(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
背面側から正面側に向けて奥行方向に土圧が作用する鋼製セルの補強構造であって、
略中空状の内空部が形成されたセル本体と、前記内空部に充填して設けられる中詰と、前記中詰に埋め込まれる１又は複数のせん断補強材とを備え、
前記せん断補強材は、前記セル本体に土圧が作用したときに前記中詰に形成されるすべり面を跨ぐものとして、前記セル本体の下端部から所定の離間距離で離間させて配置され、
前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁と高さ方向で略直交するように配置されて、前記セル本体の下端部からの高さ方向の離間距離Ｌが、前記セル本体の内径Ｄと、前記中詰の内部摩擦角φとの関係で、下記（１）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする鋼製セルの補強構造。
0006447199.tif 000006
【請求項２】
前記せん断補強材は、奥行方向の背面側及び正面側の各々に両端部が配置されて、前記中詰の内部での前記両端部の移動を抑制するものとして、前記両端部の一方又は両方に抵抗部材が設けられること
を特徴とする請求項１記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項３】
前記せん断補強材は、奥行方向の背面側及び正面側の各々に両端部が配置されて、前記中詰の内部での前記両端部の移動を抑制するものとして、前記セル本体の側壁に前記両端部の一方又は両方が連結されること
を特徴とする請求項１又は２記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項４】
前記せん断補強材は、奥行方向に作用する土圧の荷重方向に対して、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度で配置されること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項５】
複数の前記せん断補強材は、平面方向で略円形状に形成された前記セル本体の中心点を通過することなく、各々の両端部が前記セル本体の周方向で略均等に配置されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項６】
複数の前記せん断補強材は、互いに連結して一体化させた状態で、前記セル本体の上方から前記内空部に落とし込まれるものであること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項７】
前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁に設けられた突出部材に、リング状に形成された両端部を係止させるものとして、前記セル本体の上方から前記内空部に落とし込まれるものであること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
【請求項８】
前記離間距離Ｌは、Ｈｖ／５＝（Ｄ・cosφ）／１０を下限とした位置となること
を特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
ここで、Ｈｖ：前記すべり面の頂点高さとする。
【請求項９】
前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁と高さ方向で略直交するように配置されて、前記セル本体の下端部からの高さ方向の離間距離Ｌが、前記セル本体の内径Ｄとの関係で、下記（２）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
0006447199.tif 000007
【請求項１０】
前記せん断補強材は、線材、又は、棒鋼が用いられること
を特徴とする請求項１〜９の何れか１項記載の鋼製セルの補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、背面側から正面側に向けて奥行方向に土圧が作用する鋼製セルの補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、砂防ダム又は土留擁壁等に利用されるものとして、特許文献１〜３に開示される鋼製セル等が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示されたセル構造物は、鋼製セルの下部中央に中央支持体を設け、鋼製セルの側壁下部と中央支持体を複数の鉄筋で連結し、該鉄筋を利用して鋼製セル底部を形成し、この上に中詰材を充填してなることを特徴とする。
【０００４】
特許文献２に開示された鋼製セルを使用した堰堤は、複数個の円筒状の鋼製セルを連続して並べて形成した列を複数列並べ、隣り合う鋼製セル同士は周面を接するようにし、隣り合わせた鋼製セルの周壁を貫通させた連結材を固定材によって固定して鋼製セル同士を連結して全鋼製セルを一体につなぎ、鋼製セル内に中詰め材を充填したことを特徴とする。
【０００５】
特許文献３に開示された鋼製セルは、円形状となるように所定間隔で複数並設したフープ筋と、この各フープ筋の内周面に沿って巾方向へ連結しながら複数並設固定した鋼矢板とから形成されていることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭６１−２９４０１４号公報
【特許文献２】特開平３−１３６１３号公報
