(57)【要約】【課題】水圧作用時の扉体を支持する荷重を低減することにある。【解決手段】起伏ゲート１０は、軸２２と、前後方向における途中の部分が軸２２に回動自在に支持され、軸２２を中心として回動し前端側が起立する扉体１１と、扉体１１が所定の起立角度まで起立すると、扉体１１を制止して支持するストッパー２３と、軸２２よりも下流側に設けられ、扉体１１の幅方向において水密する水密部２６とを備えている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動中心部と、
前後方向における途中の部分が前記回動中心部に回動自在に支持され、該回動中心部を中心として回動し前端側が起立する扉体と、
前記扉体が所定の起立角度まで起立すると、前記扉体を制止して支持する制止部と、
前記回動中心部よりも下流側に設けられ、前記扉体の幅方向において水密する水密部とを備えている
ことを特徴とする起伏ゲート。
【請求項２】
請求項１に記載の起伏ゲートにおいて、
前記水密部は、位置が固定されて設けられ、
前記扉体は、前記回動中心部に回動自在に支持される略矩形体状の本体と、該本体の下流側に設けられ、前記扉体の回動に伴い前記水密部に対して摺動する円弧面とを有している
ことを特徴とする起伏ゲート。
【請求項３】
請求項１に記載の起伏ゲートにおいて、
前記水密部は、前記扉体における後端側の端面に設けられており、
前記扉体の回動に伴い前記水密部が摺動する円弧状の摺動面を備えている
ことを特徴とする起伏ゲート。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか１項に記載の起伏ゲートにおいて、
前記制止部は、前記扉体が所定の起立角度まで起立すると、前記扉体の後端側が当たることによって前記扉体を制止するストッパーである
ことを特徴とする起伏ゲート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、起伏ゲートに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、洪水や津波による浸水を防止するための起伏ゲートが知られており、例えば特許文献１に開示されている。特許文献１に開示の起伏ゲートは、起立および倒伏が可能な扉体を備えている。扉体は、通常時（非浸水時）は倒伏した状態にあり、浸水時には水の浮力によって起立し浸水を防止する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−２０３２７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上述したような起伏ゲートでは、扉体は前端側が上流側に位置し後端側が下流側に位置する状態で倒伏している。扉体は、その前後方向における後端寄りに支点を有し、該支点を中心に回動して起立する。扉体の支点部分には、扉体と堤体との間を水密するための水密ゴムが扉体の幅方向に亘って設けられている。扉体は、後端が堤体に当たるまで回動すると起立が完了する。起立が完了した扉体では、扉体に作用する水圧荷重は支点と後端の２箇所で支持される。このような支持荷重は、起伏ゲートないし堤体を含めたゲート設備全体の小型化やコスト削減の観点から、できるだけ低減したいという要望があった。
【０００５】
本願に開示の技術は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、水圧作用時の扉体を支持する荷重を低減することが可能な起伏ゲートを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願の起伏ゲートは、回動中心部と、扉体と、制止部と、水密部とを備えている。前記扉体は、前後方向における途中の部分が前記回動中心部に回動自在に支持され、該回動中心部を中心として回動し前端側が起立するものである。前記制止部は、前記扉体が所定の起立角度まで起立すると、前記扉体を制止して支持するものである。前記水密部は、前記回動中心部よりも下流側に設けられ、前記扉体の幅方向において水密するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願の起伏ゲートによれば、水圧作用時の扉体を支持する荷重を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る起伏ゲートを複数設置した堤防を示す斜視図である。
