JP2007063754A - 側溝蓋用グレーチング - Google Patents

Abstract

【課題】 側溝蓋用グレーチングの上を地表水が通過してしまうことを防止でき、道路表面から地表水を効率よく側溝に排水できる側溝蓋用グレーチングの提供。
【解決手段】 側溝蓋用グレーチング２０において、複数本の板部材２６と複数本の棒部材３６とを互いに交差して格子を形成するとともに、板部材２６の長手方向に垂直な断面における板厚を、この断面の上端に向かって減少させる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、道路表面から地表水を排水する側溝の蓋として用いられる側溝蓋用グレーチングに関する。

雨が降ると、雨水が地表水となって道路表面を流れる。道路表面を流れる地表水は、道路に直接降り注いだ雨水のみならず、隣接地から道路へ流れ込む雨水をも含んでいる。道路表面を流れる地表水を放置しておくと、地表水が窪地等に集まり、道路が冠水し、交通障害の原因となる場合がある。また、道路や周囲の法面が弱化し崩壊する原因にもつながりかねない。そこで、道路の排水設備の一環として、側溝が設けられており、道路表面から地表水を側溝に排水し、道路の冠水等を防止している（非特許文献１参照）。

恒久的な側溝としてコンクリート側溝がある。コンクリート側溝にはＬ形側溝、Ｕ形側溝、半円形側溝等の様々な断面形状のものがある。Ｌ形側溝は、市街部の道路の路肩に設けられることが多く、街渠とも呼ばれている。Ｕ形側溝は、道路の路肩のみならず法肩、法面、法尻等様々な箇所に広く設けられている。
Ｕ形側溝を設ける場合、Ｕ形側溝が車両や歩行者の通行の妨げとなることを防止しなければならない。このため、Ｕ形側溝を側溝蓋で覆うことが多い。側溝蓋により覆われたＵ形側溝の一例を図４（ｉ）及び（ｉｉ）に示す。側溝蓋１６は、長方形のコンクリート製平板によって形成されている。市街部では、側溝蓋１６をＬ形側溝の形状とすることがある。そして、側溝蓋用グレーチング２０が側溝蓋１６同士の間に一定間隔で設置されている。

側溝蓋用グレーチング２０は、鋼製の受枠２２、複数本の細長い鋼製の板部材２６、複数本の鋼製の棒部材３６を有する。板部材２６と棒部材３６とが互いに直交して格子を形成し、この格子の周囲を受枠２２が囲んでいる。
Ｉ型鋼や長方形断面を有する細長い平板が、板部材２６として用いられている。丸棒や正方形断面を有する角棒が、棒部材３６として用いられている。角棒を軸周りに捻った捻り棒が棒部材３６として用いられることもある。

各板部材２６の断面積は、各棒部材３６の断面積よりも広く、各板部材２６の強度は各棒部材３６の強度よりも強い。また、隣接する板部材２６同士の間隔Ｌ２は、隣接する棒部材３６同士の間隔Ｌ１よりも短い。したがって、板部材２６の長手方向から働く外力に対して側溝蓋用グレーチング２０が有する強度は、棒部材３６の長手方向から働く外力に対して側溝蓋用グレーチング２０が有する強度よりも強い。

板部材２６の長手方向が道路１０の横断勾配の方向と一致している。したがって、道路１０を走行する車両から側溝蓋用グレーチング２０に働く側圧は、板部材２６の長手方向に働くこととなり、側溝蓋用グレーチング２０がこの側圧によって破損することは防止されている。
側溝蓋用グレーチング２０同士の設置間隔は、道路１０が建設されている地域の気象、地形、交通量等様々な条件を考慮して決定されている。また、一般に、国が管理する道路１０では、側溝蓋用グレーチング２０同士の設置間隔が比較的短くなっており、地方自治体が管理する道路１０では、側溝蓋用グレーチング２０同士の設置間隔が比較的長くなっている。山間部の道路１０は地方自治体によって管理されている場合が多く、このような山間部の道路１０では、側溝蓋用グレーチング２０同士の設置間隔が比較的長い。

