JP2018530686A

JP2018530686A - 箱型管路

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Publication number: JP2018530686A
Application number: JP2017546760A
Authority: JP
Inventors: 福軍戰
Original assignee: 南京聯衆建設工程技術有限公司
Priority date: 2016-08-09
Filing date: 2016-11-30
Publication date: 2018-10-18
Anticipated expiration: 2036-11-30
Also published as: AU2016419240A1; CN106090450A; WO2018028087A1; AU2016419240B2; US20190071838A1; EP3434951A1; EP3434951B1; JP6538184B2; US10648152B2; EP3434951A4; CN106090450B

Abstract

本発明は、円周方向に鈍角で接続する箱型管路を開示する。当該箱型管路は、上下、及び両側方にそれぞれ位置する単位板が円周方向に組み立てられて形成され、軸方向に組み立てて箱型管路を形成する単位パイプセクションを含む。前記単位板は、箱型管路の外側へ膨らむ円弧状波型板であり、円周方向に隣り合う単位板の間には鈍角が形成される。当該管路の断面は、矩形に近い箱型であり、その内部空間利用率が高い。円弧状構造の単位板の採用により、管路−土壌共同荷重原理で、全体構造の強さと耐圧性が最大化される。また、当該箱型管路は、円周方向に平板状フランジ又は形鋼フランジで接続されるため、全体的な工期の短縮を図ることができる。
【選択図】図８

Description

本発明は、箱型管路を開示し、特に円周方向に鈍角で接続する箱型管路に関する。

道路用スチール製波型スチール管路は、断面形状が通常円形、楕円形、Ｕ字形又はアーチ形などであり、いずれも円弧状板構造が採用され、力を受けると、管路−土壌共同荷重原理により、全体構造の強度を確保する。単位パイプセクションを構成する各単位板が同一円心、同一半径であることや複数円心、複数半径であることにかかわらず、単位板の円周方向の接続には、板同士が鈍角をなす接続形式で接続されるのではなく、円弧接続形式が採用される。図１６〜図１８に示すように、断面形状が通常円形、楕円形、Ｕ字形又はアーチ形などである通常管路において、内部空間の利用率が低く、無駄になる空間が多い。また、上部の弦の高さが高く、多くの土を掘削する必要がある。しかし、一部の管路内部の空間利用率に特別な要求がある場合、例えば、都市の地下に埋設された共同溝及び内部に車両が通行する管渠の場合、断面を矩形に近い箱型にして管路の内部空間の利用率を高める必要がある。同時に、管路−土壌共同荷重原理で全体強度を確保するとともに、施工を容易にして工期を短縮することが望まれる。従来の断面形式及び接続形式では、これらの要求を満足することができない。
従って、上記の技術問題の解決が急がれる。

本発明の目的は、管路の内部空間及び断面利用率の最大化、管路壁の高強度化、管路組み立ての迅速性の向上、生産工程の簡略化が図られた円周方向に鈍角で接続する箱型管路を提供することである。

本発明は、円周方向に鈍角で接続する箱型管路であって、単位板が円周方向に組み立てられて上下、両側面にそれぞれ位置するように形成され、軸方向に組み立てて前記箱型管路を形成する単位パイプセクションを含み、前記単位板は、前記箱型管路の外側へ膨らむ円弧状波型板であり、円周方向に隣り合って接続した単位板は、鈍角を形成する。

前記単位板が円周方向に組み立てられる場合、隣り合う単位板の接触端部には、接続用フランジが設けられ、且つ隣り合う接続用フランジが組み立て接続面である。隣り合う単位板の円周方向接続部分は、非円弧接続形式、非直角接続形式を採用し、単位板同士が鈍角をなす接続方式で接続される。

前記接続用フランジは、平板状フランジ又は形鋼フランジである。

更に、前記形鋼フランジは、一方の側面が接触し、他方の側面がそれぞれ隣り合う単位板に接続する一対のＬ型板を含む。

更に、前記単位板が円周方向に組み立てられる場合、隣り合う接続用フランジの間は、一定角度に折り曲げられた接続板を含む円周方向接続構造で接続され、当該接続板の内側には、接続板と三角空洞を形成する強化板が設置されている。

