(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
間隙をおいて隣接する函体の接合端部における内面側に設けられた取付凹部内に、半円形の弾性バネ部と両側の取付板部から構成されるスティールアーク継手を配設し、前記取付板部をそれぞれ隣接函体の取付凹部底面に添接し固定することにより隣接函体同士を止水可能・変位吸収可能・断面力伝達可能に連結してなる暗渠の継手構造において、取付凹部内に充填材を充填してスティールアーク継手を埋設し、この充填材の表面を可撓性の内面保護プレートで被覆したことを特徴とする暗渠の継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載の継手構造において、函体の接合端部における外面側の隙間に目地材を設けてなることを特徴とする暗渠の継手構造。
【請求項３】
請求項１に記載の継手構造において、函体の接合端部における外面側の隙間を外面止水ゴムで被覆してなることを特徴とする暗渠の継手構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、暗渠の継手構造に関するものであり、特に河川堤防を横断して設けられる柔構造方式の樋門に有効に適用される。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
治水施設のうち河川堤防内を横断・貫通して設けられる樋門（河川からの用水の取入れや堤内地から河川への排水等を行なう函渠）は、それ自体が堤防としての機能を有しているが、樋門の本体部分と堤体土との重量・剛性等の相違から、樋門本体と周辺土は密着し難く、特に地盤沈下が大きい軟弱地盤に設置される従来の支持杭基礎の樋門においては、樋門本体床版下の基礎地盤や周辺堤防に空洞が発生する例が少なくない。この空洞は、洪水時のルーフィング（あるいはパイピング）の原因となる、河川堤防の安全を脅かす重大な課題であり、その対策が急がれていた。
【０００３】
そのため、樋門の設計の基本方針は、周辺堤防の安全性の確保を優先して考えるべきであるとの観点から、従来の「支持杭による剛支持方式」から「直接基礎を主体とする柔構造方式」として、比較的大きな沈下・変位を許容する新しい柔構造樋門の設計法が提案されている（「柔構造樋門設計の手引き」財団法人  国土開発技術研究センター編：平成１０年１１月３０日発行：山海堂）。
【０００４】
従来から樋門の函体の継手として、図７(a) に示すように、鋼製カラー５１、可撓止水ゴム５２、目地材５３からなるカラー継手５０があるが、このカラー継手は支持杭基礎対応であり、大きな変形に対応可能となっていないため、柔構造樋門に適用することはできない。大きな変形に追従できる改良型カラー継手の開発が望まれているが、解決する課題が少なくないため、開発に時間を要すると考えられる。
【０００５】
一方、現段階で柔構造函体の継手として適用性の高いものに、いわゆる可撓継手と呼ばれているものがある。図７(b) は、函体の内側に設ける可撓継手６０の１例であり、ゴム製の伸縮部材６１により止水性と可撓性を確保し、この伸縮部材６１を押え板６２とインサート金具・ボルト６３等で固定し、隙間には目地材６４を設けている。しかし、このような可撓継手は、継手部で断面力の伝達がないため、構造系が力学的に分断されて不静定次数が低くなり、系としての耐震性等に課題があるほか、適切な位置に設置されないと、継手部に大きな段差が発生して流水を阻害したり、また高価である等の欠点がある。
【０００６】
本発明は、前述のような課題を解決すべくなされたもので、その目的は、比較的簡単で安価な構成で、函体の大きな変位を吸収しつつ断面力を伝達することができ、止水性にも優れた暗渠の継手構造を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
柔構造樋門等における弾性継手に要求される主要な機能としては、
▲１▼水密性（一般に内外水圧として、 1.0〜1.5kgf/cm2程度）
▲２▼変位の吸収（一般に 5〜10cm程度）
▲３▼断面力の低減と伝達（軸力・せん断力・曲げモーメントを継手能力に応じて分配する）の３つがあり、本発明では、このような機能を全て満足させる。
【０００８】
即ち、本発明の暗渠の継手構造は、間隙をおいて隣接する函体（プレキャストコンクリート製あるいは現場打ちコンクリート製の矩形函体、アーチ形函体、円形函体など）の接合端部における内面側に設けられた取付凹部内に、半円形の弾性バネ部と両側の取付板部から構成されるスティールアーク継手を配設し、前記取付板部をそれぞれ隣接函体の取付凹部底面に添接し固定することにより隣接函体同士を止水可能・変位吸収可能・断面力伝達可能に連結してなる暗渠の継手構造において、取付凹部内に充填材を充填してスティールアーク継手を埋設し、この充填材の表面を可撓性の内面保護プレート（ステンレス鋼製や亜鉛メッキ鋼板製、あるいはゴム製）で被覆したことを特徴とする（請求項１）。
