JP3446734B2 - 鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置 - Google Patents
鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、鉄筋の突合せスタ
ッド溶接方法及びその装置に係わり、更に詳しくは横向
きの既設鉄筋の端部にスタッド鉄筋を同軸状に突合せて
溶接することが可能であり、特に橋梁のコンクリート床
版同士の接続部に配した伸縮装置の取替え工事あるいは
床版の横幅拡張工事等に適用可能な鉄筋の突合せスタッ
ド溶接方法及びその装置に関するものである。
ッド溶接方法及びその装置に係わり、更に詳しくは横向
きの既設鉄筋の端部にスタッド鉄筋を同軸状に突合せて
溶接することが可能であり、特に橋梁のコンクリート床
版同士の接続部に配した伸縮装置の取替え工事あるいは
床版の横幅拡張工事等に適用可能な鉄筋の突合せスタッ
ド溶接方法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】最近、新幹線の鉄筋コンクリート製の高
架橋やトンネルの崩落事故が頻繁に発生し、大きな社会
問題となってきている。その原因はともかくとして、１
９６０年〜１９７０年代の高度成長期を境として急速に
増えてきた鉄筋コンクリート構造物は、車の排気ガスや
酸性雨、更には交通量の増加によって老朽化が進んでき
ている。鉄筋コンクリート構造物の寿命は５０年以上と
言われているが、鉄筋コンクリート構造物を取り巻く環
境の悪化によって、高度成長期に構築された多くの構造
物が寿命に近づきつつある。しかし、適切な時期に適切
なメンテナンス、補修を行うことによって、鉄筋コンク
リート構造物の寿命を大幅に延ばすことができる。
架橋やトンネルの崩落事故が頻繁に発生し、大きな社会
問題となってきている。その原因はともかくとして、１
９６０年〜１９７０年代の高度成長期を境として急速に
増えてきた鉄筋コンクリート構造物は、車の排気ガスや
酸性雨、更には交通量の増加によって老朽化が進んでき
ている。鉄筋コンクリート構造物の寿命は５０年以上と
言われているが、鉄筋コンクリート構造物を取り巻く環
境の悪化によって、高度成長期に構築された多くの構造
物が寿命に近づきつつある。しかし、適切な時期に適切
なメンテナンス、補修を行うことによって、鉄筋コンク
リート構造物の寿命を大幅に延ばすことができる。
【０００３】例えば、ホロースラブ橋に代表されるよう
に、鉄筋コンクリート製の橋梁においては、橋脚部分で
コンクリート床版同士が伸縮装置を介して接続されてい
るが、このコンクリート床版の端部に設けた伸縮装置が
最も損傷が大きく、その取替えが必要となっている。こ
の伸縮装置の取替え工事は、先ずコンクリート床版のコ
ンクリート部の端部を内部の鉄筋とともに回転カッター
やワイヤーソーイング装置で切断した後、コンクリート
床版の切断端部と伸縮装置を取り除き、その後コンクリ
ート部の切断面を、全面に亘って削岩機によって厚さ１
０〜１５ｃｍ程度斫り、鉄筋の端部を露出させた後、新
規の伸縮装置を設置してから、前記鉄筋の露出部に新設
鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態でフレアー溶接して延長
するとともに、その他の鉄筋を配し、最後にコンクリー
トを打設する作業である。
に、鉄筋コンクリート製の橋梁においては、橋脚部分で
コンクリート床版同士が伸縮装置を介して接続されてい
るが、このコンクリート床版の端部に設けた伸縮装置が
最も損傷が大きく、その取替えが必要となっている。こ
の伸縮装置の取替え工事は、先ずコンクリート床版のコ
ンクリート部の端部を内部の鉄筋とともに回転カッター
やワイヤーソーイング装置で切断した後、コンクリート
床版の切断端部と伸縮装置を取り除き、その後コンクリ
ート部の切断面を、全面に亘って削岩機によって厚さ１
０〜１５ｃｍ程度斫り、鉄筋の端部を露出させた後、新
規の伸縮装置を設置してから、前記鉄筋の露出部に新設
鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態でフレアー溶接して延長
するとともに、その他の鉄筋を配し、最後にコンクリー
トを打設する作業である。
【０００４】ここで、最も問題となる作業は、コンクリ
ート部の斫り作業である。通常、この種の伸縮装置の取
替え工事は、交通規制を最短にするため集中工事とな
り、そのため斫り作業が深夜に及ぶ場合もあり、発生す
る騒音によって近隣住民に多大な迷惑をかけることにな
るのである。また、騒音発生がひどい場合には、工事そ
のものが近隣住民の苦情や実力行使によって中断させら
れることもある。
ート部の斫り作業である。通常、この種の伸縮装置の取
替え工事は、交通規制を最短にするため集中工事とな
り、そのため斫り作業が深夜に及ぶ場合もあり、発生す
る騒音によって近隣住民に多大な迷惑をかけることにな
るのである。また、騒音発生がひどい場合には、工事そ
のものが近隣住民の苦情や実力行使によって中断させら
れることもある。
【０００５】一方、東名高速道路や名神高速道路、ある
いは首都高速道路を始めとして、交通量の増加によって
慢性的な交通渋滞が発生している区間が存在し、その交
通渋滞を緩和するために、各地で車線の拡幅工事が行わ
れてきている。この車線の拡幅工事における問題は、前
述の伸縮装置の取替え工事にも共通する。既設のコンク
リート床版の端部を延長する場合、先ずコンクリート部
を内部の鉄筋とともに、切断し、それから切断面から厚
さ１０〜１５ｃｍ程度まで削岩機やウォタージェットで
コンクリート部を斫り、鉄筋の先端部を露出させ、そし
て既設鉄筋の端部に新設鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態
