JPH05339975A - アーチ型カルバートの土圧を軽減する方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 アーチ型カルバートの土被りが大きくなって
も、作用土圧が大きくならない。 【構成】 アーチ部材１底版２との接合部を圧縮変形し
やすい材料を挟んだヒンジ構造にする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、道路等の盛土の中に
埋設されるアーチ型カルバートに作用する土圧を軽減す
る方法についての発明である。

【０００２】

【従来の技術】通常のアーチ型カルバートの構築方法
は、鉄筋コンクリート部材を用いて剛構造のカルバート
を製作しておき、これを埋めて盛土する方法である。こ
の方法によると、アーチ型カルバートには盛土の土砂重
による土圧が作用する。したがって、カルバートに作用
する土圧の強さは、土被りの増加に比例して増加する。
土被りの大きいカルバートは、作用土圧が大きいため、
部材に大きな応力が生じ、部材を厚くし、鉄筋を多く配
置しなければならないので、工費が大きくなり施工期間
が長くなる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】土被りの大きいアーチ
型カルバートについて、作用土圧軽減して、部材の厚さ
を縮小し、使用鉄筋量を減らすには、どのような方法を
とればよいかという点にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
め、次の方法を発明した。

【０００５】図１に示すアーチ型カルバートにおいて、
アーチ部材１と底版２との接合部を加圧すると収縮する
材料（以下収縮材という）を挟んだヒンジ構造にする。

【０００６】

【作用】発明の方法により、構成されたアーチ型カルバ
ートに盛土すると、土圧の作用でアーチ部材に軸力が生
じ、アーチ部材が収縮材を圧縮する。このためのアーチ
部材１の下端が沈下し水平にも移動する。これと同時
に、アーチ部材（１）はアーチの内側に向かい変位す
る。

【０００７】アーチ部材の変位に追従して土が変位し、
この変位により、アーチ近傍の土のアーチ円周方向のひ
ずみが増加し、同方向応力が増加する。この増加応力の
アーチの曲率半径方向分力が同方向の応力に抵抗する。
したがって、土被りが増加してもアーチに作用する土圧
はあまり増加しない。

【０００８】通常のアーチ型カルバートでは、土被りが
増えると、増えた盛土の重量だけ鉛直土圧が増加する
が、これに比べて、発明の方法で構成されたアーチ型カ
ルバートでは、盛土の増加による鉛直土圧の増加が少な
い。

【０００９】上記の土圧軽減作用の効果を上げるため、
収縮材として、圧縮降伏ひずみが小さく、降伏後は応力
の増加が少なくて、終局ひずみの大きい材料を用いる。

【００１０】ヒンジに挟んだ収縮材は、またアーチ部材
の下端が移動する際に回転を拘束しないで円滑に変位す
るように働く。

【００１１】この発明の方法の特徴は、通常のアーチ型
カルバートは部材が相互に剛結されていて変形しない構
造であるため、土被り高さに相応して生ずる盛土の応力
がそのままカルバートに土圧として作用する。これに対
して、発明の方法はアーチ部材をアーチの内側に向け、
変位させることによってアーチ近傍の土の応力のアーチ
半径方向成分をアーチの円周方向に変えて、土の主応力
の流れをアーチ状にすることにより、カルバートに作用
する土圧を軽減する点にある。

【００１２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明すると、
図１において、アーチ部材１と底版２との接合部を収縮
材３、４を挟んだヒンジ構造にする。

【００１３】アーチのクラウンには、回転ヒンジを設
け、せん断力に抵抗するが、回転変位を拘束しない構造
にする。

【００１４】収縮材は、図３を参照して、ε_Ｙ≒１０
％、ε_Ｅ≒６０％、（σ_Ｅ−σ_Ｙ）／（ε_Ｅ−ε_Ｙ）≒
０．５ｋｇ／ｃｍ^２の材質の材料を発泡スチロール
（Ｅ．Ｐ．Ｓ）等から選定する。

【００１５】収縮材に上記のものを選定する理由は、収
縮材にひずみに比例して応力が増加する線形的材料を用
い、盛土施工の初期の土被りが小さいときから徐々にア
ーチ部材を変位させた場合より、土被りがある大きさに
達したときにアーチ部材に変位を与えてから、残りの盛
土を施工した場合の、土圧軽減効果が大きいためであ
る。

【００１６】

【発明の効果】上記のように、構成されたアーチ型カル
バートに盛土すると、土圧の作用でアーチ部材１および
底版２に軸力が生じ、アーチ部材が収縮材３、４を圧縮
する。

【００１７】収縮材の圧縮変形に伴い、アーチ部材１の
下端が沈下し、同時に水平に移動する。このため、アー
チ部材１はアーチの内側に向かい変位する。

【００１８】同時に土は、アーチ部材１に追従して変位
する。この変位により、アーチ近傍の土にはアーチ円周
方向のひずみが増加し、同時にこの方向の応力が増加
し、この増加応力のアーチの曲率半径方向分力が同方向
の応力に抵抗し、アーチ状に主応力が流れるようにな
る。

【００１９】このため、土被りの増加に対する作用土圧
の増加割合は、通常のアーチ型カルバートより小さい。
上記の物性を有する材料を収縮材に用いると、収縮材が
降伏した後は、土被りが増加しても作用土圧は殆ど増加
しない。したがって通常の方法で施工したアーチ型カル
バートに比べて、アーチ部材の厚さが薄くでき、使用鉄
筋量が減少するので、工費が節減され、施工に要する時
間が短くなる。これを、内空支間１０ｍ、土被り２０ｍ
のアーチ型カルバートについて比較すると、表１のよう
になる。

【００２０】

【表１】

【００２１】

【図面の簡単な説明】

【図１】アーチ部材１と底版２との接合部を、収縮材を
を挟んだヒンジ構造にしたアーチカルバートの実施例の
横断図面である。

【図２】アーチ部材１と底版２との接合部の横断面図で
ある。

【図３】収縮材として適当な材料の力学的性質を説明す
る図である。

【符号の説明】

１ アーチ部材 ２ アーチの底版 ３ 鉛直反力を受ける収縮材 ４ 水平反力を受ける収縮材 ５ 回転ヒンジ ６ 盛土 ７ 盛土の天場 Ｄ 土被り σ_Ｙ 収縮材の長期載荷時の圧縮降伏応力度（ｋｇ／ｃ
ｍ） σ_Ｅ 収縮材の長期載荷時の圧縮終局応力度（ｋｇ／ｃ
ｍ） ε_Ｙ 圧縮降伏点のひずみ（％） ε_Ｅ 圧縮終局点のひずみ（％）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アーチ型カルバートの（図２）のアーチ
   部材（１）と、底版（２）との接合部を発泡スチロール
   等、加圧によって収縮する材料（３）（４）を挟んだヒ
   ンジ構造にする方法。