【００１０】
さらに、前記継手構造において、函体の接合端部における外面側の隙間に目地材を設け（請求項２）、あるいは函体の接合端部における外面側の隙間を外面止水ゴムで被覆する（請求項３）。
【００１１】
矩形函体の場合には、スティールアーク継手を４辺（頂版・底版・２つの側壁）における内面に配設し、４つの隅角部のハンチ部には、ゴム製の隅角部継手を配設する。この場合、４辺のスティールアーク継手はバネ機能と止水機能を持たせ、ハンチ部の隅角部継手には止水機能のみを期待する。また、スティールアーク継手を頂版と底版に配設し、側壁とその上下のハンチ部にゴム製の継手（直線部継手と隅角部継手）を配設するようにしてもよい。なお、スティールアーク継手・ゴム製継手の取付板部と函体との間、およびスティールアーク継手とゴム製継手の重ね接続部分の隙間には、不定形の弾性シーリング材または水膨張性弾性シーリング材、あるいは定形の弾性シール材または水膨張性弾性シール材を介在させて止水性を確保する。
【００１２】
以上のような構成において、スティールアーク継手の弾性バネ部により大きな耐力と変形能力が得られ、函体の大きな変位を吸収しつつ断面力を伝達することができ、止水性にも優れた暗渠の継手構造を得ることができる。柔構造方式の樋門やその他の用途の函渠において、比較的大きな地盤の沈下・変位に対応することができ、また継手部での断面力伝達により耐震性等も向上する。また、スティールアーク継手により継手部に段差が発生することがなく、さらにスティールアーク継手を充填材で埋設し内面保護プレートで覆うことにより、流水を阻害することがない。
【００１３】
また、半円状の弾性バネ部と取付板部からなるスティールアーク継手はバネ機能と止水機能を兼ね備え、構造が簡単で安価であり、製作・施工が容易となり、コストの低減を図ることができる。また、スティールアーク継手等は、アンカーボルト・ナットあるいはインサート金具・ボルト等で函体の内面に取付けられ、取付け・取り外しを簡単に行なうことができる。さらに、矩形函体の場合、スティールアーク継手を４辺の直線部の長さに応じて標準タイプを数種類用意し、隅角部継手も標準タイプを数種類用意しておけば、あらゆる大きさの函体に適用することが可能である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する実施の形態に基づいて説明する。この実施態様はプレキャストコンクリート製の矩形函体から構成される樋門に本発明を適用した例である。図１は、本発明の継手構造の基本的な構造例を示したものであり、図２〜図５は、より具体的な構造例を示したものである。
【００１５】
図１において、矩形函体１は頂版１ａと底版１ｂと側壁１ｃ・１ｄからなり、内側の４つの隅角部にはハンチ部１ｅが形成されている。このような矩形函体１の接合端部における内面側に周方向に連続する切り欠き２ａを予め設けておき、接合すべき矩形函体１、１を所定の間隙ｇをおいて設置した時にその接合部における内面側に取付凹部２が形成されるようにする。この取付凹部２内にスティールアーク継手３および隅角部継手４を配設し、外面側の隙間ｇには目地材（シール材、間詰めモルタル等）５を充填する。
【００１６】
スティールアーク継手３は、例えばステレンス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等を使用し、頂版１ａと底版１ｂと側壁１ｃ・１ｄの４辺にそれぞれ配設し、後述する継手のバネ機能と止水機能を併せ持たせ、ハンチ部１ｅに配設される隅角部継手４には止水機能のみを期待する。
【００１７】
スティールアーク継手３は、図１(b) に示すように、断面視で、半円状の弾性バネ部３ａと、この弾性バネ部３ａの両側に一体的に設けられる取付板部３ｂ、３ｂから構成し、この取付板部３ｂを切り欠き２ａの底面にそれぞれ添接し、例えばアンカーボルト６とナット７で固定する。また、止水性を確保するため、取付板部３ｂと函体１との間における間隙ｇ側に、不定形の弾性シーリング材または水膨張性弾性シーリング材、あるいは定形の弾性シール材または水膨張性弾性シール材８を配設する。
【００１８】
このようなスティールアーク継手３の軸力、せん断力、曲げモーメントに対するバネ定数ＫF 、ＫS 、ＫM は、以下の式で求めることができる。但し、本式は近似式である。
【００１９】
ＫF ＝４Ｅ（Ｉ1 ＋Ｉ2 ）／（πＲ3 ）
ＫS ＝２ＧＡ／Ｒ
ＫM ＝ＫF Ｈ2 ／３
Ｂ、Ｄ：アーク（弾性バネ部）設置長さ（横、縦）
Ｒ：アーク（弾性バネ部）の半径
