特開 2024-40047 透過型砂防堰堤及び緩衝部材

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040047

(43)【公開日】2024-03-25

(54)【発明の名称】透過型砂防堰堤及び緩衝部材

(51)【国際特許分類】

   E02B 7/02 20060101AFI20240315BHJP

【ＦＩ】

E02B7/02 B

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144871

(22)【出願日】2022-09-12

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】國領 ひろし

(72)【発明者】

【氏名】大隅 久

(57)【要約】

【課題】堰堤本体の損傷を抑制できる透過型砂防堰堤を提供する。
【解決手段】実施形態における透過型砂防堰堤１００は、堰堤本体８と、緩衝部材１と、を備える。堰堤本体８は、本体鋼管８０を有し、緩衝部材１は、本体鋼管８０に沿って配置される緩衝鋼管１０と、本体鋼管８０に緩衝鋼管１０を着脱自在に取り付ける取付機構２と、を有する。本体鋼管８０は、上下方向Ｚに延びる第１本体鋼管８１を有し、緩衝鋼管８０は、第１本体鋼管８１の上流側Ｘ１に配置される第１緩衝鋼管１１を有する。第１緩衝鋼管１１の外径は、第１本体鋼管８１の外径以上であり、第１緩衝鋼管１１の板厚は、第１本体鋼管８１の板厚未満である。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

堰堤本体と、前記堰堤本体に取り付けられる緩衝部材と、を備えた透過型砂防堰堤であって、
前記堰堤本体は、本体鋼管を有し、
前記緩衝部材は、前記本体鋼管に沿って配置される緩衝鋼管と、前記本体鋼管に前記緩衝鋼管を着脱自在に取り付ける取付機構と、を有し、
前記緩衝鋼管の板厚は、前記本体鋼管の板厚未満であること
を特徴とする透過型砂防堰堤。

【請求項2】

前記本体鋼管は、上下方向に延びる第１本体鋼管を有し、
前記緩衝鋼管は、前記第１本体鋼管の上流側に配置される第１緩衝鋼管を有し、
前記第１緩衝鋼管の外径は、前記第１本体鋼管の外径以上であり、
前記第１緩衝鋼管の板厚は、前記第１本体鋼管の板厚未満であること
を特徴とする請求項１記載の透過型砂防堰堤。

【請求項3】

前記本体鋼管は、前記第１本体鋼管よりも下流側に、流下方向に延びる第２本体鋼管を有し、
前記緩衝鋼管は、前記第２本体鋼管の上方側に配置される第２緩衝鋼管を有し、
前記第２緩衝鋼管の板厚は、前記第２本体鋼管の板厚未満であること
を特徴とする請求項１又は２記載の透過型砂防堰堤。

【請求項4】

前記緩衝鋼管は、前記第１本体鋼管よりも上方側に配置され、流下方向に沿って延びる第３緩衝鋼管を有すること
を特徴とする請求項１又は２記載の透過型砂防堰堤。

【請求項5】

透過型砂防堰堤の堰堤本体に取り付けられる緩衝部材であって、
前記堰堤本体を構成する本体鋼管に沿って配置される緩衝鋼管と、前記本体鋼管に前記緩衝鋼管を着脱自在に取り付ける取付機構と、を備え、
前記緩衝鋼管の板厚は、前記本体鋼管の板厚未満であること
を特徴とする緩衝部材。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、透過型砂防堰堤及び緩衝部材に関する。

【背景技術】

【0002】

土砂・流木による災害を防止する透過型砂防堰堤に関する技術として、ダム本体に緩衝部材が取り付けられた特許文献１～３の開示技術が開示されている。

【0003】

特許文献１の透過型砂防ダムは、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、前記緩衝手段の両端に設けられていることを特徴とする。

【0004】

特許文献２の透過型砂防ダムは、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がダム本体の上流面に、前記ダム本体に対してブラケットを介して着脱自在に取り付けられ、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支柱と、前記支柱間に固定された鋼製梁材とからなり、前記支柱と前記梁材とは、多面体の鋼製箱型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軸芯は、前記鋼製箱型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。

【0005】

特許文献３の透過型砂防ダムは、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がダム本体の上流面に、前記ダム本体に対してブラケットを介して着脱自在に取り付けられ、前記ブラケットは、前記緩衝手段の下流面側に面して取り付けられ、上流面側には露出しておらず、前記緩衝手段は、縦方向に複数本に分割されていることを特徴とする。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特許３２７０７４４号公報

【特許文献2】特許３２８９８２７号公報

【特許文献3】特許３９４６０２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１の透過型砂防ダムでは、緩衝手段の両端に緩衝手段の過度な変形を拘束する手段を設ける。しかしながら、拘束手段を用いることよる緩衝手段の変形抑制率（緩衝効果の低減、へこみ変形の抑制率）が定かではなく、緩衝効果が十分に発揮できないおそれがある。

