JP3856370B2 - Box-type reinforcement structure of branch pipe - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば水力発電施設等の水圧管路において使用される分岐管の補強構造に係り、特に水圧管路が大口径で流体圧が高い場合に適した分岐管の補強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
水力発電施設等の水圧管路において、管路を分流又は合流させるために、1本の主管に複数の枝管を接合した分岐管が用いられている。このような分岐管は、いくつかの管部を接合して構成されるものであるが、特に隣接する枝管同士が交わる部分の接合箇所には強い流体圧がかかるため、この交わり部に何らかの補強構造を設ける必要がある。
【0003】
一方、上記した分岐管では、分岐部において生じる流体のエネルギー損失を極力低減することも要求される。例えば、揚水式発電所の水圧管路のように、分流と合流の両方で使用される分岐管については、何れの場合においてもエネルギー損失をより小さくする必要がある。
【0004】
そこで、流体のエネルギー損失を極力低減すると共に、上記した交わり部に必要な強度を与える種々の分岐管の補強構造が提案されている。その従来の一例として、特公昭36−10880号公報に記載されているように、三日月状の補強桁を設けるようにしたものが提案されている。
【0005】
図5は、上記特公昭36−10880号公報に記載の「圧力導管用管分岐片」を説明する図であり、(a)は軸に水平方向の中央縦断面を、(b)は軸に垂直方向の中央縦断面を表している。
この従来の補強構造では、図5(a)及び(b)に示すように、主管A1は、円筒状の主管片A1aと、裁頭円錐状の主管片A1b、A1cを接合して形成されている。また、この主管A1に接合される一方の枝管A2は、円筒状の枝管片A2aと、裁頭円錐状の枝管片A2b、A2c、A2dを、それぞれ段差なく接合したものであり、他方の枝管A3も、円筒状の枝管片A3aと、裁頭円錐状の枝管片A3b、A3c、A3dを、それぞれ段差なく接合したものである。
【0006】
枝管片A2d、A3dの交わり部A5には、三日月状の補強桁A6の外周円弧部A6aが接合されている。また、この補強桁A6の内周円弧部A6bは、分岐管の内部に突き出して、その両端は交わり部A5の両端、すなわち主管A1と2つの枝管A2、A3の三者の接合箇所A7に達している。
【0007】
そして、図5に示す裁頭円錐状の枝管片A2d、A3dの部分をさらに細分化すると共に、補強桁A6を小型のものとすることについては、例えば特開平11−287378号公報に開示されているところである。図6は、特開平11−287378号公報に記載の「分岐管」を説明する図であり、(a)は軸に水平方向の中央縦断面を、(b)は軸に垂直方向の中央縦断面を表している。
【0008】
すなわち、上記公報に開示された従来の補強構造では、図6(a)及び(b)に示すように、枝管片B2dは、裁頭円錐状の枝管片B2d1、B2d2に、枝管片B3dは、裁頭円錐状の枝管片B3d1、B3d2に細分化されていて、三日月状の補強桁B6は、前述の図5における補強桁A6よりも小型化されたものが使用されている。
【0009】
この補強桁B6の外周円弧部B6aは、枝管片B2d1、B3d1の交わり部B51にのみ接合されていて、枝管片B2d2、B3d2の交わり部B52の方には達していない。また、分岐管の内部に突き出した補強桁B6の内周円弧部B6bの両端は、交わり部B51の両端付近に達するのみで、交わり部B52の方には延長されていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記した従来の分岐管の補強構造では、水圧管路が大口径で流体圧が高いものとなった場合には、以下に示すような問題点が生じてした。
先ず、例えば図5に示す従来の補強構造では、三日月形の補強桁A6は、隣接する2つの枝管A2、A3の裁頭円錐状の枝管片A2d、A3dの交わり部A5に設けられていて、その接合箇所は、主管A1と枝管A2、A3の三者の接合箇所A7に達するものとなっている。したがって、水圧管路が大口径のものとなったときは、補強桁全体の寸法が厚さも含めて極めて大きなものとなるため、これを鋼材で製作しようとすれば、製造コストが増大し、施工性も悪くなるという問題があった。
【0011】
一方、例えば図6に示す従来の補強構造の場合、補強桁B6は小型化されているが、これを大口径で流体圧の高い水圧管路に使用する場合には、補強桁B6の強度がもたず、高い応力を生じて分岐管が破壊するおそれがあるという問題があった。また、強度をもたせようとすれば、補強桁B6の板厚を、図5〜図6に示した従来の補強構造のものよりも更に厚いものとする必要があるが、そのような極めて厚い鋼板を加工して補強桁B6を製造するには、特殊な素材や加工技術が必要となり、工作性と製造コストの点で問題があった。
【0012】
本発明は、上記した従来の補強構造に見られた問題点に鑑みてなされたものであり、大口径で流体圧が高い水圧管路に使用する場合でも、極めて厚い鋼板を用いることなく十分な強度が得られ、しかも製造コストを低減することができる分岐管の補強構造を提供することを目的とするものである。
【0013】
【課題を解決するための手段】
上記した目的を達成するために、本発明の分岐管の補強構造は、1本の主管とこの主管に接合された複数の枝管よりなり、この枝管は円筒状の枝管片と裁頭円錐状の枝管片を接合して形成され、前記一の枝管の裁頭円錐状の枝管片とこれに隣接する他の枝管の裁頭円錐状の枝管片の交わり部に三日月状の補強桁を設けた分岐管の補強構造において、前記補強桁を、鋼材で形成された一対の三日月状の側板と、この側板の各内周円弧間に取付けた内フランジと、前記側板の各外周円弧間に取付けた外フランジにより箱型に形成し、その内部にコンクリートを打設した構成としたのである。
