JP3502310B2 - 免振水上浮設構造物 - Google Patents

免振水上浮設構造物

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JP3502310B2 JP26166599A JP26166599A JP3502310B2 JP 3502310 B2 JP3502310 B2 JP 3502310B2 JP 26166599 A JP26166599 A JP 26166599A JP 26166599 A JP26166599 A JP 26166599A JP 3502310 B2 JP3502310 B2 JP 3502310B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、浮体を介して水上
に支持される橋梁、デッキなどの水上浮設構造物の構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来における一般的な水上浮設構造物と
しては、例えば、図6に示すように、橋桁1の下面に突
設させた橋脚2の下端に浮体3を設けて、この浮体3の
浮力により橋桁1を水面4に浮遊支持し、橋桁1の両端
を、該橋桁1を水平方向に支持するために両岸に立設固
定した橋台(反力壁)5の付近で緩衝桁6とヒンジ7を
介して回動可能に連結する浮設橋梁であるとか、あるい
は、海上に表面が平坦で巨大なポンツーンを浮かべるこ
とで構成した浮き空港のような海上デッキなどが古くか
ら知られている。
【0003】言うまでもなく、これらの水上浮設構造物
は、構造物が水の浮力を受けることを前提とするもので
あるため、構造物が水流による水平移動、潮位等の日常
的な水位変動に伴う上下動、波浪による動揺などに適切
に対応できるように構成されていることを要求される。
【0004】そのため、従来における水上浮設構造物の
うち、水流による水平移動に対処する方法としては、各
種係留方式、自航設備による位置制御方式などが知られ
ており、また、潮位などの日常的な水位変動に伴う上下
動や波浪による動揺などに対処する方法としては、海底
部に設けた固定基礎と浮体とを直接連結し、潮位変動に
伴う上下動を機械的に把持、固定するアンカー方式であ
るとか、あるいは、浮体の上下動を固定せず、浮体端部
と岸壁などの連結部分に何らかの緩衝機構を設けて、潮
位変動による浮体の上下動や波浪による動揺(連結部分
に生じる鉛直相対変位)を機械的に吸収する緩衝方式な
どが知られている。
【0005】上記方式のうち、緩衝方式による浮設橋梁
の具体的な例としては、例えば、図6に示した橋梁であ
るとか、あるいは実公昭55−40078号、実公昭5
5−40079号に開示される連絡橋のように、少なく
とも片方を水上に浮遊させた浮設構造物とする一対の構
造物間に連絡橋を架設し、一方の浮設構造物の表面に液
体を貯留するプールあるいはウエルを設けて、このプー
ルあるいはウエル内にフロート(浮体)を配置し、この
フロートと連絡橋の一端とを揺動可能に連結する構造が
知られている。
【0006】
【発明が解決すべき課題】上記のように、従来における
水上浮設構造物は、係留方式、位置制御方式、アンカー
方式あるいは緩衝方式などの、どの方式においても、構
造物自体あるいは構造物を支える手段として浮体が用い
られ、しかもこの浮体を構造物の設置される水域の水に
よって直接浮遊支持するという考え方に基づいている。
そのため、これらの方式では、浮体そのものがこれを支
える水域の水流、水位変動、波浪などの水の動きや力を
直接受けることになるので、浮体とこれに支えられる構
造物との間に、水の動きや力に伴って生ずる浮体の動き
を制御できる大がかりな緩衝手段が必要となり、そのた
めの設備費用、維持管理費用がきわめて高いものとなる
という問題を有している。
【0007】例えば、図6に示した橋梁では、浮体3に
より水面に支持される橋桁1の両端と両岸に接続される
緩衝桁6との間を、橋桁1を水平方向に支持する橋台
(反力壁)5の上でヒンジ7を介して回動可能に連結す
るので、橋桁1と緩衝桁6との間は水位の変動に応じて
自由に回動できるとしても、橋桁1を支える浮体3自体
は水中4に浮遊しているだけなので、その水域の水の流
れ、潮位等の水位変動、波浪などの水の動きや力の影響
を大きく受けるという問題がある。
【0008】また、実公昭55−40078号及び実公