【0008】

特許文献２の透過型砂防ダムでは、緩衝手段は、鋼製支柱の幅寸法より大きい外径を有する鋼管からなる。しかしながら、外径が大きいだけでは、鋼製支柱より剛性が高い鋼管となり、緩衝手段による緩衝効果が十分に得られず、ダム本体が損傷を受ける可能性がある。

【0009】

特許文献３の透過型砂防ダムでは、縦方向に分断された緩衝手段により堰堤本体を保護できる。しかしながら、緩衝手段の仕様（例えば、緩衝鋼管の直径や板厚など）によっては、緩衝手段による緩衝効果が十分に得られず、ダム本体が損傷を受ける可能性がある。

【0010】

そこで、本発明は、上述した事情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、堰堤本体の損傷を抑制できる透過型砂防堰堤及び緩衝部材を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明に係る透過型砂防堰堤は、堰堤本体と、前記堰堤本体に取り付けられる緩衝部材と、を備えた透過型砂防堰堤であって、前記堰堤本体は、本体鋼管を有し、前記緩衝部材は、前記本体鋼管に沿って配置される緩衝鋼管と、前記本体鋼管に前記緩衝鋼管を着脱自在に取り付ける取付機構と、を有し、前記緩衝鋼管の板厚は、前記本体鋼管の板厚未満であることを特徴とする。

【0012】

本発明に係る緩衝部材は、透過型砂防堰堤の堰堤本体に取り付けられる緩衝部材であって、前記堰堤本体を構成する本体鋼管に沿って配置される緩衝鋼管と、前記本体鋼管に前記緩衝鋼管を着脱自在に取り付ける取付機構と、を備え、前記緩衝鋼管の板厚は、前記本体鋼管の板厚未満であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、堰堤本体の損傷を抑制できる透過型砂防堰堤及び緩衝部材を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の一例を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の一例を示す側面図である。

【図3】図３は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の一例において、第１本体鋼管の近傍を第１本体鋼管の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。

【図4】図４（ａ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第１変形例を示す側面図であり、図４（ｂ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第２変形例を示す側面図である。

【図5】図５（ａ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第３変形例を示す側面図であり、図５（ｂ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第４変形例を示す側面図である。

【図6】図６は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第５変形例を示す斜視図である。

【図7】図７は、第１実施形態における透過型砂防堰堤の第６変形例を示す斜視図である。

【図8】図８は、第２実施形態における透過型砂防堰堤の一例を示す斜視図である。

【図9】図９は、第２実施形態における透過型砂防堰堤の一例を示す側面図である。

【図10】図１０は、第２実施形態における透過型砂防堰堤の一例において、第２本体鋼管の近傍を第２本体鋼管の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。

【図11】図１１は、第２実施形態における透過型砂防堰堤の第１変形例において、第２本体鋼管の近傍を第２本体鋼管の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。

【図12】図１２は、第３実施形態における透過型砂防堰堤の一例を示す側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明を適用した透過型砂防堰堤及び緩衝部材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。各図において、上下方向Ｚとし、流下物の流下する方向を流下方向Ｘとし、上下方向Ｚと流下方向Ｘに交わる方向を幅方向Ｙとする。流下方向Ｘは、上流側Ｘ１と、下流側Ｘ２と、を有する。

【0016】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る透過型砂防堰堤１００の一例を示す斜視図である。図２は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の一例を示す側面図である。

【0017】

透過型砂防堰堤１００は、礫、土砂等の流下物を捕捉する。透過型砂防堰堤１００は、堰堤本体８と、堰堤本体８の上流側Ｘ１及び上方側の少なくとも何れかに着脱自在に取り付けられる緩衝部材１と、を備える。図１の例では、緩衝部材１は、堰堤本体８の上流側Ｘ１に着脱自在に取り付けられる。

【0018】

緩衝部材１は、巨大な礫等が衝突した際の衝突エネルギーを吸収し、堰堤本体８に伝達される衝突エネルギーを緩和させるものである。緩衝部材１が堰堤本体８に着脱自在に取り付けられるため、礫が衝突して緩衝部材１が破損した場合であっても、破損した緩衝部材１を新たな緩衝部材１に容易に交換できる。

【0019】

（堰堤本体８）
堰堤本体８は、コンクリート基礎や地盤などの基礎部９に立設される。堰堤本体８は、複数の本体鋼管８０を有し、複数の本体鋼管８０が組み合わされて構成される。本体鋼管８０は、第１本体鋼管８１と、第２本体鋼管８２と、第３本体鋼管８３と、を有する。