【特許文献３】特開昭６１−１０２９１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に開示されたセル構造物は、鋼製セルの下部中央に設けられた中央支持体と複数の鉄筋とを連結して、鋼製セルの側壁下部に鋼製セル底部を形成することで、中詰材の流出を防止するとともに、鋼製セルを補強して側壁の破断にある程度抵抗し得るものとなるが、鋼製セルの下端部のみに鉄筋が配置されて、中詰材のすべり面と鉄筋とが交差しないものとなるため、中詰材のせん断補強効果を得ることができないという問題点があった。
【０００８】
また、特許文献２に開示された鋼製セルを使用した堰堤は、鋼製セルの上端部の内周面にＨ形鋼を取り付けるとともに、鋼製セルの上端部及び下端部の中央に配置されたアングルリングと複数の鉄筋とを連結させることで鋼製セルを補強するものとなるが、鋼製セルの上端部及び下端部のみに鉄筋が配置されるため、中詰材のすべり面と鉄筋とが交差しないものとなって、中詰材のせん断補強効果を得ることができないという問題点があった。
【０００９】
さらに、特許文献３に開示された鋼製セルは、山岳地帯等での施工性改善のため、鋼製セルの設置箇所にフープ筋をあらかじめ円筒状に設置して、そのフープ筋をガイド（導枠）として鋼矢板を並設固定するものであるが、フープ筋をガイドとして並設固定された鋼矢板の内側に鉄筋等が配置されないものであるため、中詰材のせん断補強効果を得ることができないという問題点があった。
【００１０】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、鋼製セルに対して背面側から正面側に向けて作用する土圧による中詰のせん断破壊を抑制することのできる鋼製セルの補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明に係る鋼製セルの補強構造は、背面側から正面側に向けて奥行方向に土圧が作用する鋼製セルの補強構造であって、略中空状の内空部が形成されたセル本体と、前記内空部に充填して設けられる中詰と、前記中詰に埋め込まれる１又は複数のせん断補強材とを備え、前記せん断補強材は、前記セル本体に土圧が作用したときに前記中詰に形成されるすべり面を跨ぐものとして、前記セル本体の下端部から所定の離間距離で離間させて配置され、前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁と高さ方向で略直交するように配置されて、前記セル本体の下端部からの高さ方向の離間距離Ｌが、前記セル本体の内径Ｄと、前記中詰の内部摩擦角φとの関係で、下記（１）式により規定される関係を満足すること
を特徴とする。
【数１】
0006447199.tif 000002
【００１２】
第２発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明において、前記せん断補強材は、奥行方向の背面側及び正面側の各々に両端部が配置されて、前記中詰の内部での前記両端部の移動を抑制するものとして、前記両端部の一方又は両方に抵抗部材が設けられることを特徴とする。
【００１３】
第３発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明又は第２発明において、前記せん断補強材は、奥行方向の背面側及び正面側の各々に両端部が配置されて、前記中詰の内部での前記両端部の移動を抑制するものとして、前記セル本体の側壁に前記両端部の一方又は両方が連結されることを特徴とする。
【００１４】
第４発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、前記せん断補強材は、奥行方向に作用する土圧の荷重方向に対して、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度で配置されることを特徴とする。
【００１５】
第５発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、複数の前記せん断補強材は、平面方向で略円形状に形成された前記セル本体の中心点を通過することなく、各々の両端部が前記セル本体の周方向で略均等に配置されることを特徴とする。
【００１６】
第６発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、複数の前記せん断補強材は、互いに連結して一体化させた状態で、前記セル本体の上方から前記内空部に落とし込まれるものであることを特徴とする。
【００１７】
第７発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁に設けられた突出部材に、リング状に形成された両端部を係止させるものとして、前記セル本体の上方から前記内空部に落とし込まれるものであることを特徴とする。
【００１８】
第８発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、前記離間距離Ｌは、Ｈｖ／５＝（Ｄ・cosφ）／１０を下限とした位置となることを特徴とする。ここで、Ｈｖ：前記すべり面の頂点高さとする。
【００２０】
第９発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、前記せん断補強材は、前記セル本体の側壁と高さ方向で略直交するように配置されて、前記セル本体の下端部からの高さ方向の離間距離Ｌが、前記セル本体の内径Ｄとの関係で、下記（２）式により規定される関係を満足することを特徴とする。
【００２１】
【数２】
0006447199.tif 000003
【００２２】
第１０発明に係る鋼製セルの補強構造は、第１発明〜第９発明の何れかにおいて、前記せん断補強材は、線材、又は、棒鋼が用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
