、上記端部梁部材の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第８の発明に係る鋼製スリットダムの構築方法は、第６又は第７の発明において、予め準備された異なる厚みの複数の間隔保持部材から、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙の径方向長さに応じた厚みの間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第９の発明に係る鋼製スリットダムの補修方法は、第１〜第５の何れか一つの発明に係る鋼製スリットダムの損傷した横梁の端部を補修する鋼製スリットダムの補修方法であって、上記鞘管から既設の間隔保持部材を抜き出すとともに、当該鞘管から既設の横梁の端部を抜き出し、新設の横梁の端部を上記鞘管内に挿入した後に、当該横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第１０の発明に係る鋼製スリットダムの補修方法は、第９の発明において、上記鞘管から既設の間隔保持部材を抜き出すとともに、上記支柱に接続した上記横梁の一部を構成する既設の中間部梁部材から当該横梁の一部を構成する既設の端部梁部材を取り外して当該鞘管から抜き出し、新設の端部梁部材を上記鞘管内に挿入し、上記中間部梁部材に上記端部梁部材を接続した後に、上記端部梁部材の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第１１の発明に係る鋼製スリットダムの補修方法は、第９又は第１０の発明において、予め準備された異なる厚みの間隔保持部材から、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙の径方向長さに応じた厚みの間隔保持部材を介装することを特徴とする。

第１の発明によれば、横梁の下流側外周面と鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材が介装されているため、横梁の端部の下流側への変位量を低減することが可能となっており、これによって、支柱の根元部等に作用する曲げモーメントも抑えることが可能となる。また、本発明によれば、横梁の端部を鞘管に対して強固に固定しない構成としているため、温度変化による鋼材、コンクリートの伸縮時に、この伸縮を吸収することが可能となっている。また、本発明によれば、支柱や横梁の組み立て時においては間隔保持部材を介装しないこととして施工誤差等を吸収可能とし、組み立て後に間隔保持部材を介装することによってこれら支柱の根元部等に作用する曲げモーメントを抑えつつ温度変化による鋼材等の伸縮を吸収可能とする効果が発揮可能となる。

第３の発明によれば、上下の位置決め部材が間隔保持部材を正確に所定位置に介装されるように案内するガイドとして機能しているうえ、上側の間隔保持部材が、巨礫等との衝突時において間隔保持部材が浮き上がって下側の間隔保持部材から抜け落ちるのを防止する機能を発揮しており、施工性、構造信頼性の向上が図られている。

第４の発明によれば、弾性シール材によって鞘管内に水が浸入することによる鞘管や横梁の端部の腐食を防止しつつ、間隔保持部材のずれ動きや抜け落ちをほぼ確実に防止することが可能となる。

第５の発明によれば、横梁の端部の下流側への変位量を低減するとの効果を安定して発揮することが可能となる。

本発明に係る鋼製スリットダムの構成を示す斜視図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの構成を示す正面断面図である。 図２におけるＳ１部の拡大図である。 図３におけるＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は図４におけるＳ２部の拡大図であり、（ｂ）は図４におけるＳ３部の拡大図である。 鞘管内に間隔保持部材や横梁を設ける前の状態を示す分解斜視図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの構築方法の一例について説明するための正面断面図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの構築方法の一例について説明するための部分拡大図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの構築方法において鞘管内に間隔保持部材を介装する際の手順について説明するための断面図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの補修方法について説明するための正面断面図である。 （ａ）は本発明に係る鋼製スリットダムの第２実施形態を示す正面断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。 本発明に係る鋼製スリットダムの第３実施形態を示す断面図である。 従来の鋼製スリットダムの構成を示す斜視図である。 従来の鋼製スリットダムにおける鞘管内の横梁の構成を示す断面図である。 従来の鋼製スリットダムの構成をモデル化した側面図である。

以下、本発明を実施するための形態として、河川等に適用される鋼製スリットダム及びその構築方法並びに補修方法について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明に係る鋼製スリットダム１の構成を示す斜視図であり、図２は、その正面断面図であり、図３は、図２のＳ１部の拡大図である。

本発明を適用した鋼製スリットダム１は、例えば、図１、図２に示すような河川３に適用されるものである。この河川３には、河床４上に基礎コンクリート７が構築され、更に、川幅方向に間隔を空けて複数のコンクリート製の堤体５が構築される。この河川３は、これらの複数の堤体５及び基礎コンクリート７で囲まれることによって形成された流路３ａを水が上流から下流にかけて流れていくものである。

