JP7386371B1 - 防災構造物 - Google Patents

Abstract

【課題】土石流等の発生が想定される渓流等に、発生した土石流等を堰き止めるための砂防堰堤を構築する上で、隣接する柱部材間に架設される水平材に生じる曲げモーメントを低減する。【解決手段】構築対象のいずれかの方向に間隔を置いて配列する複数個の柱部材２、２と、隣接する柱部材２、２間に、高さ方向に間隔を置いて架設される鋼管コンクリート製の複数本の水平材３から防災構造物１を構成し、水平材３の軸方向両側の端面に、水平材３の軸方向に直交する平面に対し、下流側から上流側へかけて水平材３の軸方向の長さが次第に増す向きに傾斜した傾斜面３ａを形成し、この傾斜面３ａを受ける柱部材２の支持面２ａに水平材３の傾斜面３ａに対応した傾斜面を持たせ、水平材３の傾斜面３ａを柱部材２の支持面２ａに面接触させながら、柱部材２に支持させる。【選択図】図１

Description

本発明は例えば土石流や流木等の発生が想定される渓流その他の構築対象に、発生した場合の土石流等を堰き止める目的で構築される砂防堰堤等の防災構造物に関するものである。

例えば渓流等に土石流等を堰き止める目的で構築される、バットレスを使用する形式の砂防堰堤は渓流の幅方向に隣接するバットレス間に水平材を架設すればよいことから、構造が比較的簡素である他、土石等を受け止めたときの衝撃（運動エネルギ）を、バットレスを通じて渓床や基礎コンクリート等に伝達することができる利点を有する（特許文献１～３参照）。

但し、特許文献１のように水平材（天端スラブ）をバットレス上に構築し、隣接するバットレスに接合する場合、水平材は両端固定梁になるため、土石から集中荷重を受けたときには、軸方向の中央部と両端部で最大になる曲げモーメントを負担する状態になる。

特許文献２、３のように水平材を隣接するバットレス間に架設し、嵌合手段でバットレスに接続する場合には、水平材は単純梁になるため、集中荷重に対しては軸方向の中央部で最大になる曲げモーメントを負担する状態になる。

この他、軸方向に２分割され、それぞれの一方の端部においてバットレスに相当する控え材に接合される水平材の他方の端部間に跨る鞘管を用いて両水平材を接続する方法もある（特許文献４、５参照）。これらの例では水平材は鞘管が跨る他方の端部を自由端とする片持ち梁になるため、水平材の一方の端部に生じる曲げモーメントが最大になる。

特開２００２－１８０４４１号公報（段落００２２～００２８、００４１～００４４、図１、図４） 特開２００５－３３６８０２号公報（段落００１８～００３７、図１～図６） 特開２０１０－８４４５５号公報（段落００２５～００４０、図１～図８） 特開２０１３－２０４２７２号公報（請求項３、段落００２９～００５１、図１～図５） 特開２０２１－１５６１２３号公報（請求項１、段落００２３～００３２、図１、図４、図５）

いずれの例でも、水平材には土石から受ける衝撃力（集中荷重）による反力が材軸に直交する方向にのみ作用するため、水平材は想定される衝撃力に応じた最大曲げモーメントに耐え得る断面性能を持つ必要がある。

本発明は上記背景より、隣接するバットレス等の柱部材間に架設される水平材に生じる曲げモーメントを低減し得る構造の水平材を用いた形態の防災構造物を提案するものである。

請求項１に記載の発明の防災構造物は、構築対象のいずれかの方向に間隔を置いて配列する複数個の柱部材と、前記の方向に隣接する前記柱部材間に、高さ方向に間隔を置いて架設される鉄筋コンクリート製の複数本の水平材とを備え、
前記水平材の軸方向両側の端面が前記水平材の軸方向に直交する平面に対し、前記構築対象の下流側から上流側へかけて前記水平材の軸方向の長さが次第に増す向きに傾斜した傾斜面を持ち、この水平材の前記傾斜面を受ける前記柱部材の支持面が前記水平材の前記傾斜面に対応した傾斜面を持ち、
前記水平材が前記傾斜面において前記柱部材の前記支持面に面接触しながら、前記柱部材に支持されていることを構成要件とする。