でエンクローズ溶接又は機械継手で連結し、最後にコン
クリートを打設するのである。この場合もコンクリート
部の斫り作業が、工期の長期化と騒音発生の最大の問題
となっている。
いは首都高速道路を始めとして、交通量の増加によって
慢性的な交通渋滞が発生している区間が存在し、その交
通渋滞を緩和するために、各地で車線の拡幅工事が行わ
れてきている。この車線の拡幅工事における問題は、前
述の伸縮装置の取替え工事にも共通する。既設のコンク
リート床版の端部を延長する場合、先ずコンクリート部
を内部の鉄筋とともに、切断し、それから切断面から厚
さ１０〜１５ｃｍ程度まで削岩機やウォタージェットで
コンクリート部を斫り、鉄筋の先端部を露出させ、そし
て既設鉄筋の端部に新設鉄筋を１０ｃｍ程度重ねた状態
でエンクローズ溶接又は機械継手で連結し、最後にコン
クリートを打設するのである。この場合もコンクリート
部の斫り作業が、工期の長期化と騒音発生の最大の問題
となっている。
【０００６】ここで、同径の鉄筋同士を同軸状に溶接す
る技術として、前述のエンクローズ溶接があるが、溶接
時間が長いため作業効率が悪くなり、現場向きではな
く、また発熱の熱容量が大きいため鉄筋に材質変化が生
じ、更に根本的に所定長さの溶接しろを確保するための
コンクリート部の斫り作業が必要となるのである。ま
た、鋼板の表面に鉄筋をスタッド溶接する技術は一般的
であるが、従来からスタッド溶接は、１５ｃｍ角以上の
面積を有する鉄板に溶接することが推奨されており、磁
気吹き現象のため常識的にもそのような場合に適用され
ていた。
る技術として、前述のエンクローズ溶接があるが、溶接
時間が長いため作業効率が悪くなり、現場向きではな
く、また発熱の熱容量が大きいため鉄筋に材質変化が生
じ、更に根本的に所定長さの溶接しろを確保するための
コンクリート部の斫り作業が必要となるのである。ま
た、鋼板の表面に鉄筋をスタッド溶接する技術は一般的
であるが、従来からスタッド溶接は、１５ｃｍ角以上の
面積を有する鉄板に溶接することが推奨されており、磁
気吹き現象のため常識的にもそのような場合に適用され
ていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】このように、スタッド
鉄筋を溶接する相手面は、かなり広い面積を有する板物
であることが常識であった。そのため、従来のスタッド
溶接技術は、略同径の鉄筋同士を溶接すること、更には
鉄筋が略水平な状況下で行うこと等は全く想定外であっ
た。
鉄筋を溶接する相手面は、かなり広い面積を有する板物
であることが常識であった。そのため、従来のスタッド
溶接技術は、略同径の鉄筋同士を溶接すること、更には
鉄筋が略水平な状況下で行うこと等は全く想定外であっ
た。
【０００８】そこで、本発明が前述の状況に鑑み、解決
しようとするところは、略同径の鉄筋同士を溶接するこ
とができるとともに、鉄筋が略水平な状況下でも良好に
溶接することが可能な鉄筋の突合せスタッド溶接方法及
びその装置を提供する点にある。
しようとするところは、略同径の鉄筋同士を溶接するこ
とができるとともに、鉄筋が略水平な状況下でも良好に
溶接することが可能な鉄筋の突合せスタッド溶接方法及
びその装置を提供する点にある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、前述の課題解
決のために、略同径の鉄筋同士を略水平な状況下でも良
好に溶接することが可能な鉄筋の突合せスタッド溶接方
法であって、既設鉄筋の端部周囲に、該既設鉄筋と直交
した導体面を有するアースクランプを着脱可能に装着す
るとともに、該アースクランプの導体面に耐熱性絶縁素
材からなるリング状のスタッドベースを押し当てた状態
で装着し、スタッド溶接ガンに装填したスタッド鉄筋の
先端を前記既設鉄筋の端面に接触させるとともに、該ス
タッド鉄筋の先端部周囲に配したフェルールを前記スタ
ッドベースに接合した状態でスタッド溶接してなり、前
記スタッドベースは、中心部に前記既設鉄筋の端部に挿
入可能な装着孔を有し、該装着孔の軸方向一側面には前
記アースクランプの導体面に押し当てる当接面を形成す
るとともに、装着孔の軸方向他側面には前記フェルール
の先端面を接合する接合面と、下部に中心角に対して６
０〜１８０°に設定した円弧状の突縁を形成したもので
あり、前記フェルールは、リング状の一端部に前記スタ
ッド鉄筋の先端部を挿入する挿着孔を形成するととも
に、他端部を拡径して内部に溶融金属溜となる空間部を
形成し、更に先端面の前記突縁に対応する部分は平坦面
とし、それ以外の部分にガス抜き溝を形成したものであ
る鉄筋の突合せスタッド溶接方法を確立した。ここで、
前記スタッドベースと前記フェルールとの接合面におい
て、凹凸嵌合構造によってフェルールの中心出しをして
なることが好ましい。
決のために、略同径の鉄筋同士を略水平な状況下でも良
好に溶接することが可能な鉄筋の突合せスタッド溶接方
法であって、既設鉄筋の端部周囲に、該既設鉄筋と直交
した導体面を有するアースクランプを着脱可能に装着す
るとともに、該アースクランプの導体面に耐熱性絶縁素
材からなるリング状のスタッドベースを押し当てた状態
で装着し、スタッド溶接ガンに装填したスタッド鉄筋の
先端を前記既設鉄筋の端面に接触させるとともに、該ス
タッド鉄筋の先端部周囲に配したフェルールを前記スタ
ッドベースに接合した状態でスタッド溶接してなり、前
記スタッドベースは、中心部に前記既設鉄筋の端部に挿
入可能な装着孔を有し、該装着孔の軸方向一側面には前
記アースクランプの導体面に押し当てる当接面を形成す
るとともに、装着孔の軸方向他側面には前記フェルール
の先端面を接合する接合面と、下部に中心角に対して６
０〜１８０°に設定した円弧状の突縁を形成したもので
あり、前記フェルールは、リング状の一端部に前記スタ
ッド鉄筋の先端部を挿入する挿着孔を形成するととも
