JP7640852B2 - Embankment reinforcement structure - Google Patents
Embankment reinforcement structure Download PDFInfo
- Publication number
- JP7640852B2 JP7640852B2 JP2021103801A JP2021103801A JP7640852B2 JP 7640852 B2 JP7640852 B2 JP 7640852B2 JP 2021103801 A JP2021103801 A JP 2021103801A JP 2021103801 A JP2021103801 A JP 2021103801A JP 7640852 B2 JP7640852 B2 JP 7640852B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- steel sheet
- sheet pile
- pile wall
- embankment
- wall
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Revetment (AREA)
Description
本発明は、堤防の補強構造に関する。 The present invention relates to a reinforcing structure for embankments.
河川などの堤防では、地震による堤体の亀裂や沈下、および増水時の越水に伴う堤体の浸食などによる破堤や決壊などが懸念される。この対策として、例えば特許文献1には、堤体の幅方向両側の法肩部に堤体の連続方向に延びる鋼矢板壁を打設し、それぞれの鋼矢板壁の頭部をタイロッドで連結する堤防の補強構造が記載されている。このような二重鋼矢板壁による補強構造は、地震時には2列の鋼矢板壁が土の変形および移動を抑制するため、液状化対策として有効であることが知られている。
There are concerns about the risk of river embankments and other structures being breached or destroyed due to cracks or subsidence of the embankment body caused by earthquakes, and erosion of the embankment body caused by overflowing water during floods. As a countermeasure against this, for example,
一方、特許文献2には、二重鋼矢板壁のうち水域側の鋼矢板壁を連続的に形成するのに対して、水域とは反対側の鋼矢板壁は離散的に形成した控え工とし、根入れ長さも水域側の鋼矢板壁が地盤の支持層に達するのに対して水域とは反対側の控え工は支持層までは根入れされない堤防の補強構造が記載されている。水域側の鋼矢板壁を連続的に、かつ支持層まで達する根入れ長さで形成することによって地震時の土の変形および移動を抑制しつつ、水域とは反対側は離散的に、かつより短い根入れ長さで形成することによって使用鋼材量および鋼矢板の打設工数を節減することができる。
Meanwhile,
ところで、上記のような二重鋼矢板壁による堤防の補強構造については、地震時の液状化対策としては研究が進んでいるものの、増水によって越水や洗堀が発生した場合における堤防の強度を向上させるための合理的な構造については未だ十分に提案されているとはいえない。なお、以下の説明において、「増水時」は増水によって越水が発生し、洗堀が発生する可能性がある場合を意味する。 Although research has progressed on reinforcing embankment structures using double steel sheet pile walls as a countermeasure against liquefaction during earthquakes, it cannot be said that a sufficient number of rational structures have been proposed to improve the strength of embankments in the event of overtopping or scouring caused by rising water levels. In the following explanation, "when the water level rises" refers to the possibility of overtopping and scouring occurring due to rising water levels.
そこで、本発明は、二重鋼矢板壁による堤防の補強構造において、増水時における堤防の強度を向上させるための合理的な構造を実現することを目的とする。 The present invention aims to realize a rational structure for reinforcing embankments using double steel sheet pile walls to improve the strength of embankments during periods of flooding.
[1]堤体の水域側の部分に打設される第1の鋼矢板壁と、堤体の上記水域とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁と、第1の鋼矢板壁および上記第2の鋼矢板壁のそれぞれの頭部を連結する連結部材とを備え、堤体の長さ方向をx方向、上記x方向に対して垂直な水平方向をy方向とした場合に、上記x方向の単位長さあたりの平均値について、上記第1の鋼矢板壁の上記y方向への曲げ剛性EI1および上記第1の鋼矢板壁の根入れ長さL1と、上記第2の鋼矢板壁の上記y方向への曲げ剛性EI2および上記第2の鋼矢板壁の根入れ長さL2とが式(i)の関係を満たす、堤防の補強構造。
[2]上記第1の鋼矢板壁の曲げ剛性EI1および上記第2の鋼矢板壁の曲げ剛性EI2が式(ii)の関係を満たす、[1]に記載の堤防の補強構造。
EI2>EI1 ・・・(ii)
[3]上記第2の鋼矢板壁を構成する鋼矢板の上記y方向への曲げ剛性は、上記第1の鋼矢板壁を構成する鋼矢板の上記y方向への曲げ剛性よりも高い、[2]に記載の堤防の補強構造。
[4]上記第1の鋼矢板壁では上記x方向について所定の間隔で鋼矢板が間欠的に配置され、上記第2の鋼矢板壁では鋼矢板が連続的に配置される、[2]または[3]に記載の堤防の補強構造。
[5]上記第1の鋼矢板壁の根入れ長さL1および上記第2の鋼矢板壁の根入れ長さL2が式(iii)の関係を満たす、[1]から[4]のいずれか1項に記載の堤防の補強構造。
L2>L1 ・・・(iii)
[6]上記第2の鋼矢板壁を構成する一部の鋼矢板の根入れ長さが上記第2の鋼矢板壁を構成する残りの鋼矢板および上記第1の鋼矢板壁を構成する鋼矢板の根入れ長さよりも長いか、または上記第1の鋼矢板壁を構成する一部の鋼矢板の根入れ長さが上記第1の鋼矢板壁を構成する残りの鋼矢板および上記第2の鋼矢板壁を構成する鋼矢板の根入れ長さよりも短い、[5]に記載の堤防の補強構造。
[7]上記第1の鋼矢板壁の曲げ剛性EI1および上記第1の鋼矢板壁の根入れ長さL1と、上記第2の鋼矢板壁の曲げ剛性EI2および上記第2の鋼矢板壁の根入れ長さL2とが式(iv)の関係を満たす、[1]から[6]のいずれか1項に記載の堤防の補強構造。
[1] A reinforcing structure for a levee comprising: a first steel sheet pile wall driven into a part of the levee body facing the water area; a second steel sheet pile wall driven into a part of the levee body facing away from the water area; and a connecting member connecting the heads of the first steel sheet pile wall and the second steel sheet pile wall, wherein, when the longitudinal direction of the levee body is defined as the x direction and the horizontal direction perpendicular to the x direction is defined as the y direction, a bending stiffness EI 1 of the first steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L 1 of the first steel sheet pile wall, and a bending stiffness EI 2 of the second steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L 2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (i) for average values per unit length in the x direction.