防災構造物は前記した砂防堰堤や流木捕捉工等の他、落石・雪崩防止柵等の、災害を引き起こす「移動する物体」を受け止める役目を担う構造物全般を指す。「柱部材」は防災構造物が砂防堰堤等である場合のバットレスや控え部材の他、水平材を支持するための防災構造物の構成部材を指す。バットレス以外の場合、柱部材は軸方向が鉛直方向を向く鉛直材であるとは限らず、軸方向は鉛直方向に対して傾斜した方向を向く場合もある。「移動する物体」とは、土石流や流木等の他、落石や土砂等の災害の原因になる物体を指す。以下では「移動する物体」を「土石流等」と言う。

「構築対象」は防災構造物が構築される場所を指し、砂防堰堤や流木捕捉工等の場合には渓流であり、落石・雪崩防止柵等である場合には法面等、またはそれに準じた場所である。「構築対象のいずれかの方向」は構築対象のいずれか一方向を指し、砂防堰堤等の場合には渓流の幅方向であり、落石防止柵等である場合には法面等に沿った水平方向等を指す。

「水平材の軸方向両側の端面は水平材の軸方向に直交する平面に対し、傾斜した傾斜面を持ち」とは、図５に示すように水平材３の軸方向両側の端面の少なくとも一部が、水平材３の軸方向に直交する平面と角度をなす傾斜面３ａを持つことを言う。「水平材」は必ずしも軸方向が完全な水平方向を向いて架設されるとは限らず、軸方向が水平方向に対して傾斜して架設されることもある。

「水平材の軸方向（材軸方向）」は水平材の架設（使用）状態での渓流の幅方向等、構築対象のいずれかの方向でもある。「水平材の軸方向に直交する平面」は、端面に傾斜がない通常の鉄筋コンクリート製の水平材（梁部材）の端面のことであり、架設状態での渓流の方向等、土石流等の流れの方向に平行な平面を指す。水平材３の端面は基本的には平面であるが、必ずしも端面の全面が平面である必要はなく、一部に曲面、あるいは凹凸面を含むこともある。「端面の少なくとも一部」とは、端面の一部に平面以外の面を含むことがあることを意味する。

「構築対象の下流側から上流側へかけて水平材の軸方向の長さが次第に増す向きに傾斜した」とは、図５に示すように架設状態での水平材３を平面（平面図）で見たとき、水平材３の軸方向長さが、構築対象の下流側（図の下側）から上流側（図の上側）へかけて次第に大きくなる向きに傾斜することを言う。構築対象が法面等の場合、「下流側」と「上流側」はそれぞれ下方側と上方側である。「傾斜面３ａ」は基本的には鉛直面であるが、必ずしも鉛直面である必要はなく、鉛直方向に対して傾斜した面であること、または曲面を含む面であることもある。上記の「土石流等の流れの方向」は「上流側から下流側へ向かう向き」である。

「傾斜面３ａを持ち」とは、水平材３を土石流等による衝撃力（荷重）の作用方向に見たとき、水平材３の端面全面が一様な傾斜面３ａであるとは限らないことを意味する。図５では水平材３の端面全面が一様な傾斜面３ａであるように形成された場合の例を示しているが、傾斜面３ａは図６－（ａ）、（ｂ）に示すように下流側から上流側の途中までの区間にのみ、または（ｃ）に示すように上流側から下流側の途中までの区間にのみ、形成されることもある。図６に示す例の場合、水平材３を衝撃力の作用方向に見たときの上流側寄りの一部、または下流側寄りの一部の軸方向長さは一定になり、その一部は傾斜面３ａを持たない端部の形状になる。

「水平材の傾斜面を受ける柱部材の支持面は水平材の傾斜面に対応した傾斜面を持ち」とは、水平材３の傾斜面３ａを土石流等の作用方向に支持する柱部材２の支持面２ａが水平材３の傾斜面３ａに実質的に平行で、傾斜面３ａに面接触可能な傾斜面を持つことを言う。「傾斜面を受ける」とは、柱部材２の支持面２ａが水平材３の傾斜面３ａを土石流等の作用方向に支持することを言う。

