JP5177603B2 - 組合せ鋼矢板壁 - Google Patents

Description

本発明は、土留め壁、護岸壁、擁壁等の地中連続壁に用いられる組合せ鋼矢板壁に関するものである。

土留め壁等として鋼矢板を一列に連結して設けられる鋼矢板壁が用いられている。また、前記鋼矢板に、例えば、Ｈ形鋼やＴ形鋼などの形鋼を固定して補剛した組合せ鋼矢板およびこの組合せ鋼矢板を用いた組合せ鋼矢板壁が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。例えば、図１７に示すように、鋼矢板本体（ハット形鋼矢板）１は、ウェブ２とその左右側縁にそれぞれウェブ２に対して斜めで互いに広がるように設けられたフランジ３と、２つのフランジ３の先端部にそれぞれウェブ２に対して略平行に設けられたアーム４と、２つのアーム４の先端にそれぞれ設けられた継手５とを備えている。そして、継手５同士を繋ぐことにより、複数の鋼矢板本体１を連結して鋼矢板壁を構築可能となっている。この鋼矢板本体１のウェブ２に、ウェブ６の両端にそれぞれウェブ６に対して直角にフランジ７を設けてなるＨ形鋼８の一方のフランジ７の両側縁部をそれぞれ溶接することにより、組合せ鋼矢板９が構成される。

前記組合せ鋼矢板９を用いた組合せ鋼矢板壁においては、鋼矢板本体１と例えばＨ形鋼８が略全長に渡って溶接されているので、図１８（ａ）に示すように、土圧等により、組合せ鋼矢板９が変形する場合に、これらが上下方向にずれることがなく一体に変形し、大きな断面剛性を得ることができるが、以下のような問題がある。例えば、鋼矢板本体１の略全長に渡って連続的もしくは断続的に溶接により形鋼が固定されていることから、溶接の手間がかかる。また、溶接による熱影響で鋼矢板本体１に歪みが生じる虞があり、溶接方法を工夫したり、溶接の温度管理等の加工管理を行ったり、溶接後に歪みを確認するために形状測定を行ったり、歪が生じている場合に矯正作業を行ったりする必要があり、これに費やす手間やコストが問題となる。

また、鋼矢板本体１に形鋼を溶接した状態で地盤中に埋設する場合に、地盤の抵抗が大きくなるという問題がある。また、工場等で鋼矢板本体１に形鋼を溶接した後に施工現場に運送する場合に、鋼矢板本体１単独の場合に比較して組合せ鋼矢板９は嵩張る形状となっており、一度に運送できる数が限られ、運送効率が悪いという問題がある。

そこで、鋼矢板本体に対して、例えば、Ｈ形鋼を全長に渡って溶接せずに、鋼矢板本体にＨ形鋼のフランジに係合する係合片を設けて係合させた組合せ鋼矢板が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、鋼矢板本体に対してＨ形鋼を全長に渡って溶接せずに、鋼矢板本体とＨ形鋼の一方の端部どうしだけを溶接やボルト接合等により固定した組合せ鋼矢板が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

これらの組合せ鋼矢板を用いた組合せ鋼矢板壁では、Ｈ形鋼と鋼矢板本体が全長にわたっては一体になっていないが、図１８（ｂ）に示すように、互いの接触する面で上下にずれが生じた状態でＨ形鋼８と鋼矢板本体１のたわみ挙動が同じになり、重ね梁式の組合せ鋼矢板として断面剛性の向上を図ることができる。

上述の全長に渡って溶接された組合せ鋼矢板９を用いた組合せ鋼矢板壁に比較すると、断面剛性は及ばないものの、溶接加工、加工管理、形状測定、矯正作業に費やす手間やコストを削減することが可能となる。また、現場でＨ形鋼８および鋼矢板本体１を接合したり、地盤中に埋設する際に、鋼矢板本体１とＨ形鋼８を別々に施工したりすることも可能であり、Ｈ形鋼８と鋼矢板本体１を別々に荷造りして運送効率の向上を図ったり、鋼矢板本体１およびＨ形鋼８の打設や圧入等に際して地盤抵抗の減少を図ったりすることができる。

以上のような重ね梁式組合せ鋼矢板壁では、必ずしも鋼矢板本体１とＨ形鋼８が係合していたり、一端部同士が固定されていなくても、変形時に上述のようにずれが生じるが、互いに離れない状態となっていることで、断面剛性の向上を図ることができる。

特許３６０３７９３号公報 特開２００８−１７５０２９号公報 特開２００５−２９９２０２号公報 特開２００８−２６７０６９号公報

ところで、特許文献３，４の組合せ鋼矢板や、或いは図１９に示すように係合も接合もされていない鋼矢板本体１およびＨ形鋼８を用いて、図２０に示すように鋼矢板壁１１を構築し、例えば、土留め壁とした場合に、土留めされる土砂側、すなわち土圧（図中において矢印で示す。）がかかる側（相対的に土圧が高い側）にＨ形鋼８を配置すると、Ｈ形鋼８に土圧が作用するだけではなく、Ｈ形鋼８どうしの間から鋼矢板本体１にも直接大きな土圧が作用してしまう。このように鋼矢板本体１に直接大きな土圧が作用すると、鋼矢板本体１をＨ形鋼８から引き離す力が作用するとともに、鋼矢板本体１とＨ形鋼８とでたわみ挙動が異なってしまう虞がある。

