JP4999657B2 - 流木捕捉構造物 - Google Patents
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Description
(あ)杭が鉛直に立設されているため、集合しないまま数本単位で流れて来る流木に対しては、最初の数本が引っ掛かるまでに流出する流木も多い。
(い)また、一旦、捕捉された後も、後続の流木が沈み込むようにして流れ出す。
(う)さらに、杭の下部が地中(河床に同じ)に埋没するように立設するものであるから、通常、河床には礫や岩が堆積しているため、地中への杭の打ち込み作業が困難であって、山間部への当該作業のための重機の搬入も困難である。
(え)流水、洪水あるいは土石流によって杭根元部に洗掘(深掘)が発生する。
前記上流側支柱の上端と前記上流側支柱の下端との、河床に垂直方向の距離(H1)と河床に平行方向の距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5から1.0であり、
前記上流側支柱および前記下流側支柱が、何れも管体によって形成され、
前記下流側支柱を形成する管体の上端寄りの範囲の肉厚が前記上流側支柱を形成する管体の肉厚よりも薄く、
前記下流側支柱を形成する管体の下端寄りの範囲の肉厚が、上端寄りの範囲の肉厚より厚いことを特徴とする。
(2)また、本発明に係る流木捕捉構造物は、河床に対して上端が下流側に傾斜した上流側支柱と、該上流側支柱に対し上端において接合され、かつ、河床に対してその上端が上流側に傾斜した下流側支柱と、を具備する支柱ユニットを、河床の幅方向に所定の間隔を空けて複数台配置してなる、流水によって運ばれる流木を捕捉するための流木捕捉構造物であって、
前記上流側支柱の上端と前記上流側支柱の下端との、河床に垂直方向の距離(H1)と河床に平行方向の距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5から1.0であり、
前記上流側支柱および前記下流側支柱が、何れも管体によって形成され、
前記下流側支柱を形成する管体の肉厚が前記上流側支柱を形成する管体の肉厚よりも薄く、
前記下流側支柱を形成する管体の下端寄りの範囲が、内部に充填された充填物によって補強されていることを特徴とする。
(5)前記(3)において、前記支柱ユニットの下流側支柱の上端に、上流側に向かって突出する庇部材が設置されていることを特徴とする。
(i)上流側支柱が、上端と下端との垂直距離(H1)と平行距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5から1.0の勾配で傾斜しているから、流木の捕捉効果に優れている(これについては、詳細に後記する)。
(iv)下流側支柱の上端に上流側に向かって突出する庇部材が設置されているから、下流側支柱の上端に向かって押し上げられた流木(捕捉されている)は、庇部材に当接するため、捕捉された流木は下流側支柱を乗り越え難くなる。
(vii)下流側支柱を形成する管体は、上端寄りの範囲の肉厚が上流側支柱を形成する管体の肉厚よりも薄く、下端寄りの範囲が充填物によって補強されるから、河床に近い範囲を流れる土石流及び洪水で流下する岩や礫等の衝突による損傷を最少にすることができる。その結果、流木捕捉の信頼性が高くなり、かつ、部材の余計な重量増加を抑えることができる。なお、充填物とはコンクリートや砂等、あるいは内面に嵌入された環状体や棒体等である。
図1〜図4は本発明の実施形態1に係る流木捕捉構造物を説明するものであって、図1の(a)は側面図、図1の(b)は平面図、図2の(a)は上流側から見た正面図、図2の(b)は下流側から見た背面図、図3および図4は部分を示す拡大側面図である。
なお、図1において、紙面の右側を「上流側」および紙面の左側を「下流側」としている。また、構成を明瞭にするため、図2の(b)において下流側に配置された構成部材のみを記載して、上流側に配置された構成部材の記載を省略し、図3の(b)において構成部材の一部の記載を省略している。そして、以下の各図において同じ部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
