JP5188321B2

JP5188321B2 - 鋼構造物の接合方法

Info

Publication number: JP5188321B2
Application number: JP2008212143A
Authority: JP
Inventors: 善彦中村; 俊郎今門
Original assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Current assignee: IHI Infrastructure Systems Co Ltd
Priority date: 2008-08-20
Filing date: 2008-08-20
Publication date: 2013-04-24
Anticipated expiration: 2028-08-20
Also published as: JP2010047943A

Description

本発明は、たとえば、トラス梁の弦材の如き箱形断面を有する鋼構造物の外側面に当て板をして補強するときに当て板の接合を片面から施工するような場合に用いる鋼構造物の接合方法に関するものである。

橋梁等に用いられているトラス構造の梁は、図７に示す如く、上部の弦材１と、下部の弦材２と腹材３とから構成されている。

近年、橋梁等の建造物の耐震性が問題とされ、耐震性向上を図る構造とすることが求められ、そのための補強工事が施されてきている。

上記図７に示すようなトラス梁のうち、下部の弦材２についてみると、図７のＣ部拡大である図８、及び該図８のＤ−Ｄ断面である図９に示す如く、弦材２は、断面形状がボックス形状としてあり、図示してあるように、４つの各面の外側に当て板４をし、この当て板４を多数のボルト（主として高力ボルト）５で取り付けて補強することが行われている。

上記ボックス断面形状の弦材２の補強を行う場合に、ボックス形の弦材２の内側に作業員が入るスペースがあれば、当て板４に予め設けてあるボルト挿通孔に合わせて現場で弦材２にボルト挿通孔を穿設した後、ボックスの内側にいる作業員がボルト５を弦材２のボルト挿通孔、当て板４のボルト挿通孔の順に通して、該ボルト５の先端を当て板４の外側へ突出させると、当て板４の外側にいる別の作業員がそのボルト５に座金を介してナットを螺合させて当て板４をボルト止めし、補強を行わせることが可能である。

しかしながら、上記弦材２の内側に人が入れないような狭い状況の場合には、ボックスの内側からボルト５を外向きに通すことができないため、当て板４を弦材２の外側にボルト止めして補強を行う場合、当て板４のボルト挿通孔と弦材２のボルト挿通孔に外側からボルト５を挿入して弦材２の内側に係止させ、しかる後、当て板４の外側でナットを締め付けるという片面施工となる。

このような片面施工の補強工事に用いられるようなボルトとしては、次のようなワンサイドボルトが提案されている。

図１０（イ）（ロ）は従来のワンサイドボルトの一例による片面施工方法を示すもので、角パイプ状の鋼管からなる鉄骨柱６とＨ型鋼からなる鉄骨梁７との接合部に、長孔８が設けてある。係止ボルト９は、上記長孔８に挿入できるようにボルト頭１０を上記長孔８に対応する扁平形状とした構成としてある。係止ボルト９を、鉄骨梁７側からボルト頭１０を長孔８に通して鉄骨柱６内に挿入させた後、該係止ボルト９を９０度回転させて、長孔８が設けてある接合部にボルト頭１０を係止させるようにし、しかる後、係止ボルト９に鉄骨梁７側からナット１１を螺合させて締め付けることにより、鉄骨柱６と鉄骨梁７との接合部をボルト止めするようにしてある（たとえば、特許文献１参照）。

図１１（イ）（ロ）は従来の別のワンサイドボルトによる片面施工方法を示すもので、ヘッド部１３ａを有する軸部１３ｂ、螺子部１３ｃ、縮径部１３ｄ、ピンテール１３ｅからなるコアピン（ボルト部材）１３と、そのコアピン１３に被嵌されるバルブスリーブ（拡径スリーブ）１４、グリップスリーブ１５、シェアワッシャー１６及びベアリングワッシャー１７と、コアピン１３の螺子部１３ｃに螺合するナット部材１８とで構成されるワンサイドボルト１２を用いるものである。図１１（イ）に示す如く、コンクリート１９に沿って取り付けられている板部材２０に、別の板部材２１を当てて補強する場合に、先ず、板部材２０と２１に形成された孔部２２から、コンクリート１９に形成された拡径された穴部２３に、板部材２１の外側から上記ワンサイドボルト１２をヘッド部１３ａを先にして挿入する。次に、図１１（ロ）に示す如く、専用の電動工具を使用して、外側からナット部材１８を締結する。これによりコアピン１３が引き上げられてバルブスリーブ１４が、拡径された穴部２３内で変形し、裏側の板部材２０の裏面側にバルブ頭１４ａが形成され、更に締め付けが進むと、バルブ頭１４ａが裏側の板部材２０に当り締め付け力が増すことから、シェアワッシャー１６が剪断されて軸力導入が開始され、所定の軸力が出たところで縮径部１３ｄからピンテール１３ｅが破断され締結が完了するようにしたものである（たとえば、特許文献２参照）。