【0020】

第１本体鋼管８１は、上下方向Ｚに延び、例えば鉛直方向に延びる。第１本体鋼管８１は、堰堤本体８の最も上流側に配置され、下端が基礎部９に埋設固定される。第１本体鋼管８１は、幅方向Ｙに離間して複数配置される。第１本体鋼管８１は、幅方向Ｙに延びる横材８９が、上下方向Ｚに複数設けられてもよい。第１本体鋼管８１が横材８９を有することにより、捕捉した礫等が堰堤本体８の下流側に流下するのを更に抑制できる。横材８９は、例えば鋼管が用いられる。

【0021】

第２本体鋼管８２は、第１本体鋼管８１よりも流下方向Ｘの下流側Ｘ２に配置される。第２本体鋼管８２は、流下方向Ｘに沿って配置される。第２本体鋼管８２は、下流側Ｘ２に向かうにつれて下方に傾斜する斜材である。第２本体鋼管８２は、上端が第１本体鋼管８１に溶接等により連結され、下端が基礎部９に埋設固定される。第２本体鋼管８２は、幅方向Ｙに離間して複数配置される。

【0022】

第３本体鋼管８３は、幅方向Ｙに延びる。第３本体鋼管８３は、幅方向Ｙに離間した複数の第１本体鋼管８１同士を連結する。第３本体鋼管８３は、第１本体鋼管８１に溶接等により連結される。

【0023】

（緩衝部材１）
緩衝部材１は、緩衝鋼管１０と、取付機構２と、を有する。

【0024】

図３は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の一例において、第１本体鋼管８１の近傍を第１本体鋼管８１の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。図３に示すように、取付機構２は、本体鋼管８０に緩衝鋼管１０を着脱自在に取り付ける。取付機構２は、例えば本体鋼管８０に固定される第１取付鋼管２１と、緩衝鋼管１０に固定される第２取付鋼管２２と、を有する。第１取付鋼管２１と第２取付鋼管２２とは、端部にフランジ部が形成される。第１取付鋼管２１と第２取付鋼管２２とは、互いのフランジ部同士を接触させ、ボルトナット等の締結金具２３により接合される。このほか、取付機構２は、例えばＵ字ボルトであってもよい。

【0025】

緩衝鋼管１０は、本体鋼管８０に沿って配置される。緩衝鋼管１０は、例えば中空状であることが好ましい。これにより、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力を更に向上させることができ、本体鋼管８０に伝達される支点反力を更に低減できる。

【0026】

緩衝鋼管１０の長手方向の長さは、例えば最大で４．０ｍ～６．０ｍ程度であることが好ましい。これにより、緩衝鋼管１０の車両での運搬性を向上でき、透過型砂防堰堤１００の施工性を向上させることが可能となる。緩衝鋼管１０の長手方向の長さは、例えば最小で１．０ｍ程度である。

【0027】

緩衝鋼管１０は、第１緩衝鋼管１１を有する。第１緩衝鋼管１１は、第１本体鋼管８１よりも上流側Ｘ１に配置される。第１緩衝鋼管１１は、下端が基礎部９から離間される。１本の第１緩衝鋼管１１には、取付機構２が例えば２箇所に設けられる。第１緩衝鋼管１１の外径Ｄ１１は、第１本体鋼管８１の外径Ｄ８１以上である。第１緩衝鋼管１１の板厚ｔ１１は、第１本体鋼管８１の板厚ｔ８１未満である。

【0028】

本実施形態によれば、第１緩衝鋼管１１の板厚ｔ１１は、第１本体鋼管８１の板厚ｔ８１未満である。これにより、第１本体鋼管８１に先行して第１緩衝鋼管１１にへこみ変形を生じさせ、堰堤本体８に作用する土石流の衝突エネルギーを低減できる。すなわち、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0029】

本実施形態によれば、第１緩衝鋼管１１の外径Ｄ１１は、第１本体鋼管８１の外径Ｄ８１以上である。これにより、２つの第１緩衝鋼管１１の外面同士の純間隔Ｌ１１を、２つの第１本体鋼管８１の外面同士の純間隔Ｌ８１以下にできる。このため、流下方向に礫等が流下したとき、第１緩衝鋼管１１により礫等を捕捉し易くなり、第１本体鋼管８１に礫等が衝突するのを抑制できる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0030】

本実施形態によれば、緩衝鋼管１０の外径は、本体鋼管８０の外径よりも大きい。これにより、緩衝鋼管１０の外径が本体鋼管８０の外径と同じ場合と比べて、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力を大きくしつつ、本体鋼管８０に伝達される支点反力を小さくできる。このため、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を更に向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0031】

