(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
洪水時の巨礫の衝突エネルギーを吸収するための断面形状が閉断面の緩衝手段がダム本体の上流面に、前記ダム本体に対して着脱自在に取り付けられ、前記緩衝手段には、巨礫の衝突による前記緩衝手段の変形を拘束するための変形拘束手段が設けられ、前記変形拘束手段は、前記緩衝手段に挿通されるボルトと、前記ボルトにねじ込まれるナットとからなることを特徴とする透過型砂防ダム。
【請求項２】
前記ダム本体は、基礎コンクリート上または地盤上に固定された鋼製柱材と、前記柱材間に固定された鋼製梁材とからなることを特徴とする、請求項１記載の透過型砂防ダム。
【請求項３】
前記ダム本体は、基礎コンクリート上または地盤上に固定された鋼管製柱材と、前記柱材間に固定された鋼管製梁材とからなり前記柱材と前記梁材とは、鋼製結合エレメントを介して互いに結合され、前記柱材および前記梁材の中心軸線は、前記結合エレメント内の一点に集中していることを特徴とする、請求項１記載の透過型砂防ダム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、透過型砂防ダム、特に、洪水時の巨礫の衝突によりダム本体が受ける衝突エネルギーを緩衝手段により緩衝して、ダム本体が受ける外力を軽減し、かくして、ダム本体の経済的設計を可能とし、しかも、損傷した緩衝手段を容易に交換でき、更に、緩衝手段の有する緩衝効果を損なわずに、巨礫の衝突による緩衝手段の変形量を効果的に抑制することができる透過型砂防ダムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
透過型砂防ダムは、大洪水と土石流を阻止し、平常時および中小洪水時には土砂を下流側に流下させて、計画的にダムの空容量を確保し、且つ、自然の摂理に合致する等、土砂を流下させない不透過型ダムにはない利点を有している。
【０００３】
代表的な透過型砂防ダムには、図２９の斜視図で示される格子型鋼製砂防ダムと、図３０の斜視図で示されるスリット型鋼製砂防ダムと、図３１の斜視図で示されるスリット型コンクリート製砂防ダムとがある。
【０００４】
格子型鋼製砂防ダムは、開口が鉛直方向と水平方向に仕切られているものであり、スリット型ダムは、鉛直方向に開口しているものである。鋼製の透過型砂防ダムの一例としては、基礎コンクリート１上（または地盤上）に固定された鋼管製柱材２と、柱材２間に固定された鋼管製梁材３とからなっており、格子型鋼製砂防ダムの場合は、鋼管製斜材４がある。柱材２と梁材３または斜材４とにより構成されている骨組は、鋼管製つなぎ梁材５により隣の骨組に連結されており、それぞれの部材端部は、互いにフランジ結合されている。なお、柱材、梁材、つなぎ梁材は、鋼管製とは限らず、他の鋼製材料、例えば、Ｈ形鋼等の形鋼材の場合もある。
【０００５】
上述した、鋼製透過型砂防ダムにおいて、洪水時の巨礫の衝突エネルギーは、以下のようにして吸収される。
▲１▼  巨礫の衝突点における鋼管の塑性凹み変形エネルギーに変換。
▲２▼  巨礫が衝突した部材の梁としての塑性変形エネルギーに変換。
▲３▼  ダム本体の塑性変形エネルギーに変換。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
洪水時の巨礫の衝突による鋼管製部材およびダム本体の塑性変形により、砂防ダムとしての機能が低下したような場合には、損傷部分を新たな部材と交換するか、損傷部分を補強する必要があった。しかしながら、この作業には、多大な困難と費用を要する。
【０００７】
従って、この発明の目的は、洪水時の巨礫の衝突によりダム本体が受ける衝突エネルギーを緩衝手段により緩衝して、ダム本体が受ける外力を軽減し、かくして、ダム本体の経済的設計を可能とし、しかも、損傷した緩衝手段を容易に交換でき、更に、緩衝手段の有する緩衝効果を損なわずに、巨礫の衝突による緩衝手段の変形量を効果的に抑制することができる透過型砂防ダムを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、洪水時の巨礫の衝突エネルギーを吸収するための断面形状が閉断面の緩衝手段がダム本体の上流面に、前記ダム本体に対して着脱自在に取り付けられ、前記緩衝手段には、巨礫の衝突による前記緩衝手段の変形を拘束するための変形拘束手段が設けられ、前記変形拘束手段は、前記緩衝手段に挿通されるボルトと、前記ボルトにねじ込まれるナットとからなることに特徴を有するものである。