に、他端部を拡径して内部に溶融金属溜となる空間部を
形成し、更に先端面の前記突縁に対応する部分は平坦面
とし、それ以外の部分にガス抜き溝を形成したものであ
る鉄筋の突合せスタッド溶接方法を確立した。ここで、
前記スタッドベースと前記フェルールとの接合面におい
て、凹凸嵌合構造によってフェルールの中心出しをして
なることが好ましい。
【００１０】そして、本発明は、横向きの既設鉄筋の端
部にスタッド鉄筋を同軸状に突合せて溶接する鉄筋の突
合せスタッド溶接装置であって、スタッド鉄筋を装填す
るスタッド溶接ガンと、前記既設鉄筋に着脱可能に装着
し、該既設鉄筋と直交した導体面を有するアースクラン
プと、前記既設鉄筋の端部周囲でアースクランプの導体
面に押し当てた状態で装着する耐熱性絶縁素材からなる
リング状のスタッドベースと、前記スタッド鉄筋の先端
部周囲に装着し且つ前記スタッドベースに接合可能なフ
ェルールとからなり、前記スタッドベースは、中心部に
前記既設鉄筋の端部に挿入可能な装着孔を有し、該装着
孔の軸方向一側面には前記アースクランプの導体面に押
し当てる当接面を形成するとともに、装着孔の軸方向他
側面には前記フェルールの先端面を接合する接合面と、
下部に中心角に対して６０〜１８０°に設定した円弧状
の突縁を形成したものであり、前記フェルールは、リン
グ状の一端部に前記スタッド鉄筋の先端部を挿入する挿
着孔を形成するとともに、他端部を拡径して内部に溶融
金属溜となる空間部を形成し、更に先端面の前記突縁に
対応する部分は平坦面とし、それ以外の部分にガス抜き
溝を形成したものである鉄筋の突合せスタッド溶接装置
を構成した。この場合も前記スタッドベースと前記フェ
ルールとの接合面において、凹凸嵌合構造によってフェ
ルールの中心出しをしてなることが好ましい。
部にスタッド鉄筋を同軸状に突合せて溶接する鉄筋の突
合せスタッド溶接装置であって、スタッド鉄筋を装填す
るスタッド溶接ガンと、前記既設鉄筋に着脱可能に装着
し、該既設鉄筋と直交した導体面を有するアースクラン
プと、前記既設鉄筋の端部周囲でアースクランプの導体
面に押し当てた状態で装着する耐熱性絶縁素材からなる
リング状のスタッドベースと、前記スタッド鉄筋の先端
部周囲に装着し且つ前記スタッドベースに接合可能なフ
ェルールとからなり、前記スタッドベースは、中心部に
前記既設鉄筋の端部に挿入可能な装着孔を有し、該装着
孔の軸方向一側面には前記アースクランプの導体面に押
し当てる当接面を形成するとともに、装着孔の軸方向他
側面には前記フェルールの先端面を接合する接合面と、
下部に中心角に対して６０〜１８０°に設定した円弧状
の突縁を形成したものであり、前記フェルールは、リン
グ状の一端部に前記スタッド鉄筋の先端部を挿入する挿
着孔を形成するとともに、他端部を拡径して内部に溶融
金属溜となる空間部を形成し、更に先端面の前記突縁に
対応する部分は平坦面とし、それ以外の部分にガス抜き
溝を形成したものである鉄筋の突合せスタッド溶接装置
を構成した。この場合も前記スタッドベースと前記フェ
ルールとの接合面において、凹凸嵌合構造によってフェ
ルールの中心出しをしてなることが好ましい。
【００１１】更に、前記アースクランプは、一対の挟持
アームの先端部に前記既設鉄筋の端部を挟持する挟持板
を着脱固定手段で取付け、前記挟持アームと挟持板は導
体で形成し、両挟持板は前記導体面を形成してなること
が好ましく、また前記アースクランプは、挟持アームの
先端部を側面視ヘ字形に屈曲させたものであることも好
ましい。
アームの先端部に前記既設鉄筋の端部を挟持する挟持板
を着脱固定手段で取付け、前記挟持アームと挟持板は導
体で形成し、両挟持板は前記導体面を形成してなること
が好ましく、また前記アースクランプは、挟持アームの
先端部を側面視ヘ字形に屈曲させたものであることも好
ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を添付図
面に基づき更に詳細に説明する。図１〜図４は本発明の
鉄筋の突合せスタッド溶接装置を示し、図中符号１は既
設鉄筋、２はスタッド鉄筋、３はアースクランプ、４は
スタッドベース、５はフェルール、６はコンクリートを
それぞれ示している。
面に基づき更に詳細に説明する。図１〜図４は本発明の
鉄筋の突合せスタッド溶接装置を示し、図中符号１は既
設鉄筋、２はスタッド鉄筋、３はアースクランプ、４は
スタッドベース、５はフェルール、６はコンクリートを
それぞれ示している。
【００１３】本発明の鉄筋の突合せスタッド溶接装置
は、既設鉄筋１の端部にスタッド鉄筋２を同軸状に突合
せて溶接する装置であり、スタッド鉄筋２を装填するス
タッド溶接ガン（図示せず）と、前記既設鉄筋１に着脱
可能に装着し、該既設鉄筋１と直交した導体面７を有す
るアースクランプ３と、前記既設鉄筋１の端部周囲でア
ースクランプ３の導体面７に押し当てた状態で装着する
耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッドベース４
と、前記スタッド鉄筋２の先端部周囲に装着し且つ前記
スタッドベース４に接合可能なフェルール５とから構成
されている。
は、既設鉄筋１の端部にスタッド鉄筋２を同軸状に突合
せて溶接する装置であり、スタッド鉄筋２を装填するス
タッド溶接ガン（図示せず）と、前記既設鉄筋１に着脱
可能に装着し、該既設鉄筋１と直交した導体面７を有す
るアースクランプ３と、前記既設鉄筋１の端部周囲でア
ースクランプ３の導体面７に押し当てた状態で装着する
耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッドベース４
と、前記スタッド鉄筋２の先端部周囲に装着し且つ前記
スタッドベース４に接合可能なフェルール５とから構成
されている。
【００１４】以下に各部について詳細に説明する。ここ
