JP5413037B2 - 鉄骨の仮固定構造、鉄骨の仮固定方法 - Google Patents

Description

本発明は、鉄骨を上下に溶接接続する際に、上側の鉄骨を下側の鉄骨に仮固定する構造及び方法に関する。

従来より、橋脚を施工する方法として、橋脚の内部に相当する位置に複数の鋼管を上下方向に連結しながら立設し、これら鋼管の周囲に縦主筋を配筋するとともに、縦主筋を囲繞するようにＰＣストランドを巻き付け、鋼管の上端に反力を取ってスリップフォームを上昇させながら、このスリップフォーム内にコンクリートを打設することで橋脚を構築するハイブリッドスリップフォーム工法が用いられている（例えば、特許文献１参照）。

この工法において、鋼管を上下に連結する際には、上側の鋼管を下側の鋼管の上方に所定の隙間をあけて鉛直状態に仮固定した状態で、上記の隙間部分において溶接作業を行う。鋼管を仮固定する方法として、上下の鋼管に亘ってエレクションピースを溶接してこれら鋼管を連結する方法が考えられるが、エレクションピースにより連結してしまうと、鋼管の位置や傾斜を微調整することが難しい。

これに対して、特許文献１には、鋼管の位置や姿勢を微調整しながら仮固定することが可能な方法が開示されている。この方法では、予め、連結する各鋼管の連結側端部の周囲に上下方向に開口するボルト孔が形成された複数のフランジブラケットを取付け、下側の鋼管のフランジブラケットのボルト孔にボルトを挿通させるとともに、このボルトにレベル調整用ナットを取り付けておく。そして、上側の鋼管を下側の鋼管上に設置し、ボルトを上側の鋼管に取り付けられたフランジブラケットのボルト孔に挿通させるとともに、レベル調整用ナットの高さを調整することで、上側の鋼管が鉛直になり、かつ、上下鋼管の間に溶接のための所定の隙間が形成されるように調整して仮固定する。この状態で、上下の鋼管の端部同士を溶接し、ボルトを外した後、ボルトが障害となって溶接できなかった部分を溶接する。

特開平１１―１３１４２３号公報

特許文献１に開示された上記方法のように、ボルト及びレベル調整用ナットにより鋼管を仮固定した場合、溶接作業により鋼管に歪が生じてしまうとフランジブラケットと、ボルトとの間に大きな力が作用してボルトを取り外すことができなくなることがあり、その場合、ボルトを切断して撤去する必要があった。このようにボルトを切断してしまうと、鋼管を仮固定するための冶具を再利用できなくなってしまう。

そこで、例えば、図１０に示すように、上下の鋼管２０の周囲に鉛直方向に延びるように板材からなる複数対のブラケット２１を取付け、このブラケット２１に開口２１Ａを設け、両端に開口１６１を有する伸縮部材１６０をこれらブラケット２１の間に介装させるとともに、伸縮部材１６０の両端に形成された開口１６１及びブラケット２１に形成された開口２１Ａに、ボルト１７０を水平方向に挿通させ、このボルト１７０にナット１７１を締め付けることで伸縮部材１６０の両端をブラケット２１に固定することが考えられる。かかる構成によれば、伸縮部１６０を緩めることにより、溶接作業により鋼管２０に歪みが生じても、これら位置調整用冶具を容易に取り外すことができる。しかしながら、取付け部分のボルト１７０と開口１６１の間には必然的に多少の空隙を設ける必要があり、鋼管２０の上部に強風の影響などで横向きの大きな力が作用した場合に、両者間の隙間が変位して上側の鋼管２０に傾きが生じてしまうおそれがある。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、仮固定に用いる部材の取り外しが容易にでき、かつ、強風を受けた場合等にも鋼管などの鉄骨に傾きが生じるのを防止できる鉄骨の仮固定の構造及び方法を提供することである。

本発明の鉄骨の仮固定構造は、上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定する構造であって、下側の鉄骨の上端部と、上側の鉄骨の下端部に上下に対向する位置に互いに間隔をあけてそれぞれ取付けられた複数対のブラケットと、前記ブラケットの各対の間に介装された伸長可能な部材からなり、両端が前記ブラケットと当接するように伸長した状態で長さが固定された第１の冶具と、前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させる第２の冶具と、を備えることを特徴とする。
なお、本発明において、上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定するとは、上下の鉄骨を溶接等で接続する際、接続作業に先立って、上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して所定の位置及び姿勢に保持しておくことを意味する。