【0014】
このような構成の補強桁を用いたので、本発明の分岐管の補強構造は、大口径で流体圧が高い水圧管路に使用する場合でも、これに十分耐え得る強度が得られ、しかも製造コストを低減することができるのである。
【0015】
【発明の実施の形態】
本発明の分岐管の補強構造は、1本の主管とこの主管に接合された複数の枝管よりなり、この枝管は円筒状の枝管片と裁頭円錐状の枝管片を接合して形成され、前記一の枝管の裁頭円錐状の枝管片とこれに隣接する他の枝管の裁頭円錐状の枝管片の交わり部に三日月状の補強桁を設けた分岐管の補強構造において、前記補強桁を、鋼材で形成された一対の三日月状の側板と、この側板の各内周円弧間に取付けた内フランジと、前記側板の各外周円弧間に取付けた外フランジにより箱型に形成し、その内部にコンクリートを打設したものである。
【0016】
本発明の分岐管の補強構造によれば、鋼材とコンクリートによって形成された箱型の補強桁を用いることによって、大口径の水圧管路でも使用できる十分な強度が得られる。したがって、極めて厚い鋼板を加工して補強桁を製作する必要はなくなるので、製造コストを低減することができる。
【0017】
本発明の分岐管の補強構造において、箱型に形成された補強桁の内部構造は、特に限定をするものではない。
しかし、補強桁の部分には強い流体圧がかかるため、箱型構造とするだけではその流体圧に耐えられないことが予測される場合には、補強桁の内部に何らかの補強構造を設ける必要がある。
【0018】
そこで、本発明の分岐管の補強構造では、例えば一対の側板の間に垂直連結桁を配設し、さらに、この垂直連結桁と直交する向きに水平連結桁を配設する方がより望ましい。このようにすれば、箱型構造とされた補強桁の強度が一層向上するからである。
【0019】
また、本発明の分岐管の補強構造において、内フランジの形状や、内フランジ幅に対する外フランジの幅の比率は、特に限定をするものではない。
しかし、水圧管路として使用される分岐管では、分岐部において生じる流体のエネルギー損失を極力低減する必要があるため、補強桁の形状についても、水理特性の良いものとする必要がある。
【0020】
そこで、本発明の分岐管の補強構造では、内フランジの形状は、その外側面側に突き出した弧状の横断面を備えたものとし、かつ、内フランジの幅を外フランジの幅よりも狭くする方がより望ましい。このようにすれば、補強桁の形状は、枝管側から主管側に向けて先細りした形状となるので、補強桁の水理性能が向上し、流体のエネルギー損失を極力抑えることができるからである。
【0021】
また、本発明の分岐管の補強構造では、側板、内フランジ、外フランジの内側面や、上記垂直連結桁及び水平連結桁の表面には、ジベル又はスタッドを設ける方がより望ましい。このような突起物を設けることにより、打設されたコンクリートと上記各構成部材の間の密着性が高まり、補強桁の強度が向上するからである。
【0022】
また、前述のように垂直連結桁を設けるときは、あらかじめ垂直連結桁の一端にフェースプレートを取付けておく方がより望ましい。このようにすれば、一方の側板に垂直連結桁を取付けた後、他方の側板を取付ける際に、フェースプレートと側板をスロット溶接により接合することができるので、施工性が良くなるからである。また、同様の理由により、水平連結桁を設ける場合についても、フェースプレートを取付ける方が望ましい。
【0023】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図1〜図4に示す添付図面に基づいて説明する。
図1(a)は、本発明において使用する補強桁の縦断面を、(b)は、(a)におけるA−A’断面を表した図、図2(a)は、本発明の分岐管の箱型補強構造を縦及び横方向に切断した状態を、(b)は、軸に水平方向の中央縦断面を表した図、図3は、分岐管に対して一定の内水圧をかけた場合に、分岐管の内表面に生じる応力のシミュレーション結果を表したもので、(a)は従来例における結果を、(b)は本実施例における結果を表した図、図4は、分岐管に対して一定の内水圧をかけた場合に、分岐管の外表面に生じる応力のシミュレーション結果を表したもので、(a)は従来例における結果を、(b)は本実施例における結果を表した図である。
【0024】
本実施例の補強桁Pは、図1(a)及び(b)に示すように、鋼材で形成された三日月状の側板1a、1bと、この側板1a、1bの各内周円弧間に取付けた内フランジ2と、上記側板1a、1bの各外周円弧間に取付けた外フランジ3により、箱型に形成されている。内フランジ2と外フランジ3は、図1(a)に示すように弧状の部材であり、内フランジ2の両端2a、2bは、外フランジ3の両端3a、3bと接合されている。そして、この箱型に形成された補強桁Pの内部には、コンクリート4が打設されている。
【0025】
本実施例では、図1(b)に示すように、側板1a上の点1a1、1a2、1a3と、側板1b上の点1b1、1b2、1b3をそれぞれ結ぶ計3箇所の位置に、垂直連結桁5を配設している。この垂直連結桁5は、図1(a)に示すように、上下方向にも延設されて、外フランジ3上の点3a1/3b1、3a2/3b2、3a3/3b3とも接合されている。さらに、本実施例では、内フランジ2の中間点2cと外フランジ3の中間点3cを結ぶ高さ位置に、水平連結桁6を配設している。
【0026】
本実施例の分岐管の補強構造では、上記のように、補強桁Pの内部に垂直連結桁5と水平連結桁6を配設したので、箱型に形成された補強桁Pの強度は、一層向上することとなる。
【0027】
なお、図示しないが、側板1a、1b、内フランジ2、外フランジ3の内側面と、垂直連結桁5及び水平連結桁6の表面には、例えばスタッドを設けるようにしている。このような突起物を設けることにより、打設されたコンクリート4と上記各構成部材の間の密着性が高まるため、補強桁Pの強度は、一層向上することとなる。
