土木構造物
【課題】斜面に設置するための平坦面を形成する際に撤去する土砂等の量を減少すると共に、作用する外力を減少することができる土木構造物を提供する。
【解決手段】斜面９０の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面９２が形成され、掘削面９２に繋がって形成された平坦面９１に設置される土木構造物１００は鋼製枠１１０を有し、鋼製枠１１０を形成する掘削面９２に近い方の後面２が、上方になる程、掘削面９２に近づく方向に傾斜している（後面傾斜角θ１＞９０°）。
【解決手段】斜面９０の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面９２が形成され、掘削面９２に繋がって形成された平坦面９１に設置される土木構造物１００は鋼製枠１１０を有し、鋼製枠１１０を形成する掘削面９２に近い方の後面２が、上方になる程、掘削面９２に近づく方向に傾斜している（後面傾斜角θ１＞９０°）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は土木構造物、特に、傾斜地の斜面に設置され、土留、堰堤、擁壁等として使用される土木構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土留、堰堤、擁壁等として使用される土木構造物として、鋼製枠内に玉石や砕石を中詰材として充填したものが知られている。そして、直方体（四角形の面から形成されている）の鋼製枠を形成する鋼材の使用量を少なくする目的で、四角形の面に斜め材（ブレース）を設けず、該面を平行四辺形に変形容易にした発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０９９８７号公報（第３−５頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された土木構造物は、土木構造物に作用する外力の一部を中詰材のせん断抵抗力が負担する構造であるため、鋼製枠の負担が減少し、これを形成する鋼材の使用量を少なくすることができるものの、直方体であることから、斜面に設置する際、撤去する土砂の量（「余掘り距離」に同じ）が減少するものではなかった。
このため、撤去する土砂の量を減少することができる土木構造物が求められていた。また、土木構造物に作用する外力自体を減少することができる土木構造物が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような要請に応えるものであって、斜面に設置するための平坦面を形成する際に撤去する土砂等の量を減少すると共に、作用する外力を減少することができる土木構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る土木構造物は、斜面の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面が形成され、該掘削面に繋がって形成された平坦面に設置される土木構造物であって、鋼製枠と、該鋼製枠の内部に充填された中詰材と、を有し、
前記鋼製枠を形成する前記掘削面に近い方の面である後面が、該後面と前記平坦面との交線における前記平坦面に垂直な面に対して前記掘削面側に傾斜していることを特徴とする。
（２）前記（１）において、前記鋼製枠と前記中詰材とを合計した重量の重心が、前記鋼製枠内に位置していることを特徴とする。
【０００７】
（３）前記（１）または（２）において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面に前記中詰材を通過不能にする面部材が設置されていることを特徴とする。
（４）前記（１）乃至（３）の何れか１において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面に、ブレース材が対角線状に設置されていることを特徴とする。
（５）前記（１）乃至（４）の何れか１において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面よりも外側に突出する継手板が、前記後面の端縁における前記底面および前記天面の位置と、前記前面の端縁における前記底面および前記天面の位置とにそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る土木構造物は、鋼製枠を形成する後面（掘削面側の面）が、上方になる程、掘削面に近づく方向に傾斜しているため、斜面の土砂等を撤去して鋼製枠を設置するための平坦面を形成する際、撤去する土砂等の量が減少するから、施工が迅速になり、施工コストの低廉化、および施工期間の短縮を図ることができる。
また、後面に作用する外力（クーロン土圧）が減少するから、鋼製枠の大きさ（幅）を小型（幅や肉厚の減少等）にしたり、強度の低い鋼材を使用したりすることが可能になり、素材コストの低廉化を図ることができる。
さらに、土木構造物は自立するから、これを転倒不能に支持する必要がなく、施工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明する鋼製枠を示す斜視図。
【図２】図１に示す鋼製枠を示す側面図、背面図、正面図、平面図、底面図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明する正面図。
【図４】図１に示す鋼製枠の重心を算出する方法を説明するための模式図。
【図５】図１に示す鋼製枠における余堀りを説明するための模式図。
【図６】図３に示す土木構造物に作用するクーロン土圧を説明するための模式図。
【図７】図１に示す鋼製枠の後面が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図。
【図８】本発明の実施の形態２に係る土木構造物を説明する鋼製枠を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
図１〜図７は本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明するものであって、図１は鋼製枠を示す斜視図、図２の（ａ）は鋼製枠を示す側面図、図２の（ｂ）は鋼製枠を示す背面図、図２の（ｃ）は鋼製枠を示す正面図、図２の（ｄ）は鋼製枠を示す平面図、図２の（ｅ）は鋼製枠を示す底面図、図３は鋼製枠に中詰材が充填された状態を示す正面図、図４の（ａ）および（ｂ）は図１に示す鋼製枠の重心を算出する方法を説明するための模式図、図５の（ａ）〜（ｃ）は図１に示す鋼製枠における余堀りを説明するための模式図、図６は図３に示す土木構造物に作用するクーロン土圧を説明するための模式図、図７は図１に示す鋼製枠の後面が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図である。
なお、各図は模式的に示すものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１〜図３において、土木構造物１００（図３参照）は、枠体である鋼製枠（鋼製続枠に同じ）１１０と、鋼製枠１１０内に充填された玉石、砕石等（以下、「中詰材１２０」と称す）とを有している。なお、図１および図２では中詰材１２０の記載を省略している。
