最 大 荷!R 実 験 い バ リー｝ウ，‑ に1 個・印kg) 図3. 1 − エ15
1 ）2)3
）4
）
添付資料3. エーフ 振り構造ゲートの構造解析に関する参考文献
寺田溥、魚腹型転倒水門扉の強度、農業土木学会京都支部発表会、1965
三菱重工業株式会社（寺田溥）、起伏ゲート（その1 ）、土とコンクリート、1965
寺田 溥、三菱 魚腹型水門扉、三菱重 工技 報Vol. 2 No. 21965
寺田溥、Stress Analysis of Flared Tubular Joint Stiffened with Diaphragns 、Master Thesis prepared for Prof. J. G. Bouwkamp of u. of Cakifornia 乱
Berkeley 、1969
（5 ） J. G. Bouwkaiap、A. K. Vaish and Hiroshi Terata 、A Study of Defferent Flar‑ed Joint Configurations (PAPER NUMBER OTC 1229
）、OFFSHORE TECHNOLORY CON‑FERENCE 6200 North Central Expressway, Dallas, Texas、1970
（6 ） 寺 田 溥 、 重 永 憲 明 、 ド ッ ク 用 ト ー ジ ョ ン タ イ プ フ ラ ッ プ ゲ ー ト の 開 発 、 三 菱 重 工技 報Vol. 16 No. 6 、1979
（7 ） 寺 田 溥 、 重 永 憲 明 、 ド ッ ク 用 ト ー ジ ョ ン タ イ プ フ ラ ッ プ ゲ ー ト の 開 発 、 水 門 鉄管 No. 128、1980
(8) YACHIYO ENGINEERING CO., LTD..FINAL REPORT OF PRE にMIiNARY ENGINEERING ANDCOST ESTIMTES (PHASE 1
）FOR THE STUDY OF ALTERNATIVES TO THE PAiNAHA C 陥 心COMMISSION FOR THE STUDY OF ALTERNATIVES TO THE PANAMA CANAL 、1992
(9 ）YACHIYO ENGINEERING CO., LTD. 、FINAL REPORT 肝PRELIMINARY ENGINEERING ANDCOST ESTIMATES (PHASE 2
）FOR THE STUDY OF ALTERNATIVES TO THE PANAMA CAiNA にCOMMISSION FOR THE ST じDY OF ALTERNATl VES TO THE PAN ΛMA CAN Aに1993
（10 ）N.A.N. 、;i. A . N KLAPPENliEilRE LIEFERVERZEICllNIS
(11 ）Von 0 . Professor Dr. Paul Cicin 、Die Fischbauchklappe und verwandte ^ehr‑systene
、DER BAUIiNGENIEUH, 1958 Heft 10、1958
(12 ）Von 0. Professor Dr. Paul Cicin.Die Fischbauchklappc und vcrwandte Vchr‑systene
（For じsetzung und Schlu βaus lie 几10 ）、DER B 刈INGENIE 闘, 1958 HeftIK
、1958
(13 ） Von Dipl.‑Ing. I Borocz 、Ei n（パlethode zu r Berechnung der I'ischbauchklappe ヽDER BAにNGEMEUR, 1966 Heft 1、1966
（14 ） 林 政 輝 、 上 田 幸 彦 、 シ ェ ル 構 造 フ ラ ップ ゲ ー ト の 静 的 解 析 及 び 固 有 振 動 数 の 計算 法。3.1‑
石 川 島 播 磨 技 報 第9 巻 第3 号 、1969
