(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の鋼板セグメントを鉛直方向と水平方向に接合して筒状に組み立て、内部に中詰材を充填してなる鋼板セグメントセル構造物において、鋼板セグメントの鉛直方向の接合部に、一端部が一方の鋼板セグメントに固定され、他端部が他方の鋼板セグメントに所定長さにわたってスライド自在に重ね合わされる中詰材吸い出し防止板による重ね継手が設けられていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼板セグメントセル構造物において、中詰材吸い出し防止板のスライド側の他端部と鋼板セグメントとが、鉛直方向に長いボルト孔とボルトにより接合されていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼板セグメントセル構造物において、重ね継手が鋼板セグメントセル構造物の水平方向の任意の箇所に部分的に設けられていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セル構造物であり、特に、河川、砂防、治山などに用いられる鋼板セグメントセル構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
セル構造物は、港湾、海岸、河川、砂防、治山などの分野で広く用いられている構造物である。セル構造物の特徴としては、水平断面が、円形、太鼓形またはクローバ形等の形状であるため、セル外殻には主に水平引張力が作用すると考えて簡便に設計できること、中詰材の重量、せん断強度を利用して容易に重力式壁体を構築できること、中詰材が外殻の部材の安定にも寄与すること、中詰材に現地発生土砂を利用することができること、土石流中の岩石の衝突に対しては中詰材の塑性変形による緩衝効果があること、等がある。
【０００３】
セル外殻の部材としては、鋼矢板、鋼板、エキスパンドメタル、鉄筋コンクリートなど、用途に応じて様々なものが用いられている。特に、河川、砂防、治山など内陸部の工事においては、現地施工や運搬上の観点から、セル外殻に軽量な鋼製のセグメントを用いることが一般的であり、特公平３−６９４０７号のような鋼矢板セグメントセルや実開平１−１６００２２号のような鋼板セグメントセルなどが現在製品化されている。
【０００４】
特公平３−６９４０７号公報に記載されている鋼矢板セグメントセルは、鋼矢板を短尺に切断したものを鋼矢板の継手により水平方向に嵌合し、鉛直方向は特に接合せず鋼矢板同士が接触しているだけであるが、横方向に隣接するセグメント相互の切断位置をずらした千鳥状の配置により構造物の安定性を高めたものであり、セグメントの分割によっては人力で施工が可能で比較的安価な工法である。
【０００５】
実開平１−１６００２２号公報に記載されている鋼板セグメントセルは、図８に示すような鋼板（胴板）５１に接合用のフランジプレート５２、５３や補強用のリブプレート５４等を溶接加工して製作した鋼製のパネル５０を水平方向及び鉛直方向ともにボルトにより接合するものであり、鉛直方向の目開きの心配がなく鋼矢板セグメントセルに比べて構造物の安定性がより高い構造物で継手の伸びも殆ど無く、施工性に優れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特公平３−６９４０７号で提案された鋼矢板セグメントセルは、中詰材の打設を鋼矢板を組立てながら逐次行う場合に、中詰土圧により鋼矢板の継手が水平方向に若干伸びてその上段の鋼矢板の嵌合に手間取ること、鉛直方向の接合が無いことから、地盤の沈下や岩石等の衝突による凹みにより変形が発生した場合の鋼矢板の目開きに対して抵抗できず、中詰材の吸い出しの危険性があることが難点である。
【０００７】
また、実開平１−１６００２２号で提案された鋼板セグメントセルは、殆ど常時では部材力が発生しない鉛直方向についても目開きをしないように剛継手を用いていることから、変形性能はセル外殻の鋼板の塑性変形だけに依存することや、溶接加工やボルト接合の現場施工手間が多くなり、鋼矢板セグメントセルに比べて高価になる場合があることが難点である。
【０００８】