[2] The embankment reinforcement structure according to [1], wherein the bending stiffness EI 1 of the first steel sheet pile wall and the bending stiffness EI 2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (ii).
EI 2 > EI 1 ...(ii)
[3] A reinforcement structure for a levee described in [2], wherein the bending rigidity in the y direction of the steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall is higher than the bending rigidity in the y direction of the steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall.
[4] A reinforcing structure for a levee described in [2] or [3], in which steel sheet piles are intermittently arranged at a predetermined interval in the x-direction in the first steel sheet pile wall, and steel sheet piles are continuously arranged in the second steel sheet pile wall.
[5] The embankment reinforcement structure according to any one of [1] to [4], wherein the embedded length L1 of the first steel sheet pile wall and the embedded length L2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (iii).
L 2 >L 1 ...(iii)
[6] A reinforcement structure for a levee described in [5], wherein the embedded length of some of the steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall is longer than the embedded length of the remaining steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall and the steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall, or the embedded length of some of the steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall is shorter than the embedded length of the remaining steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall and the steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall.
[7] The embankment reinforcement structure according to any one of [1] to [6], wherein the bending stiffness EI 1 of the first steel sheet pile wall and the embedment length L 1 of the first steel sheet pile wall, and the bending stiffness EI 2 of the second steel sheet pile wall and the embedment length L 2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (iv).
上記の構成によれば、増水時に発生する越水による堤体の水域とは反対側の法面の浸食および洗堀が発生した場合により大きなモーメントが発生する第2の鋼矢板壁について曲げ剛性を大きくするか、または根入れ長さを長くすることによって、増水時における堤防の強度を向上させるための合理的な構造が実現できる。 The above configuration allows for a rational structure to be realized that improves the strength of the embankment during floods by increasing the bending rigidity or lengthening the embedded length of the second steel sheet pile wall, which is subject to a larger moment when erosion and scouring occur on the slope opposite the water area of the embankment due to overflow during floods.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。 A preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the attached drawings. Note that in this specification and the drawings, components having substantially the same functional configuration are designated by the same reference numerals, and redundant explanations will be omitted.