第１発明〜第１０発明によれば、１又は複数のせん断補強材が、セル本体に土圧が作用したときに中詰に形成されるすべり面を跨ぐものとして、セル本体の下端部から高さ方向に所定の離間距離で離間させて配置されることで、すべり面を界面とした中詰の奥行方向の相対移動に対して、せん断補強材により抵抗するものとなって、中詰のせん断破壊を防止することが可能となる。特に、セル本体の下端部からの離間距離が、セル本体の内径と、中詰の内部摩擦角との関係で、上記（１）式により規定される関係を満足することで、せん断補強材がすべり面を跨いで配置されるものとなる位置が容易に求められて、せん断補強材の配置の設計を容易かつ正確に実施することが可能となる。
【００２４】
特に、第２発明、第３発明によれば、せん断補強材の両端部が、セル本体の側壁に連結されて、又は、せん断補強材の両端部の各々に抵抗部材が固定されることで、せん断補強材の両端部で奥行方向の移動が抑制されるものとなり、すべり面を界面とした中詰の相対移動によりせん断補強材に作用する引抜力に抵抗するものとなって、中詰のせん断破壊を確実に防止することが可能となる。
【００２５】
特に、第３発明によれば、せん断補強材の両端部が側壁に拘束されて引抜力に抵抗することで、せん断補強材の両端部の移動が強固に制限されるため、せん断補強材に作用する引抜力に対して確実に抵抗させることが可能となり、また、セル本体の側壁がせん断補強材により拘束されて、セル本体の側壁の周方向に拡がるような膨張変形が抑制されるため、セル本体の側壁の破断を防止することが可能となる。
【００２６】
特に、第４発明によれば、１又は複数のせん断補強材が、奥行方向に作用する土圧の荷重方向に対して、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度で配置されるものとなることで、すべり面を界面として中詰が相対移動する方向に沿って配置されたせん断補強材により、中詰のせん断破壊を効率的に防止することが可能となる。
【００２７】
特に、第５発明によれば、複数のせん断補強材の各々の両端部が、セル本体の周方向で略均等に配置されることで、セル本体の側壁がせん断補強材により周方向で均等に拘束されるものとなり、セル本体の側壁の周方向に拡がるような膨張変形が均等に抑制されるため、セル本体の側壁の破断を確実に防止することが可能となり、また、複数のせん断補強材が、セル本体の中心点を通過することなく配置されるため、高さ方向の位置を互いに異ならせて配置させなくても、複数のせん断補強材を互いに極力干渉させずに配置することができるものとなり、高さ方向で所定の離間距離の範囲に、より多数のせん断補強材を設けることが可能となる。
【００２８】
特に、第６発明によれば、複数のせん断補強材を互いに連結して一体化させた状態とすることで、複数のせん断補強材を一括して落とし込むことができるため、複数のせん断補強材を配置するための施工時間を短縮させることが可能となり、また、セル本体の側壁を構築してから、セル本体の内空部にせん断補強材が落とし込まれるため、せん断補強材とセル本体の側壁とを同時に構築することが必ずしも要求されず、セル本体の構築作業の自由度を向上させることが可能となる。
【００２９】
特に、第７発明によれば、セル本体の側壁に設けられた突出部材に、リング状に形成されたせん断補強材の両端部を係止させるものとして、セル本体の上方から内空部にせん断補強材が落とし込まれることで、ボルト又は溶接による接合方法と比較して、せん断補強材の両端部をセル本体の側壁に連結する接合作業を容易かつ正確に実施することが可能となる。
【００３０】
特に、第８発明によれば、セル本体の下端部からの離間距離Ｌが、すべり面の頂点高さＨｖより小さいものとなり、せん断補強材をセル本体の下端部より確実に離間させるとともに、せん断補強材がすべり面を跨いで配置されるものとなる。離間距離Ｌは、Ｈｖ／５＝（Ｄ・cosφ）／１０を下限とした位置となることが望ましい。
【００３１】
特に、第９発明によれば、セル本体の下端部からの離間距離が、セル本体の内径との関係で、上記（２）式により規定される関係を満足することで、せん断補強材がすべり面を跨いで配置されるものとなる位置が、中詰の性状によることなく容易に求められて、せん断補強材の配置の設計をより容易かつ適確に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用した鋼製セルの補強構造が用いられる護岸を示す斜視図である。
【図２】本発明を適用した鋼製セルの補強構造が用いられる護岸を示す側面図である。
【図３】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造のセル本体を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図４】本発明を適用した鋼製セルの補強構造で中詰のせん断破壊を示す側面図である。
【図５】本発明を適用した鋼製セルの補強構造でセル本体の側壁の破断を示す平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図７】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造で傾斜したせん断補強材を示す側面図であり、（ｂ）は、抵抗部材が固定されたせん断補強材を示す側面図であり、（ｃ）は、周面摩擦のみで十分なせん断抵抗を確保できるせん断補強材を示す側面図である。
【図８】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造でセル本体の側壁に連結されたせん断補強材を示す拡大側面図であり、（ｂ）は、抵抗部材が固定されたせん断補強材を示す拡大側面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造で土圧の荷重方向に対して平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度で配置されたせん断補強材を示す平面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図１０】本発明を適用した鋼製セルの補強構造でセル本体の中心点を通過することなくセル本体の周方向で略均等に配置されたせん断補強材を示す平面図である。