鋼矢板本体１とＨ形鋼８が離れて、たわみ挙動が異なった状態となると、Ｈ形鋼８による補剛の効果がなくなってしまう。したがって、基本的に、特許文献２，３の組合せ鋼矢板を用いた鋼矢板壁１１や図１９の構成を用いた鋼矢板壁１１において、Ｈ形鋼８を鋼矢板本体１に対して土圧がかかる側に配置するのは困難である。特許文献２の組合せ鋼矢板の場合に、鋼矢板本体１とＨ形鋼８とが全長に渡って係合部材によって係合しているので、この係合部分の構造や強度によっては、鋼矢板本体１に対してＨ形鋼８を土圧がかかる側に配置することが可能となる場合もあるが、係合部材の一体成形や、係合部材の鋼矢板への接合等にコストがかかる。

本発明は、鋼矢板本体とＨ形鋼等の形鋼が略全長に渡って固定されていない重ね梁式の構造となっていても、Ｈ形鋼を鋼矢板に対して土圧がかかる側に配置可能な組合せ鋼矢板および組合せ鋼矢板壁を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載の組合せ鋼矢板壁は、鋼矢板本体と、当該鋼矢板本体に実質的に接触して当該鋼矢板本体の軸方向に沿って配置される長尺な補剛材とを備え、前記鋼矢板本体を隣接する前記鋼矢板本体と継手を介して連続して配置することで構築する組合せ鋼矢板壁であって、
前記鋼矢板本体と前記補剛材とは略全長に渡る固定はされておらず、
前記補剛材は、前記連続配置した鋼矢板本体により仕切られた二つの区域のうちの相対的に土圧の高い区域側に配置され、
前記補剛材は、前記鋼矢板本体に実質的に接触する矢板接触部と、前記矢板接触部から離れた位置に設けられる土圧受け部と、これら矢板接触部および土圧受け部の間にあってこれら矢板接触部および土圧受け部を接続された状態とする接続部とを備え、前記土圧受け部の左右幅が、前記矢板接触部の左右幅より広くなっていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明においては、補剛材の土圧受け部の左右幅が、この土圧受け部を有する補剛材と前記鋼矢板本体とが同等にたわむことが可能なように前記土圧受け部に土圧が作用するように、前記補剛材の矢板接触部の左右幅より広くなっているので、土圧により補剛材から鋼矢板本体が離されることがなく、鋼矢板本体と補剛材とのたわみ挙動を同じ状態とすることが可能になる。

したがって、特許文献１、２のように鋼矢板本体と補剛材とを一体に固定しなくても、重ね梁方式による鋼矢板本体の補剛をすることが可能となる。この構造では、例えば、鋼矢板本体と補剛材とを全長に渡って溶接した場合の上述の問題は生じない。また、組合せ鋼矢板壁を土留め壁等とした場合に、補剛材が地盤から露出されない側に配置されることにより、鋼矢板壁のスペース効率を向上することが可能となるとともに施工外観上も好ましい。

請求項２に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項１に記載の鋼矢板壁において、前記補剛材はＨ形鋼からなり、当該Ｈ形鋼の一方のフランジが前記矢板接触部とされ、他方のフランジが土圧受け部とされ、ウェブが接続部とされ、前記一方のフランジより前記他方のフランジの幅が広くされていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明においては、補剛材として、フランジの幅が異なるＨ形鋼を用いる。このようなＨ形鋼をそのまま補剛材として用いることで、部品点数および施工工数の削減を図ることができる。

請求項３に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項１に記載の鋼矢板壁において、前記補剛材は、矢板接触部材と土圧受け部材とを備え、前記矢板接触部材は、前記矢板接触部および接続部を備え、前記土圧受け部材は前記土圧受け部を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明においては、例えば、矢板接触部材としてＨ形鋼やＩ形鋼や溝形鋼等の形鋼を用いてこれを鋼矢板本体に接触させ、この形鋼とは別部材の幅の広い土圧受け部材を形鋼に取り付ける（接触する）ことで、すなわち、通常の形鋼に幅の広い土圧受け部材を組み合わせることで、補剛材とすることができる。

請求項４に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項３に記載の鋼矢板壁において、前記矢板接触部材がＨ形鋼であり、前記土圧受け部材が鋼板、形鋼または鋼矢板のいずれかであることを特徴とする。

請求項４に記載の発明においては、建築資材として広範に使用され、各種のサイズ、強度等のものを容易に調達可能なＨ形鋼を補剛材の矢板接触部材として用いるとともに、土圧受け部材をＨ形鋼のフランジとは別に設けることで、例えば、Ｈ形鋼のフランジの一方を加工するなどして一対のフランジの幅が互いに異なるＨ形鋼を設けなくても、矢板接触部材に対して土圧受け部材の幅を広くすることができる。なお、鋼板は、形鋼としての平鋼であってもよい。