特開平５−２８７８０７号公報特許第３８４０４７４号公報

ところが、図１０に示すような片面施工に用いられているワンサイドボルトの場合は、係止ボルト９が高力ボルトではなく、締付力が弱く、図７乃至図８に示すような鋼構造物としての弦材の補強に用いるボルトとしては適用できないものである。

又、接合部に長孔をあけなければならず、長孔をあけるのに多大な工数がかかること、係止ボルトのボルト頭を扁平させるという特殊なものであるため、製作費が嵩むこと、等の問題がある。

一方、図１１（イ）（ロ）に示すバルブスリーブ１４を備えたワンサイドボルトの場合は、特殊なボルトとなるため、製作に多くの手数と費用を要するという問題のほかに、ナット部材による締結時に、バルブスリーブ１４を変形させてバルブ頭１４ａを形成させるようにするものであるため、１次締めしてから１００％の本締めをするという手順をとることができず、いきなり本締めとなるものである。そのため、古い板部材２０に新しい板部材２１を締め付けるとき、この２つの板部材２０,２１同士の肌隙きがあると、或る間
隔を置いた２個所で締め付けを行うときに、一方を本締めした後、他方を本締めするとき当該一方の締付部が緩んでくるという所定の軸力が入らないという問題があり、板部材同士の肌が合うように加工を施す必要がある。又、現場で古い板部材２０に孔部を外側からドリル等で形成した場合に、板部材２０の裏面側にバリが残ることがあり、このバリが残ると、バルブスリーブ１４が変形してバルブ頭１４ａを形成し、このバルブ頭１４ａが板部材２０の裏面に係止するときにバリのために密着できないことになり、所定の軸力が入らないこと、ナット部材１８の締結に専用の電動工具が必要であること、バルブスリーブ１４を変形させるものであるため、締結完了までに多くの時間を要すること、バルブスリーブ１４が変形してバルブ頭１４ａが形成されるが、このバルブ頭１４ａは地金が剥き出しになることから、防錆上問題となること、等の問題がある。

そこで、本発明は、かかる従来提案されているようなワンサイドボルトを用いているような種々の問題をなくすため、特殊ボルトとすることなく容易に接合部の内側から外側へボルトを挿入できて、１次締め→本締めの手順で締め付けることができ、且つバリの影響も受けることがなく、締付時間を短縮できるようなボルトを使用した鋼構造物の接合方法を提供しようとするものである。

本発明は、上記課題を解決するために、鋼構造物を構成する板材に鋼製の板材を重ねて接合する接合部を、片面からボルトを挿通させてボルト接合する鋼構造物の接合方法において、上記鋼構造物を構成する板材に、鋼製の板材を重ねて、両板材に高力ボルトの頭の外径より小さい複数のボルト挿通孔を穿設すると共に、両板材接合部の任意の位置に上記高力ボルトの頭部が通り得る大きさの拡大孔を設け、次いで、先端部に係止具を有する紐状部材と該紐状部材の末端部を先端に結着させた鋼線とからなり上記ボルト挿入孔に通すようにする引込み吊り具と、該引込み吊り具の上記紐状部材を上記拡大孔から引き出すようにする治具引出し具とを備えてなるボルト挿入用治具を用いて、該ボルト挿入用治具における引込み吊り具を、上記適宜のボルト挿通孔に片面側から反対面側に挿入した後、上記拡大孔に片面側から反対面側に上記ボルト挿入用治具における治具引出し具を挿入して、該治具引出し具を上記引込み吊り具の紐状部材に引掛けてから、該紐状部材を拡大孔を通して上記片面側に引き出し、次に、上記拡大孔の片面側に引き出した引込み吊り具の紐状部材先端の係止具に、キャップ付き高力ボルトを連結支持させて、引込み吊り具をボルト挿通孔の片面側に引きながらキャップ付き高力ボルトを、拡大孔を通して挿入し、しかる後、上記引込み吊り具をボルト挿通孔より片面側に引き出すことにより上記キャップ付き高力ボルトを上記ボルト挿通孔に裏側より挿入させて片面側から高力ボルトにナットを螺合させるようにして両板材の接合部を接合するようにし、最後に、上記拡大孔を閉塞するようにする鋼構造物の接合方法とする。

