(57)【要約】【課題】簡単な構成で、床版の裏面全体に作用する揚圧力を低減することで、打ち込み杭の本数を減らして、低コストの港湾構造物を提供する。【解決手段】床版２２を水面上に有する杭式又はジャケット式港湾構造物２０の床版裏面に波から受ける揚圧力Ｆを低減した港湾構造物であって、該床版裏面を按分するように、下方向の少なくとも水中に、波の進行を妨げる不透壁３０を配設する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
床版を水面上に有する杭式又はジャケット式港湾構造物の床版裏面に波から受ける揚圧力を低減した港湾構造物であって、
該床版裏面を按分するように、下方向の少なくとも水中に、波の進行を妨げる不透壁を配設したことを特徴とする港湾構造物。
【請求項２】
前記按分が、床版裏面積を波の進行方向に２分する位置であることを特徴とする請求項１に記載の港湾構造物。
【請求項３】
前記不透壁が、少なくとも水中に鉛直方向に配設されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の港湾構造物。
【請求項４】
前記不透壁が、前記床版裏面に接続していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の港湾構造物。
【請求項５】
前記床版の幅Ｂが、波の波長Ｌに対して、０．１８＜Ｂ／Ｌ＜０．３９の関係を満たすことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の港湾構造物。
【請求項６】
前記不透壁が、開口部を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の港湾構造物。
【請求項７】
前記開口部の不透壁に対する開口率が１０％〜２５％であることを特徴とする請求項６に記載の港湾構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、岸壁や護岸等に用いられる、床版を水面上に有する杭式又はジャケット式港湾構造物の床版裏面に波から受ける揚圧力を低減した港湾構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
岸壁や護岸等に用いられる杭式やジャケット式の港湾構造物、例えば桟橋において、図１に示す如く、ジャケット構造体２０の床版２２の下面（裏面）と静水面１０との距離（クリアランス）Ｃが小さい場合、床版２２の裏面に波１２が衝突して、床版裏面には鉛直上向きの波力（揚圧力）Ｆが作用する。図１において、１４は岸壁の土止め壁、１６は海底地盤、１８はマウンド、２４は、例えば鋼管製の杭である。
【０００３】
この揚圧力Ｆについては、非特許文献１に示されているように、いくつかの算定式が提案されている。図１中には、揚圧力算定式の例として、伊藤・武田の方法について示している。これは、床版２２に作用する揚圧力Ｆを４ｗＨ（ｗ：海水の単位体積重量、Ｈ：入射波高）の等分布荷重Ｇとして作用させる方法である。
【０００４】
このように床版裏面に揚圧力Ｆが作用する場合には、揚圧力Ｆが杭２４の引抜力Ｈとして作用するため、大きな揚圧力が作用するときには、揚圧力に比例して多くの杭本数が必要であり、建設コストが高くなるだけでなく、台風時等には、揚圧力に対抗し切れず、床版が破損することもあった。
【０００５】
このような問題点を解決するべく、非特許文献２には、（１）桟橋の先端スパン部に透水壁を設け、ここでのエネルギ逸散効果により桟橋背後での揚圧力低減効果を期待する方法、（２）先端杭にＰＣ遮水板（カーテン壁）を設けることにより通過波を低減する方法、（３）先端杭にＰＣ桁（消波用スクリーン）を水平方向に串刺し状に配置することにより、波浪低減効果を期待する方法等が記載されている。
【０００６】
又、特許文献１には、杭の中間部に消波用突設体を設けると共に、上側に通水用スリットを有する上部透過壁体と後方壁体との間に遊水室を形成することが記載されている。
【０００７】
又、特許文献２には、ジャケット式構造物に開口部を有する消波パネルを鉛直方向に取り付けることが記載されている。
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−１９０４０３号公報