上記の鉄骨の仮固定構造において、前記第１の冶具は、少なくとも両端部に螺条孔が形成された胴体部材と、前記胴体部の螺条孔に螺合する螺条部及び前記ブラケットと当接する当接部を備えた当接部材と、により構成され、前記当接部材の回転を拘束した状態で前記胴体部材を回転させることにより、伸縮するように構成されていてもよい。

また、前記第２の冶具は、少なくとも両端に螺条孔が形成された胴体部材と、前記胴体部の螺条孔に螺合する螺条部及び前記ブラケットを保持可能な保持部を備えた保持部材と、により構成され、前記保持部材の回転を拘束した状態で前記胴体部材を回転させることにより、伸縮可能に構成されており、前記保持部により前記ブラケットを保持した状態で収縮させることで前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させてもよい。
また、前記第２の冶具は前記鉄骨に対して前記第１の冶具の外側に取付けられていてもよい。

また、本発明の仮固定方法は、上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定する方法であって、下側の鉄骨の上端部と、上側の鉄骨の下端部に上下に対向する位置に互いに間隔をあけて複数対のブラケットを取付け、伸長可能な部材からなる第１の冶具を、前記ブラケットの各対の間にそれぞれ介装し、前記ブラケットと当接するように伸長させた状態で長さを固定し、前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させる第２の冶具を取付けることを特徴とする。

本発明によれば、第１の冶具により上側の鉄骨の荷重が下側の鉄骨に伝達され、また、第２の冶具により上下の鉄骨に引き寄せる向きの力が作用するため、上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定できる。また、溶接完了時には、第１の冶具を収縮させ、第２の冶具により作用させる力をゆるめれば冶具を容易に取り外すことができる。さらに、鋼管の上部に強風等により横向きの大きな力が作用した場合であっても、第２の冶具が上下の鉄骨に取り付けられたブラケットが離間しないように拘束するため、鋼管に傾きが生じるのを防止できる。

本実施形態のハイブリッドスリップフォーム工法により、橋脚を構築する方法を説明するための概略図である。 本実施形態のハイブリッドスリップフォーム工法で用いられる鋼管を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）はＩ−Ｉ断面図である。 仮固定された鋼管の接続部を示す正面図である。 鋼管に取付けられた仮固定冶具を示す斜視図である。 （Ａ）は、図３におけるＩ部の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。 第１の仮固定冶具の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 第２の仮固定冶具の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。 強風などにより鋼管に水平力が作用した場合の仮固定された鋼管の接続端部を示す正面図である。 第１の仮固定冶具をブラケットに固定するボルトとして、先端部分のみネジの切られているタイプのボルトを用いた場合のブラケットと第１の仮固定冶具との接続部を示す図である。 鋼管を仮固定する方法の一例を示す図である。

以下、本発明の鉄骨の仮固定方法の一実施形態として、公知のハイブリッドスリップフォーム工法により橋脚を構築する際に上側の鋼管を下側の鋼管に対して仮固定する場合を例として説明する。
図１は、ハイブリッドスリップフォーム工法により、橋脚を構築する方法を説明するための概略図である。同図に示すように、ハイブリッドスリップフォーム工法では、まず、地盤を掘削し、掘削した部分に最下段の鋼管２０を配置し、最下段の鋼管２０の下端が埋設されるように基礎１０を構築する。次に、鋼管２０を上方に向かって順次溶接接続していく。また、これと並行して鋼管２０の周囲に縦筋３０を配筋する。そして、最上段の鋼管２０の接続作業が完了したら、鋼管２０の最上部に反力架台を設け、反力架台により吊持されるようにスリップフォーム装置を設置し、このスリップフォーム装置を上昇させながらコンクリートを打設していく。