【０００９】
請求項２記載の発明は、前記ダム本体は、基礎コンクリート上または地盤上に固定された鋼製柱材と、前記柱材間に固定された鋼製梁材とからなることに特徴を有するものである。
【００１０】
請求項３記載の発明は、前記ダム本体は、基礎コンクリート上または地盤上に固定された鋼管製柱材と、前記柱材間に固定された鋼管製梁材とからなり前記柱材と前記梁材とは、鋼製結合エレメントを介して互いに結合され、前記柱材および前記梁材の中心軸線は、前記結合エレメント内の一点に集中していることに特徴を有するものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
この発明の透過型砂防ダムの一実施態様を、図面を参照しながら説明する。
【００１２】
図１は、この発明の透過型砂防ダムを示す側面図、図２は、図１の透過型砂防ダムを上流側から見た正面図、図３は、図１のA部部分断面拡大側面図、図４は、図１のA部部分断面拡大平面図、図５は、図１のB部部分断面拡大側面図、図６は、図１のC部部分断面拡大側面図、図７は、緩衝手段の固定部分を示す側面図、図８は、図７のA−A線断面図、図９は、図７のB−B線断面図、図１０は、図６のA−A線断面図である。
【００１３】
図１１は、変形拘束手段としてのボルトの別の取付け方法を示す概略平面図、図１２は、変形拘束手段としての矩形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図、図１３は、変形拘束手段としての一枚の半円形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図、図１４は、変形拘束手段としての二枚の半円形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図、図１５は、変形拘束手段としての薄板を緩衝手段の端面に固定した状態を示す概略平面図、図１６は、変形拘束手段としての衝突エネルギー吸収体を緩衝手段内に挿入した状態を示す概略断面図、図１７は、変形拘束手段としての厚肉部を緩衝手段に形成した状態を示す概略断面図、図１８は、変形拘束手段としてのスリーブ管を緩衝手段に被せた状態を示す概略断面図である。
【００１４】
図１９は、両端に変形拘束手段としてのボルトを装着した緩衝手段の中央部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図、図２０は、図１９のA−A線概略断面図、図２１は、図１９のB−B線概略断面図、図２２は、変形拘束手段を設けないで緩衝手段の中央部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図、図２３は、図２２のA−A線概略断面図、図２４は、図２２のB−B線概略断面図、図２５は、両端に変形拘束手段としてのボルトを装着した緩衝手段の端部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図、図２６は、図２５のA−A線概略断面図、図２７は、変形拘束手段を設けないで緩衝手段の端部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図、図２８は、図２７のA−A線概略断面図である。
【００１５】
図１から図１０において、１は、基礎コンクリート、６は、基礎コンクリート１上（または地盤上）に固定された鋼管製柱材であり、６Ａは、上流側柱材を示す。７は、柱材６間に固定された鋼管製梁材である。梁材７は、水平梁材７Ａ、傾斜梁材７Ｂおよびつなぎ梁材７Ｃから構成されている。基礎コンクリート１、柱材６および梁材７によってダム本体が構成されている。８は、柱材６と梁材７とを互いに結合するための鋼製箱状結合エレメントである。結合エレメント８は、多面体の箱状部材からなり、この箱状部材の各面に、柱材６および梁材７の端部が、以下のようにして結合されている。
【００１６】