昭55−40079号では、道路橋のような固定構造物
と水面に浮遊させた浮設構造体との間、あるいは両方が
水面に浮遊する浮設構造体との間にいずれもフロートの
ような緩衝手段を介して連絡橋を架設するので、連絡橋
と浮設構造物との間、あるいは両方の浮設構造物の間は
緩衝手段により揺動可能に支持されるとしても、浮設構
造物自体は、連絡橋を設置する水域の水中にそのまま単
に浮遊しているだけなので、その水域の水の流れ、潮位
などの水位変動、波浪などの水の動きや力を受けて自由
に動いてしまうことになり、その意味で、これらの先行
技術は、安定した水上浮設構造物を提供する基本的な解
決策にはなり得ないと言える。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
従来における水上浮設構造物の問題点に鑑み、橋梁、水
上デッキなどの浮設構造物として、浮体を介して液体に
より浮遊支持されるものであるが、これらの浮設構造物
が設置される水域の水流、水位変動、波浪などによる水
の動きや力を直接受けることのない、安定性があり堅牢
で経済的な水上浮設構造物の提供を目的としたものであ
る。
【0010】請求項1の発明は、そのための具体的手段
として、浮体を介して液体上に支持される橋梁、デッキ
などの水上浮設構造物であって、これらの浮設構造物が
設置される水域の水底に上端が水面上に突出する筒状擁
壁を設けて、この筒状擁壁内に高比重で粘性のある液体
を貯留し、この筒状擁壁内の液体上に浮かべた浮体の浮
力により前記浮設構造物を支持させることを特徴とす
る。
【0011】請求項2の発明は、請求項1の発明におい
て、浮設構造物が両端を両岸に支点を介して支持した橋
桁であり、橋脚の下端に浮体を設けて、この橋脚の下端
の浮体を筒状擁壁内の高比重で粘性のある液体により支
持させたことを特徴とする。
【0012】請求項3の発明は、請求項1の発明におい
て、浮設構造物が下面に複数個の浮体を設けたデッキで
あり、このデッキの下面に設けた浮体を筒状擁壁内の高
比重で粘性のある液体により支持させたことを特徴とす
る。
【0013】請求項4の発明は、請求項1乃至3のいず
れかの発明において、筒状擁壁内に貯留する高比重で粘
性のある液体が、例えば珪酸ソーダであることを特徴と
する。
【0014】
【作用】本発明の水上浮設構成物では、浮設構造物が設
置される水域の水底に上端が水面上に突出する筒状擁壁
を設けて、この筒状擁壁内に高比重で粘性のある液体を
貯留し、浮設構造物の一部に設けられた浮体をこの筒状
擁壁内の液体上に浮かべることで浮設構造物を支持する
ので、浮体は浮設構造物が設置される水域の水流や潮位
などによる水位変動、波浪などによる水の動きや力を受
けることがなく、浮設構造物を水上に安定よく設置する
ことができる。
【0015】また、浮体を支持することになる筒状擁壁
内の液体は、これを水よりも比重の大きい液体とするこ
とで、浮体に対する浮力を増加させて浮体容積を縮小化
でき、構造物全体が大型化することを抑制でき、さら
に、この液体を粘性のあるものとすることで浮体に対す
る振動減衰特性や耐震性を改善することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】本発明に係る水上浮設構成物の構
成を、図面に示す実施例について説明すると、図1は浮
設構造物を橋梁とした場合の実施例であり、橋桁10が
架設される水域11の水底12に、上端13aが前記水
域11の水面11a上に突出する高さを有する筒状の擁
壁13を複数個設けて、これらの筒状擁壁13内に夫々
比重が大きく、かつ粘性のある液体14を貯留する。
【0017】前記筒状擁壁13は適切な厚さをもったコ
ンクリート壁あるいは鋼矢板などにより、前記水域11
の水が内部に浸透したり、内部に貯留した前記液体14
が外部へ漏れ出すことのないように構築されるととも
に、擁壁の上端13aは、前記水域11の水位が日常的
な潮位変動、あるいは暴風雨時の増水による水位変動に
よって大きく変わっても水域11の水が内部に流入する
ことがなく、常に水域11の水とは遮断されるような高
さ位置が保持されるように設定されている。
【0018】一方、前記筒状擁壁13が設けられる水域
11の上方には、両端10aが両岸15に可動支点16
を介して支持された橋桁10を架設し、この橋桁10の