道路表面１２の地表水は、まず、道路１０の横断勾配に従って側溝蓋１６に向かって流れる。次いで、地表水は、道路１０の縦断勾配の上手側から下手側の側溝蓋用グレーチング２０に向かって流れる。側溝蓋用グレーチング２０まで流れた地表水は、側溝蓋用グレーチング２０の格子の隙間を通って落下し、Ｕ形側溝１４に排水される。
三木博史、外５名、「新・土木構造物設計計算例 道路土木構造物の設計計算例」、初版、株式会社山海堂、２０００年１２月８日、ｐ．１８９−２１４

近年、地球温暖化等が原因となって、予想外の豪雨に見舞われる地域が増加している。地域によっては、豪雨時の降水量がその地域の道路１０を設計した際の予想降水量をはるかに上回っている。
山間部の道路１０が予想外の豪雨に見舞われると、大量の雨水が地表水となって道路表面１２を流れ下り、側溝蓋用グレーチング２０からＵ形側溝１４に排水される。側溝蓋用グレーチング２０同士の設置間隔が比較的長くとられている山間部の道路１０では、道路１０の縦断勾配が急であることも手伝って、側溝蓋用グレーチング２０まで流れてくる地表水の流速が非常に速くなっている。

図５に示すように、流速の速い地表水が大量に側溝蓋用グレーチング２０まで流れてきた場合、側溝蓋用グレーチング２０の格子の隙間からＵ形側溝１４に落下する地表水はごく一部にすぎない。残りの地表水は側溝蓋用グレーチング２０の上をそのまま通過してしまい、道路表面１２を地表水が川のように流れてしまう。
発明者の知見によれば、以下の現象が側溝蓋用グレーチング２０の上で生じていると考えられる。すなわち、側溝蓋用グレーチング２０まで流れてくる流速の速い地表水には、大きな慣性力が働いている。そして、地表水が側溝蓋用グレーチング２０の上に達すると、反力が側溝蓋用グレーチング２０の板部材２６の上端の面から地表水に働く。これらの慣性力と反力とが地表水に作用することによって、地表水は、板部材２６の上端の面の上を順番に飛び跳ねるようにして移動していく。この結果、かなりの量の地表水が側溝蓋用グレーチング２０の上をそのまま通過してしまうのである。

地表水が、側溝蓋用グレーチング２０の上を通過し、さらに道路表面１２を流れ下っていくと、窪地等に地表水が溜まって道路１０が冠水し、道路１０や周囲の法面が弱化し崩壊してしまう。
本発明は、上記問題を解決するものであり、その目的とするところは、地表水が側溝蓋用グレーチングの上をそのまま通過してしまうことを防止し、道路表面から地表水を効率よく側溝に排水可能な側溝蓋用グレーチングを提供することである。

本発明は、その課題を解決するために以下のような構成をとる。請求項１の発明に係る側溝蓋用グレーチングは、複数本の第１の部材と、複数本の第２の部材と、を有し、当該第１の部材と当該第２の部材とが互いに交差して格子を形成する側溝蓋用グレーチングであって、前記第１の部材の長手方向に垂直な断面における板厚が、当該断面の上端にむかって減少している。

請求項１の発明によれば、第１の部材の板厚が断面の上端に向かって減少しているので、第１の部材の上端の面の面積が狭くなる。
第１の部材の上端の面の面積が狭くなれば、第１の部材の上端からこの上を移動する地表水に働く反力が小さくなる。第１の部材の上端から地表水に働く反力が小さくなると、隣接する第１の部材の上まで移動できる地表水が減り、第１の部材同士間の隙間から落下する地表水が増える。すなわち、第１の部材の上を順番に飛び跳ねるようにして移動していく地表水の量が減る。第１の部材の上端における板厚を調整すれば、第１の部材の上端から地表水に働く反力の大きさを調整できる。例えば、第１の部材の上端における板厚を零とし、第１の部材の上端の面の面積を零とすれば、第１の部材の上端から地表水に働く反力が限りなく小さくなる。

