(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
左右方向の中央部を左右両側部より厚さの薄い断面とすることによって下面にアーチ型の凹部を形成してなり、コンクリート製の側溝ブロックの上方開口部に設けた嵌合部に収納されて前記上方開口部を閉成する側溝蓋であって、
該側溝蓋の前記側溝ブロックと接する左右の支持部間であるスパン（Ｌ）と、前記左右の両支持部を結ぶ線を基線として前記アーチ型の凹部の側溝蓋断面厚さ中心までの距離（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）が、０．１０〜０．３５の範囲であり、且つ
前記側溝ブロックの内幅（Ｗ）に対し、前記側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）が、ｔｃ＝（０．１〜０．１１）Ｗ＋（３５〜４５）ｍの範囲にあり、更に、
前記側溝蓋の前記側溝ブロックと接する前記左右の支持部が、曲面の突出部であることを特徴とするコンクリート製車道用側溝蓋。
【請求項２】
前記側溝蓋の断面横方向に配置される主筋が、前記側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）の１／２の中立面（Ｃ）の下方に位置するとゝもに、前記アーチ型の凹部に沿って折り曲げられて埋設されていることを特徴とする請求項１記載のコンクリート製車道用側溝蓋。
【請求項３】
コンクリート製の側溝ブロックと、その上方開口部に設けた嵌合部に請求項１又は請求項２に記載のコンクリート製の車道用側溝蓋を設置して、前記上方開口部を閉成する側溝ブロックの閉蓋構造であって、前記側溝ブロックの嵌合部は、前記車道用側溝蓋の両側面部の下方部を受ける水平部と、その内縁から水路内側に向かって下がる下降傾斜面からなる蓋受部と、前記水平部の外縁に立設した前記側溝蓋の両側面部の上方部を収納する立壁部とから構成され、前記車道用側溝蓋の上方部と下方部を繋ぐ連結部と、前記蓋受部の水平部との間に空隙が出来る構成とするとゝもに、前記蓋受部の下降傾斜面が前記蓋受部の水平部に対しほぼ４５度の角度で形成され、前記車道用側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）に対する前記蓋受部の中央部垂線と側溝ブロックの側壁面までの長さ（ａ）の比（ａ／ｔｃ）が、１．２〜１．６であることを特徴とするコンクリート製側溝ブロックの閉蓋構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、経済的な断面形状に設計したコンクリート製の車両用側溝蓋と、これを用いてがたつきによる騒音の発生を抑止したコンクリート製の側溝ブロックの閉蓋構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
落ち蓋式のコンクリート側溝蓋としては、JIS A 5372推奨仕様５ー３に規定された呼び２５０から５００までの１種（歩道用）または３種（車道用）の蓋がある。これら側溝蓋の断面設計では、１種蓋では足付部を除いた等分布荷重単純梁として、また３種蓋では有効長をスパンとし、輪荷重５０ｋＮの部分荷重が作用した単純梁としてそれぞれ曲げモーメント及びせん断力を計算し、断面が決定される。
【０００３】
一方、橋梁・トンネル等で採用されるアーチ構造では、上載荷重がアーチ部材において圧縮力に変換され両端の支点へ伝達されるため、曲げによるたわみの発生を防止し、断面内の一様な圧縮応力（軸力）に変えることができる。従って、圧縮応力に有利なコンクリート部材の断面を有効に利用することができ、断面の薄い製品とすることができる。
【０００４】