又、上記方法において、鋼構造物を構成する板材を、断面がボックス形状をなす各面の板材とし、該各板材に鋼製の板材を重ね合わせて、各面の板材同士の接合部に複数のボルト挿通孔を設けると共に、１つの側面に拡大孔を設け、各面のボルト挿通孔に、ボルト挿入用治具を用いてキャップ付き高力ボルトをボックスの内側から挿入させるようにする方法とする。

本発明によれば、以下の如き優れた効果を発揮する。
（１）従来のような特殊な高力ボルトを使用する必要がなく、汎用の高力ボルトを使用して簡単に接合部の接合ができる。
（２）汎用の高力ボルトをそのまま使用して片面施工できるので、１次締めをしてから本締めをすることができて、接合部の板材同士に多少の肌隙きがあっても問題なく接合できると共に、短時間に締め付けることができる。
（３）又、高力ボルトのボルト頭を、接合部のボルト挿通孔の裏面側に押し当てるようにできるので、ボルト挿通孔を外側から形成するときに内側にバリが発生しても、ボルト挿通孔と高力ボルトの軸部との間でバリを吸収できることから、バリの影響を小さくすることができる。
（４）高力ボルトの頭は予め防錆処理をしておくことができるので、防錆上問題が少ない。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面を参照して説明する。

図１乃至図５は、本発明の鋼構造物の接合方法の実施の一形態を示すもので、図７及び図９に示したトラス梁の補強対象となる鋼構造物としての弦材２の各面の板材２ａに鋼製の板材としての当て板４を当ててボルト接合し補強するようにしてある場合と同様に、鋼構造物としてのボックス形状の弦材２の各面の板材２ａに鋼製の当て板４を当て、ワンサイドから当て板４を弦材２の板材に接合して補強するものに適用するようにした場合を示す。

すなわち、図１（イ）（ロ）に示す如く、断面がボックス形状をなし且つ内部空間に人が入り込めない大きさとしてある鋼構造物としての弦材２の各面の板材外側面に、予めボルトの頭より小さい複数個のボルト挿通孔２４とボルトの頭より大きい拡大孔２５が設けてある補強用の鋼製４板材としての当て板４を、弦材２の長手方向に沿わせて配置し仮止めする。

次に、上記当て板４に設けてあるボルト挿通孔２４を利用して弦材２の板材２ａにドリル等で外側からボルト挿通孔２４を穿設すると共に、拡大孔２５に合わせて弦材２の一側面の板材２ａに拡大孔２５を穿設する。この拡大孔２５は弦材２の長手方向に所要間隔を隔てて設けてあればよい。又、拡大孔２５は、ボルト挿通孔２４の１つを拡径して形成してもよく、図１（イ）（ロ）のように別途新規に設けるようにしてもよい。

上記のように、弦材２の各外側面に当て板４が当てられて、ボルト挿通孔２４と拡大孔２５が設けられると、次に、ボルト挿入用治具２６を用いてキャップ付き高力ボルト２７を上記拡大孔２５を通して弦材２の内部へ引き入れた後、キャップ付き高力ボルト２７を１つのボルト挿通孔２４に弦材２の内側から挿入させ、ボルト２８の頭部２８ａを弦材２のボルト挿通孔２４の裏面側に係止させるようにする。