本実施形態では、ハイブリッドスリップフォーム工法において鋼管２０の溶接接続する工程を以下に説明するようにして行う。
図２は、本実施形態のハイブリッドスリップフォーム工法で用いられる鋼管２０を示す図であり、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。同図に示すように、本実施形態で用いられる鋼管２０は、上下端部（ただし、最下段の鋼管は上端部のみ）に周方向に間隔をあけて、複数のブラケット２１が、鋼管２０の軸方向に延びるように鋼管２０の表面に対して垂直に取付けられている。

上下の鋼管２０を溶接接続するにあたり、まず、上側の鋼管２０を下側の鋼管２０の上方に溶接のための所定の隙間をあけて、上側の鋼管２０のブラケット２１が下側の鋼管２０のブラケット２１の真上に位置するように配置し、鉛直状態で仮固定する。

図３は、仮固定された鋼管２０の接続端部を示す正面図であり、図４は鋼管２０に取付けられた仮固定冶具６０，７０を拡大して示す斜視図である。また、図５（Ａ）は、図３におけるＩ部の拡大図、（Ｂ）は（Ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＩＩ−ＩＩ断面図である。
図３〜図５に示すように、上側の鋼管２０は、上下の鋼管２０のブラケット２１に取り付けられた第１及び第２の仮固定冶具６０、７０により下側の鋼管２０の上方に仮固定されている。また、図４及び図５に示すように、第２の仮固定冶具７０は鋼管２０に対して、第１の仮固定冶具６０の外周側に取付けられている。

図６は第１の仮固定冶具６０の詳細な構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。同図に示すように、第１の仮固定冶具６０は、胴体部６１と、一対の把持部６２とにより構成される。胴体部６１は、軸方向に貫通する螺条孔６１Ａを有する六角柱状の部材である。また、把持部６２は、コの字型に形成された把持部本体６３に、表面に外周に螺条が形成された棒状の螺条部６４が接続されてなる部材である。把持部本体６３は、基底部６３Ｃと、基底部６３Ｃの両端に垂直に立設された一対の脚部６３Ａとにより構成される。各脚部６３Ａには、中心軸が一致するように開口６３Ｂが形成されている。また、螺条部６４は基底部６３Ｃの中央に接続されている。そして、把持部６２は、胴体部６１の螺条孔６１Ａの両端部に螺条部６４が螺合することで胴体部６１に取付けられている。

胴体部６１に形成された螺条孔６１Ａの内周面には、一端部は右ネジの螺条が、他端部は左ネジの螺条が形成されている。また、一対の把持部６２の螺条部６４の表面に形成された螺条は一方が右ネジ、他方は左ネジであり、夫々螺条孔６１Ａのネジの向きが同じ側の端部に螺合している。

かかる構成によれば、上下の把持部６２の回転を拘束した状態で、胴体部６１を一方向に回転させると、螺条孔６１Ａの上下のネジが逆向きとなっていることで、一対の把持部６２は胴体部６１から進出し、他方向に回転させると一対の把持部６２は胴体部６１内へ退行することとなる。

図７は、第２の仮固定冶具７０の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図である。同図に示すように、第２の仮固定冶具７０は、ターンバックル本体７１と、一対の把持部７２とにより構成される。ターンバックル本体７１の両端には、夫々螺条孔７１Ａが形成されており、これら螺条孔７１Ａは一方が右ネジ、他方が左ネジとなっている。

把持部７２は、矩形環状に形成された枠部７３に、外周に螺条が形成された棒状の螺条部７４が接続されてなる。一対の把持部７２の螺条部７４の表面に形成された螺条は、一方が右ネジ、他方が左ネジとなっており、この螺条がターンバックル本体７１のネジの向きが同じ螺条孔７１Ａに螺合している。

かかる構成により、一対の把持部７２の回転を拘束した状態で、ターンバックル本体７１を一方に回転させると、一対の把持部７２はターンバックル本体７１から進出し、他方に回転させると一対の把持部７２はターンバックル本体７１内へ退行することとなる。

図３〜図５に示すように、上側の鋼管２０を下側の鋼管２０の上方に仮固定するには、まず、クレーン等により、上側の鋼管２０を下側の鋼管２０の上方に、上側の鋼管２０ブラケット２１が下側の鋼管２０のブラケット２１の直上に位置するとともに、上側及び下側の鋼管２０の間に溶接のための所定の隙間が形成されるように保持する。