本発明は、前述のような従来の問題点を解消すべくなされたもので、鋼板セグメントセル構造物において、構造物の沈下や土石の衝突によるセル外殻の変形などによる鉛直方向の接合部の目開きを無くして中詰材の吸い出しを確実に防止することができ、しかも、溶接加工の手間や鋼材重量を大幅に低減することができ、安全性が高く建設コストの低い鋼板セグメントセル構造物を提供することを目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１は、複数の鋼板セグメント（平面視形状が円弧形など）を鉛直方向と水平方向に接合して筒状（水平断面が円形、太鼓形、クローバ形など）に組み立て、内部に中詰材を充填してなる鋼板セグメントセル構造物において、鋼板セグメントの鉛直方向の接合部に、一端部が一方の鋼板セグメントに固定され、他端部が他方の鋼板セグメントに所定長さにわたってスライド自在に重ね合わされる中詰材吸い出し防止板（鋼板など）による重ね継手が設けられていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物である。
【００１０】
この請求項１において、吸い出し防止板は、図１に示すように、固定側の一端部を一方の鋼板セグメントの鉛直方向端部に添接させて溶接やボルト等により固定し、スライド側の他端部を他方の鋼板セグメントの鉛直方向端部に十分な長さＬで重ね合わせる。
【００１１】
この請求項１によれば、十分な重ね代Ｌを有する吸い出し防止板による重ね継手を設けることで、構造物の沈下や土石の衝突によるセル外殻の変形に容易に追従して、目開きすることが無く、中詰材の吸い出しを確実に防止することができる。また、鋼板セグメントの一端部に吸い出し防止板を設けるだけでよいため、従来のフランジプレートとボルトによる剛継手に比べて、溶接加工の手間や鋼材重量を大幅に低減することができる。
【００１２】
重ね代Ｌは、鋼板セグメントセルダム等で例えば図２に示すように岩石の衝突を受けて凹んだ場合の変形量δを実用上最大の３０ｃｍとして伸びを計算すると、撓みの支間長ｈが１００ｃｍの時は重ね代Ｌが２０ｃｍ程度以上、２００ｃｍの時は１０ｃｍ程度以上あれば、機能を果たすことになる。
【００１３】
また、吸い出し防止板は、図３に示すように、セル外殻の内側に配置してもよいし外側に配置してもよいが、図３(a) に示すように、中詰材により吸い出し防止板がセル外殻に押し付けられた時の鋼板同士の摩擦力により離脱しにくくなるため、セル構造物の内側に配置するのが好ましい。また、図４に示すように、下段の鋼板セグメントに吸い出し防止板の下端部を固定した場合、セル外殻が変形に対して捩りを生じた場合、中詰材が落下流失する危険性があるため、図１等に示すように、上段の鋼板セグメントに吸い出し防止板の上端部を固定するのが好ましい。
【００１４】
また、吸い出し防止板は、鋼板セグメントに工場や現場で予め取付けておいてもよいし、組立後に取付けることもできる。また、組立後に取付ける場合には、水平方向に隣接する複数の鋼板セグメントにわたって連続した吸い出し防止板を取付けることもできる。中詰材（土砂）は、組立工程の任意の適当な段階で充填する。
【００１５】
なお、鋼板セグメントの水平方向の接合部には、例えば、鋼板セグメントの接合端部を内側と外側から挟む一対の添接板とボルトによる摩擦接合の継手を用いることができる。
【００１６】
本発明の請求項２は、請求項１に記載の鋼板セグメントセル構造物において、中詰材吸い出し防止板のスライド側の他端部と鋼板セグメントとが、鉛直方向に長いボルト孔とボルトにより接合されていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物である。
【００１７】
この請求項２は、請求項１の重ね継手の安全性をさらに高めるために離脱防止用のボルトを取付ける場合である。例えば図５に示すように、ボルト接合の添接板を兼ねる吸い出し防止板のスライド側の他端部に鉛直方向の長孔を穿設し、離脱防止用のボルトが鉛直方向に変位できるようにする。
【００１８】
この請求項２によれば、鉛直方向に長いボルト孔とボルトにより、構造物の沈下や土石の衝突により鋼板が部分的に撓みを生じた場合に、ボルトが自由にスライドし、吸い出し防止板の離脱を防止しつつ、中詰材の吸い出しを確実に防止することができる。長孔をスライドするボルトは、ある程度移動した後は、長孔の端部に引っ掛かり、ボルトのせん断力分の離脱阻止力を持つ。
