JP3896318B2 - Steel pipe pile connection structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は鋼管杭同士を接続する接続構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
鋼管杭は、通常、ねじ継手その他の機械的な継手、又は現場溶接によって上下杭を接続し、長尺の基礎支持材等として供用されている。ねじ継手は鋼管杭端部にテーパねじなどからなる雄ねじを形成し、雌ねじを有するソケット等を用いて接続する。ねじ継手は加工が面倒で高価である。現場溶接は天候に支配される影響が大きく溶接資格者の確保の点でも難点がある。
【0003】
また、土木用の基礎杭では、杭外径より突設する厚さは、9mm以内に制限されているので、スリーブ継手等は構造上不可となる場合もある。
【0004】
このような要求に合致する技術として、簡易な構造で施工も容易な、現場溶接を必要としない継手であって、外径が鋼管杭の外径と同等の寸法であり、継手部の圧縮、引張、曲げ、ねじり強度が大きく、鋼管杭を地中に沈設するとき、杭に正回転又は逆回転の何れをも付与することができる、優れた鋼管杭の接続構造が開示されている。その技術手段は、杭軸方向圧着端面を有し互いに挿脱可能な雌円筒と雄円筒とからなり、雌円筒は、入り口側内面に、相互間隔を開けて円周方向に配設され内径が雄円筒の外周面に遊嵌する複数の内面突起を備え、雄円筒は、装入端側外面に、前記内面突起と交互に配設され外径が雌円筒の内周面に遊合する複数の外面突起を備え、内面突起及び外面突起はそれぞれ奥側端面にテーパを有し、このテーパは雄円筒を雌円筒中に挿入して回動したとき互いに接触し雄雌円筒を接続固定するテーパである鋼管杭の接続構造である(例えば、特許文献1参照)。
【0005】
【特許文献1】
特開2002−61174号公報(第2頁左欄42〜48行、同頁右欄1〜11行目)
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上記技術は、優れた接続技術であるが、継手部に上下杭のセンターラインが湾曲するような曲げが作用したときに、これに抵抗する部分が雄雌円筒の嵌入部の長さに依存することとなり、この部分の長さを長くとる必要がある。本発明は嵌入部の長さを格別な長さとすることなく、継手部の曲げ強度を十分に高めるように改善を施した技術を提供することを目的とする。また、杭を捻回したときに接続部に緩みが生ずるのを防止する簡易な手段を提供する。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するために開発されたもので、その技術手段は、互いに挿脱可能な真円筒から成る雌円筒と雄円筒とをそれぞれ端部に備えた上下鋼管杭からなり、雌円筒及び雄円筒は互いに遊嵌する断続凹凸を篏合面に備え、雄円筒を雌円筒中に挿入して回動したとき雄雌円筒杭軸方向圧着端面と雄雌円筒嵌合面に備えた断続凹凸の接触面のテーパとの協働により上下杭の雄雌円筒杭軸方向圧着端面を圧着して強固に固定する接続構造を備え、前記雄雌円筒杭軸方向圧着端面に印籠構造を備え、かつ、前記雌円筒の先端部外周の一部と、該雌円筒の先端部に当接する雄円筒の端面外周の対応する部分に、上下杭の接続固定後に上下杭の相対回転を防止するキーが嵌入するキー溝を備えたことを特徴とする鋼管杭接続構造である。印籠構造は、一般に、接合する部材の一方の端部の一部を突出させ、他方の端部にこれと嵌合する凹部を設けた構造である。本発明では、円筒同士の圧着端面の一方に円周溝を設け、他方の端面にこの円周溝に嵌入する突起を設け、円筒同士を接続したとき、上記端面に設けた円周溝と相手側の面の突起とが嵌入係止する構造である。このような印籠構造を雄雌円筒の圧着端面に設けることにより、鋼管杭の雄雌嵌合接続構造が曲げに対して抵抗する抵抗力が格段に向上する。
【0008】
また、この接続構造では、前記雌円筒の先端部外周の一部と、該雌円筒の先端部に当接する雄円筒の端面外周の対応する部分に、上下杭の雄雌円筒軸方向圧着端面を圧着して強固に接続固定した後に上下杭の相対回転を防止するキーが嵌入するキー溝を備えている。このキー溝にキーを外面から施すことにより、杭を逆転方向に捻回させても、接続固定構造がゆるむことなく、強固な接続状体を保持する。このキーの大きさ、数、配置等は、設計によって適正に定めることができる。また、このキーの固定は、ねじボルト等によって、脱落しないように設けることが可能である。
【0009】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図1は上鋼管杭30と下鋼管杭40の接続部に装着された実施例の接続構造の片側の肉のみを示す縦断面図で、接続前の状態を示している。適用される鋼管杭は外径400〜1500mm程度のものである。この接続構造は、下鋼管杭40の頭部に取付られた雌円筒10内に、上鋼管杭30の底部に取付られた雄円筒20を挿入するように構成されている。雌円筒10は、下側の鋼管杭40内に裏当て板41を当てて基部15を円周溶接42で取り付けられている。雄円筒20は、上側の鋼管杭30内に裏当て板31を当てて基部25を円周溶接32で取り付けられている。雌円筒10、雄円筒20の外径は鋼管杭30、40の外径とほぼ同等である。前述のように杭外径より9mm以内は突設してもよい。雌円筒10と雄円筒20は、それぞれ杭軸方向圧着端面11、21を有し、後に説明する内面突起13と外面突起23の接触面のテーパと協働して、この杭軸方向圧着端面11(又は21)で上下杭が強固に圧着される。図2は雌円筒10内に雄円筒20が嵌入されて上下杭が結合された状態を示している。
【0010】
図1のA−A矢視図を図3に示した。図3のB−B矢視断面を図4の下半分に、図3のC−C矢視断面を図4の上半分に示した。図3に示した例では、雌円筒10は、入り口側内面に、多数個の内面突起13を突出している。この内面突起13は、雌円筒内面の湾曲面に沿う円弧面を有し、雌円筒内面から等厚さで突出した円弧板状で、隣接する突起13同士が相互間隔を開けて円周方向に配設されている。相互間隔(弧状間隔)は内面突起13の幅(弧状幅)より僅かに広い寸法に設定されている。内面突起13の内径は雄円筒20の外周面22に遊嵌する寸法となっている。遊嵌とは僅かな隙間をもって嵌合する態様を言う。内面突起13の杭軸方向寸法は、雌円筒10と雄円筒20の挿入長さ寸法の半分より僅か小さく、また、内面突起13の奥側の面(入口側と反対の面)は、杭軸に直角な面に対して傾いたテーパ面18を形成している。内面突起13の頭部は先端部突起14となっており、軸方向圧着端面11より上方に突出している。また、円周上の一部に、雌円筒10の一部と合致するキー溝となる切欠19が設けられている。