【図２】図２は、実施形態に係る起伏ゲートの倒伏時の概略構成を側面側から視て示す図である。
【図３】図３は、実施形態に係る扉体の概略構成を示す斜視図である。
【図４】図４は、実施形態に係る起伏ゲートの起立完了時を示す図２相当図である。
【図５】図５は、従来の起伏ゲートについて示す荷重分布図である。
【図６】図６は、実施形態に係る起伏ゲートについて示す荷重分布図である。
【図７】図７は、実施形態の変形例に係る起伏ゲートの倒伏時の概略構成を側面側から視て示す図である。
【図８】図８は、実施形態の変形例に係る起伏ゲートの起立完了時を示す図７相当図である。
【図９】図９は、実施形態の変形例に係る起伏ゲートについて示す荷重分布図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本願の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本願に開示の技術、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。
【００１０】
図１に示すように、本実施形態の起伏ゲート１０は、河川の両岸に設置され、洪水や大雨によって河川の水が堤防１を越えて浸入するのを防止するものである。具体的に、起伏ゲート１０は、堤防１の河川側に設けられた高水敷２に設置され、河川の水流方向に複数並んで設置される。堤防１の天端は、路面３となっている。本実施形態の起伏ゲート１０は、例えば、手動で扉体１１を起立および倒伏させる構成となっている。なお、図１では後述する支柱２１，２４は省略している。
【００１１】
図２〜図４に示すように、起伏ゲート１０は、扉体１１と、第１支柱２１および第２支柱２４と、水密部２６とを備えている。
【００１２】
扉体１１は、扁平な略矩形体である本体１２と、本体１２の下流側面に設けられた円弧部材１５とを有している。扉体１１が倒伏した状態（図２に示す状態）において、本体１２は、上流側（河川側）が前端側となり、下流側（堤防１側）が後端側となっている。本体１２は、上流側の全面に設けられたスキンプレート１３を有している。また、本体１２には、前後方向における後端寄りに挿入部１４が設けられている。挿入部１４は、後述する軸２２が挿入されるものであり、スキンプレート１３から上流側へ突出して設けられている。挿入部１４は、本体１２（スキンプレート１３）の幅方向（河川の水流方向、即ち扉体１１の前後方向と直交する方向）における両端部に１つずつ設けられている。
【００１３】
円弧部材１５は、本体１２の下流側面において後端側に設けられている。円弧部材１５は、円の略４分の１の円弧状に形成されている。円弧部材１５は、本体１２の後端から前端側へ向かって延びており、前端側へいくに従って下流側へ膨出する円弧状に形成されている。円弧部材１５の外表面は、円弧面１６となっている。つまり、円弧面１６は下流側へ向かって凸となる円弧状に形成されている。そして、軸２２が円弧面１６の円弧中心となっており、円弧面１６は、扉体１１の回動に伴い水密部２６に対して摺動する面である。円弧部材１５の端部は、繋ぎ部材１７によって本体１２と接続されて支持されている。なお、ここで扉体１１の構成について言及した上流側および下流側とは、特に断らない限り、扉体１１が起立した状態（図４に示す状態）におけるものである。
【００１４】
第１支柱２１は、扉体１１の幅方向に２本並んで設けられている。第１支柱２１は、鉛直方向に延びており、基端側が高水敷２に埋設されて固定されている。２本の第１支柱２１の間には、扉体１１の幅方向に延びる軸２２が設けられている。軸２２は、２本の第１支柱２１の先端（上端）に取り付けられている。軸２２は、扉体１１の２つの挿入部１４に挿入され、扉体１１を回動自在に支持している。言い換えれば、扉体１１は、前後方向における途中の部分（挿入部１４）が軸２２に回動自在に支持されている。扉体１１は、軸２２を中心に回動することにより、起立動作および倒伏動作を行うように構成されている。具体的に、扉体１１は、図２において右回りに回動することで前端側が起立する起立動作を行い、図２において左回りに回動することで倒伏動作を行う。つまり、軸２２は本願の請求項に係る回動中心部に相当する。