鋼製枠１１０は内部に中詰材１２０が充填される６面体であって、台形または平行四辺形の端面１ａ（交差部イ−交差部ロ−交差部ハ−交差部ニによって囲まれている）と、端面１ａに面対称の端面１ｂ（交差部ホ−交差部ヘ−交差部ト−交差部チによって囲まれている）と、四角形の後面２（交差部イ−交差部ロ−交差部ヘ−交差部ホによって囲まれている）と、四角形の前面３（交差部ニ−交差部ハ−交差部ト−交差部チによって囲まれている）と、四角形の天面４（交差部イ−交差部ニ−交差部チ−交差部ホによって囲まれている）と、四角形の底面５（交差部ロ−交差部ハ−交差部ト−交差部ヘによって囲まれている）とを有している。
【００１２】
（端面）
端面１ａは、後フレーム材１１ａと、底ツナギ材１２ａ、前フレーム材１３ａと、天ツナギ材１４ａとによって枠部分が形成されている。後フレーム材１１ａと底ツナギ材１２ａとは端面継手板１６ａを介して接続され、底ツナギ材１２ａと前フレーム材１３ａとは端面継手板１７ａを介して接続され、前フレーム材１３ａと天ツナギ材１４ａとは端面継手板１８ａを介して接続され、天ツナギ材１４ａと後フレーム材１１ａとは端面継手板１５ａを介して接続されている。また、両端がそれぞれ端面継手板１６ａ（交差部ロ）と端面継手板１８ａ（交差部ニ）とに接続されたブレース１９ａが設置されている。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。
このとき、後フレーム材１１ａと底ツナギ材１２ａとがなす角度（以下、「後面傾斜角θ１」と称す）は鈍角で、前フレーム材１３ａと底ツナギ材１２ａとがなす角度（以下、「前面傾斜角θ２」と称す）は鋭角または直角である。
なお、端面１ｂは端面１ａと面対称な形状であって、端面１ａを構成する各部材の符号「ａ」を「ｂ」に、交差部を示す符号「イ、ロ、ハ、ニ」をそれぞれ「ホ、ヘ、ト、チ」に読み替えたものに同じであるから、説明を省略する。
【００１３】
（後面）
後面２は、後フレーム材１１ａと、後底ビーム材２１と、後フレーム材１１ｂと、後天ビーム材２２とによって枠部分が形成されている。後フレーム材１１ａと後底ビーム材２１とは後面継手板２３ａを介して接続され、後底ビーム材２１と後フレーム材１１ｂとは後面継手板２３ｂを介して接続され、後フレーム材１１ｂと後天ビーム材２２とは後面継手板２４ｂを介して接続され、後天ビーム材２２と後フレーム材１１ａとは後面継手板２４ａを介して接続されている。
そして、両端がそれぞれ後底ビーム材２１と後天ビーム材２２とに接続された後面材２５が、所定間隔を空けて複数設置されている。後面材２５は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止すると共に、土木構造物１００に作用する力を中詰材１２０に伝達するためのものである。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、後面材２５は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が後フレーム材１１ａと後フレーム材１１ｂとに接続された後面材２５を設置してもよい。
【００１４】
（前面）
前面３は、後面２と同様の構造であって、前フレーム材１３ａと、前底ビーム材３１と、前フレーム材１３ｂと、前天ビーム材３２とによって枠部分が形成されている。前フレーム材１３ａと前底ビーム材３１とは前面継手板３３ａを介して接続され、前底ビーム材３１と前フレーム材１３ｂとは前面継手板３３ｂを介して接続され、前フレーム材１３ｂと前天ビーム材３２とは前面継手板３４ｂを介して接続され、前天ビーム材３２と前フレーム材１３ａとは前面継手板３４ａを介して接続されている。
そして、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止するための複数の前面材３５が所定の間隔を空けて設置され、その両端がそれぞれ前底ビーム材３１と前天ビーム材３２とに接続されている。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、前面材３５は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が前フレーム材１３ａと前フレーム材１３ｂとに接続された前面材３５を設置してもよい。
【００１５】
（天面）
天面４は、天ツナギ材１４ａと、前天ビーム材３２と、天ツナギ材１４ｂと、後天ビーム材２２とによって枠部分が形成されている。そして、両端がそれぞれ前天ビーム材３２と後天ビーム材２２とに接続された天面材４１が、所定間隔を空けて複数設置されている。天面材４１は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止する。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、天面材４１は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が天ツナギ材１４ａと天ツナギ材１４ｂとに接続された天面材４１を設置してもよい。
【００１６】
（底面）
底面５は、底ツナギ材１２ａと、前底ビーム材３１と、底ツナギ材１２ｂと、後底ビーム材２１とによって枠部分が形成されている。そして、両端がそれぞれ前底ビーム材３１と後底ビーム材２１とに接続された底面材５１が、所定間隔を空けて複数設置されている。底面材５１は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止すると共に、中詰材１２０から地盤（斜面の一部に形成された平坦面）に力を伝達させるものである。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、底面材５１は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が底ツナギ材１２ａと底ツナギ材１２ｂとに接続された底面材５１を設置してもよい。
【００１７】
（継手板）
後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出し（後面材２５および前面材３５から離れる方向に延設されている）、また、後面継手板２３ｂ、２４ｂおよび前面継手板３３ｂ、３４ｂは、何れも端面１ｂより突出している（後面材２５および前面材３５から離れる方向に延設されている）。以下、説明の便宜上、かかる鋼製枠１１０を「Ａタイプ」と称す。
【００１８】
一方、後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出し、端面１ｂを有しない鋼製枠１１０（図示しない）を、説明の便宜上「Ｃタイプ」と称する。
そうすると、複数の鋼製枠１１０を並べて設置する際、Ａタイプの端面１ａとＣタイプとを対向（または当接）させて、Ａタイプの端面１ａ側における後面継手板２３ａ等の突出部と、Ｃタイプの各ビーム材とを接合することができるから、施工作業が容易になる。
【００１９】
なお、前記ＡタイプおよびＣタイプに替えて、後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出させ、一方、後面継手板２３ｂ、２４ｂおよび前面継手板３３ｂ、３４ｂも、何れも端面１ｂより突出しない鋼製枠１１０（図示しない）を、説明の便宜上「Ｂタイプ」と称する。そうすると、複数の鋼製枠１１０を並べて設置する際、Ｂタイプのみを並べ、一方のＢタイプの端面１ａと他方のＢタイプの端面１ｂとを対向（または当接）させて、一方の端面１ａ側における後面継手板２３ａ等の突出部を、他方の端面１ｂ側における後面継手板２３ｂ等の突出していない範囲に重ねて、接合することができるから、施工作業が容易になる。
