JP2015196991A - 可動式防波堤の回転防止構造 - Google Patents

Abstract

【課題】可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現する。【解決手段】水底面を貫通して水底地盤Ｇ内に鉛直に挿入され、水中Ｓに上端面を開口させて配列された複数の下部鋼管２０と、各下部鋼管２０の内空２１に昇降可能に挿入された上部鋼管１０とを備えた可動式防波堤１において、上部鋼管１０が軸回りに回転した際に、隣接する上部鋼管間で天端部１２、１５において干渉して、上部鋼管１０の回転を規制する回転規制部材１０１を上部鋼管１０に設けた構成とする。【選択図】図１

Description

本発明は、可動式防波堤の回転防止構造に関するものであり、具体的には、可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現する技術に関する。

通常の気象条件時には海底付近にある一方、荒天時や津波発生時などには海面上に突出して後背領域への波浪の入射を抑制する可動式防波堤が提案されている。この可動式防波堤は、海底地盤に立設された下部鋼管とその内空において上下に摺動する上部鋼管とから主に構成され、特に措置を講じない場合、突出時に波浪を受けた上部鋼管が下部鋼管内空で回転する事態となりうる。上部鋼管が回転すると、上部鋼管と下部鋼管との間で駆動機構などへの電力供給を行うカプラが位置ずれを起こし、鋼管位置の調整作業が発生する。また、隣接鋼管を支点にして上部鋼管を吊下している索材の損傷、切断が生じる懸念もある。

そこで、こうした可動式防波堤における鋼管の回転防止に関する技術としては、以下のような技術が提案されている。すなわち、可動式防波堤において上部鋼管の外周面に沿って長手方向に延設された突起部を備え、この突起部が下部鋼管天端に備わるスタビライザーの間隙に収容される構成とすることで、上部鋼管の回転を抑止する技術（特許文献１）などが提案されている。

特開２００８−２５５７１８号公報

しかしながら従来技術を採用した可動式防波堤において、上述した上部鋼管の突起部と、下部鋼管の内壁面との離間距離が非常に小さいため、上部鋼管を下部鋼管内で浮上させる際、突起部と下部鋼管の内壁面とが接触しやすく、上部鋼管の浮上が出来なくなってしまう不具合が生じる懸念があった。一方、そうした事態を可能な限り回避すべく、上部鋼管および下部鋼管それぞれの寸法、真円度誤差、曲がりの各製作精度を向上させ、更に、各鋼管の施工時にも真円度誤差計測を多頻度で行うといった対策を行うと、製作および施工にかかるコストと手間、工期が過大になってしまう問題があった。

そこで本発明は、可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現する技術の提供を目的とする。

上記課題を解決する可動式防波堤の回転防止構造は、水底面を貫通して水底地盤内に鉛直に挿入され、水中に上端面を開口させて配列された複数の下部鋼管と、各下部鋼管内に昇降可能に挿入された上部鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記上部鋼管が軸回りに回転した際に、隣接する上部鋼管間で天端部において干渉して、上部鋼管の回転を規制する回転規制部材を前記上部鋼管に設けたことを特徴とする。

これによれば、可動式防波堤における浮上動作や施工作業等に影響を及ぼさない上部鋼管天端部にて、鋼管の寸法、真円度誤差、曲がり等に関する製作精度や施工精度について過大な配慮を必要としない回転防止構造を備えることとなり、上部鋼管の外面と下部鋼管内面との離隔を大きく確保し、上述した施工精度や製作精度に起因した部材同士の接触による上部鋼管の浮上動作の不具合や、製作および施工にかかる過大なコストと手間、工期を回避可能となる。したがって、可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現できる。

また、上述の可動式防波堤の回転防止構造において、前記回転規制部材が、前記隣接する上部鋼管のうち一方の上部鋼管における天端部に固定され、他方の上部鋼管における天端部に達する桁材と、前記他方の上部鋼管における天端部にて、前記桁材における端部の左右両側に該当桁材から所定の離間距離を持って設置された少なくとも一対の突起部材と、からなるものであるとしてもよい。

