JP4837773B2 - 砂防ダム - Google Patents

Description

この発明は砂防ダムに関し、特に上下方向に設けられたスリットを有する半透過型の砂防ダムに関するものである。

図１４は特開平１１−５０４３５号等に開示されている従来の半透過型の砂防ダムの上流側から見た外観形状を示した正面図であり、図１５は図１４で示したＸＶ−ＸＶラインの断面図である。

これらの図を参照して、砂防ダム１５の中央部に上下方向に延びるスリット部１６が形成されている。スリット部１６の両側に沿って上流側法面１８ａ，上流側法面１８ｂに鋼製基材６１ａ，鋼製基材６１ｂが取付けられており、これらにスリット部１６を水平方向に跨ぐように複数の横梁６３が取付けられている。

図１６は図１４で示した“Ｙ”部分の拡大図であり、図１７は図１６で示したＸＶＩＩ−ＸＶＩＩラインの断面図である。

これらの図を参照して、上流側法面１８ａにはスリット部１６に沿うようにＨ型鋼よりなる鋼製基材６１ａが、アンカーボルト６５ａ，アンカーボルト６５ｂを介して固定されている。鋼製基材６１ａの外方面には鋼製基材６１ａの軸方向と直交する方向に丸型パイプ形状の横梁６３がＵ型ナット６４ａ，Ｕ型ナット６４ｂを介して取付けられている。

このように複数の横梁６３をスリット部１６の上流側においてこれを横切るように取付けることによって、洪水時等の大きな土石の下流側への流出を阻止することが可能となる。

上記のような従来の砂防ダムでは、横梁の取付両端部がＵ型ナットを介して鋼製基材に固定されているが、その固定部分は露出状態となっている。従って、土石流が横梁の固定部分に直接衝突するため、固定部分が損傷してしまい、場合によっては横梁が脱落したり変形してしまう。その結果、横梁の土石流の阻止機能が低下する虞が生じる。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、横梁の固定部分が損傷しにくく信頼性の高い半透過型の砂防ダムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、スリットが上下方向に形成された砂防ダムであって、上流側法面においてスリットを水平方向に横切るように取付けられた少なくとも１本の横梁と、横梁の上流側法面への取付部分を覆うカバー部材とを備えた、ものである。

このように構成すると、土石流が横梁の取付部分に直接衝突しない。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、上流側法面にアンカーボルトを介して取付けられる平板状の固定部材と、固定部材の上面に対して垂直方向に立設する平板状の縦部材とを更に備え、カバー部材は、縦部材の上面であって固定部材とほぼ平行に位置する平板状を有し、横梁の端部は、縦部材に脱着自在に取り付けられるものである。

このように構成すると、カバー部材によって横梁の取付部分が覆われる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の構成において、固定部材とカバー部材との間に、複数のリブが取付けられるものである。

このように構成すると、土石流の衝突の際のカバー部材の強度が向上する。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の構成において、カバー部材は、上流側法面にアンカーボルトを介して取付けられる平板状の固定基材と、固定基材の外面に取付けられ、横梁が挿入自在の径を有する鋼管とを含み、横梁の端部は、鋼管を貫通する連結ピンによって脱着自在に取り付けられるものである。

このように構成すると、横梁の取付部分の全周が覆われる。

以上説明したように、請求項１記載の発明は、土石流が横梁の取付部分に直接衝突しないので、横梁の取付部分が損傷しにくくなるため信頼性が向上する。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、カバー部材によって横梁の取付部分を覆われるので、効率的な保護形状となる。

請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明の効果に加えて、土石流の衝突の際のカバー部材の強度が向上するので、信頼性がより向上する。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明の効果に加えて、横梁の取付部分の全周が覆われるので、土石流の方向にかかわらず保護の信頼性が向上する。

この発明の第１の実施の形態による半透過型の砂防ダムの構造を上流側から見た概略構成図である。 図１で示したＩＩ−ＩＩラインの断面図である。 図１で示した“Ｘ”部分の拡大図である。 図３で示したＩＶ−ＩＶラインの断面図である。 図１で示した横梁の概略構成を示した一部破断状態の斜視図である。 図５で示した横梁の変位量と荷重との関連特性を従来例と共に示したグラフである。 図１で示したＶＩＩ−ＶＩＩラインから見た拡大図である。 この発明の第２の実施の形態による砂防ダムに用いられる横梁の端部における緩衝機構の概略構成を示した断面図である。 この発明の第３の実施の形態による半透過型の砂防ダムの構造を上流側から見た概略構成図である。 図９で示した“Ａ”部分の拡大図である。 図１０で示したＸＩ−ＸＩラインの断面図である。 図９で示した“Ｂ”部分の拡大図である。 図１０で示したＸＩＩＩ−ＸＩＩＩラインの断面図である。 従来の半透過型の砂防ダムの概略構成を上流側から見た図である。 図１４で示したＸＶ−ＸＶラインの断面図である。 図１４で示した“Ｙ”部分の拡大図である。 図１６で示したＸＶＩＩ−ＸＶＩＩラインの断面図である。