通常、基礎4は、河床2を基礎4の厚さに略相当する深さだけ掘り下げて形成された床掘り底面2aに設置され、基礎4の上平面のレベルと河床2のレベルとが略同一になるように、河床2に埋設されている。
なお、本発明において河床2とは、常時、水が流れている場所や、水が貯まっている場所の他に、通常時には流水がなく、雨水等が流れ込んだ際に初めて水や土石流が流れるような場所も含むものである。
支柱ユニット3は、河床2に対して上端11が下流側に傾斜(例えば、1:0.5)した上流側支柱10と、上流側支柱10の上端11の近くで、その上端21において接合され、河床2に対して上端21が上流側に傾斜(例えば、1:0.2)した下流側支柱20と、上流側支柱10の長手方向の略中央部12と下流側支柱20の長手方向の略中央部22とを連結する補強梁30と、上流側支柱10の長手方向の略中央部12で、その上端41において接合され、河床2に対して上端41が上流側に傾斜(例えば、1:0.2)した補強支柱40と、を有している。
そして、例えば、何れも外径508mmであって、上流側支柱10は上流側支柱部材10aと、上流側支柱部材10bおよび上流側支柱部材10c(何れも肉厚16mm)とから形成されている。
また、下流側支柱20は下流側支柱部材20aと、下流側支柱部材20b(肉厚9.5mm)および下流側支柱部材20c(肉厚16mm)とから形成されている。
さらに、補強支柱40は補強支柱部材40aおよび補強支柱部材40b(肉厚16mm)から形成されている。
なお、前記寸法は一例であって、本発明はこれに限定するものではない。また、下流側支柱部材20cの内部に充填物(例えば、コンクリートや砂等)を充填して 流水に混じって衝突する礫等による損傷を低減してもよい。あるいは、下流側支柱部材20cの肉厚を上流側支柱部材10cの肉厚に等しく、すなわち、下流側支柱部材20aおよび下流側支柱部材20bの肉厚より厚くして、剛性向上と、衝突する礫等による損傷の低減と、を図ってもよい。
接続梁5は、上流側支柱10の上端11同士を接続(例えば、ボルトによる機械的な接続)するものであって、上流側支柱10に直接接合される接続梁部材50aと、一方の上流側支柱10に直接接合される接続梁部材50aと、これに対向する他方の上流側支柱10に直接接合される接続梁部材50aとを接続する接続梁部材50bと、を有している。接続梁部材50aおよび接続梁部材50bは、何れも所定長さの鋼管であって、例えば、何れも外径508mmであって、接続梁部材50aは肉厚16mmである。
なお、前記寸法は一例であって、本発明はこれに限定するものではない。また、各構成部材は、製造工場における溶接接合と、施工現場における接合(例えば、ボルトによる機械的な接合)と、の便を考慮して図示するように分割されているが、本発明はこれに限定するものではなく、より大きなブロックにしたり、より小さなブロックにしたりしてもよい。
基礎4は、河床2を基礎4の厚さに略相当する深さ(例えば、2m)だけ掘り下げて形成された床掘り底面2aに設置されるものであって、下方に打設された所定厚さの第1次打設コンクリート43aと、その上に打設された所定厚さの第2次打設コンクリート43bとから形成されている。すなわち、基礎4の厚さは、第1次打設コンクリート43aの厚さと第2次打設コンクリート43bの厚さを合計した厚さであって、例えば、2mである。
第1次打設コンクリート43aには、第2次打設コンクリート43bが打設される前に、後施工アンカー(アンカーボルトに同じ)41が埋設され、後施工アンカー41によってアンカープレート42が支持されている。
すなわち、前記のように、基礎4は例えば2mの厚さであるから、上流側支柱部材10cの下端13に近い範囲(例えば、略1mの範囲)および下流側支柱部材20cの下端23に近い範囲(例えば、略1mの範囲)は、何れも第2次打設コンクリート43b内に埋まっている。