【特許文献２】特開２００２−６１１４６号公報
【非特許文献１】ジャケット工法技術マニュアル、１１３頁、沿岸開発技術センター
【非特許文献２】大中晋、古賀省二郎、志村豊彦、五明美智男「消波用スクリーンを有する桟橋に作用する揚圧力に関する実験的研究」海洋開発論文集、第２０巻、７４３−７４８頁、２００４
【非特許文献３】谷本勝利、吉本靖俊「スリットケーソンの反射率に及ぼす諸要因の影響」第２９回海岸工学講演会論文集、３８９−３９３頁、１９８２
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、従来の技術は、いずれも、簡単な構成で十分な効果を上げることはできなかった。
【００１０】
又、特許文献２は、消波を目的とするものであって、揚圧力を低減することを目的とするものではなかった。
【００１１】
本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、簡単な構成で、床版裏面全体に作用する揚圧力を低減することで、打ち込み杭の本数を減らして、低コストの港湾構造物を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、床版を水面上に有する杭式又はジャケット式港湾構造物の床版裏面に波から受ける揚圧力を低減した港湾構造物であって、該床版裏面を按分するように、下方向の少なくとも水中に、波の進行を妨げる不透壁を配設することにより、前記課題を解決したものである。
【００１３】
又、前記按分を、床版裏面積を波の進行方向に２分する位置として、揚圧力を半分程度に低減できるようにしたものである。
【００１４】
又、前記不透壁を、少なくとも水中に鉛直方向に配設したものである。
【００１５】
又、前記不透壁を、前記床版裏面に接続して、不透壁と床版裏面の隙間から波が通過してしまうのを防ぎ、不透壁前後での水面変動に位相差を確実に発生させて、揚圧力を確実に低減できるようにしたものである。
【００１６】
又、前記床版の幅Ｂが、波の波長Ｌに対して、０．１８＜Ｂ／Ｌ＜０．３９の関係を満たすようにして、揚圧力が確実に低減されるようにしたものである。
【００１７】
又、前記不透壁に開口部を設けて、該開口部を波が透過したときの渦生成によるエネルギ損失により、波の高さを低減できるようにしたものである。更に、開口部では急縮・急拡の流れとなるため、開口部を要する壁体前後での水面変動の位相差が生じる。このため、不透壁と同様に床版の揚圧力を低減できる。
【００１８】
又、前記開口部の不透壁に対する開口率を１０％〜２５％程度として、反射率が極小となるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、不透壁を配設することで、波の進行方向に対して不透壁前方の持ち上げ時期と後方の持ち上げ時期をずらし、床版裏面の全面に波が同時に衝突して揚圧力を発生しないようにして、揚圧力を低減したものである。即ち、床版裏面を按分するように不透壁を配設することで、波の進行を妨げ（波を迂回させ）、位相をずらして、床版の裏面に波が到達する時期（波が作用する位相）を後方でできる限り遅らせる。
【００２０】
即ち、波の進行を妨げる不透壁を設置することによって、波の進行が阻害される。このため、不透壁前後での水面変動に位相差が生じ、床版に作用する揚圧力の位相が異なるものとなる。更に、進行してきた波は、不透壁の下端を回り込むように流れる。このとき、不透壁下端で渦生成によりエネルギ損失が生じるため、回り込む波の高さを小さくすることができる。これらの理由から、不透壁を設置することで、床版全体に作用する揚圧力を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２２】
本実施形態における岸壁の基本構造は、図２に示す如く、床版２２の中央部に不透壁３０を鉛直方向に設置したジャケット構造体２０を海底地盤１６に固定したものである。
【００２３】
ジャケット構造体２０は、鋼管、鉄骨等の骨組構造体であり、その上面に床版２２が設置されている。
【００２４】