図１はこの発明の第１の実施の形態による半透過型の砂防ダムの外観形状を上流側から見た正面図であり、図２は図１で示したＩＩ−ＩＩラインの断面図である。

これらの図を参照して、砂防ダム１５の中央部法面に上下方向に延びるスリット部１６が形成されている。スリット部１６の両側の上流側法面１８ａ，上流側法面１８ｂの各々には、上下方向に延びる一対の固定基材１９ａ，固定基材１９ｂが取付けられている。スリット部１６を水平方向に跨ぐように横梁２１ａ〜横梁２１ｈが、固定基材１９ａ，固定基材１９ｂの各々に架け渡すように取付けられている。尚、隣接する横梁２１同志の間隔は、発生すると予想される土石の平均粒径の０．３〜１．０倍程度、あるいは０．５〜１．０倍程度が好ましい。又、この実施の形態においては横梁２１同志の間隔は一定にしているが、必要に応じて上部付近の間隔と下部付近の間隔とを異なるように配置しても良い。例えば、上部付近は平均粒径の０．５倍、最下部付近は平均粒径の１．０倍程度としても良い。

横梁２１ａ〜横梁２１ｈの各々は、その中央部において隣接するもの同士を連結するように鋼製チェーンやワイヤーよりなる連結材２２によって連結されている。又、横梁２１ａ〜横梁２１ｈの形成面と上流側法面１８ａ，上流側法面１８ｂの間には、鋼製ワイヤよりなるネット２４が横梁２１ａ〜横梁２１ｈの取付面に相当する部分を覆うように固定基材１９ａ，固定基材１９ｂの各々に取付けられている。

図３は図１で示した“Ｘ”部分の拡大図であり、図４は図３で示したＩＶ−ＩＶラインの断面図であり、図５は図３で示されている横梁の概略構成を示した一部破断の斜視図である。

まず図５を参照して、横梁２１は、緩ませた状態の鋼製のチェーン３７と、これを埋設するように形成されたゴム等の弾性体３８とによって構成されている。従って、チェーン同士の隙間３９の部分にも弾性体３８が充填された状態となる。これによって横梁２１は、弾性体３８を含まないチェーン３７単独のものによる引張吸収エネルギーより大きな引張吸収エネルギーを有する構造体となる。しかも、チェーン３７は弾性体３８にその表面が覆われることになるので、土石流が直接チェーン３７に衝突しないためチェーン３７が磨耗せず耐久性が向上する。

図６は横梁の引張吸収エネルギーの増大現象を説明するための変位量と荷重との関係を示したグラフである。

図を参照して、横軸に変位量が採られ、縦軸に荷重が採られている。縦軸におけるＦは引張によるチェーンの降伏強度を示している。鋼製チェーンのみの構造体にあっては、降伏強度に達した時の変移量はＬ１となる。従って、鋼製チェーン単独の横梁の構造にあっては、その引張吸収エネルギーは実線による斜線部分の面積が相当することになる。

一方、本実施例における弾性体と鋼製チェーンとを組合わせた構造体にあっては、引張力が加わると、初期の段階では鋼製チェーンが緩んだ状態で構成されているため、弾性体とチェーンとがまず延びることになる。その後更に引張力が加わるとチェーンが緊張状態となり降伏強度に達することになる。即ち、本実施例における横梁の構造体にあっては、引張吸収エネルギーは破線における斜線部分の面積が相当することになる。従って、本実施例の横梁にあっては、鋼製チェーンのみの構造体に比べて引張吸収エネルギーが格段に増加することになる。この引張吸収エネルギーを有する横梁は、図１の砂防ダムにあっては土石流の衝撃吸収エネルギーの増大となって作用することになる。

