JP2020007793A - Tsunami barrier - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、津波や高潮の発生時に漂流物等を捕捉する津波バリアに関する。 The present invention relates to a tsunami barrier that captures drifting objects and the like when a tsunami or storm surge occurs.
津波や洪水等に伴い流出する流木や瓦礫等の漂流物を捕捉することで、例えば、送電鉄塔等の防護対象を漂流物の襲来から守る漂流物捕捉柵(津波バリア)が知られている。津波バリアは、間隔をあけて、例えば、津波バリアの四隅に立設される端部支柱と、当該端部支柱の間に設置される中間支柱と、支柱間に複数段に亘り架設されたPC鋼より線により形成されたワイヤロープとを備えている(例えば、特許文献1参照。)。
端部支柱および中間支柱は、変形等により津波や高潮などによる漂流物の衝突エネルギーを吸収し、ワイヤロープは、伸びることにより衝撃エネルギーを吸収する。津波バリアの設置位置は、防護対象と支柱およびワイヤロープとの間隔、支柱の変形や、ワイヤロープの伸びを考慮して決定される。
2. Description of the Related Art A drifting substance catching fence (tsunami barrier) is known that captures drifting substances such as driftwood and debris flowing out due to a tsunami or a flood, thereby protecting a protection target such as a power transmission tower from invading drifting substances. The tsunami barrier is, for example, an end support installed at four corners of the tsunami barrier, an intermediate support installed between the end support, and a PC erected over the support in multiple steps. And a wire rope formed of a steel stranded wire (for example, see Patent Document 1).
The end struts and the intermediate struts absorb the impact energy of drifting objects due to tsunamis, storm surges, and the like due to deformation and the like, and the wire ropes absorb the impact energy by extending. The installation position of the tsunami barrier is determined in consideration of the distance between the protection target and the support and the wire rope, the deformation of the support, and the elongation of the wire rope.
ところで、津波バリアは、設置場所の条件によっては防護対象との間に十分なスペースを確保することが困難な場所に設置されることがある。津波バリアと防護対象とが近接しているような場合には、漂流物を捕捉したワイヤロープが防護対象に向かって伸びて、ワイヤロープが漂流物を捕捉したにもかかわらず漂流物はワイヤロープごと防護対象に衝突するおそれがあり、ワイヤロープの伸び量(変位量)を小さくしたいという要望がある。
例えば、ワイヤロープの変位量を小さくするために、中間支柱の本数を増やして、支柱間の間隔を狭めたり、ワイヤロープの直径を大きくしたりすることが考えられる。しかし、中間支柱の本数を増した場合には津波バリアの施工性が低下し、工期が延び、コストが増加する。また、ワイヤロープの直径を大きくした場合には、重量の増加に伴って施工性が低下し、コストが増加する。
By the way, the tsunami barrier may be installed in a place where it is difficult to secure a sufficient space between the tsunami barrier and a protection target depending on the conditions of the installation place. If the tsunami barrier and the object to be protected are close to each other, the wire rope that has captured the drifting object extends toward the object to be protected, and the drifting object remains on the wire rope even though the wire rope has captured the drifting object. There is a possibility that the wire rope may collide with the protection target, and there is a demand to reduce the amount of extension (displacement) of the wire rope.
For example, in order to reduce the amount of displacement of the wire rope, it is conceivable to increase the number of intermediate supports to reduce the distance between the supports or increase the diameter of the wire rope. However, when the number of intermediate supports is increased, the workability of the tsunami barrier is reduced, the construction period is extended, and the cost is increased. In addition, when the diameter of the wire rope is increased, the workability decreases with an increase in weight, and the cost increases.