「面接触」は水平材３の傾斜面３ａと柱部材２の支持面２ａが必ずしも完全に面接触する必要はなく、全体的に面接触状態にあればよい。この柱部材２の支持面２ａも基本的には平面であるが、必ずしも平面である必要はない。水平材３の軸方向両側の傾斜面３ａはそれぞれの側の柱部材２の支持面２ａに面接触して土石流等の作用方向に支持される。

「水平材３は傾斜面３ａにおいて柱部材２の支持面２ａに面接触しながら、柱部材２に支持され」とは、水平材３の傾斜面３ａが柱部材２の支持面２ａに土石流等の作用方向に面接触した状態で、水平材３が柱部材２に鉛直方向下向きに支持されることを言う。水平材３は後述する柱部材２の「載置面２ｂ」に載置されることで、柱部材２に支持される。

水平材３の傾斜面３ａと柱部材２の支持面（傾斜面）２ａ同士は基本的には単純に接触するだけであるが、設計方針次第では互いに接合されることもある。接触面同士が接合された場合、水平材３の端部に曲げモーメントが生じるが、接触するだけの場合には、水平材３の端部には曲げモーメントは生じない。後述のように柱部材２の支持面２ａから受ける反力Ｆ２（＜Ｗ）に起因する曲げモーメントとせん断力が水平材３の軸方向に沿って生じるだけになる。接触面同士が接合された場合でも、後述のように曲げモーメントとせん断力を生じさせる、反力の軸方向に直交する成分Ｆ２が傾斜面３ａを持たない場合より小さくなるから、曲げモーメントとせん断力も小さくなる。

水平材３の軸方向両側の端面が軸方向に直交する平面に対して傾斜した傾斜面３ａを持ち、柱部材２の支持面２ａが水平材３の端面の傾斜面３ａに対応し、傾斜面３ａに面接触可能な傾斜面を持つことで、図５に示すように水平材３が土石流等による衝撃力２Ｗを受けたとき、水平材３の各傾斜面３ａから柱部材２の各支持面２ａにＷの力が作用する。

傾斜面３ａと支持面２ａが完全に面接触していると仮定すれば、水平材３の傾斜面３ａは柱部材２の支持面２ａに作用するＷの反力として、柱部材２の支持面２ａから支持面２ａに垂直な力Ｐを受ける。この反力Ｐは水平材３の軸方向と傾斜面３ａとのなす角度をθとすれば、Ｐ＝Ｗｃｏｓθであり、水平材３の軸方向に平行な成分Ｆ１＝Ｗｃｏｓθ・ｓｉｎθ（＝Ｗ／２・ｓｉｎ２θ）と、水平材３の軸方向に直交する成分Ｆ２＝Ｗｃｏｓθ・ｃｏｓθ＝Ｗ（ｃｏｓθ）^２とに分けられる。

特許文献１～５ではθ＝０°であるから、ｓｉｎθ＝０、ｃｏｓθ＝１であり、Ｆ１＝０、Ｆ２＝Ｗである。これに対し、本発明では０＜θ＜９０°であるから、Ｆ１＞０、０＜Ｆ２＜Ｗであり、水平材３には軸方向に直交する方向の、Ｗより小さい反力Ｆ２と共に、軸方向力Ｆ１が作用する。

軸方向力Ｆ１は水平材３の両傾斜面３ａ、３ａに互いに軸方向中心に向かって作用するため、軸方向圧縮力である。また０＜θ＜９０°であれば、Ｆ２＜Ｗであるから、水平材３の端面に傾斜面３ａがない場合より軸方向に直交する方向の反力は土石流等による衝撃力Ｗより小さくなり、曲げモーメントとせん断力は小さくなる。

例えばθ＝４５°の場合、ｃｏｓθ＝ｓｉｎθ＝１／√２であるから、Ｆ１＝Ｆ２＝Ｗ／２である。Ｆ１／Ｆ２＝ｓｉｎθ／ｃｏｓθよりθ＜４５°であれば、Ｆ１＜Ｆ２になり、θ＞４５°であれば、Ｆ１＞Ｆ２になる。因みにＦ１＝Ｗ／２・ｓｉｎ２θであるから、Ｆ１はθ＝４５°のときが最大になる。