第１の部材の長手方向に垂直な断面の上端を丸めてしまうことが可能である。第１の部材の上端が丸まって曲面となると、第１の部材の上端から地表水に働く反力の方向が分散してしまう。このように反力の方向を分散させると、地表水が飛び散って第１の部材同士間の隙間から落下しやすくなる。
このような第１の部材は、例えば、細長い鋼製の板部材の一部を長手方向に連続して研削することによって容易に製造可能である。

請求項２の発明に係る側溝蓋用グレーチングは、請求項１に記載の側溝蓋用グレーチングであって、前記第１の部材が有する前側側面のうちの少なくとも上端側部分が、前方に向かって傾斜している。
請求項２の発明によれば、第１の部材の上端に達した地表水は、第１の部材の前側側面の傾斜によって案内されて流れ落ち、側溝へ排水される。

請求項３の発明に係る側溝蓋用グレーチングは、請求項１又は請求項２に記載の側溝蓋用グレーチングであって、隣接する前記第１の部材同士の間隔が、隣接する前記第２の部材同士の間隔に対して、
（隣接する第１の部材同士の間隔）≧（隣接する第２の部材同士の間隔）
となっている。
請求項３の発明によれば、第１の部材同士の間隔を長くすることができ、地表水が第１の部材同士の間の隙間から落下しやすくなる。
第１の部材同士の間隔と第２の部材同士の間隔とを互いに同じ長さとし、第１の部材及び第２の部材によって形成される格子の隙間を正方形にすることができる。また、第１の部材同士の間隔を第２の部材同士の間隔よりも長くし、第１の部材及び第２の部材によって形成される格子の隙間を長方形にすることもできる。

第１の部材同士の間隔が長くなると、側溝蓋用グレーチングが単位長さあたりに有する第１の部材の数が減少する。第１の部材の数が減少しても、第１の部材の断面積を広げれば、各第１の部材の強度が強くなる。したがって、第１の部材の長手方向と道路の横断方向とが一致していても、側溝蓋用グレーチングは道路を走行する車両からの側圧に対して十分な強度を持ち得る。第１の部材の断面積を広げるには、例えば、第１の部材の板厚を厚くしたり、第１の部材の上下方向高さを高くすればよい。

上記のような側溝蓋用グレーチングであるので、地表水が側溝蓋用グレーチングの上をそのまま通過してしまうことを防止し、道路表面から地表水を効率よく側溝に排水できる。

本発明を実施するための最良の形態を図１及び図２を参照しつつ説明する。
図１は本発明に係る側溝蓋用グレーチングの構成図であり、図１（ｉ）は側溝蓋用グレーチングの上面図、図１（ｉｉ）は図１（ｉ）のＩ−Ｉ線断面拡大図、図２は本発明に係る側溝蓋用グレーチング上における地表水の動きの説明図である。

まず、側溝蓋用グレーチング２０の構成について説明する。
図１（ｉ）に示すように、Ｕ形側溝１４が道路１０の路肩に設けられている。この道路１０は地方自治体が管理する山間部の道路であり、急な縦断勾配を有している。図１（ｉ）及び（ｉｉ）に示すように、Ｕ形側溝１４の上側が側溝蓋１６によって覆われている。側溝蓋１６は長方形のコンクリート製平板によって形成されている。側溝蓋１６同士の間には、一定間隔で側溝蓋用グレーチング２０が設置されている。

側溝蓋用グレーチング２０は、鋼製の受枠２２、複数本の細長い鋼製の板部材２６、複数本の鋼製の棒部材３６を有している。
受枠２２は口の字形をなし、１組の互いに平行な枠縁２４Ａと１組の互いに平行な枠縁２４Ｂとを有する。枠縁２４Ａは細長い板状の部材からなり、長手方向に垂直な断面が長方形をなしている。枠縁２４ＢはＬ形鋼からなる。枠縁２４Ａの長さは枠縁２４Ｂの長さよりも短い。枠縁２４Ａの長手方向が道路の横断勾配の方向（図１（ｉ）の上下方向）と一致し、枠縁２４Ｂの長手方向が道路１０の縦断勾配の方向（図１（ｉ）の左右方向）と一致している。