これに対して、例えば、特許文献1に示すように、支柱間に架設するワイヤロープの材料として、弾性係数および降伏応力が大きいPC鋼より線を用いることが知られている。しかし、弾性係数および降伏応力が大きくなれば、PC鋼より線が架設された端部支柱が、PC鋼より線が降伏する前に変形、倒壊しないように、当該支柱の強度を高める必要がある。その結果、支柱の直径が大きくなり津波バリアのコストが増加してしまう。 On the other hand, for example, as shown in Patent Literature 1, it is known to use a PC steel stranded wire having a large elastic modulus and a high yield stress as a material of a wire rope installed between columns. However, if the elastic modulus and the yield stress increase, it is necessary to increase the strength of the end strut on which the PC stranded wire is laid so that the end strut does not deform or collapse before the PC stranded wire yields. . As a result, the diameter of the pillar increases, and the cost of the tsunami barrier increases.
そこで、本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、ワイヤロープの変位が抑制されていて、防護対象に接近した場所に設置した場合であっても漂流物の捕捉時にワイヤロープと防護対象との衝突を回避する、施工性に優れた津波バリアを提供することを目的とする。 In view of the above, the present invention has been made in view of the above problems, and the displacement of the wire rope is suppressed. An object of the present invention is to provide a tsunami barrier with excellent workability that avoids collision with a target.
上記課題を解決するために、本発明は、基礎に所定の間隔をあけて立設された複数の支柱と、前記複数の支柱の間に架け渡されて波の力により防護対象に対して流されてきた物体を捕捉するスクリーンと、を備え、前記スクリーンは、プレテンション加工されたワイヤロープを有することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problem, the present invention provides a plurality of pillars which are erected at a predetermined interval on a foundation, and which is bridged between the plurality of pillars and flows to a protection target by the force of waves. And a screen for capturing an object that has been removed, said screen having a pretensioned wire rope.
また、前記ワイヤロープは、変形することにより前記物体の吸収エネルギーを吸収し、前記支柱の間に架け渡される前記ワイヤロープは、所定の吸収エネルギーに基づく変位量が、前記ワイヤロープと防護対象との間隔より小さいことが好ましい。 Further, the wire rope absorbs the absorbed energy of the object by deforming, and the wire rope bridged between the columns has a displacement amount based on a predetermined absorbed energy, and the wire rope and the protection target are displaced. Is preferably smaller than the interval of
また、前記ワイヤロープの降伏応力は、前記支柱の降伏応力よりも小さいことが好ましい。 Further, it is preferable that the yield stress of the wire rope is smaller than the yield stress of the column.
また、前記防護対象と前記ワイヤロープとの間隔が近接していることが好ましい。 In addition, it is preferable that an interval between the protection target and the wire rope is close to each other.
本発明に係る津波バリアは、ワイヤロープの変位が抑制されていて、防護対象に接近した場所に設置した場合であっても漂流物の捕捉時にワイヤロープと防護対象との衝突を回避することができ、施工性に優れている。 In the tsunami barrier according to the present invention, the displacement of the wire rope is suppressed, and even when installed in a place close to the protection target, it is possible to avoid collision between the wire rope and the protection target when catching a drifting object. It has excellent workability.
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は、一つの例示であり、本発明の範囲において種々の形態をとりうる。 A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The embodiment described below is one example, and various forms can be taken within the scope of the present invention.
<津波バリアの構成>
図1は、防護対象を囲む津波バリアの斜視図である。図2は、津波バリアの構成を概略的に示す平面図である。
図1に示す津波バリア1は、沿岸地域または海辺に近い地域に建設された、例えば、送電鉄塔等の防護対象Tを取り囲んでいる。防護対象Tは、例えば、周囲を道路、田畑、河川、当該防護対象Tの所有者以外の第三者の土地等により囲まれた用地に建設しなければならない場合がある。このため、津波バリア1は、防護対象Tに近接して設置する必要がある。
<Structure of tsunami barrier>
FIG. 1 is a perspective view of a tsunami barrier surrounding a protection target. FIG. 2 is a plan view schematically showing the configuration of the tsunami barrier.
The tsunami barrier 1 shown in FIG. 1 surrounds a protection target T such as a power transmission tower, which is constructed in a coastal area or an area near the seaside. For example, the protection target T may need to be constructed on a site surrounded by roads, fields, rivers, third-party lands other than the owner of the protection target T, and the like. Therefore, the tsunami barrier 1 needs to be installed close to the protection target T.