で、既設鉄筋１とスタッド鉄筋２は、同径の異形鉄筋で
あるが、丸棒状の鉄筋でも勿論構わず、また直径が大小
若干異なっても構わない。また、スタッド鉄筋２は、従
来公知の各種形状のものを用いることが可能である。そ
して、本発明に用いるスタッド溶接ガンは、従来から公
知のものを用いることが可能である。尚、本実施形態で
は、前記既設鉄筋１がコンクリート６に埋設されたもの
を想定しているが、本発明は適当な状態に既設鉄筋１が
固定されていれば適用可能である。
で、既設鉄筋１とスタッド鉄筋２は、同径の異形鉄筋で
あるが、丸棒状の鉄筋でも勿論構わず、また直径が大小
若干異なっても構わない。また、スタッド鉄筋２は、従
来公知の各種形状のものを用いることが可能である。そ
して、本発明に用いるスタッド溶接ガンは、従来から公
知のものを用いることが可能である。尚、本実施形態で
は、前記既設鉄筋１がコンクリート６に埋設されたもの
を想定しているが、本発明は適当な状態に既設鉄筋１が
固定されていれば適用可能である。
【００１５】前記アースクランプ３は、図１〜図３に示
すように、一対の挟持アーム８，８の基部を回動可能に
枢着するとともに、それぞれ挟持アーム８，８の先端部
に既設鉄筋１の端部を挟持する挟持板９，９を設け、更
に挟持アーム８，８の中間部にボルトと蝶ナットからな
る締結手段１０を備え、適宜な位置にアース線（図示せ
ず）の接続部１１を設けたものである。図中符号１２
は、挟持アーム８，８の枢着部を示している。ここで、
前記挟持板９，９は、スタッド溶接時に熱的損傷を受け
た場合に取り替えることができるように、前記挟持アー
ム８，８の先端部にボルト締め等の着脱固定手段で取付
けている。また、両挟持板９，９の接合面には、既設鉄
筋１の端部を受け入れる半円状の係合凹部１３を形成
し、前記締結手段１０で挟持アーム８，８を締め付けた
際に、両係合凹部１３，１３内に既設鉄筋１の端部を圧
接状態で保持できるようにしている。また、前記挟持ア
ーム８，８の先端部は側面視ヘ字形に角度αだけ屈曲さ
せており、既設鉄筋１の端部の露出長さが短い場合で
も、アースクランプ３の基部がコンクリート６の切断面
１４に接触しないようにしている。本実施形態では、前
述の角度αは３０度に設定している。
すように、一対の挟持アーム８，８の基部を回動可能に
枢着するとともに、それぞれ挟持アーム８，８の先端部
に既設鉄筋１の端部を挟持する挟持板９，９を設け、更
に挟持アーム８，８の中間部にボルトと蝶ナットからな
る締結手段１０を備え、適宜な位置にアース線（図示せ
ず）の接続部１１を設けたものである。図中符号１２
は、挟持アーム８，８の枢着部を示している。ここで、
前記挟持板９，９は、スタッド溶接時に熱的損傷を受け
た場合に取り替えることができるように、前記挟持アー
ム８，８の先端部にボルト締め等の着脱固定手段で取付
けている。また、両挟持板９，９の接合面には、既設鉄
筋１の端部を受け入れる半円状の係合凹部１３を形成
し、前記締結手段１０で挟持アーム８，８を締め付けた
際に、両係合凹部１３，１３内に既設鉄筋１の端部を圧
接状態で保持できるようにしている。また、前記挟持ア
ーム８，８の先端部は側面視ヘ字形に角度αだけ屈曲さ
せており、既設鉄筋１の端部の露出長さが短い場合で
も、アースクランプ３の基部がコンクリート６の切断面
１４に接触しないようにしている。本実施形態では、前
述の角度αは３０度に設定している。
【００１６】また、前記アースクランプ３を構成する挟
持アーム８，８と挟持板９，９は導体で形成し、両挟持
板９，９は前述の導体面７を形成するので、スタッド溶
接時の磁気吹き現象を緩和するのに要求される面積と形
状を有している。例えば、前記挟持板９は、本実施形態
では一辺が４〜５ｃｍで厚さが３〜５ｍｍ程度の板状の
ものを用いている。そして、前記係合凹部１３の寸法
は、既設鉄筋１の直径に応じて設定されており、異なる
直径の既設鉄筋１の場合には、それに合った係合凹部１
３を有する挟持板９に付け替えれば良い。
持アーム８，８と挟持板９，９は導体で形成し、両挟持
板９，９は前述の導体面７を形成するので、スタッド溶
接時の磁気吹き現象を緩和するのに要求される面積と形
状を有している。例えば、前記挟持板９は、本実施形態
では一辺が４〜５ｃｍで厚さが３〜５ｍｍ程度の板状の
ものを用いている。そして、前記係合凹部１３の寸法
は、既設鉄筋１の直径に応じて設定されており、異なる
直径の既設鉄筋１の場合には、それに合った係合凹部１
３を有する挟持板９に付け替えれば良い。
【００１７】前記スタッドベース４は、図４に示すよう
に、耐熱性絶縁素材、例えば後述のフェルール５と同種
のセラミックス素材で成形し、焼成したものであり、外
径は前記フェルール５の外径よりも大きくし、中心部に
前記既設鉄筋１の端部に挿入可能な装着孔１５を有し、
該装着孔１５の軸方向一側面には前記アースクランプ３
の導体面７に押し当てる当接面１６を形成するととも
に、装着孔１５の軸方向他側面にはガス抜き溝１７を有
する前記フェルール５の先端面を接合する接合面１８
と、下部に前記フェルール５と溶融金属を受ける円弧状
の突縁１９を形成したものである。ここで、前記突縁１
９は中心角に対して６０〜１８０°に設定している。ま
た、前記スタッドベース４の接合面１８には、上部側の
２箇所に突起２０，２０を形成し、該突起２０，２０と
前記突縁１９とでフェルール５の周囲を３点支持してそ
の中心出しを簡単に行えるようにしている。また、前記
スタッドベース４の軸方向の厚みは、その素材強度にも
よるが、３〜５ｍｍに設定しているが、それよりも厚く
ても構わないが、既設鉄筋１がコンクリート６に埋設さ
れたものであり、それを斫って既設鉄筋１の先端部を露
出させる場合には、なるべく薄い方がコンクリート６の
斫り量が少なくて済むので好ましく、また薄すぎると強
度面で問題となるので、適度な厚みとする。
