JP4279692B2 - 接合具およびプレキャストコンクリート部材の敷設方法 - Google Patents

接合具およびプレキャストコンクリート部材の敷設方法 Download PDF

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本発明は、暗渠または開渠を構築するためのプレキャストコンクリート部材同士を接合するための接合具およびこの接合具を用いたプレキャストコンクリート部材の敷設方法に関する。
一般に、下水道、共同溝、地下道等の暗渠1は、図7に示すような底壁部3aと頂壁部3bと両側壁部3cとから略方形状に形成されたボックスカルバート(プレキャストコンクリート部材)2を連ねて敷設して形成されている。このような暗渠1を、図8に示すように、シールド工法によって構築する場合が有る。この工法では、新設されるボックスカルバート2Aをシールド機4のジャッキ5a,5bによって既設のボックスカルバート2Bに押し付けて、これらのボックスカルバート2A,2Bを接合しながらシールド機4を前進させることにより、暗渠1を構築する。
ボックスカルバート2A,2Bを接合するための接合構造として、図9に示すような接合具を用いる方法が有る。この接合具は、各ボックスカルバート2A,2Bの接合端面に開口するように埋設した接合筒6と、これら接合筒6に両端が挿入される接合棒7と、接合棒7の両端部に挿入される円錐台状の拡張部材8とから構成されている。接合筒6、接合棒7および拡張部材8は、それぞれ鋼等の素材からなっている。接合筒6は、円筒状の部材であり、ボックスカルバート2A,2Bの端面に、その先端面がボックスカルバート2A,2Bの端面とが面一になるように複数個が埋設されている。接合筒6は、入口側のストレート部6aと、ストレート部6aの底部側において底部側に向かうにつれて次第に拡径する拡径部6bと、底板6cとにより構成されている。
接合棒7は、中央部7aが中実の円筒状の部材であり、両側端部にはそれぞれ軸方向に延びるスリット9が複数周方向に間隔を置いて形成されている。接合棒7は変形前は外径Dは一定であるが、接合時に両側端部に拡張部材8が強制的に挿入されることにより、端部7bがスリット9を拡げるように拡径して、変形前の直径Dから接合筒6の底部の径Bまで徐々に拡径する。このように形成された接合棒7の拡径部と、接合筒6の拡径部6bとが嵌合することによって、接合棒7と接合筒6が結合し、結果として、ボックスカルバート2A,2Bどうしが接合棒7を介して接合させられている。
このような構成の接合具を用いて暗渠1を形成するには、接合棒7の両端部に拡張部材8の小径側の先端部を臨ませ、ハンマー等の治具を用いて拡張部材8の後端部を叩いて、それぞれ拡張部材8を挿入して仮固定する。次に、図10に示すように、既設のボックスカルバート2Bに対向して配置された新設されるボックスカルバート2Aの接合面に埋設された接合筒6内に、接合棒7を拡張部材8の後端部が接合筒6の底板6cに接するまで挿入する。そして、シールド機4のジャッキ5a,5bを用いて、新設されるボックスカルバート2Aを、既設のボックスカルバート2Bに向けて押圧することにより、新設されるボックスカルバート2Aの端面から突出している接合棒7の端部をそれぞれ、既設のボックスカルバート2Bに埋設された接合筒6内に挿入する。
次に、新設されるボックスカルバート2Aを、既設のボックスカルバート2Bに向けてさらに押圧する。すると、各接合筒6の底板6cがそれぞれ、接合棒7の両端部に挿入された拡張部材8の後端を押圧し、拡張部材8が接合棒7の両端部内にさらに挿入され、接合棒7の両端部7bを、接合筒6のテーパ面に向けて徐々に押し広げる。そして、両ボックスカルバート2A,2Bの端面同士が接合されると、拡張部材8が接合棒7の両端部内に完全に挿入されて、接合棒7が接合筒6内から抜けなくなる。これにより、ボックスカルバート2A,2Bの接合状態が保持されて、ボックスカルバート2A,2Bが仮止めされる。