発明者らは、アーチ構造を取り入れたコンクリート製側溝蓋によるコンクリート製側溝ブロックの閉蓋構造を先に提案した（特開２００９−１３６５４号）。これを図９によって説明すると、側溝ブロック１の上方開口部２に設けた嵌合部３を、側溝蓋７の両側面部８の下方部８ｂを受ける蓋受部４と、その外縁に立設した両側面部８の上方部８ａを収納する立壁部６とから構成し、前記蓋受部４は水平部５とその内縁から水路内側に向かって下がる下降傾斜面４ａを備えている。
【０００５】
一方、前記側溝蓋７は、その左右の側面部８の下方部８ｂの一部が前記左右の下降傾斜面４ａと接する曲面からなる突出部（支持部）９を有するとゝもに、左右方向における中央部を左右両側部より厚さの薄い断面とすることによって、下面にへ字形又はアーチ型の凹部１０を形成し、前記側溝蓋７の上方部８ａと下方部８ｂを繋ぐ水平な連結部８ｃと、前記蓋受部４の水平部５との間に空隙が出来る構成とした。
【０００６】
側溝ブロック１および側溝蓋７を上記のような構成とすることにより、側溝蓋７の前記支持部９の曲面と側溝ブロック１の前記下降斜面４ａとが密着して接触することで、がたつきの発生を抑止する効果が得られるとともに、側溝蓋７が荷重Ｗを受けた際、その断面内にほゞ一様な圧縮応力（矢印）の発生が促され、高い剛性と優れた断面効率とするコンクリート製側溝ブロックの閉蓋構造を提供することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１３６５４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１において、側溝蓋７の左右の両支持部９，９を結ぶ線を基線として前記アーチ型の凹部の側溝蓋断面厚さ中心までの距離（ｆ）と、側溝蓋７の前記側溝ブロック１と接する左右の両支持部９，９間（支間）の距離であるスパン（Ｌ）の比（ｆ／Ｌ）が比較的小さなアーチ構造では、図４に示すように、側溝蓋７の支持部９，９と接触する側溝ブロック１の蓋受部４，４の部分、詳しくは蓋受部４の下降斜面４ａ，４ａの部分に水平方向の反力が生じ、かつアーチ中央部（クラウン部）に発生する曲げモーメントも、図３に示すように相対的に大きなものとなる。
【０００９】
一方、前記基線（Ｊ）から前記アーチ型の凹部１０の側溝蓋断面厚さ中心までの距離（以下、「凹部の高さ」と定義します）（ｆ）とスパン（Ｌ）の比（ｆ／Ｌ）を過大にすると、アーチ中央部（クラウン部）に発生する曲げモーメントは小さくなるが、蓋受部４の下降斜面４ａに生じる一方の反力、詳しくは、下降斜面４ａに生じる水平方向の反力に対し垂直方向の反力が卓越して大きくなる。しかも、側溝蓋７と側溝ブロック１とが点または線接触による支持部とした点または線接触による支持構造ではこの支持部に応力が集中するため、蓋受部４の垂直方向の負荷が大きくなり易い。
【００１０】
また、前記凹部の高さ（ｆ）とスパン（Ｌ）の比（ｆ／Ｌ）を過大にすると、側溝蓋７の有効厚さ（ｔ）が大きくなって側溝ブロック１の通水断面積が狭まる他、側溝蓋７の厚さが大きくなるなど製造コスト面でも不利になってくる。
【００１１】
本発明は、前記凹部の高さ（ｆ）とスパン（Ｌ）の比（ｆ／Ｌ）の範囲を適切に定め、ア−チ中央部（クラウン部）に発生する曲げモーメントをできるだけ小さく抑えることで、経済的な断面形状に設計できる断面アーチ型の側溝蓋と、これを用いて、がたつきによる騒音の発生が少ないコンクリート製側溝ブロックの閉蓋構造を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の課題を解決するため、本願の請求項１に係る発明は、左右方向の中央部を左右両側部より厚さの薄い断面とすることによって下面にアーチ型の凹部を形成してなり、コンクリート製の側溝ブロックの上方開口部に設けた嵌合部に収納されて前記上方開口部を閉成する側溝蓋であって、該側溝蓋の前記側溝ブロックと接する左右の支持部間であるスパン（Ｌ）と、前記左右の両支持部を結ぶ線を基線として前記アーチ型の凹部の側溝蓋断面厚さ中心までの距離（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）が、０．