JP6639895B2 - 鋼管柱の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、鋼管柱の接合構造に関する。

山間部等におけるトンネル工事や橋梁工事等では、物資搬入用の工事車両を進入させるために、仮設桟橋構造体等の上部構造体を構築することがある。
仮設桟橋構造体等の上部構造体は、土中に複数の杭を打ち込み、その上に柱を建て込み、柱間に梁を架設して構築される。
従来、このような山間部に資材を運搬する場合、柱部材は、輸送制限長さ以内で輸送し、建設現場で溶接接合して長尺化し、現場建て込みを行っていた。
しかし、長尺化した柱を揚重するには、大きなクレーンが必要となってしまう上、建設現場における鋼管の突き合わせ溶接作業は、溶接品質の管理を十分行う必要があり、また、施工効率が落ちるという課題がある。

一方で、都市内での電力柱等に適用されるものとして、鋼管の上端を縮径させた縮径部と、鋼管の下端を拡径させた拡径部とを有する短尺柱を用い、縮径部に拡径部を挿入した継ぎ式の柱を用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、同種の技術としては、短尺鋼管の端部に形状記憶合金製のカラーを溶接し、カラーの形状回復作用を利用して、短尺鋼管同士を連結する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。
このような短尺鋼管を利用した継ぎ式の柱は、施工も簡単であり、溶接作業等が発生しないので、仮設桟橋構造体等の柱として用いるには好適であると考えられる。

特開２０１５−７４９２４号公報 特開平０６−２５７３２５号公報

しかしながら、前記特許文献１及び特許文献２に開示された技術を、仮設桟橋構造体等の柱に用いると、仮設構造体は上部に資材やクレーン等の重量物が載置され、柱に圧縮力が作用するため、接合部で圧縮方向にずれが生じることがあり、柱の長さ寸法が縮んでしまうという課題がある。また、引張力にはほとんど抵抗機構がない。

本発明の目的は、溶接作業が不要で施工性に優れ、かつ圧縮力に十分耐えることのできる鋼管柱の接合構造を提供することにある。

本発明に係る鋼管柱の接合構造は、鋼管柱を上下に接合する鋼管柱の接合構造であって、前記鋼管柱は、上部に形成され、上端に向かって次第に縮径する縮径部と、下部に形成され、下端に向かって次第に拡径する拡径部と、鋼管柱の外周面であって、縮径部の下方に設けられるリング状部材とを備え、下側の鋼管柱の縮径部を、上側の鋼管柱の拡径部に圧入したときに、上側の鋼管柱の下端面が、リング状部材と当接していることを特徴とする。

この発明によれば、鋼管柱の外周面にリング状部材が設けられていることにより、下側の鋼管柱の縮径部を、上側の鋼管柱の拡径部に圧入したときに、上側の鋼管柱の端面がリング状部材と当接するので、鋼管柱の接合構造に軸方向の圧縮力が作用しても、リング状部材が圧縮方向の抵抗として作用し、鋼管柱の接合構造で圧縮方向にずれが生じることがない。

本発明では、鋼管柱の外周面には、縮径部及び拡径部の間に、鋼管柱の外側に突出するガセットプレートが設けられ、上下のガセットプレート間は、連結部材で連結されていることが考えられる。
この発明によれば、ガセットプレートが設けられることにより、上下の鋼管柱を連結部材により連結することができる。したがって、複数の鋼管柱を接合して形成される継ぎ柱に、引き抜き方向の力が作用しても、連結部材が抵抗となって、鋼管柱の接合構造が外れることがない。

本発明では、鋼管柱の内部には、上下の鋼管柱を貫く鋼製ワイヤが引き通され、鋼製ワイヤは、土中に打ち込まれた杭に下端が締結され、鋼管柱が支持する梁に上端が締結されることが考えられる。
この発明によれば、複数の鋼管柱を貫く鋼製ワイヤが引き通され、杭に鋼製ワイヤの下端が締結され、前記鋼管柱が支持する梁に上端が締結されることにより、複数の鋼管柱を接合して形成される継ぎ柱に、引き抜き方向の力が作用しても、鋼製ワイヤの張力が抵抗となって、鋼管柱の接合部が外れることがない。

本発明の第１実施形態に係る仮設桟橋の構造を表す模式図。 前記実施形態における鋼管柱を表す側面図。 前記実施形態における鋼管柱の接合構造を表す鉛直方向断面図。 本発明の第２実施形態に係る鋼管柱の接合構造を表す鉛直方向断面図。 本発明の第３実施形態に係る鋼管柱の接合構造を表す鉛直方向断面図。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
［１］第１実施形態
図１には、本発明の第１実施形態に係る上部構造体としての仮設桟橋構造体１が示されている。この仮設桟橋構造体１は、山間部等における橋梁の架け替え工事や、トンネル掘削工事などの工事を行うに際し、物資搬入用の工事車両の進入経路とされたり、工事用物資等のストックヤードとされたり、クレーン等の揚重機の設置場所として利用される。
仮設桟橋構造体１は、複数の鋼管杭２上に建設され、複数の鋼管柱３と、複数の梁４と、ブレース５とを備える。

