JP4767659B2

JP4767659B2 - 鋼管同士の連結方法

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Publication number: JP4767659B2
Application number: JP2005323325A
Authority: JP
Inventors: 孝典佐藤; 泰士脇屋; 公寿高野
Original assignee: IDEAL BRAIN CO.,LTD.; JFE Steel Corp
Current assignee: IDEAL BRAIN CO.,LTD.; JFE Steel Corp
Priority date: 2004-11-08
Filing date: 2005-11-08
Publication date: 2011-09-07
Anticipated expiration: 2025-11-08
Also published as: JP2006152796A

Description

本発明は、例えば、鋼管杭若しくは鋼管柱として使用される鋼管同士の連結方法に関するものである。

従来、円形または角形の鋼管製若しくは鋼管コンクリート製の杭や柱において、その鋼管同士を首尾連結する方法として、例えば、従来例１として、連結対象の鋼管の端部間に、筒体を介在させて、当該双方の鋼管の端部を全周に亘って、溶接手段により溶接する方法が知られている（特許文献１参照）。また、従来例２として、鋼管杭とは別体の分割円筒状継手を不要とした継手構造も知られている（特許文献２参照）。更に、従来例３として、雌雄の継手を設けてその継手部をクサビ効果で締め付ける環状体により接合するものが知られている（特許文献３参照）。
特開平１０−２４３９３号公報特開２００４−３６３２９号公報特開２００４−３６２５１号公報

しかし、従来の鋼管同士の連結方法では、例えば、上記従来例１では、鋼管内部に作業者の手が入らないので作業現場で溶接作業をしなければならない。よって、溶接工の熟練度に接合強度が大きく影響されることになる。また、作業現場での溶接の火花飛散が火災の危険性があり好ましいものではない。前記従来例２では、予め接続対象の鋼管の端部に内外継手管を工場溶接することが必要であり、製作コストが嵩み、ボルト連結の際に、ボルトのネジ位置合わせを高精度に達成する必要がある。前記従来例３では、継手部品が３点も必要であり、部品点数が多くなり全体のコストが嵩むことになる。本発明に係る鋼管同士の連結方法は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る鋼管同士の連結方法の要旨は、同軸に首尾連結する鋼管同士を、該鋼管同士の接合部分に跨って内接及び外接する接合用鋼板によって挟装させ、当該鋼管同士と前記内接及び外接の接合用鋼板とを外側から貫通させるボルトで締結する鋼管同士の連結方法であって、前記鋼管の周方向の長さを適宜分割した長さに対応した長さで所要幅の平板状の帯状板を、前記鋼管の径とは無関係にして所定の間隔でボルト用挿通孔を周方向の所要箇所に穿設し、当該帯状板を前記鋼管の周壁面に沿うようにロール加工して接合用鋼板に形成することである。

前記帯状板は、所望長さに切断された後に、ボルト挿通用の孔が加工され、スリットが加工され、その後に、前記スリットに所要厚さのＴ字型加工治具を挟み込み、それに少なくとも１枚の鋼板が重ねられてロール加工され、前記Ｔ字型加工治具が前記スリットから撤去されたものであること、；
前記鋼管同士が、異なる板厚である場合に、板厚の薄い方に板厚調整板が介装されること、；
前記鋼管同士の接合部分の当接端面に、応力緩和用と止水用を兼ねた延性材若しくは樹脂、水硬性材料を介在させること、；
前記接合用鋼板のボルト挿通用孔の周囲に止水用のゴムワッシャー若しくはＯリングが設けられ、または、鋼管同士の界面に防錆用と止水用を兼ねた粘性材料が介在されていること、；
前記接合対象の鋼管に内接する接合用鋼板の内面に設けられるボルト用のナットは、ナットを内包してそのナットの軸芯周りに回転させないように阻止するナットボックスによって前記接合用鋼板の内周壁面に遊着されていること、；
前記接合対象の鋼管の接合部は、当該鋼管の本体部よりも板厚が厚くされていること、；
前記鋼管同士の接合部分を接合用鋼板で挟装してボルトを外側から挿通させて締結する際に、前記鋼管と前記接合用鋼板の応力伝達はボルト支圧で行い、前記鋼管同士の当接端面を離間させて締結すること、；
を含むものである。
また、本発明に係る鋼管同士の連結方法の要旨は、同軸に首尾連結する鋼管同士を、該鋼管同士の接合部分に跨って内接及び外接する接合用鋼板によって挟装させ、当該鋼管同士と前記内接及び外接の接合用鋼板とを外側から貫通させるボルトで締結する鋼管同士の連結方法であって、片方の鋼管の接合側の端部と同一形状のセットリングを用意し、該セットリングを地面若しくは板面上に載置し、内接及び外接する接合用鋼板の下側のボルト挿通孔にボルトを挿通して前記セットリングに仮止めし、次に、鋼管を前記セットリングに仮止めした接合用鋼板の間に挿着して当該接合用鋼板の上側のボルト挿通孔にボルトを挿通してこの鋼管と接合用鋼板とを仮止めし、セットリングと接合用鋼板とを仮止めしているボルトを外し、前記接合用鋼板を仮止めした鋼管を持ち上げることで前記セットリングを地面若しくは板面上に残し、前記持ち上げた鋼管を接合対象の他方の鋼管の端部に落とし込んで該端部を前記接合用鋼板で挟装させ、前記接合用鋼板の下側のボルト挿通孔にボルトを挿通し、接合用鋼板の上下のボルト挿通孔に挿着したボルトを本締めすることである。

