JP2022053703A - 鋼矢板の長尺化溶接接合構造及び長尺化溶接接合方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶接作業の手間を軽減するとともに、上側鋼矢板と下側鋼矢板に加えて補強鋼板の一体化も向上させる、鋼矢板の長尺化溶接接合構造を提供する。【解決手段】下側に位置する第１鋼矢板（１２）と、第１鋼矢板の上端において第１鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に上端から上方に突出するように固定された裏当て材兼用主補強鋼板（１４）と、上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第２鋼矢板（１８）とを備え、第２鋼矢板の下端を、第１鋼矢板の上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、第１鋼矢板の上端と第２鋼矢板の下端との間に溶接空間（２０）を形成し、溶接空間内において溶接することによって第１鋼矢板と第２鋼矢板を接合するように構成されている長尺化溶接接合構造（１０）が提供される。【選択図】図１

Description

本発明は、鋼矢板の長尺化溶接接合構造及び長尺化溶接接合方法に関する。本発明の長尺化溶接接合には、現場において鋼矢板を立設させた状態で行う溶接接合（縦継溶接接合）と、現場近傍のヤード又は工場において鋼矢板を横にした状態で行う溶接接合（横継溶接接合）がある。

鋼矢板は圧延状態で使用するのが原則であるが、現場の施工条件により圧延限界を超える長い鋼矢板を必要とする場合や、圧延限界内であっても輸送時や打設施工時等に長さ制限を受ける場合がある。このような場合には、工場や現場において複数の鋼矢板を軸方向に接合する継溶接を行って、鋼矢板を長尺化している。

従来、鋼矢板を現場にて立設した状態で長尺化させる場合には、上側の鋼矢板の下端において複雑な形状の継手近傍を除く部分に所定の開先斜面、ルートフェイスを設け、所定のルート間隔を有するように上側の鋼矢板の下端を下側の鋼矢板の上端に載置し、開先斜面の表側（鋼矢板の表側）から溶接することにより、上側の鋼矢板と下側の鋼矢板を接合していた。そして、開先斜面の奥側（鋼矢板の裏側）から初期溶接の品質劣悪部をガウジング等の手段で除去した後に、この部分に溶接（ガウジング後溶接）を行う。その後、溶接凸部分をグラインダー等で切削して平坦面にしてから、例えば非特許文献１に記載されるような補強鋼板を上側の鋼矢板と下側の鋼矢板を跨ぐようにあてがって前記補強鋼板の外周をすみ肉溶接していた。

一般社団法人 鋼管杭・鋼矢板技術協会 鋼矢板技術委員会編、「鋼矢板 設計から施工まで」、２０１４年１０月

しかしながら、ガウジング後溶接ではガウジング作業を行うため、溶接接合作業に時間を要するとともに、作業環境も良好ではないため、溶接品質に問題があった。また、従来の方法では、放射線透過試験や超音波探傷試験を行うと、検出される溶接部の内部欠陥により所定の品質規格を満たすことが困難な場合が多く、この不合格個所等をはつり取って再溶接する必要があった。さらに、補強鋼板を設置する際に、溶接凸部分を平坦面にしなければならない等、多くの手間を要していた。さらに、前記非特許文献１にも示されている補強鋼板がひし形であるため、特に、補強鋼板の下側鋼矢板への溶接は、上向き溶接の要素が強く反映され、溶接時間、溶接品質、溶接技量などの面で問題があった。

本発明は、このような状況に鑑みて開発されたものであって、溶接作業の手間を軽減するとともに、上側鋼矢板と下側鋼矢板に加えて補強鋼板の一体化も向上させる、鋼矢板の長尺化溶接接合構造及び長尺化溶接接合方法を提供することを目的としている。

本願請求項１に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、下側に位置する第１鋼矢板と、上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第２鋼矢板とを備え、前記第１鋼矢板の上端において、裏当て材兼用主補強鋼板の下方部が、前記第１鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、 前記第２鋼矢板の前記下端を、前記第１鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第１鋼矢板の前記上端と前記第２鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第１鋼矢板と前記第２鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項２に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項１の溶接接合構造において、前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第１鋼矢板の前記上端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第１鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とするものである。