１０〜０．３５の範囲であり、且つ前記側溝ブロックの内幅（Ｗ）に対し、前記側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）が、ｔｃ＝（０．１〜０．１１）Ｗ＋（３５〜４５）ｍの範囲にあり、更に、前記側溝蓋の両側面部にあってその下方部に、曲面の突出部からなる支持部を備えたものであることを特徴とするコンクリート製車道用側溝蓋である。
【００１３】
また、上記の課題を解決するため、本願の請求項２に係る発明は、前記側溝蓋の断面横方向に配置される主筋が、前記側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）の１／２の中立面（Ｃ）の下方に位置するとゝもに、前記アーチ型の凹部に沿って折り曲げられて埋設されていることを特徴とするコンクリート製車道用側溝蓋である。
【００１４】
そして、上記の課題を解決するため、本願の請求項３に係る発明は、コンクリート製の側溝ブロックと、その上方開口部に設けた嵌合部に請求項１又は請求項２に記載のコンクリート製の側溝蓋を設置して、前記上方開口部を閉成する側溝ブロックの閉蓋構造であって、前記側溝ブロックの嵌合部は、前記側溝蓋の両側面部の下方部を受ける水平部と、その内縁から水路内側に向かって下がる下降傾斜面からなる蓋受部と、前記水平部の外縁に立設した前記側溝蓋の両側面部の上方部を収納する立壁部とから構成され、前記側溝蓋の上方部と下方部を繋ぐ連結部と、前記蓋受部の水平部との間に空隙が出来る構成とするとともに、前記蓋受部の下降傾斜面が前記蓋受部の水平部に対しほぼ４５度の角度で形成され、前記側溝蓋の左右方向の中央部の厚さ（ｔｃ）に対する前記蓋受部の中央部垂線と側溝ブロックの側壁面までの長さ（ａ）の比（ａ／ｔｃ）が、１．２〜１．６であることを特徴とするコンクリート製側溝ブロックの閉蓋構造である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、側溝蓋に上記のような断面アーチ型の構造を採用することで、上載荷重による側溝蓋の左右方向の中央部の発生モーメントを抑えることができ、側溝蓋を経済的な断面形状とした設計が可能となる。また、上載荷重は、側溝ブロックの蓋受部において若干水平方向が卓越した鉛直方向との分力となって支持され、側溝ブロックの蓋受部の構造をも経済的な断面構造とすることができる。
【００１６】
一方、側溝蓋の上載荷重は、側溝ブロックにおける蓋受部の下降傾斜面に対してほぼ垂直に作用することから、大部分の力は圧縮応力のみが支配的となり、曲げモーメントとせん断力が発生しにくい他、前記側溝蓋の連結部と前記蓋受部の水平部との間に空隙が形成されていることで、側溝蓋の側面部の下方部は常時側溝ブロックにおける蓋受部の下降傾斜面と接することとなる。また、鉛直荷重はアーチ型の構造によって側溝ブロックにおける蓋受部の下降傾斜面に圧縮力として伝達されるため、楔効果によってがたつきが抑えられる。
【００１７】
さらに、側溝蓋の左右の側面部にあってその下方部の一部又は全長に、側溝ブロックの蓋受部における左右の下降傾斜面と点又は線で接触する突起又は凸条の支持部を備える構成とすることで、伝達される圧縮力は側溝蓋の前記突起又は凸条の支持部に集中されることになり、より効果的にがたつきが押さえられる。また、側溝蓋には曲げ応力が発生しにくいためたわみ挙動も少なくなり、たわみ挙動によるがたつきの発生も防止，軽減できるとゝもに、同じ大きさの鉛直方向の荷重がかかる場合であっても、より小さな断面（薄い部材）及び重量の蓋版が使用可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る側溝ブロックの上方開口部をコンクリート製の側溝蓋で閉成した状態を示す側溝構造の断面部分図である。