に、耐熱性絶縁素材、例えば後述のフェルール５と同種
のセラミックス素材で成形し、焼成したものであり、外
径は前記フェルール５の外径よりも大きくし、中心部に
前記既設鉄筋１の端部に挿入可能な装着孔１５を有し、
該装着孔１５の軸方向一側面には前記アースクランプ３
の導体面７に押し当てる当接面１６を形成するととも
に、装着孔１５の軸方向他側面にはガス抜き溝１７を有
する前記フェルール５の先端面を接合する接合面１８
と、下部に前記フェルール５と溶融金属を受ける円弧状
の突縁１９を形成したものである。ここで、前記突縁１
９は中心角に対して６０〜１８０°に設定している。ま
た、前記スタッドベース４の接合面１８には、上部側の
２箇所に突起２０，２０を形成し、該突起２０，２０と
前記突縁１９とでフェルール５の周囲を３点支持してそ
の中心出しを簡単に行えるようにしている。また、前記
スタッドベース４の軸方向の厚みは、その素材強度にも
よるが、３〜５ｍｍに設定しているが、それよりも厚く
ても構わないが、既設鉄筋１がコンクリート６に埋設さ
れたものであり、それを斫って既設鉄筋１の先端部を露
出させる場合には、なるべく薄い方がコンクリート６の
斫り量が少なくて済むので好ましく、また薄すぎると強
度面で問題となるので、適度な厚みとする。
【００１８】前記フェルール５は、図４に示すように、
水平スタッド溶接の際に使用する公知のものを用いるこ
とが可能であり、セラミックス素材で成形し、焼成した
ものである。つまり、前記フェルール５は、リング状の
一端部に前記スタッド鉄筋２の先端部を挿入する挿着孔
２１を形成するとともに、他端部を拡径して内部に溶融
金属溜となる空間部２２を形成し、更に先端面に溶接時
に発生するガスの逃し穴となるガス抜き溝１７，…を形
成したものである。ここで、前記フェルール５の先端面
は、前記スタッドベース４の接合面１８に接合され、該
接合面１８とガス抜き溝１７，…とで、ガスの逃し穴が
形成されるが、前記突縁１９に対応する部分は平坦面２
３となしてガス抜き溝１７は形成していない。この平坦
面２３と前記接合面１８が密接し、更にその下方に前記
突縁１９が位置するので、空間部２２内に溶け出した溶
融金属が溢れ出して落下することがないようにしてい
る。
水平スタッド溶接の際に使用する公知のものを用いるこ
とが可能であり、セラミックス素材で成形し、焼成した
ものである。つまり、前記フェルール５は、リング状の
一端部に前記スタッド鉄筋２の先端部を挿入する挿着孔
２１を形成するとともに、他端部を拡径して内部に溶融
金属溜となる空間部２２を形成し、更に先端面に溶接時
に発生するガスの逃し穴となるガス抜き溝１７，…を形
成したものである。ここで、前記フェルール５の先端面
は、前記スタッドベース４の接合面１８に接合され、該
接合面１８とガス抜き溝１７，…とで、ガスの逃し穴が
形成されるが、前記突縁１９に対応する部分は平坦面２
３となしてガス抜き溝１７は形成していない。この平坦
面２３と前記接合面１８が密接し、更にその下方に前記
突縁１９が位置するので、空間部２２内に溶け出した溶
融金属が溢れ出して落下することがないようにしてい
る。
【００１９】そして、図１に示すように、コンクリート
６に埋設された既設鉄筋１にスタッド鉄筋２を溶接する
には、既設鉄筋１をコンクリート６と共に切断して端面
を露出させ、それから前記アースクランプ３を該既設鉄
筋１の端部に装着可能なだけその周囲のコンクリートを
斫って凹部２４を形成し、既設鉄筋１の端部を所定長さ
だけ露出させる。そして、前記アースクランプ３の挟持
板９，９の接合面に形成した両係合凹部１３，１３で、
既設鉄筋１の端部を先端を余して圧接状態で保持し、導
体面７が該既設鉄筋１に直交するように装着する。それ
から、前記既設鉄筋１の端部に、スタッドベース４の装
着孔１５を挿入して、当接面１６を導体面７に押し当て
る。そして、従来のスタッド溶接技術と同様に、スタッ
ド溶接ガンに装填したスタッド鉄筋２の先端を前記既設
鉄筋１の端面に接触させるとともに、該スタッド鉄筋２
の先端部に装着孔２１を挿入して挿着したフェルール５
の先端面を前記スタッドベース４の接合面１８に接合し
た状態でスタッド溶接するのである。ここで、スタッド
溶接の手法そのものは公知であり、先ず既設鉄筋１の端
面にスタッド鉄筋２の先端突起部を接触させ、両鉄筋
１，２に大電流を流しながらスタッド鉄筋２を若干後退
させて、両鉄筋間にアーク放電を持続させて、鉄筋の端
部が溶融した直後にスタッド鉄筋２を前進させて既設鉄
筋１の端部に溶接するのである。最後に、前記アースク
ランプ３を外し、フェルール５及びスタッドベース４を
ハンマーで軽く叩き、割って除去する。
６に埋設された既設鉄筋１にスタッド鉄筋２を溶接する
には、既設鉄筋１をコンクリート６と共に切断して端面
を露出させ、それから前記アースクランプ３を該既設鉄
筋１の端部に装着可能なだけその周囲のコンクリートを
斫って凹部２４を形成し、既設鉄筋１の端部を所定長さ
だけ露出させる。そして、前記アースクランプ３の挟持
板９，９の接合面に形成した両係合凹部１３，１３で、
既設鉄筋１の端部を先端を余して圧接状態で保持し、導
体面７が該既設鉄筋１に直交するように装着する。それ
から、前記既設鉄筋１の端部に、スタッドベース４の装
着孔１５を挿入して、当接面１６を導体面７に押し当て
る。そして、従来のスタッド溶接技術と同様に、スタッ
ド溶接ガンに装填したスタッド鉄筋２の先端を前記既設
鉄筋１の端面に接触させるとともに、該スタッド鉄筋２
の先端部に装着孔２１を挿入して挿着したフェルール５
の先端面を前記スタッドベース４の接合面１８に接合し
た状態でスタッド溶接するのである。ここで、スタッド
溶接の手法そのものは公知であり、先ず既設鉄筋１の端
面にスタッド鉄筋２の先端突起部を接触させ、両鉄筋
１，２に大電流を流しながらスタッド鉄筋２を若干後退