【００２０】
（重心）
土木構造物１００は自立するものであるから、その重心Ｇは枠体の内部に位置している。すなわち、土木構造物１００は鋼製枠１１０とその内部に充填された中詰材１２０とによって形成され、その重量の大半は中詰材１２０であって、中詰材１２０は略均一に充填されている。したがって、側面視における重心Ｇの位置は、鋼製枠１１０を示す図形の図心に一致している。以下、重心Ｇ（以下、「図心Ｇ」と称す）の位置の算出方法の一例について簡単に説明する。
【００２１】
（図心の算出）
図４の（ａ）および（ｂ）は、鋼製枠１１０の端面１ａを模式的に示した側面図である。 鋼製枠１１０は側面視において台形であって、上辺の長さが「ｂ０」、下辺の長さが「ｂ４」、高さが「ｈ」である。
そして、右側の斜辺（以下「後辺」と称す）と底辺とは鈍角である後面傾斜角θ１（°）だけ傾斜している。このとき、後面２の傾斜度を「１：ｎ（ｎ＜１）」とすると、後面傾斜角θ１は「ｔａｎ（θ１−９０）＝ｎ／１＝ｂ３／ｈ」となる。
また、左側の斜辺（以下「前辺」と称す）と底辺とは鋭角である前面傾斜角θ２（°）だけ傾斜している。このとき、前面３の傾斜度を「１：ｍ（ｍ＜１）」とすると、前面傾斜角θ２は「ｔａｎ（９０−θ２）＝ｍ／１＝ｂ１／ｈ」となる。
そして、「ｂ４＝ｂ１＋ｂ２」および「ｂ０＝ｂ２＋ｂ３」の関係がある。
【００２２】
三角形ハニヌの面積をＳ１、図心Ｇ１の位置ハからの距離をｃ１とし、長方形ロヌニリの面積をＳ２、図心Ｇ２の位置ハからの距離をｃ２とし、三角形イロリの面積をＳ３、図心Ｇ３の位置ハからの距離をｃ３とすると、それぞれ以下に算出される。
Ｓ１＝（ｂ１×ｈ）／２ ・・・（式１）
ｃ１＝（２×ｂ１）／３ ・・・（式２）
Ｓ２＝ｂ２×ｈ ・・・（式３）
ｃ２＝ｂ１＋ｂ１／２ ・・・（式４）
Ｓ３＝（ｂ３×ｈ）／２ ・・・（式５）
ｃ３＝ｂ１＋ｂ２＋ｂ３／３ ・・・（式６）
そうすると、台形イロハニの面積Ｓ０と、図心Ｇ０の位置ハからの距離ｃ０は、それぞれ以下に算出される。
Ｓ０＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＝（ｂ０＋ｂ４）×ｈ／２ ・・・（式７）
ｃ０＝（Ｓ１×Ｃ１＋Ｓ２×Ｃ２＋Ｓ３×Ｃ３）／Ｓ０ ・・・（式８）
【００２３】
（計算例１）
ここで、前面傾斜度「１：ｍ」を「１：０．３」にし、高さｈが「４．０（ｍ）」、上辺長さｂ０が「１．５（ｍ）」、下辺長さｂ４が「２．３（ｍ）」、後面傾斜度「１：ｎ」が「１：０．１」である場合の図心Ｇ０の位置は、以下になる。
Ｓ１＝（１．２×４）／２＝２．４（ｍ2） ・・・（式１）、
ｃ１＝（２×１．２）／３＝０．８（ｍ） ・・・（式２）、
Ｓ２＝１．１×４＝４．４（ｍ2） ・・・（式３）、
ｃ２＝１．２＋１．１／２＝１．７５（ｍ） ・・・（式４）、
Ｓ３＝（０．４×４）／２＝０．８（ｍ2） ・・・（式５）、
ｃ３＝１．２＋１．１＋０．４／３＝２．４３３（ｍ） ・・・（式６）、
Ｓ０＝（１．５＋２．３）×４／２＝７．６（ｍ2） ・・・（式７）、
ｃ０＝（２．４×０．８＋４．４×１．７５＋０．８×２．４３３）／７．６
＝１．５２（ｍ） ・・・（式８）、
そうすると、「ｂ４＝２．３＞ｃ０＝１．５２」となるから、図心Ｇ０は鋼製枠１１０の内に位置している。すなわち、このとき、土木構造物１００は転倒しない。
【００２４】
（計算例２）
また、前面傾斜度「１：ｍ」を「１：０．３」にし、高さｈが「４．０（ｍ）」、上辺長さｂ０が「１．５（ｍ）」、下辺長さｂ４が「１．３５（ｍ）」、後面傾斜度「１：ｎ」が「１：０．３５」である場合の図心Ｇの位置は、前記と同様にして、
ｃ０＝（２．４×０．８＋０．４×１．２５＋２．８×１．７７）／５．６
＝１．３１７（ｍ） ・・・（式９）、
そうすると、「ｂ４＝１．３＞ｃ０＝１．３１７」となるから、図心Ｇ０は鋼製枠１１０の外に位置している。すなわち、このとき、土木構造物１００は転倒するため、後面傾斜度「１：ｎ」を小さくする（ｎ＜０．３５）必要がある。
【００２５】
（余掘り）
図５の（ａ）において、斜面９０の一部の土砂等が撤去され、平坦面９１と掘削面９２とが形成され、鋼製枠１１０が、平坦面９１に設置されている。
すなわち、斜面９０と平坦面９１との交点（正確には「交線」）である位置Ａ１と、平坦面９１と掘削面９２との交点（正確には「交線」）である位置Ｄ１と、斜面９０と掘削面９２との交点（正確には「交線」）である位置Ｅ１と、を頂点とする三角形（正確には三角柱）の範囲の土砂等が撤去されている。
このとき、鋼製枠１１０の前底ビーム材３１は、位置Ａ１から所定の距離（以下、「後退量」と称す）ｙ１だけ掘削面９２に近い位置（後退した位置）Ｂ１に設置され、位置Ｃ１に設置された後底ビーム材２１と位置Ｄ１との間には、所定の距離（以下、「余堀り」と称す）ｙ０が空けられている。後退量ｙ１は土木構造物１００の自重およびこれに作用する力を確実に平坦面９１に伝えるためのものであり、余堀りｙ０は、土木構造物１００を設置する際に必要な作業スペースを確保するためのものである。
すなわち、平坦面９１の図中の左右方向の距離（平坦面の奥行き）ｄ１は
ｄ１＝ｙ０＋ｂ４＋ｙ１ ・・・（式１０）
となる。
【００２６】
図５の（ｂ）において、鋼製枠１１０の後面傾斜角θ１を９０°にしたものに相当する比較鋼製枠８１０が、斜面９０に形成された平坦面９１に設置されている。
このとき、比較鋼製枠８１０は、鋼製枠１１０と同様に、前底ビーム材３１は位置Ａ１から後退量ｙ１だけ後退した位置Ｂ１に設置され、位置Ｃ２に設置された後底ビーム材２１と、平坦面９１と掘削面９２との交点である位置Ｄ２とは、余堀りｙ０だけ離れている。
すなわち、平坦面９１の図中の左右方向の距離（平坦面９１の奥行き）ｄ８は、
ｄ８＝ｙ０＋ｂ４＋ｂ３＋ｙ１ ・・・（式１１）
となる。
【００２７】
図５の（ｃ）において、鋼製枠１１０を設置するためには位置Ａ１、位置Ｄ１および位置Ｅ１を頂点とする三角形の範囲の土砂を撤去するのに対し、比較鋼製枠８１０を設置するためには位置Ａ１、位置Ｄ８および位置Ｅ８を頂点とする三角形の範囲の土砂を撤去する必要がある。すなわち、鋼製枠１１０にすることによって、比較鋼製枠８１０を設置する場合よりも、位置Ｄ１、位置Ｄ８、位置Ｅ８および位置Ｅ１を頂点とする四角形（正確には四角柱）に相当する範囲の土砂だけ、撤去する土砂の量が減少するから、施工が迅速になり、施工コストの低減や施工期間の短縮を図ることができる。
【００２８】
（クーロン土圧）
図６は土木構造物１００に作用するクーロン土圧を説明するための模式図である。図６において、後面２に作用するクーロン土圧（Ｐａ）は公知の「クーロンの公式（例えば、「道路橋示方書・同解説」社団法人 平成１４年３月、ｐ３８−ｐ４０）」によって算出することができる。
【数１】
【００２９】
ここで、
Ｐａ：主働土圧強度（ｋＮ／ｍ2）
Ｋａ：主働土圧係数
ｈ：土木構造物１００の高さ
γ：裏込め土の単位体積重量（ｋＮ／ｍ3）
φ：裏込め土のせん断抵抗角（°）
δ：後面２の摩擦角（°）
α：後面２が鉛直となす角（°）
β：斜面９０が水平となる角（°）
ｑ：上載荷重（ｋＮ／ｍ2）
なお、後面２が鉛直となす角αと後面傾斜角θ１との関係は、
α＝９０−θ１ ・・・（式１４）