下面の前記筒状擁壁13と対応する位置に突設した橋脚
17の下端に気密性のある浮体18を設けて、これらの
浮体18が前記筒状擁壁13内に貯留された高比重にし
て粘性のある液体14により浮遊支持されている。な
お、図示はしないが、擁壁の上端13aと橋脚17との
間に伸縮可能なゴムあるいはシートなどからなるカバー
を設けて、筒状擁壁13の外側の水域11の水が擁壁1
3内へ流入することを防止できるようにしておくことが
好ましい。
【0019】前記筒状擁壁13内に貯留する液体14と
しては、浮体18に対する浮力を増加させて浮体18の
容積を縮小化できるように比重が水よりも大きいこと、
また、浮体18に対する振動が抑えられるように水より
も粘度が大きいことが望ましく、このような条件を満た
す液体として、珪酸ソーダ(水ガラス)、ポリタングス
テン酸ナトリウム(SPT重液)などが使用されるが、
コストなどの面から珪酸ソーダ(水ガラス)の使用が好
適である。
【0020】図4は、浮設構造物を、海上に設置する表
面が平坦な浮き空港のような巨大なデッキとした場合の
実施例であり、この場合もデッキ20が架設される水域
21の水底22に、上端23aが前記水域21の水面2
1a上に突出する高さ有する筒状の擁壁23を複数個設
けて、これらの筒状擁壁23内に夫々比重が大きく、か
つ粘性のある液体24を貯留する。
【0021】前記筒状擁壁23が設けられる水域21の
上方に設置されるデッキ20は、表面が平坦な巨大な平
板状構造物からなっており、この平板状構造物の下面の
前記筒状擁壁23と対応する位置に突設した脚柱27の
下端に気密性のある浮体28を設けて、これらの浮体2
8が前記筒状擁壁23内に貯留された高比重にして粘性
のある液体24により浮遊支持されている。
【0022】図4及び図5に示すデッキ20は、内部に
隔壁25を介して複数個の部屋26が設けられるような
構造としたが、この実施例におけるデッキ20は、下面
に設けられた気密性のある浮体28が筒状擁壁23内に
貯留された液体24により浮遊支持され、デッキ20自
体が前記水域21の水に浮遊するわけではないので、デ
ッキ20自体は、必ずしも図4及び図5に示すような、
隔壁25や複数個の部屋26による内部空間を設けた気
密性のあるポンツーンとする必要はなく、鋼板あるいは
コンクリートからなる床版構造体により構成してもよ
い。
【0023】
【発明の効果】本発明によれば、橋梁、海上デッキ等の
浮設構造物の下面に設けた浮体18,28を、この浮設
構造物が設置される水域11,21の水底12,22に
設けられた上端が水面よりも高い筒状擁壁13,23内
の高比重で粘性のある液体14,24により浮遊支持す
るので、浮設構造物が設置される水域11,21に発生
する水流、潮位などによる水位変動、波浪などによる水
の動きや力に対しては筒状擁壁13,23が抵抗し、遮
断し、対応することになり、筒状擁壁13,23内の液
体14,24により浮遊支持される浮体18,28には
これらの水流、潮位変動、波浪などの水の動きや力によ
る影響を受けることがないので、浮設構造物を水域1
1,21の水上に安定よく設置することができる。
【0024】筒状擁壁13,23内の液体として、高比
重で粘性のある液体14,24を使用することで、浮体
18,28に対する浮力を増加させて浮体容積を縮小化
し、この部分の構成を小型なものとことができるととも
に、その粘度を調整することで浮体18,28に振動減
衰特性や耐震性を与えることができる。
【0025】本発明の浮設構造物を橋梁に実施した場合
において、その筒状擁壁13と従来におけるこの種の橋
梁における橋脚構造とを比較すると、従来のこの種の橋
梁の橋脚構造では、例えば、図6に示す橋台5のよう
に、橋梁架設地点の基礎地盤に基礎杭9で支持されるフ
ーチング8を設けて、このフーチング8により橋台5と
橋体(橋桁)とを支持するような堅固な基礎構造とする
必要があるのに対して、本発明の浮設構造物では、図3
に示すように、筒状擁壁13の壁面及び底面に作用する
荷重は基本的に注入液体14の比重に深さを乗じた圧力
のみであって、筒状擁壁13に橋体の鉛直荷重が直接作
用することはないので、擁壁13の壁面及び底面は前記
の圧力に抵抗できる構造であればよく、従って、従来の
橋梁のような堅牢な基礎構造を必要としないという利点
を有する。
【0026】また、本発明の浮設構造物を橋梁に実施し
