JP3176125B2 - U字型インバート - Google Patents

U字型インバート

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JP3176125B2
JP3176125B2 JP14112492A JP14112492A JP3176125B2 JP 3176125 B2 JP3176125 B2 JP 3176125B2 JP 14112492 A JP14112492 A JP 14112492A JP 14112492 A JP14112492 A JP 14112492A JP 3176125 B2 JP3176125 B2 JP 3176125B2
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敬之 島村
一郎 蕗谷
宏悦 芹澤
優 村瀬
幹夫 渡辺
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羽田ヒューム管株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はマンホールの底部に設け
られるインバートに関するものである。
【0002】
【従来の技術】下水道管渠を構成するマンホールには上
流側及び下流側に夫々下水を流通させる管が接続され、
且つ底面には前記管を接続して下水を流通させる導水路
を形成したインバートが設けられている。
【0003】管渠を敷設するに当たって、管渠の断面積
は計画時間最大汚水量に基づいて算出される。然し、算
出された最大量の下水が管渠を流通するのは一日の中で
極く僅かな時間帯であり、他の大部分の時間帯では管渠
の断面積の半分にも満たない量の下水が流通する。また
従来のインバートは、複数のマンホール間に所定の管渠
が敷設された後、手作業で製作するのが一般であった。
この作業は限定された空間の内部で行われ、且つ導水路
の形状や勾配等の精度が要求されるため、作業員に高い
熟練度が要求されていた。
【0004】上記の如き観点から、インバートに形成さ
れる導水路は、マンホールに接続された管の半径と略等
しい半径を持った半円形の断面形状を有している。また
インバートの上面には導水路の方向に下降する勾配面が
形成されている。従って、前記インバートでは一日の大
部分の時間帯に流通する下水は導水路の内部を流れて下
流側の管に導入される。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記従来のインバート
では、計画時間最大汚水量が流れたとき、この汚水量に
対し余裕を見て設計されているものの、下水が一時的に
導水路から溢れることがある。特に、導水路が曲線状に
形成されている場合に溢れることが多い。このように下
水がインバートの導水路から溢れた場合、上部の勾配面
に固形物が付着することがあり好ましくはない。またメ
ンテナンスの際に作業員がマンホール内に入ったとき足
場が滑り作業性を損なうという問題がある。
【0006】本発明の目的は、敷設された管渠に計画時
間最大汚水量が流通したときであっても、この下水を確
実に流通させることが出来るU字型インバートを提供す
ることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係るU字型インバートは、予め設定された内
径を有する管路と接続されるU字型インバートであっ
て、導水路の断面形状が、管路の半径と等しい半径を持
った半円部と該半円部の上方に幅寸法が半円部の直径と
等しく且つ高さが管路の内径の32%の寸法を持った平
行部とからなるU字状に形成され、又は管路の半径と等
しい半径を持った半円部と該半円部の上方に上端の幅寸
法が半円部の直径の1.104倍で且つ高さが管路の内
径の30%の寸法を持った傾斜部からなるU字状に形成
されていることを特徴とするものである。
【0008】上記U字型インバート(以下単に『インバ
ート』という)によれば、管渠に計画時間最大汚水量が
流通したときであっても、この下水を導水路によって確
実に流通させることが出来る。即ち、下水道用の管路は
一般にヒューム管等の管を用いて敷設される。管の内部
を下水が流通するとき、この流量は下水の流速と下水の
断面積との積によって計算される。また流体が内径Dな
る管内を流れる場合、水深が0.95Dのとき流量が最大に
なることが知られている。
【0009】例えば、導水路の断面形状を、接続された
