可撓性ボックスカルバート
【課題】 施工時にかかる外力や自重によっては一方のボックスカルバート単位体に対して他方のボックスカルバート単位体は変位せず、周辺基盤の変形時にはこれに対応して前記変位が生じる可撓性ボックスカルバートを提供すること。
【解決手段】 継手機構２は、一方のボックスカルバート単位体１の端部から抜け止め状態に突出する雄ネジ棒２２が、他方のボックスカルバート単位体１の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の周面に形成された凹部１４内に至る挿通孔１５に遊挿されていると共に、前記雄ネジ棒２２における凹部１４内に至った部分に螺入されているナット２６を備え、前記挿通孔１５が開放する凹部１４の構成壁面とナット２６との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体２４を介在させてある。
【解決手段】 継手機構２は、一方のボックスカルバート単位体１の端部から抜け止め状態に突出する雄ネジ棒２２が、他方のボックスカルバート単位体１の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の周面に形成された凹部１４内に至る挿通孔１５に遊挿されていると共に、前記雄ネジ棒２２における凹部１４内に至った部分に螺入されているナット２６を備え、前記挿通孔１５が開放する凹部１４の構成壁面とナット２６との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体２４を介在させてある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、雨水、下水等を流すために地中に設置されるプレキャストコンクリート製のボックスカルバートに関するものであり、特に、隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結する継手機構を備えた可撓性ボックスカルバートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に長い排水路を構築する可撓性ボックスカルバートは、一般に、多数のボックスカルバート単位体の端面相互を可撓性部材を介して水密性に接合し、この状態を維持すべく前記ボックスカルバート単位体相互を継手機構により連結するようにして構成されている。
【０００３】
ところで、地震や基礎地盤が軟弱な場合には周辺基盤が変形する場合があるが、このような場合に備えて、可撓性ボックスカルバートでは隣合う一方のボックスカルバート単位体に対して、他方のボックスカルバート単位体が変位可能となるようにしてある。
【０００４】
この種の可撓性ボックスカルバートの継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の周面に形成した凹部から端部に至る挿通孔に、雄ネジ棒が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体の端部から突出させてあり、前記雄ネジ棒の前記突出部分は、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の凹部内に至る挿通孔に遊挿されており、一方のボックスカルバート単位体１の凹部側に突出した雄ネジ棒部分にナットを螺入すると共に、他方のボックスカルバート単位体の凹部側に突出した雄ネジ棒部分に弾性体を介してナットを螺入している（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
しかしながら、上記可撓性ボックスカルバートでは、弾性体の使用により可撓性が確保できるものの、僅かな外力や自重により一方のボックスカルバート単位体に対して、他方のボックスカルバート単位体が変位してしまい、その結果、十分なシール性を確保できずに当初計画していた流下能力を下回ってしまうという事態が生じる。
【特許文献１】特許２６８８３４４（図７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこでこの発明では、施工時にかかる外力や自重によっては隣合うボックスカルバート単位体の一方に対して他方が変位せず、周辺基盤の変形時にはこれに対応して前記変位が生じる可撓性ボックスカルバートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１記載の発明）
この発明は、隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結すべく継手機構を設けてあり、地盤が変形したときには、隣り合うボックスカルバート単位体のうちの一方に対して他方が変位可能となっている可撓性ボックスカルバートにおいて、継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の端部から抜け止め状態に突出する軸体が、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体の周面に形成された凹部内に至る挿通孔に遊挿されていると共に、前記軸体における凹部内に至った部分に一体化又は螺入されている拡大径部を備え、前記挿通孔が開放する凹部の構成壁面と拡大径部との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体を介在させてある。
（請求項２記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１記載の発明に関し、一方のボックスカルバート単位体の周面に設けた凹部から端部に至る挿通孔を設け、当該挿通孔に上記軸体が抜け止め状態に遊挿されている。