（15） 高 木 貞 治 、 解 析 概 論 、 岩 波 書 店 、1942
（16 ） 犬 井 鍛 郎 、 偏 微 分 方 程 式 と そ の 応 用 、 コ ロ ナ 社 、1957
（17 ） 倉 西 正 嗣 、 弾 性 学 、 国 際 理 工 研 究 社 、1949 (18 ） 倉 西 正 嗣 、 応 用 弾 性 学 、 共 立 全 書 、1957
（19 ）S. Tinoshenko （ 訳 ： 北 畠 顕 正 、 片 山 健 次 郎 ） 、 材 料 力 学 下 巻 、 コ ロ ナ 社 、1955
（20 ）Tinoshenko and Goodier 、Theory of Elasticity 、Me Graw‑hill Koogakusha 、 1959
（21）Arthru p. Boresi, Elasticity in Engineering Material.Prentice Hall 、1965
（22）J. S. Przenieniecki 、THEORY 肝MATRI χ STRUCTURAL ANALYSIS 、McGraw‑Hill 、 1968
(23 ）Men. savants, vol.14 、1855
（24 ）H.Wagner 、Verdrehung und Knickung von offenen Profilen 、Fes じschri几. 25 Jahre T.H. Danzig.S.329 、1929
（25 ）H.Wagner, '*'. Pretscher 、Verdrehung und Knickung von of f enen Profilen 、LufoBd 11. Nr.6
、1934
(26 ）Seal H. and Seal G. 、Die Berechnung von Stutzen in schwach gekru 口前en S‑
chalen 、Der Stahlbau 5/197 孔1974
(27 ） 小 西 一 郎 、 小 松 定 夫 、 大 橋 昭 光 、 合 成 箱 桁 橋 の 応 力 解 析 と 設 計 計 算 法 、 土 木 学 会 論 文 集 第25 号 、1955
（28 ） 几 ．B. BblMKOB 、C T P 0 H T だvT b H A 只 A ＼ 已X A M M K Λ 、C − T E P 冰H ￡B hi χ T O H K O C T ￡ H H blχ K O H C T P y K LI H 1^、 巾 丿 断 面 薄 肉 構 造 に つ い て ） 、
（29 ） 只 ．B ．BblMKOB （ 真 鍋 正 寛 ． 久 松 光 世 抄 訳 ） 、 開 断 面 の 薄 肉 構 造 理 論 （ 曲 げ 振 り 理 論 ） （ 静 定 編1 〜in ） ・ ・ 原 文 名 称 開 断 面 薄 肉 構 造 に つ い で 、 工 学 研 究 （ 工 学 出 版 株 式 会 社 ）Vol. 14 7〜9 月 号、1965
（30） 且 ．B . B blH K O B （ 真 鍋 正 寛 ． 坂 文 雄 抄 訳 ） 、 開 断 面 の 薄 肉 構 造 理 論 （iM!げ 挨 り 理 論 ） （ 不 静 定 編I 〜IV ） ・ ・ 原 文 名 称 開 断 面 薄 肉 構 造 に つ い で 、 工 学 研 究 （ 工 学 出 版 株 式 会 社 ）Vol.15 の1ト12 号 及 びVol.16 の1 ・ 2 号 、1967
言 ）VZ ウ ラ ソ ー フ （ 奥 村 敏 恵 他 訳 ） 、 薄 肉 弾 性 梁 の 理 論 、 ． 3.卜 127
(32 (33 (34
(35) (36) (37)
38 39 40
奥村敏恵、 薄肉弾面 の曲げ振り特性、構造工 学に於け る最近 の諸問題.1967 岡本舜三（ 編者）、 鋼構造の研究、 奥村敏恵 還暦 記念 会、1977
橋梁J ＼ンドブ ック編集 委員 会（ 委員長： 奥村 敏恵）、 橋梁 ハンドブ ック、建設産業 調 査会、1976
関 西造船協会、造船設計便覧（ 第4 版）、 海文堂、1983