その後、互いに接合されて仮止めされた2またはそれ以上のボックスカルバート2を、本止めする。本止めの方法は、例えば、一対のボックスカルバート2A,2Bの両側壁部3c、3cにそれぞれ、高張力ボルトを挿通し、この高張力ボルトにナットを締結することにより、ボックスカルバート2どうしを結合する方法や、いくつかのボックスカルバート2A,2Bの両端に内部を挿通する緊張部材(ワイヤ)を緊張させることにより結合する方法等が有る。このようにして、ボックスカルバート2を複数個連ねて敷設することにより、暗渠1を形成する。なお、上記のような接合構造は、大きな結合力が要求されない用途では、本結合手段として用いることもできる。
しかしながら、上記のような従来の接合具を用いる接合方法では、接合棒やボックスカルバートを移動させる際に、接合棒の両端部に仮固定された拡張部材が振動等によって外れ落ちたり、芯ずれしたりする可能性が有る。拡張部材が外れ落ちた場合や芯ずれしたことを気が付かずに作業を進めると、接合が不完全になったり、拡張部材や接合棒がボックスカルバートの端面と衝突して破損したりする可能性が有る。
本発明は、上記事情に鑑みて為されたもので、プレキャストコンクリート部材どうしの接合を円滑に行うことができるような接合具およびプレキャストコンクリート部材の敷設方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、請求項1に記載の接合具は、暗渠または開渠を構築するためのプレキャストコンクリート部材同士を接合するための接合具であって、底部側拡径部を有するとともに前記各プレキャストコンクリート部材の端面に先端側を開口させるように該プレキャストコンクリート部材内に埋設された接合筒と、前記各接合筒内に両端部を前記底部側拡径部に沿って拡径させた状態で挿入させて該接合筒と係合する円筒状の接合棒と、前記接合棒の両端部内に該両端部を拡径させるように挿入された円錐台状の拡張部材とを備え、前記拡張部材の前記先端側部分には軸方向に延びる円柱部が形成され、該円柱部の外周面には複数の凸部が形成され、前記円柱部は該凸部を介して前記接合棒の内周面に接した状態とされ、前記接合棒は、内周面または外周面にねじが形成された一対の筒状の挿入部材と、これらの挿入部材の前記ねじに螺合するねじが両端部に形成されて、前記両挿入部材を一直線状に連結する棒状の連結部材とを備えていることを特徴とする。
請求項1に記載の発明において、接合具を用いて、暗渠または開渠を構築するためのプレキャストコンクリート部材(例えば、ボックスカルバート、アーチカルバート、U型ブロック(U型フリューム、U型水路)等)同士を接合するには、拡張部材の先端の円柱部を接合棒の両端部にそれぞれ挿入して取り付ける。接合棒の両端部に拡張部材を取り付けた状態で、これらの両端部を互いに接合されるプレキャストコンクリート部材の接合筒内に位置させる。この状態で、シールド機のジャッキ等により両プレキャストコンクリート部材の端面同士が圧接するまで、一方のプレキャストコンクリート部材を他方のプレキャストコンクリート部材に向けて押圧する。すると、接合筒の底面が拡張部材の後端を押圧するため、これらの拡張部材が接合棒の両端部内に完全に挿入されて、接合棒の両端部を外周方向に押し広げる。これにより、接合棒の両端部が接合筒の底部の拡径部に沿って拡径されるため、接合棒が接合筒内から抜けなくなり、プレキャストコンクリート部材同士の接合状態が保持される。
また、接合棒が一対の挿入部材と連結部材とから構成されているので、連結部材の長さを変更することにより接合棒の長さが自在に変更可能になるため、プレキャストコンクリート部材に設けられる接合筒の深さが容易に変更可能である。また、接合棒が、一対の挿入部材と連結部材とに分離自在に設けられているので、接合棒を各部材に分離したコンパクトな状態で、この接合棒の運搬や収納が行われる。
請求項2に記載の接合具は、請求項1に記載の発明において、前記接合筒には、先端側に向けて拡がるテーパ状のガイド部が形成されていることを特徴とする。
請求項2に記載の発明においては、先端側に向けて拡がるテーパ状のガイド部が形成されているので、接合棒のを挿入が円滑に行われる。
請求項3に記載の接合具は、請求項1または請求項2に記載の発明において、前記接合棒の端部の外周面および前記接合筒の内周面の少なくとも一方には凹凸を有する係止面が形成されていることを特徴とする。
