JP2005307465A - 鋼管構造物の補強部材集合体 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼管構造物において、各鋼管部材のフランジ間に直接補強部材を取り付けて、引張力および圧縮力に十分耐える補強部材集合体を提供すること。
【解決手段】 補強部材集合体２は、鋼管構造物において、各鋼管部材１のフランジ１２間に取り付けられる補強部材２１と、補強部材の一端と鋼管部材の一方のフランジとの間に生じた端部間隙ｄ１を補強する端部間隙補強機構２２とからなる。補強部材の他端は鋼管部材の他方のフランジに直接に固定される。１対の補強部材が各鋼管部材のフランジ間に直列に取り付けられる場合には、一方の補強部材の一端と他方の補強部材の他端との間に生じた中間部間隙ｄ２が中間部間隙補強機構３２によって補強される。
【選択図】 図１

Description

本発明は、鋼管構造物の補強部材集合体に関する。

鋼管は、鉄塔、橋梁、倉庫、体育館等の構造物の支持部材、梁部材等に広く用いられている。一般に、これら鋼管構造物における鋼管部材は、その両端部にフランジを有し、各部材のフランジ間をボルト結合することによって鋼管部材が相互に連結される。

屋外に設置される鉄塔、橋梁等は、建設後２０−３０年で腐食するものがあるので、補強が必要となる。そのために、補強部材が各鋼管部材のフランジ間に設置される。従来、各鋼管部材の各フランジに新たな支持部材を固定し、その支持部材間に補強部材を取り付けていた。この補強構造は、装着作業に手間がかかり、各鋼管部材の半径方向に比較的大きなスペースを必要とする。

補強部材をフランジに直接取り付ける場合には、例えば、図１に示すように、補強部材の一端とフランジの一端との間に補強部材嵌込み用端部間隙ｄ１（最大２ｍｍ程度）が必要となる。この補強部材直接装着では、鋼管部材に作用する引張力は結合ボルトにより補強部材に伝達される。しかし、鋼管部材に作用する圧縮力はこの間隙を埋めない限り、補強部材に伝達され難いか、伝達されても弱い構造となる。
特開２００３−３２１９４８号公開公報

本発明は、鋼管構造物において、各鋼管部材のフランジ間に直接補強部材を取り付けて、引張力および圧縮力に十分耐える補強部材集合体を提供することを課題としている。

本発明の補強部材集合体は、鋼管構造物において、各鋼管部材のフランジ間に取り付けられる補強部材と、補強部材の一端と鋼管部材の一方のフランジとの間に生じた端部間隙を埋めて補強する端部間隙補強機構とからなる。補強部材の他端は鋼管部材の他方のフランジに直接に固定される。

補強部材は、幅方向に湾曲した底面を有する細長い底板と、底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなる。補強部材の底板両端部および端面板一端部に、鋼管部材のフランジ・リブ挿入用の溝を設けてもよい。補強部材の細長い底板は幅方向に湾曲したものの他、底板の幅方向寸法が小さい場合には平板を用いてもよい。

端部間隙補強機構は、隣接する鋼管部材の隣接フランジおよび隣接フランジに対向する補強部材の端面板を貫通しかつそれらを締結する中心ボルトと、中心ボルトの両脇に配置されかつ補強部材の端面板を隣接フランジから引き離す力を作用する突っ張りボルトとからなる。

補強部材の端面板の中心ボルトを通す貫通穴にスリーブ中心穴を有する穴あきボルトを取り付け、穴あきボルト先端を隣接フランジに当接させてもよい。また、その穴あきボルトの外ネジに補助ナットを螺合させ、補助ナットを端面板に溶接固定してもよい。

１対の補強部材が各鋼管部材のフランジ間に直列に取り付けられる場合には、一方の補強部材の一端と他方の補強部材の他端との間に生じた中間部間隙が中間部間隙補強機構によって埋められ、補強される。

中間部間隙補強機構は、各鋼管部材のフランジ間に直列に取り付けられる一方の補強部材の端面板と他方の補強部材の端面板との間に生じた中間部間隙において、一方の補強部材の端面板に固定されかつ外周に第１向きに切られた外ネジを有する第１半割内側スリーブと、他方の補強部材の端面板に固定されかつ外周に第２向きに切られた外ネジを有する第２半割内側スリーブと、第１および第２半割内側スリーブの各外ネジに螺合する半割外側スリーブとからなる。

第１および第２半割内側スリーブならびに半割外側スリーブの接合端面に係合ピンおよび係合穴を設けてもよい。半割外側スリーブの接合端部に半径方向に延びる接合用フランジを設けてもよい。半割外側スリーブの接合端部に軸方向に関して垂直に延びる接合用切欠きを設けてもよい。

