JP3689835B2

JP3689835B2 - 土木構造物

Info

Publication number: JP3689835B2
Application number: JP02264398A
Authority: JP
Inventors: 正次花井; 清佐野; 久大隅
Original assignee: 日鐵建材工業株式会社
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 2005-08-31
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JPH11209987A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は，土留め，擁壁，護岸，砂防ダム，堰堤等として構築される土木構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より土留め，擁壁，護岸，砂防ダム，堰堤等の施工法として，鋼製枠内に中詰材を充填して土木構造物を構築する工法が知られている。図８は従来の土木構造物１０の断面図，図７は前記土木構造物３０を構築する際の鋼製枠７の一部を示すもので，鋼製枠７は柱材１と奥行材２と梁材３と斜め材４とをボルト接合して形成される箱枠セル５が少なくとも左右方向に複数連続形成された構成である。この鋼製枠７の図７に示された部分は奥行方向に並ぶ下段の２つの箱枠セル５と前面側（図７で手前側）の箱枠セル５の上に形成された上段の１つの箱枠セル５とからなるが，これを必要に応じて左右方向に複数連設する。各箱枠セル５における前面側および後面側の柱材１と上部および下部の奥行材２とからなる側面四角形枠１２は，前記の斜め材４によりトラス構造となっている。そして，鋼製枠７の最外面に山形鋼等によるスクリーン面材６をボルト接合し，その内部に図８に示すように栗石等の中詰材８を充填した後，上面に上面スクリーン面材９（図７参照）で蓋をして土木構造物１０を構築する。そして，図８の土留め工の例では，土木構造物１０の右側部分に埋め戻された土砂（２点鎖線ハッチング部分）１１が当該土木構造物１０に外力として作用する。
【０００３】
この土木構造物１０は，上述の構造の説明から明らかな通り，当該土木構造物１０に作用する外力に対する抵抗力を鋼製枠７の骨組み強度のみで負担する構造である。すなわち，前記の通り，各箱枠セル５における柱材１と奥行材２とからなる側面四角形枠（前後２本の柱材１と上下２本の奥行材２とからなる四角形の枠）１２の対角線部分に斜め材４を設けてトラス構造とし，これにより側面四角形枠１２の面内形状変形（隣接する枠材１，２相互間の角度が変化する変形）を抑え込んでいるので，鋼製枠７は，図８において右方から作用する外力に対して，中詰材８に外力を伝達せず，鋼製枠７の骨組み強度のみで抗する。この場合，内部の中詰材８は重しとしては作用するが，鋼製枠７を補強する作用すなわち鋼製枠７自体が負担する外力を軽減する作用は持たない。なお，梁材３と柱材１との接合はボルトによるピン接合で自在化されており，基礎地盤の傾斜や地盤沈下等等に対して対応可能となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の土木構造物１０は，コンクリート構造物と比較して，基礎地盤に対する適応性が高い，工期が大幅に短縮される等の長所により，上述の各種工事に広く採用されているが，前述の通り，当該土木構造物１０に作用する外力に対する抵抗力を鋼製枠７の骨組み強度のみで負担する構造であるから，鋼製枠７を形成する各枠材（柱材１，奥行材２，梁材３）の強度を大きく設定する必要があり，大きなサイズの枠材が必要で，鋼材の使用量も多くなる。経済性，省資源の点で，鋼材の使用量を少なくすることが望ましい。
【０００５】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので，鋼製枠内に中詰材を充填して構築する土木構造物において，外力に抵抗するために必要な強度を確保しながら，鋼材の使用量を少なくすることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決する本発明は、鋼製の複数の前面側柱材、複数の後面側柱材と、前記複数の前面側柱材を結合する前面側の水平直線状の上部梁材、下部梁材および前記複数の後面側柱材を結合する後面側の水平直線状の上部梁材、下部梁材と、対向する前面側柱材と後面側柱材とを結合する上部奥行材、下部奥行材とにより形成された、少なくとも左右方向に連続する複数の箱枠セルからなる鋼製枠と、この鋼製枠の内部に充填された中詰材とからなる土木構造物において、