なお、補強支柱40の補強支柱部材40bは下流側支柱部材20cと同様である。
流木捕捉構造物1は、これを形成する支柱ユニット3の上流側支柱10が、河床2に対して上端11が下流側に傾斜(例えば、1:0.5)していることを特徴とするものである。以下に、上流側支柱10が傾斜することの効果を、上流側支柱10が直立するものとの対比によって説明する。
図5および図6は本発明の実施形態1に係る流木捕捉構造物の流木捕捉効果を説明する実験結果であって、何れも縦軸は、所定時間に渡って上流に供給した流木の供給本数(給木量)に対する、この間に捕捉された流木の本数である「流木捕捉率」であり、図5の横軸は給木量、図6の横軸は供給開始からの時間である。なお、各図において(a)は、上流で、毎秒1本づつ流木を流水に供給した場合、(b)は上流で、毎秒10本づつ流木を流水に供給した場合であって、図中の黒丸は流側支柱が傾斜するもの(以下、「勾配型」と称す)、白丸は上流側支柱が直立するもの(以下、「直立型」と称す)である。
そうすると、流水は水面に近い範囲を通過することが出来ないため、河床に近い範囲を通過することになるものの、水面に近い範囲は捕捉された流木によって除々に狭めらるから、河床に近い範囲を通過する流水の速さは除々に速くなることになる。このような状況において、後続の流木が流下してくると、流木は増速した流水によって、河床方向に強い力で引きずり込まれ、通過し易い(捕捉され難い)状況となる。
したがって、流下してきた流木は、上流側支柱10に当接すると、上へ上へと押し上げられて水面付近で溜まって、上流に向かって堆積する(捕捉される)から、河床方向の流れが生じ難くなる。そうすると、流水は水面に近い範囲を通過することが出来るため、水深の広い範囲(河床から水面に近い範囲)を通過することになるから、河床に向かう速い流れが生じることもない。このような状況において、後続の流木が流下してくると、流木は水面の上方向に堆積するから、河床方向に引きずり込まれることがなく、捕捉されることになる。
図8は、本発明の実施形態1に係る流木捕捉構造物における上流側支柱および下流側支柱の勾配を説明するための側面視の模式図である。以下、図8に基づいて説明する。
本発明において、上流側支柱10の上端11と下端13との、河床2に垂直方向の距離(H1)と河床に平行方向の距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5(勾配が1:0.5)から1.0(勾配が1:1)であることを特徴とする理由は、以下である。
すなわち、前記比(B1/H1)が0.5(勾配が1:0.5)未満である場合には、前記直立型の状況が発生して、流木捕捉効果が期待できないためである。一方、前記比(B1/H1)が1.0(勾配が1:1)を超える場合には、上流側支柱10の長さが増し、素材コストの上昇、および基礎4が流れ方向に延長され、基礎4の製造コストが上昇するためである。
また、本発明において、下流側支柱20の上端21と下端23との、河床2に垂直方向の距離(H2)と河床に平行方向の距離(B2)との比(B2/H2)が、0.0(直立)から0.2(勾配が1:0.2)であることを特徴とする理由は、以下である。
下流側支柱20の上端21が下流側になるように傾斜したのでは、上流側支柱10の支持力が低下して補強機能を奏することができない。一方、比(B2/H2)が、0.2(勾配が1:0.2)を越える程に傾斜したのでは、下流側支柱20の長さの延長や基礎4のスペースの拡大により製造コストが上昇すると共に、上流側支柱10の上端11を越えて流木が落下した際、下流側支柱20に衝突してこれを損傷するおそれが増すためである。
図9〜図14は、それぞれ本発明の実施形態2〜7に係る流木捕捉構造物を説明するものであって、支柱ユニットの側面図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図9において、実施形態2に係る支柱ユニット203は、支柱ユニット3(実施の形態1)における補強梁30の設置を省略したものである。したがって、支柱ユニット203の高さが比較的低い場合などに好適であって、部材点数を減少した簡素な構造によって、所定の剛性を確保すると共に、支柱ユニット3と同様に優れた流木捕捉効果を奏するものである。