言い換えれば、水平材３の端面に傾斜面３ａを形成することで、水平材３は柱部材２からの反力Ｆ１を軸方向圧縮力として受けることができると同時に、軸方向に分布する曲げモーメントとせん断力（応力）を低減できることを意味する。特に水平材３の軸方向に直交する方向の反力Ｆ２を小さくする上では、４５°＜θ＜９０°であることが望ましく、軸方向力Ｆ１を最大にするには、θ＝４５°であることが望ましい、と言える。

水平材３の端面に傾斜面３ａが形成されることで、軸方向に分布する応力（曲げモーメントとせん断力）を低減しながら、水平材３自体が軸方向圧縮力を受けることから、水平材３は圧縮力に対する耐力を有する鉄筋コンクリートで、特には圧縮力に対する耐力の高い鋼管コンクリート（コンクリート充填鋼管（ＣＦＴ））製作される。後者の場合、鋼管３１には円形鋼管と角形鋼管がある。コンクリート３２中には軸方向に沿って鉄筋（主筋）やＰＣ鋼材、繊維強化プラスチック等、引張力の導入が可能な材料の引張材が配置されることもある。

水平材３は軸方向両側の傾斜面３ａ、３ａにおいてそれぞれの側にある柱部材２の支持面２ａ、２ａに土石流等の作用方向に支持される。一方、柱部材２、２間への架設状態で水平材３が鉛直方向下向きに支持される上では、図７、図８に示すように柱部材２の上流側の表面等から凹部２１が形成されることが必要である（請求項２）。

土石流等の作用方向に見たとき、この凹部２１の下流側の側面が、水平材３を土石流等の流動方向に支持する支持面２ａになり、支持面２ａの下方と上方の凹部２１の内周面に、水平材３を上下から挟み込み、保持し得る載置面２ｂと保持面２ｃがそれぞれ形成される（請求項２）。「凹部２１の下流側の側面」は凹部２１を土石流等の流れの方向に（上流側から下流側へ）見たときの奥側の面を指す。

水平材３の軸方向両側の端部は傾斜面３ａにおいて柱部材２の支持面２ａに土石流等の流動（衝撃力の作用）方向に接触しながら、載置面２ｂと保持面２ｃに上下から挟まれる状態になる（請求項２）。「水平材３の端部が載置面２ｂと保持面２ｃに上下から挟まれる」とは、水平材３端部の下面は載置面２ｂに接触するものの、上面が保持面２ｃに接触しない場合があることを意味する。

構築対象のいずれかの方向（渓流の幅方向等）には、凹部２１は水平材３が架設される側に形成されるため、柱部材２の中心に関して両側に形成される部位と、片側にのみ形成される部位がある。「構築対象のいずれかの方向（渓流の幅方向等）」は、柱部材２がバットレスである場合の柱部材２の厚さ方向である。

水平材３は隣接する柱部材２、２間に架設されるため、柱部材２が渓流の幅方向等、構築対象のいずれかの方向の片側に配置される部位では、凹部２１は中心の片側にのみ形成される。柱部材２が構築対象のいずれかの方向（渓流の幅方向等）の中間部に配置される部位では、柱部材２を挟んだ両側に水平材３が架設されるため、図７、図８に示すように中心の両側に凹部２１、２１が形成される。

水平材３が柱部材２に下向きに支持される上では、水平材３は凹部２１の載置面２ｂ上に載置されればよく、必ずしも保持面２ｃに保持される必要はないとも言える。但し、土石流等から衝撃力を受けたときに、保持面２ｃがなければ、水平材３が浮き上がり易く、凹部２１内に留まることが難しいこともあるため、想定される衝撃力の程度次第では、水平材３が衝撃に耐える上で、保持面２ｃの形成は必要になることが多い。

請求項２では柱部材２の上流側から凹部２１が形成されることで、水平材３の軸方向両側の端部は凹部２１内に納まるため、水平材３は傾斜面３ａにおいて支持面２ａに接触しながら、凹部２１内で鉛直方向にも拘束され、水平材３の自重が凹部２１内の底面（載置面２ｂ）に支持されると同時に、保持面２ｃにおいて鉛直方向上向きの移動に対しても拘束される。