本願請求項３に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、下側に位置する第３鋼矢板と、上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第４鋼矢板とを備え、前記第４鋼矢板の前記下端において、裏当て材兼用主補強鋼板の上方部が、前記第４鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、 前記第４鋼矢板の前記下端を、前記第３鋼矢板の上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第３鋼矢板の前記上端と前記第４鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第３鋼矢板と前記第４鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項４に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項３の溶接接合構造において、前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第４鋼矢板の前記下端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第４鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とするものである。

本願請求項５に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、左側又は右側に位置する第５鋼矢板と、右側又は左側に位置する第６鋼矢板とを備え、前記第５鋼矢板の右端又は左端において、裏当て材兼用主補強鋼板の左方部又は右方部が、前記第５鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端、及び前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端の継手部以外の個所に開先が設けられており、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端を、前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第５鋼矢板と前記第６鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とするものである。

本願請求項６に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項５の溶接接合構造において、前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第５鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とするものである。

本願請求項７に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項１、請求項３、又は請求項５のいずれか１項の溶接接合構造において、前記裏当て材兼用主補強鋼板が、矩形の形状、多角形の形状、台形の形状、又は矩形と三角形を組み合わせた形状を有することを特徴とするものである。

本願請求項８に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項１から請求項７までのいずれか１項の溶接接合構造において、前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であることを特徴とするものである。

本願請求項９に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、前記請求項１から請求項８までのいずれか１項の溶接接合構造において、前記裏当て材兼用主補強鋼板が、一般構造用圧延鋼材、溶接構造用圧延鋼材、又は建築構造用圧延鋼材のいずれかで形成されていることを特徴とするものである。

本願請求項１０に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合方法は、下側に位置する第１鋼矢板を準備する段階と、上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第２鋼矢板を準備する段階と、前記第１鋼矢板の上端において、前記第１鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の下方部を固定する段階と、前記第２鋼矢板の前記下端を、前記第１鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第１鋼矢板の前記上端と前記第２鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、前記裏当て材兼用主補強鋼板の上方部を、前記第２鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階とを含むことを特徴とするものである。

本願請求項１１に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合方法は、下側に位置する第３鋼矢板を準備する段階と、上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第４鋼矢板を準備する段階と、前記第４鋼矢板の下端において、前記第４鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の上方部を固定する段階と、前記第４鋼矢板の前記下端を、前記第３鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第３鋼矢板の前記上端と前記第４鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、前記裏当て材兼用主補強鋼板の下方部を、前記第３鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階とを含むことを特徴とするものである。

本願請求項１２に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合方法は、左側又は右側に位置し、右端又は左端の継手部以外の個所に開先が設けられた第５鋼矢板を準備する段階と、右側又は左側に位置し、左端又は右端の継手部以外の個所に開先が設けられた第６鋼矢板を準備する段階と、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端において、前記第５鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の左方部又は右方部を固定する段階と、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端を、前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、前記裏当て材兼用主補強鋼板の前記右方部又は前記左方部を、前記第６鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階とを含むことを特徴とするものである。

本願請求項１３に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合方法は、前記請求項１０から請求項１２までのいずれか１項の溶接接合方法において、溶接する前記段階の前又は後に、前記第１鋼矢板と前記第２鋼矢板を跨ぐように前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板に副補強鋼板を固定し、前記第３鋼矢板と前記第４鋼矢板を跨ぐように前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板に副補強鋼板を固定し、又は前記第５鋼矢板と前記第６鋼矢板を跨ぐように前記第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板に副補強鋼板を固定する段階をさらに含むことを特徴とするものである。

本願請求項１４に記載された鋼矢板の長尺化溶接接合方法は、前記請求項１０から請求項１３までのいずれか１項の溶接接合方法において、前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であることを特徴とするものである。