（請求項３記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１又は２記載の発明に関し、凹部の構成壁面と拡大径部との間には、硬質樹脂又は金属製のプレートを設けてある。
（請求項４記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、軸体は、雄ネジ棒である。
（請求項５記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、隣り合うボックスカルバート単位体相互間は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化材を混合して反応させて成る可撓性部材によりシールされており、隣り合うボックスカルバート単位体相互間に隙間ができた状態でも前記可撓性部材の伸縮によりシール性が維持されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の可撓性ボックスカルバートによると、施工時にかかる外力や自重によっては隣合うボックスカルバート単位体の一方に対して他方が変位せず、周辺基盤の変形時にはこれに対応して前記変位が生じるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下にこの発明の可撓性ボックスカルバートＢＫを実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１はこの発明の実施例の可撓性ボックスカルバートＢＫの側面図、図２は前記可撓性ボックスカルバートＢＫを構成するボックスカルバート単位体１，１相互の離脱を防止するための継手機構２の上面図、図３は前記継手機構２の側面図、図４は前記継手機構２の分解斜視図、図５は断面コ字状の成形体２４が座屈する前の状態を示す継手機構２の説明図、図６は断面コ字状の成型体２４が座屈した後の状態を示す継手機構２の説明図、図７は隣合う前記ボックスカルバート単位体１，１相互間に可撓性部材３を設けた状態を示す断面図、図８はボックスカルバート単位体１の正面図を示している。
（この可撓性ボックスカルバートＢＫについて）
この可撓性ボックスカルバートＢＫは、図１〜図８に示すように、隣り合うボックスカルバート単位体１，１相互の離脱を防止すべく継手機構２を設けると共に、前記ボックスカルバート単位体１，１の対向部相互間に可撓性部材３を介在させてあり、地盤が変形したときには、前記可撓性部材３の変形により隣合うボックスカルバート単位体１，１のうちの一方に対して他方が僅かに変位可能となっている。
【００１１】
以下に、この可撓性ボックスカルバートＢＫを形成するための主要構成であるボックスカルバート単位体１、継手機構２、可撓性部材３等について詳述する。
（ボックスカルバート単位体１について）
ボックスカルバート単位体１は、図８に示すように外形が正面視方形状の筒体に形成されたコンクリート製のものであり、例えば、外寸法：１２６０ｍｍ×１２６０ｍｍ、内寸法：１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、肉厚：１３０ｍｍ、長さ：２０００ｍｍに設定してある。また、このボックスカルバート単位体１では、図１や図７に示すように、一方の端面には雄部１１が、他方の端面には雌部１２が、それぞれ形成されており、隣合うボックスカルバート単位体１，１相互が継手機構２を介して連結された状態では雄部１１が雌部１２に嵌入するようになっている。
【００１２】
ここで、このボックスカルバート単位体１は、上述した如く内寸法は１０００ｍｍ×１０００ｍｍであるが、図８に示すように、四隅は９０°の角ではなく斜面１３としてあり、厚肉部１０，１０，１０，１０を構成してある。そして、ボックスカルバート単位体１の端面から少し離れた厚肉部１０の位置には、図１〜図４に示すように継手機構２を設置するための凹部１４を設けると共に、前記凹部１４からボックスカルバート単位体１の端面に開口する挿通孔１５を設けてある。
【００１３】
また、このボックスカルバート単位体１，１の連結部分における雄部１１及び雌部１２端面にはそれぞれ、図７に示すように、その内周面から外周面側に向かって約２０ｍｍ、端面から１０ｍｍ程度の大きさに形成された窪み部１６ａ，１６ｂを設けてある。なお、この窪み部１６ａ，１６ｂは以下に詳述する可撓性部材３を充填するためのものであるが、場合によっては、窪み部１６ａ又は窪み部１６ｂのいずれか一方であってもよく、その大きさも上記に限られない。
（継手機構２について）
継手機構２は、図２〜図４に示すように、ナット２０と、プレート２１と、雄ネジ棒２２と、プレート２３上に背板部２４ａと二枚の歯部２４ｂから成る断面コ字状の成形体２４（課題を解決するための手段の欄に記載の、潰れ空間を有する鋼材より成る成形体と対応する）とプレート２５を順に一体固着して成る変形部材２Ａと、ナット２６とから構成されており、前記プレート２１にはボルト挿通孔２１ｈが、プレート２３にはボルト挿通孔２３ｈが、成形体２４にボルト挿通孔２４ｈが、プレート２５にボルト挿通孔２５ｈが、それぞれ設けられたものとしてある。なお、この継手機構２を構成する部材は全て鋼材又はこれに類する剛性を有する材料で製作されたものを使用する。
【００１４】
継手機構２は、図２、図３、図５に示すように、一方のボックスカルバート単位体１の凹部１４から端部に至る挿通孔１５に、雄ネジ棒２２（軸体）が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させてあり、前記雄ネジ棒２２の前記突出部分は、他方のボックスカルバート単位体１の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の凹部１４内に至る挿通孔１５に遊挿されている。そして、一方のボックスカルバート１の凹部１４側に突出した雄ネジ棒２２部分にナット２０（拡大径部）を螺入すると共に、他方のボックスカルバート単位体１の凹部１４側に突出した雄ネジ棒２２部分に変形部材２Ａを介してナット２６（拡大径部）を螺入している。なお、凹部１４の構成壁面とナット２０との間にはプレート２１を介在させてある。
