JP6171862B2 - 津波波力計測方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明は、構造物に対して作用する津波の波力を、該構造物の模型を用いた試験により計測する津波波力計測方法及び装置に関するものである。

構造物に作用する津波の波力を計測することは、過去の大地震に伴う津波により構造物に生じた被害について検証するため、あるいは、設計する構造物に対する津波の影響を予測するために必要とされている。

そこで、従来では、構造物模型を用いた水槽試験による津波の波力計測手法が行われてきている。

前記津波の波力計測手法の一つとしては、試験水槽（水路）の途中位置に、津波より受ける波力の評価を望む構造物の模型（以下、構造物模型と云う）を配置して保持手段により固定し、この状態で、前記試験水槽の一方の端部に設けた造波装置により、津波をモデル化した波を発生させるようにする手法がある。この手法によれば、前記構造物模型に対しては、前記津波をモデル化した波が作用（衝突）するようになることから、そのときに該構造物模型が受ける力を計測し、その結果を基に、前記構造物模型の縮尺に応じた演算を行うことで、実際の構造物が受ける力を求めるようにしてある。

前記試験水槽に設けられる造波装置としては、造波板を往復動させることで波を発生させる形式のものが、従来広く用いられている（たとえば、特許文献１参照）。

又、別の造波装置としては、試験水槽の一端寄りにゲートを設けて、該ゲートにより仕切られた前記水路の一端部に水を溜め、その後、前記ゲートを急速に開放させることで、段波状の先端部を有する波を発生させるようにしたゲート急開形式のものが、従来提案されている（たとえば、非特許文献１参照）。

更に別の造波装置としては、試験水槽の一端寄り部分を仕切る仕切り板にポンプを設けて、該ポンプにより水流を発生させることで水面に波を発生させるようにしたポンプ式の造波装置が従来提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

又、津波の波力計測手法の別のものとしては、回流水槽における定常流発生区間に、構造物模型である橋桁模型を水没させた状態に配置するようにした手法がある。この手法によれば、津波による水位上昇により水没した橋桁に対し、津波が定常流として作用するときの波力が計測できるとされている（たとえば、非特許文献２参照）。

なお、船舶の模型を用いて航行時に生じる抵抗を計測するための試験装置としては、曳航水槽や回流水槽が広く用いられている。

特開平１０−１６０６２２号公報 特開２００２−３３２６２１号公報

中尾、外３名、「上部構造の断面特性が津波によって橋に生じる作用に及ぼす影響」、土木学会論文集Ａ１、Ｖｏｌ．６９，Ｎｏ４、２０１３年６月、Ｉ_４２−Ｉ_４５ 田中、外４名、「波形状に着目した桁への作用力評価」、第１６回性能に基づく橋梁等の耐震設計に関するシンポジウム講演論文集、土木学会、２０１３年７月、ｐ．２８１−ｐ．２８８

ところが、津波は、周期が数十分から１時間程度というように非常に長周期である。又、たとえば、２０１１年に発生した東北地方太平洋沖地震に伴う津波では、或る河川を遡上した津波に関して、該津波の段波状の先端部を除く部分での水位の上昇速度は毎分１ｍ〜２ｍ、速度（波速）は秒速６ｍ〜８ｍであったという知見が得られている。

そのために、前述したような構造物模型を用いた水槽試験による津波の波力計測手法では、津波をモデル化した波の実際の津波に対するフルードの相似則が重要になる。

しかし、前記特許文献１に示された造波板を用いる形式の造波装置では、周期が１秒程度の波しか発生させることができないために、前記津波の特徴である長周期という点を再現する波を発生させることが難しい。

又、前記非特許文献１に示されたゲート急開形式の造波装置では、津波の先端部を模した段波状の先端部を有する波を発生させることができ、又、周期を数秒程度まで伸ばすことはできるが、波の水位（波高）と速度（波速）の制御が困難である。