図1は、本発明の第1の実施形態に係る堤防の補強構造を示す概略的な断面図である。本実施形態において、堤防の補強構造10は、堤体1の水域2側の部分に打設される第1の鋼矢板壁11と、堤体1の水域2とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁12と、第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12のそれぞれの頭部を連結する連結部材であるタイロッド13とを含む。ここで、堤体1は水域側の法面1A、水域とは反対側の法面1Bおよび天端面1Cを有する。第1の鋼矢板壁11は水域側の法面1Aと天端面1Cとの境界である法肩部またはその近傍に打設され,第2の鋼矢板壁12は水域とは反対側の法面1Bと天端面1Cとの境界である法肩部またはその近傍に打設される。第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12は、それぞれ堤体1の長さ方向(x方向)に延びる。
Figure 1 is a schematic cross-sectional view showing a reinforcing structure for a levee according to a first embodiment of the present invention. In this embodiment, the reinforcing structure for a
なお、本実施形態では連結部材としてタイロッド13が配置されるが、第1の鋼矢板壁11と第2の鋼矢板壁12との間を連結し、引張力やせん断力を伝達可能な部材であれば連結部材は特に限定されない。他の実施形態では、それぞれの鋼矢板壁の頭部にまたがって設置される頂版コンクリートや、それぞれの鋼矢板壁に対して直角に設置される鋼材による壁体などが連結部材を構成してもよい。
In this embodiment, a
本実施形態において、第2の鋼矢板壁12の曲げ剛性EI2は、第1の鋼矢板壁11の曲げ剛性EI1よりも大きい(EI2>EI1)。ここで、曲げ剛性EI1,EI2は、堤体1の長さ方向(x方向)に対して垂直な水平方向(y方向)への曲げ剛性である。また、曲げ剛性EI1,EI2は、堤体1の長さ方向(x方向)の単位長さあたりの平均値として算出される。つまり、それぞれの鋼矢板壁を構成する鋼矢板の材料のヤング率E1,E2に、それぞれの鋼矢板壁のx方向の単位長さの範囲におけるy方向の軸に関する断面二次モーメントI1,I2をかけ合わせることによって曲げ剛性EI1,EI2が算出される。
In this embodiment, the bending rigidity EI2 of the second steel
図2は、図1に示された補強構造における鋼矢板壁の構造の例を示す斜視図である。図示された例において、第2の鋼矢板壁12を構成する鋼矢板の曲げ剛性は、第1の鋼矢板壁11を構成する鋼矢板の曲げ剛性よりも高い。ここでも、曲げ剛性は堤体1の長さ方向(x方向)に対して垂直な水平方向(y方向)への曲げ剛性である。より具体的には、例えば、第2の鋼矢板壁12を構成する鋼矢板は、第1の鋼矢板壁11を構成する鋼矢板よりも、鋼矢板壁を構成したときに上記のy方向の軸に関する断面二次モーメントが大きい。これによって、例えば第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12がいずれも堤体1の長さ方向(x方向)に連続的に形成され、また第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12の根入れ長さLが実質的に同じであるとしても、第2の鋼矢板壁12の曲げ剛性EI2は第1の鋼矢板壁11の曲げ剛性EI1よりも大きくなる。
Fig. 2 is a perspective view showing an example of the structure of a steel sheet pile wall in the reinforcement structure shown in Fig. 1. In the illustrated example, the bending rigidity of the steel sheet pile constituting the second steel
図3は、図1に示された補強構造における鋼矢板壁の構造の別の例を示す斜視図である。図示された例において、第1の鋼矢板壁11では、堤体1の長さ方向(x方向)について所定の間隔Pで欠落部11Xが形成される。つまり、第1の鋼矢板壁11では、鋼矢板が所定の間隔Pで間欠的に配置される。間隔Pは、必ずしもすべての欠落部11Xについて同じでなくてもよく、例えば欠落部11Xの間に配置されて第1の鋼矢板壁11を構成する鋼矢板がある場所では3枚、他の場所では4枚といったように異なっていてもよい。一方、第2の鋼矢板壁12では、このような欠落部は形成されず、鋼矢板が連続的に配置される。これによって、x方向について第1の鋼矢板壁11に形成される欠落部11Xの間隔P以上の単位長さx1を設定すれば、欠落部11Xの分だけ単位長さx1の範囲における第1の鋼矢板壁11の断面二次モーメントI1が小さくなる。これによって、例えば第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12がいずれも同じ材料および断面の鋼矢板で構成され、また第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12の根入れ長さLが実質的に同じであるとしても、第2の鋼矢板壁12の曲げ剛性EI2は第1の鋼矢板壁11の曲げ剛性EI1よりも大きくなる。
3 is a perspective view showing another example of the structure of the steel sheet pile wall in the reinforcement structure shown in FIG. 1. In the illustrated example, in the first steel
図4は、本発明の第2の実施形態に係る堤防の補強構造を示す概略的な断面図である。本実施形態において、堤防の補強構造20は、堤体1の水域2側の部分に打設される第1の鋼矢板壁11と、堤体1の水域2とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁22と、第1の鋼矢板壁21および第2の鋼矢板壁22のそれぞれの頭部を連結する連結部材であるタイロッド23とを含む。第1の鋼矢板壁21および第2の鋼矢板壁22は、それぞれ堤体1の長さ方向(x方向)に延びる。第2の鋼矢板壁22の根入れ長さL2は、第1の鋼矢板壁21の根入れ長さL1よりも長い(L2>L1)。ここで、根入れ長さL1,L2は、堤体1の長さ方向(x方向)の単位長さあたりの平均値として算出される。
4 is a schematic cross-sectional view showing a reinforcement structure of a levee according to a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the reinforcement structure of the levee includes a first steel
