JP3830482B2

JP3830482B2 - Ｆｒｐｍ管の曲管接合構造

Info

Publication number: JP3830482B2
Application number: JP2003354437A
Authority: JP
Inventors: 裕司西川; 泰宏井口
Original assignee: Kubota Corp
Current assignee: Kubota Corp
Priority date: 2003-10-15
Filing date: 2003-10-15
Publication date: 2006-10-04
Anticipated expiration: 2023-10-15
Also published as: JP2005121063A

Description

この発明は、ＦＲＰＭ管の曲管接合構造に関する。ここにＦＲＰＭ管とは、ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなる管をいい、この明細書では、以下ＦＲＰＭ管という。

繊維補強プラスチックよりなるＦＲＰ管、又はＦＲＰＭ管の曲管を形成する場合の接合手段として、図１１に示すように端面を管軸に対して斜めに切断したＦＲＰＭ管１、１の斜め切断端を突き合わせ、突き合わせた管端面２、２を一体に接合し、内外周に補強用の樹脂含浸マット４を盛り付けて接続した曲管の接合管５が知られている(特許文献１)。

ところで、これらの接合管５は通常地中に埋設されるので、接合管５には図２にＰで示すように埋戻土の土圧が加わり、また道路下の埋設管では、通行車両の重量も加わる。このため、これら接合管５は図１２に矢印Ｑで示すように扁平変形し、この結果、図１１に二点鎖線で示すように、曲げ外側では矢印Ｑ１、Ｑ１で示すように接合部が開き、曲げ内側では矢印Ｑ２、Ｑ２で示すように接合部が閉じる方向へ変形し、互いに干渉する恐れがある。従って、このような荷重による変形を防ぐため、従来では曲管部ではその周囲に防護コンクリートを打設し保護することが行われる。

しかし、管路においてこのような接合部毎に防護コンクリートを打設するのは手間がかかり、また施工時間もかかる。
そこで、上記のような外力が作用しても変形追従性を良くし管路の損傷をなくすため、図１３に示すように接続部分に弾性体を介在させることで、荷重による追従変形性をよくすることが提案されている(特許文献１)。
特開２０００-２９１８６４号

しかしながら、このようなＦＲＰＭ管によっても追従変形性には限度がありそれ以上の変形量となると曲げ内側の管壁同士が互いに近づきすぎ、接合部が干渉して破損することがある問題があった。特に、大径管となるほど変形量も大きくなるので曲がり内側部の矢印Ｑ２方向の軸方向変形量も大きくなり、管壁同士の干渉も起こし易くなる。

このため、安全策として曲管外周を防護コンクリートで防護するといった施工が結局必要となる場合が多いという問題があった。
この発明は、上記問題を解消し、土圧や通行車両の重量を受ける接合管、特に曲管であっても、変形追従性を高め、かつ容易に接続していくことを可能にすることを課題としてなされたものである。

この課題を達成するため本発明は、ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなるＦＲＰＭ管を、管軸を曲折させて接合してなる曲管であって、互いに突き合わせ接合される前記ＦＲＰＭ管の管端面のうち曲折内側になる部分の管端面が、互いに軸方向へ切り込まれ、突き合わせ時、曲折外側の管端面間より広い隙間が曲折内側の管端面間の突き合わせ面に形成されるようにされ、付き合わされる前記ＦＲＰＭ管の管端面間に弾性体を均一に介在させて接合されてなるものである。

この発明によれば、扁平化荷重が加わったときに、管壁が互いに管軸方向に近接する方向へ移動しようとしても、その部分だけが隙間が広くされ、圧縮変形量を大きくしているので曲げ内側部分の追従変形性がよくなり、接合部の剥離などの弊害が防止される。

次にこの発明の実施の形態である異形管の構造を説明する。
実施の形態１
図１は、この発明の実施の形態１であるＦＲＰＭ管の曲管接合構造の側面図、図２は図１の平面図、図３は図２のＡ-Ａ線断面図である。

ＦＲＰＭ管の曲管１０は、図２に示すように、管端２、２を斜めに切断したＦＲＰＭ管１、１の斜め切断端２、２同士を突合わすことで曲管１０を形成するようにされている。
そして、図１に示すように付き合わせたときに曲げ内側となる部分に互いに軸方向へ切り込まれた切り込み部６、６が設けられ、曲管１０の曲げ外側となる部分の隙間７(図２)より広い隙間８が形成されるようにされ、これらの隙間７、８に例えば機械的な変形に対して追従性の高いエポキシ樹脂系の充填材などのゴム状弾性を有する弾性体９が介挿されて曲管１０が接合により成形されている。

なお、上記実施の形態のＦＲＰＭ管の曲管接合構造として、曲げ内側の切り込み部は、中心角θ＝４５°〜１８０°(図示例は６０°)、切り込み部６の切り込み量ａを管壁同士が干渉を生じない最大値、即ち具体的には管径によっても異なるが５〜２０ｍｍ程度とされている。