これによれば、隣接する上部鋼管のうち桁材が固定された、一方の上部鋼管の回転挙動が、他方の上部鋼管の天端部上における桁材の平面方向の振れを引き起こすが、その桁材に対し天端部上の突起部材が当接して干渉し、その振れ幅を一定範囲に制限することが可能となる。また、他方の上部鋼管の回転挙動が生じた場合、この他方の上部鋼管の天端部に備わる突起部材も、該当天端部を含む平面上を回転しようとするが、その突起部材に対し同天端部上の桁材が当接して干渉し、その回転挙動を一定範囲に制限することが可能となる。こうした桁材の振れ幅や突起部材の回転範囲の制限は、上述した、一方の上部鋼管の回転挙動の制限に対応する。

また、上述の可動式防波堤の回転防止構造において、前記回転規制部材が、前記隣接する上部鋼管の各天端部を連結する索状材からなるものであるとしてもよい。

これによれば、隣接する上部鋼管のうちいずれか一方の上部鋼管に回転挙動が生じた際、その上部鋼管の天端部に所定箇所が固定された索状材が、上述の回転挙動に応じた引っ張り力を受けるが、その一端を固定した他方の上部鋼管を支点に抵抗して干渉し、回転範囲を一定に制限することが可能となる。

本発明によれば、可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現できる。

本実施形態における可動式防波堤の回転防止構造例１を示す説明図である。 本実施形態における可動式防波堤の回転防止構造例１を示す平面図である。 本実施形態における回転防止構造例１の稼働状況例を示す平面図である。 本実施形態の回転防止構造におけるラップ部の挙動例を示す説明図である。 本実施形態における可動式防波堤の回転防止構造例２を示す説明図である。 本実施形態における可動式防波堤の回転防止構造例２を示す平面図である。 本実施形態における回転防止構造例２の稼働状況例を示す平面図である。

以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は本実施形態の可動式防波堤１０における回転防止構造１００の例１を示す説明図であり、図２はその平面図である。本実施形態における可動式防波堤１の回転防止構造１００は、可動式防波堤１を構成する上部鋼管が軸回りに回転した際に、隣接する上部鋼管間でその天端部において干渉して上部鋼管の回転を規制し、可動式防波堤１における上部鋼管１０の回転防止を容易かつ低コストに実現するものとなる。

こうした回転防止構造１００が適用される可動式防波堤１は、海底地盤Ｇを基礎にして垂直に打設され上方に開口した下部鋼管２０と、その内空２１において昇降する上述の上部鋼管１０が海中Ｓに列設され、その後背領域Ａへの波浪の侵入を抑制する構成となっている。

本実施形態における上部鋼管１０としては、空気ポンプなどの空気圧送手段による内空１１への給気により生じる浮力で海中Ｓを上昇し、海面Ｆ上に突出する本管１０Ａと、この本管１０Ａの両側に隣接する上部鋼管であって本管１０Ａの浮上動作に伴って浮上する側管１０Ｂとを含んでいる。図１の例では、本管１０Ａの両側に側管１０Ｂを配置した例を示したが、本管１０Ａの一方の側にのみ側管１０Ｂを配置した構成であってもよい。

また、上述の本管１０Ａと側管１０Ｂとの間は、本管１０Ａの天端部１２に固定され、各端部１０３が側管１０Ｂにおける天端部１５に達する桁材１０１が渡されている。この桁材１０１は所定強度を有する鋼材で構成されており、本実施形態の回転防止構造１００における回転規制部材を成すものとなる。なお、桁材１０１における上述の端部１０３は、各側管１０Ｂの天端部１５に達しているが、そこで固定されてはいない。

また、桁材１０１は、側管１０Ｂの天端部１５における開口部１６（図１中の破線で囲んだ拡大図中）を介して下方に垂下させた合成樹脂製ロープなどの索材１０４を備えており、この索材１０４の下端１０４Ａは、側管１０Ｂの内空１７に備わる隔壁１８に接続されている。つまり、桁材１０１は、隔壁１８に接続された索材１０４によって側管１０Ｂを吊り下げている。従って、上述した本管１０Ａの浮上動作に伴って桁材１０１が当初位置から上昇するに従い、索材１０４で吊り下げられている側管１０Ｂも浮上することになる。なお、こうした本管１０Ａと側管１０Ｂの浮上動作用の構成は一例であり、他の手段を採用した構成に本実施形態の回転防止構造１００を適用してもよい。