となるから、後面傾斜角θ１が鈍角（θ１＞９０°）のとき、後面２が鉛直となす角αはマイナス（α＜０°）となる。
【００３０】
図７は、後面２が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図である。
図７より、後面２が鉛直となす角αがマイナスであって、その絶対値が大きい程、主働土圧係数Ｋａの値は小さくなる。すなわち、後面傾斜角θ１が大きい程、主働土圧係数Ｋａの値は小さくなる。
なお、前記のように、土木構造物１００は自立する必要があるから、重心位置との関係で、後面傾斜角θ１には上限値がある。
【００３１】
（計算例）
例えば、ｈ＝４．０（ｍ）高さ、γ＝２０（ｋＮ／ｍ3）、φ＝３５（°）、δ＝２３．３３（°）、β＝０（°）、のとき、
α＝０°の場合、すなわち、後面２が鉛直（θ１＝９０°）の場合、
Ｋａ＝０．２４４、
Ｐａ＝３９．０４（ｋＮ／ｍ）、
となるのに対し、α＝−５．７１°場合、すなわち、後面傾斜度「１：０．１」である場合（θ１＝９５．７１°に同じ）、
Ｋａ＝０．２０６、
Ｐａ＝３２．９６（ｋＮ／ｍ）、
となる。すなわち、後面２を掘削面９２側に傾斜させる（後面傾斜度「１：０．１」にする）ことによって、約１６％、後面２に作用するクーロン土圧が減少する。
よって、土木構造物１００の負担が減少するため、鋼製枠１１０（鋼材に同じ）および中詰材１２０（玉石や砕石等に同じ）の重量を減らすことが可能になる。よって、土木構造物１００の製造コストおよび施工コストを低減することができる。
なお、以上は、ブレース１９ａ、１９ｂが設置されているが、本発明はこれに限定するものではなく、ブレース１９ａ、１９ｂを撤去して、鋼製枠１１０のせん断変形を容易にしてもよい。
【００３２】
［実施の形態２］
図８は本発明の実施の形態２に係る土木構造物を説明するものであって、鋼製枠を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図８において、実施の形態２に係る土木構造物は鋼製枠２１０と、鋼製枠２１０内に充填された図示しない中詰材とを有している。
鋼製枠２１０は実施の形態１に示す鋼製枠１１０を上下に重ねて接合したものに概ね相当し、下側に配置された鋼製枠１１０（以下、「下鋼製枠１１０Ｌ」と称す）の天面４と上側に配置された鋼製枠１１０（以下、「上鋼製枠１１０Ｕ」と称す）の底面５とは同じ大きさである。
【００３３】
このとき、下鋼製枠１１０Ｌの端面継手板１５ａ、１５ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの端面継手板１６ａ、１６ｂとは、合体して一体の端面中間継手板６１ａ、６１ｂになり、下鋼製枠１１０Ｌの端面継手板１８ａ、１８ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの端面継手板１７ａ、１７ｂとは、合体して一体の端面中間継手板６２ａ、６２ｂになっている。
同様に、下鋼製枠１１０Ｌの後面継手板２４ａ、２４ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの後面継手板２３ａ、２３ｂとは、合体して一体の後面中間継手板６３ａ、６３ｂになり、下鋼製枠１１０Ｌの前面継手板３４ａ、３４ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの前面継手板３３ａ、３３ｂとは、合体して一体の前面中間継手板６４ａ、６４ｂになっている。
なお、以上は、それぞれが合体しているが、本発明はこれに限定するものではなく、当接または近接する両者を合体させないで、両者を接合するための継手板（図示しない）を両者に跨がって設置してもよい。
【００３４】
そして、下鋼製枠１１０Ｌの天面４を形成する天面材４１は中央の１本のみを残して撤去され、また、上鋼製枠１１０Ｕの底面５（底ツナギ材１２ａ、１２ｂおよび底面材５１）も撤去されている。なお、下鋼製枠１１０Ｌの天面４を形成する部材および上鋼製枠１１０Ｕの底面５を形成する部材の撤去の要領は、前記形態に限定するものではなく、鋼製枠２１０の剛性や強度を確保できる限り、鋼製枠２１０内への中詰材（図示しない）の充填、あるいは中詰材同士の力の伝達を阻害しないように適宜撤去して、軽量化を図ることができる。
なお、以上は、理解を容易にするため、鋼製枠２１０を下鋼製枠１１０Ｌと上鋼製枠１１０Ｕとが合体したものとして説明しているが、見方を変えて、鋼製枠１１０において、端面１ａ、１ｂの高さ方向の中間にツナギ材を追加して、該ツナギ材によって分割された上下の矩形範囲にそれぞれブレースを設置し、さらに、後面２および前面３の高さ方向の中間にそれぞれビーム材を追加したものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は以上の構成であるから、複数が接合された状態あるいは単体で斜面に設置され、土留、堰堤、擁壁等として広く利用することができる。なお、単体で使用する場合には、端面１ａ、１ｂに中詰材１２０の散逸を防止するための面材を設置することになる。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ 端面
１ｂ 端面
２ 後面
３ 前面
４ 天面
５ 底面
１１ａ 後フレーム材
１１ｂ 後フレーム材
１２ａ 底ツナギ材
１２ｂ 底ツナギ材
１３ａ 前フレーム材
１３ｂ 前フレーム材
１４ａ 天ツナギ材
１４ｂ 天ツナギ材
１５ａ 端面継手板
１６ａ 端面継手板
１７ａ 端面継手板
１８ａ 端面継手板
１９ａ ブレース
２１ 後底ビーム材
２２ 後天ビーム材
２３ａ 後面継手板
２３ｂ 後面継手板
２４ａ 後面継手板
２４ｂ 後面継手板
２５ 後面材
３１ 前底ビーム材
３２ 前天ビーム材
３３ａ 前面継手板
３３ｂ 前面継手板
３４ａ 前面継手板
３４ｂ 前面継手板
３５ 前面材
４１ 天面材
５１ 底面材
６１ａ 端面中間継手板
６２ａ 端面中間継手板
６３ａ 後面中間継手板
６４ａ 前面中間継手板
９０ 斜面
９１ 平坦面
９２ 掘削面
１００ 土木構造物
１１０ 鋼製枠
１１０Ｌ 下鋼製枠
１１０Ｕ 上鋼製枠
１２０ 中詰材
２１０ 鋼製枠
８１０ 比較鋼製枠
【技術分野】
【０００１】
本発明は土木構造物、特に、傾斜地の斜面に設置され、土留、堰堤、擁壁等として使用される土木構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、土留、堰堤、擁壁等として使用される土木構造物として、鋼製枠内に玉石や砕石を中詰材として充填したものが知られている。そして、直方体（四角形の面から形成されている）の鋼製枠を形成する鋼材の使用量を少なくする目的で、四角形の面に斜め材（ブレース）を設けず、該面を平行四辺形に変形容易にした発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２０９９８７号公報（第３−５頁、図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示された土木構造物は、土木構造物に作用する外力の一部を中詰材のせん断抵抗力が負担する構造であるため、鋼製枠の負担が減少し、これを形成する鋼材の使用量を少なくすることができるものの、直方体であることから、斜面に設置する際、撤去する土砂の量（「余掘り距離」に同じ）が減少するものではなかった。