請求項５に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の鋼矢板壁において、前記土圧受け部の左右幅が、前記鋼矢板本体の有効幅以下であることを特徴とする。

請求項５に記載の発明においては、土圧受け部の左右幅を鋼矢板本体の有効幅以下とすることで、鋼材使用量が少なくて済みコストを低減することができる。本発明の組合せ鋼矢板壁では、土圧受け部を有する補剛材と前記鋼矢板本体とが同等にたわむことが可能なように前記土圧受け部に土圧が作用すればよく、そのためには、隣り合う土圧受け部どうしは、端部が接触したりまたはその一部が重なり合う必要は必ずしもなく、ある程度の間隔が空いていてもよい。なお、鋼矢板本体の有効幅とは、鋼矢板本体の左右幅から左右で隣り合う鋼矢板本体の継手と重なり合う部分の半分の幅を除いたものである。

請求項６に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項５に記載の組合せ鋼矢板壁において、前記土圧受け部の左右幅Ｘは、次式（ａ）および（ｂ）の条件を満たすことを特徴とする。

請求項７に記載の組合せ鋼矢板壁は、請求項５に記載の組合せ鋼矢板壁において、前記土圧受け部の左右幅Ｘは、次式（ｃ）の条件を満たすことを特徴とする。

請求項６および請求項７に記載の発明においては、土圧受け部の左右幅を各請求項に記載の式で表わされる範囲とすることで、隣り合う土圧受け部どうしの端部が接触したりまたはその一部が重なり合わなくとも、より確実に補剛材と鋼矢板本体とが同等にたわむように土圧を作用させることができると考えられる。

本発明によれば、鋼矢板本体とこれを補剛する形鋼等の補剛材とからなる組合せ鋼矢板壁を構築するに際し、鋼矢板本体と補剛材とを略全長に渡って固定せずに、補剛材を鋼矢板壁の土圧を受ける側や相対的に土圧が高い側に配置しても、土圧により補剛材から鋼矢板本体が引き離されることがなく、重ね梁式組合せ鋼矢板壁として断面剛性を向上することができる。

本発明の第１実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第３実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 第３実施形態の変形例となる組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 第３実施形態の別の変形例となる組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 第３実施形態のさらに別の変形例となる組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第４実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 第４実施形態の変形例となる組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第５実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第６実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 本発明の第７実施形態に係る組合せ鋼矢板壁を示す平面図である。 土圧受け部の好ましい幅の算出方法を説明するための図である。 土圧受け部の好ましい幅の算出方法を説明するための図である。 土圧受け部の好ましい幅の算出方法を説明するための図である。 土圧受け部の好ましい幅の算出方法を説明するための図である。 土圧受け部の好ましい幅の別の算出方法を説明するための図である。 従来の組合せ鋼矢板を示す斜視図である。 従来の組合せ鋼矢板壁と重ね梁式組合せ鋼矢板壁の作用を説明するための図である。 従来の重ね梁式組合せ鋼矢板壁（の一部）を示す斜視図である。 従来の重ね梁式組合せ鋼矢板を示す平面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態を示す図である。
図１に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁２６は、従来と同様のハット形の鋼矢板本体１と、鋼矢板本体１を補剛する補剛材として機能し、一対のフランジ２２，２３の左右幅が異なるＨ形鋼２４とからなるものである。鋼矢板本体１は、上述のように、ウェブ２、フランジ３、アーム４および継手５を備えており、隣接する鋼矢板本体１と継手５を介して接続されている。Ｈ形鋼２４は、ウェブ２５の両端部にそれぞれ相対的に左右幅（フランジ幅）の狭いフランジ２２と、このフランジ２２より左右幅の広いフランジ２３とを備えている。

幅の狭いフランジ２２は、鋼矢板本体１のウェブ２の左右幅より少し幅の狭い幅を有し、ウェブ２に接触させられる矢板接触部となっている。この例では、幅の狭いフランジ２２が鋼矢板本体１の谷側（凹側）となる面でウェブ２に接触している。
なお、幅の狭いフランジ２２を鋼矢板本体１の山側（凹側）の面でウェブ２に接触させる場合には、幅の狭いフランジ２２の左右幅の方が鋼矢板本体１のウェブ２の左右幅より広くなってもよい。

また、鋼矢板壁２６を構築した際に、鋼矢板本体１に対して、土留め壁として土砂を支えて土圧（図中において矢印で示す。）がかかる側にＨ形鋼２４が配置される。幅の広いフランジ２３は、幅の狭いフランジ２２を鋼矢板本体１に接触した状態で、鋼矢板本体１と離れた側に配置されることになる。すなわち、幅の広いフランジ２３は、補剛材としてのＨ形鋼２４において主に土圧を受ける土圧受け部となっている。また、Ｈ形鋼２４のウェブ２５は、矢板接触部としてのフランジ２２と土圧受け部としてのフランジ２３とを接続する接続部として機能する。