本発明を適用した鋼製スリットダム１は、複数の堤体５間において立設された支柱１１と、堤体５内に埋め込まれた鞘管１９と、両側の端部１５ａが鞘管１９内に挿入されて複数の堤体５間に架設され支柱１１に接続された横梁１５とを備えている。

支柱１１は、河川３の川幅方向に間隔を空けて略鉛直に複数立設されている。各支柱１１は、例えば、鋼管等からなる複数の柱部材１２、１３によって構成されるものであり、一つの支柱１１は、本実施形態において、基礎コンクリート７に埋設された基礎部柱部材１２と、基礎部柱部材１２や横梁１５に上下両側が接続された中間部柱部材１３とから構成されている。本実施形態において支柱１１は、河川３の川幅方向に三つ立設されている。

横梁１５は、高さ方向に間隔を空けて略水平に複数架設されている。各横梁１５は、例えば、鋼管等からなる複数の梁部材１６、１７によって構成されるものであり、一つの横梁１５は、本実施形態において、川幅方向両側の鞘管１９に挿入された端部梁部材１６と、川幅方向に間隔を空けた二つの端部梁部材１６に左右両側が接続された中間部梁部材１７とから構成されている。本実施形態において横梁１５は、高さ方向に二つ架設されている。

本実施形態における二つの中間部梁部材１７には、Ｔ字状又は十字状に交差するように上下の一方又は両側に分枝された分枝管１７ａが間隔をおいて複数設けられている。支柱１１を構成する各中間部柱部材１３は、この中間部梁部材１７の分枝管１７ａに接続されている。

支柱１１や横梁１５を構成する鋼管からなる各柱部材１２、１３、梁部材１６、１７、分枝管１７ａは、その一端又は両端にフランジ１８が取り付けられており、そのフランジ１８を互いに接続すべき他の部材におけるフランジ１８に当接させて、これらフランジ１８をボルト接合することによって着脱可能に互いに接続されている。なお、これら支柱１１や横梁１５を構成する部材間の接続方法は、フランジ１８を用いた如何なる方法を適用してもよいし、フランジ１８を形成しないこととして溶接等で接続することとしてもよいが、鋼製スリットダム１の構築作業、補修作業を容易に行う観点からボルト接合によって着脱可能に接続する方法を適用することが好ましい。

支柱１１及び横梁１５は、格子状構造をなすように接続されており、これによって、河川３を流れる巨礫や流木等を捕捉可能に構成されている。

図４は、図３のＡ−Ａ線断面図である。また、図５（ａ）は図４のＳ２部の拡大図であり、図５（ｂ）は図４のＳ３部の拡大図である。また、図６は、鞘管１９内に間隔保持部材２１や横梁１５を設ける前の状態を示す分解斜視図である。

本発明に係る鋼製スリットダム１は、図３、図４に示すように、横梁１５の下流側外周面１５ｂと鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０に介装された間隔保持部材２１と、鞘管１９の下流側内周面１９ｂに固着された上下一対の位置決め部材２３、２４とを更に備えている。

鞘管１９は、堤体５間の流路３ａに向けて開口されるように堤体５内に埋め込まれており、例えば、鋼管等から構成される。鞘管１９は、その内側に横梁１５の端部１５ａが挿入されるものであり、本実施形態においては、横梁１５の一部を構成する端部梁部材１６が挿入されている。鞘管１９内にその端部１５ａが挿入される横梁１５は、支柱１１によって支持されており、図３、図４に示すように鞘管１９に対して径方向又は軸方向に接触していなくともよいし、一部で接触していてもよい。

間隔保持部材２１は、巨礫等を捕捉することによって横梁１５が下流側に変位しようとした際に、その横梁１５の端部１５ａの鞘管１９に対する間隔が変位し過ぎないようこの間隔を保持するために介装されるものである。間隔保持部材２１は、例えば、鋼板を切断して直方体状にした鋼製部材から構成されるものであるが、材質については、ある程度の強度、剛性が確保できれば特に限定するものではなく、例えば、鉄系金属、非鉄系金属、プラスチック、硬質ゴム、木材等から構成されていてもよい。また、間隔保持部材２１の断面形状についても特に限定するものではない。