このため、撤去する土砂の量を減少することができる土木構造物が求められていた。また、土木構造物に作用する外力自体を減少することができる土木構造物が求められていた。
【０００５】
本発明は、このような要請に応えるものであって、斜面に設置するための平坦面を形成する際に撤去する土砂等の量を減少すると共に、作用する外力を減少することができる土木構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明に係る土木構造物は、斜面の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面が形成され、該掘削面に繋がって形成された平坦面に設置される土木構造物であって、鋼製枠と、該鋼製枠の内部に充填された中詰材と、を有し、
前記鋼製枠を形成する前記掘削面に近い方の面である後面が、該後面と前記平坦面との交線における前記平坦面に垂直な面に対して前記掘削面側に傾斜していることを特徴とする。
（２）前記（１）において、前記鋼製枠と前記中詰材とを合計した重量の重心が、前記鋼製枠内に位置していることを特徴とする。
【０００７】
（３）前記（１）または（２）において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面に前記中詰材を通過不能にする面部材が設置されていることを特徴とする。
（４）前記（１）乃至（３）の何れか１において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面に、ブレース材が対角線状に設置されていることを特徴とする。
（５）前記（１）乃至（４）の何れか１において、前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面よりも外側に突出する継手板が、前記後面の端縁における前記底面および前記天面の位置と、前記前面の端縁における前記底面および前記天面の位置とにそれぞれ設置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る土木構造物は、鋼製枠を形成する後面（掘削面側の面）が、上方になる程、掘削面に近づく方向に傾斜しているため、斜面の土砂等を撤去して鋼製枠を設置するための平坦面を形成する際、撤去する土砂等の量が減少するから、施工が迅速になり、施工コストの低廉化、および施工期間の短縮を図ることができる。
また、後面に作用する外力（クーロン土圧）が減少するから、鋼製枠の大きさ（幅）を小型（幅や肉厚の減少等）にしたり、強度の低い鋼材を使用したりすることが可能になり、素材コストの低廉化を図ることができる。
さらに、土木構造物は自立するから、これを転倒不能に支持する必要がなく、施工が容易である。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明する鋼製枠を示す斜視図。
【図２】図１に示す鋼製枠を示す側面図、背面図、正面図、平面図、底面図。
【図３】本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明する正面図。
【図４】図１に示す鋼製枠の重心を算出する方法を説明するための模式図。
【図５】図１に示す鋼製枠における余堀りを説明するための模式図。
【図６】図３に示す土木構造物に作用するクーロン土圧を説明するための模式図。
【図７】図１に示す鋼製枠の後面が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図。
【図８】本発明の実施の形態２に係る土木構造物を説明する鋼製枠を示す斜視図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施の形態１］
図１〜図７は本発明の実施の形態１に係る土木構造物を説明するものであって、図１は鋼製枠を示す斜視図、図２の（ａ）は鋼製枠を示す側面図、図２の（ｂ）は鋼製枠を示す背面図、図２の（ｃ）は鋼製枠を示す正面図、図２の（ｄ）は鋼製枠を示す平面図、図２の（ｅ）は鋼製枠を示す底面図、図３は鋼製枠に中詰材が充填された状態を示す正面図、図４の（ａ）および（ｂ）は図１に示す鋼製枠の重心を算出する方法を説明するための模式図、図５の（ａ）〜（ｃ）は図１に示す鋼製枠における余堀りを説明するための模式図、図６は図３に示す土木構造物に作用するクーロン土圧を説明するための模式図、図７は図１に示す鋼製枠の後面が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図である。
なお、各図は模式的に示すものであって、本発明は図示された形態に限定されるものではない。
【００１１】
図１〜図３において、土木構造物１００（図３参照）は、枠体である鋼製枠（鋼製続枠に同じ）１１０と、鋼製枠１１０内に充填された玉石、砕石等（以下、「中詰材１２０」と称す）とを有している。なお、図１および図２では中詰材１２０の記載を省略している。
鋼製枠１１０は内部に中詰材１２０が充填される６面体であって、台形または平行四辺形の端面１ａ（交差部イ−交差部ロ−交差部ハ−交差部ニによって囲まれている）と、端面１ａに面対称の端面１ｂ（交差部ホ−交差部ヘ−交差部ト−交差部チによって囲まれている）と、四角形の後面２（交差部イ−交差部ロ−交差部ヘ−交差部ホによって囲まれている）と、四角形の前面３（交差部ニ−交差部ハ−交差部ト−交差部チによって囲まれている）と、四角形の天面４（交差部イ−交差部ニ−交差部チ−交差部ホによって囲まれている）と、四角形の底面５（交差部ロ−交差部ハ−交差部ト−交差部ヘによって囲まれている）とを有している。
【００１２】
（端面）
端面１ａは、後フレーム材１１ａと、底ツナギ材１２ａ、前フレーム材１３ａと、天ツナギ材１４ａとによって枠部分が形成されている。後フレーム材１１ａと底ツナギ材１２ａとは端面継手板１６ａを介して接続され、底ツナギ材１２ａと前フレーム材１３ａとは端面継手板１７ａを介して接続され、前フレーム材１３ａと天ツナギ材１４ａとは端面継手板１８ａを介して接続され、天ツナギ材１４ａと後フレーム材１１ａとは端面継手板１５ａを介して接続されている。また、両端がそれぞれ端面継手板１６ａ（交差部ロ）と端面継手板１８ａ（交差部ニ）とに接続されたブレース１９ａが設置されている。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。
このとき、後フレーム材１１ａと底ツナギ材１２ａとがなす角度（以下、「後面傾斜角θ１」と称す）は鈍角で、前フレーム材１３ａと底ツナギ材１２ａとがなす角度（以下、「前面傾斜角θ２」と称す）は鋭角または直角である。
なお、端面１ｂは端面１ａと面対称な形状であって、端面１ａを構成する各部材の符号「ａ」を「ｂ」に、交差部を示す符号「イ、ロ、ハ、ニ」をそれぞれ「ホ、ヘ、ト、チ」に読み替えたものに同じであるから、説明を省略する。
【００１３】
（後面）
後面２は、後フレーム材１１ａと、後底ビーム材２１と、後フレーム材１１ｂと、後天ビーム材２２とによって枠部分が形成されている。後フレーム材１１ａと後底ビーム材２１とは後面継手板２３ａを介して接続され、後底ビーム材２１と後フレーム材１１ｂとは後面継手板２３ｂを介して接続され、後フレーム材１１ｂと後天ビーム材２２とは後面継手板２４ｂを介して接続され、後天ビーム材２２と後フレーム材１１ａとは後面継手板２４ａを介して接続されている。