請求項3に記載の発明においては、接合棒の端部の外周面および接合筒の内周面の少なくとも一方には凹凸を有する係止面が形成されているので、拡張部材が接合棒の両端部に挿入されて接合棒の端部が拡張したとき、凹凸を有する係止面が接合棒の端部の外周面および接合筒の内周面の間の係合作用を強化する。
請求項4に記載のプレキャストコンクリート部材の敷設方法は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の接合具を用いて、前記プレキャストコンクリート部材を複数個連ねて敷設するプレキャストコンクリート部材の敷設方法であって、前記拡張部材として前記円柱部の前記凸部の外径が前記接合棒の内径よりやや大きいものを選択する工程と、前記接合棒の両端部に前記拡張部材の前記円柱部を挿入して、前記円柱部を前記接合棒に強制的に嵌合させる工程と、新設される前記プレキャストコンクリート部材の前記接合筒内および既設の前記プレキャストコンクリート部材の前記接合筒内に、前記拡張部材の前記円柱部を挿入した前記接合棒の両端部をそれぞれ挿入する工程と、前記接合棒の両端部がそれぞれ、前記両プレキャストコンクリート部材の前記両接合筒内に挿入された状態で、新設される前記プレキャストコンクリート部材の端面が、既設の前記プレキャストコンクリート部材の端面に圧接されるまで、新設される前記プレキャストコンクリート部材を、既設の前記プレキャストコンクリート部材に向けて押圧して、前記プレキャストコンクリート部材同士を固定する工程とを備えていることを特徴とする。
請求項1に記載の接合具および請求項4に記載のプレキャストコンクリート部材の敷設方法によれば、拡張部材の先端側部分に円柱部が形成されており、この円柱部の外周面には凸部が形成されている。円柱部は、この凸部を介して接合棒の内周面に接しているので、凸部の外周面と接合棒の内周面との係合による固定作用により、拡張部材が接合棒から抜け出たり、芯ずれしたりすることが抑止される。したがって、拡張部材を仮固定した状態で接合棒やそれを取り付けたプレキャストコンクリート部材を移動しても拡張部材の仮固定状態が維持され、拡張部材が接合棒を確実に拡径して、接合棒と接合筒の連結、さらには、接合棒を介してのプレキャストコンクリート部材どうしの連結を確実にかつ円滑に行わせる。
また、連結部材の長さを変更することにより接合棒の長さを自在に変更することができ、プレキャストコンクリート部材に埋設される接合筒の深さを容易に変更することができる。また、接合棒を各部材に分離したコンパクトな状態で、この接合棒の運搬や収納を行うことができる。
請求項2に記載の接合具によれば、接合棒の両端部を外周方向に容易に押し広げることができる。
請求項3に記載の接合具によれば、凹凸を有する係止面が接合棒の端部の外周面および接合筒の内周面の間の係合作用を強化するので、接合具による接合強度が向上する。
以下、本発明の実施の形態を図1ないし図6の図面を参照して説明する。なお、各図において、図7ないし図10と同一構成要素には同一符号を付してその説明を簡略化する。
図1は、第1の実施の形態に係る接合具によって接合されたコンクリート部材の接合構造を示す図、図2ないし図4は、図1の接合構造を形成する際の工程を示す図、図5は、第2の実施の形態に係る接合具によって接合されたコンクリート部材の接合構造を示す図、図6は、図5の接合具を用いてコンクリート部材どうしの接合を行う際の工程を示す図である。
図1に示すように、第1の実施の形態に係る接合具は、暗渠1を構成する際に、ボックスカルバート(プレキャストコンクリート部材)2A,2B同士を仮止めするものであり、互いに接合されるボックスカルバート2A,2Bにそれぞれ設けられた円筒状の一対の接合筒10と、これらの接合筒10内に挿入された円筒状の接合棒11と、この接合棒11の両端部にそれぞれ挿入される円錐台状の一対の拡張部材12とを備えている。これらの接合筒10、接合棒11および拡張部材12はそれぞれ、鋼等により構成されている。
