JP7344056B2 - 水路 - Google Patents

Description

本発明は、水路に関する。

従来、灌漑用水路、農業用水路、工業用水路等の水路が知られている。このような水路は、Ｕ字状の鋼板が用いられて、地面に掘られた溝に設置される。水路に関する技術としては、特許文献１～５の開示技術が提案されている。

特許文献１のコルゲートフリュームは、撥水性塗装を施した横断面が頂部とそれに続く傾斜部からなる形状の切梁を、頂部を上方にしてコルゲートフリューム本体の上縁部に取付けたことを特徴とする。

特許文献２の波付鋼板の設計方法は、波の深さがＨの波形の波付鋼板からなる、両側壁と底部とでＵ字形をなし底部直線部長さｄの波付鋼板フリュームを構成する波形鋼板の波形状を設計する方法である。

特許文献３の角度部用ステンレス水路材の製造方法は、流路方向に波形断面をなす波付けステンレス材からなる複数のステンレス水路材を流路方向に連結して構成するステンレス水路における角度部用のステンレス水路材を製造する方法である。

特許文献４の波型鋼板製水路部材は、流路方向に沿った断面が波形に形成された波付け鋼材を用いた波型鋼板製水路部材であって、波付け鋼材は、ステンレスである。

特許文献５の水路は、波付け方向と直交する方向にＵ字状に折り曲げられた波形鋼板からなる水路本体と、水路本体の上縁部に、水路本体の長手方向に沿って取り付けられた腹起し材と、腹起し材間に取り付けられた切梁とから構成される水路において、腹起し材は、緩衝部材を介して水路本体に取り付けられていることを特徴とする。

実開平１－１６７４８７号公報 国際公開２０１３／２０９５号公報 特開２０１５－１６９０５６号公報 特開２０１８－１６２５９４号公報 特開２０１８－７６６５９号公報

特許文献１～５の開示技術では、Ｕ字状の鋼板の上端部に腹起し材が取り付けられ、更に腹起し材同士に切梁が取り付けられる。このような鋼板が用いられる水路は、液状化や不同沈下等が発生しやすい軟弱地盤に設置され、軟弱地盤の変動に追従できるように、比較的撓みやすい板厚の薄い鋼板が用いられる。そして、腹起し材と切梁とにより剛性を高めることで、鋼板の撓みを低減させる。

ところで、豪雪地帯に水路を構築する場合、切梁に積雪荷重が作用してしまう。積雪荷重による影響を低減させるため、切梁の本数を減らして切梁同士の間隔を大きくし、腹起し材の断面積を増加させることもある。しかしながら、板厚の薄い波形鋼板の上端部に、断面積の大きい腹起し材が連結されることにより、波形鋼板の側壁部分には大きな荷重が作用することになる。従来の水路９では、図１０に示すように、波形鋼板９２と腹起し材９３と連結する場合、波形鋼板９２の上下方向に延びる側壁部分９２１にアングル材９６を介して腹起し材９３が連結される。板厚の薄い波形鋼板９２の側壁部分９２１には、アングル材９６と連結するためのボルト孔９４が形成され、このボルト孔９４に水平方向に延びるボルト９７が貫通されてアングル材９６と波形鋼板９２とがボルト接合される。このボルト９７は、腹起し材９３の下側に配置され、流下方向に所定の間隔を空けて設けられる。このため、ボルト９７には、腹起し材９３の荷重によるせん断力に加えて、不同沈下等に追従するように波形鋼板の変形に伴うせん断力が作用することになる。その結果、側壁部分９２１のボルト孔９４から波形鋼板９２が破断するおそれがあり、腹起し材９３を安定して保持することができず、水路としての機能を発揮できないおそれがあった。

そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、腹起し材を安定して保持することが可能となる水路を提供することにある。