【００１５】
第２支柱２４は、第１支柱２１よりも上流側において１本設けられている。第２支柱２４は、鉛直方向に延びており、基端側が高水敷２に埋設されて固定されている。扉体１１は、通常時は倒伏した状態（図２に示す状態）になっており、その倒伏状態では前端側が第２支柱２４の先端（上端）に接して支持されている。なお、本実施形態において、第１支柱２１および第２支柱２４の本数は上述した数に限らず、例えば第１支柱２１は３本であってもよいし、第２支柱２４は２本であってもよい。
【００１６】
２本の第１支柱２１には、先端よりも下方の位置にストッパー２３が設けられている。ストッパー２３は、扉体１１が起立した際に本体１２の後端部が当たることにより、扉体１１の起立動作を制止するものである。つまり、扉体１１は、図４に示すように、本体１２の後端部がストッパー２３に接することで起立完了の状態となる。この起立完了の状態では、扉体１１は軸２２およびストッパー２３の２箇所で支持されている。このように、ストッパー２３は、扉体１１が所定の起立角度まで起立すると、扉体１１を制止して支持する制止部を構成している。
【００１７】
水密部２６は、回動中心部である軸２２よりも下流側に設けられており、扉体１１の幅方向において水密するものである。具体的に、水密部２６は、堤防１における河川側の鉛直面に固定されている。つまり、水密部２６は位置が固定されて設けられている。水密部２６は、路面３と略同じ高さの位置に設けられている。水密部２６は、扉体１１における円弧面１６と接することにより、扉体１１（円弧面１６）と堤防１との間の水密が確保される。水密部２６は、例えば水密ゴムで構成される。扉体１１は、回動する際、円弧面１６が水密部２６に対して摺動する。このように、水密部２６が設けられることにより、扉体１１の起立時では上流側からの水は水密部２６によって止められるため水密部２６よりも下流側に実質的に水が存在することはない。なお、扉体１１は倒伏状態において本体１２と堤防１の路面３とが面一となっており、倒伏状態の扉体１１に人が行き来できるようになっている。
【００１８】
〈荷重分布および支持荷重〉
上述したように構成された起伏ゲート１０の水圧の荷重分布および支持荷重について図５、図６を参照しながら従来の起伏ゲートと対比して説明する。ここでは、起立が完了した状態における荷重分布および支持荷重について説明するものとし、説明を容易にするために、起立が完了した際の起立角度θは９０度とする。
【００１９】
図５に示すように、従来の起伏ゲートは、回動中心部に水密部が設けられているものである。この起伏ゲートでは、水圧荷重Ａが扉体における水密部から前端側の部分に作用する。このときの回動中心回りのモーメントＭ、ストッパーの支持荷重Ｒｂおよび回動中心の支持荷重Ｒｏｈは、それぞれ以下の式（１）〜式（３）の通り算出される。
M＝(P2／2)×a×(a／3)          ・・・・・・式（１）
Rb＝M／b                     ・・・・・・式（２）
Roh＝(P2／2)×a＋Rb           ・・・・・・式（３）
【００２０】
一方、図６に示すように、上記実施形態の起伏ゲート１０では、上述した従来の場合と同様、水圧荷重Ａが扉体１１における回動中心部（軸２２）から前端側の部分に作用する。そして、起伏ゲート１０では、水密部２６が軸２２よりも下流側に設けられているため、水圧荷重Ｂが扉体１１における軸２２から後端側の部分に作用する。また、起伏ゲート１０では、本体１２の下流側において水密部２６と接する円弧面１６を有しているため、水圧荷重Ｃ，Ｄが円弧面１６に作用する。このときの軸２２回りのモーメントＭ、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂ、軸２２の支持荷重Ｒｏｈ（水平方向）および支持荷重Ｒｏｖ（鉛直方向）は、それぞれ式（４）〜式（７）の通り算出される。ここで、モーメントＭの算出においては水圧荷重Ｃと水圧荷重Ｄとが相殺される。なお、水圧荷重Ｃおよび水圧荷重Ｄは、それぞれ式（８）および式（９）の通り算出される。
M＝(P2／2)×a×(a／3)
−((P2＋P3)／2)×b×(b(2P3＋P2)／3(P3＋P2))    ・・・式（４）