本発明によれば、溶接空間２０、４０、６０への溶接時に裏当て材兼用主補強鋼板１４、３４、５４が裏当て材としての役目を果たすので、良好な溶接品質を確保することができるとともに、ガウジングが不要になるため、溶接作業時間を大幅に短縮化でき、溶接凸部分をグラインダー等で切削する必要がなくなる。また、Ｕ形鋼矢板１２（Ｕ形鋼矢板３２；Ｕ形鋼矢板５２）とＵ形鋼矢板１８（Ｕ形鋼矢板３８；Ｕ形鋼矢板５８）の溶接接合部と裏当て材兼用主補強鋼板１４（裏当て材兼用主補強鋼板３４；裏当て材兼用主補強鋼板５４）の裏面が開先奥側において溶融して一体化するので、溶接接合部における一体性が向上する。さらに、Ｕ形鋼矢板１８、３８、５８を設置する際に、裏当て材兼用主補強鋼板１４、３４、５４の突出部がＵ形鋼矢板１８、３８、５８に対するストッパー及び位置決め機能を果たすので、Ｕ形鋼矢板１８、３８、５８の円滑な設置作業が可能になる。

現場縦継溶接された２基のＵ形鋼矢板を山側から見た斜視図である。 現場縦継溶接された２基のＵ形鋼矢板を谷側から見た斜視図である。 本発明の第１の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造を示すＵ形鋼矢板の平面図である。 図４（ａ）は、図３の線４ａ‐４ａに沿って見た図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線４ｂ‐４ｂに沿って見た図、図４（ｃ）及び図４（ｄ）は、ひし形の裏当て材兼用主補強鋼板の短対角線の位置の変形例を示した図である。 裏当て材兼用主補強鋼板がＵ形鋼矢板のフランジの山側に設置される形態を示した平面図である。 裏当て材兼用主補強鋼板の種々の形状を示した一連の図である。 第１の実施形態において鋼矢板がハット形鋼矢板である形態を示した平面図である。 図８（ａ）は、ウェブに副補強鋼板が設置されている形態を示した平面図、図８（ｂ）は、図８（ａ）の線８ｂ‐８ｂに沿って見た図である。 副補強鋼板の種々の設置位置を示した一連の図である。 裏当て材兼用主補強鋼板の非設置部において、上側のＵ形鋼矢板と下側のＵ形鋼矢板を接合する際に用いられる裏当て材の一例を示した図である。 本発明の第２の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造を示すＵ形鋼矢板の正面図、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）の線１１ｂ‐１１ｂに沿って見た図、図１１（ｃ）及び図１１（ｄ）は、ひし形の裏当て材兼用主補強鋼板の短対角線の位置の変形例を示した図である。 本発明の第３の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造を示すＵ形鋼矢板の正面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）の線１２ｂ‐１２ｂに沿って見た図、図１２（ｃ）及び図１２（ｄ）は、ひし形の裏当て材兼用主補強鋼板の短対角線の位置の変形例を示した図である。

（第１の実施形態）
次に図面を参照して、Ｕ形鋼矢板を現場縦継溶接することにより長尺化を図る場合を例にとり、本発明の第１の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造について説明する。図１は、現場縦継溶接された２基のＵ形鋼矢板を山側から見た斜視図、図２は、現場縦継溶接された２基のＵ形鋼矢板を谷側から見た斜視図である。本明細書において、鋼矢板の山側（外側）とは鋼矢板の凸側を意味し、鋼矢板の谷側（内側）とは鋼矢板の凹側を意味する。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造を示すＵ形鋼矢板の平面図、図４（ａ）は、図３の線４ａ‐４ａに沿って見た図、図４（ｂ）は、図４（ａ）の線４ｂ‐４ｂに沿って見た図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）において全体として参照符号１０で示される本発明の第１の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造は、下側に位置するＵ形鋼矢板（第１鋼矢板）１２を備えている。

Ｕ形鋼矢板１２は、図３に示されるように、土水圧等の荷重が作用した場合に主として曲げモーメントに抵抗するフランジ１２ａと、主としてせん断力に抵抗するウェブ１２ｂとを有し、ウェブ１２ｂの端部に継手部１２ｃが設けられている。より詳細に説明すると、Ｕ形鋼矢板１２では、フランジ１２ａの両縁部から外方に向かって拡がるように一対のウェブ１２ｂがそれぞれ連続して配置され、各ウェブ１２ｂの端部に継手部１２ｃがそれぞれ連続して設けられている。