第１発明に係る水路は、鋼板が用いられ、一対の側壁部と底部とによりＵ字状に形成される水路本体と、一対の前記側壁部の上端部に設けられ、前記水路本体の延伸方向に直交する幅方向に離間させて設けられる腹起し材と、前記幅方向に離間した前記腹起し材同士を連結する切梁と、を備え、前記水路本体は、一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が鋼板が折り曲げられて形成されるフランジ部を有し、前記腹起し材は、前記フランジ部に載置され、前記フランジ部とボルト接合され、前記水路本体は、前記腹起し材と前記切梁とが連結されることで、水平方向に対して傾斜して折り曲げて形成される前記フランジ部が水平方向に沿って延びるものとなることを特徴とする。

第２発明に係る水路は、第１発明において、前記水路本体は、一方の前記フランジ部と他方の前記フランジ部とが前記水路本体の外側方向に向けて一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が折り曲げられて形成されることを特徴とする。

第３発明に係る水路は、第１発明において、前記水路本体は、一方の前記フランジ部と他方の前記フランジ部とが前記水路本体の内側方向に向けて一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が折り曲げられて形成されることを特徴とする。

本発明によれば、腹起し材を安定して保持することが可能となる水路を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係る水路の一例を示す斜視図である。 図２は、第１実施形態に係る水路の一例を示す平面図である。 図３は、第１実施形態に係る水路の一例を示す正面図である。 図４は、図３のａ部拡大図である。 図５は、図３のＡ－Ａ断面図である。 図６は、切梁が連結される前の第２実施形態に係る水路の一例を示す斜視図である。 図７（ａ）は、図６のｂ部の拡大図であり、図７（ｂ）は、切梁を連結した状態の第２実施形態に係る水路を示す拡大図である。 図８は、第３実施形態に係る水路の一例を示す正面図である。 図９は、図８のｃ部拡大図である。 従来の水路における波形鋼板と腹起し材との連結部を示す図である。

以下、本発明を適用した水路を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る水路１の一例を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る水路１の一例を示す平面図である。図３は、第１実施形態に係る水路１の一例を示す正面図である。以下、上下方向Ｚとし、上下方向Ｚに直交する方向を延伸方向Ｘとし、上下方向Ｚと延伸方向Ｘに直交する方向を幅方向Ｙとする。

水路１は、不同沈下や液状化等が発生しやすい軟弱地盤に設けられる。水路１は、豪雪地帯等に設けられる。水路１は、水路本体２と、腹起し材３と、切梁４と、を備える。

水路本体２は、鋼板が用いられる。鋼板は、コルゲート鋼板等の波形鋼板が用いられる。水路本体２は、一対の側壁部２１、２１と、一対の側壁部２１、２１を繋ぐ底部２２とを有する。水路本体２は、一対の側壁部２１、２１と、底部２２とにより延伸方向Ｘに直交する断面においてＵ字状に形成される。

水路本体２は、延伸方向Ｘに向けて延びて形成される。水路本体２は、Ｌ字状に形成された２枚の鋼板が、底部２２でボルト接合されて断面Ｕ字状に形成される。水路本体２は、延伸方向Ｘに隣接する鋼板同士が互いにボルト接合された鋼板継手部２５を有する。水路本体２は、断面Ｕ字状に形成された鋼板が用いられ、延伸方向Ｘにボルト接合されて複数連結され、延伸方向Ｘに向けて延びて形成されてもよい。

図４は、図３のａ部拡大図である。水路本体２は、側壁部２１の上端部２１ａに、鋼板が折り曲げられて形成されたフランジ部２３を有する。一方のフランジ部２３と幅方向Ｙに離間した他方のフランジ部２３とは、水路本体２の外側方向に、向けて折り曲げられて形成される。フランジ部２３は、鋼板が水平方向に沿って延びて形成される。フランジ部２３は、側壁部２１に近接する側の端部を基端部２３ａとし、側壁部２１から離間する側の端部を先端部２３ｂとしたとき、基端部２３ａと先端部２３ｂとが上下方向Ｚにおいて略同じ高さに配置される。フランジ部２３は、貫通孔２４が形成され、ボルト８が貫通される。

腹起し材３は、図３に示すように、幅方向Ｙに離間して一対となって、それぞれフランジ部２３に載置される。腹起し材３は、例えばＨ形鋼が用いられる。腹起し材３は、断面Ｌ字状に形成されるアングル材、断面コの字状に形成されるＣ形鋼等であってもよい。