組合せ鋼矢板壁２６は、通常の鋼矢板壁と同様に、鋼矢板本体１どうしが継手５を介して接続するように鋼矢板本体１を地盤に埋設（打設、圧入等）するとともに、各鋼矢板本体１毎にＨ形鋼２４を埋設することにより構築される。そして、複数の鋼矢板本体１が接続されているとともに、鋼矢板壁２６の同じ面側において、各鋼矢板本体１のウェブ２にＨ形鋼２４の幅の狭いフランジ２２の外面が接触した状態となっている。

組合せ鋼矢板壁２６の施工においては、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とを別々に埋設するものとしてもよいし、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とを一体にして埋設してもよい。また、一本の鋼矢板本体１を埋設した後に一本のＨ形鋼２４を埋設していくことを繰り返すものとしてもよいし、複数の鋼矢板本体１を埋設した後に複数のＨ形鋼２４を順次埋設していくものとしてよい。鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とは、基本的に接合しないが、一方の端部同士を接合したり係合できるようにしてもよく、特に鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とを一体に地盤に打設や圧入する場合に、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４との下端側を互いに接合してもよい。

この組合せ鋼矢板壁２６においては、鋼矢板本体１が土圧のかからない側（相対的に土圧が低い側）に配置され、Ｈ形鋼２４が土圧のかかる側（相対的に土圧が高い側）に配置される。例えば、組合せ鋼矢板壁２６をその上端付近まで埋設して構築した後に、組合せ鋼矢板壁２６で仕切られる地盤の二つの区域の一方の区域側を掘削した場合は、掘削された区域側が土圧のかからない側であり、掘削されていない区域側が土圧のかかる側である。また、組合せ鋼矢板壁２６の上部が地盤上に露出するように組合せ鋼矢板壁を構築した後に、仕切られた二つの区域のうちの一方の区域側に土砂を充填する場合は、土砂が充填される一方の区域側が土圧のかかる側であり、他方の区域側が土圧のかからない側である。

この状態で、Ｈ形鋼２４には、幅の広いフランジ２３から主に土圧が作用し、鋼矢板本体１では、隣り合うＨ形鋼２４の同士の間から鋼矢板本体１に土圧が作用することになる。Ｈ形鋼２４では、フランジ２３の左右幅を広くすることで、受ける土圧が大きくなり、鋼矢板本体１では、左右幅の広いフランジ２３に遮られることにより受ける土圧が弱くなる。

ここで、フランジ２３の幅が十分に広くＨ形鋼２４にかかる土圧が十分に高くなると、土圧により鋼矢板本体１にＨ形鋼２４が押し付けられて、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とが接触した状態が維持されるとともに、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とのたわみ挙動が一致することになる。なお、フランジ２３の幅が不十分だと、Ｈ形鋼２４にかかる土圧による変形よりも、鋼矢板本体１の土圧による変形が大きくなってしまい、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４が土圧により離れてしまい、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４のたわみ挙動が一致せず重ね梁として機能しない。

したがって、フランジ２３の幅は、Ｈ形鋼２４の土圧による変形より鋼矢板本体１の土圧による変形が大きくならないように設定される。すなわち、Ｈ形鋼２４から鋼矢板本体１が土圧により離れないようにフランジ２３の幅が設定される。このようなフランジ２３の幅は、鋼矢板本体１およびＨ形鋼２４の形状、サイズ、板厚、材質等に基づく強度や、地盤を構成する土砂の条件等に基づいて計算もしくは実験的に求められることになる。なお、隣り合うフランジ２３の幅が鋼矢板本体１の有効幅を超えると、互いのフランジ２３が接触する状態となり、鋼矢板本体１の後側を完全に覆った状態となる。この場合は、鋼矢板本体１側に直接的に土圧がかかる状態とならず、鋼矢板本体１がＨ形鋼２４から離れることはない。しかし、必要以上の鋼材が使用されることになるので、幅の広いフランジ２３の幅は、鋼矢板本体１の有効幅以下とすることが好ましい。

このＨ形鋼２４のフランジ２３の幅が十分広い場合には、鋼矢板本体１にＨ形鋼２４を溶接等により固定してない状態で、Ｈ形鋼２４を鋼矢板本体１に対して土圧のかかる側、または相対的に土圧が高くなる側に配置しても、Ｈ形鋼２４から鋼矢板本体１が離れることがなく、Ｈ形鋼２４と鋼矢板本体１とのたわみ挙動が一致する。これにより、組合せ鋼矢板壁２６は、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とが重ね梁として機能して土圧を支持するので、鋼矢板本体１からなる鋼矢板壁よりも土圧による変形量を小さくすることができる。

組合せ鋼矢板２６の曲げモーメントに対する物体の変形のしにくさを表した量である断面二次モーメントａは、鋼矢板本体１とＨ形鋼２４とが重ね梁として機能する場合、鋼矢板本体１の断面二次モーメントｂと、Ｈ形鋼２４の断面二次モーメントｃとの足し合わせにより求めることができる。すなわち、ａ＝ｂ＋ｃとなる。
なお、第１実施形態では、鋼矢板本体１の谷側となる面にＨ形鋼２４を配置したが、山側となる側面にＨ形鋼２４を配置してもよい（図２参照）。但し、鋼矢板本体１の谷側となる面にＨ形鋼２４を配置した場合よりも、山側となる面にＨ形鋼２４を配置した方が、鋼矢板本体１の接続方向（前記左右となる方向）、すなわち、組合せ鋼矢板壁２６の延在する長さ方向と直交する方向に沿った長さ（厚さ）が長くなる。したがって、打設スペースは鋼矢板本体１の谷側となる面にＨ形鋼２４を配置する方が小さくて済む。