Ｕ形鋼矢板１２の継手部１２ｃの一方には係止爪１２ｃ１が形成され、継手部１２ｃの他方にも係止口爪１２ｃ２が形成されている。係止爪１２ｃ１と係止爪１２ｃ２は、互いに相補する形状に形作られており、一方のＵ形鋼矢板１２の継手部１２ｃの係止爪１２ｃ１に、隣接する他方のＵ形鋼矢板１２の継手部１２ｃの係止爪１２ｃ２を嵌め込むことによって、所望の枚数のＵ形鋼矢板１２を嵌合させることができる。

鋼矢板の長尺化溶接接合構造１０はまた、Ｕ形鋼矢板１２の上端においてＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの内側（谷側）に固定された裏当て材兼用主補強鋼板１４を備えている。

裏当て材兼用主補強鋼板１４は、図４（ａ）に示されるように、ひし形の形状を有している。裏当て材兼用主補強鋼板１４は、ひし形の短対角線１４ａがＵ形鋼矢板１２の上端Ｈと実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線１４ｂがＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの中心線１２ａ１と実質的に同じ個所に位置するように、フランジ１２ａの内側（谷側）に、すみ肉溶接１６によって固定されている。裏当て材兼用主補強鋼板１４は、Ｕ形鋼矢板１２のＲ部に及ぶとＵ形鋼矢板１２に密着状態で固定するのが難しいので、短対角線１４ａの長さＢがＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの平坦部Ｂ₀とほぼ同じ又はそれ以下の長さとするのが好ましい。なお、ひし形の短対角線１４ａがＵ形鋼矢板１２の上端Ｈよりも上方に位置する（図４（ｃ）、図４（ｄ）参照）ように、裏当て材兼用主補強鋼板１４をフランジ１２ａの内側（谷側）に固定してもよい。

鋼矢板の長尺化溶接接合構造１０はさらに、上側に位置するＵ形鋼矢板（第２鋼矢板）１８を備えている。Ｕ形鋼矢板１８は、Ｕ形鋼矢板１２と同じ断面寸法のものであり、Ｕ形鋼矢板１８の下端の継手部以外の個所（すなわち、フランジ及びウェブ）には予め、Ｕ形鋼矢板１８の外側（山側）に開放した角度αの開先１８ａが設けられている。継手部に開先を設けないのは、継手部の形状が複雑であり、開先を設けたり溶接を行うのが困難であり、溶接品質を確保できないからである。Ｕ形鋼矢板１８は、その下端が、Ｕ形鋼矢板１２の上端との間に所定のルート間隔Ｄを隔てるように、配置されている。これにより、Ｕ形鋼矢板１２の上端とＵ形鋼矢板１８の下端との間に溶接空間２０が形成されることになる。

開先をＵ形鋼矢板１２の上端ではなくＵ形鋼矢板１８の下端に設けたのは、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を溶接接合する際に、溶融金属のタレを回避するためである。

Ｕ形鋼矢板１２の上端の所定個所に、Ｕ形鋼矢板１８の下端とのルート間隔Ｄを確保するため、ルート間隔保持ビード２２またはルート間隔保持部材（図示せず）を設けるのが好ましい。

Ｕ形鋼矢板１２の上端に裏当て材兼用主補強鋼板１４を固定したことにより、以下のような効果が得られる。溶接空間２０への溶接時に裏当て材兼用主補強鋼板１４が裏当て材としての役目を果たすので、良好な溶接品質を確保することができる。また、ガウジングが不要になるため、溶接作業時間を大幅に短縮することができるとともに、溶接凸部分をグラインダー等で切削する必要がなくなる。また、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８の溶接接合部と裏当て材兼用主補強鋼板１４の裏面が開先奥側において溶融して一体化するので、溶接接合部における一体性が向上する。さらに、Ｕ形鋼矢板１８を設置する際に、裏当て材兼用主補強鋼板１４がＵ形鋼矢板１８に対するストッパー及び位置決め機能を果たすので、Ｕ形鋼矢板１８の円滑な設置作業が可能になる。

上述のように形成された溶接空間２０内において溶接することにより、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８が一体的に接合される。このようにしてＵ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８が接合された後、裏当て材兼用主補強鋼板１４がＵ形鋼矢板１８にすみ肉溶接される。或いは、裏当て材兼用主補強鋼板１４をＵ形鋼矢板１８にすみ肉溶接した後に、溶接空間２０内において溶接して、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を一体的に接合してもよい。なお、溶接実務上、裏当て材兼用主補強鋼板１４をＵ形鋼矢板１８に仮付け溶接した後、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８が接合され、その後、裏当て材兼用主補強鋼板１４がＵ形鋼矢板１８に本溶接としてすみ肉溶接される場合もある。

