JPH11350447A - 防波堤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 外海との海水の出入りを阻害することなく外
海からの波浪の伝播を有効に遮断することができる防波
堤の構造を提供する。 【解決手段】 所定の間隔で並んで配置され上端１１ａ
が海面上に突出した状態で海底地盤Ｇに打ち込まれた前
列の多数の支持杭１１と、この支持杭１１の列に平行に
並んでかつ支持杭１１と同間隔で海底地盤Ｇに打ち込ま
れた後列の多数の支持杭１２と、これら二列の支持杭１
１，１２間で海面に浮いた状態に配置された浮防波堤１
３と、この浮防波堤１３に取り付けられて前記各支持杭
１１，１２の上部に上下摺動自在に係留されたダンパ１
４，１５とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、港湾の外郭等に構
築されて外海からの波浪を制限しあるいは静穏化海域を
創出するための防波堤に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】港湾の外郭における防波堤は、通常、海
底地盤に捨石等の沈設によって形成した基礎上に、上部
が海面上に露呈して外海からの波浪を遮断するためのコ
ンクリート構造あるいは鋼構造の堅固な消波構造物（壁
体やケーソン等の函体）を設置することによって構築さ
れる。このような防波堤のうち、例えば消波構造物が海
底の地盤上に定置される着定式のものにおいては、外海
からの波浪を有効に遮断するが、反面、平面的に見れ
ば、港湾内部と外海との間で船舶の出入りのために確保
された一部の開口部以外は、外海との間で海水の循環が
大幅に絶たれてしまうため、防波堤の内側の静穏化海域
の海水汚濁が蓄積されやすい。また、ケーソン等による
ものは、大水深の海域や軟弱な海底地盤の上に構築する
ことが困難である。

【０００３】このような問題を克服する方法としては、
従来から浮防波堤やカーテン防波堤が利用されている。
浮防波堤は、水面に浮体を係留することによって波浪の
伝播を制限するものである。また、カーテン防波堤は通
常一列に設けられ、すなわちカーテンウォールを基礎杭
で固定することによって、海面付近での波浪の伝播を制
限するものである。そしてこれら浮防波堤やカーテン防
波堤は海底地盤から浮いた状態に設けられるため、防波
堤の内側の静穏化海域と外海との間での海水の出入りが
自由に行われ、上述のような海水汚濁の問題が生じない
といった利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の浮防
波堤やカーテン型防波堤によれば次のような問題が指摘
される。

【０００５】まず、例えば浮防波堤は、上述のように海
底地盤から浮いた状態に設けられた透過型の構造である
ため、波浪のエネルギに対する減衰機能が小さく、しか
も浮動体であるためそれ自体が共振周波数を持ってお
り、防波堤として有効な波動周波数帯が限定されてい
る。すなわち周期の長い波浪に対応しようとすると、浮
防波堤の質量を大きくすることによってその共振周波数
を低く（共振の周期を長く）する必要があるため、現実
的にこの方法によって長周期の波浪に対応することは難
しい。

【０００６】また、カーテン型防波堤も、上述のように
海底地盤から浮いた状態に設けられた透過型の構造であ
るため、波浪のエネルギに対する減衰機能が小さく、特
に、周期の長い波浪には消波効果が小さい。 そこで、
例えばこのカーテン型防波堤を二列に設置して、その間
に介在する海水に、外海から透過しようとする波動と異
なる位相で共振させることによって透過波の減衰を図る
方法も試みられているが、この場合の共振周波数は二列
のカーテン型防波堤の設置間隔で決定され、それ以外の
周波数の波浪には顕著な消波効果が得られない。

【０００７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たもので、その主な技術的課題とするところは、外海と
の海水の出入りを阻害することなく外海からの波浪の伝
播を有効に遮断することができる防波堤の構造を提供す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述の技術的課題は、本
発明によって有効に解決することができる。すなわち本
発明に係る防波堤は、静穏化海域を創出するための外海
との境界に沿って二列に並んで配置され上端が海面上に
突出した状態で海底地盤に打ち込まれた所要数の支持杭
と、前記二列の支持杭間で海面に浮いた状態に配置され
前記波浪の進行方向に対して適当な幅を持つ浮防波堤
と、この浮防波堤の外海側及び静穏化海域側の両端に設
けられると共に前記各支持杭の上部に上下摺動可能な状
態に係留されたダンパとを備えるものである。そしてこ
の構成において付加される一層好ましい手段としては、
前記浮防波堤の前列及び後列の支持杭にそれぞれカーテ
ン型防波堤を取り付ける。