以下、緩衝鋼管１０の板厚を、本体鋼管８０の板厚未満とする理由について詳細に説明する。

【0032】

鋼管からなる透過型砂防堰堤では、礫の衝突に伴って、鋼管にへこみ変形が生じることがある。鋼製砂防構造物設計便覧 平成21年版（財団法人 砂防・地すべり技術センター）」pp.219-224によれば、礫が衝突した際に吸収し得る鋼管のエネルギー吸収能力Ｅ_dは、以下の数式（１）により表される。また、鋼管のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_lは、以下の数式（２）により表される。

【0033】

【数1】

Ｅ_d：鋼管のエネルギー吸収能力（ｋＪ）
Ｋ：係数（１６１・(Ｄ₀／Ｄ)^0.11）
σ_yd：鋼管の降伏応力度（Ｎ／ｍｍ²）
ｔ：鋼管の板厚（ｍｍ）
δ_d：へこみ変形（ｍｍ）
Ｄ：鋼管の外径（ｍ）

【0034】

【数2】

Ｐ_l：鋼管のへこみ変形に対応する荷重（Ｎ）
Ｋ：係数（１６１・(Ｄ₀／Ｄ)^0.11）
σ_yd：鋼管の降伏応力度（Ｎ／ｍｍ²）
ｔ：鋼管の板厚（ｍｍ）
δ_d：へこみ変形（ｍｍ）
Ｄ：鋼管の外径（ｍ）

【0035】

透過型砂防堰堤における鋼管の板厚や外径等の仕様は、想定される最大の礫が衝突した際、鋼管の外径Ｄに対して鋼管の局部変形（へこみ変形）δ_dをどの程度まで許容するかに応じて、設定される。鋼管のへこみ率＝へこみ変形δ_d／鋼管の外径Ｄ×１００としたとき、へこみ率１０％を使用限界、へこみ率４０％を修復限界、へこみ率７０％を終局限界、ともいう。

【0036】

透過型砂防堰堤１００では、鋼管として本体鋼管８０と緩衝鋼管１０とが用いられ、緩衝部材１により堰堤本体８へ伝達される衝突エネルギーを低減させて、堰堤本体８を保護するものである。堰堤本体８に先行させて緩衝部材１を破損させ、緩衝部材１が破損した場合に、新たな緩衝部材１に交換する。このため、交換が容易でない本体鋼管８０はなるべく破損が生じないようにする。一方で、交換が容易である緩衝鋼管１０は、ある程度の破損が許容される。

【0037】

本体鋼管８０は、なるべく破損が生じないように、例えばへこみ率１０％に設定する。緩衝鋼管１０は、本体鋼管８０で設定されるへこみ率よりも大きい、例えばへこみ率４０％やへこみ率７０％に設定することが好ましい。

【0038】

以下、具体例について説明する。衝突が想定される最大の礫の衝突エネルギーＥは、礫の質量ｍ（ｋｇ）とし、礫が流下する速度ｖ（ｍ／ｓ）としたとき、Ｅ＝ｍｖ²／２として表される。礫の直径を１．０ｍとし、質量ｍを１３６０（ｋｇ）とする。礫の流下する速度がｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合、礫の衝突エネルギーＥは、４４ｋＪである。また、礫の流下する速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合、礫の衝突エネルギーＥは、６８ｋＪである。

【0039】

以下、ＣＡＳＥ１～３において、上記の礫が衝突したときに、本体鋼管８０がへこみ率１０％以下である使用限界の範囲内で使用できるか否かを判定した。

【0040】

ＣＡＳＥ１では、緩衝鋼管１０を用いずに本体鋼管８０のみの場合に、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用か否かを判定した。本体鋼管８０の板厚２２ｍｍとし、本体鋼管８０の外径５００ｍｍとした。本体鋼管８０として、例えばＳＴＫ４９０を用いた場合、鋼管の降伏応力度σ_ydは、３１５Ｎ／ｍｍ²である。表１に、ＣＡＳＥ１の詳細を示す。

【0041】

ＣＡＳＥ１では、緩衝鋼管１０が用いられていないため、流下した礫が直接本体鋼管８０に衝突する。このため、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用か否かを判定するにあたり、従来のとおり、礫の衝突エネルギーＥと本体鋼管８０のエネルギー吸収能力Ｅ_dとを比較した。

【0042】

表１に示すように、ＣＡＳＥ１では、上記の数式（１）により、本体鋼管８０のエネルギー吸収能力Ｅ_dは、２９ｋＪとなる。上記の数式（２）により、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_lは、１０５０ｋＮとなる。

【0043】

ＣＡＳＥ１では、礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ）及び６８（ｋＪ））が本体鋼管８０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（２９（ｋＪ））を超えるため、本体鋼管８０を使用限界の範囲内で使用できない（表１において「×」で表記）。