このようにして、当て板４の外側へ突出させられたキャップ付き高力ボルト２７に外側から座金３０、ナット３１を取り付けるようにする。

詳述すると、上記ボルト挿入用治具２６は、図２に一例を示す如く、引込み吊り具２６Ａと、治具引出し具２６Ｂとからなる構成としてある。引込み吊り具２６Ａは、所定の弾性を有する鋼線２６ａと、該鋼線２６ａの先端に結着して先端部にフック状の係止具２６ｃを有する紐状部材２６ｂとからなる構成としてあり、弦材２の外側からボルト挿通孔２４に通して弦材２の内側へ挿入して紐状部材２６ｂを拡大孔２５の近傍に位置させることができるようにしてある。又、上記治具引出し具２６Ｂは、先端の引掛け部２６ｄを上記引込み吊り具２６Ａの紐状部材２６ｂに引掛けて該紐状部材２６ｂ先端の係止部２６ｃを弦材２の外側へ引き出すようにした構成としてあり、該治具引出し具２６Ｂの先端に紐状部材２６ｂを引掛けて、該紐状部材２６ｂとともに係止具２６ｃを拡大孔２５から外側へ引き出すことにより、キャップ付き高力ボルト２７のキャップ２９を上記係止具２６ｃに弦材２の外側で係止させて支持させることができるようにする。

上記キャップ付き高力ボルト２７は、汎用の高力ボルト２８の先端側のチップ２８ｂにキャップ２９の筒状部２９ａを嵌着させた構成としてあり、キャップ２９の外径は、その外側をナット３１が余裕をもって嵌挿できるよう高力ボルト２８のねじ付軸部の外径より小さいものとしてあり、該キャップ２９の端部に設けられた引掛け孔３２に上記係止具２６ｃを掛けることにより、引込み吊り具２６Ａに吊り下げ支持されるようにしてある。

上記キャップ２９の筒状部２９ａの内径寸法Ｄ_１と、高力ボルト２８のチップ２８ｂの凸状部の外径寸法Ｄ_２と、該チップ２８ｂの凹状部の外径寸法Ｄ_３との関係は、Ｄ_２＞Ｄ_１＞Ｄ_３となるようにしてあり、高力ボルト２８のチップ２８ｂにキャップ２９の筒状部２９ａが十分な締付力で嵌着されるようにしてある。

今、図１（イ）（ロ）に示す如く、現場にて弦材２に当て板４が当てられ且つ弦材２にボルト挿通孔２４が設けられた状態において、本発明の鋼構造物の接合方法を実施しようとする場合は、先ず、最初に弦材２に当て板４を接合しようとする個所のボルト挿通孔２４より鋼線２６ａと紐状部材２６ｂとからなる引込み吊り具２６Ａを鋼線２６ａを把持した状態で弦材２内に挿入し、紐状部材２６ｂが拡大孔２５の近くへ達するように鋼線２６ａを操作する。

次に、弦材２の外側から拡大孔２５を通して弦材２内に挿入させた治具引出し具２６Ｂの先端の引掛け部２６ｄを上記紐状部材２６ｂに引掛けて、該治具引出し具２６Ｂにより紐状部材２６ｂの先端部を拡大孔２５から引き出す。次いで、拡大孔２５から引き出された紐状部材２６ｂの先端部の係止具２６ｃに、高力ボルト２８の先端にキャップ２９が取り付けられた状態のキャップ付き高力ボルト２７の該キャップ２９先端の係止孔３２を係止させると、上記引出し吊り具２６Ａの鋼線２６ａを片手で引きながら反対側の手でキャップ付き高力ボルト２７を拡大孔２５から弦材２内へ入れる。これにより弦材２の内部では引込み吊り具２６Ａにキャップ付き高力ボルト２７が吊られた状態になる。

この状態で鋼線２６ａをボルト挿通孔２４より引き出すようにして、紐状部材２６ｂも上記ボルト挿通孔２４より引き出し、キャップ付き高力ボルト２７のキャップ２９側を先ずボルト挿通孔２４に弦材２の内側（裏面側）から挿入させて、図１（ロ）に示す如くボルト挿通孔２４にキャップ付き高力ボルト２７を挿通させる。しかる後、たとえば、予め引込み吊り具２６Ａに嵌めておいた座金３０とナット３１を高力ボルト２８に取り付け、該ナット３１で締め付けるようにする。