図5から図7は、図4に示された補強構造における鋼矢板壁の構造の例を示す斜視図である。図5に示された例では、第2の鋼矢板壁22全体の根入れ長さL2が、第1の鋼矢板壁21全体の根入れ長さL1よりも長い。一方、図6に示された例では、第2の鋼矢板壁22を構成する一部の鋼矢板221の根入れ長さL21が、第2の鋼矢板壁22を構成する残りの鋼矢板222および第1の鋼矢板壁21を構成する鋼矢板の根入れ長さL22,L1(図6の例ではL22=L1)よりも長い。また、図7に示された例では、第1の鋼矢板壁21を構成する一部の鋼矢板211の根入れ長さL11が、第1の鋼矢板壁21を構成する残りの鋼矢板212および第2の鋼矢板壁22を構成する鋼矢板の根入れ長さL12,L2(図7の例ではL12=L2)よりも短い。これらの場合も、堤体1の長さ方向(x方向)の単位長さあたりの平均値では、第2の鋼矢板壁22の根入れ長さL2が第1の鋼矢板壁21の根入れ長さL1よりも長くなる(L2>L1)。
Figures 5 to 7 are perspective views showing examples of the structure of the steel sheet pile wall in the reinforcement structure shown in Figure 4. In the example shown in Figure 5, the embedded length L2 of the entire second steel
上記で説明したような本発明の第1および第2の実施形態は、互いに組み合わせることも可能である。つまり、堤防の補強構造において堤体の水域側の部分に打設される第1の鋼矢板壁(曲げ剛性EI1、根入れ長さL1)、および堤体の水域とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁(曲げ剛性EI2、根入れ長さL2)について、EI2>EI1かつL2>L1であってもよい。なお、上記の第1の実施形態ではEI2>EI1かつL2=L1であり、第2の実施形態ではEI2=EI1かつL2>L1である。これらを包含する条件は、以下の式(1)で表すことができる。具体的には、第1の鋼矢板壁11および第2の鋼矢板壁12のそれぞれについて設計上十分な曲げ剛性EI1,EI2および根入れ長さL1,L2を確保した上で、上記の選択肢の中から適切な大小関係を選択すればよい。
The first and second embodiments of the present invention described above can be combined with each other. That is, for the first steel sheet pile wall (bending rigidity EI 1 , embedded length L 1 ) installed in the water area side of the embankment in the embankment reinforcement structure, and the second steel sheet pile wall (bending rigidity EI 2, embedded length L 2 ) installed in the water area side of the embankment, EI 2 > EI 1 and L 2 > L 1 may be satisfied. In the first embodiment, EI 2 > EI 1 and L 2 = L 1 , and in the second embodiment, EI 2 = EI 1 and L 2 > L 1. The conditions including these can be expressed by the following formula (1). Specifically, it is only necessary to ensure sufficient bending rigidities EI 1 , EI 2 and embedded lengths L 1 , L 2 for the first steel
なお、より実効的に堤防の強度を向上させる観点からは、式(2)の条件が満たされることがより好ましい。式(2)の条件は、例えば曲げ剛性EI2が曲げ剛性EI2よりも10%以上大きいか、または根入れ長さL2が根入れ長さL1よりも10%以上長い場合に満たされる。例えば、鋼矢板壁を構成するハット形鋼矢板の種類としては曲げ剛性の小さいものから順に10H型、25H型、45H型および50H型が知られているが、それぞれの種類の間では少なくとも10%の曲げ剛性の差がある。従って、第2の鋼矢板壁を第1の鋼矢板壁よりも曲げ剛性の大きい種類の鋼矢板で構成した場合、曲げ剛性EI2が曲げ剛性EI2よりも10%以上大きくなることによって式(2)の条件が満たされる。 From the viewpoint of more effectively improving the strength of the embankment, it is more preferable that the condition of formula (2) is satisfied. The condition of formula (2) is satisfied, for example, when the bending stiffness EI 2 is 10% or more greater than the bending stiffness EI 2 , or when the embedded length L 2 is 10% or more greater than the embedded length L 1. For example, hat-shaped steel sheet piles constituting the steel sheet pile wall are known to be 10H type, 25H type, 45H type, and 50H type, in order of decreasing bending stiffness, and there is a difference in bending stiffness of at least 10% between each type. Therefore, when the second steel sheet pile wall is constructed of a type of steel sheet pile having a bending stiffness greater than that of the first steel sheet pile wall, the condition of formula (2) is satisfied when the bending stiffness EI 2 is 10% or more greater than the bending stiffness EI 2 .
上記のような条件を満たす堤防の補強構造が増水時における堤防の強度を向上させる理由について、以下で説明する。 The reasons why a levee reinforcement structure that meets the above conditions improves the strength of the levee during flooding are explained below.