鋼管杭２は、径５００〜６００ｍｍ、長さ寸法略７ｍの円形の鋼管から構成され、公知の方法によって土中に打ち込まれるが、地盤の高低差等があるため、高止まり位置が場所によって異なる。
鋼管柱３は、径３００〜５００ｍｍ、長さ寸法略７ｍの円形の鋼管から構成される。鋼管柱３は、２本〜３本上下方向に接続され、全体で略２０〜３０ｍの長さ寸法を有する。

梁４は、Ｈ形鋼等から構成され、鋼管杭２上に立設された複数の鋼管柱３の中間位置、頂部を連結し、頂部の梁４上には、床板４Ａが設置される。
ブレース５は、鋼棒等から構成され、鋼管柱３及び梁４の交差部に斜めがけされ、これにより、互いに対向する一対の鋼管柱３と、一対の梁４とで構成される矩形が構面となる。

図２には、本実施形態の鋼管柱３が示されている。鋼管柱３は、縮径部１１、拡径部１２、及びリングプレート１３を備える。
縮径部１１は、鋼管柱３の上部に形成され、上端に向かうにしたがって次第に縮径している。このような縮径部１１は、鋼管端部に縮径加工を施すことにより、形成することができる。
拡径部１２は、鋼管柱３の下部に形成され、下端に向かうにしたがって次第に拡径している。このような拡径部１２は、鋼管端部に拡径加工を施すことにより、形成することができる。

リング状部材としてのリングプレート１３は、縮径部１１の下方の鋼管柱３の胴部に設けられている。リングプレート１３は、円板状の鋼板の略中央に同心円状の孔を形成したものであり、孔の径は、鋼管柱３の外径と略等しくされている。リングプレート１３は、溶接により、鋼管柱３の胴部に接合されている。

図３には、上下に配置された鋼管柱３の接合構造を表す鉛直方向断面図が示されている。下側の鋼管柱３の縮径部１１は、上側の鋼管柱３の拡径部１２に挿入されている。
縮径部１１の拡径部１２への挿入深さ寸法は、鋼管柱３の径の２倍以上とされる。
この状態で、下側の鋼管柱３のリングプレート１３の上面には、上側の鋼管柱３の下端面が当接している。

次に、鋼管柱３の接合方法について説明する。
下側の鋼管柱３を、鋼管杭２上に建て込んだ後、クレーン等で上側の鋼管柱３を揚重し、下側の鋼管柱３に下降させ、下側の鋼管柱３の縮径部１１と、上側の鋼管柱３の拡径部１２を係合させた後、上側の鋼管柱３の上端をハンマー等で打ち込む。打ち込は、上側の鋼管柱３の下端面が、リングプレート１３の上面に当接するまで行う。

このような本実施形態によれば、以下の効果がある。
鋼管柱３の外周面にリングプレート１３が設けられていることにより、下側の鋼管柱３の縮径部１１を、上側の鋼管柱３の拡径部１２に挿入したときに、上側の鋼管柱３の端面がリングプレート１３と当接するので、鋼管柱３の接合構造に軸方向の圧縮力が作用しても、リングプレート１３が圧縮方向の抵抗として作用し、鋼管柱３の接合構造で圧縮方向にずれが生じることがない。

［２］第２実施形態
次に、本発明の第２実施形態について説明する。なお、以下の説明では、既に説明した部材、部分等については、同一符号を付して、その説明を省略し、又は簡略にする。
前述の第１実施形態では、鋼管柱３の外周面には、リングプレート１３が、溶接により接合されているだけであった。
これに対して、本実施形態では、図４に示されるように、鋼管柱３の外周面にガセットプレート１４が設けられ、上下の鋼管柱３のガセットプレート１４間を添接板１５で連結している点が相違する。

ガセットプレート１４は、鋼板から構成され、鋼管柱３の胴部から径方向外側に２箇所突出して設けられ、突出する先端には、複数のボルト孔が形成されている。
下側の鋼管柱３のガセットプレート１４と、上側の鋼管柱３のガセットプレート１４とは、連結部材となる添接板１５によって連結されている。
添接板１５は、両端にボルト孔が形成された鋼板から形成され、ガセットプレート１４に形成されたボルト孔に、ボルトナット１６を挿入螺合することによって締結されている。また、ガセットプレート１４には、ボルトナット１６によりブレース５が締結されている。

