JP2016020598A - 水管橋用配管ユニット、水管橋、及び水管橋の架設方法 - Google Patents
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Abstract
Description
一方の管の端部に形成された受口の内周には、開口端から順に比較的幅の広いロックリング収容溝と、挿入口収容部とが形成されている。他方の管の端部に形成された挿口の外周には、比較的幅の広い横断面矩形状の環状溝が形成されている。環状溝は、挿口の外周の方向に対し角度Cだけ傾斜している。
ロックリング収容溝には、比較的幅の広いロックリングが収容されている。ロックリングの内周面は、受口挿口間の所要屈曲角度Cに加工されている。
このため、この構成の第二の管継手を必要数設置することで、水管橋用配管ユニット、すなわち水管橋をアーチ形に形成することができる。
具体的には、配管の軸線方向の端部同士を接続するために、例えば一方の配管の長さを調節したうえで、この配管の端部に挿口を形成する。
本発明の水管橋用配管ユニットは、第一の配管と、前記第一の配管の一端部内に挿通された第二の配管と、前記第一の配管に対して前記第二の配管が前記第一の配管の軸線方向に移動可能となるように、前記第一の配管と前記第二の配管と接続する接続部と、を備えることを特徴としている。
また、本発明の水管橋は、第一の橋台及び第二の橋台と、上記に記載の水管橋用配管ユニットと、を備え、前記第一の橋台には前記水管橋用配管ユニットの前記第一の配管が取付けられ、前記第二の橋台には前記水管橋用配管ユニットの前記第二の配管が取付けられていることを特徴としている。
この発明によれば、第一の配管に対して第二の配管を軸線方向に移動させることで、両配管の全体としての軸線方向の長さが調節される。
また、上記の水管橋用配管ユニットにおいて、前記接続部は、円弧状に形成された複数の接続片を環状に配置して構成されていることがより好ましい。
この発明によれば、配管を製造するときに、板材を幅方向の両縁部が近づくように曲げることで管状に変形させ、この両縁部を突き合せてシーム溶接して形成する場合がある。このときには、配管の外周面及び内周面に軸線方向に延びる溶接ビードが形成される。
配管の外周面に形成される溶接ビードは工具等により削りやすいが、配管の内周面に形成される溶接ビードは配管の管路内に工具等を挿入する必要があるため削りにくい。封止部材を第一の配管の内周面に取付けることで、第二の配管の外周面と封止部材との形状が調節しやすくなる。
また、本発明の水管橋の架設方法は、上記に記載の水管橋用配管ユニットを用いた水管橋の架設方法であって、前記第一の配管と前記第二の配管とが前記軸線方向に重なる長さを第一の長さにした状態で、前記水管橋用配管ユニットを搬送し、前記第一の配管と前記第二の配管とが前記軸線方向に重なる長さを、前記第一の長さよりも短い第二の長さにした状態で、第一の橋台に前記水管橋用配管ユニットの前記第一の配管を取付けるとともに、第二の橋台に前記水管橋用配管ユニットの前記第二の配管を取付けることを特徴としている。
請求項2に記載の水管橋用配管ユニットによれば、第一の配管と第二の配管との間から水が漏れるのをより確実に抑えることができる。
請求項4に記載の水管橋用配管ユニットによれば、第二の配管の外周面と封止部材との形状が調節しやすくなり、封止部材に第二の配管を挿通しやすくなる。
請求項7に記載の水管橋の架設方法によれば、水管橋用配管ユニットの搬送時に第一の配管と第二の配管とが重なる長さを短くしておくことで、水管橋用配管ユニットの軸線方向の長さが短くなり、水管橋用配管ユニットを搬送しやすくなる。そして、第一の配管と第二の配管とが重なる長さを長くして水管橋用配管ユニットの軸線方向の長さを長くした状態で、両橋台に水管橋用配管ユニットを取付けて架設することができる。
図1に示すように、本水管橋1は、第一の橋台61及び第二の橋台62と、本実施形態の配管ユニット2とを備えている。
橋台61、62はコンクリート等で形成され、河川R1を挟んで対向する岸R2、R3にそれぞれ配置されている。第一の橋台61には配管ユニット2の第三の配管15Bが取付けられ、第二の橋台62には配管ユニット2の第二の配管15Aが取付けられている。