【0011】
雄円筒20は、挿入端26側の外周面22に、上記雌円筒10の内面突起13と交互に多数個の外面突起23を突出している。この外面突起23は、雄円筒20の外周面から等厚さで突出する円弧板状をなしており、上記雌円筒10の内面突起13と幅寸法(弧状幅)が等しく、隣接突起23同士は相互間隔を開けて円周方向に配設されている。相互間隔(弧状間隔)は外面突起23の幅(弧状幅)より僅かに広い寸法に設定されている。外面突起23の外径は雌円筒10の内周面12に遊合する寸法となっている。遊合とは僅かな隙間をもって嵌合する態様を言う。外面突起23の杭軸方向寸法は、雌円筒10の内面突起13とほぼ等しい。すなわち、雄円筒20の挿入長さ寸法の半分より僅か小さく、また、外面突起23の奥側の面(挿入端27側と反対の面)は、雄円筒20を雌円筒10に挿入して外面突起23の幅(円弧幅)の分だけ回動したとき雌円筒10の内面突起13の奥側の面のテーパと密着するテーパ面28を有している。
【0012】
雄円筒20の外周面は雌円筒10の内面突起13の内径に遊合する寸法となっている。雌円筒10と雄円筒20とは、内面突起13と外面突起23とがスプライン継手のように軸方向に挿入可能になっており、雌円筒10内に雄円筒20を挿入した後、上杭を回動させると、内面突起13の奥側のテーパ面18と外面突起23の奥側のテーパ面18、28とがテーパによって圧着し、雌円筒10と雄円筒20が強固に結合される。雌円筒10、雄円筒20、内面突起13、外面突起23の寸法を適切に設計することによって、本発明の鋼管杭接続構造は強度の高いものとすることができる。
【0013】
本発明の雄雌円筒の結合について説明する。図1、図2は下側の鋼管杭に雌円筒を取付け、上側の鋼管杭に雄円筒を取り付けた態様となっているが、勿論、逆でもよい。図7に示すように、下杭上端の雌円筒10の内面突起13の相互間隔(弧状間隔)の部分に、上杭下端に取り付けた雄円筒20の外面突起23の円周方向位置を合わせて、つまり、内面突起13と外面突起23とが互い違いになるように位置させて、雄円筒20を雌円筒10内に上方方向から矢印61で示すように杭軸に沿って挿入する。図8に示すように、挿入長さ分を十分に挿入した後、図9に示すように、雄円筒20つまり、上鋼管杭30を、矢印62で示すように回動する。この回動によって、外面突起23の奥側のテーパ面28が内面突起13の奥側のテーパ面18に密着し、雄円筒20の杭軸方向圧着端面21とテーパ面18、28の密着面との間に雌円筒10の内面突起13を締め付ける。
【0014】
このとき、図2に示すように、雌円筒10の内面突起13の先端部突起14は雄円筒20の端面に設けた円周溝24内に嵌入し、突起13の頭部(突起)14と円周溝24は印籠構造となっている。一方、雄円筒20の外面突起23の先端部突起27も雌円筒10の当接面16に設けた円周溝17内に嵌入する。この部分も先端部突起27と円周溝17とは印籠構造を形成している。
【0015】
これらの印籠形式の嵌入により雄雌円筒10、20相互にかかる曲げに対して非常に大きな曲げ抵抗力が発生する。従って、この雄雌円筒による接続部が曲げに対して強固な接続構造となる。この締付力により、鋼管杭40の接続部は引っ張り、圧縮、曲げに対して強固な継手を形成する。
【0016】
次に本発明の逆転防止材について説明する。図3に示す雌円筒10と雄円筒20が図9に示すように結合されたときの状態を図5に示した。図5(a)は雌円筒10と雄円筒20の外面を示すもので、雌円筒10の先端部外周の一部と、該雌円筒の先端部に当接する雄円筒20の端面外周の対応する部分を拡大して示す。さらに詳しくは、内面突起13のテーパ面18と外面突起23のテーパ面28とが強固に上下円筒を結合したとき、雄円筒20のキー溝形成部(切欠)29と雌円筒10のキー溝形成部(切欠)19とが軸方向に一致する様子を示している。この一致したキー溝形成部(切欠)19、29に、円筒の外面から図5(b)に示すキー部材51を嵌め込む。雄円筒20側のキー溝形成部29にタップ孔53が形成されており、キー部材51にボルト孔52が設けられている。図6はキー部材51を取付けた状態を示す断面図である。
【0017】
鋼管杭は、回転させながら地中に沈設する場合が多く、また、回転方向を変更することもある。本発明の逆転防止材は、鋼管杭を逆転させる場合に、継手がゆるんだり、外れたりするのを好適に防止することができる。
【0018】
【発明の効果】
本発明は簡易な構造で施工も容易で、現場溶接を必要とせず、継手部が鋼管杭の外径と同等の寸法で強度が大きく、杭に正回転又は逆回転を付与することができ、安価な鋼管杭の接続構造について、さらに改善を加え、曲げに対して抵抗力の大きい杭の接続構造を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の接続構造の接続前の縦断面図である。
【図2】実施例の接続構造の接続後の縦断面図である。
【図3】図1のA−A矢視図である。
【図4】図3のB−B矢視図及びC−C矢視図である。
【図5】実施例の接続後の外面図及びキー部材の正面図である。
【図6】実施例の接続後の縦断面図である。
【図7】接続工程を示す説明図である。
【図8】接続工程を示す説明図である。
【図9】接続工程を示す説明図である。
【符号の説明】
10 雌円筒
11 軸方向圧着端面
12 内周面
13 内面突起
14 先端部突起
15 基部
16 当接面
17 円周溝
18 テーパ面
19 キー溝形成部(切欠)
20 雄円筒
21 軸方向圧着端面
22 外周面
23 外面突起
25 基部
26 当接面
27 先端部突起
28 テーパ面
29 キー溝形成部(切欠)
30 上鋼管杭
31 裏当て板
32 溶接
40 下鋼管杭
41 裏当て板
42 溶接
51 キー部材
52 ボルト孔
53 タップ孔
54 ボルト
61、62 矢印[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a connection structure for connecting steel pipe piles.
[0002]
[Prior art]