以後、上記と同様な操作を繰り返して拡大孔２５から引き込ませたキャップ付き高力ボルト２７を、別のボルト挿通孔２４に内側より挿入させて先端側を弦材２の外側へ突出させるようにし、座金３０とナット３１で高力ボルト２８を締め付けるようにする。

上記において、キャップ付き高力ボルト２７を各ボルト挿通孔２４に内側から挿入してナット３１で外側から締結させるようにするとき、各高力ボルト２８の頭部２８ａの内側が各ボルト挿通孔２４の内側（裏面側）に押し付けられるようにして締結させられるので、現場で弦材２にボルト挿通孔２４を設けるときに、該ボルト挿通孔２４の内側（裏面側）にバリが生じたとしても、このバリは高力ボルト２８の締結時にボルト挿通孔２４と高力ボルト軸部との隙間で吸収されるので、バリによる影響を小さくすることができる。

又、各ボルト挿通孔２４に高力ボルト２８を通してナット３１で締結することから、１次締め→本締めの手順での締結を行わせることができる。これにより、弦材２の外側面と補強用当て板４の内側面との間に多少の肌隙きがあっても支障なく、十分な締結を行わせることが可能となる。

上記のようにして、すべてのボルト挿通孔２４にキャップ付き高力ボルト２７をボルト挿入用治具２６を用いて挿入してナット３１で締結することにより、弦材２への当て板４のすべての接合が終ると、最後に、拡大孔２５の閉塞作業を行う。

上記拡大孔２５の閉塞作業は、該拡大孔２５に対応する外径を有する樹脂製等の栓体を拡大孔２５に嵌め込み、雨水等が漏れて弦材２内部へ浸入することがないように閉塞させるようにしてもよい。

又、別の方法として、図４、図５に示す如く、高力ボルト又は六角ボルト（図の場合は高力ボルトとした場合を示している）３３に斜めに嵌合できると共に水平状態でも嵌合できるようにした特殊な形状の孔３４ａを有すると共に、上記ボルト３３に対して斜めにしたときに拡大孔２５を通過できる大きさとしてあるほぼ楕円形状の座金３４を用いるようにする。

上記座金３４を用いて拡大孔２５を塞ぐ場合は、たとえば、上記拡大孔２５の内径よりも小さい外径の頭部３５を有する高力ボルト３３に、座金３４を嵌めて、図５に実線で示す如く座金３４を斜めにした状態のまま該座金３４と高力ボルト３３を、拡大孔２５に外側から弦材２の内側へ挿入する。斜めにした座金３４がすべて拡大孔２５より内側に挿入されると、次に、高力ボルト３３を弦材２の外側へ引くようにする。これにより拡大孔２５より内側に持ち込まれた座金３４は弦材２の板材２ａに沿わされるように姿勢が変えられる。これにより座金３４は拡大孔２５の内側（裏面側）に引掛かる。更に、高力ボルト３３を外側へ引くことにより、図５に二点鎖線で示す如く座金３４は弦材２の内側面に係止されることになる。この状態で、図５に二点鎖線で示す如く、通常の座金３６を通した後、ナット３７を高力ボルト３３に螺合させ、このナット３７を締めると、拡大孔２５を内側の特殊な座金３４と外側の座金３６により気密性を保って閉塞することができる。

なお、本発明は、上記実施の形態のみに限定されるものではなく、たとえば、引込み吊り具２６Ａで吊ったキャップ付き高力ボルト２７をボルト挿通孔２４に内側から挿入させたとき、上記引込み吊り具２６Ａに嵌めて用意しておいた座金３０、ナット３１をボルトに取り付けるようにする場合を示したが、キャップ付き高力ボルト２７を吊った状態でボルト挿通孔２４に内側から挿入したときに、キャップ２９が嵌着させてあるチップ２８ａのところにある凹部を、クリップで一旦保持して、キャップ付き高力ボルト２７の落下防止を図るようにしてから、座金３０を嵌め、ナット３１を螺合させるようにしてもよいこと、鋼構造物としてボックス形状の弦材について説明したが、鋼板同士の接合面に手を入れることができない状態で片面からボルト接合を行うものには、すべて適用できること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得るようにしてもよいこと、等は勿論である。