【図１１】本発明を適用した鋼製セルの補強構造でセル本体の中心点を通過することなくセル本体の周方向で略均等に、かつ、土圧の荷重方向に対して平面方向で４５°の傾斜角度で配置されたせん断補強材を示す平面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明を適用した鋼製セルの補強構造で互いに一体化させた複数のせん断補強材を示す平面図であり、（ｂ）は、セル本体の上方から内空部に落とし込まれるせん断補強材を示す側面図である。
【図１３】本発明を適用した鋼製セルの補強構造でセル本体の側壁に設けられた突出部材にリング状に形成された両端部が係止されるせん断補強材を示す拡大側面図である。
【図１４】本発明を適用した鋼製セルの補強構造で中詰のすべり面の頂点高さを示す側面図である。
【図１５】本発明を適用した鋼製セルの補強構造ですべり面の頂点高さとセル本体の内径との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を適用した鋼製セルの補強構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図１に示すように、一般に、海底地盤等に構築されて、護岸８、岸壁等として利用される鋼製セルのセル本体２に導入されるものとなる。
【００３５】
護岸８は、例えば、海底地盤に複数のセル本体２が幅方向Ｘに並べられて、各々のセル本体２が海底地盤から高さ方向Ｙに延びることで、海洋又は河川等の水域側８１と、既存地盤又は裏込地盤等の陸域側８２との境界を隔てるように設けられる。
【００３６】
護岸８は、図２に示すように、奥行方向Ｚの正面側Ａが海洋等の水域側８１とされて、奥行方向Ｚの背面側Ｂが地盤等の陸域側８２とされることで、奥行方向Ｚで背面側Ｂから正面側Ａに向けて、鋼製セルのセル本体２に対して陸域側８２から地下水圧や土圧Ｐが作用する。
【００３７】
護岸８は、主に、背面側Ｂの陸域側８２から各々のセル本体２に対して作用する地下水圧や土圧Ｐ等の水平方向の荷重を負担する構造物であり、地下水圧や土圧Ｐ等の水平方向の荷重に対して中詰３の自重により抵抗するものとなる。
【００３８】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、略中空状の内空部２０が形成されたセル本体２と、セル本体２の内空部２０に充填して設けられる砂等の中詰３と、セル本体２の内空部２０で中詰３に埋め込まれる１又は複数のせん断補強材４とを備える。
【００３９】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の内空部２０に中詰３が充填されて、中詰３にコンクリートの蓋等を設置することで、中詰３が高さ方向Ｙに自立するものとなるように、セル本体２の側壁２１で中詰３を保持するものとなる。
【００４０】
セル本体２は、図３（ａ）に示すように、鋼板又は鋼矢板等の複数の鋼製セグメントを組み合わせて、略円筒形状の側壁２１が構築される。セル本体２は、略円筒形状の側壁２１に取り囲まれた内側に、略中空状の内空部２０が形成されて、平面方向で略円形状に形成される。
【００４１】
セル本体２は、例えば、側壁２１の板厚ｔを８ｍｍ〜１７ｍｍ程度とする。セル本体２は、平面方向で略円形状に形成されることで、例えば、略円形状の内径Ｄを２０ｍ〜３０ｍ程度として、略円形状に形成されたセル本体２の平面方向の略中央位置が中心点Ｃとなる。セル本体２は、図３（ｂ）に示すように、セル本体２の側壁２１の高さ方向Ｙの下端部２ａから上端部２ｂまで、例えば、高さ方向Ｙで５ｍ〜２０ｍ程度の高さ寸法Ｈとなる。
【００４２】
セル本体２は、図４（ａ）に示すように、背面側Ｂの陸域側８２から地下水圧や土圧Ｐ等の水平方向の荷重が作用する。セル本体２は、土圧Ｐ等による水平方向の荷重が所定の大きさとなったときに、図４（ｂ）に示すように、セル本体２の下端部２ａから上端部２ｂにかけて、側壁２１が背面側Ｂから正面側Ａに向けて傾倒するように変位する。
【００４３】
中詰３は、砂、砕石等が用いられる。中詰３は、セル本体２の側壁２１が背面側Ｂから正面側Ａに向けて傾倒するように変位することで、セル本体２の背面側Ｂ及び正面側Ａの各々において、セル本体２の側壁２１の下端部２ａから高さ方向Ｙに傾斜して奥行方向Ｚに延びるすべり面Ｓが形成される。
【００４４】
すべり面Ｓは、セル本体２の側壁２１の背面側Ｂの下端部２ａから、受働側すべり面Ｓ１が奥行方向Ｚの正面側Ａに向けて延びて、また、セル本体２の側壁２１の正面側Ａの下端部２ａから、主働側すべり面Ｓ２が奥行方向Ｚの背面側Ｂに向けて延びるものとなり、受働側すべり面Ｓ１及び主働側すべり面Ｓ２の各々が、高さ方向Ｙで上方に向けて傾斜して延伸する。
【００４５】
すべり面Ｓは、土圧Ｐ等による水平方向の荷重が大きくなることで、セル本体２の側壁２１の傾倒するような変位が次第に増大して、背面側Ｂの側壁２１の下端部２ａから延びる受働側すべり面Ｓ１と、正面側Ａの側壁２１の下端部２ａから延びる主働側すべり面Ｓ２とが、セル本体２の内空部２０で奥行方向Ｚに延びて互いに交わるものとなるように順次延伸する。
【００４６】
すべり面Ｓは、受働側すべり面Ｓ１と主働側すべり面Ｓ２とが奥行方向Ｚで互いに延伸することで、図４（ｃ）に示すように、高さ方向Ｙの断面形状が略三角形状に形成されて、略三角形状の頂点Ｖで互いに交わるものとなる。すべり面Ｓは、高さ方向Ｙで断面略三角形状に形成されることで、略三角形状の内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２とで中詰３を分断するものとなる。
