JP3658762B2

JP3658762B2 - 耐荷材の補強構造

Info

Publication number: JP3658762B2
Application number: JP2001172899A
Authority: JP
Inventors: 細川　　豊; 征夫岩崎; 俊也川原
Original assignee: 有限会社ライテク; 有限会社サンワ設計; 長崎不二コンクリート工業株式会社
Priority date: 2001-06-07
Filing date: 2001-06-07
Publication date: 2005-06-08
Anticipated expiration: 2021-06-07
Also published as: JP2002363923A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、積雪や落石等を受け止める防護柵や道路橋、標識、街路灯などの各種建造物あるいは鋼製砂防構造物を構成材など用いる耐荷材の補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から山腹の斜面部等に構築して落石や積雪等を受け止めて道路等への落下、流入を防止する防護柵が知られており、例えば、特開平７−１９７４２３号公報には、山腹の斜面部に間隔を置いて縦孔を穿孔し、この縦孔に建て込んだパイプ支柱を並設するとともに、これら各パイプ支柱に複数段のケーブルとともに金網を張設した落石等の防護柵が提案されている。
【０００３】
このような落石・雪崩保護構造物に用いる支柱の材料として、特開平６−１４６２２５号公報には、両端を開放した鋼管と、この鋼管の両端部に配置した与圧板と、鋼管内に軸方向に収納し、両端を前記与圧板に定着したアンポンドタイプの鋼線あるいは鋼棒と、鋼管内に充填したコンクリートとよりなる耐荷材（特許請求の範囲）が提案されている。この耐荷材では、補強材に緊張力を導入せず、耐荷材が変形すると、引張側の補強材が伸ばされるため、この時点で初めて緊張力が導入（公報第０００７段）される。そして、ＰＣ鋼棒によりコンクリートの抜け出し防止、及び補強により曲げ強度の上昇が可能（公報第００１７段）なことが記載されており、補強材としてはアンポンドタイプのＰＣ鋼棒が用いられている。また、特開平７−２６５１９公報には、支柱は鋼管内に、シース材で被覆されたアンポンドタイプのＰＣ鋼材を配置すると共に、鋼管内にコンクリートを充填して製作した剛性部材である。ＰＣ鋼材は支柱の引張側に配列し、各ＰＣ鋼材を製作時に緊張力を導入せずその両端が定着してあり、支柱に曲げ力が作用したときにＰＣ鋼材に緊張力が導入されるように配置する。（公報第００１３段）上記のものは、ＰＣ鋼材によりプレストストレスを付与していた従来例に対して、ＰＣ鋼材に緊張力を付与することなく、曲応力が加わると、該ＰＣ鋼材に緊張力が発生するように構成することにより、強度向上を図っている。しかし、これらのものはいずれもＰＣ鋼材等を用いることから、一般的の鉄筋などに比べ材料費と制作費が嵩むという問題がある。
【０００４】
また、この種の落石・雪崩等保護構造物とは異なるが、特開平７−６２７９２号公報には、引張材が緊張され、支圧板からコンクリートに軸方向にプレストが導入されている（公報特許請求の範囲の請求項３）コンクリート構造部材があり、この構造部材では、閉鎖断面形状の拘束部材と、拘束部材内に充填されるコンクリートと、コンクリートの両端面に密着し、コンクリートを挟み込む支圧板と、両支圧板を貫通してコンクリート中に軸方向に配置される引張材とから構成され、引張材と拘束部材が引張力を、コンクリートが圧縮力をそれぞれ独立して負担することにより引張力や圧縮材として、または曲げ材として使用されるものである（公報第００１４段）。そして、拘束部材を二重に配置（公報第００１６段）しており、コンクリートと拘束材を組み合わせることにより、圧縮耐力と靭性が上昇する（公報第００３２段）と記載されている。しかし、プレストレスを導入するには、上述したように材料費と製作費がかかるＰＣ鋼棒などが必要となり、また、公報の図２に示すように、断面円形の拘束部材を二重としその隙間及び内側の拘束部材内にコンクリートを充填した構造であるから、内外の拘束部材を位置決めしてから、コンクリートを充填しなければならず、その位置決め作業が煩雑となり、製造コストがかかることが予想される。
【０００５】