図４、図６および図１０等に示すように、柱材６および梁材７の結合端部は、箱状結合エレメント８の壁面にフランジ１０を介してボルト結合されている。結合エレメント８の内部は、コンクリート９が充填された芯材１１と、中央補強板１２と、中央補強板１２の両面に固定された半円形状補強板１３とによって補強されている。柱材６および梁材７の各々の中心軸線（ｌ）は、結合エレメント８内の一点（Ｏ）に集中している。なお、８Aは、上流側結合エレメントを示す。
【００１７】
このように、柱材６および梁材７の各々の中心軸線（ｌ）を、箱状結合エレメント８内の一点（Ｏ）に集中させることによって、力の伝達が明解且つ簡潔になり、かくして、合理的で経済的なダム設計が可能となる。
【００１８】
なお、図１に示すように、頂部の結合エレメント８は、経済上、必ずしも中心軸線を一致させない構造にしても良い。勿論、図中、二点鎖線で示すように、中心軸線を一致させても良い。
【００１９】
１４は、ダム本体の上流側結合エレメント８の上流面に、図７、図８および図９等に示すように、ブラケット１５およびゴム等の緩衝材１６を介してボルト２０により着脱自在に取り付けられた円筒鋼管製緩衝手段である。緩衝手段１４は、上流側柱材６Aに沿って取り付けられた長尺の垂直緩衝手段１４Aと、上流側柱材６A間のつなぎ梁材７Cに沿って取り付けられた短尺の水平緩衝手段１４Bとからなっている。
【００２０】
緩衝手段１４に巨礫が衝突すると緩衝手段１４が凹み変形する。これにより、衝突エネルギーが吸収されて、ダム本体の塑性変形が阻止される。緩衝手段１４を結合エレメント８Ａに取り付けると、衝突エネルギーの伝達、分散がよりスムーズに行われるが、柱材６Ａおよびつなぎ梁材７Cにブラケット等を介して取り付けても良い。
【００２１】
緩衝手段１４は、円筒鋼管以外に半筒状鋼管等であっても良い。即ち、緩衝手段１４の軸線と直交する方向の断面形状は、閉断面ならば特に形状は限定されない。長尺の緩衝手段１４Aは、複数本（この例では２本）に分割に分割されている。緩衝手段１４Aを複数本に分割すると、次のような利点がある。即ち、緩衝手段１４Aが一本物であると、緩衝手段１４Aが部分的に損傷した場合であっても一本の緩衝手段をそっくり新たなものと交換する必要があり、無駄であるが、複数本に分割すれば、損傷した緩衝手段のみの交換が可能となり、経済的である。
【００２２】
以上は、柱材６および梁材７の中心軸線が結合エレメント８内の一点に集中する構造のダム本体に緩衝手段１４を取り付けた格子型鋼製砂防ダムであるが、柱材６および梁材７の中心軸線が一点に集中しない、図２９の格子型鋼製砂防ダム本体に緩衝手段１４を取り付けても良く、図３０のスリット型鋼製砂防ダム本体に緩衝手段１４を取り付けても良く、更に、図３１のスリット型コンクリート製砂防ダム本体に緩衝手段１４を取り付けても良い。
【００２３】
何れの場合も、緩衝手段１４に巨礫が衝突すると緩衝手段１４が凹み変形する。これにより、衝突エネルギーが吸収されて、ダム本体の塑性変形が阻止される。損傷した緩衝手段１４は、ボルト結合であるために新たなものと簡単に交換できる。
【００２４】
１７は、巨礫の衝突による緩衝手段１４の変形を拘束するための変形拘束手段である。変形拘束手段１７は、図9に示すように、緩衝手段１４にこの軸線および巨礫の衝突方向と実質的に直角に挿入されるボルト１８と、ボルト１８に螺合するナット１９とからなり、緩衝手段１４の両端に設けられている。
【００２５】
巨礫の衝突エネルギーを吸収して変形した緩衝手段１４は、土石流の流体力および堆砂による土圧に梁として機能する。従って、巨礫の衝突によって生じた残留凹み変形後の断面は、土石流の流体力および堆砂による土圧がもたらす曲げモーメントおよび剪断力に耐える必要がある。
【００２６】
図２２に示すように、例えば、短尺の水平緩衝手段１４Bの中央部に巨礫２１が衝突した場合、水平緩衝手段１４Bの端部は、図２３のように変形し、中央部は、図２４に示すように変形する。このように、水平緩衝手段１４Bに何ら手段を講じない場合には、水平緩衝手段１４Bは、全体的に大きく変形して、土石流の流体力および堆砂による土圧がもたらす曲げモーメントおよび剪断力に耐えられない。
【００２７】