本発明の補強構造集合体によれば、フランジに支持部材を固定する必要がないので、補強部材の装着作業が省略され、鋼管部材周辺に余分なスペースを必要としない。端部間隙または中間部間隙は補強部材の装着を容易にする。また、端部間隙補強機構または中間部間隙補強機構が端部間隙または中間部間隙を埋めて補強するので、補強部材が引張力および圧縮力の双方を支持でき、十分な補強構造が得られる。

次に、図面を参照して、本発明にもとづく鋼管構造物の補強構造集合体の実施例について説明する。

まず、図１および図２に示すように、鋼管構造物に用いられる代表的な鋼管部材１は、鋼管本体１１と、その両端に設けられたフランジ１２と、フランジを補強するリブ１３とからなる。

本発明の補強部材集合体２は、主として図１に示すように、鋼管構造物において、各鋼管部材１のフランジ１２間に取り付けられる補強部材２１と、補強部材２１の一端と鋼管部材１の一方のフランジ１２との間に生じた端部間隙ｄ１を埋めて補強する端部間隙補強機構２２とからなる。端部間隙ｄ１は、補強部材２１を鋼管部材１のフランジ間に装着するために必要であり、通常最大２ｍｍ程度である。補強部材２１の他端は鋼管部材１の他方のフランジ１２に直接に固定される。

補強部材２１は、図４−図７に示すように、幅方向に湾曲した底面を有する細長い底板２１１と、底板２１１の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板２１２、２１２と、底板２１１の両端面に固定されかつボルト貫通穴２１３ａ、２１３ｂを設けられた１対の端面板２１３、２１３とからなる。湾曲した底板２１１の曲率半径は、補強すべき鋼管部材１の鋼管本体１１の外径にほぼ一致するように設定される。補強部材２１は、鋼材等からなり、慣用の溶接、鋳造、鍛造、プレス加工等によって形成される。

図８に示すように、補強部材２１の底板２１１の両端部および端面板２１３の一端部に、鋼管部材１のフランジ・リブ１３を受け容れる挿入用溝２１４を設けてもよい。このようにすると、補強部材２１の幅が大きい場合、または隣接フランジ・リブ１３の間隔が狭い場合に、補強部材２１の装着を容易にする。

端部間隙補強機構２２は、図９に示すように、隣接する鋼管部材１、１の隣接フランジ１２、１２および一方の隣接フランジ１２に対向する補強部材２１の端面板２１３を貫通しかつそれらを締結する中心ボルト２２と、中心ボルト２２の両脇に配置されかつ補強部材２１の端面板２１３を隣接フランジ１２から引き離す力を作用する突っ張りボルト２３、２３とからなる。中心ボルト２２は、端面板２１３の貫通穴２１３ａおよび隣接するフランジ１２、１２に設けた貫通穴１２１ａ、１２１ａを貫通し、中心ボルト２２の先端にナット２４が螺合し、端面板２１３、隣接フランジ１２、１２を一体に締め付ける。突っ張りボルト２３、２３は、端面板２１３の貫通穴２１３ｂ、２１３を貫通し、ボルト２３の先端が端面板２１３に隣接するフランジ１２に突き当たり、端部間隙ｄ１を埋める。

突っ張りボルト２３の螺合を調節することによって前述の端部間隙ｄ１を埋める。中心ボルト２２が鋼管部材１に作用する引張力を補強部材２１に伝達し、他方、突っ張りボルト２３が鋼管部材１に作用する圧縮力を補強部材２１に伝達する。

図１０に示すように、突っ張りボルト２３は、中心ボルト２２の両脇にそれぞれ１本ずつ設けるか（（Ａ）図）または２本ずつ設けるか（（Ｂ）図）してもよい。これは、補強部材２１に作用する圧縮力にもとづいて選択される。

図１１に示すように、補強部材２１の端面板２１３の中心ボルト２２を通す貫通穴２１３ａにスリーブ中心穴を持つ穴あきボルト２５を取り付けてもよい。穴あきボルト２５の外ネジが端面板２１３の貫通穴２１３ａの内ネジに螺合し、穴あきボルト２５の先端が隣接フランジ１２に突き当たり、端部間隙ｄ１を埋める。２６は回止めナットである。この場合には、穴あきボルト２５が前述の突っ張りボルト２３の働きをするので、突っ張りボルト２３を省略してもよい。中心ボルト２２は、図１１に示すように、穴あきボルト２５の孔に貫通させ、ナット２４により補強部材フランジ２１３と鋼管部材フランジ１２を結合させる。穴あきボルト２５の頭部は例えば六角形をなし、スパナ等で回転して締め付けることができる。