【００１５】
ここで、この継手機構２により連結されているボックスカルバート単位体１，１相互を開かしめるような小さな力が作用した場合、断面コ字状の成形体２４は座屈（背板部２４ａと二枚の歯部２４ｂがつくる空間の潰れ）することなく雄ネジ棒２２が極僅かに（弾性範囲又は比例範囲内）伸びていくだけであるが、前記力の増大に伴いボックスカルバート単位体１，１相互を一定以上に開かしめる力が作用すると、成形体２４の二枚の歯部２４ｂが図５に示した状態から図６に示した状態に座屈し、その結果、隣合うボックスカルバート単位体１，１のうちの一方に対して他方が例えば１５〜３０ｍｍ程度変位できるようになっている。
【００１６】
つまり、この継手機構２によると、可撓性ボックスカルバートＢＫは施工時などの小荷重やボックスカルバート単位体１の自重に対しては変形せず、レベル１、２地震動に対してはそれに対応する変形性能を有するものとなる。なお、レベル１地震動とは可撓性ボックスカルバートＢＫの共用期間中に発生する確率が高い地震動をいい、レベル２地震動とは可撓性ボックスカルバートＢＫに発生する確率が低い大きな強度をもつ地震動をいう。
【００１７】
「継手機構２の他の形態」
この形態の継手機構２は、上記実施例のものが「一方のボックスカルバート単位体１の凹部１４から端部に至る挿通孔１５に、雄ネジ棒２２（軸体）が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させてある」のに対して、「図１３に示すように、一方のボックスカルバート単位体１の端部にソケットＳを埋め込み、このソケットＳに雄ネジ棒２２を螺入するようにして当該雄ネジ棒２２を当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させている」点で相違している。この態様を採った場合、雄ネジ棒２２及びナット２６を、頭付きボルトに変えることも可能である。
【００１８】
「成形体２４の変形例」
上記継手機構２に使用される成形体２４は、断面コ字状としてあるが、これに限定されることなく、断面形状が台形、正方形、長方形、円、楕円、その他多角形等が使用できる。要するに、一定以上の大きさの力が作用したときに成形体２４の一部が座屈等の塑性変形を起こして力の作用する方向に偏平状態に成り得る潰れ空間があればよいのである。
【００１９】
また、背板部２４ａと対応する厚みを厚くすれば、プレート２５は不要である。
【００２０】
さらに、成形体２４は、潰れ空間を有する鋼材製のものだけでなく、潰れ空間を有するステンレス材又は硬質樹脂、ＦＲＰ製のものでもよい。
（可撓性部材３について）
可撓性部材３は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化剤を混合して反応させて成る硬化物であり、前記硬化物は化学構造的に安定した３次元の網目構造となっている（有限会社創友：商品名「ＴＳシール」）。
【００２１】
なお、基本的な配合比率は、重量比で、主成分であるポリブタジエン系ウレタンゴム（ゴム状製品とするための主成分）：可塑剤（ゴム柔軟性などを付与する油展剤）：フィラー（材料の成形時の形状を保持させる硬度調整）：老化防止剤（ゴムの劣化防止）＝（２５〜３５）：（３０〜４０）：（４０〜５０）：（２〜５）であることが好ましい。
【００２２】
「可撓性部材３の化学構造」
この可撓性部材３の化学構造は、図９に示す直線構造に対して、図１０に示す如く分子が５〜１０個に一回の割合で、他の直線構造と結合して３次元の網目構造を構成している。
【００２３】
「この可撓性部材３の伸び率試験、及びコンクリートとの付着強度」
この可撓性部材３と同じ材料により（上下面寸法：３０ｍｍ×７０ｍｍ、高さ寸法：３０ｍｍ）の試料片を作成し、当該試料片の上面及び下面にコンクリート片を付着させ、前記上面側及び下面側のコンクリート片を逆方向に引っ張るようにして、コンクリート片と試料片との付着強度及び試料片の伸び率について測定した。
。
【００２４】
その結果、試料片とコンクリート片とは、引張力が７４０Ｎのときに接着面で外れた（可撓性部材３の破断はない）。その際の可撓性部材３の全長は１９６ｍｍであった。
【００２５】
これらの結果より、
付着強度＝７４０Ｎ／（３００ｍｍ×７０ｍｍ）＝０．３５Ｎ／ｍｍ2
伸び率＝（１９３−３０）ｍｍ／３０ｍｍ×１００＝５５３％
であることが判る。
【００２６】
つまり、この可撓性部材３は付着強度大きく且つ伸び率が大きいことが判る。
【００２７】
なお、上記した如く、可撓性部材３の基本的な配合比率を、重量比で、主成分であるポリブタジエン系ウレタンゴム（ゴム状製品とするための主成分）：可塑剤（ゴム柔軟性などを付与する油展剤）：フィラー（材料の成形時の形状を保持させる硬度調整）：老化防止剤（ゴムの劣化防止）＝（２５〜３５）：（３０〜４０）：（４０〜５０）：（２〜５）とした場合、付着強度は０．３〜０．４Ｎ／ｍｍ2 、伸び率は２００〜５００％（好ましくは３００〜５００％）になると考えられる。
【００２８】
「この可撓性部材３における他の優れた点」
上記の如くこの可撓性部材３は、付着強度大きく且つ伸び率が大きいという機能を有しているほか、長・短時間の応力に対して優れた弾性を有し、また耐水性、水密性に優れ、更に水中でも硬化するという機能を有している。
【００２９】
「可撓性部材３のボックスカルバート単位体１，１相互間への設置態様及びその他」 ボックスカルバート単位体１，１相互を接続する際には、図７に示すように、上記窪み部１６ａ，１６ｂで構成される周溝部分に可撓性部材３を充填する。