Rb＝M／b                     ・・・・・・式（５）
Roh＝Rb＋P3/2×(a＋b)−Ｃ      ・・・・・・式（６）
Rov＝Ｄ                     ・・・・・・式（７）
Ｃ＝b×((π/4−1/3)×P2＋P3/3)      ・・・・式（８）
Ｄ＝b×((π/4−2/3)×P2＋2P3/3)     ・・・・式（９）
【００２１】
ここで、一例として、a＝3.00m，ｂ＝1.00m，Ｐ２＝30.30kN/m2，Ｐ３＝40.40kN/m2を上記の式（１）〜式（９）に代入する。また、計算を容易にするために、扉体１１の幅（図５，図６の紙面における奥行きの長さ）は1.00mとする。その結果、従来の起伏ゲートの場合、モーメントＭ、支持荷重ＲｂおよびＲｏｈは以下の通りとなる。
M＝45.45kN・m，Rb＝45.45kN，Roh＝90.90kN
上記実施形態の起伏ゲート１０の場合、モーメントＭ、支持荷重Ｒｂ，Ｒｏｈ，Ｒｏｖは以下の通りとなる。
M＝26.93kN・m，Rb＝26.93kN，Roh＝80.57kN，Rov＝30.53kN
【００２２】
以上の結果より、上記実施形態の起伏ゲート１０では、軸２２回りのモーメントＭ、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂ、軸２２の支持荷重Ｒｏｈ（水平方向）のそれぞれが従来よりも低減されていることが分かる。即ち、水密部２６が軸２２よりも下流側に設けられているため、扉体１１には水圧荷重Ｂによって水圧荷重Ａとは反対方向のモーメントが発生し、その分、軸２２回りのモーメントＭが低減される。モーメントＭが低減されることにより、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂが低減される。また、扉体１１には水圧荷重Ｂとは反対方向の水圧荷重Ｃが作用する円弧面１６が設けられているため、軸２２に対する水平方向の支持荷重Ｒｏｈが低減される。
【００２３】
また、上記実施形態の起伏ゲート１０では、従来のものと比べて、鉛直方向の支持荷重Ｒｏｖが新たに発生する。この軸２２の支持荷重Ｒｏｖは、水圧荷重Ｄが円弧面１６に作用することにより上向きに作用するものである。ここで、実際は、軸２２には下向きの扉体１１自重が作用しており、扉体１１自重とは反対方向の上向きの支持荷重Ｒｏｖが作用することにより、従来のものよりも軸２２に対する鉛直方向の支持荷重は低減される。
【００２４】
以上のように、上記実施形態の起伏ゲート１０は、軸２２（回動中心部）と、扉体１１と、ストッパー２３（制止部）と、水密部２６とを備えている。扉体１１は、前後方向における途中に位置する挿入部１４が軸２２に回動自在に支持され、軸２２を中心として回動し前端側が起立する。ストッパー２３は、扉体１１が所定の起立角度まで起立すると、扉体１１を制止して支持する。水密部２６は、軸２２よりも下流側に設けられ、扉体１１の幅方向において水密する。
【００２５】
上記の構成によれば、軸２２回りのモーメントＭを従来よりも低減することができる。また、モーメントＭが低減されることから、ストッパー２３（制止部）の支持荷重Ｒｂも低減することができる。こうして支持荷重を低減できることから、起伏ゲート１０ないし堤防設備の鋼材重量低減によるコスト削減を図ることが可能である。また、上記の構成によれば、設計によって支持荷重の低減を容易に図ることができるとも言える。
【００２６】
さらに、上記実施形態の起伏ゲート１０において、水密部２６は位置が固定されて設けられている。そして、扉体１１は、軸２２に回動自在に支持される略矩形体状の本体１２と、本体１２の下流側に設けられ、扉体１１の回動に伴い水密部２６に対して摺動する円弧面１６とを有している。この構成によれば、軸２２に対する水平方向の支持荷重Ｒｏｈを低減することができる。また、上記の構成によれば、扉体１１自重とは反対方向に作用する支持荷重Ｒｏｖが発生するため、軸２２に対する鉛直方向の支持荷重も低減することができる。
【００２７】
また、上記実施形態の起伏ゲート１０において、制止部は、扉体１１が所定の起立角度まで起立すると、扉体１１の後端側が当たることによって扉体１１を制止するストッパー２３である。この構成によれば、扉体１１の起立完了時において、簡易に軸２２回りの起立方向のモーメントＭに対抗する力を作用させることができる。