前記特許文献２に示されたポンプ式の造波装置は、１２０秒程度の長周期の造波が可能であるが、該ポンプ式の造波装置を装備した試験水槽は、専用の装置として設ける必要が生じる。

更に、前記各造波装置は、水を移動させて波を発生させるものであるために、波高を正確に制御することは難しく、よって、津波の水位変化の再現性をあまり高めることができない。

前記非特許文献２に示されたものは、津波による水位の上昇により構造物である橋桁が完全に水没した状態をモデル化したものであるために、津波の水位変化を再現するものではなく、実際の構造物に津波が作用した直後の波力は計測することができないというのが実状である。

そこで、本発明は、構造物模型を用いて水槽試験による津波の波力計測を行う際に、実際の構造物に津波が作用した直後の波力から、津波による水位上昇に伴って該実際の構造物が水没した状態となった後までの波力を計測することができ、更に、実際の構造物に作用する津波の水位変化に関する再現性を高いものとすることができる津波波力計測方法及び装置を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、請求項１に対応して、試験水槽にて、或る構造物の構造物模型に対する相対的な水の流れを、津波を前記構造物模型の縮尺に応じてモデル化した波の流速に一致した流速で発生させ、この状態で、前記構造物模型を、前記試験水槽の水面よりも上方位置から、該水面に接する位置まで下降させ、更に、前記構造物模型を、前記津波をモデル化した波の時系列変化する水位の値の反数に応じた位置制御量で、前記水面下に没する位置まで下降させるようにし、且つ前記構造物模型が水面に接した時点以降に受ける荷重を計測して、その計測結果を基に、前記或る構造物に津波が作用するときに該或る構造物が受ける波力を求めるようにする津波波力計測方法とする。

又、請求項２に対応して、前記請求項１に対応する構成において、試験水槽として曳航水槽を用いて、昇降できるようにした或る構造物の構造物模型を前記曳航水槽に沿い移動できるようにし、前記構造物模型に対する相対的な水の流れを、前記構造物模型の移動で形成させるようにする。

更に、請求項３に対応して、前記請求項１又は２に対応する構成において、構造物模型として橋桁模型を用いるようにする。

又、請求項４に対応して、或る構造物模型と、前記構造物模型に対して相対的な水の流れを発生させるための試験水槽と、前記試験水槽内にて前記構造物模型を水面よりも上方位置から、水没する位置まで昇降させるための昇降駆動装置と、前記構造物模型を前記水面に接触させた時点以降に該構造物模型に作用する荷重を計測するための荷重計測手段と、制御器を備え、該制御器は、前記試験水槽にて発生させる前記構造物模型に対して相対的な水の流れの流速を、津波を前記構造物模型の縮尺に応じてモデル化した波の流速に一致した流速に制御する波速制御部と、前記昇降駆動装置に対し、前記構造物模型を、前記試験水槽の水面よりも上方位置から、前記水面に接する位置まで下降させ、更に、該構造物模型を、前記津波をモデル化した波の時系列変化する水位の値の反数に応じた位置制御量で、前記水面下に没する位置まで下降させるよう指令を与える相対水位制御部とを備える構成を有する津波波力計測装置とする。

本発明によれば、以下のような優れた効果を発揮する。
（１）請求項１に示した構成を有する津波波力計測方法では、構造物模型を用いて水槽試験による津波の波力計測を行う際に、前記構造物模型が水面に接した直後から水没するまでに該構造物模型に作用する荷重を連続的に計測できるため、実際の構造物に津波が作用した直後から、津波による水位上昇に伴って該構造物が水没した状態となった後までの波力を計測することができる。
（２）更に、前記構造物模型に対する相対的な水位の制御は、位置が一定の水面に対し、該構造物模型の昇降方向の移動量の制御により実施するようにしてあるため、高い制御性を得ることができる。したがって、本発明の津波波力計測方法では、実際の構造物に作用する津波の水位変化に関する再現性を高いものとした条件の下で、前記構造物に作用する津波の波力を計測することができる。
（３）請求項４に示した構成を有する津波波力計測装置では、前記（１）（２）と同様の効果を得ることができる。