また、図１２に示すように、穴あきボルト２５の外ネジに補助ナット２６を螺合させ、補助ナット２６を端面板２１３に溶接固定（２７）してもよい。このようにすれば、補強部材２１の端面板２１３の貫通穴２１３ａに内ネジを切る必要はない。

鋼管部材１が比較的長い場合には、図３に示すように、１対の補強部材２１、２１が各鋼管部材１のフランジ１２、１２間に直列に取り付けられてもよい。この場合には、図３において、左側補強部材２１の左端は鋼管部材１の左側フランジ１２に直接に固定され、また、右側補強部材２１の右端は鋼管部材１の右側フランジ１２に直接に固定される。このとき、左側補強部材２１の右端と右側補強部材２１の左端との間に生じた中間部間隙ｄ２が中間部間隙補強機構３２によって補強される。中間部間隙ｄ２は、中間部間隙補強機構３２を設ける必要があるので通常の装着のための間隙よりも大きくし、１００−２００ｍｍ程度が好ましい。

中間部間隙補強機構３２は、図１３に示すように、各鋼管部材１のフランジ１２間に直列に取り付けられる左側補強部材２１の端面板２１３と右側補強部材２１の端面板２１３との間に生じた前述の中間部間隙ｄ２に設けられる。中間部間隙補強機構３２は、第１半割内側スリーブ３２１と、第２半割内側スリーブ３２２と、半割外側スリーブ３２３とからなる。

例えば、第１半割内側スリーブ３２１は、左側補強部材２１の端面板２１３に固定されかつ外周に第１向き（例えば、左巻き）に切られた外ネジを有する。第２半割内側スリーブ３２２は、右側補強部材２１の端面板２１３に固定されかつ外周に第２向き（例えば、右巻き）に切られた外ネジを有する（図１６、図１７参照）。半割外側スリーブ３２３は、逆向きの２種の内ネジが切られていて、第１および第２半割内側スリーブ３２１および３２２の各外ネジに螺合する（図１４、図１５参照）。各スリーブ３２１、３２２、３２３を半割構造にしたのは、中間部間隙ｄ２における装着を可能にするためである。図１３において、３５、３６はそれぞれ回り止めナットであり、回り止めナット３５、３６も半割構造である。

図１４−図１７に示すように、第１半割内側スリーブ３２１、第２半割内側スリーブ３２２、半割外側スリーブ３２３の各接合端面に慣用の係合ピン３３および係合穴３４を設けてもよい。図１３および図１４に示すように、半割外側スリーブ３２３の接合端部に半径方向に延びる接合用フランジ３２４を設けてもよい。図１５に示すように、半割外側スリーブ３２３の接合端部に軸方向に関して垂直に延びる接合用切欠き３２５を設けてもよい。

図１３に示すように組み立てられた中間部間隙補強機構３２において、半割外側スリーブ３２３を一方の方向（例えば、右方向）に回転したとき、第１半割内側スリーブ３２１および第２半割内側スリーブ３２２は、例えば、互いに引き寄せられ、また、半割外側スリーブ３２３を他方の方向（例えば、左方向）に回転したとき、第１半割内側スリーブ３２１および第２半割内側スリーブ３２２は、例えば、互いに引き離せられる。このようにして、中間部間隙補強機構３２が中間部間隙ｄ２を埋めて補強する。すなわち、第１半割内側スリーブ３２１、第２半割内側スリーブ３２２、半割外側スリーブ３２３の相互螺合によって鋼管部材１からの引張力または圧縮力が各補強部材２１に伝達される。