図１～図４に示される形態では、裏当て材兼用主補強鋼板１４がＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの内側（谷側）に固定されているが、裏当て材兼用主補強鋼板１４をＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの外側（山側）に固定してもよい（図５参照）。この場合には、図３及び図４に示される形態とは異なり、Ｕ形鋼矢板１８の内側（谷側）に開放した開先が設けられる。上述のように、溶接空間２０への溶接時に裏当て材兼用主補強鋼板１４を裏当て材として活用するためである。

上記形態では、裏当て材兼用主補強鋼板１４がひし形の形状を有しているが、図６に例示されるような形状を有する裏当て材兼用主補強鋼板１４を用いてもよい。すなわち、裏当て材兼用主補強鋼板１４を、矩形（図６（ａ））、五角形（図６（ｂ）、図６（ｃ））や六角形（図６（ｄ））等の多角形の形状、又は台形の形状にしてもよく、或いは、図６（ｅ）に示されるような、ひし形の変形形状にしてもよく、すみ肉溶接１６の所要の溶接長が得られる、他の任意の形状（矩形と三角形を組み合わせた形状）にしてもよい。

また、以上においては、Ｕ形鋼矢板１２、１８の現場縦継溶接に関連して説明されているが、ハット形鋼矢板の現場縦継溶接においても同様である。図７は、鋼矢板がハット形鋼矢板である場合の図３と同様の図である。なお、図７において、参照符号１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはそれぞれ、ハット形鋼矢板１２のフランジ、ウェブ、継手部、アーム部を示している。ハット形鋼矢板１８においては、ハット形鋼矢板１８の下端の継手部以外の個所（すなわち、フランジ、ウェブ及びアーム部）には予め、角度αの開先が設けられている。

鋼矢板の長尺化溶接接合構造１０は、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示されるように、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を跨ぐようにウェブ１２ｂ、１８ｂの外側（山側）に固定された副補強鋼板２４を備えている。副補強鋼板２４は、溶接空間２０内に溶接金属を充填してＵ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を接合した後に、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８にすみ肉溶接によって固定される。副補強鋼板２４は、開先１８ａを設けた範囲の溶接とＵ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を跨ぐように固定された裏当て材兼用主補強鋼板１４のみでは所要の断面性能を満足しない場合に、断面性能を補うために設置される。

図８に示される形態では、副補強鋼板２４がＵ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を跨ぐようにウェブ１２ｂ、１８ｂの外側（山側）に固定されているが、副補強鋼板２４を他の個所に固定してもよい。すなわち、図９（ａ）ではＵ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を跨ぐようにウェブの内側（谷側）、図９（ｂ）ではハット形鋼矢板１２とハット形鋼矢板１８を跨ぐようにアーム部の外側（山側）、図９（ｃ）ではハット形鋼矢板１２とハット形鋼矢板１８を跨ぐようにアーム部の内側（谷側）、図９（ｄ）ではハット形鋼矢板１２とハット形鋼矢板１８を跨ぐようにウェブの外側（山側）、図９（ｅ）ではハット形鋼矢板１２とハット形鋼矢板１８を跨ぐようにウェブの内側（谷側）に、副補強鋼板２４がそれぞれ固定されている。

裏当て材兼用主補強鋼板１４、副補強鋼板２４に用いる鋼板として、鋼矢板の強度と溶接性、鋼矢板の使用環境によっては、さらに靭性に配慮した化学成分を有するものが採用される。具体的には、ＳＭ規格（溶接構造用圧延鋼材、ＪＩＳ Ｇ３１０６：２００８）、ＳＮ規格（建築構造用圧延鋼材、ＪＩＳ Ｇ３１３６）を採用すると、高品質な溶接が得られる。なお、鋼板として、ＳＳ規格（一般構造用圧延鋼材、ＪＩＳ Ｇ３１０１：２０１０）を用いることもある。

