JP2017155469A - 鋼管の接合構造、及び鋼管の接合方法 - Google Patents
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Abstract
Description
仮設桟橋構造体等の上部構造体は、土中に複数の杭を打ち込み、その上に柱を建て込み、柱間に梁を架設して構築される。
ここで、山間部等では、地面の起伏が激しく、土中にどの程度の深さまで杭が打ち込まれるのかわからないので、場所によって杭頭の打ち止まり位置が異なるという課題がある。
このため、現場で柱を切断して柱の長さを調整することにより、上部の桟橋のレベル出しを行っていた。なお、山間部等では、物資搬入が困難なことがあり、大きなものを搬入することが困難である。
そこで、従来、短い鋼管を現場に搬入し、現場で短い鋼管同士を溶接により接合することにより、十分な高さの仮設桟橋構造体を構築していた。
例えば、特許文献1には、連結する鋼管端部内に、円筒状の継手部材を挿入し、外周を索状体で締結した鋼管の継手構造が開示されている。
また、特許文献2には、連結する鋼管端部の一方に、先端にねじ孔が形成されたスリット状の継手部材を設け、鋼管端部の他方に、円筒側面に複数の孔が形成された継手部材を設け、スリット状の継手部材を円筒状の継手部材に挿入して、外側から複数のボルトで締め付けた鋼管の継手構造が開示されている。
また、前記特許文献2に記載の技術も同様に、鋼管端部に継手部材を設けなければならず、さらに、継手部材に高度の加工を施す必要があり、施工コストが高騰してしまうという課題がある。
さらに、従来のような継手部材に高度な加工を施す必要がなく、低コストで鋼管同士を接合することができる。
また、鋼管端部に継手構造のための加工を施す必要がないため、現場で鋼管端部を切断しても鋼管同士の接合が可能であり、鋼管の長さを自由に調整することができる。従って、杭の施工による高止まり等、現場条件に応じて現場での加工が必須となる仮設桟橋構造体等の建設現場に好適に用いることができる。
この発明によれば、鋼管端部からカッター等でスリットを入れるだけで、複数の短冊状鋼材を形成することができるので、継手部材に高度な加工を施す必要がなく、低コストで継手構造を形成することができる。
この発明によれば、鋼管端部に複数の短冊状鋼材を溶接等により接合するだけでよいので、前述と同様に、継手部材に高度な加工を施す必要がなく、低コストで継手部材を製造することができる。また、鋼管同士の接合に要求される接合強度に応じて、短冊状鋼材の数を増減させることができ、一層低コストで継手構造を形成することができる。
この発明によれば、締付部材で複数の短冊状鋼材を締め付けることにより、鋼管を継手部材に挿入した際、短冊状鋼材が外側に開いてしまっても、締付部材により鋼管の外周に密着させることができるので、たとえば鋼管の曲げモーメントを効果的に伝達することができ、接合強度が損なわれることがない。
また、継手部材と鋼管との間に隙間を持たせておき、他方の鋼管の挿入後に締付部材により締結することができるので、継手部材への鋼管の挿入が行い易くなり、施工性と構造性能を両立することが可能となる。
この発明によれば、ずれ止めが設けられていることにより、施工後、締付部材がずれて継手部材から脱落することができるので、締付状態を維持して引張荷重作用時などにおいて鋼管同士の接合強度が低下することを防止できる。
この発明によれば、突出片を介して他方の鋼管の自重等の軸力を、一方の鋼管に伝達できるため、多少の鋼管の不整を吸収することが可能であり安定した支持構造とすることができる。
この発明によれば、テーパー部を備えていることにより、テーパー部で案内して他方の鋼管を挿入することができるので、施工性が一層向上する。
この発明によっても、折曲部を備えていることにより、折曲部で案内して他方の鋼管を挿入することができるので、施工性が一層向上する。