このような本実施形態によれば、第１実施形態で述べた効果に加え、以下のような効果を奏する。
ガセットプレート１４が設けられることにより、上下の鋼管柱３を添接板１５によって連結することができる。したがって、複数の鋼管柱３を接合して形成される継ぎ柱に、引き抜き方向の力が作用しても、添接板１５が抵抗となって、鋼管柱３の接合構造が外れることがない。
また、ガセットプレート１４を備えていることにより、ブレース５を連結することができるため、仮設桟橋構造体１の施工に際し、ブレース５を容易に連結することができる。
なお、ガセットプレート１４は、接合部において二重管部の外側に設置されている。つまり、内部にダイヤフラムを配さずに、通常部に配置するときよりも大きな荷重を、ガセットプレート１４は負担することができる．

［３］第３実施形態
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
前述した第２実施形態では、鋼管柱３にガセットプレート１４を設け、添接板１５で連結することにより、鋼管柱３の接合構造の引き抜き耐力を確保していた。
これに対して、本実施形態では、図５に示されるように鋼管柱３の内部に鋼製ワイヤ１７を引き通し、鋼管柱３の接合構造の引き抜き耐力を確保している点が相違する。

鋼製ワイヤ１７は、鋼管柱３の略中心に配置され、上下の鋼管柱３に跨って引き通されている。
鋼製ワイヤ１７の下端は、鋼管杭２に締結され、鋼製ワイヤ１７の上端は、上側の鋼管柱３が支持する梁４に締結される。
鋼製ワイヤ１７の引き通しに際しては、鋼製ワイヤ１７の下端を鋼管杭２に締結し、ロープ等で鋼製ワイヤ１７の上端を引っ張り上げ、所定の引張力を作用させた状態で、上側の鋼管柱３が支持する梁４に締結する。
このような本実施形態によっても、前述した第２実施形態と同様に、鋼管柱３の接続構造の引き抜き耐力を確保することができる。

［４］実施形態の変形
本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
前述した第１実施形態では、仮設桟橋構造体１に本発明を適用していたが、本発明はこれに限らず、他の構造体に本発明を適用してもよい。
前述した第１実施形態では、鋼管柱３は円形鋼管から構成されていたが、本発明はこれに限らず、例えば、多角形断面の鋼管柱であってもよい。

前述した第１実施形態では、鋼管柱３の内部を空洞としていたが、鋼管柱３の接合後、内部にモルタル等を充填してもよい。モルタル等を充填することにより、鋼管柱３の圧縮強度を向上させることができるため、継ぎ式の鋼管柱３の接続構造が座屈することを防止することができる。
前述した第１実施形態では、リング状部材として円形状の鋼板に孔を形成したリングプレート１３を採用していたが、本発明はこれに限られない。例えば、リングプレート１３の一部を切り欠いたものや、鋼管柱の胴部に複数の突起をリング状に形成したものをリング状部材とし、これらに上側の鋼管の端面を当接させてもよい。
その他、本発明は、本発明の目的を達成できる範囲で他の構造等としてもよい。

１…仮設桟橋構造体、２…鋼管杭、３…鋼管柱、４…梁、４Ａ…床板、５…ブレース、１１…縮径部、１２…拡径部、１３…リングプレート、１４…ガセットプレート、１５…添接板、１６…ボルトナット、１７…鋼製ワイヤ

Claims (3)

1. 鋼管柱を上下に接合する鋼管柱の接合構造であって、
   前記鋼管柱は、上部に形成され、上端に向かって次第に縮径する縮径部と、下部に形成され、下端に向かって次第に拡径する拡径部と、前記鋼管柱の外周面であって、前記縮径部の下方に設けられるリング状部材とを備え、
   下側の前記鋼管柱の前記縮径部を、上側の前記鋼管柱の前記拡径部に圧入したときに、上側の前記鋼管柱の下端面が、前記リング状部材と当接していることを特徴とする鋼管柱の接合構造。
2. 請求項１に記載の鋼管柱の接合構造において、
   前記鋼管柱の外周面には、前記縮径部及び前記拡径部の間に、前記鋼管柱の径方向外側の突出するガセットプレートが設けられ、上下の前記ガセットプレート間は、連結部材で連結されていることを特徴とする鋼管柱の接合構造。
3. 請求項１に記載の鋼管柱の接合構造において、
   前記鋼管柱の内部には、上下の前記鋼管柱を貫く鋼製ワイヤが引き通され、前記鋼製ワイヤは、土中に打ち込まれた杭に下端が締結され、前記鋼管柱が支持する梁に上端が締結されることを特徴とする鋼管柱の接合構造。

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