【0044】

【表1】

【0045】

次に、ＣＡＳＥ２－１～２－４、３－１～３－３では、本体鋼管８０に緩衝鋼管１０を２箇所の取付機構２を介して取り付け、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できるか否かを判定した。本体鋼管８０の外径５００ｍｍとし、本体鋼管８０の板厚２２ｍｍとした。本体鋼管８０として、例えばＳＴＫ４９０を用いた場合、鋼管の降伏応力度σ_ydは、３１５Ｎ／ｍｍ²である。

【0046】

また、ＣＡＳＥ２－１～２－４では、緩衝鋼管１０の外径５００ｍｍとし、緩衝鋼管１０の板厚と、緩衝鋼管１０のへこみ率の上限と、パラメータとした。表２にＣＡＳＥ２の詳細を示す。また、ＣＡＳＥ３－１～３－３では、緩衝鋼管１０の外径６００ｍｍとし、緩衝鋼管１０の板厚をパラメータとし、緩衝鋼管１０のへこみ率の上限を４０％とした。表３にＣＡＳＥ３の詳細を示す。

【0047】

【表2】

【0048】

【表3】

【0049】

ＣＡＳＥ２－１～２－４、３－１～３－３では、本体鋼管８０の上流側に緩衝鋼管１０が取り付けられるため、流下した礫が先ずは緩衝鋼管１０に衝突する。このため、礫の衝突エネルギーＥが緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d以下である必要がある。

【0050】

また、ＣＡＳＥ２－１～２－４、３－１～３－３では、本体鋼管８０に緩衝鋼管１０が取り付けられるため、緩衝鋼管１０から本体鋼管８０へ支点反力が伝達される。このため、礫の衝突エネルギーＥの観点だけでなく、本体鋼管８０への支点反力の観点についても検討した。

【0051】

したがって、ＣＡＳＥ２－１～２－４、３－１～３－３では、要件（１）礫の衝突エネルギーＥが緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d以下であり、かつ、要件（２）本体鋼管８０への支点反力が、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l以下である場合に、本体鋼管８０が使用限界の範囲内での使用と判定した。なお、判定に際して、要件（１）については、速度ｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合における礫の衝突エネルギー（４４ｋＪ）を閾値とした。また、判定に際しては、要件（２）については、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_lは、ＣＡＳＥ１を参照し、１０５０ｋＮを閾値とした。

【0052】

表２、表３において、礫の衝突エネルギーＥが緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d以下の場合、「衝突エネルギーの判定」の欄において「〇」と表記し、それ以外の場合、「×」と表記する。表２、表３において、本体鋼管８０への支点反力が、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l以下である場合、「支点反力の判定」の欄において「〇」と表記し、それ以外の場合は「×」と表記する。表２、表３において、要件（１）と要件（２）の両方を満たした場合、「総合判定」の欄で「〇」と表記し、それ以外の場合、「×」と表記する。

【0053】

本例では、緩衝鋼管１０は２箇所の取付機構２を介して本体鋼管８０に取り付けられるため、本体鋼管８０への支点反力は、礫が衝突した際の緩衝鋼管１０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_lを、取付機構２の数（２箇所）で除した値となる。例えば、ＣＡＳＥ２－１では、礫が衝突した際の緩衝鋼管１０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_lが３１８２（ｋＮ）であるから、本体鋼管８０への支点反力は、３１８２（ｋＮ）を、取付機構２の数である２（箇所）で除した１５９１（ｋＮ）となる。

【0054】

ＣＡＳＥ２－１では、速度ｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（３５４（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。一方、本体鋼管８０への支点反力（１５９１（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））を超えるため、要件（２）は満たさない。よって、ＣＡＳＥ２－１では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できない。

【0055】

ＣＡＳＥ２－２では、速度ｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１０５（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。また、本体鋼管８０への支点反力（４７４（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））以下であるため、要件（２）は満たす。よって、ＣＡＳＥ２－２では、本体鋼管８０を使用限界の範囲内で使用できる。

【0056】

なお、ＣＡＳＥ２－２では、速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（６８（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１０５（ｋＪ））以下であるため、より速度の大きい礫に対しても、使用限界の範囲内で使用できる。

【0057】

ＣＡＳＥ２－３では、速度が８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（５９（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。また、本体鋼管８０への支点反力（２６７（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））以下であるため、要件（２）は満たす。よって、ＣＡＳＥ２－３では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0058】

なお、ＣＡＳＥ２－３では、速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（６８（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（５９（ｋＪ））を超えるため、より速度の大きい礫に対しては、本体鋼管８０が使用限界の範囲を超過するおそれもある。