前記鋼製枠の各箱枠セルにおける対向する前面側柱材、後面側柱材と上部奥行材、下部奥行材とからなる側面四角形枠を、斜め材を設けずに単に四角形状に接合して構成し、
前記鋼製枠の最外面にスクリーン面材を取り付けるとともに、これら最外面のスクリーン面材のうち、少なくとも、最前面の柱材間に取り付けられるスクリーン面材を、中詰材による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材で構成するとともに外側方向に湾曲させたことを特徴とする。
【００１０】
請求項２は、請求項１の土木構造物における鋼製枠の、中詰材による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材としたスクリーン面材として、フラットバーを用いたことを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下，本発明の実施の形態を図１〜図６に示した一実施例の土木構造物を参照して説明する。図１は本発明の一実施例の土木構造物における鋼製枠２７の一部分を示す斜視図，図２は図１の鋼製枠２７により施工した土木構造物３０の断面図である。
【００１６】
前記鋼製枠２７は、図示例では、柱材２１と奥行材２２と梁材２３とをボルト接合して形成される箱枠セル２５が奥行方向に２つ、上下に２つ連続形成されたものを、左右方向に複数連設した構造である。前記の各箱枠セル２５は、左右の前面側柱材２１および後面側柱材２１と、前記左右の前面側柱材２１を結合する前面側の上部梁材２３、下部梁材２３および前記左右の後面側柱材２１を結合する後面側の上部梁材２３、下部梁材２３と、対向する前面側柱材２１と後面側柱材２１とを結合する上部奥行材２２、下部奥行材２２とから構成されている。前記上下の各梁材２３はいずれも水平直線状である。なお、上記の通り、各部材の前面側・後面側、上部・下部の区別は、それが箱枠セルの全体の中の位置で変わるので、符合上はしていない。
また、上記において前面側および後面側とは、当該土木構造物を例えば山腹土留め用として設置する場合は谷に面する側が前面、山に面する側が後面であり、砂防ダム用として設置する場合は、下流側が前面、上流側が後面である。
【００１７】
そして，各箱枠セル２５における前面側および後面側の柱材２１と上部および下部の奥行材２２とからなる側面四角形枠３２は，斜め材を設けず単に四角形状に接合して構成している。この側面四角形枠３２における柱材２１と奥行材２２との接合は，剛接合でも，ピン接合でも，あるいはその中間的な接合でもよい。後述するように中詰材のせん断抵抗力を有効に利用するためには，ピン接合がよいが，組み立ての施工性を考慮して，複数のボルトにより，接合する枠材相互間の角度変化がみだりに生じないやや剛接合的な接合とするのが適切である。
【００１８】
そして，この鋼製枠２７の最外面に，内部に充填する中詰材の漏出を防止するためのスクリーン面材を取り付けるが，これら最外面のスクリーン面材のうち，少なくとも，最前面の柱材２１間に取り付けるスクリーン面材２６を，中詰材２８による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材とする。実施例では，最後面の柱材２１間に取り付けるスクリーン面材２６（図１では図示を省略）も同じく，中詰材２８による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材としている。前記最前面および最後面のスクリーン面材２６にはフラットバ−を用い，また，後述のように外側方向に湾曲させている。
【００１９】
また，各箱枠セル２５における左右２本の柱材２１と上下２本の梁材２３とは，前面および後面の四角形枠３３を形成するが，この柱材２１と梁材２３との接合は，基礎地盤の傾斜や地盤沈下等に対応できるように，当該四角形枠３３の面内で相対回転可能にピン接合されている。また，前記フラットバ−からなるスクリーン面材２６も，柱材２１に対して相対回転できるように，柱材２１に１本のボルトで接合している。
【００２０】
前記鋼製枠２７の詳細構造を図３〜図６に示す。図３は図２における要部のＡ矢視図（正面図：ただし中詰材の図示は省略），図４は図３におけるＢ−Ｂ断面図（側面図相当），図５は図２におけるＣ−Ｃ断面図（平面図相当）である。図示例では，柱材２１としてＨ形鋼，奥行材２２および梁材２３として溝形鋼を用いている。柱材２１と奥行材２２との接合は，奥行材２２の端部に溶接固定した継ぎ手３４を複数のボルトで柱材２１のフランジに締め付け固定した剛接合である。梁材２３と柱材２１との接合は，１本のボルト３５によるピン接合であり，これにより，図３に２点鎖線で示すように両部材２１，２３相互間の角度の変化が可能（つまり，前述の通り四角形枠３３の面内での相対回転可能）である。