本発明の津波波力計測方法及び装置の実施の一形態を示す概要図である。 図１の装置の制御器における昇降装置の制御則の導出を説明するための図であり、（ａ）は橋桁模型に対応する実際の橋桁が設置された高さ位置と、津波の波形との関係を示す図、（ｂ）は制御器による橋桁模型の位置制御量を示す図である。 図１の装置を用いて津波波力の計測を行う状態を示すもので、（ａ）は操作開始時点の状態を示す概略側面図、（ｂ）は構造物模型が水面に接触した状態を示す概略側面図、（ｃ）は構造物模型が水面下の所定の深さ位置まで没水した状態を示す概略側面図である。 本発明の実施の他の形態として、図１の装置の制御器における昇降装置の別の制御則の導出を説明するための図であり、（ａ）は構造物模型に対応する実際の構造物が設置された高さ位置と津波の波形との関係を示す図、（ｂ）は制御器による構造物模型の位置制御量を示す図である。 本発明の実施の更に他の形態として、構造物模型として地形模型付きの構造物模型を用いる例を示すもので、（ａ）は操作開始時点の状態を示す概略側面図、（ｂ）は地面模型が水面に没入した状態を示す概略側面図、（ｃ）は構造物模型に水が接するようになった状態を示す概略側面図、（ｄ）は構造物模型が水面下の所定の深さ位置まで没水した状態を示す概略側面図である。 本発明の実施の更に他の形態を示す概要図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）は本発明の津波波力計測方法及び装置の実施の一形態を示すものである。

ここで、先ず、本発明の津波波力計測方法の実施に用いる津波波力計測装置の構成について説明する。

本発明の津波波力計測装置は、図１に示すように、構造物模型に対し相対的な水の流れを発生させるための試験水槽として、たとえば、一軸方向に延びる水槽本体２と、該水槽本体２の上部に長手方向に沿って配置されたレール等のガイド３と、走行駆動装置５により前記ガイド３に沿って走行可能な台車４とを備えた曳航水槽１を備えている。

前記台車４には、上下方向に延びる架台６が取り付けてある。

前記架台６には、前記水槽本体２に貯留された水７の水面７ａの上方に張り出すように配置した昇降台８が、上下方向に延びる図示しないガイドを介して上下方向に移動可能に取り付けられている。更に、前記架台６と昇降台８との間には、昇降駆動装置としての上下方向に延びるボールねじ機構９が取り付けられている。

前記昇降台８の下方には、荷重計測手段としてのロードセル１０と、上下に延びる棒状の連結部材１１を介して、構造物模型としての橋桁模型１２が取り付けられている。

これにより、前記ボールねじ機構９を駆動モータ９ａにより作動させると、前記昇降台８は昇降動作を行い、これに伴って、前記橋桁模型１２は、前記水槽本体２の内側で昇降動作させられるようになっている。

なお、前記ボールねじ機構９は、前記橋桁模型１２を、前記水槽本体２に貯留された水７の水面７ａよりも上方に配置させた状態から、該橋桁模型１２全体が水面７ａ下の或る深さ位置まで完全に没水するよう配置した状態までの間で昇降動作させることができる昇降ストロークを有しているものとする。

又、前記ロードセル１０は、前記橋桁模型１２に作用する前記台車４の走行方向に沿う水平方向、すなわち、前記水槽本体２に貯留された水７に対して相対的に移動する方向と、それに直交する水平方向と、上下方向の少なくとも３軸方向の荷重を計測できるようにしてあるものとする。