津波バリア1は、津波とともに流されて防護対象Tに接近してくる漂流物を捕捉し、漂流物の衝突による防護対象Tの破損・倒壊を抑止するための柵構造物である。津波バリア1は、複数の支柱2と、当該複数の支柱2間に架け渡されたスクリーン3とを備えている。
The tsunami barrier 1 is a fence structure for catching drifting substances that are washed away with the tsunami and approaching the protection target T, and for preventing damage or collapse of the protection target T due to collision of the drifting substances. The tsunami barrier 1 includes a plurality of
(支柱)
各支柱2は、地面に埋設された基礎に立設されている。図2に示すように、支柱2は、直線上に並ぶように地面に立設されており、その途中で並び方向が変えられている。すなわち、並び方向が変わる箇所が津波バリア1のコーナ部Cとなる。津波バリア1は、平面視方形状に形成されているため、4つのコーナ部Cを有するように支柱2の並び方向が4箇所で変えられている。
複数の支柱2には、スクリーン3の端部が係止される係止支柱21と、スクリーン3が支持される支持支柱22とがあり、それぞれ鋼管により形成されている。
津波バリア1の各コーナ部Cに係止支柱21が設置されており、各係止支柱21の間に所定の間隔をあけて支持支柱22が設けられている。
(Post)
Each
The plurality of
係止支柱21は、各スクリーン3に作用する張力、降伏時の荷重等に耐えられるよう、スクリーン3の途中を支持する支持支柱22よりも強固に、具体的には、支持支柱22よりも直径を大きくして構成されている。係止支柱21は、支持支柱22よりも大径かつ肉厚であり、地面に深く埋設された杭の上端に連結されている。
係止支柱21は、当該係止支柱21に衝突した漂流物等の衝突エネルギーを支柱が局部変形する(凹む)ことによって吸収するように設計されている。つまり、係止支柱21は、津波や高潮によって流されてきた漂流物が、係止支柱21に衝突した場合であっても局部変形しつつも破壊されることなく漂流物を捕捉する。
The
The
支持支柱22は、一対の係止支柱21の間に所定本数だけ設置されてスクリーン3を支持する。設置する支持支柱22の本数は、各コーナ部Cに設置される係止支柱21の間隔に応じて適宜選択すればよい。支持支柱22は、支持支柱22に衝突した漂流物等の衝突エネルギーを支柱が変形(梁変形)することによって吸収するように設計されている。
The
(スクリーン)
スクリーン3は、例えば、津波や高潮の発生時に、海から陸に押し寄せる押し波による漂流物が防護対象Tに衝突して、当該防護対象Tの破損または倒壊を防止するために漂流物を捕捉する捕捉体となるものである。
スクリーン3は、例えば、並べられた各支柱21,22に、その高さ方向において複数箇所で通される複数のスクリーン材を有する。スクリーン材は、ワイヤロープ31であり、各支柱21,22の軸線方向に直交する水平方向に沿うように各支柱21,22に挿通されている。各ワイヤロープ31は、その延在方向が互いに平行となるように架設されており、津波バリア1のコーナ部Cに設置された係止支柱21の間に架け渡されており、ワイヤロープ31の両端部は、各係止支柱21に係止されている。
(screen)
For example, when a tsunami or a storm surge occurs, the
The
ワイヤロープ31は、例えば、鋼等の金属製の線材を撚り合わせたストランドを、さらに撚り合わせることにより形成されている。ワイヤロープ31には、津波バリア1に架設される前に予め一定時間にわたって所定の荷重をかけられて初期伸びが減じられているものが使用される。つまり、津波バリア1に使用するワイヤロープ31には、プレテンション加工が施されている。
使用するワイヤロープ31の直径(φ)は、津波バリア1と防護対象Tとの間の間隔に応じて適宜選択される。
The
The diameter (φ) of the
<ワイヤロープの選択>
以下に、津波バリア1に架け渡すワイヤロープ31の選択について説明する。
津波バリア1を防護対象Tに近接して設置しなければならない場合、支柱2およびスクリーン3と防護対象Tとの間には限られた狭いスペースしか確保されていない。ここで「近接」とは、特に限定されない。津波バリアTと防護対象Tとの間隔は、津波バリア1を実際に設置する場所の設計条件として、設置場所に応じて適宜選択される。
防護対象Tに近接して津波バリア1を設置しなければならない場合、使用するワイヤロープ31については、当該ワイヤロープ31の変位量(mm)および津波バリア1において要求される吸収エネルギー(kJ)を考慮して選択する。つまり、津波バリア1の設計上、要求される最大の(所定の)吸収エネルギーに対して、どの程度ワイヤロープ31が変位するかを考慮して使用するワイヤロープ31を選択する。
<Selection of wire rope>
Hereinafter, selection of the