そして、両端がそれぞれ後底ビーム材２１と後天ビーム材２２とに接続された後面材２５が、所定間隔を空けて複数設置されている。後面材２５は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止すると共に、土木構造物１００に作用する力を中詰材１２０に伝達するためのものである。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、後面材２５は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が後フレーム材１１ａと後フレーム材１１ｂとに接続された後面材２５を設置してもよい。
【００１４】
（前面）
前面３は、後面２と同様の構造であって、前フレーム材１３ａと、前底ビーム材３１と、前フレーム材１３ｂと、前天ビーム材３２とによって枠部分が形成されている。前フレーム材１３ａと前底ビーム材３１とは前面継手板３３ａを介して接続され、前底ビーム材３１と前フレーム材１３ｂとは前面継手板３３ｂを介して接続され、前フレーム材１３ｂと前天ビーム材３２とは前面継手板３４ｂを介して接続され、前天ビーム材３２と前フレーム材１３ａとは前面継手板３４ａを介して接続されている。
そして、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止するための複数の前面材３５が所定の間隔を空けて設置され、その両端がそれぞれ前底ビーム材３１と前天ビーム材３２とに接続されている。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、前面材３５は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が前フレーム材１３ａと前フレーム材１３ｂとに接続された前面材３５を設置してもよい。
【００１５】
（天面）
天面４は、天ツナギ材１４ａと、前天ビーム材３２と、天ツナギ材１４ｂと、後天ビーム材２２とによって枠部分が形成されている。そして、両端がそれぞれ前天ビーム材３２と後天ビーム材２２とに接続された天面材４１が、所定間隔を空けて複数設置されている。天面材４１は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止する。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、天面材４１は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が天ツナギ材１４ａと天ツナギ材１４ｂとに接続された天面材４１を設置してもよい。
【００１６】
（底面）
底面５は、底ツナギ材１２ａと、前底ビーム材３１と、底ツナギ材１２ｂと、後底ビーム材２１とによって枠部分が形成されている。そして、両端がそれぞれ前底ビーム材３１と後底ビーム材２１とに接続された底面材５１が、所定間隔を空けて複数設置されている。底面材５１は、内部に充填される中詰材１２０の散逸を防止すると共に、中詰材１２０から地盤（斜面の一部に形成された平坦面）に力を伝達させるものである。なお、前記接続の形態は限定するものではなく、ピン接続にしてもよい。また、底面材５１は全て同一形状であるものに限定するものではなく、一部を剛性の高いものにしてもよい。さらに、両端が底ツナギ材１２ａと底ツナギ材１２ｂとに接続された底面材５１を設置してもよい。
【００１７】
（継手板）
後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出し（後面材２５および前面材３５から離れる方向に延設されている）、また、後面継手板２３ｂ、２４ｂおよび前面継手板３３ｂ、３４ｂは、何れも端面１ｂより突出している（後面材２５および前面材３５から離れる方向に延設されている）。以下、説明の便宜上、かかる鋼製枠１１０を「Ａタイプ」と称す。
【００１８】
一方、後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出し、端面１ｂを有しない鋼製枠１１０（図示しない）を、説明の便宜上「Ｃタイプ」と称する。
そうすると、複数の鋼製枠１１０を並べて設置する際、Ａタイプの端面１ａとＣタイプとを対向（または当接）させて、Ａタイプの端面１ａ側における後面継手板２３ａ等の突出部と、Ｃタイプの各ビーム材とを接合することができるから、施工作業が容易になる。
【００１９】
なお、前記ＡタイプおよびＣタイプに替えて、後面継手板２３ａ、２４ａおよび前面継手板３３ａ、３４ａは、何れも端面１ａより突出させ、一方、後面継手板２３ｂ、２４ｂおよび前面継手板３３ｂ、３４ｂも、何れも端面１ｂより突出しない鋼製枠１１０（図示しない）を、説明の便宜上「Ｂタイプ」と称する。そうすると、複数の鋼製枠１１０を並べて設置する際、Ｂタイプのみを並べ、一方のＢタイプの端面１ａと他方のＢタイプの端面１ｂとを対向（または当接）させて、一方の端面１ａ側における後面継手板２３ａ等の突出部を、他方の端面１ｂ側における後面継手板２３ｂ等の突出していない範囲に重ねて、接合することができるから、施工作業が容易になる。
【００２０】
（重心）
土木構造物１００は自立するものであるから、その重心Ｇは枠体の内部に位置している。すなわち、土木構造物１００は鋼製枠１１０とその内部に充填された中詰材１２０とによって形成され、その重量の大半は中詰材１２０であって、中詰材１２０は略均一に充填されている。したがって、側面視における重心Ｇの位置は、鋼製枠１１０を示す図形の図心に一致している。以下、重心Ｇ（以下、「図心Ｇ」と称す）の位置の算出方法の一例について簡単に説明する。
【００２１】
（図心の算出）
図４の（ａ）および（ｂ）は、鋼製枠１１０の端面１ａを模式的に示した側面図である。 鋼製枠１１０は側面視において台形であって、上辺の長さが「ｂ０」、下辺の長さが「ｂ４」、高さが「ｈ」である。
そして、右側の斜辺（以下「後辺」と称す）と底辺とは鈍角である後面傾斜角θ１（°）だけ傾斜している。このとき、後面２の傾斜度を「１：ｎ（ｎ＜１）」とすると、後面傾斜角θ１は「ｔａｎ（θ１−９０）＝ｎ／１＝ｂ３／ｈ」となる。
また、左側の斜辺（以下「前辺」と称す）と底辺とは鋭角である前面傾斜角θ２（°）だけ傾斜している。このとき、前面３の傾斜度を「１：ｍ（ｍ＜１）」とすると、前面傾斜角θ２は「ｔａｎ（９０−θ２）＝ｍ／１＝ｂ１／ｈ」となる。
そして、「ｂ４＝ｂ１＋ｂ２」および「ｂ０＝ｂ２＋ｂ３」の関係がある。
【００２２】
三角形ハニヌの面積をＳ１、図心Ｇ１の位置ハからの距離をｃ１とし、長方形ロヌニリの面積をＳ２、図心Ｇ２の位置ハからの距離をｃ２とし、三角形イロリの面積をＳ３、図心Ｇ３の位置ハからの距離をｃ３とすると、それぞれ以下に算出される。
Ｓ１＝（ｂ１×ｈ）／２ ・・・（式１）
ｃ１＝（２×ｂ１）／３ ・・・（式２）
Ｓ２＝ｂ２×ｈ ・・・（式３）
ｃ２＝ｂ１＋ｂ１／２ ・・・（式４）
Ｓ３＝（ｂ３×ｈ）／２ ・・・（式５）
ｃ３＝ｂ１＋ｂ２＋ｂ３／３ ・・・（式６）
そうすると、台形イロハニの面積Ｓ０と、図心Ｇ０の位置ハからの距離ｃ０は、それぞれ以下に算出される。
Ｓ０＝Ｓ１＋Ｓ２＋Ｓ３＝（ｂ０＋ｂ４）×ｈ／２ ・・・（式７）
ｃ０＝（Ｓ１×Ｃ１＋Ｓ２×Ｃ２＋Ｓ３×Ｃ３）／Ｓ０ ・・・（式８）
【００２３】
（計算例１）
ここで、前面傾斜度「１：ｍ」を「１：０．３」にし、高さｈが「４．０（ｍ）」、上辺長さｂ０が「１．５（ｍ）」、下辺長さｂ４が「２．３（ｍ）」、後面傾斜度「１：ｎ」が「１：０．１」である場合の図心Ｇ０の位置は、以下になる。