床版２２の中央に設置した不透壁３０には、図３に示す如く、鉛直方向にスリット状の開口部３２が設けられている。不透壁３０の全面積に対する開口部３２の割合と、不透壁３０と土留め壁１４との距離Ｄ（図２参照）が、消波性能に影響を及ぼす。波浪条件により異なるが、不透壁３０と土留め壁１４の距離Ｄは、対象波の波長Ｌの０．１〜０．２倍、不透壁３０の開口率（＝開口幅Ｗ／開口間隔Ｇ）は１０〜２５％程度が目安である。
【００２５】
又、壁体の高さは、水中ヘの没水高さＪを深くすると、図４に示す如く、不透壁３０下端の流速が大きくなるため、マウンド１８又は海底地盤１６の砕石や海底砂の安定性（洗屈）の問題が生じる。このため、波浪条件により異なるが、海底面の洗屈が生じない程度に壁体の没水深さＪを設定する。
【００２６】
沖側から来た波は、前記不透壁３０の開口部３２を通過するときに、流路が急縮、急拡される。このため、不透壁３０の沖側と岸側においては、図５に示す如く、水面変動に位相差が生じる。このことから、床版中央に不透壁３０を設置することで、床版２２に作用する揚圧力が、不透壁３０の沖側と岸側で位相差をもって作用することになり、従来よりも揚圧力を低減することができる。特に、床版２２の裏面積を波の進行方向に２分する床版の中央部に不透壁３０を設置した場合には、揚圧力を半分程度に低減できる。
【００２７】
又、このような不透壁３０を設置することで、スリット状の開口部３２での渦の生成によるエネルギ損失のため、沖側に反射していく波が低減する消波機能も有する。消波効果は、反射率（＝進行してきた波の高さ／構造物で反射した波の高さ）で表わされる。この反射率は、壁体幅と壁体の開口部の割合（開口率）の影響を受ける。非特許文献３に記載された、スリットケーソン４０の場合、図６に示す如く、遊水室４２の幅ｗが波長の０．１〜０．２倍程度、透過壁４４の開口率が１５〜２５％程度の条件において、反射率は極小となる。本実施形態も同様の構造形式であることから、開口部を有する壁体（３０）と陸側（１４）との距離が波長の０．１〜０．２倍程度、開口率が１５〜２５％程度の条件で反射率は極小になると考えられる。
【実施例】
【００２８】
本発明による効果を検証するために、水理実験を行なった。実験は、床版中央部に不透壁を設置した形式と不透壁無しの形式を行ない、床版に作用する揚圧力の低減効果を検証した。実験断面図を図７に示す。
【００２９】
実験では、現地との縮尺率を１／３０として、フルード相似則による実験条件を定めた。床版２２と静水面１０とのクリアランスＣは０．０ｍ、入射波高１．０ｍ、２．０ｍの条件における揚圧力Ｆの比較を図８に示す。図の縦軸は、床版全体に作用する揚圧力Ｆを床版断面積Ａ、水の単位体積重量ｗ０、入射波高Ｈで無次元化した値であり、横軸は、床版幅Ｂを波長Ｌで割った値である。今回の実験では、床版幅Ｂは現地スケールで２０ｍの一定値とし、周期を３種類（６．０秒、８．０秒、１０．０秒）に変化させて実施しており、図の横軸には周期条件も合わせて示している。その結果、床版幅Ｂと波長Ｌの比が０．１９＜Ｂ／Ｌ＜０．３９において、不透壁を設置することで床版全体に作用する揚圧力が３〜４割程度低減していた。このことから、本発明による桟橋構造は、従来構造と比較して、床版の揚圧力を低減でき、低いコストでの建設が可能となる。
【００３０】
なお、前記説明において、本発明が桟橋に適用されていたが、本発明の適用対象は、これに限定されず、杭式又はジャケット式の港湾構造物一般に同様に適用できることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】従来の問題点を説明するための、揚圧力の作用模式図
【図２】本発明の実施形態の構成を示す断面図
【図３】同じくスリットを示す正面図
【図４】前記実施形態において壁体の浸水高さの決め方を示す断面図
【図５】前記実施形態の作用を示す断面図
【図６】同じくスリット計算の開口率を説明するための図
【図７】水理実験の断面図
【図８】水理実験の結果を示す図
【符号の説明】
【００３２】
１０…静水面
１２…波
１４…土留め壁（岸壁）
１６…海底地盤
１８…マウンド
２０…ジャケット構造体
２２…床版
２４…杭
３０…不透壁
３２…開口部
【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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