日本コンクリート工学会

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2015年11月号

コンクリートダム -電気事業に関係するコンクリート構造物の例-

 ダムは様々な目的で作られていますが,その一つとして水力発電の取水が挙げられます。電気事業に関係する象徴的なコンクリート構造物としてコンクリートダムが挙げられることから,今回は,コンクリートダムにまつわる幾つかのことを紹介してみたいと思います。

(執筆者:大塚拓 電力中央研究所)

上椎葉ダム(宮崎県) img
写真 上椎葉ダム(宮崎県) ※執筆者撮影(2013年5月,女神像公園から)
日本初の100m級アーチ式コンクリートダム(1955年竣工,堤高110m)である。宮崎県を流れる耳川水系で最も上流側のダムで,日本三大秘境の一つに数えられる椎葉村に位置する。山深くに悠然と佇む姿と,上流に広がる日向椎葉湖の美しい様子を,女神像公園から一望できる。

コンクリートダムにおける技術開発例(温度応力解析)

コンクリートダムなどのマスコンクリートにおいては温度ひび割れの問題が古くから知られており,温度応力解析をはじめとする温度ひび割れに関する解析技術,これと密接に関係する低発熱コンクリートの開発,そしてRCD工法等の施工技術において数々の発展を遂げてきました。
ここでは,上記のうち,特に温度応力解析について簡単な紹介をしたいと思います。

温度ひび割れとは,温度応力により発生するひび割れのことを指します。温度応力とは,文献(JCI:マスコンクリートのひび割れ制御指針2008)によれば,「セメントの水和発熱および自己収縮に伴うコンクリートの体積変化が拘束されるために部材内に生じる圧縮応力,または引張応力」です。これを解析する技術が温度応力解析です。温度応力について,参考になりそうな表現を幾つか引用します。下記の文献を参考にしています。

  • コンクリートは水和反応により発熱しながら硬化する。発熱による温度上昇と外気冷却による温度降下および乾燥収縮による体積変化が生じる。体積変化が拘束されると応力が生じる。このとき生じる応力を温度応力と呼んでいる。
  • コンクリートの内部と外部の温度差によって生じる内外部の膨張量の差によって発生する応力。(内部拘束応力)
  • コンクリートが外気冷却され,内外の温度差が小さくなって構造全体が温度低下するとき,その収縮変形が外部の拘束体によって拘束されて生じる応力。(外部拘束応力)

温度応力解析に関するソフトも充実してきているようです。JCIにおいては,マスコンクリートソフト作成委員会により温度応力解析ソフトが開発されています。

コンクリートダムの新規建設の数は非常に少なくなっていますが,コンクリートダムに限らずマスコンクリートのひび割れについては,乾燥収縮や自己収縮も含め,研究の余地がまだまだあるようです。コンクリートダムを通じて得られた数々の知見・技術も参考にしてみてはいかがでしょうか。より具体的な例や詳細はJCIの各種出版物等をご参照下さい。

上椎葉ダム(宮崎県) img
JCMAC3による解析例(JCI Webページより)

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100年以上の歴史を持つコンクリートダム

日本におけるコンクリートダムの歴史は1900年竣工の布引五本松ダムに始まり,現在に至るまで1000基以上が建設されています。ここでは,日本や世界のコンクリートダムの歴史等に関する記事,各種ランキング等の情報を,主に会誌「コンクリート工学」の記事からピックアップしました。

コンクリートダムに関する様々なランキング(堤高・貯水容量・貯水池面積など)について,例えば以下に整理されています。また,これらの資料等を基に,コンクリートダムの堤高の歴史的変遷をまとめました。

コンクリートダム 堤高の歴史的変遷 img
図 コンクリートダム 堤高の歴史的変遷
  • (参考)高橋裕 : 明治から今日に至る日本土木の軌跡 5 ダム, 土木学会誌, Vol.70, No.1, pp.15-16, 1985.

2012年には中国の錦屏(Jinping)第1ダムが,コンクリートダムに限らず,全ての形式のダムの中で世界一の高さとなっています(305m,アーチ式コンクリートダム)。

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コンクリートダムの見学会情報

ダムは,様々な大きさ・形状のものがあり,時期によっては放流の様子が見られ,ダムへのアクセスや周辺の風景も含め,多岐にわたる楽しみ方ができる構造物であると言えます。まずは,お近くのダムを見学してみるのも一興です。さらに,見学会ではフリーにアクセスできる以外のマニアックな部分に立ち入ったり,いろいろな説明が聞けたりするかもしれません。ここでは,見学会情報をまとめてみました。

【ダム見学会(2015年9月現在の情報)】ダムマップ img

  • 豊平峡ダム(北海道)
    国土交通省 北海道開発局 札幌開発建設部Webページより
  • 玉川ダム(秋田県)
    国土交通省 玉川ダム 管理所ホームページより
  • 黒部ダム(富山県)
  • 滝沢ダム(埼玉県)
    荒川ダム総合管理所Webページより
  • 大門ダム(山梨県)
    山梨県ホームページより
  • 真名川ダム(福井県)
    国土交通省 近畿地方整備局 九頭竜川ダム統合管理事務所Webページより
  • 温井ダム(広島県)
    国土交通省 中国地方整備局ホームページより
  • 大渡ダム(高知県)
    国土交通省 四国地方整備局 大渡ダム管理所ホームページより
  • 鶴田ダム(鹿児島県)
    鶴田ダム管理所ホームページより

【建設中のコンクリートダム 見学会】

  • 奥胎内ダム(新潟県)
    新潟県Webページより
    ※10名以上で受付
  • 伊良原ダム(福岡県)
    ※おおむね5名以上の団体で受付
  • 河内川ダム(福井県)
    福井県Webページより
  • 鹿野川ダム(愛媛県)
    国土交通省 四国地方整備局ホームページより
    ※トンネル洪水吐の改造工事

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(執筆者:大塚拓 電力中央研究所)

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