【００３０】
なお、窪み部１６ａ，１６ｂ相互間にできる隙間を埋めるべく上記窪み部１６ａ，１６ｂの外周側部分に硬質樹脂（例えばメカニカルプラスチック）又は金属で構成されたバックアップ材４を設けてあり、前記バックアップ材４よりも外周側であるボックスカルバート単位体１，１相互の対向面間に硬質樹脂（例えばメカニカルプラスチック）又は金属で構成されたスペーサ５を設けてある。
（この可撓性ボックスカルバートＢＫの優れた機能について）
(1) 変形性と止水性に関して
この可撓性ボックスカルバートＢＫは、上述した如く変形性能を持っているが、施工時や小さな荷重に対しては成形体２４は座屈せず継手機構２の雄ネジ棒２２が極僅かに伸びる（弾性範囲又は比例範囲の伸び）程度であるため、図１１に示す如くほとんど変形は起こらない。したがって、可撓性部材３による止水機能は完全であり、当初計画していた流下能力を下回るというような事態は生じない。
【００３１】
一方、この可撓性ボックスカルバートＢＫは、レベル１、２地震動による地盤の変形が起きた場合、それに伴って図６に示す如く成形体２４が座屈し、図１２に示すようにボックスカルバート単位体１，１相互間に隙間ｇが生じる態様で変形する。ところで、止水するための可撓性部材３は、上記した如く、付着強度：０．３５Ｎ／ｍｍ2 、伸び率：５５３％と共に大きいから、図１２に示す如くボックスカルバート単位体１，１相互間に隙間ｇが生じた場合でも、切断やボックスカルバート単位体１の端面からの剥がれが生じる恐れは少なく、止水状態は維持される（向上する）ことになる。
【００３２】
つまり、この可撓性ボックスカルバートＢＫは、小さな外力に対しては隙間ｇが形成されないようにすべく変形しない状態が維持され、外力が一定以上のになったときに初めて大きく変形するものである。そして前記した両方の状態において止水性が確保される。
(2) 低コストと施工性に関して
ボックスカルバート単位体１，１相互は継手機構２を設置した後に、基本的には、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化剤を混合して反応させて成る可撓性部材３を、単純な形状である窪み部１６ａ，１６ｂ（いずれか一方でもよい）内に充填ガン等により充填するだけであるから、施工性に優れ、止水効果を考慮すると低コストであると考えられる。
（その他）
上記したボックスカルバート単位体１の断面形状やその寸法、長さは上記実施例に限定されるものではなく、自由に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施例の可撓性ボックスカルバートの側面図。
【図２】前記可撓性ボックスカルバートを構成するボックスカルバート単位体相互の離脱を防止するための継手機構２の上面図。
【図３】前記継手機構の側面図。
【図４】前記継手機構の分解斜視図。
【図５】断面コ字状の鋼材が座屈する前の状態を示す継手機構の説明図。
【図６】断面コ字状の鋼材が座屈した後の状態を示す継手機構の説明図。
【図７】隣合う前記ボックスカルバート単位体相互間に可撓性部材を設けた状態を示す断面図。
【図８】前記ボックスカルバート単位体の正面図。
【図９】可撓性部材の化学構造を示す直線構造図。
【図１０】前記可撓性部材の化学構造は分子が５〜１０個に一回の割合で、他の直線構造と結合して３次元の網目構造を構成している状態を示側面す図。
【図１１】前記可撓性ボックスカルバートの施工時等の構造を示す図。
【図１２】ボックスカルバート単位体相互間に隙間が生じる態様で変形した状態を示す側面図。
【図１３】他の実施形態の継手機構の説明図。
【符号の説明】
【００３４】
ｇ 隙間
ＢＫ 可撓性ボックスカルバート
１ ボックスカルバート単位体
２ 継手機構
２Ａ 緩衝部材
３ 可撓性部材
４ バックアップ材
５ スペーサ
１０ 厚肉部
１１ 雄部
１２ 雌部
１３ 凹部
１４ 挿通孔
１５ 窪み部
２０ ナット
２１ プレート
２１ｈ ボルト挿通孔
２２ 雄ネジ棒
２３ プレート
２３ｈ ボルト挿通孔
２４ 成形体
２４ｈ ボルト挿通孔
２５ プレート
２５ｈ ボルト挿通孔
２６ ナット
【技術分野】
【０００１】
この発明は、雨水、下水等を流すために地中に設置されるプレキャストコンクリート製のボックスカルバートに関するものであり、特に、隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結する継手機構を備えた可撓性ボックスカルバートに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地中に長い排水路を構築する可撓性ボックスカルバートは、一般に、多数のボックスカルバート単位体の端面相互を可撓性部材を介して水密性に接合し、この状態を維持すべく前記ボックスカルバート単位体相互を継手機構により連結するようにして構成されている。
【０００３】
ところで、地震や基礎地盤が軟弱な場合には周辺基盤が変形する場合があるが、このような場合に備えて、可撓性ボックスカルバートでは隣合う一方のボックスカルバート単位体に対して、他方のボックスカルバート単位体が変位可能となるようにしてある。
【０００４】
この種の可撓性ボックスカルバートの継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の周面に形成した凹部から端部に至る挿通孔に、雄ネジ棒が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体の端部から突出させてあり、前記雄ネジ棒の前記突出部分は、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の凹部内に至る挿通孔に遊挿されており、一方のボックスカルバート単位体１の凹部側に突出した雄ネジ棒部分にナットを螺入すると共に、他方のボックスカルバート単位体の凹部側に突出した雄ネジ棒部分に弾性体を介してナットを螺入している（例えば、特許文献１。）。