【００２１】
柱材２１と奥行材２２と梁材２３とで形成する箱枠セル２５を左右方向あるいは奥行方向に連設する場合は，隣接する箱枠セル２５について柱材２１を共用する。箱枠セル２５を上方に連設する場合は，上下の柱材２１の突き合わせ部に接続プレート３６を当て，ボルトで締め付け固定して上下の柱材２１を接続し，上下の箱枠セル２５を互いに結合させる。
【００２２】
また，前記の引っ張り材とするスクリーン面材２６は，前述の通り，図５に示すように外側方向に湾曲した形状としており，両端を柱材２１のフランジに１本のボルトで固定している。
【００２３】
図５に示すように，中詰材の漏出防止のために鋼製枠２７の最側端面に取り付けるスクリーン面材３７は，図示例では，上下の奥行材２２間に山形鋼を縦格子状に配置し，ボルトで固定して構成している。すなわち，最外側面のスクリーン面材３７は，中詰材による内部圧力に対して曲げ剛性で抗する曲げ材である。
【００２４】
図４，図６に示すように，スクリーン面材２６の内側に細粒中詰材の漏出を防止するための合成樹脂等による透水性シート３８を金属製あるいは合成樹脂製の網３９とともに張り付けている。
【００２５】
また，鋼製枠２７の最外面に設けるスクリーン面材として，図示は省略するが，例えばエキスパンドメタルや多孔板等のような網状ないし穴明き面状部材を用いることもできる。
【００２６】
上述の鋼製枠２７を形成した後，この鋼製枠２７内に中詰材２８を充填する。この場合，中詰材２８として掘削土砂等の現地発生材を用いると，現地発生材の有効利用が図られることになり，建築土木廃材や土砂の処分が環境保全上極めて困難になっている近年の事情を考慮すると，コストが安くなるばかりでなく，環境を損なう問題の発生を避けることができる。
次いで，上面にやはりフラットバ−を用いた上面スクリーン面材２９をボルトで取り付け，その後，例えば図２の土留めの場合は，土木構造物３０の右側部分に土砂（２点鎖線ハッチングで示す）１１を埋め戻す。なお，図示は省略したが，通常は，鋼製枠２７の底部にもフラットバ−等によるスクリーン面材を取り付ける。
【００２７】
上記の土木構造物３０は，当該土木構造物３０に作用する外力に対して，鋼製枠２７の骨組み強度とともに，内部の中詰材２８のせん断抵抗力が抗する構造である。すなわち，各箱枠セル２５の側面の側面四角形枠３２は，斜め材を用いていない単なる四角形状に接合したものであるから，図２において右方から作用する外力に対して，柱材２１が若干撓み変形する。したがって，鋼製枠２７は外力をすべて自分で負担するのでなく，一部を中詰材２８に伝達し，中詰材２８に発生するせん断抵抗力がこれに抗する。このように，本発明の土木構造物３０では，外力をすべて鋼製枠７の骨組み強度で負担する従来構造と比較して，鋼製枠２７が負担する外力は小さく済み，したがって，箱枠セル２５を形成する柱材２１，奥行材２２，梁材２３等の枠材の強度が小さく済み，鋼材の使用量が少なく済む。なお，側面四角形枠３２における柱材２１と奥行材２２との接合をピン接合とすると，基本的には外力を中詰材２８のせん断抵抗力で抗することになり，使用する鋼材の量を一層少なくすることができるが，ピン接合とすると組み立ての施工性が低下するので，柱材２１と奥行材２２との接合は，接合する枠材相互間の角度変化がみだりに生じないやや剛接合的な接合とするのが適切である。
【００２８】
また，鋼製枠２７の最前面および最後面のスクリーン面材２６が引っ張り材であるから，従来の山形鋼等のように中詰材の内部圧力に対して曲げ剛性で抗する曲げ材の場合と比較して，同等の内部圧力に耐える構造としても，スクリーン面材の断面積が小さく済み，この点でも鋼材の使用量が少なく済むという効果が得られる。
【００２９】
また，引っ張り材としたスクリーン面材２６が外側方向に湾曲していると，中詰材２８による内部圧力に抗するために必要な力のスクリーン面材長手方向成分は小さく済み，したがって，内部圧力に対してスクリーン面材２６に作用する張力は小さく済み，スクリーン面材２６の断面積が小さく済む。この場合，スクリーン面材２６の曲率半径が小さいほど（すなわち突出量が大きいほど），作用する張力が小さくなり，断面積が小さく済むが，施工性その他の面を考慮した場合，図５に示すように，スクリーン面材２６の湾曲は，柱材２１の前端面（フランジ表面）より突出しない範囲が適切である。