更に、本発明の津波波力計測装置は、前記ボールねじ機構９の駆動モータ９ａと、前記台車４の走行駆動装置５に指令を与える制御器１３を備える。

ここで、図２（ａ）（ｂ）を用いて前記制御器１３における制御則について説明する。

先ず、図２（ａ）に示すように、前記橋桁模型１２に対応する実際の構造物である橋桁１４と、該橋桁１４に作用する津波１５の波形について考える。

橋桁１４は、道路構造令により建築限界が定められており、通常、桁下空間として４．５ｍの地上高が確保されている。

これに対し、津波１５の波形は、たとえば、津波先端部の段波状部分１５ａで２ｍ〜３ｍの急な水位の増加が生じ、その後は、水位が毎分１ｍ〜２ｍの上昇速度で上昇する部分１５ｂになるものとする。

この場合、前記津波１５の段波状部分１５ａは、前記橋桁１４の下方を通過するため、該橋桁１４には、前記津波１５の水位が毎分１ｍ〜２ｍの上昇速度で上昇する部分１５ｂのみが作用するようになる。

そこで、先ず、図２（ａ）に示す如き前記津波１５の波形については、前記橋桁１４への作用が開始される点、すなわち、前記橋桁１４の下端の高さ位置と水位が同一となる点ｓを求め、該点ｓ以降の津波１５の波形について、該点ｓでの水位を基準（Ｈ０）とする水位Ｈの時系列変化を求める。

次に、前記のようにして求められた橋桁１４に作用する津波１５の水位Ｈの時系列変化は、前記橋桁模型１２の実際の橋桁１４に対する縮尺に対応したフルードの相似則が得られるように寸法及び時間を縮小させる計算処理を行って、津波をモデル化した波について、図２（ｂ）に二点鎖線で示すように、該橋桁模型１２に対応させた水位ｈの時系列変化を有する波形とさせる。

ところで、本発明の津波波力計測装置では、前記水槽本体２に貯留された水７の水位は一定である。よって、前記橋桁模型１２の位置を下降させれば、相対的な水位は上昇し、前記橋桁模型１２の位置を上昇させれば、相対的な水位は下降することになる。

そこで、前記制御器１３では、図２（ｂ）に二点鎖線で示された前記水位ｈの値の反数として求められる値を、図２（ｂ）に実線で示す如き前記橋桁模型１２の位置制御量ｘの時系列変化として設定するようにしてある。なお、該位置制御量ｘは、基準高さ位置（ｘ＝０）が、前記橋桁模型１２の下端が、前記水槽本体２に貯留された水７の水面７ａに接する高さ位置であり、マイナスの値は前記高さ基準よりも下方を意味し、プラスの値は前記基準高さ位置よりも上方を意味している。

よって、前記制御器１３は、相対水位制御部１３ａより、時間の経過と共に、前記位置制御量ｘの時系列変化に関する指令を、前記ボールねじ機構９の駆動モータ９ａへ順次与えるようにしてある。これにより、前記橋桁模型１２の高さ位置が制御されて、該橋桁模型１２に対する相対的な水位の変化が生じるようにしてある。なお、前述したように、前記位置制御量ｘがゼロの状態では、前記橋桁模型１２の下端が水面７ａに接した状態である。そのため、前記制御器１３は、後述する橋桁模型１２を用いた津波波力計測を行う場合に、該橋桁模型１２を水面７ａよりも上方に或る寸法離れた状態から該橋桁模型１２の移動を開始させることができるようにするために、前記位置制御量ｘについて、図２（ｂ）に一点鎖線で示すように、前記位置制御量ｘがゼロとなる時点ｔよりも以前に、前記位置制御量ｘをプラス側の或る値からゼロへと変化させる制御を行うようにしてある。なお、この前記時点ｔよりも以前の期間における前記位置制御量ｘの変化率（図２（ｂ）における傾き）は、前記時点ｔの直後の位置制御量ｘの変化率（傾き）に近似させるようにしておけばよい。