本発明の補強構造集合体は、鋼管構造物のみならず、他の鋼構造物、鉄筋、木材、コンクリート等の接合部補強にも利用できる。

本発明にもとづく補強部材集合体を鋼管構造物に取り付ける作業の概略説明図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線から見た底面図である。 本発明にもとづく別の補強部材集合体を鋼管構造物に取り付ける作業の概略説明図である。 図１に示す補強部材集合体の斜視図である。 図４のＶ−Ｖ線から見た縱断面図である。 図５のＶＩ−ＶＩ線から見た平面図である。 図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線から見た横断面図である。 図７と同様の図面であって、補強部材集合体の変更例を示す。 本発明にもとづく補強部材集合体を構成する端部間隙補強機構の第１実施例の平面図である。 図９のＸ−Ｘ線から見た端面図である。 本発明にもとづく補強部材集合体を構成する端部間隙補強機構の第２実施例を示す部分断面図である。 本発明にもとづく補強部材集合体を構成する端部間隙補強機構の第３実施例を示す部分断面図である。 本発明にもとづく補強部材集合体を構成する中間部間隙補強機構の第１実施例を示す縦断面図である。 図１３に示す中間部間隙補強機構を構成する半割外側スリーブの正面図である。 図１４と同様な図面であって、別の変形例を示す。 図１３に示す中間部間隙補強機構を構成する半割内側スリーブの半体の正面図である。 図１６のＸＶＩＩ−ＸＶＩＩ線から見た側面図である。

符号の説明

１ 鋼管部材 ２ 補強部材集合体
１２ フランジ １３ フランジ・リブ
２１ 補強部材 ２２ 端部間隙補強機構
３２ 中間部間隙補強機構 ｄ１ 端部間隙
ｄ２ 中間部間隙

Claims (12)

1. 鋼管構造物において、各鋼管部材のフランジ間に取り付けられる補強部材と、該補強部材の一端と前記鋼管部材の一方のフランジとの間に生じた端部間隙を埋めて補強する端部間隙補強機構とからなる、鋼管構造物の補強部材集合体。
2. 鋼管構造物において、各鋼管部材のフランジ間に直列に取り付けられる１対の補強部材と、一方の補強部材の一端と他方の補強部材の他端との間に生じた中間部間隙を埋めて補強する中間部間隙補強機構とからなる、鋼管構造物の補強部材集合体。
3. 前記補強部材は、幅方向に湾曲した底面または平らな底面を有する細長い底板と、該底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、前記底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなる、請求項１または２に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
4. 前記補強部材は、幅方向に湾曲した底面または平らな底面を有する細長い底板と、該底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、前記底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなり、前記補強部材の前記底板両端部および前記端面板一端部に、前記鋼管部材のフランジ・リブ挿入用の溝を設けた、請求項１に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
5. 前記補強部材は、幅方向に湾曲した底面または平らな底面を有する細長い底板と、該底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、前記底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなり、前記補強部材の前記底板一端部および前記端面板一端部に、前記鋼管部材のフランジ・リブ挿入用の溝を設けた、請求項２に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
6. 前記補強部材は、幅方向に湾曲した底面または平らな底面を有する細長い底板と、該底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、前記底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなり、前記端部間隙補強機構は、隣接する前記鋼管部材の隣接フランジおよび該隣接フランジに対向する前記補強部材の端面板を貫通しかつそれらを締結する中心ボルトと、該中心ボルトの両脇に配置されかつ前記補強部材の端面板を前記隣接フランジから引き離す力を作用する突っ張りボルトとからなる、請求項１に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
7. 前記補強部材の端面板の前記中心ボルトを通す貫通穴にスリーブ中心穴を有する穴あきボルトを取り付け、該穴あきボルト先端を隣接フランジに当接させた、請求項６に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
8. 前記補強部材の端面板の前記中心ボルトを通す貫通穴にスリーブ中心穴を有する穴あきボルトを取り付け、該穴あきボルト先端を隣接フランジに当接させ、該穴あきボルトの外ネジに補助ナットを螺合させ、該補助ナットを前記端面板に溶接固定した、請求項７に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
9. 前記補強部材は、幅方向に湾曲した底面を有する細長い底板と、該底板の長手方向両側縁にそって固定された１対の側面板と、前記底板の両端面に固定されかつボルト貫通穴を設けられた１対の端面板とからなり、前記中間部間隙補強機構は、各鋼管部材のフランジ間に直列に取り付けられる一方の補強部材の端面板と他方の補強部材の端面板との間に生じた中間部間隙において、前記一方の補強部材の端面板に固定されかつ外周に第１向きに切られた外ネジを有する第１半割内側スリーブと、前記他方の補強部材の端面板に固定されかつ外周に第２向きに切られた外ネジを有する第２半割内側スリーブと、前記第１および第２半割内側スリーブの各外ネジに螺合する半割外側スリーブとからなる、請求項２に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
10. 前記第１および第２半割内側スリーブならびに前記半割外側スリーブの接合端面に係合ピンおよび係合穴を設けた、請求項９に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
11. 前記半割外側スリーブの接合端部に半径方向に延びる接合用フランジを設けた、請求項１０に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。
12. 前記半割外側スリーブの接合端部に軸方向に関して垂直に延びる接合用切欠きを設けた、請求項１０に記載の鋼管構造物の補強部材集合体。

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