特に凹部２１内に水平材３の端部が納まった状態での水平材３の上流側の、柱部材２の上流側の表面に、水平材３の凹部２１内からの脱落を阻止するための拘束部２ｄを形成すれば（請求項３）、水平材３の端部が凹部２１内に納まり、傾斜面３ａが支持面２ａに面接触しながら、柱部材２に支持された状態での凹部２１内からの離脱に対する安定性が確保される。拘束部２ｄは図７、図９に示すように柱部材２の一部として形成される場合と、図８に示すように別体の拘束材２ｅとして着脱自在に組み合わせられる場合がある。請求項３における「拘束部２ｄが配置されている」とは、拘束部２ｄとしての拘束材２ｅが配置されていることを意味する。

水平材３は隣接する柱部材２、２間には、基本的に柱部材２の上流側から平行移動するか、軸方向の一方側の端部がその側の柱部材２の凹部２１内に差し込まれた後、他方側の端部が一方側の端部を中心として水平方向に回転することで、その側の柱部材２の凹部２１内に差し込まれて架設される。この関係で、隣接する柱部材２、２の一方の凹部２１の表面側に形成される拘束部２ｄが柱部材２の一部である場合、原則として他方の拘束部２ｄ（拘束材２ｅ）は別体として形成される。

但し、水平材３の一方側の端部がその側の凹部２１内で水平材３の軸方向に移動可能な空間が確保される場合には、他方側の端部を回転させる必要はないため、必ずしも他方の拘束部２ｄが別体として形成される必要はない。

いずれの場合も、水平材３の断面形状が円形状である場合、または鋼管コンクリートの場合の鋼管３１が円形鋼管である場合には、凹部２１内に納まり、土石流等の作用方向に支持された水平材３の端部が、衝撃力の反力等、上流側に向かう何らかの力を受けて、または軸回りに回転して凹部２１内から脱落することは阻止されるため、水平材３が土石流等を堰き止める機能は維持される。

水平材３の断面形状が方形状である場合、または鋼管コンクリートの場合の鋼管３１が角形鋼管である場合には、水平材３が軸回りに回転することは生じにくいため、円形鋼管の場合より凹部２１からの離脱の可能性は低いが、凹部２１の上流側に拘束部２ｄが形成されていれば（請求項３）、水平材３が上流側に向かう力を受けた場合でも、凹部２１内からの脱落は確実に阻止される。

構築対象のいずれかの方向に隣接する柱部材間に架設される鉄筋コンクリート製水平材の軸方向両側の端面に、水平材の軸方向に直交する平面に対し、構築対象の下流側から上流側へかけて水平材の軸方向長さが次第に増す向きに傾斜した傾斜面を形成すると共に、水平材の傾斜面を受ける柱部材の支持面に、水平材の傾斜面に対応した傾斜面を形成するため、水平材が受ける土石流等による衝撃力の、柱部材からの反力を傾斜面に垂直な方向に受けることができる。この結果、水平材は柱部材からの反力を軸方向圧縮力として受けることができると同時に、軸方向に分布する曲げモーメントとせん断力を低減することができる。

水平材の断面形状が円形状である場合、または鋼管コンクリートの場合の鋼管に円形鋼管を使用した場合に、水平材を柱部材間に架設した様子の上流側を示した斜視図である。 図１の下流側の様子を示した斜視図である。 図１の拡大図である。 （ａ）は図３の拡大図、（ｂ）は（ａ）のｘ－ｘ線断面図である。 水平材が土石流等から衝撃力２Ｗを受け、水平材の各傾斜面から柱部材の各支持面にＷの力が作用したときの各傾斜面が各支持面から受ける反力を示した説明のための平面図である。 （ａ）、（ｂ）は水平材の傾斜面を下流側から上流側の途中までに形成した場合の、柱部材の支持面との関係を示した平面図、（ｃ）は傾斜面を上流側から下流側の途中までに形成した場合の支持面との関係を示した平面図である。 （ａ）は隣接する柱部材の両側の凹部内に水平材が収納された様子を示した水平断面図、（ｂ）は（ａ）のｘ－ｘ線断面図である。 柱部材の凹部内に納まる水平材を上流側から拘束する拘束材を挿入するための溝を形成した様子を示した斜視図である。 （ａ）は水平材の断面形状が円形状である場合、または鋼管コンクリートの場合の鋼管に円形鋼管を使用した場合に、柱部材の載置面と保持面の上流側の一部を水平材の表面形状に対応した曲面を含む形状に形成した場合の例を示した斜視図、（ｂ）は（ａ）の縦断面図である。 水平材の断面形状が方形状である場合、または鋼管コンクリートの場合の鋼管に角形鋼管を使用した場合に、水平材を柱部材間に架設した様子の上流側を示した斜視図である。