【００３０】
なお，本発明において使用する鋼材は，図示例のＨ形鋼，溝形鋼に限らず，外力に対して曲げ剛性で抗する部材，すなわち曲げ剛性を持つ曲げ材であれば，任意である。
また，スクリーン面材として，実施例ではフラットバ−を用いているが，これに限らず，丸鋼，ワイヤ等を用いることもできる。要するに，中詰材による内部圧力に対して張力により抗する部材であればよい。
また，中詰材としては，現地発生材を用いるのが適切であるが，他所から搬入した栗石や建築・土木廃材等を用いることも当然可能である。
また，鋼製枠を構成する箱枠セル２５の数，すなわち，箱枠セル２５を左右方向あるいは奥行方向あるいは上方に連設する数は任意である。
また，図示例では鋼製枠２７の前面および後面の柱材２１が直立した構造であるが，必要に応じて傾斜させた構造とする。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば，当該土木構造物に作用する外力の少なくとも一部は中詰材のせん断抵抗力が負担する構成であるから，従来の鋼製枠のように外力をすべて骨組み強度で負担するものと比べて，鋼製枠を形成する柱材等の枠材の強度が小さく済み，したがって，鋼材の使用量が少なく済み，きわめて経済的であるとともに，省資源も図られる。
【００３２】
また，最前面あるいは最後面のスクリーン面材が曲げ材でなく，中詰材の内部圧力に対して張力で抗する引張り材であるから，従来の山形鋼等のように中詰材の内部圧力に対して曲げ剛性で抗する曲げ材の場合と比較して，同等の内部圧力に耐える構造としても，スクリーン面材の断面積が小さく済み，この点でも鋼材の使用量が少なく済むという効果が得られる。
【００３４】
また、引っ張り材とするスクリーン面材が外側方向に湾曲しているので、中詰材による内部圧力に対してスクリーン面材に発生する張力が小さく済み、スクリーン面材の断面積を小さくすることができ、この点でも鋼材の使用量を少なくできる。
【００３５】
請求項２のように、引っ張り材とするスクリーン面材にフラットバ−を用いると、中詰材の漏出防止の作用を得易い、柱材への取り付けが容易である、柱材に対し相対回転可能に取り付けることも容易である等の利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の土木構造物に用いる鋼製枠の斜視図である。
【図２】図１の鋼製枠を用いて施工した土木構造物の側面図である。
【図３】図２における要部のＡ矢視図（中詰材の図示は省略）である。
【図４】図３におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図３におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図６】図４における透水シートの部分を拡大して示した図である。
【図７】従来の土木構造物に用いる鋼製枠の斜視図である。
【図８】図７の鋼製枠を用いて施工した土木構造物の側面図である。
【符号の説明】
２１柱材（前面側柱材，後面側柱材）
２２奥行材（上部奥行材，下部奥行材）
２３梁材（上部梁材，下部梁材）
２５箱枠セル
２６スクリーン面材
２７鋼製枠
２８中詰材
３０土木構造物
３２側面四角形枠
３３四角形枠（前面または後面の四角形枠）
３８透水性シート

Claims

鋼製の複数の前面側柱材、複数の後面側柱材と、前記複数の前面側柱材を結合する前面側の水平直線状の上部梁材、下部梁材および前記複数の後面側柱材を結合する後面側の水平直線状の上部梁材、下部梁材と、対向する前面側柱材と後面側柱材とを結合する上部奥行材、下部奥行材とにより形成された、少なくとも左右方向に連続する複数の箱枠セルからなる鋼製枠と、この鋼製枠の内部に充填された中詰材とからなる土木構造物において、
前記鋼製枠の各箱枠セルにおける対向する前面側柱材、後面側柱材と上部奥行材、下部奥行材とからなる側面四角形枠を、斜め材を設けずに単に四角形状に接合して構成し、
前記鋼製枠の最外面にスクリーン面材を取り付けるとともに、これら最外面のスクリーン面材のうち、少なくとも、最前面の柱材間に取り付けられるスクリーン面材を、中詰材による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材で構成するとともに外側方向に湾曲させたことを特徴とする土木構造物。
前記鋼製枠の、中詰材による内部圧力に対して張力で抗する引っ張り材としたスクリーン面材として、フラットバーを用いたことを特徴とする請求項１記載の土木構造物。