この発明によれば、一方の鋼管と他方の鋼管とを連結する連結部材が設けられることにより、鋼管の接合構造に引っ張り力が作用しても、引張材が抵抗となって、一方の鋼管から、他方の鋼管が抜けることを防止することができ、より強固な継手構造を実現することができる。
この発明によれば、前記と同様の作用及び効果を享受することができる。
この発明によれば、端部を切断するだけで鋼管の長さを調整することができるため、現場での加工が必須となる仮設桟橋構造等の現場における施工性が向上する。
[1]第1実施形態
図1には、本発明の第1実施形態に係る上部構造体としての仮設桟橋構造体1が示されている。この仮設桟橋構造体1は、山間部等における橋梁の架け替え工事や、トンネル掘削工事などの工事を行うに際し、物資搬入用の工事車両の進入経路とされたり、工事用物資等のストックヤードとされたり、クレーン等の揚重機の設置場所として利用される。
仮設桟橋構造体1は、複数の鋼管杭2上に建設され、複数の鋼管柱3と、複数の梁4と、ブレース5とを備える。
上部鋼管である鋼管柱3は、径500〜600mmの円形の鋼管であり、長さ寸法略20〜30mとされる。但し、山間部等では、このような長さ寸法のものを搬入する困難であるから、運搬上の長さ限界で決定される略7〜13mの長さ寸法の鋼管柱3を搬入し、現場で鋼管柱3を溶接することにより、略20〜30mの長さ寸法とする。
ブレース5は、鋼棒等から構成され、鋼管柱3及び梁4の交差部に斜めがけされ、これにより、互いに対向する一対の鋼管柱3と、一対の梁4とで構成される矩形が構面となる。
一方の鋼管および他方の鋼管として互いに接合される鋼管杭2及び鋼管柱3は、同じ径の鋼管から構成され、一方の鋼管となる鋼管杭2に設けられた継手部材10によって接合される。
継手部材10は、鋼管杭2及び鋼管柱3の外周径と略等しい内周径を有する大径の鋼管から構成されるカバー部10Aと、カバー部10Aの両端から軸方向に突出する複数の短冊状鋼材11と、カバー部10A内に設けられるリングプレート12とを備える。なお、継手部材10に用いる大径の鋼管の内周径は、鋼管杭2及び鋼管柱3の外周径よりも大きくしてもよい。継手部材10の内周径を大きくすれば、鋼管柱3の挿入が容易になる。
荷重受け部としてのリングプレート12は、継手部材10の内周径と略同じ径の円板状の鋼板から形成され、内部に円形状に孔が形成されている。このリングプレート12は、外周を溶接等によってカバー部10Aの内周面に接合されている。リングプレート12の溶接位置は、カバー部10Aの軸方向略中央である。なお、荷重受け部は、必ずしも円形状の孔が形成されたリングプレート12とする必要はなく、円板状のプレートで構成してもよい。
リングプレート12は、図3に示されるように、鋼管杭2及び鋼管柱3と当接し、鋼管柱3の荷重を鋼管杭2に確実に伝達する。また、リングプレート12は、カバー部10Aの内周面に溶接されることにより、継手部材10が鋼管杭2及び鋼管柱3の軸方向にずれ落ちることも防止している。
締付バンド13は、鋼板を弯曲加工したリング状体から構成され、リング状体の周方向長さ寸法は、継手部材10の鋼管外周長さ寸法よりも小さくなっている。
また、締付バンド13のリング状体の両端部には、リング状体の径方向外側に折り曲げられた締結部14が形成されている。この締結部14には、略中央に孔が形成され、この孔には、ボルトナット15が挿入され、ボルトナット15を締結することにより、締付バンド13が周方向に縮み、複数の短冊状鋼材11が鋼管杭2及び鋼管柱3の周方向に締め付けられる。
ずれ止め16は、継手部材10の外周面の円周方向に沿って複数設けられ、鋼片を継手部材10の外周面に溶接することにより、形成される。
まず、仮設桟橋構造体1の建設現場において、鋼管杭2を公知の方法により打ち込む。
鋼管杭2が打ち込まれたら、レベル測量等により、鋼管杭2の打ち止まり位置を測量する。
測量位置が、設計上の打ち止まり位置(設計レベルの杭頭位置)と異なった場合、鋼管柱3を切断して、所望の長さ寸法となるように調整し、仮設桟橋構造体1の梁4、床板4Aの水平レベルが確保できるようにする。