そこで、本発明は、比較的安価にして、荷重に対して強度の向上を図るとともに、製造が容易で製造コストの削減が可能な耐荷材の補強構造を提供することをその目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の耐荷材の補強構造は、中空状の鋼管の内周面に嵌合する筒型の補強材を形成し、この補強材の内周面に円周方向に連続する凹凸部を形成し、この凹凸部が円弧状凸部と円弧状凹部が交互に連続する波型凹凸部であり、前記補強材を前記鋼管内に挿入する共に、前記鋼管の内周面に前記補強材を一体化したものである。
【０００７】
この請求項１の構成によれば、鋼管内の補強材によって鋼管の断面係数が大きくなるから、耐荷材の荷重に対する応力を高めることができる。また、鋼管に加わる応力が分散し、変形や曲げに対する応力が向上するから、耐荷材を各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いた場合、荷重に対して強度が向上し、大きな耐荷力が得られる。
【０００８】
請求項２の耐荷材の補強構造は、請求項１記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材内にセメントを混合した混合材を充填したものである。
【０００９】
この請求項２の構成によれば、中空状の鋼管が中実構造となり、鋼管内に一体化した補強体と相俟って、耐荷材の荷重に対する応力を高めることができる。
【００１０】
請求項３の耐荷材の補強構造は、請求項１又は２項に記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材の内周面に内方に突出する補強リブを一体形成したものである。
【００１１】
この請求項３の構成によれば、補強材に補強リブを一体形成することにより、鋼管の断面係数がより大きくなるから、耐荷重性能をより一層を高めることができる。
【００１２】
請求項４の耐荷材の補強構造は、請求項１〜３記載の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材に、軸方向に沿う複数の補強鉄筋を一体的に設けたものである。
【００１３】
この請求項４の構成によれば、複数の補強鉄筋を一体化した補強体を鋼管の内側に一体化することにより、補強体に加えて補強鉄筋による補強効果も得られるから、耐荷材の耐荷重性能の向上を図ることができる。
【００１４】
請求項５の耐荷材の補強構造は、請求項１〜５記載の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造において、前記耐荷材が支柱、杭に用いられるとともに、前記鋼管内の前記補強体は、鋼管の下端から地上部までの２分の１以下の位置までの長さとしたものである。
【００１５】
この請求項５の構成によれば、耐荷材を支柱、杭に用い場合、支柱、杭は荷重を受けると、地上面位置において最大曲げ応力が発生するから、これに対する強度を向上するには、鋼管の全長に補強体を入れる必要はなく、鋼管の下端から地上部までの２分の１以下の位置までの長さでも充分な耐荷重性を得ることができ、材料コスト、重量軽減が可能となる。
【００１６】
【発明の実施形態】
以下、本発明の防護柵の実施例について図１〜図１４を参照して説明する。耐荷材１は、断面円形の鋼管２と、この鋼管２内に挿入配置した補強体３となら構成されている。図１に示すように補強体３は、支柱２の内周面に嵌合する中空筒状に形成されるとともに、該補強体３の内周面には円弧状凹部４と円弧状凸部５とが円周方向に連続した波型凹凸部６が形成されている。なお、本実施例では、鋼管２の外径は４００ｍｍで厚さ１２．０ｍｍである。一方、補強体３は、例えばクロムモリブデン鋼（ＪＩＳＧ４１０５）製で例えば鋳造或いは熱間鍛造などにより製造している。そして、波型凹凸部６において、最も肉薄な円弧状凹部５の厚みは８ｍｍで、最も肉厚な円弧凸部５の厚みは２４ｍｍである。また、円弧状凹部４と円弧状凸部５は２０度のピッチでは円周方向において交互に形成されている。このようにして鋼管２と別体で成形した補強体３を鋼管２の内周面に挿入する。この補強体３と鋼管２との固定手段としては、例えば、補強体３の外径を鋼管２の内径より若干径大に形成して鋼管２の内周面に補強体３を圧入固定する方法や、溶接などの手段などによって鋼管２と補強体３とを一体的に固着する。
【００１７】
なお、本実施例では図１では耐荷材１を構成する鋼管２を断面円形に形成した場合について説明したが、鋼管２の形状としては、断面円形に限定されるものでは無く、図２に示すように、角筒状の鋼管２Ａの内側に角筒状の補強体３Ａを一体化して耐荷材１Ａを構成してもよく、要は中空状の鋼管２,２Ａの内面に補強体３,３Ａを一体化すればよく、鋼管２,２Ａの形状として特に断面円形や断面角筒状に限定されるものではない。
【００１８】