管の半径と等しい半径を持った半円部と該半円部の上方
に幅寸法が半円部の直径と等しく且つ高さが管路の内径
の32%の寸法を持った平行部とからなるU字状に形成
するか、又は管路の半径と等しい半径を持った半円部と
該半円部の上方に上端の幅寸法が半円部の直径の1.1
04倍で且つ高さが管路の内径の30%の寸法を持った
傾斜部からなるU字状に形成することで、この導水路に
於ける最大流量を管の最大流量と同等に設定することが
出来る。
【0010】従って、管渠に計画時間最大汚水量が流通
したとき、この下水を導水路から溢れさせることなく上
流側の管から下流側の管に円滑に流通させることが出来
る。このため、インバートに固形物が付着することがな
い。
【0011】
【実施例】以下上記インバートの実施例について図を用
いて説明する。図1は第1実施例に係る導水路の断面形
状を説明する図、図2は管に於ける最大流量を計算する
際の図、図3は第2実施例に係る導水路の断面形状を説
明する図、図4はインバートの説明図である。
【0012】先ず、図2により内径Dなる管1に於ける
最大流量について説明する。管1を流れる流水の水深が
0.95Dのとき、最大流量となることは良く知られてい
る。このとき、水面と管1との接点1a,1bとのなす
角θは 308度となる。
【0013】管1に於ける流量Qは、流水の断面積を
A、流速をVとすると、 Q=A・V の式から求めることが可能である。
【0014】流水の断面積Aは、 A=(1/4)・D2 ・ π・(308/360) +0.45D・{(0.5D)2
−(0.45 D)21/2 なる式から求めることが可能であり、前式からA=0.77
01D2 となる。
【0015】流速Vは、マニングの式 V=(1/n) ・R2/3 ・I1/2 から求めることが可能である。ここで、nは粗度係数、
Rは径深(A/P)、Pは流水の潤辺長(図2に於ける
1a〜1bの長さ、P=D・π・(308/360) =2.6878
D)、Iは勾配である。従って、流速Vは、V=(1/n)・
( 0.2865D)2/3・I1/2 となる。
【0016】即ち、流量Qは、 Q=0.7701D2 ×{(1/n)・(0.2865 D)2/3・I1/2 } なる式から計算することが可能である。
【0017】次に、インバート2に形成された第1実施
例に係る導水路3の断面形状について図1により説明す
る。管渠の敷設に当たって、インバート2は予め工場生
産されて供給される。インバート2の上面2aには配置
されるマンホールに於ける上流側の管と下流側の管との
なす角に応じて、図4に示す直線状の導水路3、或いは
図示しない曲線状の導水路が形成される。従って、構築
されたマンホールに管が接続された後、このマンホール
に接続された管のなす角に対応したインバート2を配置
することで、上流側の管と下流側の管とを導水路3によ
って接続することが可能である。
【0018】導水路3は、半円部3aと、該半円部3a
の上方に形成された平行部3bとからなるU字状に形成
されている。前記半円部3aは接続すべき管1の半径と
等しい半径を持って形成され、また平行部3bは管1の
内径Dの32%、即ち、0.32Dの高さを持って形成されて
いる。従って、導水路3の深さ(インバート2の上面2
aから半円部3aの最も低い位置までの距離)は管1に
対し0.82Dに設定されている。
【0019】導水路3に於ける平行部3bの高さは、管
1の流量Qに基づいて設定されている。即ち、半円部3
aの半径を 0.5Dとし、平行部3bの高さをxDとした
場合、導水路3に於ける流水の断面積Aは、 A=(1/8)・D2 ・π+x・D2 となる。
【0020】また流水の潤辺長Pは、 P=(1/2)・D・π+2・x・Dである。従って、流速V
は、 V=(1/n)・{(1/8・π+x)・D2/(1/2・π+2・x) }
2/3 ・ I1/2 となる。
【0021】従って、導水路3の流量をqとすると、 q={(1/8)・π+x} ・D2 ×(1/n)・{(1/8・π+x)・
2/(1/2・π+2・x)}2/3 ・ I1/2 となる。
【0022】ここで管1の流量Qと導水路3の流量qの
関係を、Q=qとしてxを計算すると、 0.7701D2 ×{(1/n)・(0.2865 D)2/3・I1/2 }={(1
/8)・π+x}・ D2 ×(1/n)・{(1/8・π+x)・D2/(1/2
・π+2・x) }2/3 ・ I1/2 となり、この式を展開すると、 f(x) ={(π/8)+x}・ 〔{(π/8)+x}/