本実施形態の回転防止構造１００における回転規制部材は、上述した桁材１０１の他に、側管１０Ｂの天端部１５に設置された突起部材１０５を含んでいる。この突起部材１０５は、側管１０Ｂの天端部１５上における桁材１０１の端部１０３の左右両側に、この端部１０３の側面１０３Ａから所定の離間距離ｄを持って設置した単位突起部材１０５Ａ、１０５Ｂの対１０５Ｃで構成されている。図１〜３にそれぞれ示す突起部材１０５の例では、単位突起部材１０５Ａ、１０５Ｂの対１０５Ｃが２つ、側管１０Ｂの天端部１５に設置された構成を示している。勿論、この対１０５Ｃの設置数は、１つ以上であれば特に限定されない。

こうした回転防止構造１００によれば、図３にて例示するように、桁材１０１が固定された本管１０Ａの回転挙動により、各側管１０Ｂの天端部１５上において桁材１０１の平面方向の振れが生じた際、桁材１０１に対し天端部１５上の突起部材１０５が当接して干渉し、その振れ幅を一定範囲に制限することが可能となる。また、側管１０Ｂの回転挙動が生じた場合、この側管１０Ｂの天端部１５に備わる突起部材１０５も、該当天端部１５を含む平面上を回転しようとするが、その突起部材１０５に対し同天端部１５上の桁材１０１が当接して干渉し、その回転挙動を一定範囲に制限することが可能となる。

なお、津波など過大な波浪を本管１０Ａが受ける場合、この本管１０Ａが下部鋼管２０とのラップ部５０（図４参照）を起点に後背領域Ａへ大きく傾斜しようとする挙動が生じ、これに伴って桁材１０１も大きな振幅で側管１０Ｂの天端部１５上を水平移動しようとする。この時、上述の離間距離ｄが極く小さく、例えば、単位突起部材１０５Ａ、１０５Ｂと、桁材１０１における端部１０３の側面１０３Ａとが当初からほぼ接触しているような位置関係にある場合、上述した波浪から本管１０Ａが受けた荷重は、桁材１０１を介してほぼそのまま側管１０Ｂの天端部１５上の突起部材１０５にかかることになる。このことは、側管１０Ｂが過大な波浪を受けた場合でも同様である。

そこで、津波等の過大な波浪による荷重を突起部材１０５のみで受けずに、上部鋼管１０と下部鋼管２０の全体として上述の荷重に抗すべく、上部鋼管１０に生じる上述の傾斜等の変位等を、桁材１０１が架設され隣り合う本管１０Ａ及び側管１０Ｂの間での相対変位として考慮し、これを許容する離間距離ｄを決定すると好適である。

例えば図４にて示すように、上部鋼管１０と下部鋼管２０とのラップ部５０のあそびＸｍｍ（ラップ部の上下のあそびが等しい場合）、ラップ部５０の長さＹｍｍ、であったとする。この状態にて波浪を受けた場合の上部鋼管１０の傾斜は、（Ｘ×２）／Ｙ＝Ｚと算定できる。また、ラップ部５０を除いた上部鋼管長さをＶｍｍとすると、上部鋼管天端部での変位は、Ｖ×Ｚ＝Ｗｍｍとなる。

そこで、この上部鋼管天端部での変位Ｗに、下部鋼管２０の打設時における鉛直性に関する誤差や、鋼管製作時の曲がり誤差、真円度誤差による変形量等を加算して、本管１０Ａ及び側管１０Ｂの間での相対変位を算定し、この算定値以上となるよう離間距離ｄを決定すればよい。

このように決定した離間距離ｄに応じて突起部材１０５の設置を行えば、津波など過大な波浪を受けた本管１０Ａが傾斜する挙動を生じた際、これに伴う側管１０Ｂの天端部１５上での桁材１０１の移動量は、上述の離間距離ｄ以下であり、波浪から本管１０Ａが受けた荷重がそのまま突起部材１０５にかかる事態は回避できる。

続いて本実施形態の可動式防波堤１０における回転防止構造１００の他の例について説明する。図５は本実施形態の可動式防波堤１０の回転防止構造１００の例２を示す説明図であり、図６はその平面図である。なお、本例においても可動式防波堤１０の構成は上述の例１と同様のものを想定する。