日本 機械学会、 機械工 学便覧（ 昭和6 2 年度 版） 、日本 機械 学会、1987
日本 鋼構造 協会、疲労設計指針（案 ）．日本 鋼構造 協会（J . S . S . C. ）、1989
農業土 木学会、農業 土木ハンドブ ッ ク、農業 土木学会 編 弾 性安定要覧、 、
日笠育夫、、 可動堰、工業雑芸 社
公路
一一 部 構 造 的 問 題第3 章 構 造 計 画 の 合 理 化
3 . 2
波 を 受 け る2 段 式 シ ェ ル 構 造 ゲ ー ト
3. 2‑ 1
目 べ
3 。2 波 を受ける2 段式 シェル 構造 ゲート
3 。2. 1 研究テ ーマの位置付けと 成果
3 2
（
2
い 2 ）3
）
3 。2 ．3
（1)
（2 ）
（3 ）
（4 ）
3
逆二段 ゲート
逆二段ゲート の耐波浪性 下降力の発生 とその低減方 法 未解決の問題
トラ ス底板 を持つ正二段 ゲート 波圧力の構成
波圧力の減殺 機構 放出工ネル ギの大きさ 空気孔面積の 影響
2 . 4 ト ラス底板 の構造的有効度
（ 工）トラ ス底板の影 響
（2 ）振り特性への影 響
2 −1 ）薄肉断面 梁の振り特性2 −2 ）振り特性の修正方法 2‑3 ）実 験結果による検 証 2 −4 ）トラ ス連結材の修正
（3 ）有効巾への影翌
3 . 2
−D ま と め添 付 資 料3.2 −1 水 理 実 験1
頁 4
りn︶ 7
8
9
9
11 12 26
29 29 32 32 35 37
″Ｄ4
49
58
95
添付資料3.2 −2 水理実験2 添付資料3.2 −3 構造実験 工 添付資料3.2 −4 構造実験2
添付資料3.2 −5 有効巾計算チャート 添付資料3.2 −6 参考文献
3.2‑ 3
65 71 78 85 86
3 。2 波 を受け る二段式 シェ ル構造ゲート
3 。2. 1 研 究テ ーマの位 置付けと成果
シェル 構造 口− ラゲ ート は堰や頭首 工に広く用い られている 。扉 体全 体が箱桁として曲 げに抵抗する ので扉高に対し て径聞か長 い場合に重量的 に有利 である ことが主な理由であ る。通常は1 枚扉 が用いられるが、 流量調節や 特殊な流水 調整を行う場 合は親子ゲート叉 は二 段ゲート が用い られること が多い。 親子ゲート はシェル 構造ロ ーラゲート の上に起伏 ゲ ートを備 えた構造 で、子ゲ ートの高さ が全体扉 高に対 し て低い割合の場合に 構造的に有 利 である。 2段ゲートは2 枚の シェ ル構造 ゲート を上・ 下流 に平行に配置し た構造であり、
上・下段ゲ ートの高さに大き な差が無い場 合に用い られること が多い 。河口近くに設置さ れた堰ではこの様な背 景か ら二 段式シェ ル 構造ロ ーラゲートが 用い られる場合が多 い。
こ の形式 は上段扉を下流側に、下段 扉を上流側に置く のが一般的 であ る（正二 段ゲート と 呼ぶ）。従って、河口から波が押し 寄せると上 段扉が波 からの力を まとも に受けること になる。即ち、上 段扉が十分水没し た状 態（図3. 2‑1) では水面の周期的 な上下運動 に 伴って上昇力と下 降力を交互に受け、水位 が低い 場合（ 図3. 2 −2 ）には、上段扉の 底面 が波面に叩かれて、大き な衝撃力が作用する。 条件 が悪い 場合には上・ 下向力の大き さ は扉体の自重を越え、 衝撃力は自重の数 倍に達す る。
問題を解消する方 法が二つ 考えられる。一つは上段扉と 下段扉の位 置を取り 替えた逆二 段ゲ ート の採用であ る。こ の場 合には波圧力は解消するが 下段扉の操作時に 大き な下降力
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｀卜 二
2 二財 刀
図3.2 −1
μ,衷S
▽
‑
図3.2‑2
U う面
が発生する可能性があ る。も う一 つは上段扉の底板にト ラス構造を採 用する方法 である。