図１～図４は構築対象のいずれかの方向（渓流の幅方向等）に配列する複数個（複数本）の柱部材２と、その方向に隣接する柱部材２、２間に、高さ方向に間隔を置いて架設される鉄筋コンクリート製の複数本の水平材３とを備えた防災構造物１の構成例を示す。柱部材２は渓流の渓床等、構築対象の上に直接、または構築対象の上に構築される均しコンクリート等の基礎上に主に鉄筋コンクリート造等で構築される。以下では「構築対象のいずれかの方向」を渓流の幅方向等とも言い、それに直交する方向を「渓流の（流れの）方向」とも言う。

図１～図４、図１０は特に防災構造物１が砂防堰堤等である場合の例を示しているが、防災構造物１はこの他、流木捕捉工等、落石・雪崩防止柵等としても構築される。防災構造物１が砂防堰堤等である場合、渓流の幅方向等両側寄りに壁部（袖部）４、４が構築され、両壁部４、４間に柱部材２としての壁状のバットレスが構築される。この場合、壁部４も柱部材２と同様に渓床等、構築対象の上に直接、または構築対象上に構築される基礎上等に鉄筋コンクリート造等で構築される。

防災構造物１が落石防止柵等である場合、柱部材２は円柱状等に形成されるが、柱部材２は凹部２１の形成に拘わらず、水平材３が受ける衝撃力に対して十分に抵抗し得、上記基礎等に伝達し得る断面形状と断面性能が与えられる。防災構造物１の構築場所次第で、柱部材２の軸方向は鉛直方向を向く場合と、鉛直方向に対して傾斜する場合がある。

図１～図４は特に水平材３が、鋼管３１の内部にコンクリート３２を充填した鋼管コンクリート（ＣＦＴ）製である場合の、水平材３の架設例を示す。水平材３のコンクリート３２中には軸方向に、引張抵抗材としての鉄筋やＰＣ鋼材等の引張材３３が配置される。引張材３３は基本的には図示するように周方向に均等に間隔を置いて配置されるが、土石流等による衝撃力（荷重）の作用時に引張側となる下流側に集中的に配置されることもある。

この他、水平材３が土石流等から衝撃力を受けたときに引張側になる下流側に配置される引張材３３としてのＰＣ鋼材には予め緊張力が付与され、引張側のコンクリート３２に軸方向にプレストレスが導入されることもある。

水平材３の軸方向両側の端面は図５に示すように水平材３の軸方向に直交する平面に対して傾斜した傾斜面３ａを持ち、この水平材３の傾斜面３ａを土石流等の方向に受ける柱部材２の支持面２ａは水平材３の傾斜面に対応した傾斜面を持つ。水平材３は傾斜面３ａにおいて柱部材２の支持面２ａに面接触しながら、柱部材２に支持される。傾斜面３ａと支持面２ａは共に、水平材３の軸方向に直交する平面に対し、渓流等、構築対象の下流側から上流側へかけて水平材３の軸方向の長さが次第に増す向きに傾斜した傾斜面になる。

水平材３の端面は図５、図７に示すように全面が傾斜面３ａである場合と、図６－（ａ）～（ｃ）に示すように一部が傾斜面３ａである場合がある。いずれの場合も、傾斜面３ａは基本的に鉛直面になるが、鉛直方向に対して傾斜した面をなすこともある。端面の一部が傾斜面３ａである場合、端面の鉛直面３ａ以外の一部は軸方向に直交する垂直面３ｂ等になる。