させて、両鉄筋間にアーク放電を持続させて、鉄筋の端
部が溶融した直後にスタッド鉄筋２を前進させて既設鉄
筋１の端部に溶接するのである。最後に、前記アースク
ランプ３を外し、フェルール５及びスタッドベース４を
ハンマーで軽く叩き、割って除去する。
【００２０】前記アースクランプ３の挟持板９，９で形
成される既設鉄筋１と直交した導体面７は、溶接面とな
る既設鉄筋１の端面に対してその周囲に十分な面積を確
保し、スタッド溶接時の磁気吹き現象を緩和する作用を
するのであり、この導体面７の存在によって同径鉄筋同
士の良好な水平スタッド溶接が可能となる。更に、前記
スタッドベース４は、溶接時に発生する高熱からアース
クランプ３を保護することと、溶融金属が溢れ出して落
下するのを防止し、鉄筋同士の接合部の減肉を抑制して
良好なスタッド溶接を実現することが主な作用である。
更に、前記スタッドベース４と前記フェルール５との接
合面において、前記突縁１９と突起２０，２０による凹
凸嵌合構造によってフェルール５の中心出し、ひいては
既設鉄筋１とスタッド鉄筋２との中心出しを行うことも
重要な作用である。前記スタッドベース４と前記フェル
ール５との凹凸嵌合構造は、前述の構造に限定されるも
のではなく、前記スタッドベース４の接合面１８に、前
記フェルール５の先端部の外周が嵌合し且つ前記ガス抜
き溝１７を塞がない程度の凹部を全体的に形成しても良
い。また、水平スタッド溶接する際に、前記スタッドベ
ース４及びフェルール５の上下が一目で分かる目印を付
けることも好ましく、前記突起２０，２０はその目印の
働きもする。
成される既設鉄筋１と直交した導体面７は、溶接面とな
る既設鉄筋１の端面に対してその周囲に十分な面積を確
保し、スタッド溶接時の磁気吹き現象を緩和する作用を
するのであり、この導体面７の存在によって同径鉄筋同
士の良好な水平スタッド溶接が可能となる。更に、前記
スタッドベース４は、溶接時に発生する高熱からアース
クランプ３を保護することと、溶融金属が溢れ出して落
下するのを防止し、鉄筋同士の接合部の減肉を抑制して
良好なスタッド溶接を実現することが主な作用である。
更に、前記スタッドベース４と前記フェルール５との接
合面において、前記突縁１９と突起２０，２０による凹
凸嵌合構造によってフェルール５の中心出し、ひいては
既設鉄筋１とスタッド鉄筋２との中心出しを行うことも
重要な作用である。前記スタッドベース４と前記フェル
ール５との凹凸嵌合構造は、前述の構造に限定されるも
のではなく、前記スタッドベース４の接合面１８に、前
記フェルール５の先端部の外周が嵌合し且つ前記ガス抜
き溝１７を塞がない程度の凹部を全体的に形成しても良
い。また、水平スタッド溶接する際に、前記スタッドベ
ース４及びフェルール５の上下が一目で分かる目印を付
けることも好ましく、前記突起２０，２０はその目印の
働きもする。
【００２１】次に、本発明によって同径の鉄筋同士を水
平スタッド溶接した試験結果を以下に示す。使用した母
材異形鉄筋（既設鉄筋１に対応する）は、Ｄ１６（ＫＤ
Ｓ４９０Ｄ）であり、異形スタッド（スタッド鉄筋２に
対応する）は、同種鋼材からなるＤ１６×３００（ＫＤ
Ｓ４９０Ｄ）である。この使用した鋼材の機械的性質
は、降伏点が３９３Ｎ／ｍｍ2、引張強度が５０４Ｎ／
ｍｍ2、伸びが２９％である。次の表１にスタッド溶接
した５本の試験体の引張試験結果を示すが、何れも外観
検査において良好であり、また破断位置は溶接部とは異
なる軸部であった。
平スタッド溶接した試験結果を以下に示す。使用した母
材異形鉄筋（既設鉄筋１に対応する）は、Ｄ１６（ＫＤ
Ｓ４９０Ｄ）であり、異形スタッド（スタッド鉄筋２に
対応する）は、同種鋼材からなるＤ１６×３００（ＫＤ
Ｓ４９０Ｄ）である。この使用した鋼材の機械的性質
は、降伏点が３９３Ｎ／ｍｍ2、引張強度が５０４Ｎ／
ｍｍ2、伸びが２９％である。次の表１にスタッド溶接
した５本の試験体の引張試験結果を示すが、何れも外観
検査において良好であり、また破断位置は溶接部とは異
なる軸部であった。
【００２２】
【表１】
【００２３】本発明の水平スタッド溶接方法は、その適
用範囲を限定するものではないが、橋梁、高架橋等のコ
ンクリート床版の伸縮装置の取り替え工事において、コ
ンクリート床版の車軸方向の配力筋（既設鉄筋１）を露
出させ、該配力筋にスタッド鉄筋２を溶接する場合に適
用すればより効果的である。また、本発明の水平スタッ
ド溶接方法は、橋梁、高架橋等の車線の拡幅工事におい
て、コンクリート床版の側部に露出させた主鉄筋（既設
鉄筋１）にスタッド鉄筋を溶接し、更にそのスタッド鉄
筋２に新設の主鉄筋を連結する場合に適用しても効果的
である。
用範囲を限定するものではないが、橋梁、高架橋等のコ
ンクリート床版の伸縮装置の取り替え工事において、コ
ンクリート床版の車軸方向の配力筋（既設鉄筋１）を露
出させ、該配力筋にスタッド鉄筋２を溶接する場合に適
用すればより効果的である。また、本発明の水平スタッ
ド溶接方法は、橋梁、高架橋等の車線の拡幅工事におい
て、コンクリート床版の側部に露出させた主鉄筋（既設
鉄筋１）にスタッド鉄筋を溶接し、更にそのスタッド鉄
筋２に新設の主鉄筋を連結する場合に適用しても効果的
である。
【００２４】また、本発明の鉄筋の突合せスタッド溶接
方法及びその装置は、略同径の鉄筋同士を水平スタッド
溶接するものであるので、前述のコンクリート床版の伸
縮装置の取替え工事や拡幅工事に用いる場合に限定され
るものではなく、コンクリート構造物に埋設された既設
鉄筋にスタッド鉄筋を溶接する場合や、更に広く一般の
鉄筋同士をスタッド溶接する場合に適用できることは、
本明細書及び図面の記載から明らかである。
方法及びその装置は、略同径の鉄筋同士を水平スタッド
溶接するものであるので、前述のコンクリート床版の伸
縮装置の取替え工事や拡幅工事に用いる場合に限定され
るものではなく、コンクリート構造物に埋設された既設