これに対して、図２２に示すように、巨礫２１による衝突エネルギーを同一とし、水平緩衝手段１４Bの両端部に変形拘束手段１７を設けた場合、水平緩衝手段１４Bの端部は、図２０のように変形し、中央部は、図２１に示すように変形する。このように、水平緩衝手段１４Bに変形拘束手段１７を設けた場合には、水平緩衝手段１４Bの変形量は小さく、土石流の流体力および堆砂による土圧がもたらす曲げモーメントおよび剪断力に十分に耐えられる。この効果は、長尺の垂直緩衝手段１４Aにおいては殆ど生じないが、短尺の場合には顕著に現れる。また、緩衝手段１４の長短にかかわらず、礫の衝突による変形を小さくして、土石流の流体力および堆砂圧に対する梁としての耐荷力をあげるため、全長に亘り変形拘束手段１７を配置して経済的な設計を行うこともできる。勿論、変形拘束手段１７を設けることによって、緩衝手段１４の本来の効果が失われるものではない。
【００２８】
図２７に示すように、緩衝手段１４の端部に巨礫２１が衝突した場合には、図２８に示すように、緩衝手段１４の端部の変形量は大きいが、図２５に示すように、緩衝手段１４の端部に変形拘束手段１７を設けた場合には、図２６に示すように、緩衝手段１４の端部の変形は小さく、土石流の流体力および堆砂による土圧がもたらす曲げモーメントおよび剪断力に十分に耐えられる。
【００２９】
緩衝手段１４としてボルト１８、ナット１９を使用した場合には、図3および図4等に示すように、複数本（この例では、2本）設ければ、上述の効果がより顕著に現れる（図1、図2は、それぞれ1本のみ図示）。図１１に示すように、ナット１９を緩めておけば、緩衝手段１４の変形量をある程度コントロールすることができる。
【００３０】
変形拘束手段１７としては、ボルト１８、ナット１９を緩衝手段１４に挿通するもの以外に、矩形状平板を緩衝手段１４に挿通し、外側両端をピンで止め、ボルト、ナットと同様な効果を発揮するもの、あるいは、タイバーを緩衝手段１４の中に挿通し、その端部を溶接したもの、更には、図１２に示すように、矩形状平板を緩衝手段１４の端部中央に固定するもの、図１３に示すように、一枚の半円形状平板を緩衝手段１４の上あるいは下端部に固定するもの、図１４に示すように、二枚の半円形状平板を緩衝手段１４の両端部に固定するもの、図１５に示すように、薄板を緩衝手段１４の端面に固定するもの、図１６に示すように、ゴム、布等の袋体内に砂、水、空気等を充填したものからなる衝突エネルギー吸収体を緩衝手段１４内に挿入したもの、図１７に示すように、厚肉部を緩衝手段１４の端部に形成したもの、および、図１８に示すように、スリーブ管を緩衝手段１４の端部に被せたもの、あるいは、これらの変形拘束手段を適宜組み合わせたもの等であっても良い。なお、この組み合わせ方は、同じ手段を複数または異なる手段を複数組み合わせるものである。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、洪水時の巨礫の衝突エネルギーを吸収するための緩衝手段を、ダム本体の上流面にダム本体に対して着脱自在に取り付けることによって、洪水時の巨礫の衝突によりダム本体が受ける衝突エネルギーを緩衝手段により緩衝して、ダム本体が受ける外力を軽減し、かくして、ダム本体の経済的設計を可能とし、しかも、損傷した緩衝手段を容易に交換でき、更に、巨礫の衝突による緩衝手段の変形を拘束するための変形拘束手段を緩衝手段に設けることによって、緩衝効果を損なわずに、巨礫の衝突による緩衝手段の変形量を抑制することができるといった有用な効果がもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の透過型砂防ダムを示す側面図である。
【図２】図１の透過型砂防ダムを上流側から見た正面図である。
【図３】図１のA部部分断面拡大側面図である。
【図４】図１のA部部分断面拡大平面図である。
【図５】図１のB部部分断面拡大側面図である。
【図６】図１のC部部分断面拡大側面図である。
【図７】緩衝手段の固定部分を示す側面図である。
【図８】図７のA−A線断面図である。
【図９】図７のB−B線断面図である。
【図１０】図６のA−A線断面図である。
【図１１】変形拘束手段としてのボルトの別の取付け方法を示す概略平面図である。
【図１２】変形拘束手段としての矩形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図である。
【図１３】変形拘束手段としての一枚の半円形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図である。
【図１４】変形拘束手段としての二枚の半円形状平板を緩衝手段に固定した状態を示す概略平面図である。