腹起し材３は、図４に示すように、貫通孔３１が形成され、ボルト８が貫通される。腹起し材３は、フランジ部２３に載置され、貫通孔２４と貫通孔３１とに貫通されるボルト８により、水路本体２のフランジ部２３とボルト接合される。

図５は、図３のＡ－Ａ断面図である。切梁４は、幅方向Ｙに離間した一対の腹起し材３、３同士を連結する。切梁４は、例えば鋼管が用いられる。切梁４は、Ｌ字状に形成されるアングル材、角形鋼管、丸鋼、Ｈ鋼等であってもよい。切梁４は、板材からなる取付プレート４１を介して腹起し材３にボルト接合される。

本実施形態によれば、鋼板が用いられ、一対の側壁部と底部とによりＵ字状に形成される水路本体２と、水路本体２の延伸方向Ｘに直交する幅方向Ｙに離間させて一対の側壁部２１の上端部２１ａに設けられる腹起し材３と、幅方向Ｙに離間した腹起し材３同士を連結する切梁４と、を備え、水路本体２は、側壁部２１の上端部２１ａに、鋼板が折り曲げられて形成されるフランジ部２３を有し、腹起し材３は、フランジ部２３に載置され、フランジ部２３とボルト接合される。すなわち、水路本体２と腹起し材３との間にアングル材等の部材を介在させることなく、水路本体２のフランジ部２３と腹起し材３とが直接ボルト８によりボルト接合されることとなる。

これにより、フランジ部２３にのみボルト８が貫通される貫通孔２４を形成すればよく、側壁部２１の上下方向Ｚに延びる部分にアングル材等を固定するための孔を形成する必要がない。このため、水路本体２自体の耐力を向上させることができる。

そして、不同沈下等の地盤の変動に伴って側壁部２１が変形したとしても、側壁部２１の上下方向Ｚに延びる部分にアングル材等を固定するための孔がないことから、水路本体２の側壁部２１の破断等を抑制することができる。また、地盤が変動したとき、フランジ部２３の変形は、側壁部２１の変形よりも小さいため、ボルト８が腹起し材３とフランジ部２３との間でのせん断力に抵抗でき、フランジ部２３の破断等を抑制できる。その結果、腹起し材３を安定して保持することが可能となり、水路としての機能を発揮させることができる。

また、本実施形態によれば、水路本体２のフランジ部２３と腹起し材３とが直接ボルト８によりボルト接合されることとなる。これにより、水路本体２と腹起し材３との間にアングル材等の部材を介在させる必要がないため、水路本体２と腹起し材３とを連結する作業を短時間で行うことができる。このため、施工性を向上させることが可能となる。

更に、本実施形態によれば、水路本体２は、一方のフランジ部２３と他方のフランジ部２３とが互いに遠ざかる方向に向けて鋼板が折り曲げられて形成される。これにより、水路本体２を上下方向Ｚに積み重ねることが可能となる。このため、水路１を構築する際、水路本体２を上下方向Ｚに積み重ねて運搬することができ、施工性を向上させることが可能となる。

（第２実施形態）
図６は、切梁４が連結される前の第２実施形態に係る水路１の一例を示す斜視図である。図７（ａ）は、図６のｂ部の拡大図であり、図７（ｂ）は、切梁４を連結した状態の第２実施形態に係る水路１を示す拡大図である。図７（ｂ）は、図６のｂ部拡大図に対応する。

第２実施形態に係る水路１では、水路本体２は、腹起し材３と切梁４とが連結されることで、鋼板が水平方向に対して傾斜して折り曲げて形成されるフランジ部２３が水平方向に沿って延びるものとなる点で、第１実施形態に係る水路１と相違する。

すなわち、第２実施形態における水路本体２では、図６及び図７（ａ）に示すように、腹起し材３と切梁４とが連結される前において、フランジ部２３は、先端部２３ｂが基端部２３ａよりも上下方向Ｚにおいて上側に配置されるように、鋼板が水平方向に対して傾斜して折り曲げて形成される。フランジ部２３は、互いに遠ざかる方向に向けて鋼板が折り曲げられて形成される。

