JP5999546B2

JP5999546B2 - 継手部構造

Info

Publication number: JP5999546B2
Application number: JP2012101435A
Authority: JP
Inventors: 英雄富田
Original assignee: 株式会社富田製作所
Priority date: 2012-04-26
Filing date: 2012-04-26
Publication date: 2016-09-28
Anticipated expiration: 2032-04-26
Also published as: JP2013227809A

Description

本発明は、例えば、鋼管杭、鋼管矢板、パイプルーフ工法用鋼管、建築物用柱材、水道管路等に用いられる部材相互間を連結するための継手部構造に関する。

従来、長尺の鋼管杭や鋼管矢板等の施工においては、運搬や製作上の都合から定尺の鋼管材を施工現場に搬入し、施工現場にて各鋼管材を溶接により連結することで所望の長さとしていた。

しかし、このような溶接による連結作業には、熟練した技術を必要とし、また、気候条件等の作業条件の確保や溶接部の品質管理等に関して厳格な施工管理を必要とするものであった。更に、このような溶接作業に費やされる時間が施工時間に占める割合は大きく、工期の長期化の原因となっていた。

そこで、各鋼管材を施工現場において短期且つ容易に連結できる継手部構造として、互いに連結される一方の鋼管材の端部に固定された筒状の外側継手部材内に他方の鋼管材の端部に固定された筒状の内側継手部材を嵌め込み、その状態で両継手部材に形成された挿入孔の位置を合せ、そこにピン部材を貫通させることにより管周方向の回転を規制した状態で両継手部材を連結する構造のものが開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２０００−３１９８７４号公報

しかしながら、上述の如き従来の技術では、円柱状のピン部材が容易に挿入できるように両継手部材に形成された挿入孔とピン部材との嵌め合いが緩く設定されるため、挿入孔の内周面とピン部材外周面との間に隙間が生じ、両継手部材間でガタつきが発生する虞があった。

また、挿入孔の内周面とピン部材外周面との間に隙間が生じたことにより、継手部、即ち両継手部材間に管軸方向で引張力が作用すると、ピン部材にせん断力とともに曲げモーメントが作用するので、当該曲げモーメントを考慮して継手部における管軸方向の十分な引張強度を確保するためには、外側継手部材内周面と内側継手部材外周面部との間に跨る円弧状のキー部材を設ける等の複雑な構造が必要となりコストが嵩むという問題があった。

本発明は、このような従来の問題に鑑み、鋼管等の部材間を安定して連結でき、しかも安価な継手部構造の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、互いに所定方向に相対移動可能で且つ移動方向の所定位置で重ね合わされる一対の継手部材と、該各継手部材に形成された前記所定位置で重ね合わせ方向に連続する一対の挿入孔に跨って貫通させる移動抑止用ピン部材とを備え、前記移動抑止用ピン部材の外側面部にテーパ状の嵌込部が形成されるとともに、前記両挿入孔の内周面に跨って前記嵌込部が嵌め込まれるテーパ孔状の被嵌込部が形成され、前記嵌込部の外側面が前記被嵌込部の内側面に密着した状態で前記移動抑止用ピン部材が前記両挿入孔に跨って貫通されており、該移動抑止用ピン部材を介して前記両継手部材が連結されている継手部構造であって、前記一方の継手部材表面部に、該表面部より突出した移動抑止用ピン部材の先端が嵌め込まれる補強部材を備えた継手部構造にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記両継手部材はそれぞれ、互いに連結される一方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の外側継手部材と、他方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の内側継手部材とで構成され、該両継手部材を管軸方向で移動させて前記外側継手部材内に前記内側継手部材が嵌め込まれていることにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項２の構成に加え、前記外側継手部材は、内周部に前記他方の管材側に向けて拡開したテーパ状の嵌合用拡幅部を備え、前記内側継手部材は、外周部に前記嵌合用拡幅部と互いに嵌合される前記一方の管材側に向けて縮径したテーパ状の嵌合用縮径部を備えたことにある。