図7と同じように、接合筒10は、ボックスカルバート2A,2Bの頂壁部3bおよび底壁部3aの端面にそれぞれ複数個が適宜に間隔を置いて埋設されている。この接合筒10には、図3に詳しく示すように、接合棒11を挿入するための内部空間13が形成されている。この内部空間13は、入口から底部側に向かって次第に狭まる第1のテーパ部(ガイド部)14と、内径が接合棒11の外径よりも僅かに大きい狭隘部15と、狭隘部15から底部側に向かって次第に拡径する第2のテーパ部(拡径部)16とから構成されている。第1のテーパ部14は、接合棒11が接合筒10に挿入される際に接合棒11の先端をガイドする役割をする。第2のテーパ部16の内周面には、軸線を含む断面において凹凸を有する係止面17が周方向に亘って形成されており、接合棒11が拡径してその外周面が圧接した時に、面どうしが強固に係合するようになっている。接合筒10の底部10aには、雌ねじが形成されたネジ孔10bが形成され、これには、ボックスカルバート2A,2B内に埋設されたアンカーボルト18の先端が螺合している。
接合筒10は、その狭隘部15の内径R0(図3参照)が、接合棒11の中央部11aの径D0および拡張部材12の後端の外径R1のいずれよりも大きい(R0>D0,R0>R1)とともに、接合棒11の肉厚tの2倍と拡張部材12の後端の外径R1との合計S(図1参照)よりも小さい(R1+2t=S>R0)。また、接合筒10の拡径部16の底部の内径R2は、上記合計Sとほぼ等しく(R2≒S)なるように形成されている。接合筒10の先端面はボックスカルバート2A,2Bの端面と面一になるように、ボックスカルバート2A,2Bの端面に露出している。
接合棒11は、図2に示すように、軸方向の中央部11aが中実である円筒状に形成されており、その両端部には、軸方向に沿った複数のスリット19が周方向に間隔をおいて形成されている。図1に示す接合状態では、両端部に拡張部材12が挿入されており、それによりスリット19が開いて外側に押し広げられ、結果として接合棒11は端部に向かうに従い拡径している。これにより、接合棒11の端部は接合筒10の第2のテーパ部16に沿って拡径しており、両者を緊密に係合させている。
拡張部材12は、円錐台形状の円錐台部20とその先端側の円柱部21とを有している。円柱部21の外面には、周方向に延びる突条(凸部)22が複数形成されており、それらの突条22の間に周方向溝23が形成されている。図2に示すように、円柱部21の突条22の外径R3は接合棒11の変形前の内径R4と等しくなっている。突条22は、先端から後端に向けて傾斜するように形成されており、これにより、拡張部材12の挿入方向には抵抗が小さく、逆方向には抵抗が大きくなるので抜け止め作用を発揮する。円柱部21は、突条22の外周面を介して接合棒11の内周面に接している。
次に、上記構成の接合具を用いて、暗渠1を形成する方法について説明する。
まず、図2に示すように、接合棒11の両側の端部側に拡張部材12を臨ませ、さらに、ハンマー等の治具を用いて拡張部材12を軽く打ち込み、拡張部材12の先端部を挿入する。次に、この接合棒11の一端部を、図3に示すように新設されるボックスカルバート2Aの頂壁部3bおよび底壁部3aに埋設された接合筒10内に臨ませ、これに差し込んで、打ち込み棒等の治具により接合棒11の他端部を叩いて接合筒10内に所定の深さまで挿入する。
次に、シールド機4のジャッキ5a,5b(図8参照)を、新設されるボックスカルバート2Aの両側壁部3c,3cに向けて伸長して、これを既設のボックスカルバート2Bに向けて押圧する。これにより、図4に示すように、新設されるボックスカルバート2Aの端面から突出している接合棒11の端部をそれぞれ、既設のボックスカルバート2Bに埋設された接合筒10内に挿入する。この際、接合棒11の端部が既設のボックスカルバート2Bの端面に近接した時に、接合筒10内から接合棒11を引き出して、この接合棒11の端部を、既設のボックスカルバート2Bの接合筒10内に挿入すると、芯ずれした状態の接合棒11がボックスカルバート2の端面に衝突することが防止される。
さらに、新設されるボックスカルバート2Aを、既設のボックスカルバート2Bに向けて押圧する。すると、各接合筒10の底面10cがそれぞれ、接合棒11の両端部に挿入された拡張部材12の後端を押圧し、拡張部材12が接合棒11の両端部内にさらに挿入されて、接合棒11の両端部のスリット19が拡げられ、接合筒10の第2のテーパ部16に向けて徐々に押し広げられ、拡径部11bが形成される。この際、接合棒11の両端部には、軸方向に沿った複数個のスリット19が周方向に間隔をおいて形成されているので、接合棒11の両端部が不規則に破断したすることなく、外周方向に容易に押し広げることができる。