更に、前記制御器１３は、前記津波１５の速度（波速）について、前記橋桁模型１２の実際の橋桁１４に対する縮尺に対応したフルードの相似則が得られるようにするための計算処理を行って得られる該津波１５をモデル化した波の速度ｖの値を、波速制御部１３ｂより、前記台車４の走行駆動装置５へ、指令として与えるようにしてある。これにより、前記台車４の走行に伴って、前記橋桁模型１２は、前記水槽本体２に貯留された水７に対して前記速度ｖに一致した相対速度で移動させることができるようにしてある。

以上の構成としてある本発明の津波波力計測装置を用いて津波波力の計測を行う場合は、前記台車４に設けた架台６に昇降台８とロードセル１０と連結部材１１を介して保持させてある前記橋桁模型１２を、ボールねじ機構９により、図３（ａ）に示すように、前記図２（ｂ）における位置制御量ｘの開始点に対応する水面７ａ上の所定の高さ位置に予め配置させる。

この状態で、前記制御器１３は、先ず、波速制御部１３ｂより、前記台車４の走行駆動装置５へ指令を与えて、前記台車４の前記速度ｖに一致した速度での走行を開始させる。

次いで、前記制御器１３は、相対水位制御部１３ａより、前記ボールねじ機構９の駆動モータ９ａへ、前記図２（ｂ）に示した橋桁模型１２の位置制御量ｘの指令を与えるようにする。

これにより、前記橋桁模型１２は、前記図２（ｂ）に示した所定の時点ｔで、図３（ｂ）に示すように、該橋桁模型１２の下端が前記速度ｖに一致した速度で相対移動する水面７ａに接触する。

その後、前記橋桁模型１２は、前記制御器１３による図２（ｂ）に示した如き位置制御量ｘの時系列変化に応じて位置を下降させる制御が連続的に行われることにより、次第に水面７ａに没入させられ、前記位置制御量ｘの値が、該橋桁模型１２の高さ寸法を越えると、図３（ｃ）に示すように、水面７ａ下に完全に没水させられるようになる。

前記のように橋桁模型１２が水面７ａに接した時点から、水面７ａ下に没水する過程で、該橋桁模型１２には、相対的に、前記津波１５をモデル化した波の速度ｖで、該波の水位変化に応じた相対的な水位変化が生じるようになり、該橋桁模型１２は、前記水位変化に応じた水７の抵抗による荷重を受けるようになる。

この過程で、前記ロードセル１０は、前記橋桁模型１２に作用する荷重を計測するようにする。なお、前記のように橋桁模型１２を上下動させる際、及び、台車４の走行に伴って移動させる際には、前記ロードセル１０により、模型重量分の慣性力も計測されてしまう。よって、前記ロードセル１０の計測結果については、予め水７のない状態で前記橋桁模型１２を上下動、及び、台車４の走行に伴う移動を行わせる際に計測された荷重を差し引くことで、前記模型重量分の慣性力を打ち消す補正を行うようにする。

その後、前記ロードセル１０による前記橋桁模型１２に作用した荷重の計測結果を基に、該橋桁模型１２の縮尺に応じた解析を行うことで、実際の橋桁１４に津波１５が作用するときに（図２（ａ）参照）、該橋桁１４が受ける荷重を算出することができるようになる。

このように、本発明の津波波力計測方法及び装置によれば、構造物模型としての前記橋桁模型１２を用いて水槽試験による津波の波力計測を行う際に、前記橋桁模型１２が水面７ａに接した直後から水没するまでに該橋桁模型１２に作用した荷重を連続的に計測できる。このため、本発明の津波波力計測方法及び装置では、実際の橋桁１４に津波１５が作用した直後から、津波１５による水位上昇に伴って該橋桁１４が水没した状態となった後までの波力を計測することができる。

更に、前記橋桁模型１２に対する相対的な水位の制御は、該橋桁模型１２の昇降方向の移動量の制御により実施するようにしてあるため、高い制御性を得ることができる。又、橋桁模型１２の水７（水面７ａ）に対する相対的な速度は、台車４の走行速度の制御により実施するようにしてあるために、高い制御性を得ることができる。