本発明の鋼構造物の接合方法の実施の一形態を示すもので、（イ）はキャップ付き高力ボルトを引き込む前の状態を示す概要図、（ロ）はキャップ付き高力ボルトを引き込んでボルト挿通孔に挿入した状態を示す概要図である。図１（イ）に示したボルト挿入治具を示す概要図である。キャップ付き高力ボルトについて示すもので、（イ）はキャップ付き高力ボルトの拡大側面図、（ロ）はキャップの側面図、（ハ）はボルトのチップの端面図である。本発明において最後に拡大孔を閉塞するときに用いる座金を示すもので、（イ）は平面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ切断側面図である。図４に示す座金を用いて拡大孔を閉塞する状態を示す切断側面図である。図５のＢ−Ｂ矢視図である。橋梁等で用いられているトラス梁の概略図である。図７のＣ部の拡大図である。図８のＤ−Ｄ拡大断面図である。従来の鉄骨柱と鉄骨梁の接合部をワンサイドボルトで締結するようにした例を示すもので、（イ）はボルトを長孔に挿入した状態を示す図、（ロ）はボルトを９０度回転させてナットで締結する状態を示す図である。従来の別のワンサイドボルトにより板部材に板部材を接合する例を示すもので、（イ）は締結前の状態図、（ロ）は締結後の状態図である。

符号の説明

２弦材
２ａ板材
４当て板（板材）
２４ボルト挿通孔
２５拡大孔
２６ボルト挿入用治具
２６Ａ引込み吊り具
２６Ｂ治具引出し具
２６ａ鋼線
２６ｂ紐状部材
２６ｃ係止具
２７キャップ付き高力ボルト
２８高力ボルト
２９キャップ
３１ナット
３３ボルト
３４座金

Claims

鋼構造物を構成する板材に鋼製の板材を重ねて接合する接合部を、片面からボルトを挿通させてボルト接合する鋼構造物の接合方法において、
上記鋼構造物を構成する板材に、鋼製の板材を重ねて、両板材に高力ボルトの頭の外径より小さい複数のボルト挿通孔を穿設すると共に、両板材接合部の任意の位置に上記高力ボルトの頭部が通り得る大きさの拡大孔を設け、
次いで、先端部に係止具を有する紐状部材と該紐状部材の末端部を先端に結着させた鋼線とからなり上記ボルト挿入孔に通すようにする引込み吊り具と、該引込み吊り具の上記紐状部材を上記拡大孔から引き出すようにする治具引出し具とを備えてなるボルト挿入用治具を用いて、該ボルト挿入用治具における引込み吊り具を、上記適宜のボルト挿通孔に片面側から反対面側に挿入した後、上記拡大孔に片面側から反対面側に上記ボルト挿入用治具における治具引出し具を挿入して、該治具引出し具を上記引込み吊り具の紐状部材に引掛けてから、該紐状部材を拡大孔を通して上記片面側に引き出し、
次に、上記拡大孔の片面側に引き出した引込み吊り具の紐状部材先端の係止具に、キャップ付き高力ボルトを連結支持させて、引込み吊り具をボルト挿通孔の片面側に引きながらキャップ付き高力ボルトを、拡大孔を通して挿入し、
しかる後、上記引込み吊り具をボルト挿通孔より片面側に引き出すことにより上記キャップ付き高力ボルトを上記ボルト挿通孔に裏側より挿入させて片面側から高力ボルトにナットを螺合させるようにして両板材の接合部を接合するようにし、
最後に、上記拡大孔を閉塞すること
を特徴とする鋼構造物の接合方法。
鋼構造物を構成する板材を、断面がボックス形状をなす各面の板材とし、該各板材に鋼製の板材を重ね合わせて、各面の板材同士の接合部に複数のボルト挿通孔を設けると共に、１つの側面に拡大孔を設け、各面のボルト挿通孔に、ボルト挿入用治具を用いてキャップ付き高力ボルトをボックスの内側から挿入させるようにする請求項１記載の鋼構造物の接合方法。