更に、前記接続板は、鋭角に折り曲げられる。鋭角接続板と強化板の組み合わせに有する優れた耐圧性により、製造コストの低減、標準化生産の実現、更に全体構造の耐圧強化を図ることができる。

前記接続板には、円周方向接続用の接続孔があけられており、当該接続板と接続用フランジとは、ボルトにより相互に接続し、隣り合う単位板の接続を実現することが好ましい。組み立て過程において、円周方向接続構造が一定の位置決め機能を奏し、取り付け工程中の隣り合う単位板の円周方向接続をしやすくし、迅速な取り付けが実現される。

更に、前記接続板には、コンクリート充填用の注入孔があけられている。当該組み立て式共同溝の組み立て後にコンクリートの充填が必要となる場合、各板同士の貫通及びコンクリートの全体性を実現するために、接続板の対応位置に流通孔をあけることにより、連続の空洞構造を形成し、その内部にコンクリートを注入することができる。このように、組み立ててパイプセクションを形成し、更に共同溝の縦方向耐圧性を強化することができる。

前記単位板は、少なくとも１つの弧度を有することが好ましい。

更に、前記波型板が金属板で構成され、当該金属板が折り曲げられて突起を形成し、又は、金属板が折り曲げられて突起形状を形成し、板材や管材と当該突起との組み合わせにより空洞構造を形成し、又は、金属板と金属管を組み立てて形成され、又は、Ｃ型鋼、溝形鋼、Ｉ型鋼、円弧状鋼、形鋼又は波型板と金属板とのスナップフィットにより空洞付き構造を形成する。

更に、前記空洞にコンクリートが充填され、又は前記空洞に鉄筋が配置されてコンクリートが充填される。

前記単位パイプセクションの内壁には、パイプラインやホースを通すための鉄筋、埋め込み材又はフックが設置されていることが好ましい。

更に、前記単位パイプセクションが軸方向に組み立てられる場合、隣り合う単位パイプセクションの軸方向稜辺には、対向して単位パイプセクションの稜辺とのスナップフィットを形成する一対の固定板を含むと共に、隣り合う単位パイプセクションを跨る剛性接続構造が設けられている。当該剛性接続構造により、実際の工程中に隣り合う単位板が軸方向に組み立てられる場合に引っ張られて変形し又は脱離することを効果的に防止することができる。

従来技術に比較し、本発明は、以下の利点を有する。
（１）当該管路の断面は、矩形に近い箱型であり、内部空間の利用率が高い。円弧状構造の単位板の採用により、管路−土壌共同荷重原理で、全体構造の強さと耐圧が最大化される。
（２）本発明の単位板の弧度は、管路の径とスパンにより限定されない。円形断面の組み立て式スチール波型管の場合、単位板の弧度が完全に管路の径に関係し、単位板の波の高さとピッチの選択に影響を与える。
（３）本発明の単位パイプセクションの４つの鈍角接続構造により、波型板の波の高さが高い場合、巻かれる円の径が小さくなってはならないという問題を解決した。４つの接続コーナーが非円弧接続であるため、波の高さが非常に高い波型板を使用することができ、波型板の断面二次モーメントを大きく高め、パイプセクションの径を大きく設計することができる。
（４）当該箱型管路は、円周方向で平板状フランジ又は形鋼フランジで接続し、各セクションの長さを１０メートル以上とすることができ、工期を大幅に短縮することができ、特に形鋼フランジで接続する場合、コーナー部における応力集中を大幅に軽減することができ、接続用フランジと単位板とを溶接で接続した構造形式により、動的工事状況下でのシーム破裂によって管体構造が破壊するといった現象を避けることができる。
（５）円周方向接続構造を管路の取り付け時に位置決め手段として使用することにより、上板が左右に滑ることを防止し、取り付け工程の安全性を保証する。
（６）同一の内部空間利用率及び荷重条件を保証する条件では、板同士が円弧接続板で接続される必要がない。当該管路のスチール材の厚さ及び断面の円弧の長さを小さくすることができ、コストを節約し、工事現場の工事進捗を更に加速化し、大きな経済効果と社会効果をもたらす。