鉄筋にスタッド鉄筋を溶接する場合や、更に広く一般の
鉄筋同士をスタッド溶接する場合に適用できることは、
本明細書及び図面の記載から明らかである。
【００２５】
【発明の効果】以上にしてなる請求項１及び２に係る発
明の鉄筋の突合せスタッド溶接方法は、略同径の鉄筋同
士を中心出しをした状態で溶接することができるととも
に、鉄筋が略水平な状況下でも良好に溶接することがで
き、特に既設の鉄筋コンクリート構造物を部分的に切断
し、切断部に新設の鉄筋コンクリート部を構築する工法
において、コンクリート部の斫り作業を可及的に少なく
して工期の短縮化と騒音発生の低減化を図ることができ
る。更に、溶接部の外観検査において良好であり、また
引張試験においても破断位置は溶接部とは異なる軸部で
あるといった優れた結果が得られた。
明の鉄筋の突合せスタッド溶接方法は、略同径の鉄筋同
士を中心出しをした状態で溶接することができるととも
に、鉄筋が略水平な状況下でも良好に溶接することがで
き、特に既設の鉄筋コンクリート構造物を部分的に切断
し、切断部に新設の鉄筋コンクリート部を構築する工法
において、コンクリート部の斫り作業を可及的に少なく
して工期の短縮化と騒音発生の低減化を図ることができ
る。更に、溶接部の外観検査において良好であり、また
引張試験においても破断位置は溶接部とは異なる軸部で
あるといった優れた結果が得られた。
【００２６】請求項３〜６に係る発明の鉄筋の突合せス
タッド溶接装置によれば、略同径の鉄筋同士を中心出し
をした状態で溶接することができるとともに、鉄筋が略
水平な状況下でも良好に溶接することができ、特に既設
の鉄筋コンクリート構造物を部分的に切断し、切断部に
新設の鉄筋コンクリート部を構築する工法において、コ
ンクリート部の斫り作業を可及的に少なくして工期の短
縮化と騒音発生の低減化を図ることができる。更に、溶
接部の外観検査において良好であり、また引張試験にお
いても破断位置は溶接部とは異なる軸部であるといった
結果が得られた。また、アースクランプの熱的損傷を抑
制することができ、該アースクランプを繰り返し使用す
ることができるので、コスト削減に寄与することができ
るとともに、良好なスタッド溶接ができる。
タッド溶接装置によれば、略同径の鉄筋同士を中心出し
をした状態で溶接することができるとともに、鉄筋が略
水平な状況下でも良好に溶接することができ、特に既設
の鉄筋コンクリート構造物を部分的に切断し、切断部に
新設の鉄筋コンクリート部を構築する工法において、コ
ンクリート部の斫り作業を可及的に少なくして工期の短
縮化と騒音発生の低減化を図ることができる。更に、溶
接部の外観検査において良好であり、また引張試験にお
いても破断位置は溶接部とは異なる軸部であるといった
結果が得られた。また、アースクランプの熱的損傷を抑
制することができ、該アースクランプを繰り返し使用す
ることができるので、コスト削減に寄与することができ
るとともに、良好なスタッド溶接ができる。
【図１】異形鉄筋同士をスタッド溶接する前のセット状
態を示す部分断面図である。
態を示す部分断面図である。
【図２】アースクランプの平面図である。
【図３】要部の拡大断面図である。
【図４】スタッドベースとフェルールの斜視図であり、
（ａ）はスタッドベースとフェルールが離れた状態、
（ｂ）はスタッドベースとフェルールを接合した状態を
それぞれ示している。
（ａ）はスタッドベースとフェルールが離れた状態、
（ｂ）はスタッドベースとフェルールを接合した状態を
それぞれ示している。
１ 既設鉄筋
２ スタッド鉄筋
３ アースクランプ
４ スタッドベース
５ フェルール
６ コンクリート
７ 導体面
８ 挟持アーム
９ 挟持板
１０ 締結手段
１１ 接続部
１２ 枢着部
１３ 係合凹部
１４ 切断面
１５ 装着孔
１６ 当接面
１７ ガス抜き溝
１８ 接合面
１９ 突縁
２０ 突起
２１ 挿着孔
２２ 空間部
２３ 平坦面
２４ 凹部
Claims (6)
- 【請求項１】 略同径の鉄筋同士を略水平な状況下でも
良好に溶接することが可能な鉄筋の突合せスタッド溶接
方法であって、既設鉄筋の端部周囲に、該既設鉄筋と直
交した導体面を有するアースクランプを着脱可能に装着
するとともに、該アースクランプの導体面に耐熱性絶縁
素材からなるリング状のスタッドベースを押し当てた状
態で装着し、スタッド溶接ガンに装填したスタッド鉄筋
の先端を前記既設鉄筋の端面に接触させるとともに、該
スタッド鉄筋の先端部周囲に配したフェルールを前記ス
タッドベースに接合した状態でスタッド溶接してなり、
前記スタッドベースは、中心部に前記既設鉄筋の端部に
挿入可能な装着孔を有し、該装着孔の軸方向一側面には
前記アースクランプの導体面に押し当てる当接面を形成
するとともに、装着孔の軸方向他側面には前記フェルー
ルの先端面を接合する接合面と、下部に中心角に対して
６０〜１８０°に設定した円弧状の突縁を形成したもの
であり、前記フェルールは、リング状の一端部に前記ス
タッド鉄筋の先端部を挿入する挿着孔を形成するととも
に、他端部を拡径して内部に溶融金属溜となる空間部を
形成し、更に先端面の前記突縁に対応する部分は平坦面
とし、それ以外の部分にガス抜き溝を形成したものであ
ることを特徴とする鉄筋の突合せスタッド溶接方法。 - 【請求項２】 前記スタッドベースと前記フェルールと
の接合面において、凹凸嵌合構造によってフェルールの
中心出しをしてなる請求項１記載の鉄筋の突合せスタッ
ド溶接方法。 - 【請求項３】 横向きの既設鉄筋の端部にスタッド鉄筋
を同軸状に突合せて溶接する鉄筋の突合せスタッド溶接
装置であって、スタッド鉄筋を装填するスタッド溶接ガ
ンと、前記既設鉄筋に着脱可能に装着し、該既設鉄筋と
直交した導体面を有するアースクランプと、前記既設鉄
筋の端部周囲でアースクランプの導体面に押し当てた状