【0059】

ＣＡＳＥ２－４では、速度が８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１６２（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。また、本体鋼管８０への支点反力（４１７（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））以下であるため、要件（２）は満たす。よって、ＣＡＳＥ２－４では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0060】

なお、ＣＡＳＥ２－４では、速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（６８（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１６２（ｋＪ））以下であるため、より速度の大きい礫に対しても、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0061】

ＣＡＳＥ３－１では、速度ｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（４１６（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。一方、本体鋼管８０への支点反力（１５６０（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））を超えるため、要件（２）は満たさない。よって、ＣＡＳＥ３－１では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できない。

【0062】

ＣＡＳＥ３－２では、速度ｖ＝８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１２４（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。また、本体鋼管８０への支点反力（４６４（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））以下であるため、要件（２）は満たす。よって、ＣＡＳＥ３－２では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0063】

なお、ＣＡＳＥ３－２では、速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（６８（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（１２４（ｋＪ））以下であるため、より速度の大きい礫に対しても、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0064】

ＣＡＳＥ３－３では、速度が８．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（４４（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（７０（ｋＪ））以下であるため、要件（１）を満たす。また、本体鋼管８０への支点反力（２６１（ｋＮ））は、本体鋼管８０のへこみ変形に対応する荷重Ｐ_l（１０５０（ｋＮ））以下であるため、要件（２）は満たす。よって、ＣＡＳＥ３－３では、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用にできる。

【0065】

なお、ＣＡＳＥ３－３では、速度ｖ＝１０．０（ｍ／ｓ）の場合の礫の衝突エネルギーＥ（６８（ｋＪ））は、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力Ｅ_d（７０（ｋＪ））以下であるため、より速度の大きい礫に対しても、本体鋼管８０が使用限界の範囲内で使用できる。

【0066】

以上から、ＣＡＳＥ２－１、ＣＡＳＥ３－１に示すように、本体鋼管８０の板厚と緩衝鋼管１０の板厚とが同じである場合には、礫が緩衝鋼管１０に衝突したとき、緩衝鋼管１０から本体鋼管８０に伝達される支点反力が大きくなるため、本体鋼管８０を使用限界の範囲内で使用できない。

【0067】

これに対し、ＣＡＳＥ２－２～２－４、ＣＡＳＥ３－２～３－３に示すように、緩衝鋼管１０の板厚が本体鋼管８０の板厚未満である場合には、本体鋼管８０を使用限界の範囲内で使用できる。よって、緩衝鋼管１０の板厚が本体鋼管８０の板厚未満である場合には、本体鋼管８０に先行して緩衝鋼管１０にへこみ変形を生じさせ、堰堤本体８に作用する土石流の衝突エネルギーを低減できる。すなわち、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0068】

また、緩衝鋼管１０のへこみ率の上限値を大きくすることにより、エネルギー吸収能力を向上させるとともに、緩衝鋼管１０のへこみ変形に対応する荷重も向上させることができる。このため、より大きな礫に対しても、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0069】

また、緩衝鋼管１０の外径は、本体鋼管８０の外径以上である。これにより、２つの緩衝鋼管１０の外面同士の純間隔を小さくできる。このため、流下方向に礫等が流下したとき、緩衝鋼管１０により礫等を捕捉し易くなり、本体鋼管８０に礫等が衝突するのを抑制できる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0070】

例えばＣＡＳＥ３－２における緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力は、ＣＡＳＥ２－２のおける緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力よりも大きい。これにより、緩衝鋼管１０の外径を本体鋼管８０の外径よりも大きくすることで、緩衝鋼管１０の外径が本体鋼管８０の外径と同じ場合と比べて、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力を大きくできる。また、例えばＣＡＳＥ３－２における本体鋼管８０への支点反力は、ＣＡＳＥ２－２のおける本体鋼管８０への支点反力よりも小さい。これにより、緩衝鋼管１０の外径を本体鋼管８０の外径よりも大きくすることで、緩衝鋼管１０の外径が本体鋼管８０の外径と同じ場合と比べて、本体鋼管８０に伝達される支点反力を小さくできる。

【0071】

よって、緩衝鋼管１０の外径を本体鋼管８０の外径よりも大きくすることにより、緩衝鋼管１０の外径が本体鋼管８０の外径と同じ場合と比べて、緩衝鋼管１０のエネルギー吸収能力を大きくしつつ、本体鋼管８０に伝達される支点反力を小さくできる。このため、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を更に向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0072】

なお、上述した例では、緩衝鋼管１０が本体鋼管８０の上流側に配置される場合を例示して説明したが、本体鋼管８０の上方側に配置される場合であっても同様である。

【0073】

（第１実施形態の第１変形例）
図４（ａ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第１変形例を示す側面図である。第１変形例では、第１緩衝鋼管１１の下端が基礎部９に埋設して固定される。第１緩衝鋼管１１は、取付機構２を介して第１本体鋼管８１に着脱自在に取り付けられるため、第１緩衝鋼管１１が破損した場合であっても、容易に交換できる。