本発明に係る継手部構造は、上述したように、互いに所定方向に相対移動可能で且つ移動方向の所定位置で重ね合わされる一対の継手部材と、該各継手部材に形成された前記所定位置で重ね合わせ方向に連続する一対の挿入孔に跨って貫通させる移動抑止用ピン部材とを備え、該移動抑止用ピン部材を介して前記両継手部材が連結されるようにした継手部構造であって、前記移動抑止用ピン部材の外側面部にテーパ状の嵌込部が形成されるとともに、前記両挿入孔の内周面に跨って前記嵌込部が嵌め込まれるテーパ孔状の被嵌込部が形成され、前記嵌込部の外側面が前記被嵌込部の内側面に密着した状態で前記移動抑止用ピン部材が前記両挿入孔内に跨って貫通されるようにしたことにより、両継手部材間のガタつきを防止できるとともに、移動抑止用ピン部材に作用する回転モーメントを抑制し、両継手部材間に作用する引張荷重に対して高い耐力を得ることができる。

また、本発明において、前記一方の継手部材表面部に、該表面部より突出した移動抑止用ピン部材の先端が嵌め込まれる補強部材を備えたことにより、挿入孔を設けたことによる断面欠損部分を補強することができる。

更に本発明において、前記両継手部材はそれぞれ、互いに連結される一方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の外側継手部材と、他方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の内側継手部材とであって、該両継手部材を管軸方向で移動させて前記外側継手部材内に前記内側継手部材を嵌め込むようにしたことにより、移動抑止用ピン部材により管軸方向及び管周方向の移動を防止した状態に両継手部材を連結することができる。

更に本発明において、前記外側継手部材は、内周部に前記他方の管材側に向けて拡開したテーパ状の嵌合用拡幅部を備え、前記内側継手部材は、外周部に前記嵌合用拡幅部と互いに嵌合される前記一方の管材側に向けて縮径したテーパ状の嵌合用縮径部を備えたことにより、外側継手部材への内側継手部材の挿入を容易に行うことができる。

本発明に係る継手部構造を使用した鋼管杭の一例を示す正面図である。図１中の継手部構造を示す横断面図である。同上の継手部構造を示す部分拡大縦断面図である。同上の移動抑止用ピン部材を取り外した状態を示す部分拡大縦断面図である。同上の両継手部材を分離させた状態を示す部分拡大縦断面図である。（ａ）同上の移動抑止用ピン部材を示す正面図、（ｂ）は同平面図、（ｃ）は同底面図である。

次に、本発明に係る継手部構造の実施の態様を図１〜図６に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１は鋼管杭や鋼管矢板等に使用される鋼管材である。

各鋼管材１は、鋼材をもって円筒形状に形成され、鋼管材１，１相互間が継手２により連結されるようになっている。

この継手２は、連結される一方の鋼管材１の端部に固定された外側継手部材４と、他方の鋼管材１の端部にフランジ部材３を介して固定された内側継手部材５とを備え、両継手部材４，５を互いに管軸方向で相対移動させて外側継手部材４内に内側継手部材５を嵌め込み管径方向で重ね合わせ、その状態で両継手部材４，５に移動抑止用ピン部材６，６...を重ね合わせ方向、即ち管径方向で貫通させ、それにより両継手部材４，５を管周方向及び管軸方向で移動不能に連結するようになっている。

フランジ部材３は、管軸方向で一定の厚みを有し、且つ外径が鋼管材１の外径と略同一、内径が鋼管材１の内径よりも小さい円環状に形成されている。このフランジ部材３は、その一方の端面の円環状外周部を鋼管材１端面に溶接し、内縁側部が鋼管材１の半径方向内側に張り出した状態に固定され、他方の端面に内側継手部材５が溶接により固定されている。

このフランジ部材３の継手部材側端面には、当て止め溝１０が形成され、外側継手部材４の先端部が嵌め込まれ、且つその先端部が当て止め溝１０の底部に当接するようになっている。

一方、外側継手部材４の内側面部には、円形断面を有する円環状の当て止め部材１１が溶接等により固定され、この当て止め部材１１に内側継手部材５の先端部が当て止めされるようになっている。

また、内側継手部材５の先端部には、当て止め部材１１の外側面部が嵌め込まれる嵌合溝１２が形成されている。

このように外側継手部材４の先端部を当て止め溝１０内に嵌合させるとともに、内側継手部材５の先端部を当て止め部材１１と嵌合させることにより、継手部２の横方向荷重（管径方向に作用する荷重）に対して高い強度が得られるようになっている。

また、このフランジ部材３に外側継手部材４の先端部が当て止めされるとともに、当て止め部材１１に内側継手部材５の先端部が当て止めされたことにより両継手部材４，５は管軸圧縮方向で互いに支持されるようになっている。