図３に戻って、固定基材１９ａは、上流側法面１８ａにアンカーボルト３２ａ，アンカーボルト３２ｂを介して取付けられる平板状の固定部材３１と、固定部材３１に対してその長手方向に同様に延び、固定部材３１の上面に対して垂直方向に立設するように取付けられる平板状の縦部材２９と、縦部材２９の上面に取付けられ、固定部材３１とほぼ平行に取付けられる平板状のカバー部材３４と、固定部材３１とカバー部材３４との間に所定間隔で取付けられる多数のリブ３５とによって構成されている。

リブ３５ａ，リブ３５ｂの間の部分であって固定部材３１とカバー部材３４とに架け渡すように一対の取付片２７ａ，取付片２７ｂが所定間隔をもって取付けられている。取付片２７ａ，取付片２７ｂには脱着自在のピン２８がこれらを貫通するように取付自在とされている。これによって横梁２１ｂの端部におけるリング２５がピン２８を介して取付片２７ａ，取付片２７ｂに、即ち固定基材１９ａに脱着自在に取付けられることになる。

上述のように横梁２１ｂと上流側法面１８ａとの間のスペースには鋼製ワイヤよりなるネット２４が布設されており、ネット２４は図示しない接続部を介して固定基材１９ａに脱着自在に取付けられている。尚、ネット２４は格子状に形成されているが、この格子の一辺の大きさは、隣接する横梁２１同士の間隔より小さく設定されている。これによって横梁２１を通過した土石であっても、所定以上の大きさのものにあってはネット２４によって下流への流出が阻止されることになる。

図７は図１で示したＶＩＩ−ＶＩＩラインから見た拡大図である。

図を参照して、横梁２１ａの中央部には弾性体３８が形成されておらず、リング４１の一部が露出している。即ち、横梁２１ａの中央部は弾性体３８に対して凹部４２が形成されていることになる。そしてこの露出したリング４１に対してシャックル４４が脱着自在に取付けられている。又、シャックル４４には、鋼製チェーンよりなる連結材２２の一部のリングが取付けられている。このようにして、図１に示すように連結材２２は横梁２１ａ〜横梁２１ｈの各々の中央部において固定されることになる。その結果、隣接する横梁２１の各々の間隔は連結材２２によってほぼ一定に保持されることになる。

又、連結材２２はシャックル４４を介して横梁２１の各々の中央部の凹部４２においてリング４１に連結されているため、連結材２２が横梁２１の軸方向に対してずれる虞がない。従って、横梁２１に土石流が衝突した場合であっても、隣接する横梁２１同士の間隔がほぼ一定の状態で保持されるため、土石流の阻止効果が安定する。

図８はこの発明の第２の実施の形態による砂防ダムにおいて使用される横梁の端部における概略構成を示した断面図である。

まず図８の（１）を参照して、横梁２１の端部には緩衝機構４５が設けられ、緩衝機構４５は、固定基材側のリング２５が接続される第１部材４６と、中央側のチェーン４７が接続される第２部材４８と、第１部材４６の内部に収納された緩衝部材４９とから主として構成されている。

第１部材４６は、両端部が開方された円筒形状のシリンダ５０と、シリンダ５０の一方の端部に捻じ込まれて固定された押圧部材５１と、シリンダ５０の他方の端部に捻じ込まれて固定された固定部材５２とから構成されている。

第２部材４８は、ロッド５３と、ロッド５３の一方の端部に固定されたナット５４と、ロッド５３の他方の端部に固定された連結環５５とから構成されている。ロッド５３は第１部材４６の押圧部材５１の開口をシリンダ５０の軸方向に貫通してシリンダ５０の内部に挿通されている。ナット５４は、ロッド５３の移動に従ってシリンダ５０内部をシリンダ５０の軸方向に摺動自在に移動することができる。

緩衝部材４９は、シリンダ５０の内部において押圧部材５１とナット５４との間に挟まれるように取付けられている。緩衝部材４９は、例えば、ゴム、スプリング、オイル、金属等といった圧縮によってエネルギーを吸収することができる材料により形成されており、ロッド５３の周囲を囲うように取付けられている。

更に、第１部材４６と第２部材４８とが一対のシェアピン５６ａ，シェアピン５６ｂで接続されている。シェアピン５６ａ，シェアピン５６ｂは、シリンダ５０に形成された開口５７ａ，開口５７ｂをシリンダ５０の軸方向と直交する方向に貫通し、各々の端部がナット５４に捻じ込まれている。これにより、ナット５４のシリンダ５０の軸方向への移動が規制された状態となる。そのため、取付時に横梁２１の両端に引張力を加えても張力はすべて剪断力としてシェアピン５６ａ，シェアピン５６ｂへと伝達されるため、この段階では緩衝部材４９が圧縮されることはない。