【００４７】
すべり面Ｓは、セル本体２の内空部２０に充填された中詰３を、略三角形状の内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２とで高さ方向Ｙに分断するものとなり、内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２との境界で、内側領域Ｒ１の中詰３と外側領域Ｒ２の中詰３との間に界面が形成されるものとなる。
【００４８】
中詰３は、すべり面Ｓにより界面が形成されて、内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２とで高さ方向Ｙに分断されることで、外側領域Ｒ２の中詰３が内側領域Ｒ１の中詰３に対して奥行方向Ｚに相対移動するものとなる。中詰３は、すべり面Ｓにより界面が形成されると、土圧Ｐ等の水平方向の荷重に対する抵抗力が急激に低下する。
【００４９】
このように、中詰３にすべり面Ｓによる界面が形成されて、土圧Ｐ等の水平方向の荷重に対する中詰３の抵抗力が急激に低下することを、中詰３のせん断破壊という。
【００５０】
セル本体２は、セル本体２の内空部２０に充填された中詰３を、高さ方向Ｙに自立するように保持するものであり、図５（ａ）に示すように、中詰３を内空部２０に充填すると、周方向Ｗの各位置において、平面方向で側壁２１と略直交する方向に、中詰３からセル本体２の側壁２１が内圧Ｎを受けるものとなる。
【００５１】
このとき、セル本体２の側壁２１は、周方向Ｗの各位置において、中詰３から受ける内圧Ｎを、略円形状の側壁２１の接線方向に向けた引張力Ｔとして負担して、引張力Ｔによって側壁２１が、膨張前の状態の位置Ｅから拡がるようにして、周方向Ｗに膨張変形する。セル本体２は、内圧Ｎの増大に伴って側壁２１の膨張変形が増大して、引張力Ｔが側壁２１の引張耐力を上回った時点で、図５（ｂ）に示すように、側壁２１が周方向Ｗに破断するものとなる。
【００５２】
このとき、セル本体２の側壁２１の引張耐力を引張力Ｔが上回ることで、側壁２１が周方向Ｗに破断することを、セル本体２の側壁２１の破断という。
【００５３】
セル本体２は、セル本体２の側壁２１の破断が発生することで、セル本体２の内空部２０に充填された中詰３が外部に流出するものとなり、土圧Ｐ等の水平方向の荷重によりセル本体２が崩壊するおそれがあるものとなる。
【００５４】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、中詰３のせん断破壊、及び、セル本体２の側壁２１の破断を防止するものとして、図６に示すように、セル本体２の内空部２０に１又は複数のせん断補強材４が設けられる。
【００５５】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、１又は複数のせん断補強材４が、セル本体２に土圧Ｐが作用したときに中詰３に形成されるすべり面Ｓを跨ぐものとして、セル本体２の下端部２ａから高さ方向Ｙに所定の離間距離Ｌで離間させて配置される。
【００５６】
せん断補強材４は、鋼製ワイヤー等の線材、又は、鉄筋等の棒鋼が用いられるものとなる。せん断補強材４は、これに限らず、溝形鋼若しくは断面剛性の高いＨ形鋼等の形鋼、小径の鋼管、又は、板幅の小さい鋼板等が用いられてもよい。
【００５７】
せん断補強材４は、図６（ａ）に示すように、例えば、３本の棒鋼等が奥行方向Ｚに延びて設けられて、図６（ｂ）に示すように、３本の棒鋼等の全てがすべり面Ｓを跨いで配置される。せん断補強材４は、複数の棒鋼等が設けられるときに、少なくとも１本の棒鋼等がすべり面Ｓを跨いで配置されるものであり、例えば、一部の棒鋼等が、すべり面Ｓを跨いで配置されるとともに、残りの棒鋼等が、すべり面Ｓを跨がないで配置されてもよい。
【００５８】
せん断補強材４は、図６（ａ）に示すように、複数の棒鋼等が奥行方向Ｚに作用する土圧Ｐの荷重方向に対して平面方向で略平行に配置される。せん断補強材４は、複数の棒鋼等が奥行方向Ｚに延びて平面方向で互いに略平行に配置されて、また、図６（ｂ）に示すように、複数の棒鋼等が高さ方向Ｙで略同一の位置に取り付けられる。
【００５９】
せん断補強材４は、奥行方向Ｚの背面側Ｂから正面側Ａに向けて、奥行方向Ｚで略直線状に延びて設けられる。せん断補強材４は、セル本体２の側壁２１と高さ方向Ｙで略直交するように、例えば、略水平方向に延びて配置される。せん断補強材４は、これに限らず、図７（ａ）に示すように、セル本体２の側壁２１と高さ方向Ｙで略直交する水平方向から所定の角度で、高さ方向Ｙに傾斜して配置されてもよい。
【００６０】
せん断補強材４は、図６（ｂ）に示すように、背面側Ｂから正面側Ａに向けて奥行方向Ｚに延びて設けられて、奥行方向Ｚの背面側Ｂ及び正面側Ａの各々に、両端部４ａが配置される。せん断補強材４は、両端部４ａの一方又は両方が、溶接等の所定の接合方法を用いることで、セル本体２の側壁２１に連結される。
【００６１】
せん断補強材４は、これに限らず、図７（ｂ）に示すように、鋼製プレート等の抵抗部材５が、溶接等の所定の接合方法を用いることで、両端部４ａの一方又は両方に固定されてもよい。このとき、せん断補強材４は、両端部４ａの一方又は両方が、セル本体２の側壁２１に連結されることなく、セル本体２の側壁２１から離間して、又は、側壁２１に当接して配置される。また、せん断補強材４は、図７（ｃ）に示すように、棒鋼等の周面摩擦のみで十分なせん断抵抗を確保できる場合に、必ずしも、せん断補強材４の両端部４ａの各々に鋼製プレート等の抵抗部材５が固定されなくてもよい。
【００６２】