Steel pipe piles are usually used as long foundation support materials by connecting upper and lower piles by threaded joints or other mechanical joints or by field welding. The threaded joint is formed by forming a male screw such as a taper screw at the end of the steel pipe pile and using a socket having a female screw or the like. Threaded joints are cumbersome and expensive. In-situ welding is greatly influenced by the weather, and there is a difficulty in securing qualified welding personnel.
[0003]
Moreover, in the foundation pile for civil engineering, since the thickness protruding from the outer diameter of the pile is limited to 9 mm or less, the sleeve joint or the like may be structurally impossible.
[0004]
As a technology that meets these requirements, it is a joint that does not require on-site welding with a simple structure and is easy to construct, and has an outer diameter that is the same as the outer diameter of the steel pipe pile. An excellent steel pipe pile connection structure is disclosed that has high tensile, bending, and torsional strength and can impart either forward rotation or reverse rotation to the pile when the steel pipe pile is set in the ground. The technical means is composed of a female cylinder and a male cylinder which have a pile axial direction crimping end face and can be inserted into and removed from each other, and the female cylinder is arranged on the inner surface of the entrance side in a circumferential direction with a mutual interval. A plurality of inner surface protrusions that are loosely fitted to the outer peripheral surface of the male cylinder, and the male cylinder is arranged alternately with the inner surface protrusions on the outer surface of the charging end and has an outer diameter loosely engaged with the inner peripheral surface of the female cylinder. The inner surface protrusion and the outer surface protrusion each have a taper on the back end surface, and the taper contacts the male cylinder and the female cylinder when the male cylinder is inserted into the female cylinder and rotated. It is the connection structure of the steel pipe pile which is (for example, refer patent document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP 2002-61174 A (second page, left column,
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The above technique is an excellent connection technique, but when a bending that causes the center line of the upper and lower piles to bend acts on the joint part, the part that resists this depends on the length of the fitting part of the male and female cylinders. Therefore, it is necessary to increase the length of this portion. An object of this invention is to provide the technique which improved so that the bending strength of a joint part could fully be raised, without making the length of an insertion part exceptional length. Moreover, the simple means which prevents that a connection part loosens when a pile is twisted is provided.