次に、本発明の第２実施形態を図２に基づいて説明する。
図２に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁３６は、第１実施形態と同様のハット形の鋼矢板本体１と、一対のフランジ３２の幅が互いに等しい一般的な形状のＨ形鋼３３と、土圧受け部材となる鋼板３４とから構成されている。なお、鋼板３４は、形鋼としての平鋼であってもよい。第２実施形態においては、矢板接触部材であるＨ形鋼３３の一方のフランジ３２が鋼矢板本体１のウェブ２に接触させられ、他方のフランジ３２にフランジ３２より幅の広い鋼板３４が土圧受け部材として取り付けられる。この構造ではＨ形鋼３３の鋼矢板本体１に接触している一方のフランジ３２が矢板接触部、鋼板３４が土圧受け部、Ｈ形鋼のウェブ３５および鋼板３４が取り付けられる他方のフランジ３２が接続部として機能する。

すなわち、第１実施形態では、Ｈ形鋼３３の一対のフランジ２２，２３の幅を互いに異なるものとすることにより、幅の狭いフランジ２２を矢板接触部とし、幅の広いフランジ２３を土圧受け部としていたが、第２実施形態では、フランジ３２より幅の広い鋼板３４を他方のフランジ３２に取り付けることで、鋼板３４を土圧受け部（土圧受け部材）としている。
鋼板３４は、鋼矢板本体１およびＨ形鋼３３と同様に長尺な構造を有するもので、Ｈ形鋼３３とほぼ同じ長さを有するものとなっている。
また、鋼板３４の長さ方向と直交する左右幅は、第１実施形態の幅の広いフランジ２３の左右幅と同様に決定される。

Ｈ形鋼３３のフランジ３２の左右幅は、第１実施形態のＨ形鋼２４の幅の狭いフランジ２２と同様に鋼矢板本体１のウェブ２の左右幅より少し短いものとなっている。

組合せ鋼矢板壁３６を施工する際には、鋼矢板本体１、Ｈ形鋼３３、鋼板３４を一体として施工してもよいし、それぞれ別々に施工してもよいし、鋼矢板本体１を施工し、これらとは別にＨ形鋼３３と鋼板３４とを一体に施工してもよいし、鋼矢板本体１とＨ形鋼３３とを一体に施工し、これらとは別に鋼板３４を施工してもよい。これらの施工に対して各部材の施工順は任意に決められる。

第２実施形態の組合せ鋼矢板壁３６は、第１実施形態の組合せ鋼矢板壁２６と同様の作用効果を奏する。また、第１実施形態では、補剛材として、Ｈ形鋼２４以外の部材を必要とせず、施工性に優れるが、一般的なＨ形鋼と異なる形状のＨ形鋼２４を必要とする。それに対して、第２実施形態では、補剛材としてＨ形鋼３３のほかに鋼板３４が必要となるが、Ｈ形鋼３３として一般的な形状のものを用いることができる。

なお、図２では、鋼矢板本体１の山側となる面にＨ形鋼３３を配置しているが、鋼矢板本体１の谷側となる面にＨ形鋼３３を配置する方が打設スペースは小さくて済む。
また、Ｈ形鋼３３の他方のフランジ３２と、鋼板３４との接合方法は、例えば、コーピング、溶接、ボルト、ドリルねじのいずれか、またはこれらのうちのいくつかの組合せで行うことができる。また、Ｈ形鋼３３と鋼板３４とは、ほぼ全長に渡って接合する必要はなく、例えば、上端部もしくは下端部だけを接合するものであってもよい。また、Ｈ形鋼３３と鋼板３４とを接合しないものとしてもよい。なお、コーピングは、鋼矢板式岸壁で、鋼矢板頭部を巻き込んで打設するコンクリートであり、このコンクリートにより鋼矢板本体１、Ｈ形鋼３３、鋼板３４が接合された状態となる。
また、このような第２実施形態の組合せ鋼矢板壁３６における断面二次モーメントは、鋼矢板本体１、Ｈ形鋼３３および鋼板３４それぞれの断面二次モーメントを足し合わせることにより求めることができる。

次に、本発明の第３実施形態を図３に基づいて説明する。
図３に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁４７は、第２実施形態と同様の鋼矢板本体１と、第２実施形態と同様の矢板接触部材としてのＨ形鋼３３と、土圧受け部材として第２実施形態の鋼板に代えて補剛用鋼矢板４２とからなるものである。この例で補剛用鋼矢板４２は、ウェブ４３と、その左右側縁にそれぞれウェブ４３に対して斜めで互いに広がるように設けられたフランジ４４と、フランジ４４の先端部に設けられた継手４５とからなるＵ形の鋼矢板である。なお、補剛用鋼矢板４２は、接続して用いる必要はないので、継手４５がなくてもよい。