【図２】図１に示す側溝構造の要部を示す拡大断面部分図である。
【図３】本発明の側溝蓋中央部に発生するモーメントと、側溝蓋の側溝ブロックと接する左右の支持部間であるスパンＬと凹部の高さｆとの比の関係を示すグラフ図である。
【図４】本発明の側溝構造の支持部に発生する支点反力と、側溝蓋と側溝ブロックが接する左右の支持部間であるスパンＬと凹部の高さｆとの比の関係を示すグラフ図である。
【図５】側溝ブロックの内巾Ｗに対する側溝蓋の左右方向中央部の厚さｔｃとの関係を示すグラフ図である。
【図６】本発明に係る側溝蓋を下方から見た斜視図である。
【図７】側溝ブロックの内巾Ｗに対する、側溝蓋の左右方向中央部の厚さｔｃと蓋受部の中央部垂線と側溝ブロックの側壁外面までの長さａの比ａ／ｔｃの関係を示すグラフ図である。
【図８】側溝蓋の内部に埋設した主筋を示す左右方向の断面図である。
【図９】従来の側溝構造の作用を示す上方部の断面部分図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るコンクリート製の側溝蓋及びこの側溝蓋を用いたコンクリート製側溝の閉蓋構造を、図１乃至し図８に示す一実施形態に基づいて詳細に説明する。なお、以下では、前記図９に示す従来の側溝ブロック１および側溝蓋７と同一構造の部分は同一の符合を付し、詳細な説明は省略する。
【００２０】
図１及び図２において、１はコンクリート製のＵ型または門型の側溝ブロックで、その上部に上方開口部２を備えており、該上方開口部２に形成した嵌合部３にコンクリート製の側溝蓋７を嵌合によって設置することで、前記側溝ブロック１の上方開口部２を前記側溝蓋７で閉成するように構成されている。
【００２１】
上記嵌合部３は、前記側溝蓋７の左右の側面部８にあってその下方部８ｂを受ける蓋受部４と、該蓋受部４の外縁から立設する前記側溝蓋７の側面部８の上方部８ａを収納する立壁部６とからそれぞれ構成されており、前記蓋受部４は水平部５とその内縁から水路内側に向かって下がる下降傾斜面４ａで形成されている。
【００２２】
一方、前記側溝蓋７は、左右の側面部８にあってその下方部８ｂが側溝ブロック１の前記左右の両下降傾斜面４ａと点又は線で接触する曲面からなる突出部（支持部）９を備えている。更に、この側溝蓋７は、左右の両側方向（幅方向）の下面が、中央部が両側部より厚さの薄い断面形状としたアーチ型の凹部１０からなる構成としている。
【００２３】
そこで、側溝ブロック１の上方開口部２を側溝蓋７で閉成する場合には、前記上方開口部２の上方から側溝蓋７を入れ、嵌合部３内に側溝蓋７を落とし込んで設置する。側溝蓋７が嵌合部３内に設置されることで、側溝蓋７の側面部８にあってその下方部８ｂの一部に形成した曲面からなる突出部（支持部）９の先端と、蓋受部４の下降傾斜面４ａとが点又は線で密着して接触する。
【００２４】
これにより、側溝蓋７はがたつきがない状態で側溝ブロック１の上方開口部２の嵌合部３内に設置されることになる。このとき、側溝蓋７の側面部８にあってその上方部８ａは嵌合部３の立壁部６と、側溝蓋７の上方部８ａと下方部８ｂとを繋ぐ水平な連結部８ｃは蓋受部４の水平部５とそれぞれ所望の空隙を介して対峙している。
【００２５】
なお、図中、ｔは前記側溝蓋７の左右方向の両端部の厚さであり、ｔｃは側溝蓋７の左右方向の中央部（アーチ中央部）の厚さである。また、ｆは前記側溝蓋７の左右の両支持部９，９を結ぶ線を基線Ｊとして前記アーチ型の凹部１０の側溝蓋断面厚さ中心までの鉛直距離であり、Ｌはスパン（前記基線Ｊの長さ）である。また、ｔｐは側溝蓋７の支持部９の突出高さであり、Ｗは側溝ブロック１の通水内面の有効幅である。