河川の洪水などによる増水時には、水が水域側から堤防を越えて反対側に流れ込む越水が発生する。越水発生時には、水域2とは反対側の堤体1の法面1B(図1参照。以下同様)の浸食および洗堀が進行し、水域2とは反対側では堤体1が第2の鋼矢板壁12の変形を抑制する効果が得られなくなる。これによって、水域2とは反対側の第2の鋼矢板壁12と水域2側の第1の鋼矢板壁11との間では、洪水荷重などの水平荷重に対して異なった挙動が発生する。具体的には、第1の鋼矢板壁11よりも第2の鋼矢板壁12において発生するモーメントが大きくなり、モーメントの影響範囲も第1の鋼矢板壁11よりも第2の鋼矢板壁12においてより深くなる。第1の鋼矢板壁11では越水による法面1Bの浸食および洗堀が発生した場合にも依然として第2の鋼矢板壁12との間にある堤体1によって変形が抑制されるため発生するモーメントは小さく、モーメントの影響範囲も浅い。このような第1の鋼矢板壁11にタイロッド13によって第2の鋼矢板壁12にかかる荷重を伝達することによって、第2の鋼矢板壁12のモーメントの一部を第1の鋼矢板壁11に負担させることができる。
When the river floods, water overflows from the water area side and flows over the levee to the opposite side. When overflow occurs, erosion and scouring progress on the
上記のような増水時の挙動を考慮した場合、上記の条件を適用することによって、第2の鋼矢板壁12がより大きなモーメントを負担できるようにする一方で、第1の鋼矢板壁11については第2の鋼矢板壁12を構成する鋼矢板よりも低剛性の鋼矢板を相対的に小さいモーメントを負担するのに十分な壁延長、または根入れ深さで施工することが可能になり、堤防の補強構造として合理的な設計が可能になる。
When considering the behavior during flooding as described above, applying the above conditions allows the second steel
従来において、二重鋼矢板壁による堤防の補強構造は主として地震時の液状化対策として研究されていたため、越水時発生時の水域とは反対側における法面の浸食および洗堀は考慮されておらず、第1および第2の鋼矢板壁は地震時の液状化による流動力に対して対称的な挙動をするものや、あるいは洪水荷重などの水平荷重に対して同じ挙動をするものとして設計されていた。この場合、第1および第2の鋼矢板壁の曲げ剛性や根入れ長さを異ならせる必要はなく、むしろ上記の実施形態とは逆に、水域とは反対側の鋼矢板壁を離散的に形成したり根入れ長さを短くしたりすることによって使用鋼材量や鋼矢板の打設工数が節減されていたことは上述の通りである。このような従来の二重鋼矢板による堤防の補強構造も地震時の液状化対策としては有効であるが、増水時における堤防の強度を考慮した合理的な設計のためには上記のような本発明の実施形態に係る構成が有利である。 Conventionally, embankment reinforcement structures using double steel sheet pile walls have been studied mainly as a measure against liquefaction during earthquakes, and therefore erosion and scouring of the slope on the opposite side of the water area when overtopping occurs have not been taken into consideration, and the first and second steel sheet pile walls have been designed to behave symmetrically against the flow force caused by liquefaction during earthquakes, or to behave the same against horizontal loads such as flood loads. In this case, it is not necessary to make the bending stiffness and embedded length of the first and second steel sheet pile walls different, and rather, as opposed to the above embodiment, the amount of steel used and the labor hours required for driving the steel sheet piles have been reduced by forming the steel sheet pile wall on the opposite side of the water area discretely or shortening the embedded length, as described above. Although such conventional embankment reinforcement structures using double steel sheet piles are also effective as a measure against liquefaction during earthquakes, the configuration according to the embodiment of the present invention described above is advantageous for a rational design that takes into account the strength of the embankment during floods.
なお、上記で説明された実施形態では、水域とは反対側の第2の鋼矢板が連続した壁体として説明されたが、洪水時などに堤体の土の流出を抑制することが可能であれば鋼矢板同士の間の隙間は許容され、また必ずしも鋼矢板同士の間で継手が嵌合していなくてもよい。また河川などの堤防の延長は長いが、上記で説明された実施形態のような補強構造は必ずしも堤防の全延長に形成されなくてもよく、鋼矢板壁の曲げ剛性や根入れ長さについて堤体の長さ方向の単位長さあたりの平均値を算出することが可能な程度の区間に形成されていればよい。また、上記の実施形態における鋼矢板壁は、一部または全部を鋼矢板以外の材料、例えばPC矢板などで形成された壁体で代替することが可能である。 In the embodiment described above, the second steel sheet pile on the opposite side of the water area is described as a continuous wall, but gaps between the steel sheet piles are acceptable if it is possible to prevent soil from flowing out of the embankment during floods, and joints do not necessarily have to be fitted between the steel sheet piles. In addition, although embankments of rivers and other structures are long, the reinforcing structure as in the embodiment described above does not necessarily have to be formed over the entire length of the embankment, as long as it is formed in a section that allows the average bending stiffness and embedded length of the steel sheet pile wall per unit length in the longitudinal direction of the embankment to be calculated. In addition, the steel sheet pile wall in the above embodiment can be replaced in part or in whole with a wall formed of a material other than steel sheet piles, such as PC sheet piles.