【０００５】
しかしながら、上記可撓性ボックスカルバートでは、弾性体の使用により可撓性が確保できるものの、僅かな外力や自重により一方のボックスカルバート単位体に対して、他方のボックスカルバート単位体が変位してしまい、その結果、十分なシール性を確保できずに当初計画していた流下能力を下回ってしまうという事態が生じる。
【特許文献１】特許２６８８３４４（図７参照）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこでこの発明では、施工時にかかる外力や自重によっては隣合うボックスカルバート単位体の一方に対して他方が変位せず、周辺基盤の変形時にはこれに対応して前記変位が生じる可撓性ボックスカルバートを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
（請求項１記載の発明）
この発明は、隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結すべく継手機構を設けてあり、地盤が変形したときには、隣り合うボックスカルバート単位体のうちの一方に対して他方が変位可能となっている可撓性ボックスカルバートにおいて、継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の端部から抜け止め状態に突出する軸体が、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体の周面に形成された凹部内に至る挿通孔に遊挿されていると共に、前記軸体における凹部内に至った部分に一体化又は螺入されている拡大径部を備え、前記挿通孔が開放する凹部の構成壁面と拡大径部との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体を介在させてある。
（請求項２記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１記載の発明に関し、一方のボックスカルバート単位体の周面に設けた凹部から端部に至る挿通孔を設け、当該挿通孔に上記軸体が抜け止め状態に遊挿されている。
（請求項３記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１又は２記載の発明に関し、凹部の構成壁面と拡大径部との間には、硬質樹脂又は金属製のプレートを設けてある。
（請求項４記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１乃至３のいずれかに記載の発明に関し、軸体は、雄ネジ棒である。
（請求項５記載の発明）
この発明の可撓性ボックスカルバートは、上記請求項１乃至４のいずれかに記載の発明に関し、隣り合うボックスカルバート単位体相互間は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化材を混合して反応させて成る可撓性部材によりシールされており、隣り合うボックスカルバート単位体相互間に隙間ができた状態でも前記可撓性部材の伸縮によりシール性が維持されている。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の可撓性ボックスカルバートによると、施工時にかかる外力や自重によっては隣合うボックスカルバート単位体の一方に対して他方が変位せず、周辺基盤の変形時にはこれに対応して前記変位が生じるものとなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下にこの発明の可撓性ボックスカルバートＢＫを実施するための最良の形態としての実施例について詳細に説明する。
【００１０】
図１はこの発明の実施例の可撓性ボックスカルバートＢＫの側面図、図２は前記可撓性ボックスカルバートＢＫを構成するボックスカルバート単位体１，１相互の離脱を防止するための継手機構２の上面図、図３は前記継手機構２の側面図、図４は前記継手機構２の分解斜視図、図５は断面コ字状の成形体２４が座屈する前の状態を示す継手機構２の説明図、図６は断面コ字状の成型体２４が座屈した後の状態を示す継手機構２の説明図、図７は隣合う前記ボックスカルバート単位体１，１相互間に可撓性部材３を設けた状態を示す断面図、図８はボックスカルバート単位体１の正面図を示している。
（この可撓性ボックスカルバートＢＫについて）
この可撓性ボックスカルバートＢＫは、図１〜図８に示すように、隣り合うボックスカルバート単位体１，１相互の離脱を防止すべく継手機構２を設けると共に、前記ボックスカルバート単位体１，１の対向部相互間に可撓性部材３を介在させてあり、地盤が変形したときには、前記可撓性部材３の変形により隣合うボックスカルバート単位体１，１のうちの一方に対して他方が僅かに変位可能となっている。
【００１１】
以下に、この可撓性ボックスカルバートＢＫを形成するための主要構成であるボックスカルバート単位体１、継手機構２、可撓性部材３等について詳述する。
（ボックスカルバート単位体１について）
ボックスカルバート単位体１は、図８に示すように外形が正面視方形状の筒体に形成されたコンクリート製のものであり、例えば、外寸法：１２６０ｍｍ×１２６０ｍｍ、内寸法：１０００ｍｍ×１０００ｍｍ、肉厚：１３０ｍｍ、長さ：２０００ｍｍに設定してある。また、このボックスカルバート単位体１では、図１や図７に示すように、一方の端面には雄部１１が、他方の端面には雌部１２が、それぞれ形成されており、隣合うボックスカルバート単位体１，１相互が継手機構２を介して連結された状態では雄部１１が雌部１２に嵌入するようになっている。
【００１２】