次に、耐荷材１,１Ａの使用例について説明する。耐荷材１,１Ａは、各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いる。例えば、図３〜図６に示すように、断面円形状の鋼管２と補強体３で構成した耐荷材１は標識10、雪崩や落石等を受け止める防護柵15、街路灯16、防球ネット17の支柱20、あるいは、図７（Ａ）（Ｂ）に示すように、地すべり抑止杭22などとして使用する。また、角筒状の鋼管２Ａの内側に角筒状の補強体３Ａを一体化して構成した耐荷材１Ａは図８（Ａ）（Ｂ）及び図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、橋などの床板25を支える主桁26として用いる。このように、耐荷材１,１Ａは各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いることが可能であり、また、各種鋼管２，２Ａの内部に補強体３,３Ａを一体化することによって、耐荷材１,１Ａの強度が向上することから、これら耐荷材１,１Ａによって各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いた場合、荷重に対して強度が向上し、大きな耐荷力が得られる。なお、耐荷材１,１Ａを前述した各種の支柱20や杭22として用いる場合、図１０に示すように基礎Ｓなどに植設することになるから、鋼管２の内部に設ける補強体３は、鋼管２の下端から基礎Ｓ上の高さＨの約３分の１の高さ位置までの間に設けても充分な耐荷重性が得られる。すなわち、耐荷材１Ａを防護柵15や地すべり抑止杭22として用いる場合、雪崩・落石や地すべりによって防護柵15や地すべり抑止杭22が受ける荷重は地上面位置、すなわち基礎Ｓ上において最大曲げモーメントが発生するから、これに対しての強度を高めるためには、その支柱20や杭22となる鋼管２全長に補強体３を設ける必要はなく、鋼管２の上端の位置は地上部の支柱２の高さの３分の１程度でも充分な耐荷重性が得られる。このように、最大曲げ応力が発生する部分に高率的に補強体３を配置させることにより、充分な耐荷重性を得ることができとともに材料費削減及び重量軽減のメリットもある。
【００１９】
また、前記耐荷材１,１Ａは各種構造物の支柱、梁、杭などして用いる以外、鋼製砂防構造物を構成することも可能である。例えば、図１１に示す逆Ｖ字型に連結した鋼製スリット型ダム40のフレーム41や図１２に示す台形状に組んだ鋼製スリット型ダム45の柱材46や水平材47、図１３に示すように格子形鋼製ダム50の柱材51、水平梁52、斜梁53、図１４に示す門型に組んだ流木対策用の鋼製スリットダム60のフレーム61、特に最も荷重を受ける部分、すなわち、鋼製スリット型ダム40のフレーム41や鋼製スリット型ダム45の柱材46、門型の鋼製スリットダム60のフレーム61を耐荷材１で構成すれば、荷重に対して強度が向上し、大きな耐荷力が得られる。
【００２０】
以上のように本実施例では、耐荷材１,１Ａは、中空状の鋼管２，２Ａの内面に補強体３，３Ａを一体化して構成することにより、鋼管２，２Ａの断面係数が大きくなるから、耐荷材１,１Ａの荷重に対する応力を高めることができる。また、中空状の鋼管２，２Ａの内面に一体化する補強体３，３Ａは、その内周面に円弧状凹部４と円弧状凸部５とが円周方向に連続した波型凹凸部６を形成することにより、鋼管２，２Ａに加わる応力が分散し、変形や曲げに対する応力が向上する。したがって、これら各耐荷材１,１Ａを各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いたり、鋼製砂防構造物を構成した場合、荷重に対して強度が向上し、大きな耐荷力が得られる。また、各鋼管２，２Ａの内径に合わせて、別途、補強体３，３Ａを形成し、これを鋼管２，２Ａに組み込むだけで、鋼管２，２Ａに対する補強体３，３Ａの位置決めといった煩わしい作業も不要であり、極めて簡単に鋼管２，２Ａ内に補強体３，３Ａを組み込んで一体化することが可能であり、各耐荷材１,１Ａの製造も極めて簡易なものとなる。
【００２１】
図１５及び図１６は本発明の第２実施例を示しており、前記第１実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し、前記第１実施例と重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２２】