次に、第１の仮固定冶具６０を上下の把持部本体６３の脚部６３Ａの間にブラケット２１が位置するように配置する。そして、スパナ等を用いて胴体部６１を回転させて、基底部６３Ｃにブラケット２１が当接するまで把持部６２を進出させる。このとき、各把持部６２は、脚部６３Ａがブラケット２１と係合することで、回転が拘束されるため、把持部６２に対して胴体部６１のみを回転させて、把持部６２を進出させることができる。そして、把持部６２の開口６３Ｂ及びブラケット２１の開口２１Ａにボルト８０を挿通させ、ボルト８０にナット８１を締め付ける。なお、このボルト８０は把持部６２及びブラケット２１の開口６３Ｂ，２１Ａに比べてわずかに径が小さいものを用いている。以上の作業を鋼管２０の周方向に取り付けた複数対のブラケット２１の夫々について行う。

次に、トランシット等を用いて上側の鋼管２０が鉛直となるように、少なくとも２方向から確認しながら、上側の鋼管２０の傾きを調整する。上側の鋼管２０の傾きは、第１の仮固定冶具６０を伸長させて、基底部６３Ｃとブラケット２１とが当接した状態で、第１の仮固定冶具６０を適宜伸縮させることで、調整することができる。なお、固定冶具を伸縮させる機構として油圧ジャッキを用いている場合には、ジャッキを伸長させてしまうと油圧の開放による収縮量の制御が難しいため、ジャッキを収縮させて姿勢を調整することは困難であるが、本実施形態の第１の仮固定冶具６０によれば、胴体部６１を回転させることで収縮でき、鋼管２０の姿勢をより容易に調整できるので、ジャッキは本実施形態のようにネジ構造であることが好適である。

次に、第２の仮固定冶具７０を、各枠部７３内にブラケット２１の把持部６２より外側の部分が位置するように配置し、ターンバックル本体７１を回転させ、各枠部７３の内周面とブラケット２１の上面とが当接するまで把持部７２をターンバックル本体７１に向かって退行させる。なお、この際、各把持部７２は枠部７３がブラケット２１と係合することで回転が拘束されているため、把持部７２に対してターンバックル本体７１のみを回転させて把持部７２を退行させることができる。これにより、上下のブラケット２１に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させる。

以上の構成によれば、上側の鋼管２０の荷重は、第１の仮固定冶具６０を介して、下側の鋼管２０へと伝達されるので、上側の鋼管２０の荷重を下側の鋼管２０により支持することができる。
また、ブラケット２１及び第１の仮固定冶具６０の把持部６２の開口２１Ａ，６３Ｂを挿通するようにボルト８０及びナット８１を取付けているため、第１の仮固定冶具６０の離脱を防止できる。

さらに、強風などにより鋼管２０に横向きの力が作用すると、図８に示すように、上側の鋼管２０の片側（図中右側）には上方に向かって、他側（図中左側）に下方には向かって、それぞれ力が作用することとなる。このとき、ブラケット２１の開口２１Ａはボルト８０に比べて大きく、両者間に隙間が存在するため、その隙間の分だけ上側の鋼管２０が傾斜してしまうおそれがある。これに対して、上下の鋼管２０のブラケット２１に取り付けられた第２の仮固定冶具７０により、これらブラケット２１を引き寄せる向きの力を作用しているので、これらブラケット２１が離間するのを阻止して、上側の鋼管２０が傾斜することを防止できる。

次に、上下の鋼管２０の間の隙間を溶接して上下の鋼管２０を接続する。この際、まず、第１及び第２の仮固定冶具６０、７０と干渉しない部分の溶接作業を先行して行う。仮固定冶具６０，７０にあたる部分以外の溶接が完了したら、第２の仮固定冶具７０を伸長させてブラケット２１から取り外し、第１の仮固定冶具６０を収縮させてブラケット２１の間から取り外す。そして、仮固定冶具６０、７０が障害となって、溶接できなかった残りの部分の溶接作業を行う。

なお、第１及び第２の仮固定冶具６０、７０と干渉しない部分に溶接作業を行うことにより鋼管２０に歪みが生じてこれら仮固定冶具６０、７０のブラケット２１への取付部分に大きな荷重が作用しても、本実施形態では、第１及び第２の仮固定冶具６０、７０をネジ構造を利用して伸縮させる構成としているため、容易に伸縮させて切断等することなく取り外すことができる。したがって、取り外した第１及び第２の仮固定冶具６０、７０は別の鋼管２０を接続する際に再利用することができる。