【0028】
また、本実施例では、補強桁Pを製作する際に、あらかじめ垂直連結桁5の一端に、図1(b)に示すようなフェースプレートfを取付けている。このようにしたので、本実施例では、側板1aに垂直連結桁5を取付けた後、側板1bを取付ける際に、フェースプレートfと側板1bをスロット溶接により接合することができ、施工性が良くなる。なお、図示しないが、水平連結桁6の一端にも、同様のフェースプレートを取付けている。
【0029】
本実施例の分岐管は、図2(a)及び(b)に示すように、主管7に、これよりも小径の2本の枝管8、9を接合したものである。主管7は、円筒状の主管片7aと、裁頭円錐状の主管片7b、7cを段差なく接合して形成される。この主管7に接合される一方の枝管8は、円筒状の枝管片8aと、裁頭円錐状の枝管片8b、8c、8d、8eをそれぞれ段差なく接合して形成される。また、他方の枝管9も、円筒状の枝管片9aと、裁頭円錐状の枝管片9b、9c、9d、9eをそれぞれ段差なく接合したものである。
【0030】
このようにしたので、本実施例の箱型補強構造では、主管7側から、枝管8、9の分岐点に近づくにつれて管の直径は漸増する。したがって、分流の場合は主管7から各枝管8、9に至るまで、また、合流の場合は各枝管8、9から主管7に至るまで、何れの場合でも流路の方向転換角が緩やかになり、流体の方向転換を円滑に達成することができる。そして、前述の箱型に形成された補強桁Pの外フランジ3が、枝管8の裁頭円錐状の枝管片8c、8d、8eと、枝管9の裁頭円錐状の枝管片9c、9d、9eの各交わり部に接合されている。
【0031】
図2(a)及び(b)に示すように、本発明で使用する補強桁Pは、従来の補強桁と比べると、横方向の幅が広いものとなっている。しかし、本発明では、前述したように、補強桁Pを側板1a、1b、内フランジ2、外フランジ3により箱型に形成し、その内部にコンクリート4を打設した構成としたので、特殊な素材や加工技術は必要とせず、製造コストを低減することができる。
【0032】
なお、本実施例では、内フランジ2は、例えば半割パイプで形成しており、その横断面の形状は、図1(b)に示すように、内フランジ2の外側面側に突き出した弧状となるようにしている。さらに、本実施例では、図1(b)に示すように、内フランジ2の幅は、外フランジ3の幅よりも狭くなるようにしている。
【0033】
本実施例では、内フランジ2の形状を、その外側面側に突き出した弧状の横断面を備えたものとし、かつ、内フランジ2の幅を外フランジ3の幅よりも狭くしたので、図2(b)に示すように、補強桁Pの形状は、枝管8、9側から主管7側に向けて先細りした形状となっている。したがって、本実施例では、補強桁Pの水理性能が向上し、流体のエネルギー損失を極力抑えることができる。
【0034】
図3(a)は、定常使用状態に相当する一定内水圧(0.409014kgf/mm2 )が作用するものとして、従来の分岐管の補強構造を用いた主管70及び枝管80の内表面に生じるVon Mises相当応力を、FEMでシミュレーションした結果を表したものであり、図3(b)は、本実施例の箱型補強構造を用いた場合の同シミュレーション結果を表したものである。
【0035】
また、図4(a)は、上記と同じ条件において、従来の分岐管の補強構造を用いた主管70及び枝管80の外表面に生じるVon Mises相当応力を、FEMでシミュレーションした結果を表したものであり、図4(b)は、本実施例の箱型補強構造を用いた場合の同シミュレーション結果を表したものである。
なお、図3及び図4に示す応力コンタにおいて、実線で囲まれたA〜Hの領域は、以下の表1に示す範囲の応力を表している。
【0036】
【表1】

Figure 0003856370
【0037】
図3及び図4に示すシミュレーション結果より、本実施例の箱型の補強桁Pを用いた場合でも、著しい応力増加のないことが確認できる。すなわち、本発明による補強桁Pは、側板1a、1b、内フランジ2、外フランジ3により箱型に形成し、その内部にコンクリート4を打設したものであるが、分岐管の強度を低下させることはないものである。そして、本発明では、極めて厚い鋼板を用いることなく補強桁Pを製作できるので、大口径で流体圧の高い水圧管路に使用するときでも、水圧管路の口径に合致する大型の補強桁Pを容易に低コストで製造することができる。
【0038】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の分岐管の補強構造では、補強桁を、鋼材で形成された一対の三日月状の側板と、この側板の各内周円弧間に取付けた内フランジと、前記側板の各外周円弧間に取付けた外フランジにより箱型に形成し、その内部にコンクリートを打設した構成としたので、補強桁の製造コストを低減することができる。また、補強桁を大型化することができるので、大口径で流体圧の高い水圧管路でも使用できる十分な強度が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明において使用する補強桁の縦断面を、(b)は、(a)におけるA−A’断面を表した図である。
【図2】(a)は、本発明の分岐管の補強構造を縦及び横方向に切断した状態を、(b)は、軸に水平方向の中央縦断面を表した図である。
【図3】分岐管に対して一定の内水圧をかけた場合に、分岐管の内表面に生じる応力のシミュレーション結果を表したもので、(a)は従来例における結果を、(b)は本実施例における結果を表した図である。
【図4】分岐管に対して一定の内水圧をかけた場合に、分岐管の外表面に生じる応力のシミュレーション結果を表したもので、(a)は従来例における結果を、(b)は本実施例における結果を表した図である。