図10において、実施形態3に係る支柱ユニット303は、支柱ユニット3(実施の形態1)における補強支柱40の設置を省略したものである。したがって、支柱ユニット203の高さが比較的低い場合などに好適であって、部材点数を減少した簡素な構造によって、所定の剛性を確保すると共に、支柱ユニット3(実施の形態1)と同様に優れた流木捕捉効果を奏するものである。
図11において、実施形態4に係る支柱ユニット403は、支柱ユニット3(実施の形態1)における補強梁30および補強支柱40の設置を省略したものである。高さが低いものであって、比較的大きな剛性が要求されない立地条件(例えば、軽量の流木が流れる緩斜面等)の場合などに好適であって、部材点数を減少した簡素な構造によって、支柱ユニット3(実施の形態1)と同様に優れた流木捕捉効果を奏するものである。
図12において、実施形態5に係る支柱ユニット503は、支柱ユニット3(実施の形態1)に第2補強支柱70を追加したものに相当する。すなわち、支柱ユニット503は、上流側支柱60と、下流側支柱20と、上流側支柱60を支持する補強支柱40および第2補強支柱70と、を有している。
上流側支柱60は、相互に接合された上流側支柱部材60aと上流側支柱部材60bとから構成されている。上側の上流側支柱部材60aの上端61の近くには、下流側支柱20を構成する下流側支柱部材20aの上端21が接合され、下端寄りの側面62には、第2補強支柱70を構成する第2補強支柱部材70aが接合されている。一方、下側の上流側支柱部材60bの上端寄りの側面63には、補強支柱40を構成する補強支柱部材40aと、補強梁30を構成する補強梁部材30aとが接合されている。
また、略十字状の第2補強支柱部材70bは、河床2に対して略平行な方向では、上流側支柱60に接合された補強梁部材30aと、下流側支柱20に接合された補強梁部材30bと、それぞれ接続(例えば、ボルトによる機械的な接続)され、これらが補強梁を形成している。
なお、各構成部材は、製造工場における溶接接合と、施工現場における接合(例えば、ボルトによる機械的な接合)と、の便を考慮して図示するように分割されているが、本発明はこれに限定するものではなく、より大きなブロックにしたり、より小さなブロックにしたりしてもよい。
図13において、実施形態6に係る支柱ユニット603は、支柱ユニット3(実施の形態1)に上流側支柱10の上端11に、上流側に突出する庇部材80が設置されている。
したがって、上流側支柱10に捕捉され流木が、上端11に向かって押し上げられても、庇部材80によって上昇を止められるから、流水が上端11を乗り越えても(越流が生じても)流木が上端11を乗り越えることがなくなる。
なお、図中、庇部材80は河床2に略平行に設置されているが、本発明はこれに限定するものではなく、斜め上方に向かい、上流側支柱10と庇部材80とによって側面視において略く字状を呈するようにしてもよい。また、支柱ユニット203〜503(実施の形態2〜5)の上流側支柱10または上流側支柱60に庇部材80を設置しても、同様の効果が得られる。
図14において、実施形態7に係る支柱ユニット703は、上流側支柱10の上端11が、下流側支柱20の上端21から少し離れた側面に接合されている。したがって、上流側支柱10に捕捉され流木が上端11に向かって押し上げられ、上端11を越えたとしても、かかる流木は下流側支柱20によって引き続き捕捉されるから、支柱ユニット703を乗り越えることが防止される。
なお、支柱ユニット703の補強形態は図示するものに限定するものではなく、補強梁30または補強支柱40の一方または両方の設置を省略したり、あるいは第2補強支柱を設置したりしてもよい(実施の形態2〜7参照)。
さらに、支柱ユニット703において、下流側支柱20の上端21に、上流側に突出する庇部材80を設置してもよい(実施の形態6参照)。
2 河床
2a 床掘り底面