ここで、このボックスカルバート単位体１は、上述した如く内寸法は１０００ｍｍ×１０００ｍｍであるが、図８に示すように、四隅は９０°の角ではなく斜面１３としてあり、厚肉部１０，１０，１０，１０を構成してある。そして、ボックスカルバート単位体１の端面から少し離れた厚肉部１０の位置には、図１〜図４に示すように継手機構２を設置するための凹部１４を設けると共に、前記凹部１４からボックスカルバート単位体１の端面に開口する挿通孔１５を設けてある。
【００１３】
また、このボックスカルバート単位体１，１の連結部分における雄部１１及び雌部１２端面にはそれぞれ、図７に示すように、その内周面から外周面側に向かって約２０ｍｍ、端面から１０ｍｍ程度の大きさに形成された窪み部１６ａ，１６ｂを設けてある。なお、この窪み部１６ａ，１６ｂは以下に詳述する可撓性部材３を充填するためのものであるが、場合によっては、窪み部１６ａ又は窪み部１６ｂのいずれか一方であってもよく、その大きさも上記に限られない。
（継手機構２について）
継手機構２は、図２〜図４に示すように、ナット２０と、プレート２１と、雄ネジ棒２２と、プレート２３上に背板部２４ａと二枚の歯部２４ｂから成る断面コ字状の成形体２４（課題を解決するための手段の欄に記載の、潰れ空間を有する鋼材より成る成形体と対応する）とプレート２５を順に一体固着して成る変形部材２Ａと、ナット２６とから構成されており、前記プレート２１にはボルト挿通孔２１ｈが、プレート２３にはボルト挿通孔２３ｈが、成形体２４にボルト挿通孔２４ｈが、プレート２５にボルト挿通孔２５ｈが、それぞれ設けられたものとしてある。なお、この継手機構２を構成する部材は全て鋼材又はこれに類する剛性を有する材料で製作されたものを使用する。
【００１４】
継手機構２は、図２、図３、図５に示すように、一方のボックスカルバート単位体１の凹部１４から端部に至る挿通孔１５に、雄ネジ棒２２（軸体）が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させてあり、前記雄ネジ棒２２の前記突出部分は、他方のボックスカルバート単位体１の端部から当該他方のボックスカルバート単位体１の凹部１４内に至る挿通孔１５に遊挿されている。そして、一方のボックスカルバート１の凹部１４側に突出した雄ネジ棒２２部分にナット２０（拡大径部）を螺入すると共に、他方のボックスカルバート単位体１の凹部１４側に突出した雄ネジ棒２２部分に変形部材２Ａを介してナット２６（拡大径部）を螺入している。なお、凹部１４の構成壁面とナット２０との間にはプレート２１を介在させてある。
【００１５】
ここで、この継手機構２により連結されているボックスカルバート単位体１，１相互を開かしめるような小さな力が作用した場合、断面コ字状の成形体２４は座屈（背板部２４ａと二枚の歯部２４ｂがつくる空間の潰れ）することなく雄ネジ棒２２が極僅かに（弾性範囲又は比例範囲内）伸びていくだけであるが、前記力の増大に伴いボックスカルバート単位体１，１相互を一定以上に開かしめる力が作用すると、成形体２４の二枚の歯部２４ｂが図５に示した状態から図６に示した状態に座屈し、その結果、隣合うボックスカルバート単位体１，１のうちの一方に対して他方が例えば１５〜３０ｍｍ程度変位できるようになっている。
【００１６】
つまり、この継手機構２によると、可撓性ボックスカルバートＢＫは施工時などの小荷重やボックスカルバート単位体１の自重に対しては変形せず、レベル１、２地震動に対してはそれに対応する変形性能を有するものとなる。なお、レベル１地震動とは可撓性ボックスカルバートＢＫの共用期間中に発生する確率が高い地震動をいい、レベル２地震動とは可撓性ボックスカルバートＢＫに発生する確率が低い大きな強度をもつ地震動をいう。
【００１７】
「継手機構２の他の形態」
この形態の継手機構２は、上記実施例のものが「一方のボックスカルバート単位体１の凹部１４から端部に至る挿通孔１５に、雄ネジ棒２２（軸体）が遊挿されていると共に、当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させてある」のに対して、「図１３に示すように、一方のボックスカルバート単位体１の端部にソケットＳを埋め込み、このソケットＳに雄ネジ棒２２を螺入するようにして当該雄ネジ棒２２を当該一方のボックスカルバート単位体１の端部から突出させている」点で相違している。この態様を採った場合、雄ネジ棒２２及びナット２６を、頭付きボルトに変えることも可能である。
【００１８】
「成形体２４の変形例」
上記継手機構２に使用される成形体２４は、断面コ字状としてあるが、これに限定されることなく、断面形状が台形、正方形、長方形、円、楕円、その他多角形等が使用できる。要するに、一定以上の大きさの力が作用したときに成形体２４の一部が座屈等の塑性変形を起こして力の作用する方向に偏平状態に成り得る潰れ空間があればよいのである。
【００１９】
また、背板部２４ａと対応する厚みを厚くすれば、プレート２５は不要である。
【００２０】
さらに、成形体２４は、潰れ空間を有する鋼材製のものだけでなく、潰れ空間を有するステンレス材又は硬質樹脂、ＦＲＰ製のものでもよい。
（可撓性部材３について）
可撓性部材３は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化剤を混合して反応させて成る硬化物であり、前記硬化物は化学構造的に安定した３次元の網目構造となっている（有限会社創友：商品名「ＴＳシール」）。
【００２１】
なお、基本的な配合比率は、重量比で、主成分であるポリブタジエン系ウレタンゴム（ゴム状製品とするための主成分）：可塑剤（ゴム柔軟性などを付与する油展剤）：フィラー（材料の成形時の形状を保持させる硬度調整）：老化防止剤（ゴムの劣化防止）＝（２５〜３５）：（３０〜４０）：（４０〜５０）：（２〜５）であることが好ましい。
【００２２】
「可撓性部材３の化学構造」
