JP6434874B2

JP6434874B2 - 浮体式フラップゲート

Info

Publication number: JP6434874B2
Application number: JP2015158232A
Authority: JP
Inventors: 竜太吉識; 暢板垣; 真一佐山
Original assignee: Hitachi Zosen Corp
Current assignee: Hitachi Zosen Corp
Priority date: 2015-08-10
Filing date: 2015-08-10
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2035-08-10
Also published as: KR20170018764A; US20170044731A1; US9903081B2; JP2017036595A; KR102466645B1; CN106436657B; CN106436657A

Description

本発明は、例えば防潮堤の一部として或いは防潮堤の開口部に設置され、津波や高潮の時に海水が陸側に流れ込まないように、扉体を浮上させる浮体式フラップゲートに関するものである。本発明は、特に、カウンタウエイトなどの助力を必要とし、設置場所の径間が広い場合に適した浮体式フラップゲートに関する。

津波や高潮の時、海水の流入初期に、扉体の浮上動作が遅れて海水が陸側に越流することがなく、また、水位低下時には容易に倒伏し、かつ急激に倒伏するという危険な挙動もない浮体式フラップゲートがある（例えば特許文献１）。

図５に示す従来の浮体式フラップゲート１０１は、扉体１０２の先端部の幅方向全域に例えば１本のロッド１０３が取付けられ、水圧荷重の支持とワイヤロープ１０４の一端を取付ける機能を有している。

ワイヤロープ１０４の他端は、倒伏時の扉体１０２の先端側１０２ｂの上方で戸当り１０５に設置された定滑車１０６と、扉体１０２の基端側１０２ａの上方で設置された定滑車１０７を介してカウンタウエイト１２０に取付けられている。よって、平常時、カウンタウエイト１２０の重量は常に扉体１０２の先端部に作用するようになっている。なお、図５においてｒｓは開口部の路面、１２１は戸当り（格納部）である。

従来の浮体式フラップゲート１０１は、海水が流入し始めた初期の段階で、カウンタウエイト１２０が降下し、それによって扉体１０２は起立方向に引っ張られ、起立を補助される（図６（ａ）〜（ｂ）の動作を参照）。

このような、扉体の先端部の両端にロープの張力を作用させて起立の補助力として利用するタイプの浮体式フラップゲートでは、扉体の幅が長くなるほど、平常時においてロープの張力によって生じる扉体先端部のたわみが大きくなる。そして、扉体先端部のたわみは、平常時、路面からの浮き上がりとなって、人や車両の安全な走行に支障をきたすおそれがある。

なお、たわみ量を許容値以下に収めるために、扉体の厚さを大きくし、剛性を高めることが考えられるが、その場合は扉体の重量が必然的に増加する。扉体の重量増加は、設備全体の重量増加につながり、コストアップとなってしまう。

特開２０１２−２４１４４９号公報

本発明が解決しようとする課題は、カウンタウエイトなどの助力を必要とする浮体式フラップゲートを径間の広い場所に設置する場合、扉体のたわみを抑えるには、扉体の厚さが大きくなって重量が増加し、設備全体の重量増加につながるという点である。

本発明は、例えばカウンタウエイトなどの助力を必要とする長径間タイプの浮体式フラップゲートであっても、扉体の厚さを大きくすることなく、ロープの張力によって生じる扉体先端部のたわみ（平常時における路面からの浮き上がり）を防止することを目的としてなされたものである。

本発明は、
津波、高潮による増水時に海水が流入する方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
前記扉体の先端側に取り付けられた上部桁と、
前記上部桁に内包され、両端部がそれぞれロープの一端と連結される扉体吊用梁と、
前記ロープの他端側に接続された引張手段と、
平常時、前記扉体吊用梁にかかる前記引張手段による前記ロープの張力に対する反力を前記上部桁に等分に作用させるための調整部材と、
を備えたことを最も主要な特徴としている。

上記本発明では、扉体の先端側に取り付けられた上部桁に、扉体吊用梁を内包し、この扉体吊用梁の両端部に、他端側が例えばカウンタウエイト、圧縮コイルばね、引張りコイルばね等の引張手段と接続されたロープの一端を連結する。

本発明の構成によると、扉体吊用梁の両端部にかかるカウンタウエイトの重量は扉体の自重により作用する力より小さいため、浮力の作用しない平常時においては、釣り合って静止している。この時、扉体吊用梁にかかるカウンタウエイトの重量によるロープの張力に対する反力を調整部材によって上部桁に等分に作用（均等に分布して作用）させることになって、扉体の先端側に取り付けた上部桁の部分にたわみを生じさせることがない。