この方法 では波面を扉体内に導き 入れ てそ のエネル ギーを静かに減殺し。上下向力と衝撃 力を 減少させるも のである。し かし箱桁の一面をト ラス構造とした場合のト ラ スの有効度 と桁全体の 構造的挙動に不透明さ があ る。
本研究は二つの方法が持つ技術的内容を明確にし、波に対抗 でき る二 段ゲ ート を実現し ようとするもので、 次の成果 が得 られた。尚、ト ラス底板は本邦最長径 間を有する淀川 大 堰に採用された。
1. 逆二段ゲート の下 降力を 減らす方 法を示した。
2. トラ ス底板による波圧力減殺の機構を明かにした。
3. 連結材を含むト ラス材の 解析方法を明かにし た。
4 . トラ ス構造を 底板 に持つ扉体の構造的挙動を明かにし た。
以 上 の 研 究 成 果 を 下 記 の 項 目 に 従 っ て 論 じ る 。
け ）
（2 ）
（3 ）
逆二段ゲート
ト ラ ス底板を持つ正二段ゲート ト ラ ス底板 の構造的有効度
尚、本研究は、水理的問題も含むが。ト ラス底板の構造的 挙動 の解明がその中心であるの で、構造的問題に分類した。
3.2‑ 5
3 2 。2 逆二段 ゲート
け ）逆2 段ゲート の耐波 浪性
我が国の海岸には多 数の船舶用修繕ド ックが 存在すること は周知 の通りであ るが。この 入り口を閉め 切るゲ ートとし ては図3.2‑3 に示 す箱桁形式 のフ ラップ ゲート が用いら れるこ とが多い。こ のゲート の基本計 画上 の大きな条件 の一つは波圧力対策である。即ち 箱桁底面 が波面で叩かれると大きな衝撃力 が作 用し、扉 体の移動や部材に亀裂が発生する 可 能性があ るので。図に示さ れる様に箱桁底面を 最低潮位時 の波面 最低位置よ りも更に下 に配 置す ることを基本とし てい る。こ の考え方を正2 段 ゲート*1 にあ てはめると、上段扉 の底面が最低波面よ り低い場 合は問題 ないが、高い場合 は必然的に図3.2 −4 に示す逆 二段ゲート＊2に行き着くのであ る。こ の配置であ れば衝撃力 は発生 することはなく、叉下 段 扉に波 による上下向力が作用するこもない。
図3.2 −3
H 嘔 丿 辺
▽
‑−
図3.2 −4
u 水 面
冰
宋2
7;2,11上 流 、上 陪fJ5下 ぶ の ゲ ー1ヽ配1 二 験召 上 流 、下 段c^ 下 辰 の フ ートヽ配 置 。
一
3.2‑ 7
（2 ） 下 降 力 の 発 生 と そ の 低 減 方 法
図3 . 2 −4 に示さ れる下段扉の扉体内は下流水で満たさ れてい て、塩分濃度が高い場 合は扉体内にも貝や藻類の様な水中微生物が付着・成長する可 能性があ り、防汚上好まし く無く、叉波 による水面の上 下運動に対して若 干不安定な面がある。 従って、底面 に設け られた給排 水孔は扉体内が上流側の水位に支配される位 置に移す方 が好 まし い。こ の配置 は、 叉。下 流水位が低い場合でも下段扉内が空洞になること が避け られるので、上段扉か らの落下水による騒音など の悪い影響を軽減でき る可能性 があ る。しかし、上下流水位の 差が大きい場合、扉体内の水が高い開度 でも残留し、それ が大きな下降力とし て作用する 可能性があ る。こ の力 は下段扉の底面形状の工夫により軽減することが可能で、図3 . 2
−5 はその例を示し ている。即ち。
（1 ）ゲート リップを下流側に後 退させ
（2 ）リップ の上流側の底板を流線に合っ た形状とし、
（3 ）リップ のすぐ上流に給排水孔を設ける。
扉体側部には上流水位 より高い位置に通じる給排気 筒が必要 である。この配置により、全 閉状態ではリップ の後 退量分だけ下降力が 減少し、扉体が上昇して扉体底面に流れが発生 すると。その速度水頭分だけ 扉体内の水位が低下するので。下降力 が減少する。もし 。速 度水頭が上下流の水位差に等しけ れば、 リップの下流側では扉体の内外水圧がバランスす
1 0
E1 uaiiszn
2
0
上流水位9.6m ゲートM 厦2m
＼ へ 2 3 4
下流 薦JIは 水a μu m
図3.2 −6
迎 2 段 門 卵 5
図3.2 −5