本実施例は、中空状の鋼管２，２Ａの内面に補強体３，３Ａを一体化して耐荷材１,１Ａを形成する点で前記第１実施例と共通する。そして、本実施例の耐荷材１,１Ａでは、補強体３，３Ａを一体化した鋼管２，２Ａの内部にさらに混合材として無収縮モルタル70を充填している。これにより、耐荷材１,１Ａが中実構造となり、より一層、耐荷重性能が向上し、耐荷材１,１Ａを各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いたり、鋼製砂防構造物を構成した場合、荷重に対して強度がより向上し、大きな耐荷力が得られる。
【００２３】
図１７〜図１９は本発明の第３実施例を示しており、前記各実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し、前記各実施例と重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２４】
本実施例では、補強体３の中間に内側に突設するリブ75を一体形成している。このリブ75には間隔をおいて複数の開口孔76が形成されている。このように、補強体３に内側にリブ75を一体形成することにより、前記各実施例の鋼管２に比べて鋼管２の断面係数がより大きくなるから、耐荷材１の荷重に対する応力を高めることができる。したがって、耐荷材１,１Ａを各種構造物の支柱、梁、杭などとして用いたり、鋼製砂防構造物を構成した場合、荷重に対して強度が向上し、大きな耐荷力が得られる。なお、本実施例においては、断面円形の鋼管２に補強体３を一体化して耐荷材１を構成た場合ついてのみ図示して説明し、断面角筒形に鋼管２Ａに補強体３Ａを一体化して耐荷材１Ａについて省略するが、耐荷材１Ａでも補強体３の中間に内側に突設するリブ75を一体形成することで耐荷材１Ａの耐荷重性能を高めることが可能である。
【００２５】
また、補強体３にリブ75を一体形成する本実施例においては、図１９に示すように、補強体３に内側に突設するリブ75は間隔をおいて複数、平行に形成することも可能である。このように相互に平行する多数のリブ75を形成すれば、これら各リブ75する各開口孔76に補強鉄筋77を通すことで鋼管２内に複数の補強鉄筋77を簡単に位置決め固定することができるとともに、補強体３に内側に突設するリブ75に加えて鋼管２内に組み込まれる補強鉄筋77によって耐荷材１の耐荷重性能が一層、高まる。
【００２６】
図２０は本発明の第４実施例を示し、前記各実施例と同一機能を有する部分には同一符号を付し、前記各実施例と重複する部分の説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００２７】
本実施例では、補強体80の軸方向に沿って複数の補強鉄筋81を一体化して補強体80を形成している。すなわち、補強体80を例えば鋳造により製造する際、補強体80の型（図示せず）の内部に予め複数の補強鉄筋81を組み込んで補強体80の材料となる溶融金属を流し込む。こうして、複数の補強鉄筋81を軸方向に一体化した補強体80を成形し、これを前記各実施例と同様、鋼管２の内側に一体化して耐荷材１を形成することにより、補強体80及びその補強体80に一体化した複数の補強鉄筋81によって耐荷材１の耐荷重性能の向上を図ることができる。
【００２８】
なお、本実施例においても、前記第３実施例と同様、断面円形の鋼管２に補強体80を一体化して耐荷材１を構成した場合ついてのみ説明したが、断面角筒形に鋼管２Ａに補強鉄筋81を一体化した補強体80を挿入配置しても耐荷材１Ａの耐荷重性能の向上を図ることができるも勿論可能である。
【００２９】
以上、本発明の各実施例について詳述したが、本発明は、前記各実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、鋼管の形状として断面円筒状のものと断面角筒状の場合を例にして説明したが、中空構造であれば、断面形状は何等限定されるものではない。また、耐荷材の使用例として標識、雪崩や落石等を受け止める防護柵、街路灯、防球ネットの支柱や地すべり抑止杭あるいは鋼製砂防構造物の構成材を示したが、これらに限定されるものではい。
【００３０】
【発明の効果】
請求項１の耐荷材の補強構造によれば、中空状の鋼管の内周面に嵌合する筒型の補強材を形成し、この補強材の内周面に円周方向に連続する凹凸部を形成し、この凹凸部が円弧状凸部と円弧状凹部が交互に連続する波型凹凸部であり、前記補強材を前記鋼管内に挿入する共に、前記鋼管の内周面に前記補強材を一体化したものであるから、製作が容易であるとともに、荷重に対して十分な強度が得られ、さらに、鋼管に加わる応力を分散させて変形や曲げに対する応力を向上させることができる。
【００３１】
請求項２の耐荷材の補強構造によれば、請求項１記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材内にセメントを混合した混合材を充填したものであるから、鋼管内に一体化した補強体と鋼管内に充填した混合材により、耐荷材の荷重に対する応力を高めることができる。