本発明の鋼管同士の連結方法によれば、接合用鋼板におけるボルト挿通用孔のボルトピッチが、鋼管径に無関係な、所定の間隔で固定ピッチにされているので、平板状の鋼板に固定ピッチで当該ボルト挿通孔を穿設すればよい。よって、ボルト挿通孔の位置を鋼管径が異なるごとに変更する必要が無く、孔開け作業の手間が掛からずその孔位置も高精度に維持される。

平板状のスリット付の帯状板をロール加工する際に、その単独ではなく１枚若しくは複数枚の鋼板を重ねて、Ｔ字型の加工治具を使用してロール加工することで、スプリングバックを見込んで任意の曲率にスムーズに曲げ加工することができる。
連結する鋼管の板厚が異なる場合には、板厚調整板を用いることで連結することができる。
鋼管同士の接合部分の当接端面に、延性材若しくは樹脂、水硬性材料を介在させることで、鋼管にかかる局部荷重を緩和させて、止水させることができる。
接合用鋼板のボルト挿通用孔の周囲に止水用のゴムワッシャー若しくはＯリングが設けられ、または、鋼管同士の界面に防錆用と止水用を兼ねた粘性材料が介在されていることにより、防水性が維持される。
接合対象の鋼管に内接する接合用鋼板の内面に設けられるボルト用のナットは、ナットを内包してそのナットの軸芯周りに回転させないように阻止するナットボックスを点溶接することによって、ナットは前記接合用鋼板の内周壁面に遊着されているので、ボルトの取付け作業の精度に余裕ができる。
接合対象の鋼管の接合部は、当該鋼管の本体部よりも板厚が厚くされているので、応力伝達の有効面積を大きくしてスムーズな応力伝達が可能となる。
鋼管同士の接合部分を接合用鋼板で挟装してボルトを外側から挿通させて締結する際に、前記鋼管同士の当接端面をわずかに離間（約1mm）させて締結するので、軸力が小さいときにはボルト支圧のみで応力が伝達され、軸力が大きくなるとボルト孔周りが塑性変形し鋼管同士が直接当接して、ボルト支圧とメタルタッチの両方で応力伝達される。
また、セットリングを鋼管接合部のダミーとして仮止め用に使用して、片方の鋼管（例えば、上杭）に接合用鋼板を周方向に整列させてボルトで仮止めさせ、その鋼管を持ち上げて他方の鋼管（例えば、下杭）に前記接合用鋼板を介して連結し、鋼管同士を連結するようにすることで、作業者は地面などから突出している鋼管端部に接合用鋼板を持ちながらボルト締めする必要が無くなり、連結作業が能率的に行われる。

本発明に係る鋼管同士の連結方法は、図１に示すように、鋼管杭等の連結に使用される方法であり、例えば、上下方向で同軸に首尾連結する鋼管１、１同士を、該鋼管同士の接合部分２に跨って内接及び外接する接合用鋼板３，４によって挟装させ、当該鋼管１，１同士と前記内接及び外接の接合用鋼板３，４とを外側から貫通させるボルト５で締結する鋼管同士の連結方法である。