Ｓ１＝（１．２×４）／２＝２．４（ｍ2） ・・・（式１）、
ｃ１＝（２×１．２）／３＝０．８（ｍ） ・・・（式２）、
Ｓ２＝１．１×４＝４．４（ｍ2） ・・・（式３）、
ｃ２＝１．２＋１．１／２＝１．７５（ｍ） ・・・（式４）、
Ｓ３＝（０．４×４）／２＝０．８（ｍ2） ・・・（式５）、
ｃ３＝１．２＋１．１＋０．４／３＝２．４３３（ｍ） ・・・（式６）、
Ｓ０＝（１．５＋２．３）×４／２＝７．６（ｍ2） ・・・（式７）、
ｃ０＝（２．４×０．８＋４．４×１．７５＋０．８×２．４３３）／７．６
＝１．５２（ｍ） ・・・（式８）、
そうすると、「ｂ４＝２．３＞ｃ０＝１．５２」となるから、図心Ｇ０は鋼製枠１１０の内に位置している。すなわち、このとき、土木構造物１００は転倒しない。
【００２４】
（計算例２）
また、前面傾斜度「１：ｍ」を「１：０．３」にし、高さｈが「４．０（ｍ）」、上辺長さｂ０が「１．５（ｍ）」、下辺長さｂ４が「１．３５（ｍ）」、後面傾斜度「１：ｎ」が「１：０．３５」である場合の図心Ｇの位置は、前記と同様にして、
ｃ０＝（２．４×０．８＋０．４×１．２５＋２．８×１．７７）／５．６
＝１．３１７（ｍ） ・・・（式９）、
そうすると、「ｂ４＝１．３＞ｃ０＝１．３１７」となるから、図心Ｇ０は鋼製枠１１０の外に位置している。すなわち、このとき、土木構造物１００は転倒するため、後面傾斜度「１：ｎ」を小さくする（ｎ＜０．３５）必要がある。
【００２５】
（余掘り）
図５の（ａ）において、斜面９０の一部の土砂等が撤去され、平坦面９１と掘削面９２とが形成され、鋼製枠１１０が、平坦面９１に設置されている。
すなわち、斜面９０と平坦面９１との交点（正確には「交線」）である位置Ａ１と、平坦面９１と掘削面９２との交点（正確には「交線」）である位置Ｄ１と、斜面９０と掘削面９２との交点（正確には「交線」）である位置Ｅ１と、を頂点とする三角形（正確には三角柱）の範囲の土砂等が撤去されている。
このとき、鋼製枠１１０の前底ビーム材３１は、位置Ａ１から所定の距離（以下、「後退量」と称す）ｙ１だけ掘削面９２に近い位置（後退した位置）Ｂ１に設置され、位置Ｃ１に設置された後底ビーム材２１と位置Ｄ１との間には、所定の距離（以下、「余堀り」と称す）ｙ０が空けられている。後退量ｙ１は土木構造物１００の自重およびこれに作用する力を確実に平坦面９１に伝えるためのものであり、余堀りｙ０は、土木構造物１００を設置する際に必要な作業スペースを確保するためのものである。
すなわち、平坦面９１の図中の左右方向の距離（平坦面の奥行き）ｄ１は
ｄ１＝ｙ０＋ｂ４＋ｙ１ ・・・（式１０）
となる。
【００２６】
図５の（ｂ）において、鋼製枠１１０の後面傾斜角θ１を９０°にしたものに相当する比較鋼製枠８１０が、斜面９０に形成された平坦面９１に設置されている。
このとき、比較鋼製枠８１０は、鋼製枠１１０と同様に、前底ビーム材３１は位置Ａ１から後退量ｙ１だけ後退した位置Ｂ１に設置され、位置Ｃ２に設置された後底ビーム材２１と、平坦面９１と掘削面９２との交点である位置Ｄ２とは、余堀りｙ０だけ離れている。
すなわち、平坦面９１の図中の左右方向の距離（平坦面９１の奥行き）ｄ８は、
ｄ８＝ｙ０＋ｂ４＋ｂ３＋ｙ１ ・・・（式１１）
となる。
【００２７】
図５の（ｃ）において、鋼製枠１１０を設置するためには位置Ａ１、位置Ｄ１および位置Ｅ１を頂点とする三角形の範囲の土砂を撤去するのに対し、比較鋼製枠８１０を設置するためには位置Ａ１、位置Ｄ８および位置Ｅ８を頂点とする三角形の範囲の土砂を撤去する必要がある。すなわち、鋼製枠１１０にすることによって、比較鋼製枠８１０を設置する場合よりも、位置Ｄ１、位置Ｄ８、位置Ｅ８および位置Ｅ１を頂点とする四角形（正確には四角柱）に相当する範囲の土砂だけ、撤去する土砂の量が減少するから、施工が迅速になり、施工コストの低減や施工期間の短縮を図ることができる。
【００２８】
（クーロン土圧）
図６は土木構造物１００に作用するクーロン土圧を説明するための模式図である。図６において、後面２に作用するクーロン土圧（Ｐａ）は公知の「クーロンの公式（例えば、「道路橋示方書・同解説」社団法人 平成１４年３月、ｐ３８−ｐ４０）」によって算出することができる。
【数１】
【００２９】
ここで、
Ｐａ：主働土圧強度（ｋＮ／ｍ2）
Ｋａ：主働土圧係数
ｈ：土木構造物１００の高さ
γ：裏込め土の単位体積重量（ｋＮ／ｍ3）
φ：裏込め土のせん断抵抗角（°）
δ：後面２の摩擦角（°）
α：後面２が鉛直となす角（°）
β：斜面９０が水平となる角（°）
ｑ：上載荷重（ｋＮ／ｍ2）
なお、後面２が鉛直となす角αと後面傾斜角θ１との関係は、
α＝９０−θ１ ・・・（式１４）
となるから、後面傾斜角θ１が鈍角（θ１＞９０°）のとき、後面２が鉛直となす角αはマイナス（α＜０°）となる。
【００３０】
図７は、後面２が鉛直となす角αと主働土圧係数Ｋａとの関係を示す相関図である。
図７より、後面２が鉛直となす角αがマイナスであって、その絶対値が大きい程、主働土圧係数Ｋａの値は小さくなる。すなわち、後面傾斜角θ１が大きい程、主働土圧係数Ｋａの値は小さくなる。
なお、前記のように、土木構造物１００は自立する必要があるから、重心位置との関係で、後面傾斜角θ１には上限値がある。
【００３１】
（計算例）
例えば、ｈ＝４．０（ｍ）高さ、γ＝２０（ｋＮ／ｍ3）、φ＝３５（°）、δ＝２３．３３（°）、β＝０（°）、のとき、
α＝０°の場合、すなわち、後面２が鉛直（θ１＝９０°）の場合、
Ｋａ＝０．２４４、
Ｐａ＝３９．０４（ｋＮ／ｍ）、
となるのに対し、α＝−５．７１°場合、すなわち、後面傾斜度「１：０．１」である場合（θ１＝９５．７１°に同じ）、
Ｋａ＝０．２０６、
Ｐａ＝３２．９６（ｋＮ／ｍ）、
となる。すなわち、後面２を掘削面９２側に傾斜させる（後面傾斜度「１：０．１」にする）ことによって、約１６％、後面２に作用するクーロン土圧が減少する。
よって、土木構造物１００の負担が減少するため、鋼製枠１１０（鋼材に同じ）および中詰材１２０（玉石や砕石等に同じ）の重量を減らすことが可能になる。よって、土木構造物１００の製造コストおよび施工コストを低減することができる。
なお、以上は、ブレース１９ａ、１９ｂが設置されているが、本発明はこれに限定するものではなく、ブレース１９ａ、１９ｂを撤去して、鋼製枠１１０のせん断変形を容易にしてもよい。
【００３２】
［実施の形態２］
図８は本発明の実施の形態２に係る土木構造物を説明するものであって、鋼製枠を示す斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図８において、実施の形態２に係る土木構造物は鋼製枠２１０と、鋼製枠２１０内に充填された図示しない中詰材とを有している。
鋼製枠２１０は実施の形態１に示す鋼製枠１１０を上下に重ねて接合したものに概ね相当し、下側に配置された鋼製枠１１０（以下、「下鋼製枠１１０Ｌ」と称す）の天面４と上側に配置された鋼製枠１１０（以下、「上鋼製枠１１０Ｕ」と称す）の底面５とは同じ大きさである。
【００３３】
このとき、下鋼製枠１１０Ｌの端面継手板１５ａ、１５ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの端面継手板１６ａ、１６ｂとは、合体して一体の端面中間継手板６１ａ、６１ｂになり、下鋼製枠１１０Ｌの端面継手板１８ａ、１８ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの端面継手板１７ａ、１７ｂとは、合体して一体の端面中間継手板６２ａ、６２ｂになっている。