【０００９】なお、ここでいう「前列」とは外海側の列
のことであり、「後列」とはその反対側すなわち当該防
波堤による静穏化海域側の列のことである。

【００１０】本発明の防波堤によれば、浮防波堤はダン
パを介して前列及び後列の支持杭に上下移動自在に係留
されているので、入力される波動とは異なる位相で上下
に浮動しながら、この浮防波堤の下を透過する波動のエ
ネルギを共振のエネルギとして消費させるといった動的
吸振作用及びダンパの摩擦抵抗により減衰させる。そし
てこの時の上下浮動における共振周波数は、前記浮防波
堤の質量は一定でも支持杭に対するダンパの粘着性によ
る摺動抵抗の選択によって広い波動周期に対応すること
ができる。また、静穏化海域は浮防波堤の下側を通じて
外海に開放されているので、外海との海水の出入りが自
由に行われ、静穏化海域の海水汚濁の蓄積が起こらな
い。

【００１１】また、浮防波堤の前列及び後列の支持杭に
それぞれカーテン型防波堤を取り付けた場合は、二列の
カーテン型防波堤は各々が波浪の伝播を減衰する機能を
持つほか、この二列のカーテン型防波堤の間に介在する
海水の共振によって動的吸振を行う機能を有する。この
ため、浮防波堤の動的吸振作用と前記海水の動的吸振作
用によって波動エネルギの吸収・減衰に有効な共振周波
数帯域を広くし、波浪の透過率を低減することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る防波堤の第
一の実施形態を示すものである。この図１において、参
照符号Ａは外海、参照符号Ｂはこの実施形態の防波堤１
０によって前記外海Ａからの波浪の伝播を規制される、
陸地側の静穏化海域である。防波堤１０は、外海Ａから
の波浪Ｗの進行方向Ｖに対してほぼ直交する方向（波面
とほぼ平行な方向）に延在されている。

【００１３】防波堤１０は、所定の間隔で並んで配置さ
れ上端が海面上に突出した状態で海底地盤Ｇに打ち込ま
れた前列の多数の支持杭１１と、この支持杭１１の列に
平行に並んでかつ支持杭１１と同間隔で海底地盤Ｇに打
ち込まれた後列の多数の支持杭１２と、これら二列の支
持杭１１，１２間で海面に浮いた状態に配置された浮防
波堤１３と、この浮防波堤１３の端部に取り付けられる
と共に前記各支持杭１１，１２の上部に上下摺動可能な
状態に係留されたダンパ１４，１５とを備える。

【００１４】支持杭１１，１２は断面が円形のもので、
例えば台風等に伴う巨大な風浪やうねりの波動エネルギ
による破壊力に耐え得る強度を有する鋼管杭等が用いら
れる。また波浪Ｗの進行方向への傾斜を防止するために
それぞれ副支持杭１１ａ，１２ａによる斜材によって後
方から支持されている。

【００１５】浮防波堤１３は波浪Ｗの進行方向（波線と
いう）に対して適当な幅を持ち、かつ上下方向に対して
適当な厚みを持つ板状のもので、波浪Ｗの衝突によって
容易に変形しない程度の曲げ強度を有し、海水よりも比
重が小さい材料で形成するか又は中空構造とすることに
よって海面に浮上している。また、この浮防波堤１３に
おける外海側及び静穏化海域側の両端部には、それぞれ
その厚さ方向（上下方向）に貫通した複数のダンパ装着
孔１３ａ，１３ｂが当該防波堤１０の延長方向所定間隔
で開設されており、ダンパ１４，１５はそれぞれ前記各
ダンパ装着孔１３ａ，１３ｂに取り付けられている。

【００１６】ダンパ１４，１５は、それぞれ適当な粘弾
性（ゴム状弾性）及び適当な摩擦係数を有する円筒状ブ
ッシュからなり、その内周に各支持杭１１，１２の上端
部が摺動自在に差し込まれるようになっている。このた
め、浮防波堤１３は、その下側を外海Ａから静穏化海域
Ｂへ向けて透過しようとする波動エネルギによる海面の
上下運動を受けて、各支持杭１１，１２の上端部外周面
に対するダンパ１４，１５の摺動を伴いながら上下浮動
することができるようになっている。

【００１７】上述の構成を備える本実施形態の防波堤１
０によれば、次のような種々の作用によって外海Ａから
押し寄せる波浪Ｗの静穏化海域Ｂへの伝達が抑制され
る。

【００１８】まず、外海Ａからの波浪Ｗが当該防波堤１
０に到達すると、海面付近では浮防波堤１３の前面との
衝突によって砕波が起こり、波高の小さい波に分散さ
れ、あるいは外海Ａ側へ反射して静穏化海域Ｂへの波動
の伝達が強制的に遮断されるが、それより深層では波動
が前記浮防波堤１３の下側を静穏化海域Ｂへ向けて透過
しようとする。ところが、浮防波堤１３はその質量及び
ダンパ１４，１５と支持杭１１，１２との摩擦係数など
によって上下浮動における所定の共振周波数を有するこ
とによって動的吸振効果を発揮し、前記透過波はこれに
よって有効に減衰される。