【００２６】
図３は、本発明の側溝蓋７にあってその左右方向の中央部の厚さｔｃの部分に発生するモーメントと、スパン（Ｌ）と凹部１０の高さ（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）の関係を示したものである。１０ｋＮの荷重が厚さｔｃの中央部に集中した場合と、等分布荷重との場合とを示したが、いずれの場合も、スパン（Ｌ）と凹部１０の高さ（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）が０．１０以上となるとアーチ中央部のモーメントは極めて小さくなることが判る。
【００２７】
図４は、等分布荷重とした条件のもとでの側溝蓋７の左右の両支持部９，９と、側溝ブロック１の左右両蓋受部４，４の左右の両下降傾斜面４ａ，４ａとの接点部に発生する支点反力と、スパン（Ｌ）と凹部１０の高さ（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）の関係を示したものである。支点反力は水平方向分力（Ｈ）と垂直方向分力（Ｖ）とに分けられ、これらの各分力の合力（Ｒ）はＲ＝（Ｈ2 ＋Ｖ2 )0.5の関係にある。
【００２８】
スパン（Ｌ）と凹部１０の高さ（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）が０．１迄は水平方向分力Ｈがｆ／Ｌとともに増加し、（ｆ／Ｌ）が０．１より大きくなると水平方向分力Ｈが小さくなっていく。一方、垂直方向分力Ｖは、（ｆ／Ｌ）とともに増加する。水平方向分力Ｈと垂直方向分力Ｖがつり合うのは、スパン（Ｌ）と凹部１０の高さ（ｆ）との比（ｆ／Ｌ）が０．３前後の場合であり、この場合、水平方向分力Ｈと垂直方向分力Ｖは側溝ブロック１の蓋受部４における下降傾斜面４ａに対し垂直方向に作用することになる。
【００２９】
水平方向分力Ｈに対し垂直方向分力Ｖが卓越する領域では（ｆ／Ｌ）が大きくなり、通水断面積を確保するためには側溝ブロック１の高さが大きくなってしまう。また、この領域では、側溝ブロック１における蓋受部４の立壁部６に対する張り出しを大きくする必要もでてくる。従って、図４の側溝蓋７のアーチの中央部に発生するモーメントが小さくなる条件のもと、かつ水平方向分力Ｈと垂直方向分力Ｖがほぼ等しい条件のもと、スパンＬと凹部１０の高さｆとの比（ｆ／Ｌ）をできるだけ小さくしなければならない。こうしてみると、（ｆ／Ｌ）は０．１０〜０．３５の範囲、より望ましくは０．１５〜０．３の範囲とすることが設計上合理的である。
【００３０】
側溝蓋７には、使用される荷重条件に対する所要の性能を満たすことが求められる。下表はＴ−２５縦断用の道路用側溝の側溝蓋として使用される場合の設計荷重Ｐを、側溝ブロックの通水内面の有効幅Ｗに対して求めたものである（衝撃係数１．１、試験時のスパン方向有効幅ａ‘＝Ｓ、製品方向有効幅ｂ‘＝０．５ｍとした場合）。
【表１】
0005629626.tif 000002
【００３１】
ここに、ｂは製品長さ方向の有効長（＝０．２＋ｔ＋０．６Ｓ）、Ｓは設計スパン、Ｑは載荷重（＝Ｔ／（a ×ｂ）, a:輪幅（＝０．５m ）, Ｔ：輪荷重（＝５０×１．１））であり、ＰはＰ＝Ｑ×ａ‘×ｂ‘で表される。上表中のｔｃは、設計荷重Ｐを満たす場合の側溝蓋中央部の厚さを示したものであり、安全率１．４倍以上を満たすことが判明している。一方、設計荷重Ｐを満たさないｔｃについてプロットしたものが図５である。側溝蓋中央部の厚さｔｃは実用上支障のない範囲で小さいことが望ましいため、図５の結果から、有効幅Ｗに対して側溝蓋の中央部の厚さｔｃ＝（０．１〜０．１１）Ｗ＋（３５〜４５）ｍの範囲であるものとした。