本発明の円周方向の接続構造（コンクリート充填を必要とせず）を示した模式図。本発明の円周方向の接続構造（コンクリート充填を必要とする）を示した模式図。本発明の平板状フランジの構造模式図。本発明の円周方向の接続構造が設けられた単位板の構造模式図。本発明の円周方向の接続構造が設けられた箱型管路の断面模式図。本発明の円周方向の接続構造が設けられた箱型管路の構造模式図。本発明の平板状フランジで接続する単位板の構造模式図。本発明の平板状フランジで接続された箱型管路の構造模式図。図８の横断面模式図。平板状フランジで接続したコーナー部の図。形鋼フランジで接続したコーナー部の図。従来技術の円弧接続形式の構造模式図。従来技術の直角接続形式の構造模式図。本発明の鈍角接続形式構造に作用する力を示した模式図。軸方向に組み立てた本発明の単位パイプセクションの構造模式図。従来技術のアーチ状管路において内部空間を示した構造模式図。従来技術の円形管路において内部空間を示した構造模式図。従来技術の楕円形管路において内部空間を示した構造模式図。

以下、図面を参照しながら本発明の技術手段を更に説明する。

図６と図８に示すように、本発明は、円周方向に鈍角で接続された箱型管路に関する発明である。箱型管路は、上下、及び両側方にそれぞれ位置する単位板１０１が円周方向に組み立てられて形成された単位パイプセクション１０２を含む。単位パイプセクション１０２を、軸方向に組み立てて箱型管路が形成される。前記単位板１０１は、箱型管路の外側へ膨らむ円弧状波型板であり、その波型の模様は箱型管路の軸心に対して垂直方向となるように形成される。隣り合う単位板１０１は、鈍角が形成されるように円周方向に接続される。ここで、前記単位板１０１が円周方向に接続される場合、隣り合う単位板１０１の端部には接続用フランジ１０３が設けられ、隣り合う単位板１０１の接続用フランジ１０３が組み合わされて接続される。図３に示すように、接続用フランジ１０３は、平板状のフランジ又は形鋼フランジである。図１０に示すように、単位板１０１に設けられた接続用フランジ１０３の円周方向組み立て面に円周方向接続孔があけられており、これによりボルトにより迅速かつ容易に接続することができ、工期の大幅な短縮を図ることができる。図７と図１０に示すように、平板状フランジのフランジ面と単位板の円弧面とは一定の角度をなす。形鋼フランジは、Ｌ状に形成されたＬ型板であり、Ｌ型板の一方の面と単位板１０１とをボルトで接続する。図１１に示すように、前記単位板１０１を円周方向に組み立てるとき、隣り合うＬ型板は、ボルトにより接続される。箱型管路は、円周方向に平板状フランジ又は形鋼フランジで接続されるため、全体的な工期の短縮を図ることができる。特に形鋼フランジで接続する場合、コーナー部における応力集中を大幅に軽減することができる。よって、接続用フランジと単位板とを溶接で接続した構造形式により、動的工事状況下でのシーム破裂によって管体構造が破壊するといった現象を避けることができる。

本発明において、上下、及び両側方にそれぞれ配置された単位板１０１は、同一の弧度を有する。４枚の単位板は、同一の弧度の板に限定されず、２種類、３種類、又は４種類の異なる弧度の板から構成されてもよい。波型板は金属板で構成され、当該金属板が折り曲げられて突起が形成される。又は、金属板が折り曲げられて突起を形成し、板材や管材と当該突起とを組み合わせることにより空洞構造を形成する。又は、金属板と金属管を組み立てて形成される。又は、Ｃ型鋼、溝形鋼、Ｉ型鋼、円弧状鋼、形鋼又は波型板と金属板とのスナップフィットにより空洞付き構造を形成する。本発明は、前記空洞にコンクリートが充填され、又は前記空洞に鉄筋が配置されてコンクリートが充填される。本発明の管路の波型板の波型高さを高くして断面二次モーメントが高くなるように設計してもよく、管路の径が小さく又は円弧部分の半径が小さい場合に希望の弧度に折り曲げられないという問題を解消でき、板の弧度が管路の径とスパンとから制限されず、生産・製造することが容易である。

