(57)【要約】【課題】山岳地等の現地組立てに適しかつ大規模な土石流にも長期間耐えうる鋼管を用いた透過型砂防ダム用交換構造物を提供すること。【解決手段】透過型砂防ダム用鋼管構造物１００は、山岳地等における河川・湖沼の砂防ダム２００のコンクリート基礎３００上に設置される。透過型砂防ダム用鋼管構造物１００は、複数の鋼管１からなる骨組み部材２と、骨組み部材２の前面に設けられた衝撃時間差部材５と、隣接鋼管１を連結する継手スリーブ３と、連結された鋼管１を固定する鋼索緊張機構４とを備えている。【選択図】　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼管からなる骨組み部材と、該骨組み部材の前面に設けられた衝撃時間差部材と、隣接鋼管を連結する継手スリーブと、連結された鋼管を固定する鋼索緊張機構とを備えた、透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【請求項２】
前記骨組み部材は、鋼管支柱と、鋼管横梁と、鋼管縱梁と、鋼管斜め梁とからなる、請求項１に記載の透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【請求項３】
前記衝撃時間差部材は、前記骨組み部材の前面から前方に片持ち梁を突出させ、上段から下段に至るに従って前記片持ち梁の長さを短くしたものからなる、請求項１に記載の透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【請求項４】
前記衝撃時間差部材は、前記骨組み部材の前面鋼管横梁を該骨組み部材の幅方向に凹形多角折れ線状に形成したものからなる、請求項１に記載の透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【請求項５】
前記継手スリーブは、スリーブ本体と、該スリーブ本体の長手方向のほぼ中央外周に予め溶接されたストッパ・リングとからなる、請求項１に記載の透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【請求項６】
前記鋼索緊張機構は、複数本のスチール・ワイヤを撚り合わせた鋼索と、該鋼索の一端を鋼管の一端に固定するソケット部材と、鋼管の他端において鋼索の他端を把持しかつ緊張させる締付け部材とからなる、請求項１に記載の透過型砂防ダム用鋼管構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に透過型砂防ダム用鋼管構造物に関し、さらに詳しく言えば、衝撃時間差部材を備えた透過型砂防ダム用鋼管構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
砂防ダムは、山岳地等の河川・湖沼において台風、地震等による地盤崩壊が起こり、岩石を含む土砂、樹木等の転落・流出に対して、下流地域の環境保全、人命保護を図るために河川・湖沼に設けられる構造物である。この種の砂防ダムの形式は、大別して２種類ある。その１つは比較的高さが小さく（例えば、１−３ｍ）、発生した土石流の砂、岩石、流木を共に堰き止める形式のいわゆる不透過型砂防ダムである。他の１つは、高さが大きく（例えば、１０―２０ｍ以上）、比較的大きな岩石、大流木を堰き止め、土砂等は下流に流す方式の透過型砂防ダムである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記いずれの形式の構造物を用いるとしても、土石流、流木、岩石の転落を堰き止める機能として、既存の各種鋼管は曲げおよび座屈耐力の点で優れている。特に、鋼管は透過型砂防ダム用構造物に適している。しかし、鋼管を透過型砂防ダム用構造物に適用するには、現地組立ての点でいくつかの問題がある。まず、鋼管相互を接続するためには、慣用の一般フランジ継手を用いるか、現地溶接が行われる。これらの接続作業は山岳地においては適していない。また、砂防ダムの建設場所は、狭く、険しいので、建設器材の運搬・保管には不便であり、索道等の特殊な手段を採らざるをえず、多大な費用と労力を要する。
【０００４】