板部材２６が第１の部材をなしており、前側側面２８と後側側面３０とを有している。板部材２６の長手方向に垂直な断面において、前側側面２８と後側側面３０との間の距離が板部材２６の板厚となっている。板部材２６の板厚は、板部材２６の上端に向かって減少し、板部材２６の上端において、板部材２６の板厚が零となっている。すなわち、板部材２６は、長手方向に垂直な三角形断面を有しており、この三角形断面の一頂点が、板部材２６の長手方向に連続して稜３２を形成し、稜３２が板部材２６の上端に位置している。

板部材２６の稜３２には、一定の間隔Ｌ１毎に切り欠き（図示せず）が形成されており、切り欠きは棒部材３６の断面形状に対応した形状を有している。
各板部材２６が、受枠２２の口の字形の内側に固定されている。各板部材２６は枠縁２４Ａと平行に取り付けられており、板部材２６の長手方向が道路１０の横断勾配の方向に一致している。隣接する板部材２６同士の間隔はＬ２となっており、Ｌ２＞Ｌ１の関係が成立している。各板部材２６の上端の稜３２は、側溝蓋用グレーチング２０の上面側（図１（ｉｉ）の上側）を向いている。各板部材２６の前側側面２８は傾斜面をなし、前方、すなわち、道路１０の縦断勾配の下手側（図１（ｉ）の左側）に向かって傾斜している。受枠２２によって形成される平面に対して、前側側面２８がなす傾斜角度はθとなっている。板部材２６の前側側面２８が道路１０の縦断勾配の下手側を向き、板部材２６の後側側面３０が道路１０の縦断勾配の上手側（図１（ｉ）の右側）を向いている。

棒部材３６は捻り棒であり、正方形断面を有する角棒を軸周りに捻った形状を有し、第２の部材をなしている。各棒部材３６が、受枠２２の口の字形の内側に固定されており、棒部材３６が板部材２６の稜３２の前記切り欠きに係合している。各棒部材３６は枠縁２４Ｂと平行に取り付けられており、棒部材３６の長手方向が道路１０の縦断勾配の方向に一致している。隣接する棒部材３６同士の間隔がＬ１となっている。
板部材２６と棒部材３６とが互いに交差して格子を受枠２２内に形成している。この格子の隙間は長方形の形をなしている。

次に、作用について説明する。
通常の降水量の雨が降った場合、道路表面１２の地表水は、まず、道路１０の横断勾配に従って側溝蓋１６に向かって流れる。次いで、地表水は、道路１０の縦断勾配の上手側から下手側の側溝蓋用グレーチング２０に向かって流れる。側溝蓋用グレーチング２０まで流れた地表水は、側溝蓋用グレーチング２０の格子の隙間を通って落下し、Ｕ形側溝１４に排水される。したがって、道路表面１２の地表水によって道路１０が冠水することは防止されており、道路１０や周囲の法面が弱化して崩壊することも防止されている。
道路１０が集中豪雨に見舞われるなどして降水量が増加した場合、大量の地表水が道路表面１２を勢いよく流れ下り、その流速は速い。

道路表面１２を流れ下って側溝蓋用グレーチング２０まで達した地表水には、大きな慣性力が働いている（図２を参照）。地表水が側溝蓋用グレーチング２０の板部材２６の上に達すると、反力が板部材２６の上端から地表水に働く。しかし、板部材２６の上端は稜３２となっており、板部材２６の上端の面積は零に近く、稜３２から地表水に働く反力は非常に小さい。地表水は、ほとんど慣性力の作用によって側溝蓋用グレーチング２０の上を移動し、縦断勾配の下手側に向かおうとする。また、稜３２から地表水に働く反力は非常に小さいので、地表水の鉛直方向に働く力はほとんど重力だけである。このため、地表水は板部材２６の前側側面２８に沿って流れ落ちやすくなり、地表水の一部が前側側面２８からＵ形側溝１４に排水される。