本発明では、扉体の先端部を構成する上部桁に扉体吊用梁を仕込み、カウンタウエイトの重量によってたわんだ梁から調整部材を介して上部桁に等分布の力（等分布荷重）を伝達させ、たわんだ梁の上に上部桁が平坦に載るように調整可能な構造を採用した。よって、浮体式フラップゲートを径間の広い場所に設置する場合でも、扉体先端部のたわみを抑制できるので、人や車両が安全に走行できる。

本発明の浮体式フラップゲートの全体概要図で、側面側から見た図である。本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体倒伏時の上部桁及び扉体吊用梁の取り付け状態を説明する図である。本発明の浮体式フラップゲートにおける上部桁及び扉体吊用梁の取り付け状態を説明する図で、（ａ）は図２のＡ−Ａ位置における一部切り欠き断面図、（ｂ）は調整部材として用いるボルトの部分の拡大図である。本発明の浮体式フラップゲートにおける扉体起立時の扉体吊用梁の状態と、抜け防止材の役割を説明する図で、（ａ）は図２のＡ−Ａ位置における一部切り欠き断面図、（ｂ）は抜け防止材を設けた部分の拡大図である。従来の浮体式フラップゲートの概略構成図で、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）は正面から見た図、（ｃ）は平面から見た図である。カウンタウエイトを助力として利用する従来の浮体式フラップゲートの動作原理を説明する図で、（ａ）は流入初期、（ｂ）は起立中期、（ｃ）は起立後期を示した図である。

本発明は、例えばカウンタウエイトなどの助力を必要とする長径間タイプの浮体式フラップゲートであっても、扉体の厚さを大きくすることなく、扉体先端部のたわみを防止するという目的を、扉体吊用梁にかかるカウンタウエイトの重量によるロープの張力に対する反力を調整部材によって上部桁に等分に作用（均等に分布して作用）させることによって実現した。

以下、本発明の実施例を、図１〜図４を用いて詳細に説明する。図１は本発明の浮体式フラップゲートの概略構成を示した図である。

図１において、１は、例えば防波堤の開口部の路面ｒｓに設置される本発明の浮体式フラップゲートである。この浮体式フラップゲート１は、津波や高潮の発生による増水時、押し寄せてくる海水Ｗの水圧を利用して、海水が流入する方向（図１中の矢印の方向）に高さ方向の平面内で、基端側２ｂの回転中心２ａを支点として扉体２の先端側２ｃを浮上揺動させて防潮堤の開口部を水密状態に遮断し、海水が陸側の生活空間に流入するのを防ぐものである。なお、扉体２の幅方向の両側には側部水密ゴム（不図示）が取り付けられている。

図１に示す本発明の浮体式フラップゲート１は、扉体２の先端側２ｃの最も先端の部分に上部桁２ｄが取り付けられている。上部桁２ｄは、図２に示すように、扉体２が倒伏状態のときに、上方及び側方に位置する３つの面が鋼板で構成され、下方は開放状態となっている鋼構造の桁である。ここで、図２を参照すると、上部桁２ｄの「上方に位置する面」は、上部桁２ｄを構成する３つの面のうち、扉体２の上面と連続するように設けられた１つの面２ｄａである。また、上部桁２ｄの「側方に位置する面」は、前記上方に位置する面２ｄａにおける扉体２の高さ方向の両側端から下方へ扉体２の厚さ分だけ延ばした２つの面２ｄｂ及び２ｄｃである。

本実施例では、前記上部桁２ｄの内側には、両端にロープ連結軸３ａを備えた鋼体からなる扉体吊用梁３が内包されている。この扉体吊用梁３と上部桁２を構成する鋼板の内側面の間には隙間が存在している。そして、この扉体吊用梁３の両端部のロープ連結軸３ａを、両側の側部戸当り９に設けた案内溝を貫通してその格納部内に突出させ、この突出させたロープ連結軸３ａにそれぞれワイヤロープ４の一端を取付けている。

ワイヤロープ４の他端は、それぞれの側部戸当り９の格納部内の、例えば倒伏時の扉体２の先端上方及び基端側に、図１に示すように第１の定滑車７及び第２定滑車８を介して、カウンタウエイト５に接続されている。なお、本発明は、第１の定滑車７及び第２定滑車８を設ける位置や高さについては限定しない。

よって、平常時、カウンタウエイト５の重量はワイヤロープ４を介して扉体吊用梁３に常に作用している。なお、図１において、１０は、扉体２の浮上限位置を規定するためのテンションロッドである。