When the tsunami barrier 1 must be installed close to the protection target T, only a limited narrow space is secured between the
When the tsunami barrier 1 must be installed close to the protection target T, for the
表1に、スクリーンとして用いることができる各種線種について比較する。
使用するスクリーン材としては、弾性係数および降伏応力が大きいものが望ましく、表1より、PC鋼より線が弾性係数および降伏応力のいずれも最も高い数値を有していることが分かる。しかし、係止支柱21は、架け渡されているスクリーン材が降伏する前に変形してはならず、スクリーン材の降伏応力が大きいということは、スクリーン材が有する降伏応力よりもさらに大きな降伏応力を係止支柱21が有している必要があることを意味する。係止支柱21の降伏応力を大きくするためには、係止支柱21の直径を大きくする必要があり、結果として、津波バリアの施工性の低下および設置費用の増加に繋がる。
It is desirable that the screen material used has a large elastic modulus and a high yield stress. From Table 1, it can be seen that the PC steel strand has the highest numerical values for both the elastic modulus and the yield stress. However, the locking
そこで、PC鋼より線よりも降伏応力が小さいワイヤロープが選択される。これにより、係止支柱21の直径が大きくなることを抑えることができる。しかし、降伏応力がともに同じワイヤロープであっても、プレテンションの有無によって弾性係数が異なる。つまり、プレテンション加工が施されているワイヤロープの弾性係数は、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの弾性係数よりも大きく、プレテンション加工が施されているワイヤロープの変位量は、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの変位量よりも小さいことになる。
これにより、防護対象Tに対して近接して設置される津波バリア1においては、プレテンション加工が施されたワイヤロープ31を選択することが好ましい。
Therefore, a wire rope having a lower yield stress than a PC steel strand is selected. Thus, it is possible to suppress an increase in the diameter of the locking
Thereby, in the tsunami barrier 1 installed close to the protection target T, it is preferable to select the
次に図3乃至図6を用いて、種々異なる直径(φ)を有する本実施の形態に係るワイヤロープの変位抑制効果について説明する。図3はφ10、図4はφ16、図5はφ20および図6はφ25のワイヤロープの変位抑制効果を示すグラフであり、各図(a)は吸収エネルギー(kJ)と伸び率との関係を示すグラフであり、(b)は変位量(mm)と吸収エネルギー(kJ)との関係を示すグラフである。
図3乃至図6における試算条件は、2本の係止支柱21の間隔を50mとして、各支柱2(係止支柱21および支持支柱22)の間隔を10mとした。つまり、2本の係止支柱21の間には、4本の支持支柱22が等間隔で設置されている。
なお、各図(b)において変位量(mm)の値は、ワイヤロープ31を係止支柱21に架け渡した場合の初期張力を考慮したものになっている。
Next, a displacement suppressing effect of the wire rope according to the present embodiment having various diameters (φ) will be described with reference to FIGS. 3 is a graph showing the effect of suppressing the displacement of the wire rope of φ10, FIG. 4 is a diagram of φ16, FIG. 5 is a diagram of the displacement of the wire rope of φ20, and FIG. 6 is a graph showing the relationship between the absorbed energy (kJ) and the elongation. (B) is a graph showing the relationship between the displacement (mm) and the absorbed energy (kJ).