【0074】

（第１実施形態の第２変形例）
図４（ｂ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第２変形例を示す側面図である。第２変形例では、第１緩衝鋼管１１の下端がアンカー部材１９を介して基礎部９に固定される。第１緩衝鋼管１１は、取付機構２を介して第１本体鋼管８１に着脱自在に取り付けられるため、第１緩衝鋼管１１が破損した場合であっても、容易に交換できる。

【0075】

（第１実施形態の第３変形例）
図５（ａ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第３変形例を示す側面図である。第３変形例では、第１緩衝鋼管１１は、上下方向Ｚに複数に配置される。図５（ａ）の例では、第１緩衝鋼管１１が上下方向Ｚに２つ配置される。本体鋼管８０は、第１本体鋼管８１と第２本体鋼管８２とに溶接等により連結される連結本体鋼管８４を更に有する。

【0076】

（第１実施形態の第４変形例）
図５（ｂ）は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第４変形例を示す側面図である。第４変形例では、第１本体鋼管８１が上下方向Ｚに対して傾斜して配置される。第１緩衝鋼管１１は、第１本体鋼管８１に沿って配置される。

【0077】

（第１実施形態の第５変形例）
図６は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第５変形例を示す斜視図である。第５変形例では、第１緩衝鋼管１１は、幅方向Ｙに複数配置される。緩衝鋼管１０は、第１緩衝鋼管１１を繋ぐ連結緩衝鋼管１８を更に有する。連結緩衝鋼管１８は、幅方向Ｙに延び、上下方向Ｚに複数に配置される。幅方向Ｙに離間する第１緩衝鋼管１１の外面同士の純間隔は、例えば衝突が想定される礫の径の２．０倍以上とし、上下方向Ｚに離間する連結緩衝鋼管１８の外面同士の純間隔は、礫の径の１．０倍以下とするのが好ましい。

【0078】

（第１実施形態の第６変形例）
図７は、第１実施形態における透過型砂防堰堤１００の第６変形例を示す斜視図である。第６変形例では、第１緩衝鋼管１１は、幅方向Ｙに複数配置される。緩衝鋼管１０は、第１緩衝鋼管１１を繋ぐ連結緩衝鋼管１８を更に有する。連結緩衝鋼管１８は、幅方向Ｙに延び、上下方向Ｚに複数に配置される。幅方向Ｙに離間する第１緩衝鋼管１１の外面同士の純間隔は、例えば衝突が想定される礫の径の１．０倍以下とし、上下方向Ｚに離間する連結緩衝鋼管１８の外面同士の純間隔は、礫の径の１．０倍以下とするのが好ましい。

【0079】

（第２実施形態）
図８は、第２実施形態における透過型砂防堰堤１００の一例を示す斜視図である。図９は、第２実施形態における透過型砂防堰堤１００の一例を示す側面図である。図１０は、第２実施形態における透過型砂防堰堤１００の一例において、第２本体鋼管８２の近傍を第２本体鋼管８２の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。

【0080】

第２実施形態における透過型砂防堰堤１００は、更に堰堤本体８の上方側に緩衝部材１が設けられる点で、主に第１実施形態と相違する。

【0081】

緩衝鋼管１０は、第２緩衝鋼管１２を更に有する。第２緩衝鋼管１２は、第２本体鋼管８２の上方側に配置される。第２緩衝鋼管１２は、下端が基礎部９から離間される。１本の第２緩衝鋼管１２には、取付機構２が例えば２箇所に設けられる。第２緩衝鋼管１２の外径Ｄ１２は、第２本体鋼管８２の外径Ｄ８２以上である。第２緩衝鋼管１２の板厚ｔ１２は、第２本体鋼管８２の板厚ｔ８２未満である。

【0082】

本実施形態によれば、第２緩衝鋼管１２の外径Ｄ１２は、第２本体鋼管８２の外径Ｄ８２以上である。これにより、２つの第２緩衝鋼管１２の外面同士の純間隔Ｌ１２を、２つの第２本体鋼管８２の外面同士の純間隔Ｌ８２以下にできる。このため、流下方向に礫等が流下したとき、第１緩衝鋼管１１を越流した礫を第２緩衝鋼管１２に沿って流下させ易くなる。このため、第２本体鋼管８２に礫等が衝突するのを抑制できる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0083】

本実施形態によれば、第２緩衝鋼管１２の板厚ｔ１２は、第２本体鋼管８２の板厚ｔ８２未満である。これにより、第２本体鋼管８２に先行して第２緩衝鋼管１２にへこみ変形を生じさせ、堰堤本体８に作用する土石流の衝突エネルギーを低減できる。すなわち、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0084】