【００１９】
ここで、図５のように上下共にボルト接合の場合、スライド側のボルトが固定側のボルトより先行して滑ることが必要であるが、スライド側のボルト本数を固定側のボルト本数よりも１／２〜１／３程度減じることで、スライド側のボルトを先行して滑らせることが可能である。また、スライド側のボルトのワッシャに潤滑剤を塗布する等の方法によっても可能である。
【００２０】
なお、固定側については、必ずしもボルト接合による固定の必要はなく、溶接構造でもよい。但し、溶接構造の場合は、スライド側に比べて十分に強度を有していることが必要である。
【００２１】
本発明の請求項３は、請求項１または請求項２に記載の鋼板セグメントセル構造物において、重ね継手が鋼板セグメントセル構造物の水平方向の任意の箇所に部分的に設けられていることを特徴とする鋼板セグメントセル構造物である。
【００２２】
この請求項３は、構造物の沈下による変形の恐れがあまりない場合、岩石の衝突により大変形を生じる可能性のある部分のみに、請求項１または請求項２の吸い出し防止板による重ね継手を適用する場合である。この場合、下流側については、特に岩石の衝突が考えられないため変形性能は不要となり、中詰材の流失防止と組立程度を考えた継手でよい。
【００２３】
この請求項３によれば、重ね継手を部分的に設けることで、コストのさらなる低減を図ることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示する一実施形態に基づいて詳細に説明する。この実施形態は、鋼板セグメントセルダム等に適用した例である。図１は、本発明で用いる重ね継手の基本的な構造の１例を示したものである。図５は、本発明で用いる重ね継手の具体的な構造の１例を示したものである。図６は、本発明で用いる鋼板セグメントの１例を示したものである。図７は、本発明で用いる水平方向の接合部の継手の１例を示したものである。
【００２５】
図１の実施形態においては、上段の鋼板セグメント１の鉛直方向の接合端部における内面に中詰材吸い出し防止鋼板４の上端部が添接され、隅肉溶接５により固定されている。吸い出し防止鋼板４の下端部が下段の鋼板セグメント２の鉛直方向の接合端部における内面に十分な長さの重ね代Ｌで重ね合わされ、鋼板セグメントの鉛直方向のスライドを許容しつつ中詰材６の吸い出しを防止する重ね継手３が構成される。
【００２６】
吸い出し防止鋼板４は、工場や現場で各鋼板セグメントの下端部に予め固定しておいてもよいし、下段の鋼板セグメント２に上に上段の鋼板セグメント１の組み付けた後、取付けるようにしてもよい。中詰材（土砂）６は、組立工程の任意の適当な段階で充填する。
【００２７】
図５の実施形態においては、吸い出し防止鋼板４をボルト接合の添接板として用い、上段の鋼板セグメント１に固定側のボルト１０とナット１１とワッシャ１２で接合し、下段の鋼板セグメント１にスライド側のボルト１３とナット１４とワッシャ１５で接合する。鋼板セグメント１、２には、通常のボルト孔１６、１７が穿設され、吸い出し防止鋼板４の下端部には、鉛直方向に長いボルト孔１８が穿設され、吸い出し防止鋼板４に対して下段の鋼板セグメント２が下方にスライドできるようにする。
【００２８】
また、図５(b) に示すように、スライド側のボルト１３と長孔１８は、固定側のボルト１０の本数の１／２とし、外力によりスライド側のボルト１３が容易にスライドできるようにしている。必要に応じて、スライド側のワッシャ１５に潤滑剤を塗布しておく。
【００２９】
図６の実施形態において、鋼板セグメント１（または２）は、平面視形状が円弧状の鋼板（胴板）２０と、鉛直方向に平行で水平方向に間隔をおいて複数の縦リブ２１と、水平方向に平行で上下に一対の横リブ２２からなる。縦リブ２１には、水平のガセットプレート２３が取付けられ、ここに横リブ２２の端部が取付けられる。胴板２０の上下の端部には、それぞれスライド側のボルト孔１７、固定側のボルト孔１６が穿設されている。また、胴板２０の左右両端部には、後述する水平方向の継手のボルト孔３４が穿設されている。
【００３０】
図８に示す従来の鋼板セグメント５０は、胴板５１の応力を四周のフランジプレート５２、５３を介してボルトで伝達する構造のため、胴板５１とフランジプレート５２、５３の溶接部は応力を十分に伝達する溶接継手を施工する必要があり、製作費が高くなっている。また、フランジプレート５２、５３は、曲げ部材となるため、板厚も大きくなる傾向にあり、鋼材の重量が大きくなる。