次に、図８の（２）を参照して、チェーン４７に土石流の衝撃による一定以上の荷重が加わると、シェアピン５６ａ，シェアピン５６ｂに加わる剪断力により、シェアピン５６ａ，シェアピン５６ｂが破断する。これにより、ナット５４の移動阻止状態が解除され、ナット５４は押圧部材５１側へと移動することが可能となる。

そして、図８の（３）を参照して、チェーン４７からの張力に従って、ナット５４が押圧部材５１に近付く方向へと移動すると、ナット５４と押圧部材５１とによって緩衝部材４９が圧縮される。従って、緩衝部材４９は、圧縮による弾性エネルギーを生じ、チェーン４７に加わった衝撃によるエネルギーを吸収することが可能となる。即ちこの実施の形態による横梁の構造にあっても、緩衝機構がない構造のものに比べて、引張吸収エネルギーが増大することになる。

図９はこの発明の第３の実施の形態による半透過型の砂防ダムの外観形状を上流側から見た正面図であり、図１０は図９で示した“Ａ”部分の拡大図であり、図１１は図１０で示したＸＩ−ＸＩラインの断面図であり、図１２は図９で示した“Ｂ”部分の拡大図であり、図１３は図１２で示したＸＩＩＩ−ＸＩＩＩラインの断面図である。

これらの図を参照して、この実施の形態による砂防ダムは横梁２１ａ〜２１ｇの両端を支持する固定基材が分割されている点と、横梁２１ａ〜２１ｇの各々の両端と中央部とがそれぞれ独立した端部カバー７４，７５及び中央部カバー７６で覆われている点と、横梁同志の中央を連結する連結材２２がワイヤを主体として構成されている点が先の第１の実施の形態によるものとは大きく異なっている。

具体的には、横梁２１ａ，２１ｂは固定基材７１ａ，７２ａの各々によって支持され、同様に横梁２１ｃ，２１ｄは固定基材７１ｂ，７２ｂの各々によって、横梁２１ｅ，２１ｆは固定基材７１ｃ，７２ｃの各々によって、横梁２１ｇ，２１ｈは固定基材７１ｄ，７２ｄの各々によって支持されている。これによって、固定基材７１，７２のいずれかが損傷を受けた場合、損傷を受けた固定基材だけをアンカーボルト８０を残して交換すれば良いため、先の実施の形態による構造に比べて交換が容易となる。

端部カバー７４は、図１０及び図１１にその詳細構造が示されている。具体的には、固定基材７１ａの外面には、横梁２１ｂが挿入自在の大きさの径を有する鋼管７８が両端を開放した状態で固定板７９ａ，７９ｂ，７９ｃを介して取付けられている。鋼管７８には垂直方向に連結ピン８２が脱着自在となるように貫通口が形成されている。横梁２１ｂを取り付ける際には、連結ピン８２を抜いた状態で鋼管７８内に横梁２１ｂの端部を挿入する。そして、横梁２１ｂの端部に露出しているリング８１内に挿通するように連結ピン８２を鋼管７８に取付ける。これによって、横梁２１ｂの端部は完全に鋼管７８の内部に収納された状態となり、固定基材７１ａとの連結部を土砂等による損傷から確実に保護することが可能なる。又、横梁２１ｂが損傷を受けた場合でもその交換は連結ピン８２の脱着によるだけで極めて容易となる。

中央部カバー７６は、図１２及び図１３にその詳細構造が示されている。具体的には横梁２１ｂの中央部に凹部４２を介して露出しているリング４１の部分を、凹部４２を含めて断面コの字状の鋼材８４によって囲っている。鋼材８４の垂直面は砂防ダムの上流側に面するように配置されている。鋼材８４を上下に貫通するようにワイヤ８５ｂが取付けられ、その両端が結束されてクランプ８７ｂ，８７ｃが形成されている。これによって、ワイヤ８５ｂに対して鋼材８４が上下にほとんどずれる虞はない。又、クランプ８７ｂはリング８６ａを介して、その下端にクランプ８７ａが形成されたワイヤ８５ａに接続されている。一方、クランプ８７ｃはリング８６ｂを介してその上端にクランプ８７ｄが形成されたワイヤ８５ｃに接続されている。このようにこの実施の形態にあっては、横梁２１を中央部で連結する連結材２２はワイヤを主体として構成されているため、連結材２２が軽量化されその取扱いが容易となる。