前側側面２８からＵ形側溝１４に排水されなかった地表水は、慣性力によって隣接する板部材２６に向かって移動しようとする。しかし、板部材２６同士の間隔Ｌ２が棒部材３６同士の間隔Ｌ１よりも長くなっており、板部材２６の稜３２から地表水に働く反力も非常に小さい。そして、重力が地表水に作用している。このため、隣接する板部材２６に移動した地表水のうちのかなりの部分が、この隣接する板部材２６の後側側面３０に当たり、そのまま落下してＵ形側溝１４に排水されてしまう。

したがって、板部材２６の上から隣接する板部材２６の上まで飛び跳ねるようにして順次移動していく地表水の量は少ない。このようにして、地表水が側溝蓋用グレーチング２０の上を通過しようとしても、ほとんどの地表水がＵ形側溝１４に落下して排水されてしまう。
以上のような側溝蓋用グレーチング２０であるので、道路表面１２から地表水がＵ形側溝１４に排水されて、道路１０の冠水が防止され、道路１０や周囲の法面の弱化や崩壊も防止される。

板部材２６同士の間隔Ｌ２を長くすると、格子の隙間から表面水をより落下させやすくなる。間隔Ｌ２を長くすると板部材２６の本数が減少するが、板部材２６の断面積を広げることによって、側溝蓋用グレーチング２０に十分な強度を持たせることがでる。したがって、道路１０を走行する車両からの側圧によって側溝蓋用グレーチング２０が破損することも防止できる。

板部材２６は、通常の四角形断面を有する細長い板部材を原料として容易に製造でき、その製造コストも安い。原料となる板部材の長手方向に連続する１つの縁を削り落せば、板部材２６が得られる。
なお、本実施の形態において、板部材２６の上端に稜３２を形成し、板部材２６の長手方向に垂直な断面の形状を三角形としたが、この断面形状が三角形に限定されるものでないことは勿論である。例えば、板部材２６の断面形状を図３（ｉ）〜（ｖ）の変形例１〜５にそれぞれ示すものとすることができる。

図３（ｉ）に示す変形例１では、板部材２６の前側側面２８が、上端側の前側側面２８Ａと下端側の前側側面２８Ｂとからなる。前側側面２８Ａと後側側面３０との間の板厚が板部材２６の上端に向かって減少している。また、前側側面２８Ｂと後側側面３０とが互いに平行になっている。本実施の形態と同様、この板部材２６は、通常の四角形断面を有する細長い板部材を原料として容易に製造できる。

図３（ｉｉ）に示す変形例２では、板部材２６の断面の上端側部分が丸められて、板部材２６の上端が曲面となっている。この丸められた部分において、前側側面２８と後側側面３０との間の板厚が板部材２６の上端に向かって減少している。丸められた部分をなす曲線は、円弧や二次曲線など任意の曲線とすることができる。板部材２６の上端の曲面から地表水に働く反力の方向が分散され、地表水が側溝蓋用グレーチング２０の格子の隙間へ向かって跳ね散り、格子の隙間から落下しやすくなる。同時に、地表水が板部材２６の上を飛び跳ねるようにして移動しにくくなる。本実施の形態と同様、この板部材２６は、通常の四角形断面を有する細長い板部材を原料として容易に製造できる。原料となる板部材の上端面を削って丸めれば、この板部材２６が得られる。

図３（ｉｉｉ）に示す変形例３では、板部材２６の上端に幅の細い上面３４が形成されており、前側側面２８と後側側面３０との間の板厚が板部材２６の上端に向かって減少している。上面３４の幅を調整すれば、板部材２６の上端から地表水に働く反力の大きさを調整できる。本実施の形態と同様、この板部材２６は、通常の四角形断面を有する細長い板部材を原料として容易に製造できる。

図３（ｉｖ）に示す変形例４では、板部材２６の前側側面２８は、上端側の前側側面２８Ａと下端側の前側側面２８Ｂとからなる。前側側面２８Ａと後側側面３０との間の板厚が板部材２６の上端に向かって減少し、板部材２６の上端に幅の細い上面３４が形成されている。そして、前側側面２８Ｂと後側側面３０とが互いに平行になっている。上面３４の幅を調整すれば、板部材２６の上端から地表水に働く反力の大きさを調整できる。本実施の形態と同様、この板部材２６は、通常の四角形断面を有する細長い板部材を原料として容易に製造できる。