したがって、本発明の津波波力計測方法及び装置では、実際の橋桁１４に作用する津波１５の周期、水位、速度に関する再現性を高いものとした条件の下で、前記橋桁１４に作用する津波１５の波力を計測することができる。

しかも、本発明の津波波力計測方法及び装置は、従来、船舶の模型を用いて航行時に生じる抵抗を計測するための試験装置として広く用いられている曳航水槽１を利用して、容易に実現することができる。

更に、本発明の津波波力計測方法及び装置では、前記曳航水槽１の台車４の走行速度を変更させることにより、津波１５（図２（ａ）参照）の波速を変更した条件での計測を容易に行うことができる。更には、前記台車４の走行方向を反転させることにより、前記橋桁模型１２には、当初の台車４走行方向とは逆方向から水圧を作用させることができるため、該方向からの水圧を作用させながら前記橋桁模型１２を徐々に引き上げる操作を行うことにより、津波１５の引き波が橋桁１４に作用するときに該橋桁１４が受ける荷重（波力）の計測も実施することが可能になる。

次に、図４（ａ）（ｂ）は本発明の実施の他の形態として、図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態の変形例を示すもので、構造物模型として、橋桁模型１２に代えて、地上に直接建設される構造物１６の構造物模型１７を用いるようにしたものである。

したがって、本実施の形態の津波波力計測装置は、図示してないが、図１と同様の構成において、昇降台８の下方に、ロードセル１０と、上下に延びる棒状の連結部材１１を介して、橋桁模型１２を取り付けた構成に代えて、前記昇降台８の下方に、前記と同様のロードセル１０と連結部材１１を介して前記構造物模型１７が取り付けられた構成としてある。

更に、本実施の形態では、制御器１３における制御則について、前記構造物模型１７に対応した変更を加えるようにしてある。

すなわち、図４（ａ）に示すように、前記構造物１６は、地上に直接建設されたものであるため、該構造物１６には、図２（ａ）に示したと同様の津波１５の先端部の段波状部分１５ａが作用するようになる。

そこで、先ず、図４（ａ）に示した前記津波１５の波形については、前記構造物１６への作用が開始される点が、該津波１５の先端部に一致しているので、該津波１５の波形について、地上面を基準（Ｈ０）とする水位Ｈの時系列変化を求める。

次に、前記のようにして求められた構造物１６に作用する津波１５の水位Ｈの時系列変化は、前記構造物模型１７の実際の構造物１６に対する縮尺に対応したフルードの相似則が得られるように寸法及び時間を縮小させる計算処理を行って、津波１５をモデル化した波について、図４（ｂ）に二点鎖線で示すように、該構造物模型１７に対応させた水位ｈの時系列変化を有する波形とさせる。

更に、前記制御器１３では、図２（ｂ）で説明した手順と同様に、図４（ｂ）に二点鎖線で示された前記水位ｈの値の反数として求められる値を、図４（ｂ）に実線で示す如き前記構造物模型１７の位置制御量ｘの時系列変化として設定するようにしてある。又、図２（ｂ）と同様に、前記位置制御量ｘがゼロとなる時点ｔよりも以前に、前記位置制御量ｘをプラス側の或る値からゼロへと変化させる制御を行うための設定を行うようにしてある。この前記時点ｔよりも以前の期間における前記位置制御量ｘの変化率（図４（ｂ）における傾き）は、前記時点ｔの直後の位置制御量ｘの変化率に近似させるようにしておけばよい。

その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

以上の構成としてある本実施の形態によれば、前記図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様の処理により、構造物模型１７に作用する荷重を計測することにより、前記地上に直接建設された実際の構造物１６に作用する津波１５の周期、水位、速度に関する再現性を高めた状態で、該構造物１６に津波１５が作用するときに、該構造物１６が受ける荷重を算出することができて、前記図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次いで、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、本発明の実施の更に他の形態として、図４（ａ）（ｂ）の実施の形態の応用例を示すもので、構造物模型１７として、地形模型１８付きの構造物模型１７を用いるようにしたものである。