【００１９】すなわち、波浪Ｗの周波数が前記共振周波
数帯域にある場合は、浮防波堤１３は波動エネルギに共
振してその波動とは異なる位相で浮動する。このため、
浮防波堤１３の下を静穏化海域Ｂ側へ透過しようとする
波動エネルギは、浮防波堤１３の共振運動エネルギとし
て消費され、有効に減衰される。

【００２０】また、良く知られているように波の運動は
水分子の円軌道又は楕円軌道運動によるものであるが、
このような波動のエネルギを受ける浮防波堤１３の運動
は鉛直方向にのみ許容されているため、海水と前記浮防
波堤１３の下面とで摩擦を生じる。このため、浮防波堤
１３の下を透過しようとする波動エネルギの一部は摩擦
により熱として消費され、減衰される。また、浮防波堤
１３が繰り返し上下浮動するのに伴ってダンパ１４，１
５が各支持杭１１，１２と摺動するので、その摩擦抵抗
によっても波動エネルギが減衰される。

【００２１】波線方向に対する浮防波堤１３の幅が波浪
Ｗの半波長よりも大きい場合は、この浮防波堤１３の上
下動はその下側に波の峰における上昇運動と波の谷にお
ける下降運動が存在することによって相殺され、これが
波動の抑止力として作用する。

【００２２】また、上述の浮防波堤１３は、その強度や
浮力の大きさによっては、例えば船舶からの荷揚場や、
道路等としても有効に利用することができる。

【００２３】次に図２は、本発明に係る防波堤の第二の
実施形態を示すものである。すなわちこの実施形態にお
いて上述した第一の実施形態と異なるところは、浮防波
堤１３をダンパ１４，１５を介して上下浮動可能な状態
に係留している前列及び後列の支持杭１１，１２にそれ
ぞれカーテン型防波堤１６，１７を固定的に取り付けた
点にある。

【００２４】カーテン型防波堤１６，１７は鉄筋コンク
リート又は鋼製のカーテンウォールからなる平板状のも
のであって、波浪Ｗの衝突によって容易に変形しない程
度の所要の曲げ強度を有し、その面がほぼ鉛直になるよ
うに、かつ支持杭１１，１２の列方向に並んだ状態で取
り付けられる。また、このカーテン型防波堤１６，１７
は、その間に位置する浮防波堤１３の下面レベルよりも
下側まで延びている。

【００２５】この実施形態によれば、まず、外海Ａから
押し寄せる波浪Ｗは、前列のカーテン型防波堤１６との
衝突によって砕波され、小さな波に分散されたり反射さ
れたりしてその波動エネルギが減少する。

【００２６】また、前列のカーテン型防波堤１６の下側
を静穏化海域Ｂへ向けて透過しようとする波動の周波数
が、後列のカーテン型防波堤１７との間に介在する水塊
及びその上の浮防波堤１３による共振周波数帯域にある
場合は、前記水塊及び浮防波堤１３の上下共振運動によ
って先に説明したような動的吸振作用が発揮される。そ
してこの場合、浮防波堤１３のみの共振による減衰力よ
りも大きな減衰力を得ることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明に係る防波堤によれば、基本的に
浮防波堤の形態であるため外海との海水の出入りが自由
に行われ、静穏化海域に海水汚濁が蓄積される問題がな
い。また浮防波堤はその下を透過しようとする波動のエ
ネルギを動的吸振作用により減衰させるものであるが、
その共振周波数はダンパとの組み合わせによって任意に
設定することができるので広い波動周期に対応すること
ができる。

【００２８】特に、浮防波堤を二列のカーテン型防波堤
の間に設けることによって、動的吸振による波動エネル
ギの吸収・減衰効果を一層高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る防波堤の第一の実施形態を示す概
略的な斜視図である。

【図２】本発明に係る防波堤の第二の実施形態を示す概
略的な斜視図である。

【符号の説明】

１０ 防波堤 １１，１２ 支持杭 １３ 浮防波堤 １４，１５ ダンパ １６，１７ カーテン型防波堤 Ａ 外海 Ｂ 静穏化海域 Ｗ 波浪

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静穏化海域を創出するための外海との境
   界に沿って二列に並んで配置され上端が海面上に突出し
   た状態で海底地盤に打ち込まれた所要数の支持杭と、 前記二列の支持杭間で海面に浮いた状態に配置され前記
   波浪の進行方向に対して適当な幅を持つ浮防波堤と、 この浮防波堤の外海側及び静穏化海域側の両端に設けら
   れると共に前記各支持杭の上部に上下摺動可能な状態に
   係留されたダンパと、を備えることを特徴とする防波
   堤。
2. 【請求項２】 請求項１の記載において、 浮防波堤の前列及び後列の支持杭にそれぞれカーテン型
   防波堤を取り付けたことを特徴とする防波堤。