図３（ｖ）に示す変形例５では、板部材２６の前側側面２８は、上端側の前側側面２８Ａと下端側の前側側面２８Ｂとからなり、後側側面３０は、上端側の後側側面３０Ａと下端側の後側側面３０Ｂとからなる。前側側面２８Ａと後側側面３０Ａとの間の板厚が板部材２６の上端に向かって減少し、前側側面２８Ｂと後側側面３０Ｂとの間の板厚が板部材２６の下端に向かって減少している。板部材２６の上端に稜３２が形成されるとともに、板部材２６の下端にも稜３２が形成されている。かかる構成の板部材２６を用いれば、側溝蓋用グレーチング２０のいずれの面を上側に向けて設置してもよくなり、側溝蓋用グレーチング２０の取り扱いが容易化される。

また、本実施の形態及び変形例１〜４において、各図中、後側側面３０が受枠２２によって形成される平面に対してなす角度は、９０度となっている。この角度が９０度に限られるものではないことは勿論であり、後側側面３０を傾斜面としてもよい。後側側面３０を傾斜面とすれば、後側側面３０に当たった地表水が後側側面３０に沿って落下しやすくなる。
さらに、本実施の形態において、第１の部材をなす板部材２６と第２の部材をなす棒部材３６とが、格子を形成しているが、代わりに、第２の部材の一部又は全部を板部材２６として格子を形成してもよい。

本発明に係る側溝蓋用グレーチングの構成図であり、（ｉ）は側溝蓋用グレーチングの上面図、（ｉｉ）は（ｉ）のＩ−Ｉ線断面拡大図である。 本発明に係る側溝蓋用グレーチング上における地表水の動きの説明図である。 変形例に係る板部材の断面図であり、（ｉ）は変形例１に係る板部材の断面図、（ｉｉ）は変形例２に係る板部材の断面図、（ｉｉｉ）は変形例３に係る板部材の断面図、（ｉｖ）は変形例４に係る板部材の断面図、（ｖ）は変形例１に係る板部材の断面図である。 従来ある側溝蓋用グレーチングの構成図であり、（ｉ）は側溝蓋用グレーチングの上面図、（ｉｉ）は（ｉ）のＩＩ−ＩＩ線断面拡大図である。 従来ある側溝蓋用グレーチング上における地表水の動きの説明図である。

符号の説明

１０ 道路
１２ 道路表面
１４ Ｕ形側溝
１６ 側溝蓋
２０ 側溝蓋用グレーチング
２２ 受枠
２４Ａ、２４Ｂ 枠縁
２６ 板部材
２８、２８Ａ、２８Ｂ 前側側面
３０、３０Ａ、３０Ｂ 後側側面
３２ 稜
３４ 上面
３６ 棒部材
Ｌ１ 棒部材同士の間隔
Ｌ２ 板部材同士の間隔
θ 前側側面の傾斜角度

Claims (3)

1. 複数本の第１の部材と、複数本の第２の部材と、を有し、当該第１の部材と当該第２の部材とが互いに交差して格子を形成する側溝蓋用グレーチングであって、
   前記第１の部材の長手方向に垂直な断面における板厚が、当該断面の上端にむかって減少していることを特徴とする側溝蓋用グレーチング。
2. 請求項１に記載の側溝蓋用グレーチングであって、前記第１の部材が有する前側側面のうちの少なくとも上端側部分が、前方に向かって傾斜していることを特徴とする側溝蓋用グレーチング。
3. 請求項１又は請求項２に記載の側溝蓋用グレーチングであって、隣接する前記第１の部材同士の間隔が、隣接する前記第２の部材同士の間隔に対して、
   （隣接する第１の部材同士の間隔）≧（隣接する第２の部材同士の間隔）
   であることを特徴とする側溝蓋用グレーチング。

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