【図5】従来の分岐管の補強構造の一例を表した図である。
【図6】従来の分岐管の補強構造の他の一例を表した図である。
【符号の説明】
P 補強桁
1a、1b 側板
2 内フランジ
3 外フランジ
4 コンクリート
5 垂直連結桁
6 水平連結桁
7 主管
8、9 枝管
8a、9a 円筒状の枝管片
8b、8c、8d、8e 裁頭円錐状の枝管片
9b、9c、9d、9e 裁頭円錐状の枝管片
f フェースプレート[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a branch pipe reinforcement structure used in a hydraulic pipeline such as a hydroelectric power generation facility, and more particularly to a branch pipe reinforcement structure suitable for a case where the hydraulic pipeline has a large diameter and high fluid pressure. .
[0002]
[Prior art]
In a hydraulic pipe such as a hydroelectric power generation facility, a branch pipe in which a plurality of branch pipes are joined to one main pipe is used in order to branch or join the pipes. Such a branch pipe is constructed by joining several pipe parts. However, since strong fluid pressure is applied to the joint part of the part where adjacent branch pipes cross each other, there is some It is necessary to provide a reinforcing structure.
[0003]
On the other hand, in the above-described branch pipe, it is also required to reduce the energy loss of the fluid generated at the branch portion as much as possible. For example, for branch pipes that are used for both branching and merging, such as a hydraulic pipe of a pumped storage power plant, it is necessary to reduce energy loss in any case.
[0004]
In view of this, various branch pipe reinforcement structures have been proposed that reduce the energy loss of the fluid as much as possible and give the above-mentioned intersections the necessary strength. As an example of the prior art, as described in Japanese Patent Publication No. 36-10880, a crescent-shaped reinforcing girder is provided.
[0005]
FIG. 5 is a view for explaining the “pressure branch pipe branching piece” described in Japanese Patent Publication No. 36-10880, wherein (a) shows a horizontal central longitudinal section on the shaft, and (b) shows the shaft. It represents a central longitudinal section in the vertical direction.
In this conventional reinforcing structure, as shown in FIGS. 5A and 5B, the main pipe A1 is formed by joining a cylindrical main pipe piece A1a and truncated cone-shaped main pipe pieces A1b and A1c. Yes. Further, one branch pipe A2 joined to the main pipe A1 is formed by joining a cylindrical branch pipe piece A2a and a truncated conical branch pipe piece A2b, A2c, A2d without any step, The branch pipe A3 is also formed by joining a cylindrical branch pipe piece A3a and a truncated conical branch pipe piece A3b, A3c, A3d without any step.