本実施形態では、第二の配管15A及び第三の配管15Bの構成は第一の配管10を挟んで対称である。このため、第二の配管15Aの構成については数字に英字「A」を付加し、第三の配管15Bの対応する構成については同一の数字に英字「B」を付加することで示す。これにより、重複する説明を省略する。
後述する接続部20A及び第二の接続部20B、Oリング40A及びOリング40Bについても同様とする。
以下では、第一の配管10の一端部10aに対する第一の配管10の中央部側を中央側D1、第一の配管10の中央部に対する第一の配管10の一端部10a側を端部側D2とそれぞれ称する。
第一の配管10の一端部10aには貫通孔11a、11bが対向するように形成されている。図示はしないが、第一の配管10の他端部10bにも、貫通孔11a、11bと同様の一対の貫通孔が対向するように形成されている。
図1に示すように、配管ユニット2における標高が最も高くなる部分、この場合には第一の配管10の軸線C方向の中央部には、第一の配管10内の空気を外部に抜くための空気弁12が設けられている。
配管10、15A、15Bの外周面には、防錆用等の塗装処理が施されていることが好ましい。
接続片21Aは、先端側の小径部24Aと、小径部24Aよりも基端側に設けられ小径部24Aよりも外径が大きい大径部25Aとを備えている。小径部24Aの内周面と大径部25Aの内周面とは面一である。小径部24Aの内径RAは、第二の配管15Aの外径よりもわずかに大きい。小径部24Aの外径は第一の配管10の内径よりもわずかに小さく、大径部25Aの外径は第一の配管10の外径よりも大きい。
小径部24Aの外周面には、径方向に延びる挿通穴26Aが形成され、この挿通穴26Aには図示しない雌ネジ部が形成されている。
小径部24A及び大径部25Aは、例えば普通鋼などで一体に形成されている。
接続片21A、22Aと第二の配管15Aとの間には、ゴム等で形成されたシート状部材が配置されていることが好ましい。このように構成することで、第二の配管15Aの外周面に形成された塗膜が剥がれにくくなる。
なお、シート状部材を用いることに代えて、第二の配管15Aの外周面に形成された塗膜の硬度を高くしてもよい。
同様に、図3に示すように、第一の配管10の貫通孔12aにはネジ部材54Aの雄ネジ部55Aが挿通され、この雄ネジ部55Aは接続片22Aの挿通穴30Aに形成された雌ネジ部に螺合している。第一の配管10の外周面には、ネジ部材54Aの頭部56Aが係止している。
接続片22Aも同様に、ネジ部材54Aにより第二の配管15Aに押し付けられたり、第二の配管15Aとの間に隙間が形成されたりする。
接続片21A、22Aは、前述の螺合する長さを短くすることで、接続片21A、22Aが第二の配管15Aを押圧しつつ第一の配管10に対して第二の配管15Aが、軸線C方向に移動するように位置決めされている。螺合する長さを長くすることで、第一の配管10に対して第二の配管15Aが軸線C方向に移動しやすくなる。
なお、接続部20AはOリング40Aに比べて剛性が高いため、第一の配管10と第二の配管15Aとの間で曲げモーメントを効果的に伝達させることができる。
第二の接続部20Bも同様に、図示しないネジ部材により第一の配管10に対する第三の配管15Bの軸線C方向の移動しやすさを調節することができる。
Oリング40Aは、接着材等の接続部材59Aにより第一の配管10の内周面に取付けられている。
Oリング40A内には第二の配管15Aが挿通されている。Oリング40Aは、第二の配管15Aの外周面と軸線C方向に摺動する。
まず、工場等で配管ユニット2を製造する。接続部20Aが2つの接続片21A、22Aで構成されているため、接続部が環状の部材で一体に形成されている場合に比べて、接続部20Aを配管10、15Aに着脱しやすい。
図5に示すように第一の配管10と第二の配管15Aとが軸線C方向に重なる長さを第一の長さL1にし、第一の配管10と第三の配管15Bとが軸線C方向に重なる長さを第三の長さL3にする。このように、配管ユニット2全体の軸線C方向の長さを押し縮めた押し縮め状態にしておく。