また、間隔保持部材２１は、巨礫等の捕捉時に生じる横梁１５への静荷重、衝撃荷重等の荷重をこの間隔保持部材２１を介して堤体５へ伝達するものであるため、横梁１５から下流側に向けて荷重が負荷された場合に横梁１５より早期に座屈するのを防止するため、横梁１５の圧縮強度と同程度又はこれ以上の圧縮強度があることが好ましい。例えば、横梁１５を圧縮強度が２００Ｎ／ｍｍ^２の鋼材から構成した場合、間隔保持部材２１についてもこの圧縮強度と同程度の鋼材から構成すればよい。

上下一対の位置決め部材２３、２４のうち下側の位置決め部材２３は、その上に載置される間隔保持部材２１が鞘管１９と横梁１５との間において落下するのを防止して、間隔保持部材２１が所定位置に介装されるようにするために固着されるものである。間隔保持部材２１は、この位置決め部材２３や鞘管１９又は横梁１５に支持されることによって介装された状態となる。

本実施形態においては、一つの鞘管１９内に二つの間隔保持部材２１が介装されているが、この支持態様について図の例で説明すると、上側の間隔保持部材２１は、図５（ａ）に示すように、下側の位置決め部材２３及び横梁１５に係合されてその位置決め部材２３と横梁１５との間から下側に抜け落ちないよう支持されている。また、下側の間隔保持部材２１は、図５（ｂ）に示すように下側の位置決め部材２３及び鞘管１９に係合されてその位置決め部材２３と横梁１５との間から下側に抜け落ちないよう支持されている。このように、間隔保持部材２１は、少なくとも位置決め部材２３に支持されることによって介装されていればよい。

下側の位置決め部材２３に支持されている間隔保持部材２１は、その位置決め部材２３に対して支承された状態となっており、鞘管１９の開口１９ａから抜き差し可能な状態で介装されている。間隔保持部材２１が介装される鞘管１９内の軸方向での位置は、鞘管１９の開口１９ａから容易に抜き差しする観点から、図３に示すように鞘管１９内の開口１９ａ寄りに介装されていることが好ましいが、特にこれに限定するものではない。

また、間隔保持部材２１の軸方向長さは特に限定するものではないが、あまりに短過ぎるとその位置が安定せず、あまりに長すぎると端部梁部材１６と中間部梁部材１７とを接続しているフランジ１８が邪魔となって鞘管１９の開口１９ａから抜き差しするのが困難となってしまう。このため、間隔保持部材２１の軸方向長さは、このことを考慮したうえで適宜設定すればよく、例えば、５０〜１００ｍｍ程度とすることが好ましい。本実施形態においては、鞘管１９の軸方向長さを１９００ｍｍ程度とし、間隔保持部材２１の軸方向長さを１００ｍｍ程度としている。

上側の位置決め部材２４は、間隔保持部材２１を鞘管１９の開口１９ａから抜き差しするうえで、下側の位置決め部材２３とともに間隔保持部材２１が正確に所定位置に介装されるように案内するガイドとして機能しており、間隔保持部材２１は、上下一対の位置決め部材２３、２４間に介装されることになる。また、上側の位置決め部材２４は、支柱１１や横梁１５に巨礫等が衝突して衝撃荷重が間隔保持部材２１まで伝達した際に、間隔保持部材２１が浮き上がって下側の位置決め部材２３から抜け落ちるのを防止する機能も発揮している。このように、上側の位置決め部材２４を設けることによって、施工性、構造信頼性の向上が図れるが、これを設けることは必須とはならず、下側の位置決め部材２３のみ設けることとしてもよい。

鞘管１９には、図３、図６に示すように、上下一対の位置決め部材２３、２４よりもその鞘管１９の奥側にストッパ部材２５が固着されている。このストッパ部材２５は、板状部材等からなるものであり、一対の位置決め部材２３、２４間に間隔保持部材２１を差し込む場合に、この差し込まれる間隔保持部材２１と接触して鞘管１９の奥側に過度に差し込まれるのを防止するものである。ストッパ部材２５を設けることは、必須とはならない。

上下一対の位置決め部材２３、２４やストッパ部材２５は、例えば、本実施形態のような鋼製の板状部材を鞘管１９に対して溶接することによって固着されるものであるが、その断面形状、材質、固着方法については特に限定するものではない。