この場合、前記地形模型１８が受ける水７の抵抗が、本来の計測目的である構造物模型１７に作用する荷重の計測結果に影響しないようにする必要がある。

よって、前記地形模型１８は、前記構造物模型１７とは切り離した状態としてあり、図示してないが、昇降台８（図１参照）の下側に、別の連結部材１９を介して取り付けた構成とすればよい。

その他の構成は図４の実施の形態と同様としてある。

本実施の形態によれば、図５（ａ）に示したように、構造物模型１７及び地形模型１８を水面７ａよりも上方に配置させた状態から、下降を開始させると、図５（ｂ）に示すように、前記地形模型１８が水面に没入を開始した時点で、該地形模型１８に対する水７の遡上が開始される。

更に、前記構造物模型１７及び地形模型１８を下降させると、前記地形模型１８を遡上した水７が、前記構造物模型１７に最初に衝突するようになる。

その後は、図５（ｄ）に示すように、前記構造物模型１７がすべて没水した配置となるまで、前記構造物模型１７及び地形模型１８を下降させるようにする。

これにより、本実施の形態では、前記構造物模型１７に作用した荷重の計測結果を基に、前記地形模型１８に対応する実際の地形を遡上する津波１５が実際の構造物１６（図４（ａ）参照）に作用するときに該構造物１６が受ける荷重を計測することができる。

図６は本発明の実施の更に他の形態を示すもので、図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様の構成において、構造物模型に対し相対的な水の流れを発生させるための試験水槽として、曳航水槽１を用いる構成に代えて、回流水槽２０を用いる構成としたものである。

前記回流水槽２０は、水路形状の水槽本体２１の両端部に、水７を循環させるためのポンプ２３付きの循環流路２２を接続した構成としてある。

前記水槽本体２１の上側には、図１に示した架台６と同様の架台６が支持部材２４を介して取り付けてあり、該架台６には、図１に示したものと同様に、ボールねじ機構９により昇降させる昇降台８が取り付けられ、該昇降台８の下側に、ロードセル１０と連結部材１１を介して、構造物模型としての橋桁模型１２が取り付けられている。

更に、本実施の形態では、前記橋桁模型１２に対する相対的な水の流れは、前記ポンプ２３の運転により前記水槽本体２１に水７を循環流通させることにより生じる。

この点に鑑みて、本実施の形態では、制御器１３の波速制御部１３ｂは、図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様の処理により求めた津波１５をモデル化した波の速度ｖの値を、前記回流水槽２０のポンプ２３へ、指令として与えるようにしてある。これにより、前記ポンプ２３の運転の制御により、前記水槽本体２１に、前記橋桁模型１２に対して前記速度ｖに一致した相対速度で移動する水７の流れを発生させることができるようにしてある。

その他の構成は図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したものと同様であり、同一のものには同一の符号が付してある。

以上の構成としてある本実施の形態の津波波力計測装置を用いる場合は、先ず、橋桁模型１２を前記水槽本体２における水面よりも上方に配置させた状態で、前記ポンプ２３の運転により、前記水槽本体２に、前記所定の流速の水７の流れ（定常流）を形成させる。

その後は、図１乃至図３の実施の形態と同様に、前記制御器１３の相対水位制御部１３ａより、前記ボールねじ機構９の駆動モータ９ａへ橋桁模型１２の位置制御量ｘの指令を与えるようにする。

これにより、本実施の形態によっても、図１乃至図３（ａ）（ｂ）（ｃ）の実施の形態と同様に、実際の橋桁１４に津波１５が作用するときに該橋桁１４が受ける波力を計測することができて、同様の効果を得ることができる。