隣り合う単位板の円周方向接続部分は、非円弧接続形式、非直角接続形式を採用することができ、単位板同士が鈍角をなすように接続される。

図１２に示す従来の円弧接続形式は、製造加工工程に対する要求が高く、隣り合う単位板を接続するために円弧を一致させるための正確さが要求される。もっと重要なことは、波型部の高さが高く、管路の径が小さく又は円弧部分の半径が小さい場合、所望の弧度に折り曲げられることが難しくなる。そのため、波型板の波型部の高さ、及び波型板の断面二次モーメントの大きさが限定される。なお、円弧接続形式において、管路の荷重方向は、板の円周方向である。図１３に示す直角接続形式では、管路−土壌共同荷重原理を適用することができず、しかも上部に作用する荷重が、接続箇所を伝わり全て両側の柱に作用する。そのため、柱の荷重に対しての要求が極めて高くなる。

図１４に示すように、本発明の接続形式では、各板の荷重方向も板の円周方向であるが、鈍角接続であって円弧接続ではない。そのため、図１４に示すように、側部の埋め戻し土による側板の押圧で、接続コーナー部の側板から上板に対し大きな上へ支える分力が生じ、上部板にかかる負荷が軽減される。同様に、埋戻し土による上板の押圧により、接続コーナー部の上板から側板に対し大きな側方への分力が生じ、側部板にかかる負荷が軽減される。よって、このような接続形式を採用すると、側板に作用する負荷と上板に作用する負荷の一部が相殺され、より合理的な全体構造とすることができる。

図５と図９の破線部分に示すように、当該管路の断面は、矩形に近い箱型であるため、内部空間の利用率を高めることができる。単位板は、円弧状構造のアーチ状波型板を採用している。周囲に土が埋め戻されると、埋め戻し土により溝体が確実に被覆され、全体構造の荷重から見て、周囲の土壌と管路構造とが一体になる。板が円周方向で円弧状であるため、管路−土壌共同荷重原理で、全体構造の強さと耐圧性が最大化される。

図５と図６に示すように、前記単位板１０１が円周方向に組み立てられる場合、隣り合う接続用フランジ１０３の間は、一定角度に折り曲げられた接続板１０４を含む円周方向接続構造で接続される。折り曲げられる角度は、鋭角である。当該接続板１０４の内側には、接続板１０４と三角空洞を形成する強化板１０５が設置されている。強化板により、全体構造がより安定し、同時に接続板が一定の位置決め機能を奏し、隣り合う単位板の円周方向の接続を容易にし、取り付け作業を迅速に行うことができる。本発明は、鋭角に折り曲げられた接続板と強化板とを組み合わせることで、優れた耐圧性を実現し、製造コストの低減、標準化生産の実現、更に全体構造の耐圧強化を図ることができる。図４に示すように、上記単位板１０１の接続端部には、平板状の接続用フランジ１０３が設けられ、且つフランジ面が単位板の波型面とは垂直になる。即ち、図５に示すように、フランジ面が円弧状単位板の軸心線に位置する。

図１に示すように、本発明は、接続板１０４に円周方向接続用の接続孔１０６があけられており、しかも単位板１０１に設けられた接続用フランジ１０３の円周方向組み立て面に円周方向接続孔があけられている。当該円周方向接続孔と接続板１０４の接続孔１０６にボルトを通すことにより、隣り合う単位板同士の接続が実現される。