そして、図２に示すように、前記接合用鋼板３，４は、周方向にて適宜に分割される。例えば、人が運搬しやすいように、２５ｋｇｆ以下にされる。更に、ボルト挿通用孔６が、歪逃し用のスリット７によって区画されている。ナット８は、内接される前記接合用鋼板３の場合において、上下方向においてナット８、９のうち、ボルト接合の際に鋼管１の内部に手が入らないことになるナット８については、予め点溶接等の溶接手段によって、前記接合用鋼板３の内壁面に固着しておくものである。これによって、ボルト接合が可能となって施工性が向上する。図３に示す実施例は、ボルト挿通用孔６を減らした例を示すものである。

図４に示す実施例は、接合用鋼板３，４が、鋼管１の周方向に対して内接するものと外
接するものとで互い違いに千鳥配置にされている例である。これにより、連結時において止水性が高まる。

図５と図６とに示す実施例は、接合用鋼板３，４を、鋼管１の周方向に沿って分割しないで、内接鋼管３ａと外接鋼管４ａと、管にしたものである。鋼管径が小さければ軽量なので、取り扱いに際しても問題ない。

前記接合用鋼板３，４を形成するには、図７（Ａ）に示すように、前記鋼管１の周方向の長さを適宜分割した長さに対応した長さで所要幅の平板状の帯状板１０を生地板から板取りして、前記鋼管１の径とは無関係にして、所定の間隔でボルト用挿通孔６を所要箇所に穿設する。このように、ボルト挿通用孔６のピッチを、鋼管１の直径とは無関係とすることで、前記帯状板１０を精度良く形成することができ、鋼管１の径が±０．５％の誤差があることに、左右されないようになり、誤差修正の手間が省けるようになる。

そして、図７に示すように、スリット７がある場合には、当該帯状板１０を前記鋼管１の周壁面に沿うようにロール加工する際に、当該帯状板１０に少なくとも１枚の鋼板１１が重ねられ、それがロールベンダー１２によってロール加工されるものである。これにより、帯状板１０を単独でロール加工するよりも滑らかな曲率の曲面で形成されるようになる。ただし、板厚や強度によってはスリット７部分がスプリングバックすることがある。

また、図８に示すように、前記平板状の帯状板１０が所望長さに切断された後に、ボルト挿通用の孔６が加工され、スリット７が加工され、その後に、前記スリット７に所要厚さのＴ字型加工治具１３を挟み込み、少なくとも１枚の鋼板１１を重ねられ、それがロール加工され、前記Ｔ字型加工治具１３が前記スリット７から撤去されるようにする。前記加工治具１３により、スリット７の部分がより多く曲げられて、スプリングバックにより戻ることで、全体としてきれいな曲面になる。これにより、スリット７部分のスプリングバックのために阻害されていたスムーズな曲率の曲げ加工が可能となる。

図９に示すように、連結対象の鋼管１ａ，１ｂ同士が、異なる板厚である場合に、板厚の薄い方１ｂに板厚調整板１４が介装される実施例を示すものである。前記板厚調整板１４が、接合用鋼板４ｂの一部に形成される場合を同図（Ａ）に示し、スリット７付きのリング状の鋼板を介装させる場合を同図（Ｂ）に示し、矩形状のブラケットをボルト挿通用孔６に各々単独で介装させる場合を同図（Ｃ）に示す。

図１０に示す実施例は、鋼管同士の接合部分の当接端面に、応力緩和用と止水用を兼ねた充填材１５として、例えば、鋼，真鍮，鉛，アルミニウム，銅，粘土等の延性材、若しくは、エポキシ樹脂等の樹脂、セメント，石膏等の水硬性材料を介在させる実施例である。前記充填材１５の形状は、ロープ状、テープ状、液体で充填するものである。鋼管の連結時に、接合鋼管３，４の先端のガイド部１６から相手方の鋼管１が差し込まれ、前記充填材１５が当端面で挟まれ、軸力で変形されることで応力が緩和され、止水される。

図１１に示すように、接合用鋼板３，４のボルト挿通用孔６の周囲に、止水用のゴムワッシャ１７ー、若しくは、Ｏリングが設けられ、または、鋼管１，３，４の界面に防錆用と止水用を兼ねた粘性材料が介１８在されている実施例である。

図１２に示すように、接合対象の鋼管１，１に内接する接合用鋼板３の内面に設けられるボルト用のナット８は、ナット８を内包してそのナットの軸芯周りに回転させないように阻止するナットボックス１９によって、前記接合用鋼板３の内周壁面に遊着されている実施例を示すものである。図１３にナットボックス１９の形状を示す。