クレーン等を用いて、鋼管柱3を揚重し、鋼管杭2の上部から下降させ、継手部材10の内部に挿入し、リングプレート12に当接させる。
この際、鋼管杭2と鋼管柱3の多少の位置ずれがあったとしても、複数の短冊状鋼材11が弾性変形して、鋼管柱3は、継手部材10の内部に挿入される。
鋼管柱3の挿入が終了したら、継手部材10の上側の複数の短冊状鋼材11に締付バンド13を巻回し、ボルトナット15を締結することにより、上側の複数の短冊状鋼材11を鋼管柱3に締め付ける。
継手部材10が複数の短冊状鋼材11を備えていることにより、鋼管杭2や鋼管柱3の真円度が多少悪くても、短冊状鋼材11の弾性を利用して、鋼管柱3を挿入することができるため、施工性が向上する。また、鋼管杭2及び鋼管柱3の外周に継手部材10が設けられるので、締付バンド13を、鋼管柱3の挿入後取り付けることができ、短冊状鋼材11の弾性変形を抑制する対策を施すことができ、継手をタイトに接続することができる。
さらに、従来のような継手部材10に高度な加工を施す必要がなく、低コストで鋼管杭2及び鋼管柱3を接合することができる。
継手部材10を構成する鋼管端部からカッター等で切り込みを入れるだけで、複数の短冊状鋼材11を形成することができるので、継手部材10に高度な加工を施す必要がなく、低コストで継手構造を形成することができる。
継手部材10の外周にずれ止め16が設けられていることにより、施工後、締付バンド13が、鋼管杭2及び鋼管柱3の軸方向にずれて継手部材10から脱落することができるので、締付状態を維持して、鋼管杭2及び鋼管柱の接合強度が低下することを防止できる。
継手部材10にリングプレート12が設けられていることにより、リングプレート12を介して、鋼管柱3の自重等の軸力を鋼管杭2に伝達できるため、安定した支持構造とすることができる。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部分及び部材と同一の部分等については、同一符号を付して、その説明を省略し、又は簡略にする。
前述した第1実施形態では、継手部材10として円形鋼管を用い、鋼管端部からスリット加工を施すことにより、複数の短冊状鋼材11を形成していた。
これに対して、図4に示されるように、第2実施形態に係る継手部材20は、複数の短冊状鋼材21から構成され、それぞれの短冊状鋼材21の鋼管柱3側の一端が鋼管柱3に溶接により、接合され、短冊状鋼材21の他端が、鋼管柱3から突出している点が相違する。
短冊状鋼材21は、図5に示されるように、円弧状の断面を有する鋼板から構成されている。短冊状鋼材21は、鋼管杭2よりも大径の鋼管を、軸方向に沿って切断し、周方向に分割することにより、製造することができる。
短冊状鋼材21の内面には、鋼管柱3の径方向内側に突出する突出片22が設けられている。この突出片22は、短冊状鋼材21の内面に溶接により接合され、複数の短冊状鋼材21が鋼管柱3を囲むように配置されることにより、複数の突出片22が、鋼管柱3の荷重受け部として機能し、鋼管杭2と鋼管柱3に多少の位置ずれがあっても、鋼管柱3の自重を鋼管杭2で支持させることができる。なお、突出片22はすべての短冊状鋼材21に設置する必要はなく、鋼管柱3の自重を支持できる個数でよい。
短冊状鋼材21の外周面には、鋼管杭2が挿入される位置に応じて、突起23が設けられ、この突起23には、孔24が形成されている。孔24には、締付ワイヤ25が挿通され、短冊状鋼材21に鋼管柱3が挿入された状態で、締付ワイヤ25により、短冊状鋼材21を鋼管柱3の周方向に締め付けている。
予め工場にて、一方の鋼管となる鋼管柱3の下端に複数の短冊状鋼材21を溶接により接合しておく。
公知の方法により、鋼管杭2を土中に打ち込む。
鋼管杭2の上部を設計レベルに合致するように切断する。
クレーン等により、鋼管柱3を揚重し、継手部材20の短冊状鋼材21が鋼管杭2の外周に配置されるようにして、鋼管柱3を設置する。
それぞれの短冊状鋼材21の突起23の孔24にワイヤを引き通し、複数の短冊状鋼材21を鋼管杭2の周方向に締め付ける。