図６－（ａ）、（ｂ）は傾斜面３ａを構築対象の下流側から上流側の途中までに形成し、上流側に端面としての垂直面３ｂを形成した場合である。これらの場合、柱部材２を挟んで隣接する水平材３、３の傾斜面３ａ、３ａは柱部材２の支持面２ａ、２ａに接触し、垂直面（端面）３ｂ、３ｂは互いに接触する。（ｂ）は互いに接触する垂直面３ｂ、３ｂの下流側に、水平材３の軸方向に平行な垂直面３ｃを形成した場合の例を示す。この例では水平材３の軸方向に平行な垂直面３ｃは柱部材２の上流側に形成された垂直面２ｇに接触する。

図６－（ｃ）は傾斜面３ａを構築対象の上流側から下流側の途中までに形成し、傾斜面３ａの下流側に垂直面３ｂを形成した場合である。この場合も、柱部材２を挟んで隣接する水平材３、３の傾斜面３ａ、３ａは柱部材２の支持面２ａ、２ａに接触するが、垂直面３ｂは柱部材２の、渓流幅方向（厚さ方向）等の側面に接触する。

図３、図４に示すように柱部材２の、水平材３の軸方向の端部が納まる部分には、柱部材２が水平材３を支持するための、水平材３の端部の立体形状に対応した形状の凹部２１が形成される。この凹部２１の下流側の側面が、水平材３の傾斜面３ａを土石流等の方向に支持する支持面２ａになる。

支持面２ａは水平材３の傾斜面３ａに平行な面等、傾斜面３ａに対応した傾斜面を有する形状に形成される。水平材３の傾斜面３ａが土石流等の方向に接触する、凹部２１の支持面２ａは基本的に傾斜面３ａと実質的に平行な面をなすため、傾斜面３ａが鉛直面である場合、支持面２ａも鉛直面になる。

凹部２１は見かけ上、柱部材２の上流側から下流側へ向けて形成されるため、凹部２１は基本的には柱部材２の上流側の表面から形成されるが、柱部材２の、渓流（流れ）の方向等の中間部に形成されることもある。

凹部２１の鉛直方向の下面と上面は水平材３端部の下面と上面に接触し得るそれぞれ載置面２ｂと保持面２ｃになる。下側の載置面２ｂには図７－（ｂ）に示すように水平材３の下面が載置され、接触するが、上部の保持面２ｃには必ずしも水平材３の上面が接触するとは限らない。

水平材３の断面形状が円形状である場合、または鋼管コンクリート製の水平材３を構成する鋼管３１が円形鋼管の場合、図９－（ａ）、（ｂ）に示すように載置面２ｂと保持面２ｃは水平材３の表面形状、または円形鋼管の表面形状に対応した円形等の曲面を含む形状に形成されることもある。この場合、載置面２ｂと保持面２ｃが支持面２ａと共に水平材３（鋼管３１）を上下、及び水平方向（土石流等の方向）両側から拘束する状態にすることができる。

水平材３の断面形状が円形状である場合、または鋼管コンクリート製の水平材３の鋼管３１が円形鋼管である場合も角形鋼管である場合も、凹部２１は形成し易さからは、基本的に図７、図８に示すように柱部材２の渓流幅方向等の中心に関する片側につき、鉛直方向に見たときに、水平材３の端部の形状に応じた三角柱形状、または四角柱形状等に形成される。但し、鋼管コンクリート製の場合を含め、水平材３の断面形状が円形状である場合には、凹部２１は上記のように水平材３の軸方向端部の傾斜面３ａが形成された部分に対応した曲面を有する形状に形成されることもある。

凹部２１内に水平材３が納まった状態での水平材３の上流側の、柱部材２の上流側の表面からは、図７に示すように凹部２１内の水平材３の凹部２１内からの脱落を防止するための拘束部２ｄが形成される。拘束部２ｄは図７－（ｂ）に示すように凹部２１の下部側から、もしくは上部側から、あるいは上下から形成される。

図９に示す例の場合、載置面２ｂと保持面２ｃが水平材３の表面に応じた曲面状に形成されることで、載置面２ｂと保持面２ｃの、柱部材２の表面側（凹部２１の上流側）に、図７の例における拘束部２ｄが凹部２１の上下に形成される形になるため、別途、拘束部２ｄを形成するか、配置する必要はない。