図１０は、裏当て材兼用主補強鋼板の非設置部において、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８を接合する際に用いられる裏当て材の一例を示した図である。すなわち、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示される形態では、Ｕ形鋼矢板１２とＵ形鋼矢板１８の接合個所において、裏当て材兼用主補強鋼板１４の端部からウェブ１２ｂ、１８ｂの継手部１２ｃ、１８ｃ近傍の個所まで、裏当て材となる鋼棒２４ａ（例えば、丸鋼、鉄筋）が設置されている。また、図１０（ｃ）及び図１０（ｄ）に示される形態では、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）の形態と同じ個所に、Ｒ部には鋼棒で形成された裏当て材２４ａ、平坦なウェブには平鋼で形成された裏当て材２４ｂが固定されている。鋼棒で形成された裏当て材２４ａは、特にＲ部への適用性に優れているので、安価でかつ簡単に裏当て材を形成することができる。また、鋼棒を現場合わせで所定長さに切断することによって裏当て材を形成することができるので、臨機応変な対応が可能になる。

（第２の実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造３０は、裏当て材兼用主補強鋼板を予め固定する個所が下側に位置するＵ形鋼矢板ではなく上側に位置するＵ形鋼矢板である点を除いて、長尺化溶接接合構造１０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、長尺化溶接接合構造３０は、図１１に示されるように、上側に位置し、下端に継手部以外の個所に開先が設けられたＵ形鋼矢板（第４鋼矢板）３８と、Ｕ形鋼矢板３８の下端においてＵ形鋼矢板３８のフランジ３８ａの内側（谷側）にすみ肉溶接３６によって固定された裏当て材兼用主補強鋼板３４と、下側に位置するＵ形鋼矢板（第３鋼矢板）３２とを備えている。

裏当て材兼用主補強鋼板３４の形状や固定個所、副補強鋼板（図示せず）の構成、ハット形鋼矢板への適用等については、長尺化溶接接合構造１０と同様である。なお、図１１（ａ）～図１１（ｄ）は、第２の実施形態において裏当て材兼用主補強鋼板３４がひし形である場合におけるＵ形鋼矢板３８への設置形態を示した図であるが、本実施形態においても第１の実施形態における場合と実質的に同一である。

長尺化溶接接合構造３０では、裏当て材兼用主補強鋼板３４のＵ形鋼矢板３２へのすみ肉溶接が下向き溶接ではなくなるため、長尺化溶接接合構造１０と比較して若干不利な点はあるものの、溶接空間４０への溶接時に裏当て材兼用主補強鋼板３４が裏当て材としての役目を果たす等の主要な効果は同等であり、現場の状況等によっては、従来技術に対して十分な有用性を有している。

（第３の実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る鋼矢板の長尺化溶接接合構造５０は、縦継溶接ではなく横継溶接に対応する点を除いて、長尺化溶接接合構造１０、３０と実質的に同一の構成を有している。すなわち、長尺化溶接接合構造５０は、図１２に示されるように、左側に位置し、右端に継手部以外の個所に開先が設けられたＵ形鋼矢板（第５鋼矢板）５２と、右側に位置し、左端に継手部以外の個所に開先が設けられたＵ形鋼矢板（第６鋼矢板）５８と、Ｕ形鋼矢板５２の右端においてＵ形鋼矢板５２のフランジの内側（谷側）にすみ肉溶接５６によって固定された裏当て材兼用主補強鋼板５４とを備えている。

裏当て材兼用主補強鋼板５４の形状や固定個所、副補強鋼板（図示せず）の構成、ハット形鋼矢板への適用等については、長尺化溶接接合構造１０、３０と同様である。

長尺化溶接接合構造５０においても、溶接空間６０への溶接時に裏当て材兼用主補強鋼板５４が裏当て材としての役目を果たす等の主要な効果は、長尺化溶接接合構造１０と同等であり、従来技術に対して十分な有用性を有している。

なお、上記の例では、左側に位置するＵ形鋼矢板（第５鋼矢板）５２に裏当て材兼用主補強鋼板５４が固定されているが、右側に位置するＵ形鋼矢板（第６鋼矢板）５８に裏当て材兼用主補強鋼板５４を固定してもよい。