トラッククレーンD10で、道路橋R6上に例えばH形鋼R7を置く。このH形鋼R7上の位置P1にトラッククレーンD10で配管ユニット2を置き、道路橋R6上で配管ユニット2が移動しないようにする。
ネジ部材51A、54A等を調節してネジ部材51A、54A等が螺合する長さを長くし、第一の配管10に対して配管15A、15Bが軸線C方向に移動しやすくする。
引き延ばし状態にした配管ユニット2をトラッククレーンD10で吊り上げ、橋台61、62に移動する。図示しないリングサポート等を用いて、第一の橋台61に配管ユニット2の第三の配管15Bを取付け、第二の橋台62に配管ユニット2の第二の配管15Aを取付ける(取付け工程、ステップS14)。
この際に、橋台61、62間の実際の長さに合わせて第一の配管10に対して配管15A、15Bを押込んだり引き戻したりして、配管10、15A、15Bの全体としての軸線C方向の長さを調節する。この後で、ネジ部材51A、54A等を調節してネジ部材51A、54A等が螺合する長さを短くし、接続片21A、22Aと第二の配管15Aとが摺動するようにする。
以上の工程により、水管橋1が架設される。
押し縮め状態にした配管ユニット2を、図9から11に示すフローティングクレーンD20の位置P2に積載し、河川R1脇の橋台61、62まで搬送する(搬送工程、ステップS10)。
配管ユニット2を押し縮め状態よりも軸線C方向の長さを引き延ばした引き延ばし状態にする(引き延ばし工程、ステップS12)。
引き延ばし状態にした配管ユニット2をフローティングクレーンD20で吊り上げ、第一の橋台61に配管ユニット2の第三の配管15Bを取付け、第二の橋台62に配管ユニット2の第二の配管15Aを取付ける(取付け工程、ステップS14)。
以上の工程により、水管橋1が架設される。
図12から分かるように第一の配管10に作用する曲げモーメントが最も大きくなるが、第一の配管10は配管15A、15Bよりも外径が大きいため、第一の配管10の断面二次モーメントを大きくしやすい。したがって、第一の配管10が曲げモーメントにより損傷しにくくなる。
水管橋1を使用し、配管10、15A、15B内に水を通しても、第一の配管10と第二の配管15Aとの間にはOリング40Aが、第一の配管10と第三の配管15Bとの間にはOリング40Bが、それぞれ設けられている。このため、第一の配管10と第二の配管15Aとの間及び第一の配管10と第三の配管15Bとの間から水が漏れることが抑えられる。
なお、本実施形態の水管橋1では、外気温の変化により配管ユニット2が伸縮する場合がある。この場合でも、第一の配管10に対して配管15A、15Bが押込まれたり引き戻されたりすることで、各配管10、15A、15Bに過大な軸力(軸線C方向に作用する力)が作用するのを抑え、配管ユニット2の伸縮を吸収することができる。従来の水管橋に備えられていた、エクスパンションのような伸縮機構を別途備える必要が無い。
接続部20Aは、2つの接続片21A、22Aを環状に配置して構成されている。これにより、接続部20Aを配管10、15Aに着脱したり、接続部20Aが第二の配管15Aを押圧する力を調節したりするのが容易になる。
水管橋1は第三の配管15B及び第二の接続部20Bを備えている。このため、配管10、15A、15Bの全体としての軸線C方向の長さをより広い範囲にわたり調節することができる。
水管橋1を架設する現地での、配管に対する溶接処理や塗装処理が不要になる。
また、本実施形態の水管橋1の架設方法によれば、配管ユニット2の搬送時に押し縮め状態にしておくことで、配管ユニット2の軸線C方向の長さが短くなり配管ユニット2を搬送しやすくなる。そして、配管ユニット2を引き延ばし状態にして配管ユニット2の軸線C方向の長さを長くした状態で、橋台61、62に配管ユニット2を取付けて架設することができる。
図13に示す配管ユニット3では、第一の配管10の一端部10aに径方向外側に突出する外側フランジ71A、及び径方向内側に突出する内側フランジ72Aが全周にわたり形成されている。
配管ユニット3が備える接続部75Aは、フランジ71A、72Aの端部側D2の面、及び第二の配管15Aの外周面にそれぞれ接触する固定部材76Aと、固定部材76Aがフランジ71A、72A及び第二の配管15Aに接触した状態を保持する止水金具77Aとを有している。固定部材76A及び止水金具77Aは、軸線C周りに回転対称となる環状に形成された部材である。