この場合の回転防止構造１００は、上述の本管１０Ａにおける天端部１２と、各側管１０Ｂにおける天端部１５との間を連結する索状材４０から構成されている。この索状体４０は合成樹脂製ロープや鋼製の鎖などを採用できる。こうした索状体４０によれば、図７にて例示するように、隣接する本管１０Ａおよび側管１０Ｂのうち、例えば本管１０Ａに回転挙動が生じた際、この本管１０Ａの天端部１２に一端４１が固定された索状材４０が、上述の回転挙動に応じた引っ張り力を受けるが、その他端４２を固定した側管１０Ｂを支点に抵抗して干渉し、本管１０Ａの回転範囲を一定に制限することとなる。勿論、側管１０Ｂに回転挙動が生じた場合も、同様に回転範囲を制限できる。

なお、索状体４０に関しても、上述の突起部材１０５に関する離間距離ｄと同様に、津波など過大な波浪を本管１０Ａが受ける場合、この本管１０Ａが下部鋼管２０とのラップ部を起点に後背領域Ａへ大きく傾斜しようとする挙動が生じ、これに伴って索状体４０も大きな引っ張り力を受けることになる。この時、索状体４０における長さのあそびが極く小さく、例えば、本管１０Ａ及び側管１０Ｂにおける各固定箇所間の最短距離で索状体４０が渡してある場合、上述した波浪から本管１０Ａが受けた荷重は、索状体４０を介してほぼそのまま側管１０Ｂの天端部１５上の索状体４０の固定箇所にかかることになる。このことは、側管１０Ｂが過大な波浪を受けた場合でも同様である。

そこで、津波等の過大な波浪による荷重を索状体４０および索状体４０の固定箇所で直接受けずに、上部鋼管１０および下部鋼管２０の全体として上述の荷重に抗すべく、上部鋼管１０に生じる上述の傾斜等の変位を、索状体４０が架設され隣り合う本管１０Ａ及び側管１０Ｂの間での相対変位として考慮し、これを許容するあそびを決定すると好適である。相対変位の算定手法の考え方については上述の離間距離ｄの場合と同様であり、この相対変位の算定値以上となるよう、索状体４０のあそびを決定すればよい。

このように決定したあそびを含む長さの索状体４０を設置すれば、津波など過大な波浪を受けた本管１０Ａが傾斜する挙動を生じた際、これに伴って索状体４０が引っ張られる長さは、上述のあそび以下であり、波浪から本管１０Ａが受けた荷重が、そのまま索状体４０ないし索状体４０の固定箇所にかかる事態は回避できる。

本実施形態によれば、可動式防波堤における鋼管の回転防止を容易かつ低コストに実現できる。

以上、本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

Ｇ 海底地盤
Ｓ 海中
Ａ 後背領域
Ｆ 海面
ｄ 離間距離
１ 可動式防波堤
１０ 上部鋼管
１０Ａ 本管
１０Ｂ 側管
１１ 上部鋼管内空
１２ 本管天端部
１５ 側管天端部
１６ 側管天端部の開口部
１７ 側管内空
１８ 側管隔壁
２０ 下部鋼管
２１ 下部鋼管内空
４０ 索状体
４１ 索状体の一端
４２ 索状体の他端
１００ 回転防止構造
１０１ 桁材
１０３ 桁材端部
１０３Ａ 桁材端部の側面
１０４ 索材
１０４Ａ 索材下端
１０５ 突起部材
１０５Ａ、１０５Ｂ 単位突起部材
１０５Ｃ 単位突起部材の対

Claims (3)

1. 水底面を貫通して水底地盤内に鉛直に挿入され、水中に上端面を開口させて配列された複数の下部鋼管と、各下部鋼管内に昇降可能に挿入された上部鋼管とを備えた可動式防波堤において、前記上部鋼管が軸回りに回転した際に、隣接する上部鋼管間で天端部において干渉して、上部鋼管の回転を規制する回転規制部材を前記上部鋼管に設けたことを特徴とする可動式防波堤の回転防止構造。
2. 前記回転規制部材が、
   前記隣接する上部鋼管のうち一方の上部鋼管における天端部に固定され、他方の上部鋼管における天端部に達する桁材と、
   前記他方の上部鋼管における天端部にて、前記桁材における端部の左右両側に該当桁材から所定の離間距離を持って設置された少なくとも一対の突起部材と、
   からなるものであることを特徴とする請求項１に記載の可動式防波堤の回転防止構造。
3. 前記回転規制部材が、前記隣接する上部鋼管の各天端部を連結する索状材からなるものであることを特徴とする請求項１に記載の可動式防波堤の回転防止構造。

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