そして、図1に示すように、両ボックスカルバート2の端面同士が接合されると、拡張部材12が接合棒11の両端部内に完全に挿入されて、接合棒11の両端の拡径部11bの外径、すなわち接合棒11の肉厚tと拡張部材12の後端の外径R1との合計Sが、接合筒10の狭隘部15の内径R0よりも大きくなるため、接合棒11が接合筒10内から抜けなくなる。これにより、ボックスカルバート2の接合状態が保持されて、ボックスカルバート2が仮止めされる。
このようにして、互いに接合されて仮止めされた2またはそれ以上のボックスカルバート2を、本止めする。本止めの方法は、例えば、一対のボックスカルバート2の両側壁部3c、3cにそれぞれ、高張力ボルトを挿通し、この高張力ボルトにナットを締結することにより、ボックスカルバート2どうしを結合する方法や、いくつかのボックスカルバート2の両端に内部を挿通する緊張部材(ワイヤ)を緊張させることにより結合する方法等が有る。このようにして、ボックスカルバート2を複数個連ねて敷設することにより、暗渠1を形成する。
図5は、この発明の第2の実施の形態の接合具を用いたボックスカルバートの接合構造を示すものである。この実施の形態では、接合棒31は、円筒状の一対の挿入部材32と、これらの挿入部材32を一直線状に連結する略円柱状の連結部材33とから構成されている。接合筒34は、本体34aと筒体34bとから構成されている。拡張部材12の構造や、各部分の寸法は、基本的に先の実施の形態と同様である。
挿入部材32の一端部には、拡径部32aが形成され、他端部には、その内周面に雌ねじ32bが形成されている。連結部材33の両端部にはそれぞれ、この連結部材33の中間部33aよりも径の小さい小径部33bが形成されており、これらの小径部33bの外周面にはそれぞれ、挿入部材32の雌ねじ32bに螺合する雄ねじ33cが形成されている。
図6に示すように、一対の挿入部材32と連結部材33は最終的連結して接合棒31となるが、どの時点で連結するかは任意であり、作業の工程において適宜に行えばよい。例えば、最初から3つの部材を連結して一体の接合棒31を形成し、先の実施の形態と同様に使用することができる。また、それぞれの挿入部材32に拡張部材12を取り付けた後に連結してから使用することができる。さらに他の使用方法としては、次のような方法が有る。すなわち、拡張部材12を取り付けた一方の挿入部材32に連結部材33を螺合させ、これをコンクリート部材の接合筒10に挿入した状態で、接合筒10から突出する連結部材33の外端部をハンマー等の治具で叩いて安定させる。そして、突出する連結部材33に他方の挿入部材32を取り付ける。このようにすることで、接合棒31が接合筒に安定に仮止めされた状態で次の作業を行うことができる。
この実施の形態の接合具は、接合棒31が一対の挿入部材32と連結部材33とから構成されているので、挿入部材32や連結部材33を長さの異なるものを複数用意しておき、現場においてこれらを適宜に組み合わせて連結することにより、接合棒31の長さを状況に合わせて調整することができる。同様に、ボックスカルバート製造時に本体34aの入口部に筒体34bを取り付ける際に、筒体34bを適宜の長さに切断して用いる、あるいは適宜の長さのものを選んで用いることにより、1つのタイプの本体34aを用意するだけで、状況に応じた寸法設定に対応することができる。
本発明は上記実施の形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、接合棒31の端部に雌ねじ32bを形成し、連結部材33の両端部に雄ねじ33bを形成したが、これに代えて、接合棒31の端部に雄ねじを形成し、連結部材33の両端部に雌ねじを形成するようにしても良い。また、上記実施の形態では、接合筒の内周面に凹凸を有する係止面を形成したが、これに代えて、接合棒の外周面に凹凸を形成するようにしても良い。