【００２８】
（実施形態の変形例）
本変形例は、上記実施形態の起伏ゲート１０において、扉体および水密部の構成を変更したものである。ここでは、上記実施形態と異なる点について説明する。
【００２９】
具体的には、図７および図８に示すように、本変形例の扉体３１は、上記実施形態の扉体１１における円弧部材１５および繋ぎ部材１７を省略するようにしたものである。つまり、本変形例の扉体３１は、扁平な略矩形体である本体３２を有している。本体３２は、上記実施形態と同様、上流側の全面に設けられたスキンプレート３３を有しており、前後方向における後端寄りに挿入部３４が設けられている。挿入部３４は、上記実施形態と同様、軸２２が挿入されるものである。
【００３０】
本変形例の水密部３６は、回動中心部である軸２２よりも下流側に設けられており、扉体３１の幅方向において水密するものである点では上記実施形態と同様である。本変形例において、水密部３６は、扉体３１（本体３２）の後端側の端面に取り付けられている。より詳しくは、水密部３６は本体３２の後端側端面において下流側に設けられている。水密部３６は、例えば水密ゴムで構成される。そして、本変形例の起伏ゲート１０は、水密部３６が接する摺動面３５を備えている。摺動面３５は、堤防１の河川側の法面に設けられており、円弧状に形成されている。摺動面３５は、扉体３１の回動に伴い水密部３６が摺動する面であり、これによって扉体３１と堤防１（摺動面３５）との間の水密が確保される。
【００３１】
本変形例の起伏ゲート１０の水圧の荷重分布および支持荷重について図９を参照しながら説明する。ここでも、起立が完了した状態における荷重分布および支持荷重について説明するものとし、説明を容易にするため、起立が完了した際の起立角度θは９０度とする。
【００３２】
本変形例の起伏ゲート１０では、上記実施形態と同様、水圧荷重Ａが扉体３１における回動中心部（軸２２）から前端側の部分に作用する。そして、本変形例においても、水密部３６が軸２２よりも下流側に設けられているため、水圧荷重Ｂが扉体３１における軸２２から後端側の部分に作用する。また、本変形例では、上記実施形態とは異なり、水密部３６が扉体３１の本体３２の後端側端面に設けられているため、水圧荷重Ｃ，Ｄは作用しない。このときの軸２２回りのモーメントＭ、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂ、軸２２の支持荷重Ｒｏｈ（水平方向）は、それぞれ式（１０）〜式（１２）の通り算出される。
M＝(P2／2)×a×(a／3)
−((P2＋P3)／2)×b×(b(2P3＋P2)／3(P3＋P2))    ・・・式（１０）
Rb＝M／b                     ・・・・・・式（１１）
Roh＝(P3／2)×(a＋b)＋Rb       ・・・・・・式（１２）
【００３３】
ここで、一例として上記と同じ値であるa＝3.00m，ｂ＝1.00m，Ｐ２＝30.30kN/m2，Ｐ３＝40.40kN/m2を上記の式（１０）〜式（１２）に代入する。またここでも、計算を容易にするために、扉体３１の幅（図９の紙面における奥行きの長さ）は1.00mとする。その結果、本変形例の起伏ゲート１０の場合、モーメントＭ、支持荷重ＲｂおよびＲｏｈは以下の通りとなる。
M＝26.93kN・m，Rb＝26.93kN，Roh＝107.70kN
【００３４】
以上の結果より、本変形例の起伏ゲート１０では、軸２２回りのモーメントＭ、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂのそれぞれが従来よりも低減されていることが分かる。即ち、上記実施形態と同様、水密部３６が軸２２よりも下流側に設けられているため、扉体３１には水圧荷重Ｂによって水圧荷重Ａとは反対方向のモーメントが発生し、その分、軸２２回りのモーメントＭが低減される。モーメントＭが低減されることにより、ストッパー２３の支持荷重Ｒｂが低減される。
【００３５】