しかも、本実施の形態の津波波力計測方法及び装置は、従来、船舶の模型を用いて航行時に生じる抵抗を計測するための試験装置として広く用いられている回流水槽２０を利用して容易に実現することができる。

なお、本発明は、前記実施の形態にのみ限定されるものではなく、橋桁模型１２や構造物模型１７を、所定の昇降ストロークで昇降動作させることができるようにしてあれば、架台６、昇降台８、ロードセル１０及び連結部材１１のサイズや形状は自在に変更してよく、又、昇降駆動装置は、ボールねじ機構９以外の任意の形式の昇降駆動装置を採用してもよい。

本発明の津波波力計測方法及び装置は、津波が作用する可能性がある構造物であって、その津波の影響の評価が望まれる任意の構造物の模型に適用してよい。更に、本発明の津波波力計測方法及び装置は、陸上の構造物のみではなく、海上に杭で支持された状態で設置される滑走路や、アンカーにより上下動が制限される半潜水式プラットフォームや、その他の海上の構造物に作用する津波波力の計測に適用してもよい。

橋桁模型１２や構造物模型１７に作用する荷重を計測することができれば、荷重計測手段は、ロードセル１０以外の任意の形式の荷重計測手段を採用するようにしてもよい。又、該荷重計測手段の形式に応じて設置個所は適宜変更してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 曳航水槽（試験水槽）、７ 水、７ａ 水面、９ ボールねじ機構（昇降駆動装置）、１０ ロードセル（荷重計測手段）、１２ 橋桁模型（構造物模型）、１３ 制御器、１３ａ 相対水位制御部、１３ｂ 波速制御部、１５ 津波、１６構造物、１７ 構造物模型、２０ 回流水槽（試験水槽）、ｘ 位置制御量

Claims (4)

1. 試験水槽にて、或る構造物の構造物模型に対する相対的な水の流れを、津波を前記構造物模型の縮尺に応じてモデル化した波の流速に一致した流速で発生させ、
   この状態で、前記構造物模型を、前記試験水槽の水面よりも上方位置から、該水面に接する位置まで下降させ、
   更に、前記構造物模型を、前記津波をモデル化した波の時系列変化する水位の値の反数に応じた位置制御量で、前記水面下に没する位置まで下降させるようにし、
   且つ前記構造物模型が水面に接した時点以降に受ける荷重を計測して、その計測結果を基に、前記或る構造物に津波が作用するときに該或る構造物が受ける波力を求めるようにすること
   を特徴とする津波波力計測方法。
2. 試験水槽として曳航水槽を用いて、昇降できるようにした或る構造物の構造物模型を前記曳航水槽に沿い移動できるようにし、前記構造物模型に対する相対的な水の流れを、前記構造物模型の移動で形成させるようにする
   請求項１記載の津波波力計測方法。
3. 構造物模型として橋桁模型を用いるようにする
   請求項１又は２記載の津波波力計測方法。
4. 或る構造物模型と、
   前記構造物模型に対して相対的な水の流れを発生させるための試験水槽と、
   前記試験水槽内にて前記構造物模型を水面よりも上方位置から、水没する位置まで昇降させるための昇降駆動装置と、
   前記構造物模型を前記水面に接触させた時点以降に該構造物模型に作用する荷重を計測するための荷重計測手段と、
   制御器を備え、
   該制御器は、前記試験水槽にて発生させる前記構造物模型に対して相対的な水の流れの流速を、津波を前記構造物模型の縮尺に応じてモデル化した波の流速に一致した流速に制御する波速制御部と、
   前記昇降駆動装置に対し、前記構造物模型を、前記試験水槽の水面よりも上方位置から、前記水面に接する位置まで下降させ、更に、該構造物模型を、前記津波をモデル化した波の時系列変化する水位の値の反数に応じた位置制御量で、前記水面下に没する位置まで下降させるよう指令を与える相対水位制御部とを備える構成としたこと
   を特徴とする津波波力計測装置。

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