せん断補強材４は、図８に示すように、中詰３に形成されるすべり面Ｓを跨いで、中詰３の内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２とに亘って連続して埋め込まれる。せん断補強材４は、すべり面Ｓを跨いで連続して埋め込まれて、すべり面Ｓを界面とした中詰３の相対移動により曲げ変形が生じることで、内側領域Ｒ１と外側領域Ｒ２との境界で引抜力Ｆが作用するものとなる。
【００６３】
このとき、せん断補強材４は、図８（ａ）に示すように、両端部４ａの各々がセル本体２の側壁２１に連結されて、両端部４ａが側壁２１に拘束されて引抜力Ｆに抵抗することで、中詰３の内部での両端部４ａの奥行方向Ｚの移動が抑制されるものとなる。また、せん断補強材４は、図８（ｂ）に示すように、両端部４ａの各々に抵抗部材５が固定されて、中詰３に埋め込まれた抵抗部材５が引抜力Ｆに抵抗することで、中詰３の内部での両端部４ａの奥行方向Ｚの移動が抑制されるものとなる。
【００６４】
せん断補強材４は、図６に示すように、平面方向で互いに略平行で、略同一の高さ方向Ｙの位置に、複数の棒鋼等が配置されてもよく、また、図９（ａ）に示すように、平面方向で互いに略平行とならずに、また、図９（ｂ）に示すように、高さ方向Ｙの位置を互いに異なるものとして、複数の棒鋼等が配置されてもよい。
【００６５】
せん断補強材４は、例えば、図９（ａ）に示すように、奥行方向Ｚに作用する土圧Ｐの荷重方向に対して、平面方向で略平行に配置されるものと、平面方向で４５°以内の傾斜角度θで配置されるものとが組み合わされて、１又は複数のせん断補強材４が、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度θで配置されるものとなる。
【００６６】
せん断補強材４は、例えば、平面方向でセル本体２の中心点Ｃを通過させて複数の棒鋼等が配置されるものとなるが、図９（ｂ）に示すように、複数の棒鋼等が高さ方向Ｙの位置を互いに異なるものとして配置されることで、複数の棒鋼等を互いに干渉させないものとなる。
【００６７】
せん断補強材４は、図１０（ａ）に示すように、平面方向で略円形状に形成されたセル本体２の中心点Ｃを通過することなく、複数のせん断補強材４の各々の両端部４ａが、セル本体２の周方向Ｗで略均等に配置されてもよい。このとき、せん断補強材４は、各々の両端部４ａがセル本体２の側壁２１に連結されるものとなるが、これに限らず、図１０（ｂ）に示すように、鋼製プレート等の抵抗部材５が各々の両端部４ａに固定されてもよい。
【００６８】
せん断補強材４は、複数のせん断補強材４の各々の両端部４ａが、セル本体２の周方向Ｗで略均等に配置されるとき、複数のせん断補強材４の少なくとも一部が、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度θで配置されてもよく、また、図１１に示すように、複数のせん断補強材４の各々の両端部４ａが、セル本体２の周方向Ｗで略均等に配置されて、各々のせん断補強材４が、セル本体２の中心点Ｃを通過することなく、奥行方向Ｚに作用する土圧Ｐの荷重方向に対して、平面方向で４５°以内の傾斜角度θで配置されてもよい。
【００６９】
せん断補強材４は、鋼板又は鋼矢板等の複数の鋼製セグメントを組み合わせて、略円筒形状のセル本体２の側壁２１を構築してから、セル本体２の側壁２１に取り囲まれた内空部２０で、両端部４ａの各々が溶接等の所定の接合方法によりセル本体２の側壁２１に連結等される。
【００７０】
せん断補強材４は、図１２（ａ）に示すように、複数のせん断補強材４を架設部材４１等により互いに連結して一体化させた状態とすることもできる。このとき、互いに連結して一体化させた複数のせん断補強材４は、図１２（ｂ）に示すように、略円筒形状のセル本体２の側壁２１を構築してから、セル本体２の上方より内空部２０に落とし込まれるものとなる。
【００７１】
せん断補強材４は、両端部４ａの一方又は両方に、略円形状等のリング状に形成された嵌合リング４２が設けられてもよい。このとき、せん断補強材４は、両端部４ａの嵌合リング４２が、セル本体２の側壁２１に設けられた突出部材６に嵌め込まれるものとなるように、両端部４ａの平面方向の位置を合わせながら、セル本体２の内空部２０に落とし込まれる。
【００７２】
突出部材６は、例えば、山形鋼等を略Ｌ字状に折曲加工したものが用いられて、図１３（ａ）に示すように、略Ｌ字状の基端部６ｂがセル本体２の側壁２１に溶接等の所定の接合方法により固定される。突出部材６は、基端部６ｂから連続して上方に向けて突出する先端部６ａが形成されて、図１３（ｂ）に示すように、セル本体２の内空部２０にせん断補強材４を落とし込んで、嵌合リング４２が先端部６ａに嵌め込まれる。
【００７３】
このとき、せん断補強材４は、セル本体２の側壁２１に設けられた突出部材６に、リング状に形成された両端部４ａが嵌め込まれて係止されるものとして、セル本体２の上方から内空部２０に落とし込まれるものとなる。なお、せん断補強材４は、複数のせん断補強材４を一体化させたものだけでなく、単独のせん断補強材４の各々において、両端部４ａの嵌合リング４２が突出部材６に係止されるものとすることもできる。
【００７４】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図１４に示すように、高さ方向Ｙの断面形状を略三角形状として、セル本体２の内空部２０の中詰３にすべり面Ｓが形成される。このとき、中詰３に形成されたすべり面Ｓは、奥行方向Ｚの背面側Ｂ及び正面側Ａの各々で、セル本体２の側壁２１と高さ方向Ｙで略直交する端面Ｓ０に対して、高さ方向Ｙに所定の角度で傾斜する。