（長尺化溶接接合方法）
長尺化溶接接合構造１０を用いた鋼矢板の溶接接合方法について説明する。Ｕ形鋼矢板１２の上端においてＵ形鋼矢板１２のフランジ１２ａの平坦面の内側に上方に突出するように裏当て材兼用主補強鋼板１４を固定する。次いで、Ｕ形鋼矢板１２を下側に配置する。次いで、下端の継手部以外の個所に開先１８ａが設けられたＵ形鋼矢板１８を、Ｕ形鋼矢板１２の上端との間に所定のルート間隔が保持されるようにＵ形鋼矢板１２の上側に配置する。次いで、裏当て材兼用主補強鋼板１４を裏当て材としてＵ形鋼矢板１２の上端とＵ形鋼矢板１８の下端との間に形成された溶接空間２０内において溶接する。最後に、裏当て材兼用主補強鋼板１４をＵ形鋼矢板１８にすみ肉溶接によって固定する。

裏当て材兼用主補強鋼板１４の形状や固定個所、副補強鋼板の構成、ハット形鋼矢板への適用等については、長尺化溶接接合構造１０と同様である。

長尺化溶接接合構造３０、５０を用いた鋼矢板の溶接接合方法についても、長尺化溶接接合構造１０を用いた鋼矢板の溶接接合方法と実質的に同一である。

本発明は、以上の発明の実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で、種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。

例えば、図示されている構成要素の寸法や細部は、単なる例示的なものにすぎず、これらの寸法や細部を修正してもよい。

１０ 鋼矢板の長尺化溶接接合構造（第１の実施形態）
１２ 下側に位置する鋼矢板（第１鋼矢板）
１２ａ フランジ
１２ｂ ウェブ
１２ｃ 継手部
１２ｄ アーム部
１４ 裏当て材兼用主補強鋼板
１４ａ 短対角線
１４ｂ 長対角線
１６ すみ肉溶接
１８ 上側に位置する鋼矢板（第２鋼矢板）
１８ａ 開先
２０ 溶接空間
２２ ルート間隔保持ビード
２４ 副補強鋼板
２４ａ 裏当て材（鋼棒）
２４ｂ 裏当て材（平鋼）
３０ 鋼矢板の長尺化溶接接合構造（第２の実施形態）
３２ 下側に位置する鋼矢板（第３鋼矢板）
３４ 裏当て材兼用主補強鋼板
３４ａ 短対角線
３４ｂ 長対角線
３６ すみ肉溶接
３８ 上側に位置する鋼矢板（第４鋼矢板）
４０ 溶接空間
４２ ルート間隔保持ビード
５０ 鋼矢板の長尺化溶接接合構造（第３の実施形態）
５２ 左側に位置する鋼矢板（第５鋼矢板）
５４ 裏当て材兼用主補強鋼板
５４ａ 短対角線
５４ｂ 長対角線
５６ すみ肉溶接
５８ 右側に位置する鋼矢板（第６鋼矢板）
６０ 溶接空間
６２ ルート間隔保持ビード
Ｂ 裏当て材兼用主補強鋼板の長さ
Ｂ₀ 平坦部の長さ
Ｄ ルート間隔
α 開先角度

Claims (14)