この例では、矢板接触部材であるＨ形鋼３３の鋼矢板本体１に接触する一方のフランジ３２が矢板接触部であり、Ｈ形鋼３３の他方のフランジ３２に接触する補剛用鋼矢板４２が土圧受け部であり、Ｈ形鋼３３のウェブ３５および補剛用鋼矢板４２に接触する他方のフランジ３２が接続部である。矢板接触部としてのＨ形鋼３３の一方のフランジ３２の左右幅より、土圧受け部材としての補剛用鋼矢板４２の左右幅の方が広くなっている。また、鋼矢板本体１のウェブ２および補剛用鋼矢板４２のウェブ４３の左右幅より、Ｈ形鋼３３のフランジ３２の左右幅の方が少し狭くなっている。また、Ｈ形鋼３３の一対のフランジ３２のうちの一方のフランジ３２は、鋼矢板本体１の谷側に接触し、他方のフランジ３２は、補剛用鋼矢板４２の谷側に接触している。

第３実施形態の組合せ鋼矢板壁４７は、第２実施形態の組合せ鋼矢板壁３６における鋼板３４を補剛用鋼矢板４２に代えたものであり、第２実施形態と同様の方法で、組合せ鋼矢板壁４７を構築することができ、また、第２実施形態の組合せ鋼矢板壁３６と同様の作用効果を得ることができる。また、補剛用鋼矢板４２の左右幅は、第１実施形態のＨ形鋼２４の幅の広い方のフランジ２３の左右幅と同様に決定することができる。
なお、補剛用鋼矢板４２としては、Ｕ形鋼矢板以外に、ハット形鋼矢板、直線形鋼矢板等を用いることが可能である。

図４から図６は、第３実施形態の組合せ鋼矢板壁４７の変形例を示すものである。
図４に示す変形例としての組合せ鋼矢板壁５２は、第３実施形態のＵ形の補剛用鋼矢板４２に代えて、ハット形の補剛用鋼矢板５３を用い、かつ、補剛用鋼矢板５３のうちの一方の継手を無くしたものである。それ以外の構成については、第３実施形態と同様の構成を有するものとなっている。

なお、補剛用鋼矢板５３は、ハット形の鋼矢板本体１と略同様に、ウェブ５４、フランジ５５およびアーム５６とを備え、一方のアーム５６に継手５７を備え、他方のアーム５６には継手５７が設けられていないものとなっている。接合に使われない継手５７を一つ設けないことで、コストの低減を図ることができる。また、継手５７を両方とも設けないものとしてもよい。

図５に示す変形例としての組合せ鋼矢板壁６２は、図３に示す第３実施形態において、補剛用鋼矢板４２の谷側にＨ形鋼３３のフランジ３２を接触していたのに対して、補剛用鋼矢板４２の山側にＨ形鋼３３のフランジ３２を接触したものであり、それ以外の構成は第３実施形態と同様の構成を有するものとなっている。なお、スペース効率的には、図３に示す第３実施形態の組合せ鋼矢板壁４７のように、補剛用鋼矢板４２の谷側にＨ形鋼３３のフランジ３２を接触することが好ましい。

図６に示す変形例としての組合せ鋼矢板壁７２は、第３実施形態のＵ形の補剛用鋼矢板４２に代えて、図４に示す補剛用鋼矢板５３と同様に、一方の継手のないハット形の補剛用鋼矢板５３を用い、かつ、補剛用鋼矢板４２の山側にＨ形鋼３３のフランジ３２を接触したものであり、それ以外の構成は第３実施形態と同様の構成を有するものとなっている。なお、上述のようにスペース効率的には、補剛用鋼矢板５３の谷側にＨ形鋼３３を接触させることが好ましい。

次に、本発明の第４実施形態を図７に基づいて説明する。
図７に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁８６は、第１実施形態と同様の鋼矢板本体１と、第２実施形態と同様のＨ形鋼３３と、土圧受け部材として第２実施形態の鋼板３４に代えて補剛用Ｈ形鋼８２とからなるものである。

第４実施形態の組合せ鋼矢板壁８６は、第２実施形態と同様の方法で、組合せ鋼矢板壁８６を構築することができ、また、第２実施形態の組合せ鋼矢板壁３６と同様の作用効果を得ることができる。また、Ｈ形鋼８２のウェブ８３の幅は、第１実施形態のＨ形鋼２４の幅の広い方のフランジ２３の左右幅と同様に決定することができる。

図８は、図７の組合せ鋼矢板壁８６の変形例を示すものである。
図７に示す組合せ鋼矢板壁８６は、補剛用Ｈ形鋼８２のウェブ８３を、Ｈ形鋼３３の他方のフランジ３２に接触させて、補剛用Ｈ形鋼８２のウェブ８３を土圧受け部材としたが、図８の組合せ鋼矢板壁９６は、補剛用Ｈ形鋼９２の一方のフランジ９４を、Ｈ形鋼３３の他方のフランジ３２に接触させて、補剛用Ｈ形鋼９２の一方のフランジ９４と他方のフランジ９４を土圧受け部材としたものである。この補剛用Ｈ形鋼９２は、ウェブ９３とその両端部にそれぞれ設けられたフランジ９４とからなるものである。