態で装着する耐熱性絶縁素材からなるリング状のスタッ
ドベースと、前記スタッド鉄筋の先端部周囲に装着し且
つ前記スタッドベースに接合可能なフェルールとからな
り、前記スタッドベースは、中心部に前記既設鉄筋の端
部に挿入可能な装着孔を有し、該装着孔の軸方向一側面
には前記アースクランプの導体面に押し当てる当接面を
形成するとともに、装着孔の軸方向他側面には前記フェ
ルールの先端面を接合する接合面と、下部に中心角に対
して６０〜１８０°に設定した円弧状の突縁を形成した
ものであり、前記フェルールは、リング状の一端部に前
記スタッド鉄筋の先端部を挿入する挿着孔を形成すると
ともに、他端部を拡径して内部に溶融金属溜となる空間
部を形成し、更に先端面の前記突縁に対応する部分は平
坦面とし、それ以外の部分にガス抜き溝を形成したもの
であることを特徴とする鉄筋の突合せスタッド溶接装
置。 - 【請求項４】 前記スタッドベースと前記フェルールと
の接合面において、凹凸嵌合構造によってフェルールの
中心出しをしてなる請求項３記載の鉄筋の突合せスタッ
ド溶接装置。 - 【請求項５】 前記アースクランプは、一対の挟持アー
ムの先端部に前記既設鉄筋の端部を挟持する挟持板を着
脱固定手段で取付け、前記挟持アームと挟持板は導体で
形成し、両挟持板は前記導体面を形成してなる請求項３
又は４記載の鉄筋の突合せスタッド溶接装置。 - 【請求項６】 前記アースクランプは、挟持アームの先
端部を側面視ヘ字形に屈曲させたものである請求項３〜
５何れかに記載の鉄筋の突合せスタッド溶接装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318524A JP3446734B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置 |
| KR1020027017758A KR100549446B1 (ko) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | 철근의 버트 스터드 용접방법 및 그 장치 및 철근콘크리트 구조물의 보수·확장 공법 |
| US10/311,343 US6906277B2 (en) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | Reinforcement butt stud welding method and device therefor and repairing/expanding method for ferroconcrete structure |
| CNB018123694A CN1235714C (zh) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | 钢筋的对接螺柱焊方法及其装置,以及钢筋混凝土构造物的修补、扩张施工法 |
| PCT/JP2001/005872 WO2002004163A1 (fr) | 2000-07-06 | 2001-07-06 | Procede et dispositif de soudage en bout d'un goujon de renforcement et procede de reparation / expansion pour une structure en beton arme |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000318524A JP3446734B2 (ja) | 2000-10-18 | 2000-10-18 | 鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003088525A Division JP3675447B2 (ja) | 2003-03-27 | 2003-03-27 | 鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002120069A JP2002120069A (ja) | 2002-04-23 |
| JP3446734B2 true JP3446734B2 (ja) | 2003-09-16 |
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ID=18797133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000318524A Expired - Fee Related JP3446734B2 (ja) | 2000-07-06 | 2000-10-18 | 鉄筋の突合せスタッド溶接方法及びその装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3446734B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
| CN105636733A (zh) * | 2013-08-26 | 2016-06-01 | 尼尔森焊钉焊接有限公司 | 用于将螺柱焊接至工件的套环 |
| CN106939559B (zh) * | 2017-04-01 | 2018-09-21 | 核工业西南勘察设计研究院有限公司 | 加强安装管的加工工艺方法 |
| CN107190999B (zh) * | 2017-05-18 | 2019-04-05 | 北京交通大学 | 一种木柱多功能抱箍及其制作方法 |
-
2000
- 2000-10-18 JP JP2000318524A patent/JP3446734B2/ja not_active Expired - Fee Related
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