また、上記実施の形態では、プレキャストコンクリート部材として、ボックスカルバート2,2A,2Bを用いたが、これに代えて、アーチカルバート、U型ブロック(U型フリューム、U型水路)等を、プレキャストコンクリート部材として用いるようにしても良い。さらに、上記実施の形態では、本発明を暗渠1に適用した場合について説明したが、本発明は、開渠にも適用することができる。
本発明の第1の実施の形態に係る接合具を用いたボックスカルバートの接合構造を示す図である。 図1の接合構造を構築するための1つの工程を示す図である。 同じく、図2の工程に続く工程を示す図である。 同じく、図3の工程に続く工程を示す図である。 本発明の第2の実施の形態に係る接合具を用いたボックスカルバートの接合構造を示す図である。 図5の接合構造を構築するための1つの工程を示す図である。 接合具を用いて接合されるボックスカルバートを示す図である。 暗渠を形成する方法を説明する図である。 従来の接合具を用いてボックスカルバートを接合する工程を示す図である。 同じく、図9の工程に続く工程を示す図である。
符号の説明
1 暗渠
2,2A,2B ボックスカルバート
10 接合筒
11 接合棒
11b 拡径部
12 拡張部材
14 第1のテーパ部(ガイド部)
16 第2のテーパ部(拡径部)
17 係止面
19 スリット
21 円柱部
22 突条(凸部)
31 接合棒
32 挿入部材
32a 拡径部
32b 雌ねじ
33 連結部材
33b 雄ねじ

Claims (4)

  1. 暗渠または開渠を構築するためのプレキャストコンクリート部材同士を接合するための接合具であって、
    底部側拡径部を有するとともに前記各プレキャストコンクリート部材の端面に先端側を開口させるように該プレキャストコンクリート部材内に埋設された接合筒と、
    前記各接合筒内に両端部を前記底部側拡径部に沿って拡径させた状態で挿入させて該接合筒と係合する円筒状の接合棒と、
    前記接合棒の両端部内に該両端部を拡径させるように挿入された円錐台状の拡張部材とを備え、
    前記拡張部材の前記先端側部分には軸方向に延びる円柱部が形成され、該円柱部の外周面には複数の凸部が形成され、前記円柱部は該凸部を介して前記接合棒の内周面に接した状態とされ、
    前記接合棒は、内周面または外周面にねじが形成された一対の筒状の挿入部材と、これらの挿入部材の前記ねじに螺合するねじが両端部に形成されて、前記両挿入部材を一直線状に連結する棒状の連結部材とを備えていることを特徴とする接合具。
  2. 前記接合筒には、先端側に向けて拡がるテーパ状のガイド部が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の接合具。
  3. 前記接合棒の端部の外周面および前記接合筒の内周面の少なくとも一方には凹凸を有する係止面が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の接合具。
  4. 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の接合具を用いて、暗渠または開渠を構築するために前記プレキャストコンクリート部材を複数個連ねて敷設するプレキャストコンクリート部材の敷設方法であって、
    前記拡張部材として前記円柱部の前記凸部の外径が前記接合棒の内径よりやや大きいものを選択する工程と、
    前記接合棒の両端部に前記拡張部材の前記円柱部を挿入して、前記円柱部を前記接合棒に強制的に嵌合させる工程と、
    新設される前記プレキャストコンクリート部材の前記接合筒内および既設の前記プレキャストコンクリート部材の前記接合筒内に、前記拡張部材の前記円柱部を挿入した前記接合棒の両端部をそれぞれ挿入する工程と、
    前記接合棒の両端部がそれぞれ、前記両プレキャストコンクリート部材の前記両接合筒内に挿入された状態で、新設される前記プレキャストコンクリート部材の端面が、既設の前記プレキャストコンクリート部材の端面に圧接されるまで、新設される前記プレキャストコンクリート部材を、既設の前記プレキャストコンクリート部材に向けて押圧して、前記プレキャストコンクリート部材同士を固定する工程とを備えていることを特徴とするプレキャストコンクリート部材の敷設方法
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