【図１５】変形拘束手段としての薄板を緩衝手段の端面に固定した状態を示す概略平面図である。
【図１６】変形拘束手段としての衝突エネルギー吸収体を緩衝手段内に挿入した状態を示す概略断面図である。
【図１７】変形拘束手段としての厚肉部を緩衝手段に形成した状態を示す概略断面図である。
【図１８】変形拘束手段としてのスリーブ管を緩衝手段に被せた状態を示す概略断面図である。
【図１９】両端に変形拘束手段としてのボルトを装着した緩衝手段の中央部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図である。
【図２０】図１９のA−A線概略断面図である。
【図２１】図１９のB−B線概略断面図である。
【図２２】変形拘束手段を設けないで緩衝手段の中央部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図である。
【図２３】図２２のA−A線概略断面図である。
【図２４】図２２のB−B線概略断面図である。
【図２５】両端に変形拘束手段としてのボルトを装着した緩衝手段の端部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図である。
【図２６】図２５のA−A線概略断面図である。
【図２７】変形拘束手段を設けないで緩衝手段の端部に打撃を加えたときの緩衝手段の変形を示す概略正面図である。
【図２８】図２７のA−A線概略断面図である。
【図２９】格子型鋼製砂防ダムを示す斜視図である。
【図３０】スリット型鋼製砂防ダムを示す斜視図である。
【図３１】スリット型コンクリート製砂防ダムを示す斜視図である。
【符号の説明】
１：基礎コンクリート
２：柱材
３：梁材
４：斜材
５：つなぎ梁材
６：柱材
６Ａ：上流側梁材
７：梁材
７Ａ：水平梁材
７Ｂ：傾斜梁材
７Ｃ：つなぎ梁材
８：結合エレメント
８Ａ：上流側結合エレメント
９：コンクリート
１０：フランジ
１１：芯材
１２：中央補強板
１３：半円形状補強板
１４：緩衝手段
１４A：垂直緩衝手段
１４B：水平緩衝手段
１５：ブラケット
１６：緩衝材
１７：変形拘束手段
１８：ボルト
１９：ナット
２０：ボルト
２１：巨礫
【図１】
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【図２】
0003860452.tif 000003
【図３】
0003860452.tif 000004
【図４】
0003860452.tif 000005
【図５】
0003860452.tif 000006
【図６】
0003860452.tif 000007
【図７】
0003860452.tif 000008
【図８】
0003860452.tif 000009
【図９】
0003860452.tif 000010
【図１０】
0003860452.tif 000011
【図１１】
0003860452.tif 000012
【図１２】
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【図１３】
0003860452.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003860452.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
0003860452.tif 000018
【図１８】
0003860452.tif 000019
【図１９】
0003860452.tif 000020
【図２０】
0003860452.tif 000021
【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
0003860452.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
0003860452.tif 000026
【図２６】
0003860452.tif 000027
【図２７】
0003860452.tif 000028
【図２８】
0003860452.tif 000029
【図２９】
0003860452.tif 000030
【図３０】
0003860452.tif 000031
【図３１】
0003860452.tif 000032