第１の定滑車７は、一例として、扉体２が起立した時の水平面（路面ｒｓと同一平面）に対する傾斜角θが例えば４５度になった時にカウンタウエイト５が最下点となるように設置している。この傾斜角θは、１０度〜８０度の範囲であれば問題はなく、適宜所望の角度に設計できる。

よって、高潮や津波の発生時、押し寄せてきた海水が浮体式フラップゲート１を越えて陸側に流れ込もうとした時に、本発明の浮体式フラップゲート１は、押し寄せてきた海水が扉体２に作用して発生する浮力により、扉体２は無動力かつ人の操作なしに浮上する。その浮上開始時、カウンタウエイト５が降下することで、扉体２の浮上を補助する。そして、水平面に対する扉体２の傾斜角θが４５度になると、カウンタウエイト５は最下点の位置となる。水平面に対する扉体２の傾斜角θが４５度を超えると、扉体２の起立により、カウンタウエイト５が上昇するので、カウンタウエイト５が抵抗となって扉体２の起立速度を減速し、起立完了時の衝撃力を緩和する。

なお、この起立完了時に、ワイヤロープ４の張力によって扉体吊用梁３が上部桁２ｄの開放状態となっている下方側から抜け出してしまうのを防止するために、本実施例では、上部桁２の側方の両端２か所に抜け防止材２ｅを設けている。

高潮や津波が引いて水位が低下した場合、倒伏初期は、カウンタウエイト５が下降し、扉体２は倒伏方向に引っ張られて水位の低下に追従して倒伏する。そして、水平面に対する扉体２の傾斜角θが４５度になると、扉体２とワイヤロープ４が一直線になり、カウンタウエイト５は最下端の位置となる。水平面に対する扉体２の傾斜角θが４５度より小さくなると、扉体２の倒伏により、カウンタウエイト５が上昇するので、カウンタウエイト５が抵抗となって扉体２の倒伏速度を減速し、倒伏完了時の衝撃力を緩和する。

次に、図２〜図４を参照して、上部桁２と扉体吊用梁３の間の距離を調整するための調整部材６ｂの構造を説明する。図２に示すように、上部桁２ｄの扉体倒伏時における上面２ｄａには、上部桁２ｄの長手方向に所要の間隔でボルト孔６ａが設けられている。

扉体倒伏時、カウンタウエイト５に連結されたワイヤロープ４は、扉体吊用梁３の両端のロープ連結軸３ａに連結されて、扉体吊用梁３を上向きに持ち上げようとする力が常に作用している。カウンタウエイト５の重量によりワイヤロープ４から作用する力は、扉体２の自重により作用する力より小さいため、浮力の作用しない平常時においては、この状態で釣り合い静止している。

本実施例では、ボルト孔６ａを介して上部桁２ｄと扉体吊用梁３の間に介在させるボルト６ｂを調整部材として使用し、扉体吊用梁３の両端にかかるカウンタウエイト５の重量によるワイヤロープ４の張力Ｆに対する反力を、図３の複数の矢印ｆに示すように、ボルト６ｂを介して上部桁２ｄに等分に作用（均等に分布して作用）させる。なお、ボルト６ｂは、上部桁２ｄと扉体吊用梁３を締結するものではなく、ボルト孔６ａに差し込むことで上部桁２ｄと扉体吊用梁３の間に介在させて、その距離を調整する部材である。

上記構成の本発明では、扉体吊用梁３は上部桁２の内部でたわんだ状態となるが、上部桁２は、たわんだ扉体吊用梁３からボルト６ｂを介してカウンタウエイト５の重量によるワイヤロープ４の張力Ｆに対する反力が径間方向にわたって均等に分散されるので、たわみが生じず、路面ｒｓとの間を平滑に保つことが可能となる。よって、本発明の浮体式フラップゲート１は、平常時における扉体２のたわみを抑制することができ、平滑な路面が形成されて、人や車の安全な走行に寄与できる。
なお、カウンタウエイト５の重量は、扉体２の自重により作用する力より小さくしており、扉体吊用梁３はカウンタウエイト５の重量によりたわんでいるが、それ以上にたわまない剛な梁としている。

以上の説明では、扉体倒伏時における扉体吊用梁３のたわみと調整部材として用いるボルト６ｂの作用について述べたが、扉体吊用梁３のたわみは、扉体倒伏時が最大であり、津波、高潮による増水時は、扉体２が回転浮上するにつれて扉体２の自重による扉体吊用梁３のたわみは徐々に小さくなる。そして、扉体２が起立完了したときには、図４に示すように、扉体吊用梁３のたわみは殆ど認められない状態になっている。