以下では、本発明の実施形態に係る堤防の補強構造の効果について検証する解析結果について説明する。以下の解析は、図8に示す状態A~状態Cのそれぞれについて、堤防の補強構造で鋼矢板壁の上端に作用する水平荷重に対する最大曲げモーメントを算出した。解析において堤防は1/15スケールにモデル化されており、堤防敷幅は2.0m、天端幅は0.4m、高さは0.4mである。鋼矢板壁は、水域側(堤外側)および水域とは反対側(堤内側)の法肩部にそれぞれ打設され、根入れ深さは0.9mである。それぞれの鋼矢板壁を構成する鋼矢板は、表1に示すように異なる。図8(A)に示される状態Aは、越水が発生しておらず、水域とは反対側の堤体の法面が保全されている状態である。図8(B)に示される状態Bは、越水が発生し、浸食によって水域とは反対側の堤体の法面が消失した状態である。図8(C)に示される状態Cは、状態Bからさらに越水が継続し、水域とは反対側で深さ150mmの洗堀が発生した状態である。 The following describes the results of an analysis verifying the effect of the embankment reinforcement structure according to the embodiment of the present invention. In the following analysis, the maximum bending moment for the horizontal load acting on the upper end of the steel sheet pile wall in the embankment reinforcement structure was calculated for each of the conditions A to C shown in Figure 8. In the analysis, the embankment was modeled at 1/15 scale, with the embankment base width of 2.0 m, the top width of 0.4 m, and the height of 0.4 m. The steel sheet pile walls were installed on the slopes on the water side (outside the embankment) and the opposite side to the water side (inside the embankment), respectively, with an embedded depth of 0.9 m. The steel sheet piles that make up each steel sheet pile wall are different, as shown in Table 1. Condition A shown in Figure 8 (A) is a state in which no overtopping has occurred and the slope of the embankment on the opposite side to the water area is preserved. Condition B shown in Figure 8 (B) is a state in which overtopping has occurred and the slope of the embankment on the opposite side to the water area has disappeared due to erosion. State C, shown in Figure 8 (C), is a state in which overflow continues from state B, causing scouring to a depth of 150 mm on the opposite side of the water area.
上記の表1に示されるように、ケース1では、堤外側および堤内側の鋼矢板壁をいずれも10H型のハット形鋼矢板を1/15スケールにモデル化した形状で形成した。10H型の場合、鋼矢板壁の壁幅(堤体の長さ方向の寸法)1mあたりの断面二次モーメントは約10,000cm4/mである。一方、ケース2では、堤外側の鋼矢板壁はケース1と同様に10H型のハット形鋼矢板を1/15スケールにモデル化した形状で形成する一方で、堤内側の鋼矢板壁は25H型のハット形鋼矢板を1/15スケールにモデル化した形状で形成した。25H型の場合、鋼矢板壁の壁幅1mあたりの断面二次モーメントは約25,000cm4/mである。従って、ケース2では、堤内側の鋼矢板壁の曲げ剛性が、堤外側の鋼矢板壁の曲げ剛性よりも大きくなる。ケース3では、堤外側および堤内側の鋼矢板壁をいずれも25H型のハット形鋼矢板を1/15スケールにモデル化した形状で形成した。
As shown in Table 1 above, in
それぞれのケースについて、状態Bおよび状態Cにおいて各鋼矢板壁に発生する最大曲げモーメントMmax[kN/m]、およびその場合の許容応力度比(長期の許容応力度は197MPaとした)を算出した結果を表2に示す。なお、状態Aの結果については、状態Bよりもさらに最大曲げモーメントおよび許容応力度比が小さいため省略する。浸食によって水域とは反対側の堤体の法面が消失した状態Bではケース1~ケース3のいずれも許容応力度が1を下回っているが、さらに洗堀が発生した状態Cではケース1において堤外側、堤内側の両方の許容応力度が1を超える。これは、法面の消失および洗堀によって堤内側の鋼矢板壁の変形が過大になった結果、タイロッドを介して堤外側の鋼矢板壁にも大きな荷重がかかったためと考えられる。一方、ケース2では、状態Cにおいて堤内側の鋼矢板壁に発生する最大曲げモーメントがケース1を上回ったものの、曲げ剛性が高い25H型のハット形鋼矢板で鋼矢板壁が形成されているため許容応力度が1を超えることはなかった。また、ケース2では堤内側の鋼矢板壁の剛性が高いことによって変形も抑制されるため、タイロッドを介して堤外側の鋼矢板壁にかかる荷重も低減され、10H型のハット形鋼矢板で形成される堤外側の鋼矢板壁においても許容応力度が1を超えることはなかった。両方の鋼矢板壁を25H型のハット形鋼矢板で形成したケース3でも状態Cにおける堤内側および堤外側の許容応力度は1を超えなかったが、ケース2では堤外側の鋼矢板壁が10H型のハット形鋼矢板で形成されており、使用鋼材量が節減される点で有利である。
Table 2 shows the results of calculating the maximum bending moment M max [kN/m] generated in each steel sheet pile wall in conditions B and C, and the allowable stress ratio in each case (long-term allowable stress was set to 197 MPa). The results for condition A are omitted because the maximum bending moment and allowable stress ratio are even smaller than those for condition B. In condition B, where the slope of the embankment body on the opposite side to the water area has disappeared due to erosion, the allowable stress is below 1 in all
上記の結果から、堤防の補強構造において堤体の水域側(堤外側)の部分に打設される第1の鋼矢板壁と水域とは反対側(堤内側)の部分に打設される第2の鋼矢板壁との間で、第2の鋼矢板壁の曲げ剛性を第1の鋼矢板壁の曲げ剛性よりも大きくすることは、増水時における堤防の強度を向上させるために有効であることがわかる。ここで、洗堀により根入れ深さが減少した場合においても、期待する抵抗力を地盤から受けることができるようにするため、上記のように曲げ剛性を大きくするのに加えて、またはこれに代えて第2の鋼矢板壁の根入れ長さを第1の鋼矢板壁の根入れ長さよりも長くすることによっても、同様に増水時における堤防の強度を向上させることができる。 The above results show that making the bending rigidity of the second steel sheet pile wall greater than that of the first steel sheet pile wall, between the first steel sheet pile wall driven into the water side (outside of the embankment) of the embankment body and the second steel sheet pile wall driven into the opposite side of the water (inside of the embankment), in the embankment reinforcement structure is effective in improving the strength of the embankment during floods. Here, in order to be able to receive the expected resistance force from the ground even when the embedded depth is reduced due to scouring, in addition to or instead of increasing the bending rigidity as described above, the embedded length of the second steel sheet pile wall can also be made longer than that of the first steel sheet pile wall, which similarly improves the strength of the embankment during floods.