た場合における地震時の挙動と耐震性能について検討す
ると、図6で示した従来の浮設橋梁では、地震が発生し
た場合、図7及び図8に示すように、橋桁1の両端を支
える橋台5は地震により矢印Aの方向へ水平移動する
が、橋桁1を支持するための水に浮かんだ浮体3には地
震力が殆ど作用しないか、あるいは橋台5と橋桁1の浮
体3により支持された(橋脚部分)とでは地震力に位相
差を生じることが考えられ、そのため、橋桁1には水平
曲げ変形が生じ、さらに、橋台5の橋桁1を支持する部
分には橋軸直角方向の水平反力が発生することになる。
【0027】これに対し、本発明の浮設構造物を橋梁に
実施した場合では、橋桁10を支える浮体18が水底1
2に設けられた筒状擁壁13内の液体14により支持さ
れるので、図9及び図10に鎖線で示すように、地震に
よって橋桁10の両端を支える支点16と橋桁10の中
間部を支える筒状擁壁13とが共に矢印Aの方向へほぼ
一体に水平移動することになり、その結果、橋桁10の
水平曲げ変形や支点16での橋軸直角方向に対する水平
反力の発生を小さく抑えることが可能となる。
【0028】なお、筒状擁壁13内に粘性を有する液体
14を使用することは、地震時に筒状擁壁13に水平力
が加えられることで、浮体18に対して縦揺れ、横揺れ
などの衝撃力が発生した場合でも、前記液体14がその
衝撃に伴う振動を吸収したり減衰することができ、耐震
性能の面で有利であるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の浮設構造物を橋梁に実施した場合の構
成を示す側面図。
【図2】図1の平面図。
【図3】図1に示す筒状擁壁に対する圧力の作用状態を
示す部分断面図。
【図4】本発明の浮設構造物を海上デッキに実施した場
合の構成を示す側面図。
【図5】図4の平面図。
【図6】従来における浮設橋梁の構成を示す側面図。
【図7】従来における浮設橋梁の地震時の挙動と耐震性
能を示す平面図。
【図8】図7の側面図。
【図9】本発明に係る浮設橋梁の地震時の挙動と耐震性
能を示す平面図。
【図10】図9の側面図。
【符号の説明】
10:橋桁 11:橋梁設置水域 12:水底 13:筒状擁壁 14:液体 15:両岸 16:可動支点 17:橋脚 18:浮体 20:海上デッキ 21:デッキ設置水域 22:水底 23:筒状擁壁 24:液体 25:隔壁 26:部屋 27:脚柱 28:液体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮地 真一 大阪市西区北堀江1−22−19 川田工業 株式会社大阪支社内 (56)参考文献 特開 平2−213505(JP,A) 特開 平11−209923(JP,A) 特開 平11−286908(JP,A) 実開 昭55−40079(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E01D 19/02 E01D 15/14

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】浮体を介して液体上に支持される橋梁、デ
    ッキなどの水上浮設構造物であって、これらの浮設構造
    物が設置される水域の水底に上端が水面上に突出する筒
    状擁壁を設けて、この筒状擁壁内に高比重で粘性のある
    液体を貯留し、前記浮設構造物の下面に設けた浮体を前
    記筒状擁壁内の液体上に浮かべて、浮体が筒状擁壁内の
    液体から受ける浮力により前記浮設構造物を支持させた
    免振水上浮設構造物。
  2. 【請求項2】浮設構造物が両端を両岸に支点を介して支
    持した橋梁であり、橋脚の下端に浮体を設けて、この橋
    脚の下端の浮体を筒状擁壁内の高比重で粘性のある液体
    により浮遊支持させた請求項1の免振水上浮設構造物。
  3. 【請求項3】浮設構造物が下面に複数個の浮体を設けた
    デッキであり、このデッキの下面に設けた浮体を筒状擁
    壁内の高比重で粘性のある液体により浮遊支持させた請
    求項1の免振水上浮設構造物。
  4. 【請求項4】筒状擁壁内に貯留する高比重で粘性のある
    液体が、珪酸ソーダである請求項1乃至3のいずれかの
    免振水上浮設構造物。
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