JP5999547B2

JP5999547B2 - 継手部構造

Info

Publication number: JP5999547B2
Application number: JP2012101444A
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: JP2013227810A

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、且つ外側継手部材内周面と内側継手部材外周面部との間に円弧状のキー部材を跨らせて係合させて管軸方向の引張強度を確保するとともに、両継手部材に貫通させたピン部材により回転不能に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）。

この継手部構造では、キー部材が外側継手部材の内周面部に対し管径方向に出入り可能に設けられ、このキー部材を外側継手部材内に収納した状態で外側継手部材内に内側継手部材を嵌め込み、その後、キー部材を外側継手部材の内周面より突出させて内側継手部材外周面部に周方向に向けて形成されたキー溝に嵌め込むことにより外側継手部材内周面と内側継手部材外周面部との間に円弧状のキー部材を跨らせて係合させるようになっている。

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、キー部材を外側継手部材の内周面より出入り可能とし、且つ両継手部材を嵌合した後にこのキー部材を外側継手部材の内周面より突出させて内側継手部材外周面部に形成されたキー溝に嵌め込むようにした構造であるため、その構造上外側継手部材の内周面及び内側継手部材の外周面の長さ方向を管軸方向と平行に形成することが望ましく、その為、外内両継手部材を嵌合させる際に、両継手部材に多少の歪みが生じた場合や両継手部材間に異物が介在してしまうと嵌合が困難になるという問題があった。

また、キー部材を管径方向で出入り動作させるため、そのキー部材の移動量を確保する必要があり、外側継手部材を肉厚に形成しなければならないという問題があった。

更に、両継手部材を嵌合した際に、外側継手部材のキー部材の位置と内側継手部材のキー溝との位置に若干のずれが生じた場合や、キー溝内に塵等の異物や傷等が存在する場合には、キー部材をキー溝内に挿入できないという問題があり、その為、キー部材を含めた継手部材の製造には高い精度と厳重な品質管理が必要とされ、その分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、施工現場において短期且つ容易に鋼管体等の部材相互間を連結することができ、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、前記所定位置で前記両継手部材の互いに対向する対向面部に形成された前記移動方向と交差する方向に向けた一対のキー溝に跨って嵌め込まれる連結キーとを備え、該連結キーを介して前記両継手部材が移動不能に連結されるようにした継手部構造において、前記連結キーを前記挿入孔の口径より短い複数の短尺キー体をもって構成するとともに、前記キー溝の端部開口を前記挿入孔内に連通させ、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ある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２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、前記短尺キー体は円弧状に形成されていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項３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、前記内周継手部材は、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、前記所定位置で前記両継手部材の互いに対向する対向面部に形成された前記移動方向と交差する方向に向けた一対のキー溝に跨って嵌め込まれる連結キーとを備え、該連結キーを介して前記両継手部材が移動不能に連結されるようにした継手部構造において、前記連結キーを前記挿入孔の口径より短い複数の短尺キー体をもって構成するとともに、前記キー溝の端部開口を前記挿入孔内に連通させ、前記挿入孔を通して各前記短尺キー体を前記両継手部材間に前記両キー溝に跨って嵌め込むようにしたことにより、簡易な構造で容易に部材相互を連結することができ、複数の短尺キー体からなる連結キーを介して移動方向に作用する荷重を両継手部材相互で伝達することができる。また、上述した従来の出入り可能なキー部材に比べ出し入れ用のストロークが必要なく、その分継手部材の厚みを薄くすることができる。

また、本発明において、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し、相対移動方向にも高い耐力が得られるとともに、キー溝の位置合わせも容易に行うことができる。

さらに本発明において、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を好適に補強することができる。

さらにまた本発明において、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摺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、前記短尺キー体を円弧状に形成したことにより、管材相互を短期且つ容易に連結することができる。

また、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、前記内周継手部材は、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、多少の歪みや傷、異物等に関わりなく両継手部材をスムースに嵌合させることができる。

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。同上の外側継手部材と内側継手部材とを分離した状態を示す縦断面図である。同上の継手部構造の部分拡大凹断面図である。（ａ）は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７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、その状態で両継手部材４，５間に移動抑止用ピン部材６，６...を貫通させるとともに、互いに対向する対向面部、即ち外側継手部材４の内周面部と内側継手部材５の外周面部にそれぞれ形成されたキー溝７，８に跨らせて連結キーを係合させ、それにより両継手部材４，５を管周方向で回転不能且つ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、相手側継手部材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状の嵌合用拡幅部４ａを備えている。

この外側継手部材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７に示すように、圧延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厚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。