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はこれらの例に限定されない。本発明の属する技術の分野の当業者であれば、請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 The above describes in detail preferred embodiments of the present invention with reference to the attached drawings, but the present invention is not limited to these examples. It is clear that a person skilled in the art of the technical field to which the present invention pertains can come up with various modified or revised examples within the scope of the technical ideas described in the claims, and it is understood that these also naturally fall within the technical scope of the present invention.
1…堤体、1A,1B…法面、1C…天端面、2…水域、10,20…補強構造、11,21…第1の鋼矢板壁、11X…欠落部、12,22…第2の鋼矢板壁、13…タイロッド、211,212,221,222…鋼矢板。 1... embankment body, 1A, 1B... slope, 1C... top surface, 2... water area, 10, 20... reinforcement structure, 11, 21... first steel sheet pile wall, 11X... missing part, 12, 22... second steel sheet pile wall, 13... tie rod, 211, 212, 221, 222... steel sheet pile.
Claims (6)
前記堤体の前記水域とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁と、
前記第1の鋼矢板壁および前記第2の鋼矢板壁のそれぞれの頭部を連結する連結部材と
を備え、
前記堤体の長さ方向をx方向、前記x方向に対して垂直な水平方向をy方向とした場合に、前記x方向の単位長さあたりの平均値について、前記第1の鋼矢板壁の前記y方向への曲げ剛性EI1および前記第1の鋼矢板壁の根入れ長さL1と、前記第2の鋼矢板壁の前記y方向への曲げ剛性EI2および前記第2の鋼矢板壁の根入れ長さL2とが式(iv)の関係を満たし、
前記第2の鋼矢板壁は、前記第1の鋼矢板壁を構成する鋼矢板よりも10%以上曲げ剛性が大きい種類の鋼矢板で構成される、堤防の補強構造。
a first steel sheet pile wall to be installed in the water area side portion of the embankment;
A second steel sheet pile wall is installed on a portion of the embankment opposite to the water area; and
a connecting member connecting the head portions of the first steel sheet pile wall and the second steel sheet pile wall,
When the longitudinal direction of the bank body is defined as an x direction and a horizontal direction perpendicular to the x direction is defined as a y direction, a bending rigidity EI1 of the first steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L1 of the first steel sheet pile wall, and a bending rigidity EI2 of the second steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L2 of the second steel sheet pile wall satisfy a relationship of Formula ( iv ) for average values per unit length in the x direction ,
The second steel sheet pile wall is composed of a type of steel sheet pile having a bending rigidity 10% or more greater than that of the steel sheet pile constituting the first steel sheet pile wall , in a reinforcing structure of a levee.
EI2>EI1 ・・・(ii) The embankment reinforcement structure according to claim 1 , wherein the bending stiffness EI 1 of the first steel sheet pile wall and the bending stiffness EI 2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (ii).
EI 2 > EI 1 ...(ii)
前記堤体の前記水域とは反対側の部分に打設される第2の鋼矢板壁と、
前記第1の鋼矢板壁および前記第2の鋼矢板壁のそれぞれの頭部を連結する連結部材と
を備え、
前記堤体の長さ方向をx方向、前記x方向に対して垂直な水平方向をy方向とした場合に、前記第1の鋼矢板壁では前記x方向について所定の間隔で鋼矢板が間欠的に配置され、前記第2の鋼矢板壁では鋼矢板が連続的に配置されることによって、前記x方向の単位長さあたりの平均値について、前記第1の鋼矢板壁の前記y方向への曲げ剛性EI 1 および前記第1の鋼矢板壁の根入れ長さL 1 と、前記第2の鋼矢板壁の前記y方向への曲げ剛性EI 2 および前記第2の鋼矢板壁の根入れ長さL 2 とが式(iv)の関係を満たす、堤防の補強構造。
a first steel sheet pile wall to be installed in the water area side portion of the embankment;
A second steel sheet pile wall is installed on a portion of the embankment opposite to the water area; and
A connecting member that connects the head portions of the first steel sheet pile wall and the second steel sheet pile wall;
Equipped with
A reinforcing structure for a levee, in which, when the longitudinal direction of the embankment body is defined as the x direction and the horizontal direction perpendicular to the x direction is defined as the y direction, the first steel sheet pile wall has steel sheet piles intermittently arranged at predetermined intervals in the x direction, and the second steel sheet pile wall has steel sheet piles continuously arranged, so that, for average values per unit length in the x direction, a bending stiffness EI1 of the first steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L1 of the first steel sheet pile wall, and a bending stiffness EI2 of the second steel sheet pile wall in the y direction and an embedded length L2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (iv) .