上下一対の位置決め部材２３、２４やストッパ部材２５は、横梁１５の下流側外周面と鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０において介装すべき間隔保持部材２１の数に応じた数だけ鞘管１９に固着されていればよく、鞘管１９を施工現場に搬送する前段階から固着されていてもよいし、施工現場において固着するようにしてもよい。

このような構成からなる本発明に係る鋼製スリットダム１の支柱１１や横梁１５によって、河川３を上流側から下流側にかけて流れる巨礫や流木等を捕捉した場合、巨礫等からの静荷重、衝撃荷重等の荷重を支柱１１や横梁１５を介して基礎コンクリート７や両側の堤体５に伝達することによってこの荷重に抵抗することになる。この場合に、巨礫等からの荷重が鞘管１９を介して堤体５に伝達可能となるまで横梁１５が下流側に移動しようとすることになる。

ここで、本発明に係る鋼製スリットダム１は、横梁１５の下流側外周面１５ｂと鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０において間隔保持部材２１が介装されているため、横梁１５の端部１５ａの下流側への変位量を低減することが可能となっており、これによって、横梁１５に接続されている支柱１１の下流側への変位量も低減することが可能となっている。このため、支柱１１の根元部１１ａ等に作用する曲げモーメントも抑えることができ、その結果、巨礫等を捕捉した場合でも支柱１１が降伏する恐れを大幅に低減することが可能となる。

また、本発明に係る鋼製スリットダム１は、横梁１５と鞘管１９との間隙のうち、横梁１５の下流側外周面１５ｂと鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０に間隔保持部材２１を介装する構成としており、横梁１５の端部１５ａを鞘管１９に対して強固に固定しない構成としているため、温度変化による鋼材、コンクリートの伸縮時において、例えば、横梁１５の上流側外周面１５ｃと鞘管１９の上流側内周面１９ｃとの間の間隙２６や、横梁１５の軸方向端部１５ｄと鞘管１９の奥端部１９ｄとの間の間隙２８等でこの伸縮を吸収することが可能となっている。このため、支柱１１の根元部１１ａ等に作用する曲げモーメントを抑えつつも、温度変化による鋼材、コンクリートの伸縮を吸収して温度応力の発生を防止する機能を発揮することが可能となっている。

なお、一つの鞘管１９につき間隔保持部材２１が介装される数は、特段限定するものではなく、一つのみ介装されていてもよい。また、間隔保持部材２１を二つ以上介装するうえでは、以下に説明する理由により、図４に示すように、横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間隙２０において、鞘管１９の軸芯Ｇを通る仮想的な水平面Ｐ１を間に挟んだ上下にそれぞれ少なくとも一つずつ介装されていることが好ましい。

鞘管１９に挿入されている横梁１５に対して巨礫等が衝突する場合、これら巨礫等は横梁１５に対して上流側の上下様々な位置から衝突する。このため、巨礫等との衝突によって衝突荷重が負荷された際に、下流側に向かう水平方向のみならず水平面に対して上下に傾斜した下流側に向かう様々な方向に横梁１５の端部１５ａが鞘管１９内で移動しようとすることになる。ここで、上述のような条件で二つの間隔保持部材２１が介装されていれば、下流側に向かう様々な方向に移動しようとする横梁１５の端部１５ａの変位量を低減するとの効果を安定して発揮することが可能となる。

また、間隔保持部材２１は、この鞘管１９の軸芯Ｇを通る水平面Ｐ１に対して、その軸芯Ｇを中心として上下両側に４５°傾斜した仮想的な面を傾斜面Ｐ２、Ｐ３と定義した場合に、これら傾斜面Ｐ２、Ｐ３間の範囲内に含まれるように介装されていることが好ましい。この範囲を超えるような位置に間隔保持部材２１が介装されていると、上述のような下流側に向かう様々な方向に移動しようとする横梁１５の端部１５ａの変位量を安定して低減するとの効果を発揮しにくくなるためである。

また、本発明における間隔保持部材２１は、図５に示すように、その間隔保持部材２１と横梁１５や鞘管１９との間において隙間２７が形成されていてもよいが、この隙間２７が小さければ小さいほど、横梁１５の端部１５ａの下流側への変位を抑えることが可能となるので好ましい。なお、この隙間２７が零となるように調整していてもよいのは勿論である。