[0006]
An outer circumferential arc portion A6a of a crescent-shaped reinforcing beam A6 is joined to the intersection A5 of the branch pipe pieces A2d and A3d. Further, the inner circumferential arc portion A6b of the reinforcing beam A6 protrudes into the branch pipe, and both ends thereof are at both ends of the intersection portion A5, that is, the joint A7 of the three parts of the main pipe A1 and the two branch pipes A2 and A3. Has reached.
[0007]
Further, subdividing the truncated cone-shaped branch pipe pieces A2d and A3d shown in FIG. 5 and making the reinforcing beam A6 small is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-287378. It is in place. 6A and 6B are diagrams for explaining a “branch pipe” described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-287378, in which FIG. 6A is a central longitudinal section in a horizontal direction on an axis, and FIG. 6B is a central longitudinal section in a direction perpendicular to the axis. Represents a surface.
[0008]
That is, in the conventional reinforcing structure disclosed in the above publication, as shown in FIGS. 6A and 6B, the branch pipe piece B2d is connected to the truncated cone-shaped branch pipe pieces B2d1 and B2d2 and the branch pipe piece. B3d is subdivided into frustoconical branch pipe pieces B3d1 and B3d2, and the crescent-shaped reinforcing beam B6 is smaller than the reinforcing beam A6 in FIG. 5 described above.
[0009]
The outer circumferential arc B6a of the reinforcing beam B6 is joined only to the intersection B51 of the branch pipe pieces B2d1 and B3d1, and does not reach the intersection B52 of the branch pipe pieces B2d2 and B3d2. Further, both ends of the inner circumferential arc B6b of the reinforcing beam B6 protruding into the branch pipe only reach the vicinity of both ends of the intersection B51, and are not extended toward the intersection B52.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional branch pipe reinforcing structure described above has the following problems when the hydraulic line has a large diameter and a high fluid pressure.
First, for example, in the conventional reinforcing structure shown in FIG. 5, the crescent-shaped reinforcing beam A6 is provided at the intersection A5 of the truncated cone-shaped branch pipe pieces A2d and A3d of the two adjacent branch pipes A2 and A3. And the junction location reaches the junction location A7 of the three of the main pipe A1 and the branch pipes A2 and A3. Therefore, when the hydraulic pipeline has a large diameter, the overall size of the reinforcing beam, including the thickness, becomes extremely large. There was a problem of worsening the nature.
[0011]
On the other hand, in the case of the conventional reinforcing structure shown in FIG. 6, for example, the reinforcing girder B6 is miniaturized. However, when this is used for a hydraulic pipe having a large diameter and high fluid pressure, the strength of the reinforcing girder B6 is low. However, there is a problem that the branch pipe may be broken due to high stress. In order to increase the strength, it is necessary to make the thickness of the reinforcing beam B6 thicker than that of the conventional reinforcing structure shown in FIGS. In order to manufacture the reinforcing girder B6 by processing the material, special materials and processing techniques are required, which is problematic in terms of workability and manufacturing cost.
[0012]
The present invention has been made in view of the problems seen in the above-described conventional reinforcing structure, and even when used in a hydraulic line having a large diameter and high fluid pressure, it is sufficient without using a very thick steel plate. An object of the present invention is to provide a reinforcing structure for a branch pipe that can provide strength and can reduce the manufacturing cost.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention comprises one main pipe and a plurality of branch pipes joined to the main pipe. The branch pipe has a cylindrical branch pipe piece and a truncated face. A crescent moon formed at the intersection of the truncated cone-shaped branch pipe piece of one branch pipe and the truncated cone-shaped branch pipe piece of the other branch pipe adjacent thereto formed by joining conical branch pipe pieces. In the reinforcing structure of the branch pipe provided with the shape-like reinforcing girder, the reinforcing girder includes a pair of crescent-shaped side plates made of steel, an inner flange attached between the inner peripheral arcs of the side plates, and the side plates It was formed into a box shape with outer flanges attached between the outer peripheral arcs, and concrete was placed inside.
[0014]
Since the reinforcing girder having such a configuration is used, the reinforcing structure of the branch pipe according to the present invention has sufficient strength to withstand even when used in a hydraulic pipe line having a large diameter and high fluid pressure, and is manufactured. Cost can be reduced.
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention includes a main pipe and a plurality of branch pipes joined to the main pipe. The branch pipe joins a cylindrical branch pipe piece and a truncated conical branch pipe piece. A branch pipe having a crescent-shaped reinforcing girder formed at the intersection of the truncated cone-shaped branch pipe piece of the one branch pipe and the truncated cone-shaped branch pipe piece of the other branch pipe adjacent thereto In this reinforcing structure, the reinforcing girder includes a pair of crescent-shaped side plates formed of steel, an inner flange attached between the inner peripheral arcs of the side plate, and an outer flange attached between the outer peripheral arcs of the side plate. Is formed into a box shape, and concrete is placed therein.