上記実施の形態として、曲げ内側の切り込み６の形状を三角形状とし、中心角６０°となるように設けた場合を示したが、要は管が扁平変形した時に、曲げ内側の管壁同士が干渉しないようにされていればよく、従って、図４に示すように切り込み６を湾曲した形状、あるいは図５に示すように切り込みの張る中心角を６０°よりも大きく、１８０°に近い角度としても良い。

なお、図示は省略するが小径管のように変形量も少ない場合は、中心角θを４５°程度の小さい角度とすることもできる。
また、ＦＲＰＭ管１の管壁は図６に示すようにＦＲＰ層１３の外面にモルタル層１１を、更にその外面にＦＲＰ層１２を一体に積層されている。

従って、ＦＲＰＭ管１を接合する場合、図示のようにＦＲＰ層１２、１３を含む全体の層の端面１４を弾性体９により接着しても良いが、図７に示すように、内外のＦＲＰ層１２、１３を管端へ向けてテーパ状に研磨除去し、中心のモルタル層１１間に弾性体９を介挿し、テーパ状に研磨除去した部分と弾性体の内外層を樹脂含浸ガラス繊維マットなどからなる樹脂含浸層１４、１５で均一な層に積層接着しても良い。

また、この場合、曲げにより引っ張りの大きくなる曲げ外側部分７のみ図８に示すようにテーパ状の研磨加工を行い、圧縮側は樹脂含浸マットを省略ないしは、図示のようにＦＲＰ層１３のテーパ状の除去をすることなく、そのまま樹脂含浸マット１５を貼り付ける構成としても良い。

発明の実施例
次に、この発明の実施例について説明する。
口径６００〜３０００ｍｍの３０°曲管を図２、図６に示したように二つの短管を接合することにより形成した。

各短管２０、２１の接合端における曲げ内側の切り込みの形状は、図１、図２に示した形状とし、切り込み量ａを５〜１０ｍｍ、中心角θを６０°とした。
また、接合端面２、２間に介挿した弾性体は、エポキシ樹脂よりなる弾性体とし、その軸方向厚みは、図示のような比率の大きさとした。

なお、弾性体と管端面２との当接面は図６の構造とした。
比較例として、管端面に切り込み６を設けることなく、管端面間に弾性体を介して直接突き合わせ接合し試験に供した。

これらの曲管を図９に示すように横配置とし、管頂面に荷重Ｐを加え、曲管内側の干渉するたわみ率を測定しところ、図１０のグラフに示す結果となった。
図１０より明らかなように、比較例は荷重４４１ＫＮ(４５tonｆ)のときたわみ率４.９％で内側壁が干渉して破壊されたが、実施例の場合、荷重５８７ＫＮ(５９.９tonｆ)、たわみ率６.６％となるまで干渉せず、強度に優れることが判明した。

この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造を示す側面図である。図１の平面図である。図２のＡ−Ａ線断面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造の他の構成例を示す側面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造のさらに他の構成例を示す側面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造の要部断面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造の他の構成例の要部断面図である。この発明の実施の形態であるＦＲＰＭ管の接合構造のさらに他の構成例の要部断面図である。実施例の側面図である。荷重試験結果を示すグラフである。従来例の接合部分の構造を示す側断面図である。従来例の接合部分の構造を示す縦断面図である。他の従来例の接合部分の構造を示す側断面図である。

符号の説明

１ＦＲＰＭ管
２管端
６切り込み部
７曲げ外側の隙間
８切り込み部によって出来る隙間
９弾性体
１０ＦＲＰＭ管の曲管
１１モルタル層
１２外層ＦＲＰ層
１３内装ＦＲＰ層
１４積層接着剤層
１５積層接着剤層

Claims

ＦＲＰ内層の外面に中間層として樹脂モルタル層を、更にその外面にＦＲＰ外層を形成して三層を一体に構成してなる二つのＦＲＰＭ管を、管軸を曲折させて接合してなる曲管であって、互いに突き合わせ接合される前記ＦＲＰＭ管の管端面のうち曲折内側になる部分の管端面が、互いに軸方向へ切り込まれ、突き合わせ時、曲折外側の管端面間より広い隙間が曲折内側の管端面間の突き合わせ面に形成されるようにされ、付き合わされる前記ＦＲＰＭ管の管端面間に弾性体を均一に介在させて接合されてなるＦＲＰＭ管の曲管接合構造。
請求項１のＦＲＰＭ管の曲管接合構造において、モルタル層の内外面に一体に積層された前記ＦＲＰ層が、管端方向へ向けて層厚が薄くなるようにテーパ状に除去され、突き合わされた管端面間に弾性体が介在されて接合され、研磨除去された前記ＦＲＰ層部分と前記弾性体外面に樹脂含浸マットが前記除去したＦＲＰ層より厚くなるまで均一な層に盛り付けられてなるＦＲＰＭ管の曲管接合構造。