矢板接触部材となるＨ形鋼３３のフランジ３２より、土圧受け部材となる補剛用Ｈ形鋼９２のフランジ９４の方が幅が広くなっている。この変形例においても、上述の第４実施形態と同様の作用効果を得ることができる。また、補剛用Ｈ形鋼９２のフランジ９４の幅は、第１実施形態のＨ形鋼２４の幅の広い方のフランジ２３の左右幅と同様に決定することができる。

また、鋼矢板本体としては、以下に説明するように、Ｕ型鋼矢板やＺ型鋼矢板を用いることもできる。
本発明の第５実施形態を図９に基づいて説明する。
図９に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁６４は、Ｕ形の鋼矢板本体６５と、第２の実施形態と同様の、一対のフランジ３２の幅が互いに等しい一般的な形状のＨ形鋼３３と、土圧受け部材となる鋼板３４とから構成されている。またこの例では、鋼矢板本体が１枚おきに補剛されている。

本発明の第６実施形態を図１０に基づいて説明する。
図１０に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁６７は、Ｚ形の鋼矢板本体６８と、第２の実施形態と同様の、一対のフランジ３２の幅が互いに等しい一般的な形状のＨ形鋼３３と、土圧受け部材となる鋼板３４とから構成されている。Ｈ形鋼３３の矢板接触部となるフランジ３２は、隣接する鋼矢板本体６８の継手６９a、６９ｂの接続部において鋼矢板本体６８に接触される。

本発明の第７実施形態を図１１に基づいて説明する。
図１１に示すように、この例の組合せ鋼矢板壁７１は、Ｚ形の鋼矢板本体６８と、第２の実施形態と同様の、一対のフランジ３２の幅が互いに等しい一般的な形状のＨ形鋼３３と、土圧受け部材となる鋼板３４とから構成されている。Ｈ形鋼３３の矢板接触部となるフランジ３２は、隣接する鋼矢板本体６８の継手６９ａ、６９ｂの接続部においてスペーサー７０を介して鋼矢板本体に接触される。

以上のように、各種鋼矢板の土圧がかかる側（土圧が高くなる側）に補剛材を配置しても、補剛材に広い左右幅を備えた土圧受け部（土圧受け部材）を設けることで、補剛材が大きな土圧を受けて、鋼矢板と補剛材とのたわみ挙動がほぼ同様となり、組合せ鋼矢板の断面２次モーメントを高めることができる。また、図示した実施形態の例では、図９を除き、全ての鋼矢板本体が補剛されているが、鋼矢板壁の断面性能が許容されるのであれば、例えば鋼矢板本体を１枚おきに補剛する等、鋼矢板壁を構成する鋼矢板本体の全てが補剛されていなくてもよい。

さらに、土圧受け部（土圧受け部材）の好ましい左右幅（の下限値）ついて、算出方法を図１２から図１５に基づいて説明する。
土塊内の任意の面での応力状態を示す基本的な表示となるものとして、図１２に示す「モールの応力円」がある。図１２（a）で示すように土塊に上下左右より応力が作用した場合、任意の面ABでの主応力σとせん断応力τは、図１２（b）のモールの応力円上のσ，τの値となる。図１３に示す式（１）のラインは、モール・クーロンの破壊基準と呼ばれ、土塊に作用する応力が大きくなり、破壊基準のラインに接すると土塊は破壊に至る。なお、このときの図１２における破壊面角度θはθ=45°+φ/2となる。

一方、本発明の組合せ鋼矢板壁を考えた場合、図１４の斜線に示す部分に対して、図１５に示すように矢板壁に垂直な方向に長さdx分抜き出して力の釣り合いを考えると、下式（２）が成り立つ。

ここで、式（２）のせん断力τ₀において、式（１）で示すような最大のせん断力が作用すると考えると、下式（３）が成立し、式（２）と式（３）より、式（４）が成り立つ。

x=0での主働土圧（すなわち、土圧受け部にかかる土圧）をP₀とすると、x=Hでの土圧（すなわち、鋼矢板本体に直接作用する土圧）σ_hsは以下のようになる。

式（５），（６）より、鋼矢板本体に直接土圧が作用しない（すなわちσ_hs≦0となる）ような土圧受け部の左右幅Ｘは、式（７），（８）となる。

以上より、土圧受け部の左右幅Ｘが式（７），（８）で示される範囲であれば、鋼矢板本体に直接土圧が作用せず、鋼矢板本体と補剛材のたわみ挙動が一致し、重ね梁式の組合せ鋼矢板とみなすことができると考えられる。

さらに、土圧受け部の好ましい左右幅（の下限値）ついて、別の算出方法を下記の参考文献１の考え方を応用しつつ図１６を用いて説明する。
［参考文献１：野本哲也，今泉繋良，阿部秀治，坪井正行，二見智子；基盤の局所沈下に伴う敷設高密度ポリエチレン（HDPE）ジオメンブレンの伸び挙動評価の模型実験，土木学会論文集No.652／lll-51,35-45,200.6］