この可撓性部材３の化学構造は、図９に示す直線構造に対して、図１０に示す如く分子が５〜１０個に一回の割合で、他の直線構造と結合して３次元の網目構造を構成している。
【００２３】
「この可撓性部材３の伸び率試験、及びコンクリートとの付着強度」
この可撓性部材３と同じ材料により（上下面寸法：３０ｍｍ×７０ｍｍ、高さ寸法：３０ｍｍ）の試料片を作成し、当該試料片の上面及び下面にコンクリート片を付着させ、前記上面側及び下面側のコンクリート片を逆方向に引っ張るようにして、コンクリート片と試料片との付着強度及び試料片の伸び率について測定した。
。
【００２４】
その結果、試料片とコンクリート片とは、引張力が７４０Ｎのときに接着面で外れた（可撓性部材３の破断はない）。その際の可撓性部材３の全長は１９６ｍｍであった。
【００２５】
これらの結果より、
付着強度＝７４０Ｎ／（３００ｍｍ×７０ｍｍ）＝０．３５Ｎ／ｍｍ2
伸び率＝（１９３−３０）ｍｍ／３０ｍｍ×１００＝５５３％
であることが判る。
【００２６】
つまり、この可撓性部材３は付着強度大きく且つ伸び率が大きいことが判る。
【００２７】
なお、上記した如く、可撓性部材３の基本的な配合比率を、重量比で、主成分であるポリブタジエン系ウレタンゴム（ゴム状製品とするための主成分）：可塑剤（ゴム柔軟性などを付与する油展剤）：フィラー（材料の成形時の形状を保持させる硬度調整）：老化防止剤（ゴムの劣化防止）＝（２５〜３５）：（３０〜４０）：（４０〜５０）：（２〜５）とした場合、付着強度は０．３〜０．４Ｎ／ｍｍ2 、伸び率は２００〜５００％（好ましくは３００〜５００％）になると考えられる。
【００２８】
「この可撓性部材３における他の優れた点」
上記の如くこの可撓性部材３は、付着強度大きく且つ伸び率が大きいという機能を有しているほか、長・短時間の応力に対して優れた弾性を有し、また耐水性、水密性に優れ、更に水中でも硬化するという機能を有している。
【００２９】
「可撓性部材３のボックスカルバート単位体１，１相互間への設置態様及びその他」 ボックスカルバート単位体１，１相互を接続する際には、図７に示すように、上記窪み部１６ａ，１６ｂで構成される周溝部分に可撓性部材３を充填する。
【００３０】
なお、窪み部１６ａ，１６ｂ相互間にできる隙間を埋めるべく上記窪み部１６ａ，１６ｂの外周側部分に硬質樹脂（例えばメカニカルプラスチック）又は金属で構成されたバックアップ材４を設けてあり、前記バックアップ材４よりも外周側であるボックスカルバート単位体１，１相互の対向面間に硬質樹脂（例えばメカニカルプラスチック）又は金属で構成されたスペーサ５を設けてある。
（この可撓性ボックスカルバートＢＫの優れた機能について）
(1) 変形性と止水性に関して
この可撓性ボックスカルバートＢＫは、上述した如く変形性能を持っているが、施工時や小さな荷重に対しては成形体２４は座屈せず継手機構２の雄ネジ棒２２が極僅かに伸びる（弾性範囲又は比例範囲の伸び）程度であるため、図１１に示す如くほとんど変形は起こらない。したがって、可撓性部材３による止水機能は完全であり、当初計画していた流下能力を下回るというような事態は生じない。
【００３１】
一方、この可撓性ボックスカルバートＢＫは、レベル１、２地震動による地盤の変形が起きた場合、それに伴って図６に示す如く成形体２４が座屈し、図１２に示すようにボックスカルバート単位体１，１相互間に隙間ｇが生じる態様で変形する。ところで、止水するための可撓性部材３は、上記した如く、付着強度：０．３５Ｎ／ｍｍ2 、伸び率：５５３％と共に大きいから、図１２に示す如くボックスカルバート単位体１，１相互間に隙間ｇが生じた場合でも、切断やボックスカルバート単位体１の端面からの剥がれが生じる恐れは少なく、止水状態は維持される（向上する）ことになる。
【００３２】
つまり、この可撓性ボックスカルバートＢＫは、小さな外力に対しては隙間ｇが形成されないようにすべく変形しない状態が維持され、外力が一定以上のになったときに初めて大きく変形するものである。そして前記した両方の状態において止水性が確保される。
(2) 低コストと施工性に関して
ボックスカルバート単位体１，１相互は継手機構２を設置した後に、基本的には、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化剤を混合して反応させて成る可撓性部材３を、単純な形状である窪み部１６ａ，１６ｂ（いずれか一方でもよい）内に充填ガン等により充填するだけであるから、施工性に優れ、止水効果を考慮すると低コストであると考えられる。
（その他）
上記したボックスカルバート単位体１の断面形状やその寸法、長さは上記実施例に限定されるものではなく、自由に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】この発明の実施例の可撓性ボックスカルバートの側面図。
【図２】前記可撓性ボックスカルバートを構成するボックスカルバート単位体相互の離脱を防止するための継手機構２の上面図。
【図３】前記継手機構の側面図。
【図４】前記継手機構の分解斜視図。
【図５】断面コ字状の鋼材が座屈する前の状態を示す継手機構の説明図。
【図６】断面コ字状の鋼材が座屈した後の状態を示す継手機構の説明図。
【図７】隣合う前記ボックスカルバート単位体相互間に可撓性部材を設けた状態を示す断面図。
【図８】前記ボックスカルバート単位体の正面図。
【図９】可撓性部材の化学構造を示す直線構造図。
【図１０】前記可撓性部材の化学構造は分子が５〜１０個に一回の割合で、他の直線構造と結合して３次元の網目構造を構成している状態を示側面す図。
【図１１】前記可撓性ボックスカルバートの施工時等の構造を示す図。
【図１２】ボックスカルバート単位体相互間に隙間が生じる態様で変形した状態を示す側面図。
【図１３】他の実施形態の継手機構の説明図。
【符号の説明】
【００３４】