そして、水路本体２は、図７（ｂ）に示すように、幅方向Ｙに離間した一対の腹起し材３を切梁４により連結したとき、腹起し材３により水平方向に対して傾斜して形成されたフランジ部２３が、水平方向に沿って延びるものとなる。

本実施形態によれば、水路本体２は、腹起し材３と切梁４とが連結されることで、鋼板が水平方向に対して傾斜して折り曲げて形成されるフランジ部２３が水平方向に沿って延びるものとなる。これにより、フランジ部２３は水平方向に対して傾斜した元の形状に戻ろうとする力が作用する。このため、幅方向Ｙに離間した一対の腹起し材３には互いに水路本体２の内側方向に力が作用して、この力が切梁４に伝達されることとなる。その結果、一対の腹起し材３が切梁４により一定に保持されるため、腹起し材３をより安定して保持することが可能となる。

（第３実施形態）
図８は、第３実施形態に係る水路１の一例を示す正面図である。図９は、図８のｃ部拡大図である。

第３実施形態に係る水路１では、水路本体２は、一方のフランジ部２３と他方のフランジ部２３とが互いに水路本体２の内側方向に向けて鋼板が折り曲げられて形成される点で、第１実施形態に係る水路１と相違する。

本実施形態によれば、水路本体２は、一方のフランジ部２３と他方のフランジ部２３とが互いに水路本体２の内側方向に向けて鋼板が折り曲げられて形成される。これにより、腹起し材３の荷重の中心が、水路本体２の内側に配置されることとなる。このため、一対の側壁部２１同士が互いに水路本体２の内側方向に向けて移動しようとするのに伴って作用する、幅方向Ｙに離間した一対の腹起し材３同士が互いに水路本体２の内側方向の力に、切梁４が抵抗するものとなる。その結果、一対の腹起し材３が切梁４により一定に保持されるため、腹起し材３をより安定して保持することが可能となる。

以上、この発明の実施形態のいくつかを説明したが、これらの実施形態は例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。また、これらの実施形態は、適宜組み合わせて実施することが可能である。さらに、この発明は、上記いくつかの実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記いくつかの実施形態のそれぞれは、この発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更が可能である。このような新規な形態や変形は、この発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明、及び特許請求の範囲に記載された発明の均等物の範囲に含まれる。

１ ：水路
２ ：水路本体
２１ ：側壁部
２１ａ ：上端部
２２ ：底部
２３ ：フランジ部
２３ａ ：基端部
２３ｂ ：先端部
２４ ：貫通孔
２５ ：鋼板継手部
３ ：腹起し材
３１ ：貫通孔
４ ：切梁
４１ ：取付プレート
８ ：ボルト
９ ：水路
９２ ：波形鋼板
９２１ ：側壁部分
９３ ：腹起し材
９４ ：ボルト孔
９６ ：アングル材
９７ ：ボルト
Ｘ ：延伸方向
Ｙ ：幅方向
Ｚ ：上下方向

Claims (3)

1. 鋼板が用いられ、一対の側壁部と底部とによりＵ字状に形成される水路本体と、
   一対の前記側壁部の上端部に設けられ、前記水路本体の延伸方向に直交する幅方向に離間させて設けられる腹起し材と、
   前記幅方向に離間した前記腹起し材同士を連結する切梁と、を備え、
   前記水路本体は、一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が折り曲げられて形成されるフランジ部を有し、
   前記腹起し材は、前記フランジ部に載置され、前記フランジ部とボルト接合され、
   前記水路本体は、前記腹起し材と前記切梁とが連結されることで、水平方向に対して傾斜して折り曲げて形成される前記フランジ部が水平方向に沿って延びるものとなること
   を特徴とする水路。
2. 前記水路本体は、一方の前記フランジ部と他方の前記フランジ部とが前記水路本体の外側方向に向けて一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が折り曲げられて形成されること
   を特徴とする請求項１記載の水路。
3. 前記水路本体は、一方の前記フランジ部と他方の前記フランジ部とが前記水路本体の内側方向に向けて一対の前記側壁部のそれぞれの上端部が折り曲げられて形成されること
   を特徴とする請求項１記載の水路。

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