【００７５】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、砂等の中詰３が所定の内部摩擦角φとなるときに、一般的に、背面側Ｂの側壁２１の下端部２ａから延びる受働側すべり面Ｓ１が、端面Ｓ０から４５°−φ／２の角度で傾斜するとともに、正面側Ａの側壁２１の下端部２ａから延びる主働側すべり面Ｓ２が、端面Ｓ０から４５°＋φ／２の角度で傾斜する。
【００７６】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、受働側すべり面Ｓ１と主働側すべり面Ｓ２とが奥行方向Ｚで互いに延伸して、略三角形状の頂点Ｖで互いに交わるため、セル本体２の下端部２ａから頂点Ｖまで、すべり面Ｓが高さ方向Ｙで所定の頂点高さＨｖを有して、頂点高さＨｖを幾何学的に算出すると、頂点高さＨｖ＝（Ｄ・cosφ）／２となる。
【００７７】
せん断補強材４は、セル本体２の側壁２１と高さ方向Ｙで略直交するように配置されて、セル本体２の下端部２ａからの高さ方向Ｙの離間距離Ｌが、セル本体２の内径Ｄと、中詰３の内部摩擦角φとの関係で、下記（１）式により規定される関係を満足する。
【００７８】
【数３】
0006447199.tif 000004
【００７９】
このとき、本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の下端部２ａからのせん断補強材４の離間距離Ｌが、すべり面Ｓの頂点高さＨｖより小さいものとなり、せん断補強材４をセル本体２の下端部２ａより確実に離間させるとともに、せん断補強材４がすべり面Ｓを跨いで配置されるものとなる。なお、せん断補強材４の離間距離Ｌは、特に、Ｈｖ／５＝（Ｄ・cosφ）／１０を下限とした位置となることが望ましい。
【００８０】
ここで、砂等の中詰３は、実績値として、２５°〜４５°程度の内部摩擦角φであり、セル本体２の内径Ｄを１０ｍ〜３２．５ｍとして、内部摩擦角φを２５°以上、４５°以下の範囲の変数としたとき、図１５に示すように、すべり面Ｓの頂点高さＨｖの分布が算出される。
【００８１】
図１５では、すべり面Ｓの頂点高さＨｖの分布がプロット点で表されて、頂点高さＨｖ＝Ｄ／３の実線を境界として、Ｄ／３を上回る範囲においてのみ、中詰３の内部摩擦角φの大きさに応じて、すべり面Ｓが所定の頂点高さＨｖを有するものとなることがわかる。
【００８２】
せん断補強材４は、セル本体２の側壁２１と高さ方向Ｙで略直交するように配置されて、セル本体２の下端部２ａからの高さ方向Ｙの離間距離Ｌが、セル本体２の内径Ｄとの関係で、下記（２）式により規定される関係を満足する。
【００８３】
【数４】
0006447199.tif 000005
【００８４】
このとき、本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の下端部２ａからのせん断補強材４の離間距離Ｌが、中詰３の内部摩擦角φの大きさにかかわらず、すべり面Ｓの頂点高さＨｖより確実に小さいものとなり、せん断補強材４がすべり面Ｓを跨いで配置されるものとなる。なお、せん断補強材４の離間距離Ｌは、Ｌ＝０のときに、せん断補強材４がセル本体２の下端部２ａに配置されてすべり面Ｓを跨がないものとなり、特に、Ｈｖ／５＝Ｄ／１５を下限とした位置となることが望ましい。
【００８５】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、１又は複数のせん断補強材４が、セル本体２に土圧Ｐが作用したときに中詰３に形成されるすべり面Ｓを跨ぐものとして、セル本体２の下端部２ａから高さ方向Ｙに所定の離間距離Ｌで離間させて配置されることで、図８に示すように、すべり面Ｓを界面とした中詰３の奥行方向Ｚの相対移動に対して、せん断補強材４により抵抗するものとなって、土圧Ｐ等の水平方向の荷重に対する中詰３の抵抗力を低下させることなく維持して、中詰３のせん断破壊を防止することが可能となる。
【００８６】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、せん断補強材４の両端部４ａが、セル本体２の側壁２１に連結されて、又は、せん断補強材４の両端部４ａの各々に抵抗部材５が固定されることで、せん断補強材４の両端部４ａで奥行方向Ｚの移動が抑制されるものとなり、すべり面Ｓを界面とした中詰３の相対移動によりせん断補強材４に作用する引抜力Ｆに抵抗するものとなって、中詰３のせん断破壊を確実に防止することが可能となる。
【００８７】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、特に、図８（ａ）に示すように、せん断補強材４の両端部４ａが側壁２１に拘束されて引抜力Ｆに抵抗することで、図８（ｂ）に示すように、せん断補強材４の両端部４ａの各々が側壁２１に拘束されない場合と比較して、せん断補強材４の両端部４ａの移動が強固に制限されるものとなり、せん断補強材４に作用する引抜力Ｆに対して確実に抵抗させることが可能となる。
【００８８】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図９に示すように、１又は複数のせん断補強材４が、奥行方向Ｚに作用する土圧Ｐの荷重方向に対して、平面方向で略平行に、又は、平面方向で４５°以内の傾斜角度θで配置されるものとなることで、すべり面Ｓを界面として中詰３が相対移動する方向に沿って配置されたせん断補強材４により、中詰３のせん断破壊に抵抗するものとなって、中詰３のせん断破壊を効率的に防止することが可能となる。
【００８９】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、特に、せん断補強材４の両端部４ａが側壁２１に連結されることで、セル本体２の側壁２１がせん断補強材４により拘束されるものとなり、図５に示すように、セル本体２の側壁２１が中詰３から受ける引張力Ｔに抵抗して、セル本体２の側壁２１の周方向Ｗに拡がるような膨張変形が抑制されるため、セル本体２の側壁２１の破断を防止することが可能となる。