この隙間２７の径方向長さＬ１は、巨礫等を捕捉して横梁１５の端部１５ａが鞘管１９内において下流側に変位しようとした場合に、横梁１５に接続されている支柱１１の変位量が弾性範囲内となるように調整されていればよい。この隙間２７の径方向長さＬ１は、例えば、３ｍｍ以下となるように調整することが好ましく、これによって支柱１１や横梁１５の寸法、強度に依らず安定して支柱１１の根元部１１ａ等の降伏を防ぐことが可能となる。これは、本発明者らが行なった実験的な知見に基づくものである。

なお、この隙間２７の径方向長さＬ１を調整するうえでは、鋼製スリットダム１の構築作業、補修作業時において、例えば３ｍｍピッチのような所定ピッチで厚みの異なる複数の間隔保持部材２１を予め準備しておくことが好ましい。これによって、この複数の間隔保持部材２１から、鞘管１９内に横梁１５の端部１５ａを挿入した後に形成される鞘管１９と横梁１５の端部１５ａとの間隙２０の径方向長さに応じて、この間隙２０の径方向長さに最も近く、これよりも薄い間隔保持部材２１を介装することにより、この隙間２７の径方向長さＬ１を常に３ｍｍ以下のような一定値以下に抑えることが可能となる。

また、高さ方向に複数架設されている横梁１５で巨礫等を捕捉した場合、支柱１１の根元部１１ａの曲げモーメントにその水平方向変位量が最も大きく影響しているのは、複数架設されている横梁１５のうちの最も低位置にある横梁１５となる。即ち、複数架設されている横梁１５のうちのそれぞれのみが水平方向に一定量変位すると仮定すると、変位すると仮定したものが下側となるにつれて、支柱１１の鉛直面に対する傾斜角が大きなものとなり、支柱１１の根元部１１ａに作用する曲げモーメントが大きくなる。このため、高さ方向の低位置側にある横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間にのみ間隔保持部材２１を介装し、高さ方向の高位置側にある横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間には間隔保持部材２１を介装しないこととしてもよい。これによって、間隔保持部材２１の介装に要する部材数、作業工程数を低減して、施工コスト、施工期間の低減を図ることが可能となる。

また、間隔保持部材２１を所定位置に介装した状態を保持できるようであれば、下側の位置決め部材２３がなくともよい。

次に、このような構成からなる鋼製スリットダム１の構築方法の一例について説明する。図７はこの構築方法の手順について説明するための正面断面図であり、図８はこの構築方法の手順について説明するための部分拡大図であり、図９は鞘管１９内に間隔保持部材２１を介装する際の手順について説明するための断面図である。

まず、鋼製スリットダム１を構築すべき用地において、河床４の床堀及び整地を行ない、その後に、図７（ａ）に示すように、河床４上にコンクリートを打設することによって基礎コンクリート７及び堤体５を構築する。基礎コンクリート７の構築時においては、支柱１１を構成する基礎部柱部材１２が所定位置に埋め込まれるようにコンクリートを打設し、堤体５の構築時においては、鞘管１９が所定位置に埋め込まれるようにコンクリートを打設する。基礎コンクリート７や堤体５を構築する順序については特に限定するものではない。また、堤体５を構築するうえでは、予め立方格子状をなすように型鋼等を組んだ補強構造物を河床４上又は基礎コンクリート７上に設置し、補強構造物上に鞘管１９を支持させた状態でコンクリートを打設するようにしてもよい。

続いて、図７（ａ）に示すように、構築された堤体５内に埋め込まれた鞘管１９内に、その開口１９ａから横梁１５の端部１５ａを挿入する。本実施形態においては、横梁１５の一部を構成する端部梁部材１６を鞘管１９内に挿入することになる。

続いて、図７（ｂ）において二点鎖線で示すような、支柱１１の一部を構成する中間部柱部材１３や横梁１５の一部を構成する中間部梁部材１７を基礎部柱部材１２に対して順に接続して、支柱１１や横梁１５を組み立てていく。ここで、端部梁部材１６は、その端部梁部材１６と接続すべき中間部柱部材１３が支柱１１に接続された後にその中間部柱部材１３に接続し、それまでは鞘管１９との間に間隔保持部材２１を介装せずに鞘管１９内に載置させておく。これによって、鋼製スリットダム１の構築時に基礎コンクリート７や支柱１１、横梁１５等による施工誤差、製作誤差があったとしても、間隔保持部材２１が介装されていない分だけ広めの余裕代としての間隙が鞘管１９と横梁１５の端部１５ａとの間にあり、この間隙によってこれら施工誤差等を吸収し、施工性の向上が図られる。