補足すると、起立完了時に扉体吊用梁３の撓みは完全に０になる訳ではなく、扉体中心位置のボルト６ｂと抜け防止材２ｅを支持点としてロープ連結軸３ａを作用点とした撓みが僅かに生じているが、図４（ａ）に示すように、２ｅと３ａの間は距離が短いために、起立完了時には、実用上問題にならない小さなレベルの撓みしか生じていない。よって、扉体２が起立完了した時点では、調整部材の機能は不要である。なお、起立完了時は、前述の抜け防止材２ｅが扉体吊用梁３の抜け出しを防止しており、この抜け防止材２ｅがカウンタウエイト５の重量を受けている。

また、上部桁２ｄに設けたボルト孔６ａとこのボルト孔６ａに螺合されるボルト６ｂからなる調整手段６を用いた上記実施例の構成によれば、ボルト６ｂのねじ込み量を変更するだけで、上部桁２ｄと扉体吊用梁３の距離を自在に調整できるので好適である。

すなわち、扉体先端部のたわみを防止する構成としては、あらかじめ逆向きに反るように製作されたアーチ状のキャンバーを利用することも考えられるが、本発明の場合は、扉体吊用梁３は自然に反る状態にまかせておけばよく、調整部材として設けたボルト６ｂにより上部桁２ｄと扉体吊用梁３の距離を最適なものに調整できる。よって、上部桁と扉体吊用梁を用いる本発明の構成は、キャンバーを製作する前記構成と比較すると、製作の手間が少なくて済み、コスト面においても有利である。

本発明は、前記の実施例に限るものではなく、各請求項に記載の技術的思想の範疇であれば、適宜実施の形態を変更しても良いことは言うまでもない。

例えば、側部戸当り９の格納部における第１の定滑車７、第２の定滑車８の設置態様は図１に示した実施例に限らない。また、必要に応じて、動滑車を用いても良い。

また、上記に示した実施例では、扉体２の浮上限位置を規定するテンションロッド１０を設置しているが、このテンションロッド１０は必ずしも必須の部材ではない。

また、上記実施例では、ワイヤロープ４を使用しているが、扉体吊用梁３のロープ連結軸３ａに連結されるロープは、ポリアミド系、ポリエステル系、ポリエチレン系、ポリプロピレン系、アラミド系、ポリアリレート系、超高密度ポリエチレンなどの繊維ロープを使用しても良い。

また、上記実施例においては、ワイヤロープ４を引っ張る手段として、カウンタウエイト５を用いる例を示したが、引張手段はこれに限らない。例えば、圧縮コイルばね、引張りコイルばね等の、ばね機構を用いた引張手段でも良い。

また、上記に示した実施例では、扉体倒伏時に下方のみが開放状態となっている上部桁２ｄを用いる例を示したが、上部桁２の形状はこれに限らない。例えば、横断面がＬ字状の鋼体で上部桁２を構成しても良い。

また、ボルト孔６ａは、上部桁２ｄの長手方向に等間隔に設ける望ましい一例を示したが、間隔を等しくすることは必ずしも必要でない。また、ボルト孔６ａを設ける数は、図３の例に限るものではない。

１浮体式フラップゲート
２扉体
２ａ回転中心
２ｂ基端側
２ｃ先端側
２ｄ上部桁
３扉体吊用梁
３ａロープ連結軸
４ワイヤロープ
５カウンタウエイト（引張手段）
６調整手段
６ａボルト孔
６ｂボルト（調整部材）
７第１の定滑車
８第２の定滑車
９側部戸当り
１０テンションロッド

Claims

津波、高潮による増水時に海水が流入する方向に高さ方向の平面内で扉体の先端側が基端側を支点として回転浮上可能に構成した浮体式フラップゲートであって、
前記扉体の先端側に取り付けられた上部桁と、
前記上部桁に内包され、両端部がそれぞれロープの一端と連結される扉体吊用梁と、
前記ロープの他端側に接続された引張手段と、
平常時、前記扉体吊用梁にかかる前記引張手段による前記ロープの張力に対する反力を前記上部桁に等分に作用させるための調整部材と、
を備えたことを特徴とする浮体式フラップゲート。
前記調整部材は、前記上部桁の長手方向に所要の間隔で設けられたボルト孔に差し込むことにより、前記上部桁と前記扉体吊用梁の間に介在させるボルトであることを特徴とする請求項１に記載の浮体式フラップゲート。