一方、外側継手部材４の内周面部及び内側継手部材５の外周面部には、相対移動方向と交差する方向、即ち管周方向に向けてそれぞれキー溝７，８が互いに対向配置に形成され、両継手部材４，５が嵌め合わされた際に、対応するキー溝７，８が組み合わされて管周方向に向けた矩形断面のキー部材収容路３０が両継手部材４，５の対向面部に跨って形成されるようになっている。

各キー溝７、８は、対向面側に開口した矩形凹状が管周方向で隣り合う挿入孔１５，１５、１６，１６間に亘って連続した形状に形成され、キー溝７，８の両端開口、即ちキー部材収容路３０の両端開口がそれぞれ挿通孔１５，１６と連通され、挿入孔１５を通して連結キー用の短尺キー体３１，３１...をキー部材収容路３０内に嵌め込むことができるようになっている。

各短尺キー体３１は、キー部材収容路３０と曲率半径が略同一の円弧状であって、その管周方向の長さが挿入孔の口径より短く形成されている。

次に、このような継手部構造を用いた管材の連結方法について説明する。

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を相対移動させ、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、管周方向で複数箇所ある挿通孔の内、少なくとも一箇所を残して、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、更に、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の外側面を両挿入孔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に亘って移動抑止用ピン部材６の嵌込部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とともに、両キー溝７，８の位置が合わされて管周方向で隣り合う挿入孔１５，１５、１６，１６間に亘ってキー部材収容路３０が形成される。

次に、図６に示すように、移動抑止用ピン部材６が挿入されていない挿入孔１５，１６を通して複数の短尺キー体３１，３１...をキー部材収容路３０内に挿入する。

即ち、短尺キー体３１をその内径側を管中央側に向けた状態で挿入孔１５，１６内の略中間位置まで移動させ、その位置から短尺キー体３１を管周方向にスライドさせ、挿入孔１５，１６と連通したキー部材収容路３０の端部開口より短尺キー体３１を挿入する。

そして、この短尺キー体３１の挿入作業を繰り返して先に挿入された短尺キー体３１を管周方向で押し込みつつ、所定数の短尺キー体３１，３１...をキー部材収容路３０内に挿入する。

このとき、投入された短尺キー体３１，３１...の数量を把握することで容易に施工管理及び品質管理を行うことができる。例えば、短尺キー体３１，３１...の一部がキー部材収容路３０内で目詰まりした状態は、設計上の数量に対して投入数が少ないにも関わらずそれ以上投入できないことで容易に察知できるようになっている。

そして、所定数の短尺キー体３１，３１...が挿入されたら、残った移動抑止用ピン部材６を挿入孔１５，１６に貫入させ、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、両継手部材４，５を回転不能に連結するとともに、キー部材収容路３０の端部開口を閉鎖する。

これにより、両継手部材４，５が各移動抑止用ピン部材６を介して管周方向の移動を規制された状態で連結されるとともに、短尺キー体３１，３１...が両継手部材４，５の対向面、即ち外側継手部材４の内周面と内側継手部材５の外周面部に跨って係合された状態で維持され、両継手部材４，５を相対移動方向、即ち管軸方向に移動不能に連結し、両継手部材４，５の連結が完了する。

また、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と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。

更にまた、上述の実施例においては、移動抑止用ピン部材６の外側面部にテーパ状の嵌込部１８が形成されるとともに、両挿入孔１５，１６の内周面に跨って嵌込部１８が嵌め込まれるテーパ孔状の被嵌込部１７が形成された例について説明したが、移動抑止用ピン部材を円柱状に形成するとともに、両挿入孔１５，１６を管径方向に貫通した同径の丸孔状に形成してもよい。

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
７、８キー溝
９短尺キー体
１０当て止め溝
１１当て止め部材
１２嵌合溝
１３止水材収容溝
１４止水材
１５挿入孔
１６挿入孔
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
３０キー部材収容路
３１短尺キー体

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、前記所定位置で前記両継手部材の互いに対向する対向面部に形成された前記移動方向と交差する方向に向けた一対のキー溝に跨って嵌め込まれる連結キーとを備え、該連結キーを介して前記両継手部材が移動不能に連結されるようにした継手部構造において、
前記連結キーを前記挿入孔の口径より短い複数の短尺キー体をもって構成するとともに、
前記キー溝の端部開口を前記挿入孔内に連通させ、
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を特徴としてなる継手部構造。
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請求項１に記載の継手部構造。
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、前記短尺キー体は円弧状に形成されている請求項１又は２に記載の継手構造。
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、前記内周継手部材は、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３に記載の継手構造。