また、崩落現場では比較的小さな径の土石流もあるが、一方ではその直径が１−２ｍにも達する大規模な土石流もある。このような大規模土石流が高速度で砂防ダムを直撃した場合には、相当に大きな衝撃力になる。鋼管で構成した透過型砂防ダム用構造物はこのような大衝撃力にも耐えうることは予想できるが、長期間にわたる場合には、いまだその耐久性に関しする経験はない。しかし、このような大規模土石流を同時に受け止めるのではなく、一定の時間差をもって受け止めることができれば、鋼管を透過型砂防ダム用構造物に長期間使用できる可能性は十分にある。
【０００５】
本発明は、山岳地等の現地組立てに適しかつ大規模な土石流にも長期間耐えうる鋼管を用いた透過型砂防ダム用交換構造物を提供することを課題にしている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の複数の透過型砂防ダム用鋼管構造物は、鋼管からなる骨組み部材と、骨組み部材の前面に設けられた衝撃時間差部材と、隣接鋼管を連結する継手スリーブと、連結された鋼管を固定する鋼索緊張機構とを備えている。骨組み部材は、鋼管支柱と、鋼管横梁と、鋼管縱梁と、鋼管斜め梁とからなる。
【０００７】
衝撃時間差部材は、骨組み部材の前面から前方に片持ち梁を突出させ、上段から下段に至るに従って片持ち梁の長さを短くしたものか、または骨組み部材の前面鋼管横梁を骨組み部材の幅方向に凹形多角折れ線状に形成したものからなる。
【０００８】
継手スリーブは、スリーブ本体と、スリーブ本体の長手方向のほぼ中央外周に予め溶接されたストッパ・リングとからなる。鋼索緊張機構は、複数本のスチール・ワイヤを撚り合わせた鋼索と、鋼索の一端を鋼管の一端に固定するソケット部材と、鋼管の他端において鋼索の他端を把持しかつ緊張させる締付け部材とからなる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物の好適実施例について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１、３−５に示すように、本発明にもとづく透過型砂防ダム用鋼管構造物１００は、山岳地等における河川・湖沼の砂防ダム２００のコンクリート基礎３００上に設置される。これらの図において、白抜き矢印４００は、土石流を総称して表す。
【００１１】
透過型砂防ダム用鋼管構造物１００は、図１−６に示すように、複数の鋼管１からなる骨組み部材２と、骨組み部材の前面に設けられた衝撃時間差部材５と、隣接鋼管１を連結する継手スリーブ３と、連結された鋼管１を固定する鋼索緊張機構４とを備えている。
【００１２】
図１、３、４に最も良く示すように、骨組み部材２は、鋼管支柱２１と、鋼管横梁２２と、鋼管縱梁２３と、鋼管斜め梁２４とからなる。継手スリーブ３は、図２、８、１１、１２に最も良く示すように、スリーブ本体３１と、スリーブ本体３１の長手方向のほぼ中央外周に予め溶接３２（図１０）されたストッパ・リング３３とからなる。図２に最も良く示すように、隣接鋼管１の各一端が継手スリーブ３１のスリーブ本体３２の外周に嵌められ、ストッパ・リング３３に突き合わされる。接続鋼管１は、後に詳述するように、鋼索緊張機構４によって固定される。鋼管１の穴開け、継手スリーブ３の溶接は、予め工場において加工される。
【００１３】
図８は、本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物１００に用いられる鋼管支柱２１の一例を示す縦断面図である。鋼索緊張機構４の一例を、鋼管支柱２１に使用される場合について説明する。鋼索緊張機構４は、複数本のスチール・ワイヤを撚り合わせた鋼索４１と、鋼索４１の一端（図示例では下端）を鋼管１の一端に固定するソケット部材４２と、鋼管１の他端において鋼索４１の他端（図示例では上端）を把持しかつ緊張させる締付け部材４３とからなる。
【００１４】
ソケット部材４２は、図８、１３に最も良く示すように、基礎３００に固定されたベース・プレート４２１と、ベース・プレート４２１に溶接されたソケット定着用プレート４２２と、プレート４２２に固定されていて連結鋼管１の内部を貫通する鋼索４１の下端を把持するソケット４２３と、ソケット定着用ボルト４２４とからなる。ソケット部材４２は、図示するように、鋼管内部に配置される。
【００１５】
締付け部材４３は、図８、９、１０に最も良く示すように、鋼管１の上端面に溶接固定された鋼管端プレート４３１と、その上に乗せられた支圧板４３２と、鋼索４１の上端を把持するソケット４３３と、ソケット４３３を支持する締付けボルト４３４とからなる。締付け部材４３は、図示するように、締付けボルト４３４の頭部のみが鋼管上端に露出しているが、それ以外の部品はすべて鋼管１の内部に配置される。締付けボルト４３４を締め付けることによって、鋼索４１は緊張され、それに伴って連結鋼管１も堅固に固定される。
【００１６】
鋼管１が直線状に連結さる鋼管横梁２２、鋼管縱梁２３、鋼管斜め梁２４の連結固定は、上述した鋼管支柱２１と同様になされるので、説明を省略する。
【００１７】
鋼管支柱２１、鋼管横梁２２、鋼管縱梁２３、鋼管斜め梁２４が互いに交差する場合は、図１４−１６に示すように連結固定される。例えば、鋼管支柱２１と鋼管横梁２２とが直交して連結固定される場合について説明する。第１鋼管横梁２２ａと第２鋼管横梁２２ｂとは前述の継手スリーブ３によって接続される。第１鋼管横梁２２ａの一端は湾曲に切断されて鋼管支柱２１の上端に係合される。当て金４３５が第１鋼管横梁２２ａとは反対側の鋼管支柱２１の上端に当てられ、鋼索緊張機構４の締付け部材４３の締付けボルト４３４によって鋼管支柱２１に固定される。鋼管横梁２２の反対端は、前述のソケット部材４２が同様に固定される。
【００１８】
鋼管接続部の強度は、曲げ応力に対しては継手スリーブのスリーブ本体で抵抗し、引張り応力に対しては鋼索の張力で抵抗し、圧縮応力に対しては、継手スリーブのストッパ・リング支圧板で抵抗できる。
【００１９】
鋼管骨組み部材２、継手スリーブ３、鋼索緊張機構４の穴開け、溶接、切断等の作業は、予め工場においてなされているので、現地の組立て作業においては、鋼管相互の接続、ソケットと鋼索との接続、ボルトの取付けおよび締付けのみでよい。したがって、現地組立て作業は、容易、迅速、安全になされうる。
【００２０】
次に、図１、６、７を参照して、骨組み部材２の前面に設けられた衝撃時間差部材５について説明する。岩石の落下に対する砂防ダム全体の耐力について考えたとき、岩石の衝突後は加速度による衝撃荷重は消滅し、静荷重となることに着目すれば、同時に多数の岩石の衝突を避けることが重要となる。そこで、衝撃時間差部材５は、骨組み部材２の前面から前方に片持ち梁５１を突出させ、上段から下段に至るに従って片持ち梁５１の長さを短くしたもの（図６）か、または骨組み部材２の前面鋼管横梁２２ｃを骨組み部材の幅方向に凹形多角折れ線状に形成したもの（図７）からなる。片持ち梁５１および前面鋼管横梁２２ｃの取付け構造は、上述した構造と同様である。上段から下段にかけて片持ち梁の長さを短くするのは、岩石が骨組み部材２を乗り越えないようにするためである。
【００２１】
図６に示すように、例えば、３個の大形岩石４０１がダムの深さ方向にほぼ同一位置で上流から高速で流れてきた場合、片持ち梁５１がないか、または片持ち梁５１が同一長さで突出しているならば、３個の岩石４０１は同時に骨組み部材２の前面に激突する。しかし、本発明では片持ち梁５１の突出長さが上段から下段にかけて短くなっているので、３個の岩石は片持ち梁５１に同時に激突しない。したがって、衝撃力は軽減される。
【００２２】
図７に示すように、例えば、３個の大形岩石４０１がダムの幅方向にほぼ同一位置で上流から高速で流れてきた場合、凹形多角折れ線状前面鋼管横梁２２ｃがないか、または直線状の前面鋼管横梁２２だけであれば、３個の岩石４０１は同時に骨組み部材２の前面に激突する。しかし、本発明では前面鋼管横梁２２ｃがダムの幅方向凹形多角折れ線状になっているので、３個の岩石は前面鋼管横梁２２ｃに同時に激突しない。したがって、衝撃力は軽減される。
【００２３】
衝撃時間差部材５は、図６に示す構成と、図７に示す構成とを組み合わせてもよい。
【００２４】
図１７は、本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物１００を現地にて構築するさいの工程の一例を示すフローチャートである。資材の現地搬入は、索道等を利用して行う。継手位置、鋼管部材の最大長さおよび重量は輸送手段にもとづいて予め設定する。
【００２５】
本発明によれば、次の効果が得られる。
（１）従来のフランジ継手のように鋼管の外側に突起がなく、流木等の引掛りが減少する。
（２）輸送手段が限定され、部材の大きさおよび重量が制約された作業現場においても、組立て作業が容易にできる。
（３）鋼管の接続部がほぼ平滑で外観に優れている。
（４）鋼管骨組み部材および継手スリーブを予め工場生産できるので、資材の標準化および現場作業の省力化が可能となる。
（５）現場組立てが容易であるから、高所の困難な作業環境にも容易に順応できる。
（６）継手スリーブおよび鋼索緊張機構は従来のフランジ継手または溶接継手に十分匹敵する強度を有しているので、台風、地震等の災害に対しても信頼性のある構造物となる。
（７）多量の大規模岩石流の同時衝突を回避でき、衝撃力を軽減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物の概略斜視図である。
【図２】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物に用いられる鋼管接続機構の原理を示す接続鋼管の縦断面図である。
【図３】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物の側面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線から見た正面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線から見た平面図である。
【図６】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物に用い衝撃時間差部材の側面図である。
【図７】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物に用いる別の衝撃時間差部材の平面図である。
【図８】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物に用いられる鋼管支柱の一例の縦断面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ線から見た平面図である。
【図１０】図８のＸ−Ｘ線から見た横断面図である。
【図１１】図８のＸＩ−ＸＩ線から見た横断面図である。
【図１２】図８の鋼管接続部の部分拡大縦断面図である。
【図１３】図８のＸＩＩＩ−ＸＩＩＩ線から見た横断面図である。
【図１４】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物に用いられる鋼管梁の一例の部分縦断面図である。
【図１５】図１４のＸＶ−ＸＶ線から見た縦断面図である。
【図１６】図１３の鋼管梁の接続部分に用いられる当て金の斜視図である。
【図１７】本発明の透過型砂防ダム用鋼管構造物を現地にて構築するさいの工程の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１　　鋼管　　　　　　　　　　　　　２　　骨組み部材
３　　継手スリーブ３　　　　　　　　４　　鋼索緊張機構
５　　衝撃時間差部材　　　　　　　２１　　鋼管支柱
２２　　鋼管横梁　　　　　　　　　　２２ｃ　　前面鋼管横梁
２３　　鋼管縱梁　　　　　　　　　　２４　　鋼管斜め梁
３１　　スリーブ本体　　　　　　　　３２　　溶接
３３　　ストッパ・リング　　　　　　４１　　鋼索
４２　　ソケット部材　　　　　　　　４３　　締付け部材
５１　　片持ち梁　　　　　　　　　４２１　　ベース・プレート
４２２　　ソケット定着用プレート　　４２３　　ソケット
４２４　　ソケット定着用ボルト　　　４３１　　鋼管端プレート
４３２　　支圧板　　　　　　　　　　４３３　　ソケット４３３
４３３　　ソケット　　　　　　　　　４３４　　締付けボルト
１００　　透過型砂防ダム用鋼管構造物
２００　　砂防ダム　　　　　　　　　３００　　コンクリート基礎
４０１　　岩石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年7月5日(2002.7.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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