【００３２】
なお、本発明で、前記側溝蓋７には、側面部８の下方部８ｂにあって左右の側面部からやや中央寄りに、断面形状が円弧とした突出部（支持部）９が設けられているが、この突出部（支持部）９の水路外側に向かって下方へ突出する突出高さｔｐは１０〜１５ｍｍの範囲としている。また、突出部（支持部）９の形状はＲ１５前後の半円状であり、側溝ブロック１の下降傾斜面４ａに線状に接するよう長さ方向に連続的に形成してもよいし、あるいは、図６に示すように、側溝蓋７の裏面の四隅に形成して、点接触させてもよい。
【００３３】
一方、側溝ブロック１の閉蓋構造においては、上記設計荷重Ｐに対し側溝蓋７にひび割れが生ずる前に側溝ブロック１の蓋受部４が破壊されてはならない。図７は、側溝ブロック１の内幅（有効幅Ｗ）に対する本発明の側溝蓋７の中央部の厚さ（ｔｃ）と、側溝ブロック１の蓋受部４の下降傾斜面４ａに対する中央部垂線と側溝ブロック１の外側壁面までの長さ（ａ）の比ａ／ｔｃの関係を示す図である。
【００３４】
載荷試験によっても、側溝ブロック１の蓋受部４に問題が生じない場合を○で、一方、載荷試験によって側溝蓋７にひび割れ等何らかの損傷が生ずる前またはほとんど同時に側溝ブロック１の蓋受部４になんらかの異常が生じた場合を△で示している。側溝ブロック１の内幅Ｗが大きくなると、ａ／ｔｃを小さくすることができる。一方、ａが過大になると設計上不経済な断面となるため、およそａ／ｔｃ＝１．６以下が望ましいものと考えられる。一方、ａ／ｔｃ＝１．２以下となると、側溝ブロック１の蓋受部４が損傷を受けることがあるため、少なくともａ／ｔｃ＝１．２以上とする必要がある。
【００３５】
上記のように、側溝蓋７にアーチ構造を採用することで、側溝ブロック１に経済的な断面形状の閉蓋構造を提供できるが、上載荷重は側溝ブロック１の下降傾斜面４ａでの分力の他、アーチの中央部から側溝蓋７の両支持部９，９間にもモーメントを生じさせる。こうした構造のもとでは、図８に示すように、中立面Ｃの下方位置に主筋Ｓを配置するとゝもに、該主筋Ｓをアーチ型の凹部１０に沿って下方へ折り曲げて配設するすることで、さらに断面は有利となる。
【００３６】
以上のように、側溝蓋７は上載荷重により断面に軸力が生じ、応力計算上有利に働く構造の蓋版となる。そのため、剛性が高くなって曲げが発生しにくく、且つたわみ挙動も小さい。したがって、たわみによるがたつきの発生を防止，軽減できるとゝもに、同じ大きさの荷重が掛かる場合であっても、より薄い断面構造（薄い部材）及び小さな重量からなる側溝蓋が使用可能となる。
【符号の説明】
【００３７】
１  側溝ブロック
２  上方開口部
３  嵌合部
４  蓋受部
４ａ  下降傾斜面
５  水平部
６  立壁部
７  側溝蓋
８  側面部
８ａ  上方部
８ｂ  下方部
８ｃ  連結部
９  突出部（支持部）
１０  凹部
ｆ  凹部の高さ
Ｌ  スパン
ｔ  側溝蓋の端部の厚さ
ｔｃ  左右方向中央部の厚さ
ｔｐ  突出部（支持部）の高さ
Ｗ  側溝ブロックの内巾
Ｊ  基線
Ｃ  中立面
Ｓ  主筋
【図１】
0005629626.tif 000003
【図２】
0005629626.tif 000004
【図３】
0005629626.tif 000005
【図４】
0005629626.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
0005629626.tif 000009
【図８】
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【図９】
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