[0016]
According to the reinforcing structure of a branch pipe of the present invention, sufficient strength that can be used even with a large-diameter hydraulic pipe line can be obtained by using a box-type reinforcing girder formed of steel and concrete. Therefore, there is no need to process a very thick steel plate to manufacture a reinforcing beam, and the manufacturing cost can be reduced.
[0017]
In the branch pipe reinforcing structure of the present invention, the internal structure of the reinforcing beam formed in a box shape is not particularly limited.
However, since strong fluid pressure is applied to the reinforcement beam part, it is necessary to provide some reinforcement structure inside the reinforcement beam when it is predicted that the fluid pressure cannot be withstood only by the box structure. is there.
[0018]
Therefore, in the reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention, for example, it is more desirable to dispose a vertical connecting girder between a pair of side plates, and further dispose a horizontal connecting girder in a direction perpendicular to the vertical connecting girder. This is because the strength of the reinforcing girder having a box structure is further improved.
[0019]
In the branch pipe reinforcing structure of the present invention, the shape of the inner flange and the ratio of the width of the outer flange to the width of the inner flange are not particularly limited.
However, in the branch pipe used as the hydraulic pipe line, it is necessary to reduce the energy loss of the fluid generated in the branch portion as much as possible. Therefore, the shape of the reinforcing beam also needs to have good hydraulic characteristics.
[0020]
Therefore, in the reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention, the shape of the inner flange has an arc-shaped cross section protruding to the outer surface side, and the width of the inner flange is made smaller than the width of the outer flange. Is more desirable. In this way, the shape of the reinforcing girder is tapered from the branch pipe side to the main pipe side, so the hydraulic performance of the reinforcing girder is improved and the energy loss of the fluid can be suppressed as much as possible. is there.
[0021]
In the reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention, it is more preferable to provide a dowel or a stud on the inner surface of the side plate, the inner flange and the outer flange, and on the surfaces of the vertical and horizontal connection beams. This is because by providing such protrusions, the adhesion between the placed concrete and each of the above-described components is increased, and the strength of the reinforcing beam is improved.
[0022]
In addition, when the vertical connection beam is provided as described above, it is more preferable to attach a face plate to one end of the vertical connection beam in advance. By doing so, the face plate and the side plate can be joined by slot welding when attaching the other side plate after attaching the vertical connecting girder to one side plate, so that the workability is improved. For the same reason, it is desirable to attach the face plate even when a horizontal connection girder is provided.
[0023]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings shown in FIGS.
1A is a longitudinal cross-sectional view of a reinforcing girder used in the present invention, FIG. 1B is a view showing a cross section AA ′ in FIG. 1A, and FIG. 2A is a branch pipe of the present invention. Fig. 3B shows a state in which the box-type reinforcing structure is cut in the vertical and horizontal directions, (b) is a diagram showing a central longitudinal section in the horizontal direction on the shaft, and Fig. 3 shows a constant internal water pressure applied to the branch pipe. FIG. 4 shows a simulation result of stress generated on the inner surface of the branch pipe, (a) shows the result in the conventional example, (b) shows the result in the present embodiment, and FIG. 4 shows the branch pipe. The results of the simulation of the stress generated on the outer surface of the branch pipe when a constant internal water pressure is applied to the pipe are shown in (a) with the results in the conventional example and (b) with the results in the present embodiment. FIG.
[0024]
As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the reinforcing girder P of this embodiment is attached between crescent-shaped side plates 1a and 1b formed of steel and inner circumferential arcs of the side plates 1a and 1b. The inner flange 2 and the outer flange 3 attached between the outer peripheral arcs of the side plates 1a and 1b are formed in a box shape. As shown in FIG. 1A, the inner flange 2 and the outer flange 3 are arc-shaped members, and both ends 2 a and 2 b of the inner flange 2 are joined to both ends 3 a and 3 b of the outer flange 3. And concrete 4 is laid in the inside of the reinforcement girder P formed in this box shape.
[0025]
In this embodiment, as shown in FIG. 1 (b), the vertical connecting girder is located at a total of three positions connecting the points 1a1, 1a2, 1a3 on the side plate 1a and the points 1b1, 1b2, 1b3 on the side plate 1b. 5 is disposed. As shown in FIG. 1A, the vertical connecting girder 5 extends in the vertical direction and is also joined to points 3a1 / 3b1, 3a2 / 3b2, and 3a3 / 3b3 on the outer flange 3. Furthermore, in the present embodiment, the horizontal connecting girder 6 is disposed at a height position connecting the intermediate point 2c of the inner flange 2 and the intermediate point 3c of the outer flange 3.
[0026]
In the reinforcing structure of the branch pipe of the present embodiment, as described above, since the vertical connecting girder 5 and the horizontal connecting girder 6 are disposed inside the reinforcing girder P, the strength of the reinforcing girder P formed in a box shape is: This will be further improved.