支柱１１や横梁１５を組み立てた後は、図８に示すように、横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間隙２０に間隔保持部材２１を差し込んで介装する。この場合において、横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間隙２０は、上述のように施工誤差等を吸収するために用いられているため、鞘管１９への横梁１５の端部１５ａの挿入状態によって、図４や図９（ａ）〜図９（ｃ）に示すように、その径方向長さが変動することになる。なお、図９（ａ）〜図９（ｃ）における二点鎖線Ｔが示す範囲は、図４における横梁１５の位置と同じ位置を示している。

このため、鞘管１９への横梁１５の端部１５ａの挿入状態に依らず安定して本発明所期の効果を発揮させるため、上述のように予め準備しておいた所定ピッチで厚みの異なる複数の間隔保持部材２１から、鞘管１９と横梁１５の端部１５ａとの間隙２０の径方向長さに応じた厚みの間隔保持部材２１を介装することが好ましい。これによって、図５に示すような、間隔保持部材２１と横梁１５や鞘管１９との間において形成される隙間２７の径方向長さＬ１を常に一定値以下に抑えることが可能となる。

例えば、図９（ａ）に示すように、図４における横梁１５の位置よりも下流側に横梁１５が変位した位置に挿入された場合は、図４における間隔保持部材２１よりも厚みの小さいものを用い、図９（ｂ）に示すように、図４における横梁１５の位置よりも上流側に横梁１５が変位した位置に挿入された場合は、図４における間隔保持部材２１よりも厚みの大きいものを用いればよい。

このように、複数の鞘管１９それぞれについて必要に応じた厚みの間隔保持部材２１を介装することによって、鋼製スリットダム１の構築作業が完了する。

なお、図９（ｃ）に示すように、一つの鋼製スリットダム１につき鞘管１９が複数あることから、鞘管１９によっては、図４における横梁１５の位置よりも下流側に横梁１５が大きく変位し過ぎて、位置決め部材２３、２４に接触する程度まで変位してしまう場合がある。この場合は、そもそもこのような横梁１５の端部１５ａは巨礫等の捕捉時においても下流側に大きく変位し得ないことから、間隔保持部材２１を介装しないこととしてもよい。

このような構成からなる本発明に係る鋼製スリットダム１の構築方法によれば、支柱１１や横梁１５の組み立て時においては、鞘管１９と横梁１５の端部１５ａとの間隙２０に間隔保持部材２１を介装しないこととして、これによって、基礎コンクリート７や支柱１１等による施工誤差、製作誤差等があったとしてもこれら施工誤差等をこの間隙２０によって吸収することが可能となっている。また、支柱１１や横梁１５の組み立て後において、横梁１５の端部１５ａと鞘管１９との間隙２０に間隔保持部材２１を差し込んで介装することによって、上述のような温度変化による鋼材等の伸縮を吸収して温度応力の発生を防止する機能を発揮しつつ、支柱１１の根元部１１ａ等に作用する曲げモーメントを抑えるとの効果を発揮することが可能となっている。

次に、本発明に係る鋼製スリットダム１の補修方法の一例について説明する。図１０はこの補修方法の手順について説明するための正面断面図である。

本発明に係る鋼製スリットダム１の支柱１１や横梁１５で巨礫等を捕捉することによって、支柱１１や横梁１５を構成する各柱部材１２、１３、梁部材１６、１７が損傷する場合がある。この場合、その損傷した部材を交換することになるが、鞘管１９内に挿入されている横梁１５の端部１５ａが損傷した場合は、その損傷した横梁１５の端部１５ａを交換して補修するために横梁１５の端部１５ａを鞘管１９から抜き出す必要がある。

この横梁１５の端部１５ａの補修作業時には、まず、図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように、鞘管１９内から既設の間隔保持部材２１を抜き出すとともに、鞘管１９内から既設の横梁１５の端部１５ａを抜き出す。この場合に、既設の間隔保持部材２１を先に抜き出してもよいし、既設の横梁１５の端部１５ａを先に抜き出してもよい。既設の横梁１５の端部１５ａには、通常、その上流側外周面１５ｃと鞘管１９の上流側内周面１９ｃとの間等に間隙２６が確保されているので、鞘管１９内から既設の横梁１５の端部１５ａを抜き出す作業を容易に行なうことが可能となっている。本実施形態においては、図１０（ａ）に示すように、鞘管１９内から既設の間隔保持部材２１を抜き出したうえで、横梁１５の一部を構成する既設の端部梁部材１６Ａを中間部梁部材１７から取り外した後に、図１０（ｂ）に示すように、その横梁１５の端部１５ａである端部梁部材１６Ａを鞘管１９内から抜き出す。