止水金具77Aの内周面の中央側D1には、外側フランジ71Aに係合する凹部81Aが形成されている。止水金具77Aの内周面の端部側D2には、凸部82Aが形成されている。凸部82Aの中央側D1の面83Aは、軸線Cに近づくにしたがって端部側D2に向かう傾斜面になっている。止水金具77Aは、普通鋼等で形成することができる。
なお、固定部材76Aの切欠き78Aに第一の配管10内を流れる水が入ると、切欠き78Aが開いて固定部材76Aが第二の配管15Aの外周面をより強く押圧する。
この場合、橋台61、62に固定されている配管に作用する曲げモーメントの方が橋台61、62に固定されていない配管に作用する曲げモーメントよりも大きくなる。このため、軸線方向の中央に配置される配管が軸線方向の両端部に配置される配管に挿通される構成、すなわち、第二の配管及び第三の配管内に第一の配管が挿通される構成にすることが好ましい。
これにより、水管橋全体がいわゆるゲルバー形式となる。後述する図14から16に示す変形例の配管ユニットにおいても同様である。
配管ユニット4が備える接続部95Aは、リング状に形成された固定部材96Aと、固定部材96Aを保持する止水金具97Aとを有している。止水金具97Aの中央側D1の面の軸線C側には、段部98Aが形成されている。固定部材96Aは止水金具97Aの段部98Aに配置されている。固定部材96Aは挟持板91Aと止水金具97Aとの間に配置され、ボルト等の接続部材100Aによって軸線C方向に圧縮される。
軸線C方向に圧縮された固定部材96Aが軸線C側に膨らむように変形して第二の配管15Aの外周面を押圧することで、接続部95Aが第一の配管10と第二の配管15Aとを接続する。
配管ユニット5が備える接続部105Aは、リング状に形成された固定部材106Aと、固定部材106Aを保持する止水金具107Aとを有している。
固定部材106Aの外周面の中央側D1には、中央側D1に向かうにしたがって軸線Cに近づく傾斜面108Aが形成されている。傾斜面108Aは、第一の配管10の内周面の端部側D2の端に接触している。
接続部材100Aによって第一の配管10の外側フランジ71Aと止水金具107Aとの距離が近づけられると、固定部材106Aは中央側D1に移動するとともに、傾斜面108Aに接触した第一の配管10により軸線C側に付勢され、第二の配管15Aの外周面を押圧する。こうして接続部105Aが、第一の配管10と第二の配管15Aとを接続する。
配管ユニット6が備える接続部115Aは、リング状に形成された固定部材116Aと、固定部材116Aを保持する止水金具117Aとを有している。
固定部材116Aは、第一の配管10の内周面と第二の配管15Aの外周面との間に配置される。
止水金具117Aは、リング状に形成された金具本体118Aと、金具本体118Aの径方向内側から中央側D1に突出する凸部119Aとを有している。凸部119Aは第一の配管10と第二の配管15Aとの間に配置される。
接続部材100Aによって第一の配管10の外側フランジ71Aと止水金具117Aの金具本体118Aとの距離が近づけられると、固定部材116Aが第二の配管15Aの係止部111Aと止水金具117Aの凸部119Aとの間で挟持され、軸線C側に膨らむように変形する。固定部材116Aが第二の配管15Aの外周面を押圧することで、接続部115Aが第一の配管10と第二の配管15Aとを接続する。
また、配管ユニット3〜6にシート状部材を用いることに代えて、第二の配管15Aの外周面に形成された塗膜の硬度を高くしてもよい。
上記の止水金具77A、97A、107A、117Aは環状に形成されず、径方向に分割された形状に形成されてもよい。
例えば、前記実施形態では、図17に示す水管橋7のように、配管ユニット8が配管ユニット2において第三の配管15B、第二の接続部20B、及びOリング40Bを備えないように構成してもよい。この場合、第一の配管10は例えばコンクリート等で形成された第一の橋台61に固定される。