図１４に示すように、接合対象の鋼管１，１の接合部１ｃは、当該鋼管１の本体部１ｄよりも板厚が厚くされている実施例を示すものである。メタルタッチによる応力伝達をスムーズにするためである。

図１５に示すように、鋼管１，１同士の接合部分２を接合用鋼板３，４で挟装してボルト５を外側から挿通させて締結する際に、前記鋼管１，１同士の当接端面を離間させて締結するものである。具体的には、外接鋼管を円周方向に分割している隙間から、前記接合部分２の当接端面にクサビ２０を挟み込んでおき、接合用鋼板３，４で前記接合部分２を挟装してボルト５で外側から挿通させて仮締結した後、前記クサビ２０を引き抜いて前記鋼管１，１同士の当接端面をわずかに離間（約1mm）させておき、前記ボルト５を本締めするのである。

図１６に示すように、前記クサビ２０の代わりに、周方向に複数個あるうちの２、３箇所のボルト挿通用孔６に、該孔６とピン直径がほぼ同じで先端部がテーパ形状にされた仮ピン２１を差して、鋼管１，１同士の当接端面を離間させたままで、それら以外の箇所のボルト挿通用孔６にボルト５を挿通し締結した後に、前記仮ピン２１を抜いて、そこにボルト５を挿通して締結するようにしてもよい。

これにより、軸力が少ないときはボルト支圧のみで杭本体−接合鋼板−杭本体へと応力伝達され、軸力が大きくなるとボルト５の周りが塑性変形して、最終的にボルト支圧とメタルタッチの両方で応力伝達される。

図１７乃至図１８を参照して、ボルト接合による鋼管杭同士の施工手順について説明する。まず、図の左側から、地面にセットリング２２をおいて、内接側の接合用鋼板３と、外接側の接合用鋼板４とを前記セットリング２２にボルトで仮止めする。接合用鋼板４の下側の孔にボルトを外側から差し込み、接合用鋼板３の点溶接したナット８に締結するものである。更に、前記接合用鋼板３，４の間にロープ２３を入れる。このロープ２３は、鋼管１，１同士の間隔維持用のロープである。

次に、接続すべき杭としての鋼管１を前記接合用鋼板３，４の間に上から入れる。この鋼管１の下端面が、前記セットリング２２の上端面に当接して載る。図１８に示すように、左側から、前記鋼管１と前記接合用鋼板３，４とをボルトで仮止めする。次に、セットエリング２２側の仮止めしているボルトを全部外す。そして、鋼管１を揚重機等で持ち上げる。前記セットリング２２は地面に残る。次に、前記持ち上げた鋼管１を、地盤に貫入させた下杭となる鋼管１の上に移動させ、接合用鋼板３，４の間に前記下杭の鋼管１の頭部が入るようにして、前記持ち上げた鋼管１を下ろす。

最後に、前記接合用鋼板４の下側の孔と下杭の鋼管１の孔とにボルトを挿通させて接合用鋼板３のナット８に締結させる。そして、鋼管１，１における接合用鋼板４に挿通させ仮止めした上下ボルトの全てを本締めする。これにより、鋼管杭のボルトによる接合が完了する。

本発明に係る鋼管同士の連結方法を示す説明図である。同本発明の鋼管同士の連結方法を示す平面図（Ａ）と分割された接合用鋼板の正面図（Ｂ）とである。他の実施例を示す平面図（Ａ）と、分割された接合用鋼板の正面図（Ｂ）とである。他の実施例を示す平面図である。他の実施例を示す平面図（Ａ）と、接合用鋼板３ａ（４ａ）の正面図（Ｂ）とである。他の実施例を示す平面図（Ａ）と、接合用鋼板３ａ（４ａ）の正面図（Ｂ）とである。接合用鋼板１０とそれに鋼板１１を重ねた正面図（Ａ）と、それをロール加工する様子を示す説明図（Ｂ）とである。接合用鋼板１０に治具１３を装着した状態の正面図（Ａ）と、それをロール加工する様子を示す説明図（Ｂ）とである。板厚調整板１４の実施例を示す断面図（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）である。充填材１５を設けた実施例を示す説明図である。防水性を付与した実施例を示す説明図（Ａ），（Ｂ）である。ナットボックス１９を使用した実施例を示す説明図である。ナットボックス１９の平面図（Ａ），正面図（Ｂ），側面図（Ｃ）である。鋼管１の接合部分２に関する他の実施例を示す断面図である。鋼管１の接合部分２に関する、クサビ２０を使用した他の実施例を示す断面図である。鋼管１の接合部分２に関する、仮ピン２１を使用した他の実施例を示す断面図である。鋼管同士のボルト接合の施工手順を説明する説明図である。同鋼管同士のボルト接合の施工手順を説明する説明図である。