続いて、図１０（ｂ）に示すように、新設の横梁１５の端部１５ａを鞘管１９内に挿入する。本実施形態においては、新設の端部梁部材１６Ｂを鞘管１９内に挿入する。

続いて、図１０（ｃ）に示すように、横梁１５の下流側外周面１５ｂと鞘管１９の下流側内周面１９ｂとの間隙２０に間隔保持部材２１を差し込んで介装する。本実施形態においては、中間部梁部材１７に端部梁部材１６Ｂを接続した後に、間隔保持部材２１を介装する。

このように、本発明に係る鋼製スリットダム１によれば、上述のような温度応力の発生を防止しつつ支柱１１の根元部１１ａ等に作用する曲げモーメントを抑えるとの効果を発揮しつつも、横梁１５の端部１５ａの補修作業時においても横梁１５の端部１５ａの交換を容易に行うことが可能となっており、補修作業時における作業性に優れたものとなっている。

なお、補修作業時において横梁１５の端部１５ａ以外の部材も損傷しているようであれば、横梁１５の端部１５ａの交換とともに、その損傷した他部材も交換するようにしてもよい。

次に、本発明に係る鋼製スリットダム１の他の実施形態について説明する。

図１１（ａ）は、本発明に係る鋼製スリットダム１の第２実施形態を示す正面断面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。本実施形態においては、横梁１５と鞘管１９との間隙に弾性シール材３１が充填されており、間隔保持部材２１は、この弾性シール材３１にその軸方向の一部が覆われた状態で介装されている。

この弾性シール材３１は、鞘管１９内に水が浸入することによる鞘管１９や横梁１５の端部１５ａの腐食を防止すべく、鞘管１９と横梁１５との間隙の周方向全範囲に充填されるものである。また、間隔保持部材２１はこの弾性シール材３１に軸方向長さの半分ほどが覆われている状態となることによって、間隔保持部材２１が介装されている位置からずれ動いたり抜け落ちたりすることを、ほぼ確実に防止することが可能となる。特に、温度変化によるコンクリート、鋼材の伸縮があっても、この弾性シール材３１が弾性を有するものであることから、横梁１５の端部１５ａと鞘管１９とが互いに相対移動することが可能であり、この伸縮を吸収して温度応力の発生を防止する機能を発揮したままにすることができる。なお、間隔保持部材２１が弾性シール材３１に覆われる軸方向長さは特に限定するものではなく、間隔保持部材２１の軸方向の全部が弾性シール材３１によって覆われていてもよい。

この弾性シール材３１は、横梁１５の端部１５ａの補修作業時にこれを容易に取り除くことができ、硬化後においても弾力性を有し、塗料による変質もなく耐久性のあるものであればよく、例えば、アクリル系、シリコン系、ウレタン系、ポリサルファイド系、油性系等の１成分型又は２成分型組成物を用いることが望ましい。また、腐食防止の観点からは少なくとも鞘管１９の開口１９ａ寄りに充填されていればよい。なお、この弾性シール材３１内に埋設された間隔保持部材２１は、この弾性シール材３１を刃物で切りつける等すれば容易に鞘管１９の開口１９ａから抜き差し可能となる。

図１２は、本発明に係る鋼製スリットダム１の第３実施形態を示す断面図である。本実施形態における間隔保持部材２１や上下一対の位置決め部材２３、２４は、断面円形の棒鋼から構成されている。このように、間隔保持部材２１や上下一対の位置決め部材２３、２４は、その断面形状について特段限定するものではない。

以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、前述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

例えば、本発明に係る鋼製スリットダム１の支柱１１や横梁１５は、河川３を流れる巨礫等を捕捉可能な格子状構造となるのであれば、これらを構成する部材の断面形状、大きさ、数、配置態様について、特に上述の実施形態に限定するものではない。このため、支柱１１を構成する各柱部材１２、１３には、その柱部材１２、１３に対してＴ字状又は十字状に交差するように左右両側又は片側に分枝された分枝管が更に設けられていてもよい。また、鋼製スリットダム１は、複数の支柱１１や横梁１５によって構成される一の格子状構造よりも河川３の下流側に更に他の格子状構造を構成し、これらを他の部材によって接続するようにして構成されていてもよい。