ｇ 隙間
ＢＫ 可撓性ボックスカルバート
１ ボックスカルバート単位体
２ 継手機構
２Ａ 緩衝部材
３ 可撓性部材
４ バックアップ材
５ スペーサ
１０ 厚肉部
１１ 雄部
１２ 雌部
１３ 凹部
１４ 挿通孔
１５ 窪み部
２０ ナット
２１ プレート
２１ｈ ボルト挿通孔
２２ 雄ネジ棒
２３ プレート
２３ｈ ボルト挿通孔
２４ 成形体
２４ｈ ボルト挿通孔
２５ プレート
２５ｈ ボルト挿通孔
２６ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結すべく継手機構を設けてあり、地盤が変形したときには、隣り合うボックスカルバート単位体のうちの一方に対して他方が変位可能となっている可撓性ボックスカルバートにおいて、継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の端部から抜け止め状態に突出する軸体が、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体の周面に形成された凹部内に至る挿通孔に遊挿されていると共に、前記軸体における凹部内に至った部分に一体化又は螺入されている拡大径部を備え、前記挿通孔が開放する凹部の構成壁面と拡大径部との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体を介在させてあることを特徴とする可撓性ボックスカルバート。
【請求項２】
一方のボックスカルバート単位体の周面に設けた凹部から端部に至る挿通孔を設け、当該挿通孔に上記軸体が抜け止め状態に遊挿されていることを特徴とする請求項１記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項３】
凹部の構成壁面と拡大径部との間には、硬質樹脂又は金属製のプレートを設けてあることを特徴とする請求項１又は２記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項４】
軸体は、雄ネジ棒であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項５】
隣り合うボックスカルバート単位体相互間は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化材を混合して反応させて成る可撓性部材によりシールされており、隣り合うボックスカルバート単位体相互間に隙間ができた状態でも前記可撓性部材の伸縮によりシール性が維持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項１】
隣り合うボックスカルバート単位体相互を連結すべく継手機構を設けてあり、地盤が変形したときには、隣り合うボックスカルバート単位体のうちの一方に対して他方が変位可能となっている可撓性ボックスカルバートにおいて、継手機構は、一方のボックスカルバート単位体の端部から抜け止め状態に突出する軸体が、他方のボックスカルバート単位体の端部から当該他方のボックスカルバート単位体の周面に形成された凹部内に至る挿通孔に遊挿されていると共に、前記軸体における凹部内に至った部分に一体化又は螺入されている拡大径部を備え、前記挿通孔が開放する凹部の構成壁面と拡大径部との間に、潰れ空間を有する鋼材、ステンレス材又は硬質樹脂より成る成形体を介在させてあることを特徴とする可撓性ボックスカルバート。
【請求項２】
一方のボックスカルバート単位体の周面に設けた凹部から端部に至る挿通孔を設け、当該挿通孔に上記軸体が抜け止め状態に遊挿されていることを特徴とする請求項１記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項３】
凹部の構成壁面と拡大径部との間には、硬質樹脂又は金属製のプレートを設けてあることを特徴とする請求項１又は２記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項４】
軸体は、雄ネジ棒であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の可撓性ボックスカルバート。
【請求項５】
隣り合うボックスカルバート単位体相互間は、水酸基末端液状ポリブタジエンを主成分とした主剤と、液状プレポリマーを主成分とした硬化材を混合して反応させて成る可撓性部材によりシールされており、隣り合うボックスカルバート単位体相互間に隙間ができた状態でも前記可撓性部材の伸縮によりシール性が維持されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の可撓性ボックスカルバート。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２６５８３１（Ｐ２００６−２６５８３１Ａ）
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−８１１０５（Ｐ２００５−８１１０５）
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（５０１４０７２６３）有限会社 創友 (3)
【出願人】（０００２３０８３６）日本興業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１０月５日（２００６．１０．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年３月２２日（２００５．３．２２）
【出願人】（５０１４０７２６３）有限会社 創友 (3)
【出願人】（０００２３０８３６）日本興業株式会社 (37)
【Ｆターム（参考）】
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