また、鋼管柱3に対して、短冊状鋼材21を溶接により接合しているため、鋼管柱3の部分に締付部材等を設ける必要がなく、部品点数の低減を図ることができる。
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
前述した第1実施形態では、締付バンド13の鋼管杭2又は鋼管柱3の軸方向の動きは、継手部材10の外周面に鋼片を溶接したずれ止め16によって規制していた。
このような溝31を有する継手部材30は、まず、鋼管の外周面に切削加工により、溝31を形成した後、鋼管の軸方向に沿ってスリット加工を施し、短冊状鋼材11を形成することができる。
このような本実施形態によっても、第1実施形態で述べた作用及び効果と同様の作用及び効果を享受することができる。
次に、本発明の第4実施形態について説明する。
前述の第1実施形態では、締付部材として締付バンド13を用いて複数の短冊状鋼材11を、鋼管杭2又は鋼管柱3の周方向に締め付けていた。
これに対して、本実施形態に係る継手部材40は、図9に示されるように、第1実施形態と同様に円形鋼管を用いているが、外周面に突起23を設け、孔24に締付ワイヤ25を挿入して、複数の短冊状鋼材11を、鋼管杭2又は鋼管柱3の周方向に締め付けている点が相違する。
ターンバックル43は、内部に雌ねじが形成された筒状部45と、筒状部45の端部に螺合する雄ねじ部46とを備える。
このようなターンバックル43は、雄ねじ部46の先端に形成された孔47にボルト44が挿入され、鋼管杭2及び鋼管柱3のプレート41のねじ孔42にボルト44を螺合させることにより、締結され、鋼管杭2及び鋼管柱3を連結する。
ターンバックル43は、筒状部45に対して、雄ねじ部46を回転させることにより、その突出量を調整することができ、プレート41の取り付け位置に誤差があっても、突出量を調整することで対応することができる。
鋼管杭2と鋼管柱3とを連結するターンバックル43が設けられることにより、鋼管の接合構造に引っ張り力が作用しても、ターンバックル43が抵抗となって、鋼管杭2から、鋼管柱3が抜けることを防止することができる。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
前述した第1実施形態に係る継手部材10は、短冊状鋼材11の挿入方向端部は直角になっていた。
これに対して、本実施形態に係る継手部材50は、図10に示されるように、短冊状鋼材11の挿入方向端部の内面に、テーパー部51が形成されている点が相違する。
テーパー部51は、鋼管杭2又は鋼管柱3の挿入方向の端部に向かうにしたがって、次第に薄肉となっている。このようなテーパー部51は、継手部材50の端部内面をグラインダー等で研削加工することにより、形成することができる。
継手部材50が、テーパー部51を備えていることにより、テーパー部51で案内して鋼管杭2に継手部材50を取り付けたり、鋼管柱3を挿入することができるので、施工性が一層向上する。
次に、本発明の第5実施形態について説明する。
前述した第1実施形態に係る継手部材10は、短冊状鋼材11の挿入方向端部は直角になっていた。
これに対して、本実施形態に係る継手部材60は、図11に示されるように、短冊状鋼材11の挿入方向端部に、折曲部61が形成されている点が相違する。
折曲部61は、挿入方向の端部が、鋼管杭2及び鋼管柱3の径方向外側に折り曲げられて形成されている。
このような本実施形態によっても、第5実施形態と同様の作用及び効果を享受できる
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形を含むものである。
前述した第1実施形態では、継手部材10の外周面に、締付バンド13のずれ止め16を設けることによって、締付バンド13が、鋼管杭2及び鋼管柱3の軸方向にずれることを防止していたが、本発明はこれに限られない。
すなわち、図12に示されるように、鋼管杭2及び鋼管柱3の外周面にプレート71を複数溶接しておき、継手部材10のスリット加工部分に挿入することで、締付バンド13のずれ止めを行うようにしてもよい。