同様に、下鋼製枠１１０Ｌの後面継手板２４ａ、２４ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの後面継手板２３ａ、２３ｂとは、合体して一体の後面中間継手板６３ａ、６３ｂになり、下鋼製枠１１０Ｌの前面継手板３４ａ、３４ｂと、上鋼製枠１１０Ｕの前面継手板３３ａ、３３ｂとは、合体して一体の前面中間継手板６４ａ、６４ｂになっている。
なお、以上は、それぞれが合体しているが、本発明はこれに限定するものではなく、当接または近接する両者を合体させないで、両者を接合するための継手板（図示しない）を両者に跨がって設置してもよい。
【００３４】
そして、下鋼製枠１１０Ｌの天面４を形成する天面材４１は中央の１本のみを残して撤去され、また、上鋼製枠１１０Ｕの底面５（底ツナギ材１２ａ、１２ｂおよび底面材５１）も撤去されている。なお、下鋼製枠１１０Ｌの天面４を形成する部材および上鋼製枠１１０Ｕの底面５を形成する部材の撤去の要領は、前記形態に限定するものではなく、鋼製枠２１０の剛性や強度を確保できる限り、鋼製枠２１０内への中詰材（図示しない）の充填、あるいは中詰材同士の力の伝達を阻害しないように適宜撤去して、軽量化を図ることができる。
なお、以上は、理解を容易にするため、鋼製枠２１０を下鋼製枠１１０Ｌと上鋼製枠１１０Ｕとが合体したものとして説明しているが、見方を変えて、鋼製枠１１０において、端面１ａ、１ｂの高さ方向の中間にツナギ材を追加して、該ツナギ材によって分割された上下の矩形範囲にそれぞれブレースを設置し、さらに、後面２および前面３の高さ方向の中間にそれぞれビーム材を追加したものとしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
本発明は以上の構成であるから、複数が接合された状態あるいは単体で斜面に設置され、土留、堰堤、擁壁等として広く利用することができる。なお、単体で使用する場合には、端面１ａ、１ｂに中詰材１２０の散逸を防止するための面材を設置することになる。
【符号の説明】
【００３６】
１ａ 端面
１ｂ 端面
２ 後面
３ 前面
４ 天面
５ 底面
１１ａ 後フレーム材
１１ｂ 後フレーム材
１２ａ 底ツナギ材
１２ｂ 底ツナギ材
１３ａ 前フレーム材
１３ｂ 前フレーム材
１４ａ 天ツナギ材
１４ｂ 天ツナギ材
１５ａ 端面継手板
１６ａ 端面継手板
１７ａ 端面継手板
１８ａ 端面継手板
１９ａ ブレース
２１ 後底ビーム材
２２ 後天ビーム材
２３ａ 後面継手板
２３ｂ 後面継手板
２４ａ 後面継手板
２４ｂ 後面継手板
２５ 後面材
３１ 前底ビーム材
３２ 前天ビーム材
３３ａ 前面継手板
３３ｂ 前面継手板
３４ａ 前面継手板
３４ｂ 前面継手板
３５ 前面材
４１ 天面材
５１ 底面材
６１ａ 端面中間継手板
６２ａ 端面中間継手板
６３ａ 後面中間継手板
６４ａ 前面中間継手板
９０ 斜面
９１ 平坦面
９２ 掘削面
１００ 土木構造物
１１０ 鋼製枠
１１０Ｌ 下鋼製枠
１１０Ｕ 上鋼製枠
１２０ 中詰材
２１０ 鋼製枠
８１０ 比較鋼製枠
【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面が形成され、該掘削面に繋がって形成された平坦面に設置される土木構造物であって、
鋼製枠と、該鋼製枠の内部に充填された中詰材と、を有し、
前記鋼製枠を形成する前記掘削面に近い方の面である後面が、該後面と前記平坦面との交線における前記平坦面に垂直な面に対して前記掘削面側に傾斜していることを特徴とする土木構造物。
【請求項２】
前記鋼製枠と前記中詰材とを合計した重量の重心が、前記鋼製枠内に位置していることを特徴とする請求項１記載の土木構造物。
【請求項３】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面に前記中詰材を通過不能にする面部材が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の土木構造物。
【請求項４】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面に、ブレース材が対角線状に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の土木構造物。
【請求項５】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面よりも外側に突出する継手板が、前記後面の端縁における前記底面および前記天面の位置と、前記前面の端縁における前記底面および前記天面の位置とにそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の土木構造物。
【請求項１】
斜面の一部に該斜面の傾斜角度よりも大きな傾斜角度の掘削面が形成され、該掘削面に繋がって形成された平坦面に設置される土木構造物であって、
鋼製枠と、該鋼製枠の内部に充填された中詰材と、を有し、
前記鋼製枠を形成する前記掘削面に近い方の面である後面が、該後面と前記平坦面との交線における前記平坦面に垂直な面に対して前記掘削面側に傾斜していることを特徴とする土木構造物。
【請求項２】
前記鋼製枠と前記中詰材とを合計した重量の重心が、前記鋼製枠内に位置していることを特徴とする請求項１記載の土木構造物。
【請求項３】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面に前記中詰材を通過不能にする面部材が設置されていることを特徴とする請求項１または２記載の土木構造物。
【請求項４】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面に、ブレース材が対角線状に設置されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の土木構造物。
【請求項５】
前記鋼製枠は六面体であって、前記後面、前記後面に対向する前面、前記平坦面に当接する底面、および該底面に対向する天面のそれぞれの端縁によって包囲された面である端面よりも外側に突出する継手板が、前記後面の端縁における前記底面および前記天面の位置と、前記前面の端縁における前記底面および前記天面の位置とにそれぞれ設置されていることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の土木構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−７２１７６（Ｐ２０１３−７２１７６Ａ）
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０９６２７（Ｐ２０１１−２０９６２７）
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月２２日（２０１３．４．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２６日（２０１１．９．２６）
【出願人】（０００２３１１１０）ＪＦＥ建材株式会社 (150)
【Ｆターム（参考）】
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