{(π/2+2・x}]2/3−0.3347=0 となる。そして前式を解くと、x≒0.32となる。
【0023】即ち、導水路3に於ける平行部3bの高さ
を管1の内径Dの32%に設定することによって、該管1
の最大流量を流通させることが可能である。従って、管
1に計画時間最大汚水が流れても、この下水は導水路3
から溢れることがなく、固形物がインバート2に付着す
ることがない。
【0024】図3はインバート2に形成された第2実施
例に係る導水路4の断面形状を説明する図である。導水
路4は、半円部4aと、該半円部4aの上方に形成され
た傾斜部4bとからなるU字状に形成されている。前記
半円部4aは接続すべき管1の半径と等しい半径を持っ
て形成され、傾斜部4bは管1の内径Dの30%の高さを
持って形成されている。また傾斜部4bの上端の幅寸法
(インバート2の上面2aに於ける導水路4の幅寸法)
は、管1の内径Dに対し 1.104Dに設定されている。従
って、傾斜部4bの勾配は、52/300 となる。
【0025】上記の如く、導水路4を半円部4aと勾配
を持った傾斜部4bとによって構成することで、インバ
ート2を容易に製造することが可能となる。即ち、イン
バート2は、所望の導水路4と同様の形状を有する型枠
にコンクリートを打設して製造される。従って、導水路
4に傾斜部4bを設けることによって型枠の脱型を容易
に行うことが可能となる。このため、導水路4の形状を
正確に成形することが可能となり、且つ製造が容易とな
る。
【0026】導水路4に於ける傾斜部4bの高さは、前
述の実施例に於ける平行部3bの高さよりも小さい。然
し、平行部3bの幅が管1の内径Dと同一寸法であるの
に対し、傾斜部4bの上端の幅が管1の内径Dの1.104
倍に設定することで、管1の流量と等しい流量を流通さ
せることが可能である。
【0027】上記の如き導水路3或いは4を設けたイン
バート2は、従来の管の内径の半分の深さを持った導水
路を設けたインバートと比較して厚さが大きくなる。従
って、重量が増加し取扱いが困難となる。このため、図
4に示すように、インバート2に複数の調整ボルト5を
設け、このインバート2をマンホールに設置した後、調
整ボルト5を操作してインバート2の高さを調整し得る
ように構成することが好ましい。
【0028】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明に係る
インバートでは、管渠に計画時間最大汚水量が流れて
も、この下水の全てを導水路で流すことが出来る。従っ
て導水路から下水が溢れることがない。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施例に係る導水路の断面形状を説明する
図である。
【図2】管に於ける最大流量を計算する際の図である。
【図3】第2実施例に係る導水路の断面形状を説明する
図である。
【図4】インバートの説明図である。
【符号の説明】
1は管、2はインバート、2aは上面、3,4は導水
路、3a,4aは半円部、3bは平行部、4bは傾斜部
である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村瀬 優 東京都新宿区西新宿一丁目22番2号 羽 田ヒューム管株式会社内 (72)発明者 渡辺 幹夫 東京都新宿区西新宿一丁目22番2号 羽 田ヒューム管株式会社内 (56)参考文献 実開 昭52−7960(JP,U) 実開 昭59−10390(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E03F 5/10 E02D 29/12

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】予め設定された内径を有する管路と接続さ
    れるU字型インバートであって、導水路の断面形状が、
    管路の半径と等しい半径を持った半円部と該半円部の上
    方に幅寸法が半円部の直径と等しく且つ高さが管路の内
    径の32%の寸法を持った平行部とからなるU字状に形
    成され、又は管路の半径と等しい半径を持った半円部と
    該半円部の上方に上端の幅寸法が半円部の直径の1.1
    04倍で且つ高さが管路の内径の30%の寸法を持った
    傾斜部からなるU字状に形成されていることを特徴とす
    るU字型インバート。
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