【００３１】
これに対して、本発明では、吸い出し防止鋼板４の添接板を介したボルトの摩擦接合により連結されるため、従来のような胴板とフランジプレートの溶接工程が省かれ、加工費を低減できる。また、吸い出し防止鋼板４は引張材となり、板厚は小さくなり、全体としては鋼材重量が少なくなる。
【００３２】
また、本発明では、鋼板セグメントの形状保持のために縦横方向に適切なリブプレート２１、２２を取付けるか、あるいは形鋼などで補強することが望ましいが、この形状保持材は土圧などの応力を伝達する部材ではないため、溶接は非常に小さいサイズでよい。縦横のリブの配置は、図６の配置に限られない。
【００３３】
なお、水平方向の接合部の継手は、中詰土圧などの荷重に十分耐えるような継手を採用する必要があり、図７に示すような摩擦接合による継手が考えられる。この継手は、水平方向に隣接する鋼板セグメント１（または２）の接合端部を内側と外側から挟む一対の添接板３０、３０と、ボルト３１とナット３２とワッシャ３３から構成される。
【００３４】
【発明の効果】
(1) 鋼板セグメントの鉛直方向の接合部に十分な重ね代を有する吸い出し防止板による重ね継手を設けることで、構造物の沈下や土石の衝突によるセル外殻の変形に容易に追従して、目開きすることが無く、中詰材の吸い出しを防止することができ、長期にわたって安全性の高い鋼板セグメントセル構造物を得ることができる。
【００３５】
(2) 鋼板セグメントの一端部に吸い出し防止板を設けるだけでよいため、従来のフランジプレートとボルトによる剛継手に比べて、溶接加工の手間や鋼材重量を大幅に低減することができ、建設コストの低減を図ることができる。
【００３６】
(3) 吸い出し防止板を鉛直方向に長いボルト孔とボルトによりスライド自在に接合することで、構造物の沈下や土石の衝突により鋼板が部分的に撓みを生じた場合に、ボルトが自由にスライドし、吸い出し防止板の離脱を防止しつつ、中詰材の吸い出しを確実に防止することができ、重ね継手の安全性をさらに高めることができる。
【００３７】
(4) 岩石の衝突により大変形を生じる可能性のある部分など、任意の適切な箇所に、吸い出し防止板による重ね継手を設けることで、建設コストのさらなる低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の鋼板セグメントセル構造物で用いる重ね継手の基本的な構造の１例を示す鉛直断面図である。
【図２】図１の重ね継手に岩石が衝突した場合の変形状態を示す鉛直断面図である。
【図３】本発明で用いる吸い出し防止板の取付位置を示す鉛直断面図であり、(a) はセル外殻の内側に設けた場合、(b) は外側に設けた場合である。
【図４】本発明で用いる吸い出し防止板を下段のセグメントに固定した場合の不具合を示す鉛直断面図である。
【図５】本発明の鋼板セグメントセル構造物で用いる重ね継手の具体的な構造の１例を示したものであり、(a) は鉛直断面図、(b) はセルの内側から見た側面図である。
【図６】本発明で用いる鋼板セグメントの１例を示す斜視図である。
【図７】本発明の鋼板セグメントセル構造物で用いる水平方向の接合部の継手の１例を示す水平断面図である。
【図８】従来の鋼板セグメントの１例を示す斜視図である。
【符号の説明】
１……上段の鋼板セグメント
２……下段の鋼板セグメント
３……重ね継手
４……中詰材吸い出し防止鋼板
５……隅肉溶接
６……中詰材
１０……固定側のボルト
１１……固定側のナット
１２……固定側のワッシャ
１３……スライド側のボルト
１４……スライド側のナット
１５……スライド側のワッシャ
１６……固定側のボルト孔
１７……スライド側のボルト孔
１８……吸い出し防止鋼板の長いボルト孔
２０……鋼板（胴板）
２１……縦リブ
２２……横リブ
２３……ガセットプレート
３０……添接板
３１……ボルト
３２……ナット
３３……ワッシャ
３４……ボルト孔
【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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