図２に示すように、接続板１０４にコンクリート充填用の注入孔１０７があけられている。当該組み立て式共同溝の組み立て後にコンクリートの充填が必要となる場合、各板同士の貫通及びコンクリートを全体に行き渡らせるために、接続板の対応位置に注入孔をあける。これにより、連続の空洞構造を形成し、その内部にコンクリートを注入することができる。このように組み立てることでパイプセクションを形成し、更に共同溝の縦方向耐圧性を強化することができる。

本発明は、前記単位パイプセクション１０２の内壁には、パイプラインやホースを通すための鉄筋、埋め込み材又はフックが設置されている。

図１５に示すように、本発明において、単位パイプセクション１０２が軸方向に組み立てられる場合、隣り合う単位パイプセクションの軸方向稜辺には、隣り合う単位パイプセクションを跨る剛性接続構造が設けられている。剛性接続構造は、対向して単位パイプセクションの稜辺とのスナップフィットを形成する一対の固定板１０８を含む。当該剛性接続構造により、実際の作業中に、隣り合う単位板が軸方向に組み立てられる場合に引っ張られて変形したり又は脱離したりすることを効果的に防止することができる。

本発明は、都市の地下に設けられた共同溝、溝渠、地下鉄トンネル、地下集水管、供水管又は排水管、海水管路又はその他の特別媒体輸送管路などの用途を有する。

（付記）
（付記１）
円周方向に鈍角で接続する箱型管路であって、
単位板（１０１）が円周方向に組み立てられて上下、両側面にそれぞれ位置するように形成され、軸方向に組み立てて前記箱型管路を形成する単位パイプセクション（１０２）を含み、
前記単位板（１０１）は、前記箱型管路の外側へ膨らむ円弧状波型板であり、
円周方向に隣り合って接続した単位板（１０１）は、鈍角を形成する、
ことを特徴とする箱型管路。

（付記２）
前記単位板（１０１）が円周方向に組み立てられる場合、隣り合う単位板（１０１）の接触端部には、接続用フランジ（１０３）が設けられ、且つ隣り合う接続用フランジ（１０３）が組み立て接続面であることを特徴とする付記１に記載の箱型管路。

（付記３）
前記接続用フランジ（１０３）は、平板状フランジ又は形鋼フランジであることを特徴とする付記２に記載の箱型管路。

（付記４）
前記形鋼フランジは、一方の側面が接触し、他方の側面がそれぞれ隣り合う単位板（１０１）に接続する一対のＬ型板を含むことを特徴とする付記３に記載の箱型管路。

（付記５）
前記単位板（１０１）が円周方向に組み立てられる場合、
隣り合う接続用フランジ（１０３）の間は、一定角度に折り曲げられた接続板（１０４）を含む円周方向接続構造で接続され、
当該接続板（１０４）の内側には、接続板（１０４）と三角空洞を形成する強化板（１０５）が設置されていることを特徴とする付記２に記載の箱型管路。

（付記６）
前記接続板（１０４）は、鋭角に折り曲げられることを特徴とする付記５に記載の箱型管路。

（付記７）
前記接続板（１０４）には、円周方向接続用の接続孔（１０６）があけられており、
当該接続板（１０４）と接続用フランジ（１０３）とは、相互に接続することを特徴とする付記５に記載の箱型管路。

（付記８）
前記接続板（１０４）には、コンクリート充填用の注入孔（１０７）があけられていることを特徴とする付記５に記載の箱型管路。

（付記９）
前記単位板（１０１）は、少なくとも１つの弧度を有することを特徴とする付記１に記載の箱型管路。

（付記１０）
前記波型板が金属板で構成され、当該金属板が折り曲げられて突起を形成し、
又は、金属板が折り曲げられて突起形状を形成し、板材や管材と当該突起との組み合わせにより空洞構造を形成し、
又は、金属板と金属管を組み立てて形成され、
又は、Ｃ型鋼、溝形鋼、Ｉ型鋼、円弧状鋼、形鋼又は波型板と金属板とのスナップフィットにより空洞付き構造を形成することを特徴とする付記１に記載の箱型管路。