Ａ、ｔ：縦断面積（Ａ＝Ｄｔ）、鋼材厚さ
Ｉ：断面２次モーメント（Ｉ1 ＝Ｂｔ3 ／12、Ｉ2 ＝Ｄｔ3 ／12）
Ｅ：縦弾性係数
Ｇ：せん断弾性係数
Ｈ：頂底版のアーク継手の設置間隔
以上の式から明らかなように、スティールアーク継手３は、軸力・せん断力・曲げモーメントに対して断面力伝達と変形能力（断面力低減）が期待できる。
【００２０】
隅角部継手４は、図１(c) に示すように、例えばゴム製で、スティールアーク継手３と同様の半円状部４ａと取付板部４ｂからなり、ハンチ部１ｅに配置される本体４−１と、この本体４−１の端部から一体的に折曲しスティールアーク継手３の端部を覆う連結部４−２から構成する。函体１への固定は、取付板部４ｂをステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等の押え板９で押え、スティールアーク継手３と同様にアンカーボルト・ナット等を用いて取付ける。スティールアーク継手３と連結部４−２の固定は、スティールアーク継手３の端部に連結部４−２の端部を重ね合わせ、この重ね合わせ部分にステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等の押えバンド１０を取付け、この押えバンド１０をアンカーボルト・ナット等で函体１に固定する。
【００２１】
この隅角部継手４の場合も、取付板部４ｂと函体１との間における間隙ｇ側に、弾性シーリング材または水膨張性弾性シーリング材あるいは弾性シール材または水膨張性弾性シール材８を配設し、さらにスティールアーク継手３と隅角部継手４の連結部４−２の重ね合わせ部分の隙間にも弾性シーリング材または水膨張性弾性シーリング材あるいは弾性シール材または水膨張性弾性シール材８を配設する。
【００２２】
なお、以上はスティールアーク継手３を矩形函体１の４辺（頂版１ａ・底版１ｂ・側壁１ｃ・１ｄ）に配設する例を示したが、要求される断面力伝達・変位吸収に応じて、スティールアーク継手３を頂版１ａと底版１ｂにのみ配設し、側壁１ｃ・１ｄとその上下のハンチ部１ｅに側面視で略コ字状のゴム製の継手を配設するようにしてもよい。この場合、ゴム製継手は、側壁に設けられる直線部の継手とハンチ部に設けられる隅角部継手から構成するのが好ましい。
【００２３】
次に、図２〜図５の具体的な構造例について説明する。基本的な構造は図１の場合と同じであるが、図３のＡ−Ａ断面に示すように、スティールアーク継手３の取付板部３ｂの上面にアングル材１１を添接して溶接で固定し、取付板部３ｂを補強している。また、スティールアーク継手３・ゴム製の隅角部継手４・押えバンド１０は、予め函体１内に埋設しておいたインサート金具（雌ねじ金具）１２とボルト１３で函体１に固定される。
【００２４】
さらに、図４に示すように、スティールアーク継手３を保護する目的で、取付凹部２内におけるスティールアーク継手３の内面側に充填材１４を充填する。充填材１４は、図４(a) に示すように、内面側に配設する弾性シーリング材１４ａと、継手側に配設するバックアップ材（発泡ウレタン等）１４ｂから構成し、あるいは図４(b) に示すように、全体を弾性シーリング材１４ａあるいは発泡ウレタン１４ｃから構成する。
【００２５】
さらに、充填材１４を取付凹部２内に充填した後、あるいは充填する前に、取付凹部２を内面保護プレート１５で覆う。この内面保護プレート１５は、ステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等からなり、多数の半円状突起部分を有するリニアベローズ状の板とし、両端部をステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等のフラットバー１６で押え、インサート金具１７とボルト１８で函体１に固定する。なお、この内面保護プレート１５はゴム製としてもよい。
【００２６】
また、図５に示すように、隙間ｇの外面側は、目地材を充填する代わりに、外側止水ゴム１９を隙間ｇを覆うように函体１の外面に全周にわたって配設し、その両端部をステンレス鋼板や亜鉛メッキ鋼板等のフラットバー２０で押え、インサート金具２１とボルト２２で函体１に固定する。この外側止水ゴム１９の形状は、図５(a) に示すように、平らなプレート状でもよいし、図５(b) に示すように、中央部に間隙ｇに挿入されるリング状の挿入部１９ａを設け、両端部に係止突起１９ｂを設けたものでもよいし、図５(c) に示すように、係止突起１９ｂを三角形状とし、フラットバー２０に前記係止突起１９ｂを押さえる山形部２０ａを設けてよい。
【００２７】