【００３２】
請求項３の耐荷材の補強構造によれば、請求項１又は２記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材の内周面に内方に突出する補強リブを一体形成したものであるから、補強材に一体形成する補強リブにより、鋼管の断面係数を増大させて耐荷材の耐荷重性能をより一層を高めることができる。
【００３３】
請求項４の耐荷材の補強構造によれば、請求項１〜３記載の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造において、前記補強材に、軸方向に沿う複数の補強鉄筋を一体的に設けたものであるから、補強鉄筋による補強効果も得られるから、耐荷材の耐荷重性能が向上する。
【００３４】
請求項５の耐荷材の補強構造によれば、請求項１〜４記載の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造において、前記耐荷材が支柱、杭に用いられるとともに、前記鋼管内の前記補強体は、鋼管の下端から地上部までの２分の１以下の位置までの長さとしたものであるから、耐荷材を支柱、杭に用い場合、最大曲げ応力が発生する部分に高率的に補強体を配置させることにより、充分な耐荷重性を得ることができとともに、材料コスト、重量軽減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す耐荷材の断面図である。
【図２】同上角筒状の鋼管を使用した場合を示す耐荷材の断面図である。
【図３】同上耐荷材を標識の支柱として用いた場合を示す正面図である。
【図４】同上耐荷材を防護柵の支柱として用いた場合を示す正面図である。
【図５】同上耐荷材を街路灯の支柱として用いた場合を示す正面図である。
【図６】同上耐荷材を防球ネットの支柱として用いた場合を示す正面図である。
【図７】同上地すべり防止杭として用いた場合を示し、図７（Ａ）は地すべり層の谷部側に地すべり防止杭を設置した場合を示し、図７（Ｂ）は地すべり層の山部側に地すべり防止杭を設置した場合を示している。
【図８】同上耐荷材を床板の主桁として用いた場合を示し、図８（Ａ）は側面図、図８（Ｂ）は床板の正面図である。
【図９】同上耐荷材を床板に組み込んだ主桁として用いた場合を示し、図９（Ａ）は側面図、図９（Ｂ）は床板の正面図である。
【図１０】同上耐荷材における補強体の位置を表す断面図である。
【図１１】同上耐荷材を逆Ｖ字型の鋼製スリット型ダムに用いた場合を示す斜視図である。
【図１２】同上耐荷材を台形型の鋼製スリット型ダムに用いた場合を示す斜視図である。
【図１３】同上耐荷材を台形型の鋼製スリット型ダムに用いた場合を示す斜視図である。
【図１４】同上耐荷材を流木対策用の鋼製スリットダムに用いた場合を示す斜視図である。
【図１５】本発明の第２実施例を示す耐荷材の断面図である。
【図１６】同上角筒状の鋼管を使用した場合を示す耐荷材の断面図である。
【図１７】本発明の第３実施例を示す耐荷材の断面図である。
【図１８】同上図１７のＡ−Ａ線断面図である。
【図１９】同上補強用リブに補強鉄筋を組み込んだ変形例を示す断面図である。
【図２０】本発明の第４実施例を示す耐荷材の断面図である。
【符号の説明】
１,１Ａ耐荷材
２,２Ａ鋼管
３,３Ａ,80 補強体
４円弧状凹部
５円弧状凸部
６波型凹凸部
20 支柱
22 杭
70 モルタル（混合材）
75 補強用リブ
81 補強鉄筋

Claims

中空状の鋼管の内周面に嵌合する筒型の補強材を形成し、この補強材の内周面に円周方向に連続する凹凸部を形成し、この凹凸部が円弧状凸部と円弧状凹部が交互に連続する波型凹凸部であり、前記補強材を前記鋼管内に挿入する共に、前記鋼管の内周面に前記補強材を一体化したことを特徴とする耐荷材の補強構造。
前記補強材内にセメントを混合した混合材を充填したことを特徴とする請求項１記載の耐荷材の補強構造。
前記補強材の内周面に内方に突出する補強リブを一体形成したことを特徴とする請求項１又は２記載の耐荷材の補強構造。
前記補強材に、軸方向に沿う複数の補強鉄筋を一体的に設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造。
前記耐荷材が支柱、杭に用いられるとともに、前記鋼管内の前記補強体は、鋼管の下端から地上部までの２分の１以下の位置までの長さであることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の耐荷材の補強構造。