外側継手部材４は、鋼材等をもって円筒形状に形成され、その内周部に他方の鋼管材１側に進むにつれて拡開するテーパ孔状の嵌合用拡幅部４ａを備えている。

また、外側継手部材４には、管周方向に間隔を置いて複数の挿通孔１５，１５...が形成され、この挿通孔１５を通して移動抑止用ピン部材６が両継手部材４，５間に貫通されるようになっている。

一方、内側継手部材５は、鋼材等をもって円筒状に形成され、その外周部に一方の鋼管材１側に進むにつれて縮径するテーパ状の嵌合用縮径部５ａを備え、この嵌合用縮径部５ａが嵌合用拡幅部４ａ内に嵌合され、外側継手部材４と内側継手部材５とが管径方向で重ね合わされるようになっている。

また、内側継手部材５には、各挿通孔１５，１５...の位置に対応して管周方向に間隔を置いて複数の挿通孔１６，１６...が形成されている。

互いに対応する各挿通孔１５，１６は、内側面が重ね合わせ方向、即ち管径方向で連続するように形成され、移動抑止用ピン部材６が両挿入孔１５，１６に跨って貫通されるようになっている。

この各挿入孔１５，１６は、それぞれピン部材貫入方向に進むにつれて同じ傾きによって縮径するとともに、互いに突き合わされる側の孔径が同径のテーパ孔状に形成され、両挿入孔１５，１６が重ね合わせ方向で連続するように配置されることにより、両挿入孔１５，１６の内周面に亘ってピン部材貫入方向に進むにつれて縮径するテーパ孔状（円錐台孔状）の被嵌込部１７が形成される。

移動抑止用ピン部材６は、図５に示すように、鋼材をもって被嵌込部１７と同じ傾きで貫入方向に進むにつれて縮径するテーパ状、即ち円錐台状に形成され、外周部全体にテーパ状の嵌込部１８が形成されている。

この移動抑止用ピン部材６の全長は、両継手部材４，５の重ね合わせ部分の厚みより長く形成され、両継手部材４，５に貫通させた際に、移動抑止用ピン部材６の縮径側先端部が内側継手部材５の内側面より内側に突出するようになっている。

また、この移動抑止用ピン部材６は、中央部に貫通方向に向けたボルト挿通孔２０が形成され、このボルト挿通孔２０の上端部にボルト挿通孔２０より広径の係合凹部２０ａが形成されている。

内側継手部材５の内側表面部には、内側面表面部より突出した移動抑止用ピン部材６の先端が嵌め込まれる補強部材２１を備え、挿入孔１６を形成したことによる内側継手部材５の断面欠損を補強するようになっている。

補強部材２１は、管周方向に長い細長帯状又は無端帯状に形成され、内側継手部材５の内側面に外側面を重ねた配置に溶接により固定されている。

この補強部材２１には、挿入孔１６の位置に合わせて板圧方向に貫通した嵌合孔２２，２２...が管周方向に間隔を置いて形成され、この嵌合孔２２に移動抑止用ピン部材６の先端部が嵌め込まれるようになっている。

また、補強部材２１の内側面部には、嵌合孔２２の内面側開口を閉鎖する配置に固定用板材２３が溶接により固定され、この固定用板材２３にボルト挿通孔２０を通した固定用ボルト２４の先端部が螺合されるようになっている。

このように構成された継手部構造を使用して両管材１，１を連結するには、まず、各挿通孔１５，１６の位置を考慮しつつ管軸方向で両継手部材４，５を移動させ、外側継手部材４内に内側継手部材５を嵌め込む。

このとき、外側継手部材４の嵌合用拡幅部４ａの先端部内径に対し内側継手部材５の嵌合用縮径部５ａ先端部外径が小さいので容易に外側継手部材４内に内側継手部材５を挿入することができ、また、挿入後は互いにガイドされつつ先端部がフランジ部材３の当て止め溝１０内に当接する位置まで摺動できる。

そして、各挿通孔１５，１６に移動抑止用ピン部材６を挿入し、移動抑止用ピン部材６の先端部が補強部材２１の嵌合孔２２に嵌め込まれるまで貫入させる。

このとき、各挿通孔１５，１６の位置に多少のずれがあっても、移動抑止用ピン部材６にテーパ状の嵌込部１８を備えるとともに、両挿通孔１５，１６に亘って嵌込部１８と傾きを同じくするテーパ孔状の被嵌込部１７が形成されているので、移動抑止用ピン部材６の貫入が進むにつれて移動抑止用ピン部材６の外側面に各挿通孔１５，１６の内側面が押圧されて両継手部材４，５が両挿通孔１５，１６の中心位置が一致する方向に相対的に移動し、両挿入孔１５，１６の位置が合わされて連続した配置となる。