また、第三の配管内に第一の配管10が挿通されるように構成してもよい。すなわち、第三の配管の内径を第一の配管10の外径よりも大きくしてもよい。この場合、第三の配管、第一の配管10、及び第二の配管15Aが、外側から内側に向けて3重に重なるように配置される。
配管ユニットを4本以上の配管で構成してもよい。
第一の配管10の一端部10aに形成される貫通孔11a、11bは、対向するように配置されていなくてもよい。
接続部20Aは2つの接続片21A、22Aで構成されているとした。しかし、接続部を構成する接続片の数に制限はなく、3つ以上でもよい。また、第二の配管15Aの外径が小さい場合等には、接続部は環状やC字形の部材で一体に構成されていてもよい。接続部がC字形に形成されていれば、C字形の対向する端部同士の間を広げるように接続部を変形させることで、第二の配管15Aに接続部が着脱しやすくなる。
配管10、15A、15Bは普通鋼で形成されているとしたが、ステンレス鋼で形成されているとしてもよい。この場合、配管10、15A、15Bへの塗装処理は不要になる。
封止部材がOリング40Aであるとしたが、封止部材として公知の水膨張性ゴムを用いてもよい。例えば配管の溶接ビードを削るコストが過大になった場合、みずみちを形成する溶接ビードの比較的大きな凹凸を削り取れば、溶接ビードの比較的小さな凹凸は削り取らなくても水膨張性ゴムの膨張圧によって封止、止水することができるからである。
配管ユニットにキャンバーを設けてもよい。この場合、例えば配管の軸線方向の中央部を、溶接等により屈曲した形状に形成する。
2、3、4、5、6、8 配管ユニット(水管橋用配管ユニット)
10 第一の配管
10a 一端部
10b 他端部
15A 第二の配管
15B 第三の配管
20A、75A、95A、105A、115A 接続部
20B 第二の接続部
21A、22A 接続片
40A Oリング(封止部材)
61 第一の橋台
62 第二の橋台
C 軸線
L1 第一の長さ
L2 第二の長さ
Claims (7)
- 第一の配管と、
前記第一の配管の一端部内に挿通された第二の配管と、
前記第一の配管に対して前記第二の配管が前記第一の配管の軸線方向に移動可能となるように、前記第一の配管と前記第二の配管と接続する接続部と、
を備えることを特徴とする水管橋用配管ユニット。 - 前記第一の配管の内周面と前記第二の配管の外周面とを水密に封止する封止部材を備えることを特徴とする請求項1に記載の水管橋用配管ユニット。
- 前記接続部は、円弧状に形成された複数の接続片を環状に配置して構成されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の水管橋用配管ユニット。
- 前記封止部材は、前記第一の配管の内周面に取付けられ、前記第二の配管の外周面と前記軸線方向に摺動することを特徴とする請求項2に記載の水管橋用配管ユニット。
- 前記第一の配管の他端部内に挿通された第三の配管と、
前記第一の配管に対して前記第三の配管が前記軸線方向に摺動するように、前記第一の配管と前記第三の配管と接続する第二の接続部と、
を備えることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の水管橋用配管ユニット。 - 第一の橋台及び第二の橋台と、
請求項1に記載の水管橋用配管ユニットと、
を備え、
前記第一の橋台には前記水管橋用配管ユニットの前記第一の配管が取付けられ、
前記第二の橋台には前記水管橋用配管ユニットの前記第二の配管が取付けられていることを特徴とする水管橋。 - 請求項1に記載の水管橋用配管ユニットを用いた水管橋の架設方法であって、
前記第一の配管と前記第二の配管とが前記軸線方向に重なる長さを第一の長さにした状態で、前記水管橋用配管ユニットを搬送し、
前記第一の配管と前記第二の配管とが前記軸線方向に重なる長さを、前記第一の長さよりも短い第二の長さにした状態で、第一の橋台に前記水管橋用配管ユニットの前記第一の配管を取付けるとともに、第二の橋台に前記水管橋用配管ユニットの前記第二の配管を取付けることを特徴とする水管橋の架設方法。
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