（付記１１）
前記空洞にコンクリートが充填され、又は前記空洞に鉄筋が配置されてコンクリートが充填されることを特徴とする付記１０に記載の箱型管路。

（付記１２）
前記単位パイプセクション（１０２）の内壁には、パイプラインやホースを通すための鉄筋、埋め込み材又はフックが設置されていることを特徴とする付記１に記載の箱型管路。

（付記１３）
前記単位パイプセクション（１０２）が軸方向に組み立てられる場合、
隣り合う単位パイプセクション（１０２）の軸方向稜辺には、対向して単位パイプセクションの稜辺とのスナップフィットを形成する一対の固定板（１０８）を含むと共に、隣り合う単位パイプセクションを跨る剛性接続構造が設けられていることを特徴とする付記１に記載の箱型管路。

Claims

円周方向に鈍角で接続する箱型管路であって、
単位板（１０１）が円周方向に組み立てられて上下、両側面にそれぞれ位置するように形成され、軸方向に組み立てて前記箱型管路を形成する単位パイプセクション（１０２）を含み、
前記単位板（１０１）は、前記箱型管路の外側へ膨らむ円弧状波型板であり、
円周方向に隣り合って接続した単位板（１０１）は、鈍角を形成する、
ことを特徴とする箱型管路。
前記単位板（１０１）が円周方向に組み立てられる場合、隣り合う単位板（１０１）の接触端部には、接続用フランジ（１０３）が設けられ、且つ隣り合う接続用フランジ（１０３）が組み立て接続面であることを特徴とする請求項１に記載の箱型管路。
前記接続用フランジ（１０３）は、平板状フランジ又は形鋼フランジであることを特徴とする請求項２に記載の箱型管路。
前記形鋼フランジは、一方の側面が接触し、他方の側面がそれぞれ隣り合う単位板（１０１）に接続する一対のＬ型板を含むことを特徴とする請求項３に記載の箱型管路。
前記単位板（１０１）が円周方向に組み立てられる場合、
隣り合う接続用フランジ（１０３）の間は、一定角度に折り曲げられた接続板（１０４）を含む円周方向接続構造で接続され、
当該接続板（１０４）の内側には、接続板（１０４）と三角空洞を形成する強化板（１０５）が設置されていることを特徴とする請求項２に記載の箱型管路。
前記接続板（１０４）は、鋭角に折り曲げられることを特徴とする請求項５に記載の箱型管路。
前記接続板（１０４）には、円周方向接続用の接続孔（１０６）があけられており、
当該接続板（１０４）と接続用フランジ（１０３）とは、相互に接続することを特徴とする請求項５に記載の箱型管路。
前記接続板（１０４）には、コンクリート充填用の注入孔（１０７）があけられていることを特徴とする請求項５に記載の箱型管路。
前記単位板（１０１）は、少なくとも１つの弧度を有することを特徴とする請求項１に記載の箱型管路。
前記波型板が金属板で構成され、当該金属板が折り曲げられて突起を形成し、
又は、金属板が折り曲げられて突起形状を形成し、板材や管材と当該突起との組み合わせにより空洞構造を形成し、
又は、金属板と金属管を組み立てて形成され、
又は、Ｃ型鋼、溝形鋼、Ｉ型鋼、円弧状鋼、形鋼又は波型板と金属板とのスナップフィットにより空洞付き構造を形成することを特徴とする請求項１に記載の箱型管路。
前記空洞にコンクリートが充填され、又は前記空洞に鉄筋が配置されてコンクリートが充填されることを特徴とする請求項１０に記載の箱型管路。
前記単位パイプセクション（１０２）の内壁には、パイプラインやホースを通すための鉄筋、埋め込み材又はフックが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の箱型管路。
前記単位パイプセクション（１０２）が軸方向に組み立てられる場合、
隣り合う単位パイプセクション（１０２）の軸方向稜辺には、対向して単位パイプセクションの稜辺とのスナップフィットを形成する一対の固定板（１０８）を含むと共に、隣り合う単位パイプセクションを跨る剛性接続構造が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の箱型管路。