そして、固定用ボルト２４をボルト挿通孔２０に通し、その先端を固定用板材２３に螺合させ、この固定用ボルト２４を締め付けることにより移動抑止用ピン部材６を更に貫入させ、嵌込部１８の外側面が両挿入孔１５，１６の内側面部に跨って形成された被嵌込部１７の内側面に密着させる。

これにより、両継手部材４，５が各移動抑止用ピン部材６，６...を介して管周方向及び管軸方向の移動を規制された状態で連結される。

また、このように構成された継手部構造にあっては、嵌込部１８の外側面が被嵌込部１７の内側面に密着した状態で移動抑止用ピン部材６が両挿入孔１５，１６内に跨って貫通されるので、両継手部材４，５同士のガタつきを防止することができる。

更には、移動抑止用ピン部材６の外側面と挿通孔１５，１６の内側面との間に隙間が生じないので、管軸方向に引張力が作用した場合、移動抑止用ピン部材６に作用する回転モーメントを抑えることができ、その分移動抑止用ピン部材６の引張方向の力に対する強度が増し、キー部材を用いなくとも高い引張強度が得られる。

尚、上述の実施例では、本発明に係る継手部構造を鋼管杭や鋼管矢板に使用する鋼管材間の連結に使用した例について説明したが、その他、パイプルーフ工法用鋼管、建築物用柱材、水道管路等に使用される管材相互の連結に適用することができ、また、本発明に係る管材の継手部構造は、ＳＣ杭やコンクリート杭の連結に使用してもよい。

また、回転推進杭に用いられる先端部に掘削用のスパイラル刃を有するスパイラル鋼管の鋼管部とスパイラル刃部との連結に用いてもよい。特に、スパイラル鋼管の場合は、スパイラル刃部と鋼管部とを別々に運搬することにより効率よく運搬することができる一方、施工現場においては短期且つ容易に両者を連結することができる。

また、上述の実施例では、継手部材を円筒状に形成した例について説明したが角筒状であってもよく、また、平板状に形成したものであってもよい。

１鋼管材
２継手
３フランジ部材
４外側継手部材
５内側継手部材
６移動抑止用ピン部材
１０当て止め溝
１１当て止め部材
１２嵌合溝
１５挿通孔
１６挿通孔
１７被嵌込部
１８嵌込部
２０ボルト挿通孔
２１補強部材
２２嵌合孔
２３固定用板材
２４固定用ボルト

Claims

互いに所定方向に相対移動可能で且つ移動方向の所定位置で重ね合わされる一対の継手部材と、該各継手部材に形成された前記所定位置で重ね合わせ方向に連続する一対の挿入孔に跨って貫通させる移動抑止用ピン部材とを備え、前記移動抑止用ピン部材の外側面部にテーパ状の嵌込部が形成されるとともに、前記両挿入孔の内周面に跨って前記嵌込部が嵌め込まれるテーパ孔状の被嵌込部が形成され、前記嵌込部の外側面が前記被嵌込部の内側面に密着した状態で前記移動抑止用ピン部材が前記両挿入孔に跨って貫通されており、該移動抑止用ピン部材を介して前記両継手部材が連結されている継手部構造であって、
前記一方の継手部材表面部に、該表面部より突出した移動抑止用ピン部材の先端が嵌め込まれる補強部材を備えた継手部構造。
前記両継手部材はそれぞれ、互いに連結される一方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の外側継手部材と、他方の管材の端部に管軸方向に向けて固定された筒状の内側継手部材とで構成され、該両継手部材を管軸方向で移動させて前記外側継手部材内に前記内側継手部材が嵌め込まれている請求項１に記載の継手部構造。
前記外側継手部材は、内周部に前記他方の管材側に向けて拡開したテーパ状の嵌合用拡幅部を備え、前記内側継手部材は、外周部に前記嵌合用拡幅部と互いに嵌合される前記一方の管材側に向けて縮径したテーパ状の嵌合用縮径部を備えた請求項２に記載の継手構造。