以上のような本発明の弾性継手を有する函体を通常の函体と共に基礎地盤面の上に配設し、また沈下量が大きい場合にはキャンバー盛土の上に配設し、柔構造方式の樋門を構築する。図６に示すのは、キャンバー盛土の上に配設する例であり、函体が設置される盛土にキャンバーを形成し、このキャンバー盛土３０の上にコンクリート床版３１を介してプレキャスト製函体（ボックスカルバート）を設置し、本発明の継手構造Ｋを有するプレキャスト函体を中央部と両端部に配置する。３２は遮水壁である。継手構造にスティールアーク継手を使用することで、堤体の沈下・変位に追従することができ、また継手部での断面力伝達により耐震性等も向上する。
【００２８】
なお、図６において、キャンバー盛土の中央部に設置される本発明の継手構造Ｋを有するプレキャスト函体は、キャンバーの変曲点に折り曲げ状態で配置され、そのスティールアーク継手のバネ剛性により函体の自重のみでは折り曲げ状態とならないため、設置する前に、スティールアーク継手で連結された隣接函体１，１同士を適当な仮固定連結金具で連結固定することで折り曲げ状態を保持しておき、所定位置に設置してＰＣ鋼材で他の函体と連結一体化した後、前記仮固定連結金具を取外すようにする。
【００２９】
なお、以上は、柔構造方式の樋門に適用した例を示したが、これに限らず、軟弱地盤対策、地震対策などに使用される暗渠にも、本発明を適用できることはいうまでもない。また、函体はプレキャストコンクリート製に限らず、現場打ちコンクリート製にも適用できる。
【００３０】
【発明の効果】
本発明の暗渠の継手構造は、以上のような構成からなるので、次のような効果を奏することができる。
【００３１】
(1) スティールアーク継手の弾性バネ部により大きな耐力と変形能力が得られ、函体の大きな変位を吸収しつつ断面力を伝達することができ、止水性にも優れた暗渠の継手構造を得ることができる。柔構造方式の樋門やその他の用途の函渠において、比較的大きな地盤の沈下・変位に対応することができ、また継手部での断面力伝達により耐震性等も向上する。
【００３２】
(2) スティールアーク継手により継手部に段差が発生することがなく、さらにスティールアーク継手を充填材で埋設し内面保護プレートで覆うことにより、流水を阻害することがない。
【００３３】
(3) 半円状の弾性バネ部と取付板部からなるスティールアーク継手はバネ機能と止水機能を兼ね備え、構造が簡単で安価であり、製作・施工が容易となり、コストの低減を図ることができる。
【００３４】
(4) スティールアーク継手等は、アンカーボルト・ナットあるいはインサート金具・ボルト等で函体の内面に取付けられ、取付け・取り外しを簡単に行なうことができ、維持管理が容易となる。
【００３５】
(5) 矩形函体の場合、スティールアーク継手を４辺の直線部の長さに応じて標準タイプを数種類用意し、隅角部継手も標準タイプを数種類用意しておけば、あらゆる大きさの函体に適用することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の継手構造の基本構造例を示し、(a) は部分断面斜視図、(b) は継手部の断面図、(c) はハンチ部の拡大斜視図である。
【図２】本発明の継手構造の具体例を示す正面図である。
【図３】本発明の継手構造の具体例を示す部分拡大正面図および断面図である。
【図４】本発明の継手構造の具体例における内面側の構造例を示す断面図である。
【図５】本発明の継手構造の具体例における外面止水ゴム例を示す断面図である。
【図６】本発明の継手構造を備えた樋門の施工例を示し、(a) は堤体の断面図、(b) は盛土の断面図である。
【図７】従来の継手構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１……矩形函体、１ａ…頂版、１ｂ…底版、１ｃ…側壁、１ｅ…ハンチ部
２……取付凹部、２ａ…切り欠き
３……スティールアーク継手、３ａ…弾性バネ部、３ｂ…取付板部
４……隅角部継手、４ａ…半円状部、４ｂ…取付板部
５……目地材
６……アンカーボルト
７……ナット
８……不定形の弾性シーリング材または水膨張性弾性シーリング材、あるいは定形の弾性シール材または水膨張性弾性シール材
９……押え板
１０……押えバンド
１１……アングル材
１２……インサート金具
１３……ボルト
１４……充填材
１５……内面保護プレート
１６……フラットバー
１７……インサート金具
１８……ボルト
１９……外側止水ゴム
２０……フラットバー
２１……インサート金具
２２……ボルト
【図１】
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【図２】
0004392768.tif 000003
【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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