前述した第1実施形態では、鋼管杭2に継手部材10を装着した後、鋼管柱3を切断していたが、これに限られず、鋼管杭2の打ち止まり位置の測量後であれば、継手部材10の装着前に鋼管柱3の切断を行ってもよい。
前述した第1実施形態では、鋼管柱3は、略7m程度の短尺材とし、建設現場で溶接により接合していたが、本発明はこれに限らず、20〜30mの長尺材を鋼管柱として使用してもよい。
その他、本発明の目的を達成できる範囲で、他の構造等としてもよい。
Claims (11)
- 鋼管同士を接合する鋼管の接合構造であって、
一方の鋼管の他方の鋼管に向かい合う端部の外周面に設けられる継手部材を備え、前記継手部材は、端部に前記鋼管の軸方向に突出し、かつ周方向に分断された複数の短冊状鋼材を備えていることを特徴とする鋼管の接続構造。 - 請求項1に記載の鋼管の接合構造において、
前記継手部材は、接合される前記鋼管よりも大径の鋼管から構成されるカバー部と、
前記カバー部の一端、または両端部分において、前記カバー部の軸方向に突出し、かつ周方向に分断された前記複数の短冊状鋼材を備えていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1に記載の鋼管の接合構造において、
前記複数の短冊状鋼材は、前記一方の鋼管の外周面に一端が接合され、他端が前記一方の鋼管の端部から突出していることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1乃至請求項3のいずれか一項に記載の鋼管の接合構造において、
前記複数の短冊状鋼材を、前記鋼管の周方向に締め付ける締付部材を備えていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項4に記載の鋼管の接合構造において、
前記複数の短冊状鋼材のうち、少なくとも2つ以上の短冊状鋼材には、前記締付部材が前記鋼管の軸方向にずれることを防止するずれ止めが設けられていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1乃至請求項5のいずれか一項に記載の鋼管の接合構造において、
前記カバー部、または前記短冊状鋼材には、前記一方の鋼管の径方向内側に突出し、前記他方の鋼管の荷重を支持する荷重受け部が設けられていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の鋼管の接合構造において、
前記短冊状鋼材は、挿入方向の端部に向かうにしたがって薄肉となるテーパー部を備えていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1乃至請求項6のいずれか一項に記載の鋼管の接合構造において、
前記短冊状鋼材は、挿入方向の端部が、前記一方の鋼管の径方向外側に向かって拡がる折曲部を備えていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 請求項1乃至請求項8のいずれか一項に記載の鋼管の接合構造において、
前記継手部材の外側には、前記一方の鋼管と前記他方の鋼管とを連結する連結部材が設けられていることを特徴とする鋼管の接合構造。 - 鋼管同士を接合する鋼管の接合方法であって、
一方の鋼管の他方の鋼管と向かい合う端部の外周面に、複数の短冊状鋼材を有する継手部材を、前記複数の短冊状鋼材が、前記一方の鋼管の軸方向端部から突出するように設ける工程と、
複数の短冊状鋼材の内部に、他方の鋼管を挿入する工程とを実施することを特徴とする鋼管の接合方法。 - 請求項10に記載の鋼管の接合方法において、
前記一方の鋼管に継手部材を設ける工程の前後に、前記他方の鋼管の端部を所望の長さに切断する工程を実施し、
前記他方の鋼管を、前記継手部材の前記複数の短冊状鋼材の内部に挿入することを特徴とする鋼管の接合方法。
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