また、川幅方向の間隔を空けて三つ以上の堤体５を構築することによって二つ以上の流路３ａを設け、各流路３ａごとに上述のような鋼製スリットダム１を構築することとしてもよい。

１ ：鋼製スリットダム
３ ：河川
４ ：河床
５ ：堤体
７ ：基礎コンクリート
１１ ：支柱
１２ ：基礎部柱部材
１３ ：中間部柱部材
１５ ：横梁
１６ ：端部梁部材
１７ ：中間部梁部材
１８ ：フランジ
１９ ：鞘管
２０ ：間隙
２１ ：間隔保持部材
２３ ：位置決め部材
２４ ：位置決め部材
２５ ：ストッパ部材
３１ ：弾性シール材

Claims (11)

1. 河川の川幅方向に間隔を空けて構築されたコンクリート製の堤体間に立設された支柱と、上記堤体内に埋め込まれた鞘管と、端部が上記鞘管内に挿入されて上記堤体間に架設され上記支柱に接続された横梁とを備える鋼製スリットダムにおいて、
   上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に、当該鞘管の開口から抜き差し可能に介装された間隔保持部材を備えること
   を特徴とする鋼製スリットダム。
2. 上記鞘管の下流側内周面に固着された位置決め部材を更に備え、
   上記間隔保持部材は、上記間隙において、少なくとも上記位置決め部材に支持されることによって介装されていること
   を特徴とする請求項１記載の鋼製スリットダム。
3. 上記鞘管の下流側内周面に固着された上下一対の位置決め部材を更に備え、
   上記間隔保持部材は、上記上下一対の位置決め部材間に介装されていること
   を特徴とする請求項２記載の鋼製スリットダム。
4. 上記間隔保持部材は、上記横梁と上記鞘管との間隙に充填された弾性シール材で覆われた状態で介装されていること
   を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の鋼製スリットダム。
5. 上記間隔保持部材は、上記鞘管の軸芯を通る水平面を間に挟んだ上下に少なくとも二つ介装されていること
   を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の鋼製スリットダム。
6. 請求項１〜５の何れか１項記載の鋼製スリットダムの構築方法であって、
   上記横梁の端部を上記鞘管内に挿入した後に、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装すること
   を特徴とする鋼製スリットダムの構築方法。
7. 上記横梁の一部を構成する端部梁部材を上記鞘管内に挿入し、上記支柱に接続した上記横梁の一部を構成する中間部梁部材に上記端部梁部材を接続した後に、上記端部梁部材の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装すること
   を特徴とする請求項６記載の鋼製スリットダムの構築方法。
8. 予め準備された異なる厚みの複数の間隔保持部材から、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙の径方向長さに応じた厚みの間隔保持部材を介装すること
   を特徴とする請求項６又は７記載の鋼製スリットダムの構築方法。
9. 請求項１〜５の何れか１項記載の鋼製スリットダムの損傷した横梁の端部を補修する鋼製スリットダムの補修方法であって、
   上記鞘管から既設の間隔保持部材を抜き出すとともに、当該鞘管から既設の横梁の端部を抜き出し、
   新設の横梁の端部を上記鞘管内に挿入した後に、当該横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装すること
   を特徴とする鋼製スリットダムの補修方法。
10. 上記鞘管から既設の間隔保持部材を抜き出すとともに、上記支柱に接続した上記横梁の一部を構成する既設の中間部梁部材から当該横梁の一部を構成する既設の端部梁部材を取り外して当該鞘管から抜き出し、
    新設の端部梁部材を上記鞘管内に挿入し、上記中間部梁部材に上記端部梁部材を接続した後に、上記端部梁部材の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙に間隔保持部材を介装すること
    を特徴とする請求項９記載の鋼製スリットダムの補修方法。
11. 予め準備された異なる厚みの間隔保持部材から、上記横梁の下流側外周面と上記鞘管の下流側内周面との間隙の径方向長さに応じた厚みの間隔保持部材を介装すること
    を特徴とする請求項９又は１０記載の鋼製スリットダムの補修方法。

Images