The trial calculation conditions in FIGS. 3 to 6 are such that the interval between the two locking
In addition, in each figure (b), the value of the displacement amount (mm) takes into account the initial tension when the
図3乃至図6のグラフから、プレテンション加工が施されていないワイヤロープおよびプレテンション加工が施されたワイヤロープ31の、例えば、同じ伸び率における吸収エネルギー(kJ)は、いずれの直径(φ)のワイヤロープにおいても、プレテンション加工が施されているワイヤロープ31のほうが、プレテンション加工が施されていないワイヤロープに比べて高くなっている。つまり、プレテンション加工が施されているワイヤロープ31は、プレテンション加工が施されていないワイヤロープに比べて同じ伸び率であっても、より大きい吸収エネルギー(kJ)に対応することができる。
具体的には、φ10、φ16、φ20、φ25のいずれのワイヤロープにおいても、伸び率0.01におけるプレテンション加工が施されたワイヤロープ31の吸収エネルギー(kJ)は、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの吸収エネルギー(kJ)に比べて約1.3倍以上大きくなっている。
From the graphs of FIGS. 3 to 6, for example, the absorbed energy (kJ) at the same elongation of the wire rope that has not been subjected to the pretensioning and the
Specifically, in any of the wire ropes of φ10, φ16, φ20, and φ25, the absorbed energy (kJ) of the
また、図3乃至図6のグラフから、プレテンション加工が施されていないワイヤロープおよびプレテンション加工が施されたワイヤロープ31の、例えば、設計上、要求される吸収エネルギーの最大値である100kJの場合の変位量(mm)は、プレテンション加工が施されたワイヤロープ31のほうが小さいことが分かる。
具体的には、φ10、φ16、φ20、φ25のいずれのワイヤロープにおいても、例えば、吸収エネルギー100kJにおけるプレテンション加工が施されたワイヤロープ31の変位量(mm)は、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの変位量(mm)に比べて約0.9倍になっている。
Further, from the graphs of FIGS. 3 to 6, for example, 100 kJ, which is the maximum value of the absorbed energy required for the design, of the wire rope that has not been subjected to the pretensioning and the
Specifically, in any of the wire ropes of φ10, φ16, φ20, and φ25, for example, the displacement amount (mm) of the
例えば、津波バリア1において、ワイヤロープと防護対象Tとの間隔が1200mmだけ確保されている場合、設計上、要求される吸収エネルギーを100kJに基づいて選択されるワイヤロープは、プレテンション加工が施されているワイヤロープ31の場合にはφ20のワイヤロープを選択すればよい(変位量1125mm)。
これに対して、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの場合、φ20の変位量は1218mmであるため、ワイヤロープが変位して防護対象Tに接触するおそれがある。そのため、プレテンション加工が施されていないワイヤロープの場合、設計上、要求される吸収エネルギーを100kJとした場合の変位量が1200mmを下回っているφ25(変位量1089mm)のワイヤロープを選択しなければならない。
For example, in the case of the tsunami barrier 1, if the distance between the wire rope and the protection target T is 1200 mm, the wire rope that is selected based on 100 kJ of the required absorbed energy by design is pre-tensioned. In the case of the
On the other hand, in the case of a wire rope that has not been subjected to pretensioning, the displacement amount of φ20 is 1218 mm, so that the wire rope may be displaced and come into contact with the protection target T. Therefore, in the case of a wire rope that has not been subjected to pretensioning, a wire rope of φ25 (a displacement amount of 1089 mm) in which the displacement amount is less than 1200 mm when the required absorption energy is 100 kJ must be selected in design. Must.