なお、本実施形態では、第２の仮固定冶具７０として、図６を参照して説明した冶具を用いることとしたが、これに限らず、例えば、ゴムバンドなどにより上下の鋼管２０に取り付けられたブラケット２１が離間しないように拘束してもよい。

また、本実施形態では、第１の仮固定冶具６０として、ネジ構造により伸縮可能な構成としたが、これに限らず、油圧ジャッキなどの他の構成のジャッキにより伸縮可能な構成としてもよい。
また、本実施形態では、第１の仮固定冶具６０からブラケット２１に応力を伝達する方法として、把持部６０の基底部６３Ｃを押し当てる方法について説明したが、図９に示すように、ボルト１８０をシャックル等で使用する先端部分のみネジの切られているタイプとして、ボルト１８０により脚部６３Ａとブラケット２１との間で応力を伝達する方法としてもよい。

また、本実施形態では、ハイブリッドスリップフォーム工法により橋脚を構築する場合について説明したが、これに限らず、鋼管同士を溶接により接続する場合には本発明を適用することができる。さらに、鋼管同士を溶接接続する場合に限らず、鉄骨同士を溶接接続する場合であっても本発明を適用することができる。

１０ 基礎 ２０ 鋼管
２１ ブラケット ３０ 縦筋
４０ ＰＣストランド ５０ 橋脚
６０ 第１の仮固定冶具 ６１ 胴体部
６２ 把持部 ６３ 把持部本体
６４ 螺条部
７０ 第２の仮固定冶具 ７１ ターンバックル本体
７２ 把持部 ７３ 枠部
７４ 螺条部
８０ ボルト ８１ ナット
１００ クレーン

Claims (5)

1. 上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定する構造であって、
   下側の鉄骨の上端部と、上側の鉄骨の下端部に上下に対向する位置に互いに間隔をあけてそれぞれ取付けられた複数対のブラケットと、
   前記ブラケットの各対の間に介装された伸長可能な部材からなり、両端が前記ブラケットと当接するように伸長した状態で長さが固定された第１の冶具と、
   前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させる第２の冶具と、
   を備えることを特徴とする鉄骨の仮固定構造。
2. 請求項１記載の鉄骨の仮固定構造であって、
   前記第１の冶具は、
   少なくとも両端部に螺条孔が形成された胴体部材と、
   前記胴体部の螺条孔に螺合する螺条部及び前記ブラケットと当接する当接部を備えた当接部材と、により構成され、
   前記当接部材の回転を拘束した状態で前記胴体部材を回転させることにより、伸縮するように構成されていることを特徴とする鉄骨の仮固定構造。
3. 請求項１又は２記載の鉄骨の仮固定構造であって、
   前記第２の冶具は、
   少なくとも両端に螺条孔が形成された胴体部材と、
   前記胴体部の螺条孔に螺合する螺条部及び前記ブラケットを保持可能な保持部を備えた保持部材と、により構成され、
   前記保持部材の回転を拘束した状態で前記胴体部材を回転させることにより、伸縮可能に構成されており、
   前記保持部により前記ブラケットを保持した状態で収縮させることで前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させることを特徴とする鉄骨の仮固定構造。
4. 請求項１から３のうち何れか１項に記載の鉄骨の仮固定構造であって、
   前記第２の冶具は前記鉄骨に対して前記第１の冶具の外側に取付けられていることを特徴とする鉄骨の仮固定構造。
5. 上側の鉄骨を下側の鉄骨に対して仮固定する方法であって、
   下側の鉄骨の上端部と、上側の鉄骨の下端部に上下に対向する位置に互いに間隔をあけて複数対のブラケットを取付け、
   伸長可能な部材からなる第１の冶具を、前記ブラケットの各対の間にそれぞれ介装し、前記ブラケットと当接するように伸長させた状態で長さを固定し、
   前記ブラケットの各対に対して互いに引き寄せる向きの力を作用させる第２の冶具を取付けることを特徴とする鉄骨の仮固定方法。

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