又、鋼材８４の上下１対の水平部材の各々には、垂直方向に連結ピン８２が脱着自在となるように貫通口が形成されている。横梁２１ｂの中央部を取り付ける際には、連結ピン８８を抜いた状態で鋼材８４に対して外方側から横梁２１ｂの中央部を内部に入れる。そして、横梁２１ｂの中央の凹部４２において露出しているリング４１内に挿通するように、連結ピン８８を鋼材８４に取付ける。これによって、横梁２１ｂの中央部は上下の横梁に連結される。そして、横梁２１ｂの中央部は完全に鋼材８４の内部に収納された状態となり、リング４１が露出している凹部４２を土砂等による損傷から確実に保護することが可能なる。又、横梁２１が損傷を受けた場合でも、その中央部の取外しは連結ピン８８の脱着によるだけで極めて容易となる。

このようにこの実施の形態によれば、横梁の両端部及び中央部が完全に覆われ、しかも横梁の取付け、取外しがより容易となる。

尚、上記の各実施の形態では、横梁を複数設けているが、土石流の阻止の観点からは少なくとも１本の横梁が取付けられていれば効果を奏するものである。

又、上記の各実施の形態では、横梁は剛性材と緩衝材とを組み合せて構成されているが、剛性材を用いずに伸縮自在の素材を中心として構成しても、伸縮しない素材に比べて衝撃吸収エネルギーが増大する。

更に、上記の各実施の形態では、緩衝材は弾性体又は緩衝機構としているが、他の緩衝材を用いても同様の効果を奏することは言うまでもない。

更に、上記の各実施の形態では、横梁の下流側にネットを取付けているが、これは必ずしも必要なものではない。

更に、上記の各実施の形態では、横梁の両端取付け部にカバー部材が形成されているが、これは必ずしも必要なものではない。

更に、上記の第２の実施の形態では、横梁は鋼製チェーンと緩衝機構との組み合わせとしているが、鋼製ワイヤーと緩衝機構との組み合わせとしても同様の効果を奏する。

更に、上記の各実施の形態では、それぞれ横梁の構成が異なっているが、第２の実施の形態の鋼製チェーンの部分に第１の実施の形態による横梁の構成を使用するようにしても良い。

更に、上記の第１の実施の形態では、横梁の中央の凹部に露出したリングに連結材を取り付けているが、リングに取付けずに凹部自体に連結材を取り付けるように構成しても良く、あるいは凹部を介さずに連結材を横梁に取り付けるように構成しても良い。

更に、上記の各実施の形態では、１本の連結材を取付けているが、横梁の長さに応じて複数の連結材を取付けるようにすれば、横梁同志の間隔の保持機能がより安定する。

更に、上記の各実施の形態では、ネットは横梁の下流側に取り付けられているが、これに代えて横梁の上流側に取り付けるように構成しても良い。この場合、横梁の間隔以下の土石であっても所定以上の大きさのものであればネットによって補足されることになる。そして、ネット自体が下流側の横梁によって支持されるため、ネットに加わる土石等の荷重に対するネットの強度を下流側に設置したものに比べて低く設定することができる。

１５…砂防ダム
１６…スリット部
１８…上流側法面
２１…横梁
２２…連結材
２４…ネット
３４…カバー部材
３７…チェーン
３８…弾性体
４２…凹部
４５…緩衝機構
７４，７５…端部カバー
７６…中央部カバー
８５…ワイヤ
尚、各図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (4)

1. スリットが上下方向に形成された砂防ダムであって、
   上流側法面において、前記スリットを水平方向に横切るように取付けられた少なくとも１本の横梁と、
   前記横梁の前記上流側法面への取付部分を覆うカバー部材とを備えた、砂防ダム。
2. 前記上流側法面にアンカーボルトを介して取付けられる平板状の固定部材と、
   前記固定部材の上面に対して垂直方向に立設する平板状の縦部材とを更に備え、
   前記カバー部材は、前記縦部材の上面であって前記固定部材とほぼ平行に位置する平板状を有し、前記横梁の端部は、前記縦部材に脱着自在に取り付けられる、請求項１記載の砂防ダム。
3. 前記固定部材と前記カバー部材との間に、複数のリブが取付けられる、請求項２記載の砂防ダム。
4. 前記カバー部材は、
   前記上流側法面にアンカーボルトを介して取付けられる平板状の固定基材と、
   前記固定基材の外面に取付けられ、前記横梁が挿入自在の径を有する鋼管とを含み、
   前記横梁の端部は、前記鋼管を貫通する連結ピンによって脱着自在に取り付けられる、請求項１記載の砂防ダム。

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