以上より、スクリーン材としては、同じ吸収エネルギー(kJ)でも変位量(mm)が小さく、また、同じ伸び率でも吸収エネルギー(kJ)が大きいプレテンション加工が施されてワイヤロープ31を使用することが好ましい。
ワイヤロープ31の直径(φ)については、ワイヤロープ31と防護対象Tとの間隔および設計上、要求される最大の吸収エネルギー(kJ)における変位量(mm)を比較して、当該変位量(mm)がワイヤロープ31と防護対象Tとの間隔よりも小さくなっているワイヤロープを選択すればよい。
As described above, as the screen material, the
Regarding the diameter (φ) of the
以上のようなワイヤロープ31を備えた津波バリア1によれば、スクリーン3のワイヤロープ31は、プレテンション加工が施されているため、同じ直径(φ)を有するプレテンション加工が施されていないワイヤロープに比べて、使用時の初期伸びおよび縮径を小さく抑えることができ、高い弾性係数を有するので、津波バリア1を防護対象Tに近接して設置しなければならない場合であっても、ワイヤロープ31が防護対象Tに接触することを防ぐことができる。
つまり、防護対象Tと津波バリア1との間隔が近接している場合であっても、弾性係数が高いPC鋼より線を用いるのではなく、PC鋼より線の弾性係数よりも小さいがスクリーン3としての十分な弾性係数を確保しつつ、変位を抑制したワイヤロープ31が津波バリア1には用いられている。これにより、ワイヤロープ31を係止する係止支柱21の直径の拡大も抑えることができ、PC鋼より線をスクリーンに用いた津波バリアと比べて、全体として施工性が上がりコストを低く抑制して津波バリア1を設置することができる。
また、ワイヤロープ31には、プレテンション加工が施されているため、当該ワイヤロープ31を構成する素線等の配列状態が整えられており耐疲労耐性が向上している。
さらに、ワイヤロープは、PC鋼より線に比べて直径(φ)の選択肢が多く、防護対象Tと津波バリア1との間隔に応じた選択肢が大きい。
According to the tsunami barrier 1 provided with the
In other words, even when the distance between the protection target T and the tsunami barrier 1 is close, instead of using a PC steel stranded wire having a high elastic modulus, the
Further, since the
Furthermore, the wire rope has many options of the diameter (φ) as compared with the PC steel strand, and has many options according to the distance between the protection target T and the tsunami barrier 1.
<その他>
なお、本発明は、上記の実施の形態に限られるものではなく、本発明の範囲を超えない範囲で適宜変更が可能である。例えば、上記の実施の形態においては、津波バリア1は、全周にわたってスクリーン3が設けられていた。しかし、津波バリア1には防護対象Tの補修・点検等のために作業員や、作業機器を搬入させるためのゲートが設けられていてもよい。ゲートGは、津波バリア1の一辺において、コーナ部Cに配置された係止支柱21の間にさらに一対の係止支柱21を配置して当該一対の係止支柱21の間にスクリーン3を架け渡さないようにして形成されている。
<Others>
Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed without departing from the scope of the present invention. For example, in the above embodiment, the tsunami barrier 1 is provided with the
1 津波バリア
2 支柱
21 係止支柱
22 支持支柱
3 スクリーン
31 ワイヤロープ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記複数の支柱の間に架け渡されて波の力により防護対象に対して流されてきた物体を捕捉するスクリーンと、を備え、
前記スクリーンは、プレテンション加工されたワイヤロープを有する
ことを特徴とする津波バリア。 A plurality of columns erected at predetermined intervals on the foundation,
A screen that captures an object that has been bridged between the plurality of columns and that has been washed away by the force of the wave against the object to be protected,
The tsunami barrier, wherein the screen has a pretensioned wire rope.
前記支柱の間に架け渡される前記ワイヤロープは、所定の吸収エネルギーに基づく変位量が、前記ワイヤロープと防護対象との間隔より小さい
ことを特徴とする請求項1に記載の津波バリア。 The wire rope absorbs the absorbed energy of the object by deforming,
2. The tsunami barrier according to claim 1, wherein the wire rope bridged between the columns has a displacement amount based on a predetermined absorbed energy smaller than an interval between the wire rope and a protection target. 3.
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