【００９０】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図１０に示すように、複数のせん断補強材４の各々の両端部４ａが、セル本体２の周方向Ｗで略均等に配置されることで、セル本体２の側壁２１がせん断補強材４により周方向Ｗで均等に拘束されるものとなり、セル本体２の側壁２１の周方向Ｗに拡がるような膨張変形が均等に抑制されるため、セル本体２の側壁２１の破断を確実に防止することが可能となる。
【００９１】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、複数のせん断補強材４が、セル本体２の中心点Ｃを通過することなく配置されるため、高さ方向Ｙの位置を互いに異ならせて配置させなくても、複数のせん断補強材４を互いに極力干渉させずに配置することができるものとなり、高さ方向Ｙで所定の離間距離Ｌの範囲に、より多数のせん断補強材４を設けることが可能となる。
【００９２】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図１２に示すように、複数のせん断補強材４を架設部材４１等により互いに連結して一体化させた状態とすることで、複数のせん断補強材４を一括して落とし込むことができるため、複数のせん断補強材４を配置するための施工時間を短縮させることが可能となる。本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、特に、断面剛性の高い棒鋼等がせん断補強材４として用いられることで、複数のせん断補強材４を一体化させて落とし込むときに、４箇所の両端部４ａのうち、何れが１箇所の位置決めがなされれば、残りの３箇所の位置決めも自ずとなされるため、各々のせん断補強材４の両端部４ａの位置合わせを容易に実施することが可能となる。
【００９３】
また、本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の側壁２１を構築してから、セル本体２の内空部２０にせん断補強材４が落とし込まれるため、せん断補強材４とセル本体２の側壁２１とを同時に構築することが必ずしも要求されず、セル本体２の構築作業の自由度を向上させることが可能となる。
【００９４】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の側壁２１に設けられた突出部材６に、リング状に形成されたせん断補強材４の両端部４ａを係止させるものとして、セル本体２の上方から内空部２０にせん断補強材４が落とし込まれることで、ボルト又は溶接による接合方法と比較して、せん断補強材４の両端部４ａをセル本体２の側壁２１に連結する接合作業を容易かつ正確に実施することが可能となる。
【００９５】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、図１４に示すように、セル本体２の下端部２ａからの離間距離Ｌが、セル本体２の内径Ｄと、中詰３の内部摩擦角φとの関係で、上記（１）式により規定される関係を満足することで、せん断補強材４がすべり面Ｓを跨いで配置されるものとなる位置が容易に求められて、せん断補強材４の配置の設計を容易かつ正確に実施することが可能となる。
【００９６】
本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、セル本体２の下端部２ａからの離間距離Ｌが、セル本体２の内径Ｄとの関係で、上記（２）式により規定される関係を満足することで、せん断補強材４がすべり面Ｓを跨いで配置されるものとなる位置が、中詰３の性状によることなく容易に求められて、せん断補強材４の配置の設計をより容易かつ適確に実施することが可能となる。
【００９７】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００９８】
例えば、本発明を適用した鋼製セルの補強構造１は、特に、平面方向で略円形状にセル本体２が形成されるものであるが、これに限らず、平面方向で略楕円形状、又は、略多角形状等にセル本体２が形成されてもよい。
【符号の説明】
【００９９】
１    ：鋼製セルの補強構造
２    ：セル本体
２ａ  ：下端部
２ｂ  ：上端部
２０  ：内空部
２１  ：側壁
３    ：中詰
４    ：せん断補強材
４ａ  ：両端部
４１  ：架設部材
４２  ：嵌合リング
５    ：抵抗部材
６    ：突出部材
６ａ  ：先端部
６ｂ  ：基端部
８    ：護岸
８１  ：水域側
８２  ：陸域側
Ａ    ：正面側
Ｂ    ：背面側
Ｐ    ：土圧
Ｓ    ：すべり面
Ｗ    ：周方向
Ｘ    ：幅方向
Ｙ    ：高さ方向
Ｚ    ：奥行方向
【図１】
0006447199.tif 000008
【図２】
0006447199.tif 000009
【図３】
0006447199.tif 000010
【図４】
0006447199.tif 000011
【図５】
0006447199.tif 000012
【図６】
0006447199.tif 000013
【図７】
0006447199.tif 000014
【図８】
0006447199.tif 000015
【図９】
0006447199.tif 000016
【図１０】
0006447199.tif 000017
【図１１】
0006447199.tif 000018
【図１２】
0006447199.tif 000019
【図１３】
0006447199.tif 000020
【図１４】
0006447199.tif 000021
【図１５】
0006447199.tif 000022