拘束部２ｄは図７、図９に示すように柱部材２の一部として形成されることもあるが、図８に示すように柱部材２とは別体で、図７に示す拘束部２ｄに代わる拘束材２ｅとして鉄筋コンクリート、または鋼で製作されることもある。図８の場合、凹部２１の上流側の柱部材２に拘束材２ｅの上下部が納まる部分に溝２ｆが形成される。水平材３は主に土石流等の発生時に土石流等から下流側へ向かう衝撃力を受け、平常時には上流側へ向かう荷重を受けることはないため、溝２ｆは凹部２１の下側にのみ形成されることもある。

この他、図示しないが、凹部２１に溝２ｆを形成することなく、凹部２１を上下に挟んだ柱部材２の上流側の表面に拘束材２ｅを重ねて接合する方法もある。その場合、拘束材２ｅはそれ自身を貫通し、柱部材２内に挿入されて定着されるボルトやアンカーボルト、またはあと施工アンカーで柱部材２に固定される。

図１０は水平材３の断面形状が方形状である場合、または鋼管コンクリート製の水平材３の鋼管３１が角形鋼管である場合に、水平材３を隣接する柱部材２、２間に架設し、軸方向の端部をそれぞれの凹部２１内に収納し、載置面２ｂ上に支持させた場合の防災構造物（砂防堰堤）１の構成例を示す。

この場合、水平材３の傾斜面３ａは水平材３の断面形状が円形状である場合と同様の傾斜面であるから、凹部２１の支持面２ａは基本的には鉛直面になる。鋼管コンクリート製の場合を含め、水平材３の断面形状が方形状の場合に、水平材３の各表面が鉛直面と水平面をなすように水平材３が架設される場合、凹部２１の載置面２ｂと保持面２ｃは水平面になる。

この例では水平材３の断面形状が方形状であることで、載置面２ｂと保持面２ｃを水平面にすることができるため、柱部材２が水平材３を支持した状態での水平材３の安定性が、断面形状が円形状である場合より高まる。従って水平材３を柱部材２に拘束するための拘束部２ｄを形成すること、または拘束材２ｅを接合することの必要性が低下し、円形状の場合より柱部材２の構造が簡素化される。

１……防災構造物、
２……柱部材、２１……凹部、２ａ……支持面、２ｂ……載置面、２ｃ……保持面、２ｄ……拘束部、２ｅ……拘束材、２ｆ……溝、２ｇ……垂直面、
３……水平材、３ａ……傾斜面、３ｂ……垂直面、３ｃ……垂直面、３１……鋼管、３２……コンクリート、３３……引張材、
４……壁部。

Claims (3)

1. 構築対象のいずれかの方向に間隔を置いて配列する複数個の柱部材と、前記の幅方向に隣接する前記柱部材間に、高さ方向に間隔を置いて架設される鋼管コンクリート製の複数本の水平材とを備え、
   前記水平材の軸方向両側の端面は前記水平材の軸方向に直交する平面に対し、前記構築対象の下流側から上流側へかけて前記水平材の軸方向の長さが次第に増す向きに傾斜した傾斜面を持ち、
   この水平材の前記傾斜面を受ける前記柱部材の支持面は前記水平材の前記傾斜面に対応した傾斜面を持ち、
   前記水平材の前記傾斜面は前記柱部材の前記支持面に面接触しながら、前記柱部材に支持されていることを特徴とする防災構造物。
2. 前記柱部材の上流側の表面から、前記水平材の軸方向の端部が納まる凹部が形成され、この凹部の下流側の側面が前記支持面になり、この支持面の下方と上方に、前記水平材の軸方向の端部を上下から保持し得る載置面と保持面が形成されており、
   前記水平材の軸方向両側の端部は前記柱部材の前記支持面に面接触しながら、前記載置面と前記保持面に上下から挟まれていることを特徴とする請求項１に記載の防災構造物。
3. 前記凹部内に前記水平材の軸方向の端部が納まった状態での前記水平材の上流側の、前記柱部材の上流側の表面に、前記水平材の前記凹部内からの脱落を阻止するための拘束部が形成されている、または配置されていることを特徴とする請求項２に記載の防災構造物。

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