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been developed in order to solve the above problems, the technology means comprises upper and lower steel pipe pile with a female cylindrical male cylinder consisting detachably true cylindrical mutually to each end, the female The cylinder and male cylinder have intermittent irregularities that fit loosely on the mating surface, and when the male cylinder is inserted into the female cylinder and rotated, the male and female cylinder pile axial crimp end face and the male and female cylinder fitting surface are provided. with a connection structure for firmly fixed by crimping the male and female cylindrical axial pile crimped end surfaces of the upper and lower pile in cooperation with the taper of the contact surface of the intermittent irregularities, comprising a counter lock structure to the male and female cylindrical axial pile crimped end face And a key that prevents relative rotation of the upper and lower piles after connecting and fixing the upper and lower piles to a part of the outer periphery of the tip of the female cylinder and a corresponding part of the outer periphery of the end surface of the male cylinder that contacts the distal end of the female cylinder. It is the steel pipe pile connection structure provided with the keyway which inserts . In general, the stamping structure is a structure in which a part of one end of a member to be joined is protruded, and a recess that fits into the other end is provided. In the present invention, a circumferential groove is provided on one of the crimping end faces of the cylinders, a protrusion that fits into the circumferential groove is provided on the other end face, and when the cylinders are connected to each other, the circumferential groove provided on the end face and the counterpart This is a structure in which the protrusion on the side surface is fitted and locked. By providing such a stamping structure on the crimping end surface of the male and female cylinders, the resistance force that the male and female fitting connection structure of the steel pipe pile resists bending is remarkably improved.
[0008]
Further, in this connection structure , the male and female cylindrical axial crimping end faces of the upper and lower piles are provided on a part of the outer periphery of the tip of the female cylinder and a corresponding part of the outer periphery of the male cylinder that is in contact with the tip of the female cylinder. A key groove is provided in which a key for preventing relative rotation of the upper and lower piles is inserted after being firmly connected and fixed by crimping . By applying a key to the key groove from the outer surface, even if the pile is twisted in the reverse direction, the connection fixing structure is not loosened and a strong connection body is held. The size, number, arrangement, etc. of this key can be determined appropriately by design. The key can be fixed by a screw bolt or the like so as not to drop off.