[0027]
Although not shown, for example, studs are provided on the inner surfaces of the side plates 1a and 1b, the inner flange 2 and the outer flange 3, and the surfaces of the vertical connecting girder 5 and the horizontal connecting girder 6. By providing such a protrusion, the adhesion between the placed concrete 4 and each of the above constituent members is increased, and therefore the strength of the reinforcing beam P is further improved.
[0028]
In this embodiment, when manufacturing the reinforcing beam P, a face plate f as shown in FIG. 1B is attached to one end of the vertical connecting beam 5 in advance. As described above, in this embodiment, the face plate f and the side plate 1b can be joined by slot welding when the side plate 1b is attached after the vertical connection beam 5 is attached to the side plate 1a, and the workability is good. Become. Although not shown, a similar face plate is attached to one end of the horizontal connection beam 6.
[0029]
As shown in FIGS. 2A and 2B, the branch pipe of this embodiment is obtained by joining two branch pipes 8 and 9 having a smaller diameter than the main pipe 7. The main pipe 7 is formed by joining a cylindrical main pipe piece 7a and a truncated conical main pipe piece 7b, 7c without any step. One branch pipe 8 joined to the main pipe 7 is formed by joining a cylindrical branch pipe piece 8a and a truncated conical branch pipe piece 8b, 8c, 8d, 8e without any step. The other branch pipe 9 is also formed by joining a cylindrical branch pipe piece 9a and a truncated cone-shaped branch pipe piece 9b, 9c, 9d, 9e without any step.
[0030]
Since it did in this way, in the box-type reinforcement structure of a present Example, the diameter of a pipe | tube increases gradually as it approaches the branch point of the branch pipes 8 and 9 from the main pipe 7 side. Accordingly, in any case, the direction change angle of the flow path is gentle from the main pipe 7 to the branch pipes 8 and 9 in the case of the diversion and from the branch pipes 8 and 9 to the main pipe 7 in the case of the merge. Thus, the direction change of the fluid can be smoothly achieved. The outer flange 3 of the reinforcing girder P formed in the above-described box shape includes the truncated cone-shaped branch pipe pieces 8c, 8d, and 8e of the branch pipe 8, and the truncated cone-shaped branch pipe piece of the branch pipe 9. It is joined to each intersection of 9c, 9d, 9e.
[0031]
As shown in FIGS. 2 (a) and 2 (b), the reinforcing beam P used in the present invention has a wider width in the lateral direction than a conventional reinforcing beam. However, in the present invention, as described above, the reinforcing girder P is formed in a box shape by the side plates 1a, 1b, the inner flange 2, and the outer flange 3, and the concrete 4 is placed therein. No material or processing technology is required, and the manufacturing cost can be reduced.
[0032]
In the present embodiment, the inner flange 2 is formed of, for example, a half pipe, and the cross-sectional shape thereof is an arc shape protruding toward the outer surface side of the inner flange 2 as shown in FIG. It is trying to become. Furthermore, in this embodiment, as shown in FIG. 1B, the width of the inner flange 2 is made smaller than the width of the outer flange 3.
[0033]
In this embodiment, the shape of the inner flange 2 is provided with an arc-shaped cross section protruding to the outer surface side, and the width of the inner flange 2 is made narrower than the width of the outer flange 3. As shown in (b), the shape of the reinforcing beam P is tapered from the branch pipes 8 and 9 side toward the main pipe 7 side. Therefore, in this embodiment, the hydraulic performance of the reinforcing beam P is improved, and the energy loss of the fluid can be suppressed as much as possible.
[0034]
FIG. 3A shows that a constant internal water pressure (0.409014 kgf / mm 2 ) corresponding to the steady use state acts on the inner surfaces of the main pipe 70 and the branch pipe 80 using a conventional branch pipe reinforcement structure. The Von Mises equivalent stress produced is represented by FEM simulation results, and FIG. 3B represents the simulation results when the box-type reinforcing structure of this example is used.
[0035]
FIG. 4A shows the result of FEM simulation of the Von Mises equivalent stress generated on the outer surfaces of the main pipe 70 and the branch pipe 80 using the conventional reinforcing structure of the branch pipe under the same conditions as described above. FIG. 4B shows the simulation result when the box-type reinforcing structure of this example is used.
In the stress contour shown in FIG. 3 and FIG. 4, the regions A to H surrounded by the solid line represent the stress in the range shown in Table 1 below.