3 支柱ユニット
4 基礎
5 接続梁
10 上流側支柱
10a 上流側支柱部材
10b 上流側支柱部材
10c 上流側支柱部材
10d リブプレート
10e 上流側ベースプレート
11 上端
12 略中央部
13 下端
20 下流側支柱
20a 下流側支柱部材
20b 下流側支柱部材
20c 下流側支柱部材
20d リブプレート
20e 下流側ベースプレート
21 上端
22 略中央部
23 下端
30 補強梁
30a 補強梁部材
30b 補強梁部材
40 補強支柱
40a 補強支柱部材
40b 補強支柱部材
40c 上端
41 後施工アンカー
42 アンカープレート
43a 第1次打設コンクリート
43b 第2次打設コンクリート
44 ナット
45 座金
50a 接続梁部材
50b 接続梁部材
60 上流側支柱(実施の形態5)
60a 上流側支柱部材
60b 上流側支柱部材
61 上端
62 側面
63 側面
70 補強支柱(実施の形態5)
70a 補強支柱部材
70b 補強支柱部材
70c 補強支柱部材
80 庇部材(実施の形態6)
203 支柱ユニット(実施の形態2)
303 支柱ユニット(実施の形態3)
403 支柱ユニット(実施の形態4)
503 支柱ユニット(実施の形態5)
603 支柱ユニット(実施の形態6)
703 支柱ユニット(実施の形態7)
Claims (6)
- 河床に対して上端が下流側に傾斜した上流側支柱と、該上流側支柱に対し上端において接合され、かつ、河床に対してその上端が上流側に傾斜した下流側支柱と、を具備する支柱ユニットを、河床の幅方向に所定の間隔を空けて複数台配置してなる、流水によって運ばれる流木を捕捉するための流木捕捉構造物であって、
前記上流側支柱の上端と前記上流側支柱の下端との、河床に垂直方向の距離(H1)と河床に平行方向の距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5から1.0であり、
前記上流側支柱および前記下流側支柱が、何れも管体によって形成され、
前記下流側支柱を形成する管体の上端寄りの範囲の肉厚が前記上流側支柱を形成する管体の肉厚よりも薄く、
前記下流側支柱を形成する管体の下端寄りの範囲の肉厚が、上端寄りの範囲の肉厚より厚いことを特徴とする流木捕捉構造物。 - 河床に対して上端が下流側に傾斜した上流側支柱と、該上流側支柱に対し上端において接合され、かつ、河床に対してその上端が上流側に傾斜した下流側支柱と、を具備する支柱ユニットを、河床の幅方向に所定の間隔を空けて複数台配置してなる、流水によって運ばれる流木を捕捉するための流木捕捉構造物であって、
前記上流側支柱の上端と前記上流側支柱の下端との、河床に垂直方向の距離(H1)と河床に平行方向の距離(B1)との比(B1/H1)が、0.5から1.0であり、
前記上流側支柱および前記下流側支柱が、何れも管体によって形成され、
前記下流側支柱を形成する管体の肉厚が前記上流側支柱を形成する管体の肉厚よりも薄く、
前記下流側支柱を形成する管体の下端寄りの範囲が、内部に充填された充填物によって補強されていることを特徴とする流木捕捉構造物。 - 前記支柱ユニットの下流側支柱は、前記上流側支柱に対し上端において接合されるのに代えて、前記上流側支柱に対し上端から所定距離だけ離れた側面において接合されることを特徴とする請求項1または2記載の流木捕捉構造物。
- 前記支柱ユニットの上流側支柱の上端に、上流側に向かって突出する庇部材が設置されていることを特徴とする請求項1または2記載の流木捕捉構造物。
- 前記支柱ユニットの下流側支柱の上端に、上流側に向かって突出する庇部材が設置されていることを特徴とする請求項3記載の流木捕捉構造物。
- 前記所定の間隔を空けて隣接する支柱ユニット同士が、それぞれの上端においてのみ互いに連結されることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の流木捕捉構造物。
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