また、本変形例の起伏ゲート１０では、軸２２の支持荷重Ｒｏｈが従来よりも増加するものの、支持荷重の総和（Ｒｂ＋Ｒｏｈ＝134.63kN）は従来の支持荷重の総和（Ｒｂ＋Ｒｏｈ＝136.35kN）よりも低減されていることが分かる。これは、支持荷重Ｒｏｈの増加量よりも上述した支持荷重Ｒｂの低減量が大きいため、支持荷重の総和は低減される。このように、本変形例の構成においても、設計によって支持荷重の低減を容易に図ることができる。
【００３６】
なお、上記実施形態および変形例では、起伏ゲート１０は手動で起立および倒伏させる構成としたが、本願に開示の技術はこれに限らず、河川から浸水してくる水の浮力および圧力によって自動的に起立させる構成としてもよい。
【００３７】
上述したような浸入水によって自動的に起立する起伏ゲートの場合、扉体がある起立角度まで起立すると、その後は水位に追従せずに急速に起立していく現象が生じる場合がある。これは、扉体が起立していくに従って扉体自重による負荷が低下していき、水圧が扉体自重による負荷よりも大きくなるためである。即ち、ある起立角度までは水圧と扉体自重による負荷とがほぼ釣り合った状態で推移するため、扉体は水位上昇に応じてほぼ一定速で起立する。その後、扉体自重による負荷よりも水圧が大きくなる起立角度に達すると、扉体が急速に起立していく。そうすると、扉体の起立完了時の衝撃が大きくなる。この対策として、起立開始時は起立動作を補助する一方、起立完了前には起立動作の抵抗として機能するカウンタウエイトが設けられる。
【００３８】
上記実施形態および変形例で説明した起伏ゲート１０では、上述したように、水密部２６，３６が軸２２よりも下流側に設けられているため、扉体１１，３１には水圧荷重Ｂによって水圧荷重Ａとは反対方向のモーメントが発生する。つまり、扉体１１，３１には起立動作の抵抗となる倒伏方向のモーメントが作用する。そのため、上述したようなカウンタウエイトを用いなくても、扉体１１，３１の起立完了時の衝撃を抑制することができる。
【００３９】
また、本願の起伏ゲート１０では、ストッパー２３の位置は上述した箇所に限らない。例えば、ストッパーは、扉体１１，３１が所定の起立角度まで起立すると、扉体１１，３１の前端側が当たる位置に設けるようにしてもよい。この場合も、扉体１１，３１の前端側がストッパーに当たることによって、扉体１１，３１は制止しストッパーに支持される。なお、ストッパーの位置は扉体１１，３１の回動中心部（軸２２）から遠いほどよい。小さい力で起立方向のモーメントＭに対抗することができるためである。
【００４０】
また、上記実施形態および変形例では、制止部としてストッパー２３を用いた構成について説明したが、本願に開示の技術は、制止部としていわゆるテンションロッドを用いるようにしてもよい。例えば、テンションロッドは、扉体１１，３１の前端側または後端側に連結される。また、この場合も、上述したストッパー２３の位置と同様、テンションロッドの位置は扉体１１，３１の回動中心部（軸２２）から遠いほどよい。
【００４１】
また、上記実施形態および変形例において、支柱２１，２４は例えば大型のコンクリート躯体であってもよい。つまり、扉体１１，３１を支持できるものであれば如何なる構成のものであってもよい。
【００４２】
また、上記実施形態および変形例において、扉体１１，３１は倒伏状態において本体１２，３２と堤防１の路面３とが面一となっておらず段差があってもよいことは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
以上のように、本願に開示の技術は、起伏ゲートについて有用である。
【符号の説明】
【００４４】
１０      起伏ゲート
１１，３１      扉体
１２，３２      本体
１４，３４      挿入部
１６      円弧面
２２      軸（回動中心部）
２３      ストッパー（制止部）
２６，３６      水密部
３５      摺動面
【図１】
2019035190.tif 000003
【図２】
2019035190.tif 000004
【図３】
2019035190.tif 000005
【図４】
2019035190.tif 000006
【図５】
2019035190.tif 000007
【図６】
2019035190.tif 000008
【図７】
2019035190.tif 000009
【図８】
2019035190.tif 000010
【図９】
2019035190.tif 000011