1. 鋼矢板の長尺化溶接接合構造であって、
   下側に位置する第１鋼矢板と、
   上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第２鋼矢板とを備え、
   前記第１鋼矢板の上端において、裏当て材兼用主補強鋼板の下方部が、前記第１鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、
   前記第２鋼矢板の前記下端を、前記第１鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第１鋼矢板の前記上端と前記第２鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第１鋼矢板と前記第２鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とする溶接接合構造。
2. 前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第１鋼矢板の前記上端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第１鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とする請求項１に記載された溶接接合構造。
3. 鋼矢板の長尺化溶接接合構造であって、
   下側に位置する第３鋼矢板と、
   上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第４鋼矢板とを備え、
   前記第４鋼矢板の前記下端において、裏当て材兼用主補強鋼板の上方部が、前記第４鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、
   前記第４鋼矢板の前記下端を、前記第３鋼矢板の上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第３鋼矢板の前記上端と前記第４鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第３鋼矢板と前記第４鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とする溶接接合構造。
4. 前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第４鋼矢板の前記下端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第４鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とする請求項３に記載された溶接接合構造。
5. 鋼矢板の長尺化溶接接合構造であって、
   左側又は右側に位置する第５鋼矢板と、
   右側又は左側に位置する第６鋼矢板とを備え、
   前記第５鋼矢板の右端又は左端において、裏当て材兼用主補強鋼板の左方部又は右方部が、前記第５鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定されており、
   前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端、及び前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端の継手部以外の個所に開先が設けられており、
   前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端を、前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接することによって前記第５鋼矢板と前記第６鋼矢板と前記裏当て材兼用主補強鋼板が一体的に接合されるように構成されていることを特徴とする溶接接合構造。
6. 前記裏当て材兼用主補強鋼板が、ひし形の形状を有し、ひし形の短対角線が前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と実質的に同じ個所に位置し、ひし形の長対角線が前記第５鋼矢板のフランジの中心線と実質的に同じ個所に位置するように固定されていることを特徴とする請求項５に記載された溶接接合構造。
7. 前記裏当て材兼用主補強鋼板が、矩形の形状、多角形の形状、台形の形状、又は矩形と三角形を組み合わせた形状を有することを特徴とする請求項１、請求項３、又は請求項５のいずれか１項に記載された溶接接合構造。
8. 前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載された溶接接合構造。
9. 前記裏当て材兼用主補強鋼板が、一般構造用圧延鋼材、溶接構造用圧延鋼材、又は建築構造用圧延鋼材のいずれかで形成されていることを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれか１項に記載された溶接接合構造。
10. 鋼矢板の長尺化溶接接合方法であって、
    下側に位置する第１鋼矢板を準備する段階と、
    上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第２鋼矢板を準備する段階と、
    前記第１鋼矢板の上端において、前記第１鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の下方部を固定する段階と、
    前記第２鋼矢板の前記下端を、前記第１鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第１鋼矢板の前記上端と前記第２鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、
    前記裏当て材兼用主補強鋼板の上方部を、前記第２鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階と、
    を含むことを特徴とする溶接接合方法。
11. 鋼矢板の長尺化溶接接合方法であって、
    下側に位置する第３鋼矢板を準備する段階と、
    上側に位置し、下端の継手部以外の個所に開先が設けられた第４鋼矢板を準備する段階と、
    前記第４鋼矢板の下端において、前記第４鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の上方部を固定する段階と、
    前記第４鋼矢板の前記下端を、前記第３鋼矢板の前記上端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第３鋼矢板の前記上端と前記第４鋼矢板の前記下端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、
    前記裏当て材兼用主補強鋼板の下方部を、前記第３鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階と、
    を含むことを特徴とする溶接接合方法。
12. 鋼矢板の長尺化溶接接合方法であって、
    左側又は右側に位置し、右端又は左端の継手部以外の個所に開先が設けられた第５鋼矢板を準備する段階と、
    右側又は左側に位置し、左端又は右端の継手部以外の個所に開先が設けられた第６鋼矢板を準備する段階と、
    前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端において、前記第５鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に、裏当て材兼用主補強鋼板の左方部又は右方部を固定する段階と、
    前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端を、前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に所定のルート間隔が保持されるように配置して、前記第５鋼矢板の前記右端又は前記左端と前記第６鋼矢板の前記左端又は前記右端との間に溶接空間を形成し、前記裏当て材兼用主補強鋼板を裏当て材として前記溶接空間内において溶接する段階と、
    前記裏当て材兼用主補強鋼板の前記右方部又は前記左方部を、前記第６鋼矢板のフランジの平坦面の内側又は外側に固定する段階と、
    を含むことを特徴とする溶接接合方法。
13. 溶接する前記段階の前又は後に、前記第１鋼矢板と前記第２鋼矢板を跨ぐように前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板に副補強鋼板を固定し、前記第３鋼矢板と前記第４鋼矢板を跨ぐように前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板に副補強鋼板を固定し、又は前記第５鋼矢板と前記第６鋼矢板を跨ぐように前記第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板に副補強鋼板を固定する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１０から請求項１２までのいずれか１項に記載された溶接接合方法。
14. 前記第１鋼矢板及び前記第２鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、前記第３鋼矢板及び前記第４鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であり、第５鋼矢板及び前記第６鋼矢板がＵ形鋼矢板又はハット形鋼矢板であることを特徴とする請求項１０から請求１３までのいずれか１項に記載された溶接接合方法。

Images