平成16年度土木施設設計演習～鋼矢板護岸の設計～平成１６年１１月１０日 本日の内容 設計条件 矢板の設計方法 土圧の計算方法 根入れ長の設計 設計計算例 鋼矢板壁の設計 前回の講義で配布した配布資料No.1，p95．『タイロッド式鋼矢板壁工法の設計』を行ってもらいます． 具体的には，pp.108～の設計計算例を参考に設計を進めてもらいます． 設計条件については，今回は各自で設定してもらうものがあります．場合によっては再計算の可能性もありますので，よく考えて条件を設定してください． 構造物に被害を及ぼす外力として，地震があります（新潟地震や阪神大震災etc）．通常では地震時のことを考慮して設計を行いますが，今回は，常時（地震のことを考慮しない）における構造物の設計を行ってもらいます． 設計条件 q 土の内部摩擦角：φ 背面土として用いられる土の種類に応じた数値を使用． H 水深：Hw hw γ c R.W.L W.L. ±0.00 基準水面より海底面までの深さ（m）天端高さ：Hc 基準水面より矢板天端までの高さ（m） γ'＝1.0tf/m3 φ δ＝15 ° 重防食被覆 Hw タイロッド取付位置および残留水位上載荷重：q 土の単位堆積重量：γ φ δ＝15 ° ～ φ＝31°～40°，Hw＝6.5m～8.5m，Hc＝3m～4m 残留水位およびタイロッド取付位置は各自で設定する．ただし，Hc＞T.R.L.＞＝R.W.L. 構造物（矢板）に作用する外力矢板載荷重裏込め土 矢板背面の土砂による主働土圧 地下水による水圧主働土圧 根入れ部における受働土圧水圧地下水受働土圧 これらの外力に耐えうる構造物を設計することが重要 土圧 ランキン土圧・・塑性平衡状態における土中応力から土圧を算定 クーロン土圧・・土中にすべり面を想定し，くさび状の土塊を剛体と仮定し，力の力学的なつりあいから土圧を算定 s1=gz s3 P W R s3 s1=gz すべり面 土圧の計算方法（常時）配付資料：p37 2.4土圧・水圧構造物に作用する土圧は，砂質土，粘性土等の土質，構造物の種類及び挙動による主働，受働等の状態，常時，地震時等の状況等に応じて算定する． ※港湾の施設の技術上の基準・同解説（参考資料：p289）  p ai = K ai   土圧強度  g i hi  w cos  cos  cos    壁面が鉛直となす角荷重 主働土圧係数 K ai = cos 2 ( i   )  2 cos  cos(   ) 1   sin( i   ) sin( i   )   cos(   ) cos(   )  ψ＝β＝0°の時，土圧係数は以下の式により算出 Kai  cos a ここに，：壁面摩擦角 2 β ψ 鋼矢板壁の設計（根入れ長） 古典土圧論によるもの ①フリーアースサポート法（Free earth support法） ②フィクストアースサポート法（Fixed earth support法） 根入れ部を弾性支承としてとく方法 ③ロウ（P.W.Rowe）の方法参考資料：pp.666-667.参照今回は，①の考え方と，仮想梁法の考え方を用いた仮想鉸点法によって，矢板壁の断面設計を行う．配布資料No.1，pp.97～ 設計計算例（配布資料ｐ.108） 断面図 荷重分布図（土圧強度・残留水圧強度） C.H. p A1 R.W.L. hw p A2 L.W.L. D.L. D p A3 p PD p AD pW 2.0＋γ×（天端高さ－残留水位）上載荷重q 海水の単位体積重量＝1.03tf/m3×残留水位（1.5m） 水平力とモーメント C.H. S1 T.R.L. S2 R.W.L. lj S7 L.W.L. タイロッド取付点回りのモーメントを求める S3 S8 S4 平力Sを求める．（三角形の面積） D.L. S5 S9 S 10 荷重分布図から，左図のように水 S6 根入れ長の計算主働土圧，受働土圧および残留水圧によるタイロッド取付点まわりのモーメントの釣り合いより決定する． MP≧Fs・MA 受働土圧 Fs：安全率（常時のみ考慮：1.5）主働土圧 MA＝PA・lA+Pw・lw MP＝PP・lP 根入れ長Dを含む3次方程式 ●D3+■D2+▲D+◆=0 上式を満足するようなDを求める．本日の講義はここまで！ 次回の講義までに，各自で設定した条件に基づく根入れ長を求めておいてください． 説明したように，根入れ長の算定には3次方程式を解く必要があります．3次方程式の解法については，図書館などで調べて各自で解いてください． ここで，土圧強度の算定や，根入れ長の算定で計算ミスをすると，鋼矢板の断面の決定等に影響を及ぼします．計算ミスの無いように！次回は，11/24（水）の予定