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技術資料

クロスウェーブ工法の応力検討

設計時の応力検討にあたっては、計画施設に作用するすべての荷重とクロスウェーブの設計強度を照査し、計画施設に作用する荷重のすべてが設計強度以下となるよう検討する。なお、クロスウェーブの設計強度は許容圧縮応力とする。

1)荷重

1) - 1 死荷重
死荷重の計算では、土砂及び地下水、自重、貯留水を考慮する必要がある。死荷重の算出に際して基礎となる材料の単位体積重量を表3.3に示す。ただし、実重量の明らかなものはその値を用いるものとする。

材料の単位体積重量(単位:kN/m3)
材料 単位体積重量
鉄筋コンクリート 24.5
コンクリート 23.0
アスファルトコンクリート 22.5
砕石(栗石) 22.6
土砂(普通土) 18.0(9.0)
9.8
     ( )は地下水位以下にある土の単位体積重量
「道路橋示方書・同解説 �T共通編」、「道路土工カルバート工指針」参照

 

1) - 2 活荷重
活荷重は、自動車荷重および群集荷重とする。
自動車荷重は、原則としてT荷重を標準とし、衝撃を考慮する。

T荷重一覧
自動車荷重 総重量
kN
前輪荷重
kN
後輪荷重
kN
接地幅
(m)
前後輪間隔
(m)
T-25 250 25 100 0.2 4.0
T-20 200 20 80 0.2 4.0
T-14 140 14 56 0.2 4.0

この自動車荷重を上載荷重として考慮する場合は、10kN/m2を標準とする。
群集荷重は、原則として5kN/m2とする。
 

(ア)自動車荷重
貯留施設上面に作用する自動車荷重の設定方法を以下に示す。
自動車荷重は横断方向に制限なく載荷させるものとし、単位長さ当たりの荷重は次式による。
  
ここに、
■ P1:自動車後輪による活荷重(kN/m) P2:自動車前輪による活荷重(kN/m)
■ T1:自動車の1後輪荷重(T-25の場合、T1=100kN)
■ T2:自動車の1前輪荷重(T-25の場合、T2=25kN)
■ B:自動車占有幅(B=2.75m)
i:衝撃係数(下表の値とする)

自動車荷重による衝撃係数
土被り(h) h≦3.5 3.5<h
衝撃係数 0.3 0

輪荷重による活荷重は、地表面より設置幅0.2mで縦断方向にのみ45°の角度をもって地中に分布するものと考える。したがって、施設上面に作用する活荷重は次のようになる。

自動車荷重の算定方法
自動車荷重の算定方法

・土被り厚4m未満
自動車荷重の分布は、設置幅0.2mで後輪・前輪から車両進行方向にのみ45°で分布するとして次式を用いて計算する。

   
ここに、
■q1,q2:後輪・前輪の等分布荷重(kN/m2)
■h1:土被り厚(m)
■p1,p2:後輪・前輪荷重による横方向単位長さあたりの荷重(kN/m)
■β:断面力の低減係数(=1.0)
■L:前輪と後輪の中心間距離(軸距4.0m)
但し、L>2h1+0.2の場合は、
後輪荷重のみを考慮し、貯水槽上面に作用する等分布荷重はq=q1
L≦2h1+0.2の場合は、
後輪と前輪荷重を考慮し、q=q1+q2

・土被り4m以上
土被り4m以上の場合は、鉛直方向荷重として上面に一様に10.0kN/m2の荷重を考える。

(イ)群集荷重
地上を公園、運動場などに使用する場合は、群集荷重として5.0kN/m2の荷重を考えるものとする。

1) - 3 土圧
(ア)埋設深さhが4m以上の場合
土被り厚が4m以上のところでは、地盤も十分に安定していることから、貯留施設側壁には静止土圧が作用するものとする。


ここに、
■γ:土の単位体積重量(kN/m3)
■Ph:深さhにおける土圧(kN/m2)
■Ko:静止土圧係数(=0.5)
■h:土圧(Ph)が側面に作用する深さ(m)
■q:常時の地表載荷荷重(10kN/m2)

(イ) 埋設深さhが4m未満の場合
埋設深さが4m未満の浅いところでは、柔構造に起因する変位の影響が予想できることから、以下に示すクーロンの主働土圧を用いることを原則とする

砂質土

粘質土

(ただし、

 

 

 


なお、φ—α<0の場合にはsin(φ−α)=0とする。
ここに、
■γ:土の単位体積重量(kN/m3)
■PA:深さhにおける主働土圧(kN/m2)
■KA:クーロン土圧による主働土圧係数
■h:土圧(PA)が側面に作用する深さ(m)
■c:土の粘着力(kN/m2)
■q:常時の地表載荷荷重(10kN/m2)
■φ:土のせん断抵抗角(rad)
■α:地表面と水平面のなす角(rad)
■θ:施設側面と鉛直面のなす角(rad)
■δ:施設側面と土の間の側面摩擦角(宅地防災マニュアルによりδ=φ/2,rad)

・地震時

砂質土

粘質土

(ただし、

 

 

 



ここに、
■PEA:深さhにおける地震時主働土圧(kN/m2)
■q´:地震時に考慮すべき固定物による地表載荷荷重(kN/m2)
■KEA:地震時主働土圧係数
■θo:地震合成角( )
■Kh:水平震度
他の記号については、常時土圧における記号と同じ

土圧計算に用いる土質定数としては、上記のように裏込め材の密度、せん断強度等がある。これらの設計定数は現場試験や土質試験により求めることが望ましいが、諸々の制約により地盤調査を行うことが困難な場合は、下表に示す定数を用いてもよい。

《土圧計算の一般値と主動土圧係数の計算例》
裏込め土の種類 単位体積重量
(kN/m3)
内部摩擦角
(φ)
粘着力(c)※2) 主動土圧係数
KA
礫質土※1) 20 35° 0.246
砂質土 19 30° 0.301
シルト・粘性土
(Wl<50%)
18 25° 0.367
     (注) ※1): きれいな砂は礫質土の値を用いてよい。
    

 

※2): 計算上は、粘着力Cを無視している。しかし、実際には粘着力Cが存在するので、内部摩擦角φより急勾配法面も存在する。


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