符号の説明

１鋼管、
２接合部分、
３内接側の接合用鋼板、３ａ内接鋼管、
４外接側の接合用鋼板、４ａ外接鋼管、
５ボルト、
６ボルト挿通用孔、
７スリット、
８，９ナット、
１０帯状板、
１１鋼板、
１２ロールベンダー、
１３Ｔ字型加工治具、
１４板厚調整板、
１５充填材、
１６ガイド部、
１７ゴムワッシャー、
１８粘性材料、
１９ナットボックス、
２０クサビ、
２１仮ピン。
２２セットリング、
２３ロープ。

Claims

同軸に首尾連結する鋼管同士を、該鋼管同士の接合部分に跨って内接及び外接する接合用鋼板によって挟装させ、当該鋼管同士と前記内接及び外接の接合用鋼板とを外側から貫通させるボルトで締結する鋼管同士の連結方法であって、
前記鋼管の周方向の長さを適宜分割した長さに対応した長さで所要幅の平板状の帯状板を、前記鋼管の径とは無関係にして所定の間隔でボルト用挿通孔を周方向の所要箇所に穿設し、当該帯状板を前記鋼管の周壁面に沿うようにロール加工して接合用鋼板に形成すること、
を特徴とする鋼管同士の連結方法。
帯状板は、所望長さに切断された後に、ボルト挿通用の孔が加工され、スリットが加工され、その後に、前記スリットに所要厚さのＴ字型加工治具を挟み込み、それに少なくとも１枚の鋼板が重ねられてロール加工され、前記Ｔ字型加工治具が前記スリットから撤去されたものであること、
を特徴とする請求項１に記載の鋼管同士の連結方法。
鋼管同士が、異なる板厚である場合に、板厚の薄い方に板厚調整板が介装されること、
を特徴とする請求項１に記載の鋼管同士の連結方法。
鋼管同士の接合部分の当接端面に、応力緩和用と止水用を兼ねた延性材若しくは樹脂、水硬性材料を介在させること、
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
接合用鋼板のボルト挿通用孔の周囲に止水用のゴムワッシャー若しくはＯリングが設けられ、または、鋼管同士の界面に防錆用と止水用を兼ねた粘性材料が介在されていること、
を特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
接合対象の鋼管に内接する接合用鋼板の内面に設けられるボルト用のナットは、ナットを内包してそのナットの軸芯周りに回転させないように阻止するナットボックスによって前記接合用鋼板の内周壁面に遊着されていること、
を特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
接合対象の鋼管の接合部は、当該鋼管の本体部よりも板厚が厚くされていること、
を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
鋼管同士の接合部分を接合用鋼板で挟装してボルトを外側から挿通させて締結する際に、前記鋼管と前記接合用鋼板の応力伝達はボルト支圧で行い、前記鋼管同士の当接端面を離間させて締結すること、
を特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の鋼管同士の連結方法。
同軸に首尾連結する鋼管同士を、該鋼管同士の接合部分に跨って内接及び外接する接合用鋼板によって挟装させ、当該鋼管同士と前記内接及び外接の接合用鋼板とを外側から貫通させるボルトで締結する鋼管同士の連結方法であって、片方の鋼管の接合側の端部と同一形状のセットリングを用意し、該セットリングを地面若しくは板面上に載置し、内接及び外接する接合用鋼板の下側のボルト挿通孔にボルトを挿通して前記セットリングに仮止めし、次に、鋼管を前記セットリングに仮止めした接合用鋼板の間に挿着して当該接合用鋼板の上側のボルト挿通孔にボルトを挿通してこの鋼管と接合用鋼板とを仮止めし、セットリングと接合用鋼板とを仮止めしているボルトを外し、前記接合用鋼板を仮止めした鋼管を持ち上げることで前記セットリングを地面若しくは板面上に残し、前記持ち上げた鋼管を接合対象の他方の鋼管の端部に落とし込んで該端部を前記接合用鋼板で挟装させ、前記接合用鋼板の下側のボルト挿通孔にボルトを挿通し、接合用鋼板の上下のボルト挿通孔に挿着したボルトを本締めすること、
を特徴とする鋼管同士の連結方法。