（第２実施形態の第１変形例）
図１１は、第２実施形態における透過型砂防堰堤１００の第１変形例において、第２本体鋼管８２の近傍を第２本体鋼管８２の管軸方向に直交する断面で切った断面図である。第１変形例では、第２緩衝鋼管１２の外径Ｄ１２は、第２本体鋼管８２の外径Ｄ８２未満である点で、主に第２実施形態の一例と相違する。

【0085】

本実施形態によれば、第２緩衝鋼管１２の外径Ｄ１２は、第２本体鋼管８２の外径Ｄ８２未満である。土石流が発生した場合、土石流の先端に径の大きな礫が存することが多いことから、第１緩衝鋼管１１を越流する礫は、比較的径の小さいものが多い。越流した礫の径が小さい場合には、大きな緩衝効果がなくてもよいことから、第２緩衝鋼管１２の外径Ｄ１２は、第２本体鋼管８２の外径Ｄ８２未満としてもよい。

【0086】

（第３実施形態）
図１２は、第３実施形態に係る透過型砂防堰堤１００の一例を示す側面図である。

【0087】

第３実施形態における透過型砂防堰堤１００は、更に堰堤本体８の上方側に緩衝部材１が設けられる点で、主に第１実施形態と相違する。

【0088】

緩衝鋼管１０は、堰堤本体８の天端を保護する第３緩衝鋼管１３を更に有する。第３緩衝鋼管１３は、第１本体鋼管８１の上方側に配置される。第３緩衝鋼管１３は、流下方向Ｘに延びる。第３緩衝鋼管１３の外径は、第１本体鋼管８１の外径以上である。第３緩衝鋼管１３の板厚は、第１本体鋼管８１の板厚未満である。

【0089】

第３緩衝鋼管１３の上流側Ｘ１の端部は、第１緩衝鋼管１１の下流側Ｘ２の外側面に溶接により連結されることが好ましい。これにより、第３緩衝鋼管１３の上流側Ｘ１の端部が上流側Ｘ１に露出せずに第１本体鋼管８１により覆われる。このため、礫等の流下物が上流側Ｘ１から第３緩衝鋼管１３に衝突するのを抑制できる。なお、図示は省略するが、第３緩衝鋼管１３の下方側の外周面に、第１緩衝鋼管１１の上端が溶接により連結されてもよい。

【0090】

本実施形態によれば、緩衝鋼管１０は、第１本体鋼管８１よりも上方側に配置され、流下方向Ｘに沿って延びる第３緩衝鋼管１３を有する。これにより、第１緩衝鋼管１１を越流した礫が第１本体鋼管８１に衝突するのを抑制できる。

【0091】

本実施形態によれば、第３緩衝鋼管１３の板厚ｔ１３は、第３本体鋼管８３の板厚ｔ８３未満である。これにより、第３本体鋼管８３に先行して第３緩衝鋼管１３にへこみ変形を生じさせ、堰堤本体８に作用する土石流の衝突エネルギーを低減できる。すなわち、小さな荷重で大きな吸収能力エネルギーを得る緩衝効果を向上させることが可能となる。その結果、堰堤本体８の損傷を抑制できる。

【0092】

本実施形態によれば、第３緩衝鋼管１３の上流側Ｘ１の端部は、第１緩衝鋼管１１の下流側Ｘ２の外側面に溶接により連結される。これにより、第３緩衝鋼管１３の上流側Ｘ１の端部が上流側Ｘ１に露出せずに第１本体鋼管８１により覆われる。このため、礫等の流下物が上流側Ｘ１から第３緩衝鋼管１３に衝突するのを抑制できる。

【0093】

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。さらに、この発明は、上記の実施形態の他、様々な新規な形態で実施することができる。したがって、上記の実施形態は、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。

【符号の説明】

【0094】

１００ ：透過型砂防堰堤
１ ：緩衝部材
１０ ：緩衝鋼管
１１ ：第１緩衝鋼管
１２ ：第２緩衝鋼管
１３ ：第３緩衝鋼管
１８ ：連結緩衝鋼管
１９ ：アンカー部材
２ ：取付機構
２１ ：第１取付鋼管
２２ ：第２取付鋼管
２３ ：締結金具
８ ：堰堤本体
８０ ：本体鋼管
８１ ：第１本体鋼管
８２ ：第２本体鋼管
８３ ：第３本体鋼管
８４ ：連結本体鋼管
８９ ：横材
９ ：基礎部
Ｘ ：流下方向
Ｘ１ ：上流側
Ｘ２ ：下流側
Ｙ ：幅方向
Ｚ ：上下方向

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】