参考文献１では、廃棄物処分場に敷設されるジオメンブレンに対して、その基盤の局所沈下を起こった際の引張ひずみの評価方法が提案されている。その本文中で、下式（９）の砂層のすべり面を仮定して、ジオメンブレンのひずみを算出している（参考文献１の図１およびp.42の式（１５）参照）。

その考え方を水平方向に適用して、鋼矢板壁に作用する土圧と考える。図１６に示すように、土圧受け部から式（９）の角度αに伸ばした線が、鋼矢板壁本体にぶつかる前に交差する条件であれば、鋼矢板本体に直接土圧が作用して補剛材と離れるように変形する条件ではないと考えられる。したがって、土圧受け部の左右幅が下式（１０）を満たせば、鋼矢板本体に直接土圧が作用して補剛材と離れるように変形することはないと考えられる。

以上より、土圧受け部の左右幅Ｘが式（１０）で示される範囲であっても、矢板に直接土圧が作用せず、鋼矢板本体と補剛材のたわみ挙動が一致し、重ね梁式の組合せ鋼矢板とみなすことができると考えられる。

１ 鋼矢板本体
２２ フランジ（矢板接触部）
２３ フランジ（土圧受け部）
２４ Ｈ形鋼（補剛材、形鋼）
２５ ウェブ（接続部）
２６ 組合せ鋼矢板壁
３２ フランジ（矢板接触部、接続部）
３３ Ｈ形鋼（形鋼、矢板接触部材）
３４ 鋼板（土圧受け部材）
３５ ウェブ（接続部）
３６ 組合せ鋼矢板壁
４２ 補剛用鋼矢板（土圧受け部材）
４７ 組合せ鋼矢板壁
５２ 組合せ鋼矢板壁
５３ 補剛用鋼矢板（土圧受け部材）
６２ 組合せ鋼矢板壁
７２ 組合せ鋼矢板壁
８２ 補剛用Ｈ形鋼（土圧受け部材）
８３ ウェブ（土圧受け部）
８６ 組合せ鋼矢板壁
９２ 補剛用Ｈ形鋼（土圧受け部材）
９４ フランジ（土圧受け部）
９６ 組合せ鋼矢板壁

Claims (5)

1. 鋼矢板本体と、当該鋼矢板本体に実質的に接触して当該鋼矢板本体の軸方向に沿って配置される長尺な補剛材とを備え、前記鋼矢板本体を隣接する前記鋼矢板本体と継手を介して連続して配置することで構築する組合せ鋼矢板壁であって、
   前記鋼矢板本体と前記補剛材とは略全長に渡る固定はされておらず、
   前記補剛材は、前記連続配置した鋼矢板本体により仕切られた二つの区域のうちの相対的に土圧の高い区域側に配置され、
   前記補剛材は、前記鋼矢板本体に実質的に接触する矢板接触部と、前記矢板接触部から離れた位置に設けられる土圧受け部と、これら矢板接触部および土圧受け部の間にあってこれら矢板接触部および土圧受け部を接続された状態とする接続部とを備え、
   前記土圧受け部の左右幅Ｘは、次式（ａ）および（ｂ）の条件を満たすことを特徴とする組合せ鋼矢板壁。
   

   
2. 鋼矢板本体と、当該鋼矢板本体に実質的に接触して当該鋼矢板本体の軸方向に沿って配置される長尺な補剛材とを備え、前記鋼矢板本体を隣接する前記鋼矢板本体と継手を介して連続して配置することで構築する組合せ鋼矢板壁であって、
   前記鋼矢板本体と前記補剛材とは略全長に渡る固定はされておらず、
   前記補剛材は、前記連続配置した鋼矢板本体により仕切られた二つの区域のうちの相対的に土圧の高い区域側に配置され、
   前記補剛材は、前記鋼矢板本体に実質的に接触する矢板接触部と、前記矢板接触部から離れた位置に設けられる土圧受け部と、これら矢板接触部および土圧受け部の間にあってこれら矢板接触部および土圧受け部を接続された状態とする接続部とを備え、
   前記土圧受け部の左右幅Ｘは、次式（ｃ）の条件を満たすことを特徴とする組合せ鋼矢板壁。
   

   
3. 前記補剛材はＨ形鋼からなり、当該Ｈ形鋼の一方のフランジが前記矢板接触部とされ、他方のフランジが土圧受け部とされ、ウェブが接続部とされ、前記一方のフランジより前記他方のフランジの幅が広くされていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の組合せ鋼矢板壁。
4. 前記補剛材は、矢板接触部材と土圧受け部材とを備え、前記矢板接触部材は前記矢板接触部および接続部を備え、前記土圧受け部材は前記土圧受け部を備えている請求項１または請求項２に記載の組合せ鋼矢板壁。
5. 前記矢板接触部材がＨ形鋼であり、前記土圧受け部材が鋼板、形鋼または鋼矢板のいずれかであることを特徴とする請求項４に記載の組合せ鋼矢板壁。

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