[0036]
[Table 1]
Figure 0003856370
[0037]
From the simulation results shown in FIGS. 3 and 4, it can be confirmed that there is no significant increase in stress even when the box-shaped reinforcing girder P of the present embodiment is used. That is, the reinforcing girder P according to the present invention is formed in a box shape by the side plates 1a, 1b, the inner flange 2, and the outer flange 3, and the concrete 4 is placed therein, but the strength of the branch pipe is reduced. There is nothing to do. And in this invention, since the reinforcement girder P can be manufactured without using a very thick steel plate, even when using it for the hydraulic pipe line with a large diameter and high fluid pressure, the large-sized reinforcement girder P that matches the diameter of the hydraulic pipe line Can be easily manufactured at low cost.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, in the reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention, a reinforcing girder includes a pair of crescent-shaped side plates formed of steel, an inner flange attached between the inner peripheral arcs of the side plates, and the side plates. Since the outer flange attached between the outer peripheral arcs is formed into a box shape and concrete is placed therein, the manufacturing cost of the reinforcing girder can be reduced. Further, since the reinforcing girders can be enlarged, a sufficient strength that can be used even in a hydraulic pipe line having a large diameter and high fluid pressure can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a longitudinal cross-sectional view of a reinforcing beam used in the present invention, and FIG. 1B is a view showing an AA ′ cross-section in FIG.
2A is a diagram showing a state in which a reinforcing structure for a branch pipe according to the present invention is cut in a vertical and horizontal direction, and FIG. 2B is a diagram showing a central longitudinal section in a horizontal direction about an axis.
FIG. 3 shows a simulation result of stress generated on the inner surface of a branch pipe when a constant internal water pressure is applied to the branch pipe. (A) shows the result in the conventional example, (b) shows It is a figure showing the result in a present Example.
4A and 4B show simulation results of stress generated on the outer surface of a branch pipe when a constant internal water pressure is applied to the branch pipe. FIG. 4A shows the result in the conventional example, and FIG. It is a figure showing the result in a present Example.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a reinforcing structure of a conventional branch pipe.
FIG. 6 is a view showing another example of a conventional reinforcing structure of a branch pipe.
[Explanation of symbols]
P Reinforcement beam 1a, 1b Side plate 2 Inner flange 3 Outer flange 4 Concrete 5 Vertical connection beam 6 Horizontal connection beam 7 Main tube 8, 9 Branch tube 8a, 9a Cylindrical branch tube pieces 8b, 8c, 8d, 8e Branch pipe pieces 9b, 9c, 9d, 9e frustoconical branch pipe pieces f faceplate

Claims (5)

1本の主管とこの主管に接合された複数の枝管よりなり、この枝管は円筒状の枝管片と裁頭円錐状の枝管片を接合して形成され、前記一の枝管の裁頭円錐状の枝管片とこれに隣接する他の枝管の裁頭円錐状の枝管片の交わり部に三日月状の補強桁を設けた分岐管の補強構造において、前記補強桁を、鋼材で形成された一対の三日月状の側板と、この側板の各内周円弧間に取付けた内フランジと、前記側板の各外周円弧間に取付けた外フランジにより箱型に形成し、その内部にコンクリートを打設したことを特徴とする分岐管の箱型補強構造。It is composed of one main pipe and a plurality of branch pipes joined to the main pipe. The branch pipe is formed by joining a cylindrical branch pipe piece and a truncated conical branch pipe piece. In the reinforcing structure of a branch pipe in which a crescent-shaped reinforcing girder is provided at the intersection of a frustoconical branch pipe piece and a frustoconical branch pipe piece of another branch pipe adjacent thereto, A pair of crescent-shaped side plates made of steel, an inner flange attached between the inner peripheral arcs of the side plate, and an outer flange attached between the outer peripheral arcs of the side plate are formed into a box shape, A box-type reinforcing structure for branch pipes, characterized by placing concrete. 前記補強桁の内部に垂直連結桁と水平連結桁を配設したことを特徴とする請求項1記載の分岐管の箱型補強構造。2. A box-type reinforcing structure for a branch pipe according to claim 1, wherein a vertical connecting girder and a horizontal connecting girder are disposed inside the reinforcing girder. 前記内フランジは、その外側面側に突き出した弧状の横断面を備えたものであって、その幅を前記外フランジの幅よりも狭くしたことを特徴とする請求項1又は2記載の分岐管の箱型補強構造。The branch pipe according to claim 1 or 2, wherein the inner flange has an arc-shaped cross section projecting to the outer surface side, and the width thereof is narrower than the width of the outer flange. Box-type reinforcement structure. 前記側板、前記内フランジ、前記外フランジの内側面と、前記垂直連結桁及び前記水平連結桁の表面に、ジベル又はスタッドを設けたことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の分岐管の箱型補強構造。The gibber or the stud is provided in the inner surface of the said side plate, the said inner flange, the said outer flange, and the surface of the said vertical connection beam and the said horizontal connection beam, The Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned. Box-type reinforcement structure for branch pipes. 前記垂直連結桁及び前記水平連結桁の一端にフェースプレートを取付け、このフェースプレートと前記側板をスロット溶接により接合したことを特徴とする請求項2乃至4の何れかに記載の分岐管の箱型補強構造。The box-type branch pipe according to any one of claims 2 to 4, wherein a face plate is attached to one end of the vertical connection beam and the horizontal connection beam, and the face plate and the side plate are joined by slot welding. Reinforced structure.
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