[0009]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing only the meat on one side of the connection structure of the embodiment attached to the connection portion between the upper
[0010]
The AA arrow line view of FIG. 1 is shown in FIG. 3 is shown in the lower half of FIG. 4 and the CC cross section of FIG. 3 is shown in the upper half of FIG. In the example shown in FIG. 3, the
[0011]
The
[0012]
The outer peripheral surface of the
[0013]
The coupling of the male and female cylinders of the present invention will be described. 1 and 2 show a mode in which a female cylinder is attached to the lower steel pipe pile and a male cylinder is attached to the upper steel pipe pile, but of course, the reverse may be possible. As shown in FIG. 7, the circumferential position of the
[0014]
At this time, as shown in FIG. 2, the
[0015]
Due to the insertion of these seals, a very large bending resistance is generated against the bending between the male and
[0016]
Next, the reverse rotation preventing material of the present invention will be described. The state when the
[0017]
Steel pipe piles are often sunk in the ground while rotating, and the direction of rotation may be changed. The reverse rotation preventing material of the present invention can suitably prevent the joint from loosening or coming off when the steel pipe pile is reversed.
[0018]
【The invention's effect】
The present invention has a simple structure and is easy to construct, does not require on-site welding, has a large strength with a joint portion equivalent to the outer diameter of the steel pipe pile, and can impart forward or reverse rotation to the pile. The cheap steel pipe pile connection structure was further improved and a pile connection structure with high resistance to bending could be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a connection structure of an embodiment before connection.
FIG. 2 is a longitudinal sectional view after connection of the connection structure of the embodiment.
FIG. 3 is a view taken along arrow AA in FIG. 1;
4 is a view taken along arrows BB and CC in FIG. 3;
FIG. 5 is an external view after connection of the embodiment and a front view of the key member.
FIG. 6 is a longitudinal sectional view after connection of the embodiment.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a connection process.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing a connection process.
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a connection process.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
20
30 Upper
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