L2>L1 ・・・(iii) The embankment reinforcement structure according to any one of claims 1 to 4, wherein the embedded length L1 of the first steel sheet pile wall and the embedded length L2 of the second steel sheet pile wall satisfy the relationship of formula (iii).
L 2 >L 1 ...(iii)
The embankment reinforcement structure of claim 5, wherein the embedded length of some of the steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall is longer than the embedded length of the remaining steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall and the steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall, or the embedded length of some of the steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall is shorter than the embedded length of the remaining steel sheet piles constituting the first steel sheet pile wall and the steel sheet piles constituting the second steel sheet pile wall.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021103801A JP7640852B2 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Embankment reinforcement structure |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2021103801A JP7640852B2 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Embankment reinforcement structure |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2023002940A JP2023002940A (en) | 2023-01-11 |
| JP7640852B2 true JP7640852B2 (en) | 2025-03-06 |
Family
ID=84817189
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2021103801A Active JP7640852B2 (en) | 2021-06-23 | 2021-06-23 | Embankment reinforcement structure |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP7640852B2 (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2024181360A1 (en) * | 2023-03-01 | 2024-09-06 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013451A (en) | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Embankment reinforcement structure |
| US20070274786A1 (en) | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Samuel Zengel Scandaliato | Double-wall protection levee system |
| JP2010024745A (en) | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Jfe Steel Corp | Reinforcing structure of dike |
| JP2013014962A (en) | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Structure for reinforcing levee |
| JP2020070540A (en) | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本製鉄株式会社 | Levee reinforcement structure |
| JP2020143536A (en) | 2019-03-08 | 2020-09-10 | 日本製鉄株式会社 | Reinforcement structure of the embankment |
-
2021
- 2021-06-23 JP JP2021103801A patent/JP7640852B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003013451A (en) | 2001-07-02 | 2003-01-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Embankment reinforcement structure |
| US20070274786A1 (en) | 2006-05-24 | 2007-11-29 | Samuel Zengel Scandaliato | Double-wall protection levee system |
| JP2010024745A (en) | 2008-07-22 | 2010-02-04 | Jfe Steel Corp | Reinforcing structure of dike |
| JP2013014962A (en) | 2011-07-05 | 2013-01-24 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | Structure for reinforcing levee |
| JP2020070540A (en) | 2018-10-29 | 2020-05-07 | 日本製鉄株式会社 | Levee reinforcement structure |
| JP2020143536A (en) | 2019-03-08 | 2020-09-10 | 日本製鉄株式会社 | Reinforcement structure of the embankment |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2023002940A (en) | 2023-01-11 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5347898B2 (en) | Strengthening structure and method of existing sheet pile quay | |
| JP5471797B2 (en) | Seismic reinforcement structure of revetment structure and existing revetment structure | |
| JP7640852B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| JP7149919B2 (en) | Improvement structure and improvement method of existing wharf | |
| JP2008303581A (en) | Reinforcement structure for embankment support ground | |
| JP2014051820A (en) | Combined steel wall | |
| JP7628594B2 (en) | Quay structure and method for constructing the quay structure | |
| JP6477586B2 (en) | Steel sheet pile wall | |
| JP7037124B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| JP5633524B2 (en) | Steel sheet pile underground wall structure | |
| CN214938883U (en) | Anti-slide pile board wall structure | |
| CN117449310A (en) | A design method and supporting structure for the deep foundation pit support structure of the wading cap platform | |
| JP6287358B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| JP6292028B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| Jones et al. | Design of large twin-wall cofferdams for ship impact | |
| JP7320362B2 (en) | Design method for reinforcement structure of cut-off wall | |
| JP7183816B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| JP7226725B1 (en) | Diagonal support pile type sheet pile quay | |
| JP7817542B2 (en) | embankment | |
| JP6515290B2 (en) | Seismic quay structure | |
| JP7326679B2 (en) | Mountain retaining method | |
| JP6287359B2 (en) | Embankment reinforcement structure | |
| JP7396332B2 (en) | Improvement structure of existing quay wall and construction method of the improvement structure | |
| JP2023145327A (en) | Embankment reinforcement structure and construction method of embankment reinforcement structure | |
| RU123421U1 (en) | HYDROTECHNICAL STRUCTURE |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20240215 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20240807 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20240820 |
|
| A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20241018 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20241101 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20250121 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20250203 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7640852 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |