(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
堤体を造成し、前記堤体上に配置する重力式構造物であって、
上部工と、
板体と、
前記上部工の底面の波受け側の近傍に一端を連結し、前記板体に他端を連結する連結材と、からなり、
前記板体を堤体の底面から離隔して堤体内に埋設したことを特徴とする、
重力式構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、護岸、防波堤、消波堤等の堤体上に配置する重力式構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、護岸、防波堤、消波堤等として、堤体上に重力式構造物を配置して成る構造が知られている。
図２に示す消波ブロック被覆堤を一例に、堤体上に配置した重力式構造物について説明する。
消波ブロック被覆堤は、堤体ａと、その上に配設する重力式構造物ｂと、堤体ａと重力式構造物ｂの波受け側に位置する例えば多数の消波ブロック等を層状に配置して成る消波工ｃより構成する。消波ブロック被覆堤に波が打ち寄せた場合、重力式構造ｂには水平波圧ｄと揚圧力ｅとが作用し、図２上で時計回りの転倒モーメントが発生する。そのため重力式構造物ｂは、前記水平波圧ｄ、揚圧力ｅ、そして転倒モーメントにより堤体ａ上で滑動したり転倒したり、またこれらにより堤体ａ上より転落することがないように、大重量を有する大型のものとする必要があった。
重力式構造物ｂとしては、公知のブロック体やケーソン等が採用されており、その寸法は、外力（波力）の大きさに比例して大型化する。
【０００３】
【本発明が解決しようとする課題】
前記した従来の重力式構造物にあっては、次のような問題点がある。
＜イ＞  大型であり大重量の重力式構造物が必要であるため、その製造コストが高くなる。
＜ロ＞  大型であり大重量の重力式構造物は、取り扱いが非常に困難であることから、現場への運搬作業や、堤体上への配置等施工に多大な時間が取られてしまう。この結果として、堤体等を造成する際の施工コストが高くなる。
＜ハ＞  重力式構造物の重量に比例して堤体も大型化、高強度化する必要があり、施工コストが高くなる。
【０００４】
【本発明の目的】
本発明は上記したような従来の問題を解決するためになされたもので、大型で大重量の従来の重力式構造物の機能を備え、軽量化、小型化を達成する重力式構造物を提供することを目的とする。
また、軽量化、小型化することで、その製造コストの低減を可能とし、且つ施工性を向上させることで、重力式構造物を用いる護岸、防波堤、消波堤等の施工コストを低減可能とする重力式構造物を提供することを目的とする。
本発明は、これらの目的の少なくとも一つを達成するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記のような目的を達成するために、本発明の重力式構造物は堤体を造成し、前記堤体上に配置する構造物であり、上部工と、板体と、前記上部工の底面の波受け側の近傍に一端を連結し、前記板体に他端を連結する連結材と、からなり、前記板体を堤体の底面から離隔して堤体内に埋設したことを特徴とするものである。
本発明によれば、重力式構造物の上部工に連結材を介して連結した板体を堤体に埋設することにより、板体が上部工のアンカーとして機能する。
前記重力式構造物としては、例えばＬ型擁壁等の公知のブロック体、公知のケーソンの双方を採用できる。
また前記連結材は、発生する引張力等に抵抗できるものであれば、公知素材である例えば鋼材、或いはワイヤーロープ等を採用できる。
さらに板体は、上部工に作用する外力（例えば水平波圧或いは揚圧力等）に対抗できるだけの抵抗力を発揮できるように堤体内に埋設する大きさ及び深さを決定する。
【０００６】
【本発明の実施の形態】
以下図１を参照しながら、消波ブロック被覆堤を一例として本発明の重力式構造物の実施の形態について説明する。
【０００７】
＜イ＞消波ブロック被覆堤
図１に示したように、消波ブロック被覆堤は、後述する重力式構造物１を堤体２上に配置し、この重力式構造物１と堤体２の波受け側に消波工３を施して構成する。
堤体２は、例えば多数の捨石を積層させて造成する。
消波工３は、例えば多数の公知消波ブロックを積層した消波層であり、必要に応じて堤体２との間に被覆石を層状に敷設してもよい。
なお、消波工３を設けない場合にも、本発明は適用可能であることは勿論である。
【０００８】
＜ロ＞重力式構造物
重力式構造物１は、上部工１１、連結材１２、板体１３とより構成する。
重力式構造物１には、波を受けることにより水平波圧と揚圧力が作用し、これらが合わさり図１上で時計回りのモーメントが発生する。このため本発明の重力式構造物１は、後述する堤体２中に埋設する板体１３により水平波圧及び揚圧力に対抗する。
以下に重力式構造物１の各構成について説明する。
【０００９】
＜ロ−１＞上部工
上部工１１は、例えば公知のブロック体或いは公知のケーソン等であり、図１に示したＬ型擁壁の断面以外の形状を採用できることは勿論である。
上部工１１は、その波受け側の面で水平波圧を受け、この際その底面からは揚圧力を受ける。
【００１０】
＜ロ−２＞連結材
連結材１２は、前述した上部工１１と後述する板体１３とを連結する部材であり、公知素材である例えば鋼材、或いはワイヤーロープ等を採用できる。連結材１２には、少なくとも上部工１１と板体１３との間に発生する引張力により破断しないだけの強度を有している必要がある。
なお図１においては、上部工１１と板体１３との間に連結材１２を一断面内で一本介在させた一例について説明しているが、これに限らず、引張力に耐える充分な強度を得るために複数本の連結材１２を一断面内に配設することも適宜可能である。
【００１１】
＜ロ−３＞板体
板体１３は、前記連結材１２を介して上部工１１に連結され、堤体２内に埋設される例えば平板等の板材であり、その上載荷重でもって上部工１１に作用する揚圧力に対抗するアンカーとして機能する。
板体１３は、連結材１２を介して上部工１１に連結されているが、上部工１１との間の距離が長ければそれだけ多くの上載荷重を得ることができ、より大きな揚圧力に対抗することができる。また、板体１３の寸法を変化させることにより上載荷重を調整でき、これにより揚圧力への対抗力を調整できることは勿論である。
図１においては、断面平板を一例とした板体１３について説明しているが、これに限らず、揚圧力に対抗するために例えばその途上に段部を形成したり、平板以外の形状を採用したりする等の設計変更を適宜行うことが可能である。また図中には、板体１３を上部工１１の底面と平行に位置させた一例について説明してあるが、これに限らず、少なくとも水平波圧及び揚圧力等に対抗するのであれば傾けて配設することもできる。
【００１２】
＜ハ＞本発明の構成より奏する効果
図３の（Ａ）には従来の重力式構造物ｂを用いた消波ブロック被覆堤を、（Ｂ）には上部工１１の底面に連結材１２を介して板体１３を設けて構成する本発明の重力式構造物１を用いた消波ブロック被覆堤を夫々示し、これら重力式構造物が同じ条件の波（有義波高２３ｃｍ，有義周期１．９秒，不規則波）を受けた際の実験結果について説明する。なお、（Ａ）の重力式構造物ｂと（Ｂ）の上部工１１は、同一形状、同一重量である
従来の消波ブロック被覆堤である（Ａ）の重力式構造物ｂにおいては、波受けにより発生する水平波力及び、この水平波力が重力式構造物ｂに働いて発生する揚圧力等に対して、重力式構造物ｂの自重のみで以って対抗する。その結果、この実験に用いた重力式構造物ｂの自重では、波受け開始より１分少々で堤体ａより転落してしまう位置まで移動することが分かった。
これに対して本発明の消波ブロック被覆堤である（Ｂ）の重力式構造物１は、上部工１１の底面に連結材１２を介して連結した板体１３を堤体２中に埋設することで、この板体１３が上部工１１のアンカーとして機能するよう構成している。これにより（Ｂ）の重力式構造物１の上部工１１は、（Ａ）の重力式構造物ｂと同重量であるにも拘わらず波受け開始からの移動が非常に小さく、１６分以上経過しても堤体２より転落する位置まで移動することはないことが分かった。
以上より、本発明の重力式構造物１は、自重のみを用いる従来のものと比較して板体１３をアンカーとして機能させることで揚圧力に対して有効に抵抗することができるから、自重以上に波力や揚圧力に対抗できる。このため、重力式構造物１を軽量化・小型化することが可能となる。
【００１３】
以下、本発明の重力式構造物と従来の重力式構造物とを比較して、その軽量化について説明する。
なお、説明には図１，２の消波ブロック被覆堤を一例として用いる。
【００１４】
＜イ＞従来の重力式構造物の最低必要重量
図２に示した水平波圧ｄ及び揚圧力ｅを基に、重力式構造物の安定計算を行う。
ここで水平波圧ｄは、図中の重力式構造物ｂの左上部付近に作用する水平波圧をＰ１と、左下部付近に作用する水平波圧をＰ２として示し、底面の左端に発生する揚圧力をＰ３として示す。重力式構造物の高さをｈ１、幅をｌ１として示し、これらに任意の数値を代入し、水平波圧の合力及び転倒モーメント、揚圧力及び転倒モーメントの一例を夫々算出し、重力式構造物ｂの最低必要重量（Ｗ）の一例を算出する。
なお、任意の数値は、Ｐ１＝２３．３８（ｋＮ），Ｐ２＝３７．８２（ｋＮ），Ｐ３＝３７．８２（ｋＮ），ｈ１＝２．１（ｍ），ｌ１＝５．０（ｍ）とする。
【００１５】
▲１▼水平波圧の合力及び転倒モーメント
【００１６】
従来の重力式構造物に作用する水平波圧の合力（Ｐ）は、［Ｐ＝１／２×（Ｐ１＋Ｐ２）×ｈ１］より求められ、Ｐ（水平波圧の合力）＝６４．２６ｋＮ／ｍとなる。
転倒モーメント（Ｍｐ）は、[Ｍｐ＝２．１２／６×（２×Ｐ１＋Ｐ２）]より求められ、Ｍｐ＝６２．１７ｋＮ・ｍ／ｍとなる。
【００１７】
▲２▼揚圧力及び転倒モーメント
【００１８】
従来の重力式構造物に作用する揚圧力（Ｕ）は、［Ｕ＝１／２×Ｐ３×ｌ１]より求められ、Ｕ（揚圧力）＝９４．５５ｋＮ／ｍとなる。
転倒モーメント（Ｍｕ）は、［Ｍｕ＝Ｕ×（２／３×ｌ１）］より求められ、Ｍｕ＝３１５．１７ｋＮ・ｍ／ｍとなる。
【００１９】
▲３▼安定計算
【００２０】
前述した各圧力による重量式構造物の滑り出し（Ｆ）は、［Ｆ＝f（Ｗ−Ｕ）／Ｐ］＝０．６×（２３７．３０−９４．５５）／６４．２６＝１．３３となる。
また転倒（Ｆ）は、［Ｆ＝Ｍｗ−Ｍｕ／Ｍｐ］＝５９３．２５−３１５．１７／６２．１７＝４．４７となる。
この際、滑り出し（Ｆ）＝１．３３及び転倒（Ｆ）＝４．４７を維持するために必要となる重力式構造物の最低重量は、式中（Ｗ）で示した、２３７．３０ｋＮ／ｍとなる。
【００２１】
＜ロ＞本発明の重力式構造物の最低必要重量
図２に示すように本発明の重力式構造物に作用する各圧力を、前述した従来例で使用した任意の数値を代入し、水平波圧の合力及び転倒モーメント、揚圧力及び転倒モーメントの一例を夫々算出し、これを基に重力式構造物の安定計算を行い、最低必要重量（Ｗ）の一例を算出する。
なお、水平波圧の合力及び転倒モーメントは従来と同様に、水平波圧の合力＝６４．２６ｋＮ／ｍ、転倒モーメント＝６２．１７ｋＮ・ｍ／ｍであるため、記載を省略し、重力式構造物を構成する板体の上載荷重、上部工への揚圧力及び転倒モーメント、安定計算について説明する。
なお、この際に重力式構造物の上部工の底面から板体までの長さをｈ２とし、板体の全幅をｌ２とし、各寸法を仮に、ｈ２＝２．５（ｍ），ｌ２＝２（ｍ）とする。
【００２２】
▲１▼板体の上載荷重
【００２３】
本発明の重量式構造物を構成する板体は、堤体に埋設されるため、上載荷重を受ける。上載荷重（ｑ）は、［ｑ＝１０×ｌ２×ｈ２］より求められ、ｑ＝５０．０ｋＮ／ｍとなる。
【００２４】
▲２▼揚圧力及び転倒モーメント
【００２５】
本発明の重力式構造物に作用する揚圧力は、従来の重力式構造物に作用する揚圧力から、その抵抗力である前述した板体の上載荷重（ｑ）を引けば求められる。よって、本発明の重力式構造物に作用する揚圧力（Ｕ）＝９４．５５−５０．０＝４４．５５ｋＮ／ｍとなる。
これより転倒モーメントを求めると、１４８．５ｋＮｍ／ｍとなる。
【００２６】
▲３▼安定計算
前述した各圧力による重量式構造物の滑り出し（Ｆ）は、［Ｆ＝f（Ｗ−Ｕ）／Ｐ］＝０．６×（１８６．９９−４４．５５）／６４．２６＝１．３３となる。
また転倒（Ｆ）は、［Ｆ＝Ｍｗ−Ｍｕ／Ｍｐ］＝４２６．４−１４８．５／６２．１７＝４．４７となる。
この際、滑り出し（Ｆ）＝１．３３及び転倒（Ｆ）＝４．４７を維持するために必要となる重力式構造物の最低重量は、式中（Ｗ）で示した、１８６．９９ｋＮ／ｍとなる。
【００２７】
＜ハ＞結論
以上より、従来の重力式構造物の最低重量が２３７．３０ｋＮ／ｍとなるのに対し、本発明の重力式構造物の最低重量は１８６．９９ｋＮ／ｍとなり、約２０％の軽量化を実現できる。
重力式構造物は、この軽量化により小型化も図れ、製造コストの低減が可能となると共に、製造現場及び設置現場での取り扱いが容易となり、運搬、設置等の作業効率を高めることを可能とし、消波堤等を構築する際の施工コストの低減も図れる。
【００２８】
【本発明の効果】
本発明の重力式構造物は以上説明したようになるから次のような効果を得ることができる。
＜イ＞  大型・大重量であった重力式構造物を軽量化・小型化することが可能となったため、その製造コストを大幅に低減できる。
＜ロ＞  軽量化・小型化された重力式構造物は、その取り扱いが容易となり、製造現場から設置現場への運搬作業や、堤体上への配置作業等、施工の省力化並びに時間短縮が可能となる。この結果として、堤体等を造成する際の施工コストを安価にできる。
＜ハ＞  また、重力式構造物の軽量化により、これを載置する堤体等の小型化が可能となると共に、大重量を支えるだけの高強度化が不要となるから、堤体等を造成する際の施工コストが安価となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】    本発明の重力式構造物を備えた消波ブロック被覆堤の断面図
【図２】    従来の重力式構造物を備えた消波ブロック被覆堤の断面図
【図３】    （Ａ）消波ブロック被覆堤を構成する従来の重力式構造物への波作用時の実験結果説明図、（Ｂ）消波ブロック被覆堤を構成する本発明の重力式構造物への波作用時の実験結果説明図
【符号の説明】
１・・・    重力式構造物
１１・・・  上部工
１２・・・  連結材
１３・・・  板体
２・・・    堤体
３・・・    消波工
【図１】
0004800525.tif 000002
【図２】
0004800525.tif 000003
【図３】
0004800525.tif 000004