JP7441703B2 - 鋼管の機械式継手構造 - Google Patents
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Description
[2]前記連結ピンの端面は球面である、[1]に記載の鋼管の機械式継手構造。
[3]前記固定板の前記連結ピンに接触する面に、前記球面の直径よりも小さい直径を有する円形の凹部が形成される、[2]に記載の鋼管の機械式継手構造。
[4]前記連結ピンの端面、および前記固定板の前記連結ピンに接触する面の両方が、互いに対して凸な曲面を形成する、[1]または[2]に記載の鋼管の機械式継手構造。
[5]前記外継手管および前記内継手管の周方向に複数の前記連結ピンが配列され、前記固定板は、複数の前記連結ピンのそれぞれの端面に対して凸な曲面を形成する環帯状の部材である、[1]から[4]のいずれか1項に記載の鋼管の機械式継手構造。
[6]外側から前記連結ピンを貫通して挿通され、前記固定板に締結される締結手段をさらに備える、[1]から[5]のいずれか1項に記載の鋼管の機械式継手構造。
[7]前記連結ピンの外側に位置する前記締結手段の頭部と前記連結ピンとの間に介挿される弾性部材をさらに備える、[6]に記載の鋼管の機械式継手構造。
[8]前記外継手管の外周面に巻き付けられ、前記貫通孔の外側から前記連結ピンを押さえる帯材をさらに備える、[1]から[5]のいずれか1項に記載の鋼管の機械式継手構造。
図1は、本発明の実施形態に係る鋼管の機械式継手構造の全体構成を示す斜視図である。図示された例において、継手構造10は、鋼管11の軸方向端部に接合される内継手管2と、鋼管12の軸方向端部に接合され、内継手管2がその内側に嵌合する外継手管3と、内継手管2および外継手管3にそれぞれ形成される貫通孔21,31に嵌合する連結ピン4とを含む。貫通孔21,31は、内継手管2が外継手管3の内側に嵌合したときに互いに同心になるように形成される。連結ピン4は、外側から連結ピン4を軸方向に貫通して挿通されたボルト5を、内継手管2の内周面に溶接された固定板6に螺合させることによって固定される。ここで、ボルト5は固定板6に締結される締結手段の例である。連結ピン4は、内側では固定板6に接触することによって位置を固定される。一方、連結ピン4は、外側ではボルト5に挿通されたワッシャー51によって位置を固定される。なお、連結ピン4および固定板6の構成例については後述する。
図2は従来例に係る継手構造における連結ピン部分の拡大断面図である。図示されるように、従来例において内継手管2側の連結ピン4Pの端面41Pは平坦であり、固定板6Pは平板状である。従って、端面41Pと固定板6Pとは面接触する。既に述べたように、内継手管2と外継手管3とを互いに嵌合させてピン止めする継手構造では、例えば回転貫入工法によって打設される鋼管杭が地盤の中間層を貫通する工程で、正回転および逆回転のトルクが繰り返し加えられることによって内継手管2および外継手管3の貫通孔21,31が不均等に拡張され、図3に示すように連結ピン4Pの軸が水平面内で内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾く可能性がある。その場合、連結ピン4Pの端面41Pに面接触した固定板6Pには大きなモーメントが加わり、固定板6P、固定板6Pと内継手管2との間の溶接部6W、および固定板6に螺合されたボルト5が損傷する可能性があった。なお、説明のため図3では連結ピン4Pが1箇所のみ図示されており、他の連結ピンは省略されている。
図4は、本発明の実施形態に係る継手構造の第1の例における連結ピン部分の拡大断面図である。図示された例では、固定板6に接触する連結ピン4Aの端面41Aが、固定板6に対して凸な曲面を形成する。端面41Aは、例えば図4に示された水平断面においてのみ曲面を形成する円柱面であってもよいし、水平断面および鉛直断面の両方で曲面を形成する球面であってもよい。図5に、端面41Aが球面である連結ピン4Aの例を示す。端面41Aが曲面を形成することによって、固定板6が平板状であっても端面41Aと固定板6とが面接触しなくなる結果、上記で図3を参照して説明したように連結ピン4Aの軸が内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾いた場合に固定板6に加わるモーメントを低減することができる。
図6は、本発明の実施形態に係る継手構造の第2の例における連結ピン部分の拡大断面図である。図示された例では、固定板6Aの連結ピン4に接触する面が連結ピン4に対して凸な曲面を形成する。例えば図1の例のように連結ピン4のそれぞれについて個別の固定板6Aが配置されてもよいし、内継手管2および外継手管3の周方向に配列される複数の連結ピン4のそれぞれの端面41に対して凸な曲面を形成する環帯状の固定板6Aが配置されてもよい。固定板6Aが連結ピン4に対して凸な曲面を形成することによって、連結ピン4の端面41が平坦であっても端面41と固定板6Aとが面接触しなくなる結果、上記で図3を参照して説明したように連結ピン4の軸が内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾いた場合に固定板6Aに加わるモーメントを低減することができる。
図7は、本発明の実施形態に係る継手構造の第3の例における連結ピン部分の拡大断面図である。図示された例では、固定板6Aに接触する連結ピン4の端面41Aが固定板6Aに対して凸な曲面を形成するのに加えて、固定板6Aの連結ピン4Aに接触する面が連結ピン4に対して凸な曲面を形成する。上述のように端面41Aおよび固定板6Aが互いに対して凸な曲面を形成することによって端面41Aと固定板6Aとが面接触しなくなる結果、連結ピン4の軸が内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾いた場合に固定板6Aに加わるモーメントを低減することができる。さらに、図7の例では、端面41Aおよび固定板6Aの両方が互いに対して凸な曲面を形成することによって、連結ピン4の軸の傾きが大きくなっても端面41Aと固定板6Aとの接触面積が大きくならず、固定板6Aに加わるモーメントが低減された状態を維持することができる。
図8は、本発明の実施形態に係る継手構造の第4の例における連結ピン部分の拡大断面図である。図示された例では、固定板6Bに接触する連結ピン4Aの端面41Aが固定板6Aに対して凸な曲面、具体的には球面を形成するのに加えて、固定板6Bの連結ピン4Aに接触する面に円形の凹部62が形成される。図9に、凹部62が形成された固定板6Bの例を示す。凹部62は、ボルト5が螺合するねじ孔63の周りに形成され、凹部62の直径は連結ピン4Aの端面41Aが形成する球面の直径よりも小さい。これによって、連結ピン4Aの軸が内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾いても端面41Aと凹部62のリム部分との間で安定的に線状の接触が維持されるため、固定板6Bに加わるモーメントが低減された状態を維持することができる。
図10は、本発明の他の実施形態に係る継手構造における連結ピン部分の拡大断面図である。図示された例では、連結ピン4Cを貫通する締結手段は配置されない。連結ピン4Cは、内側では図8の例と同様の固定板6C(ただし、ねじ孔63が形成されない)に接触することによって位置を固定される。一方、連結ピン4Cは、外側では帯材7によって位置を固定される。帯材7は、外継手管3の外周面に巻き付けられ、貫通孔31の外側から連結ピン4Cを押さえる。連結ピン4Cの外側の端面には凹部42Cが形成され、凹部42Cに嵌合させた小ピン52(ナット)に帯材7の外側から挿通されたボルト5Cを螺合させることによって帯材7を連結ピン4Cと同じ高さに維持する。図示された例のように、小ピン52とワッシャー51との間で帯材7のラップした部分を締め付けることによって帯材7を固定してもよい。図8の例と同様に、固定板6Cに接触する連結ピン4の端面41Aが球面を形成し、固定板6Cに球面の直径よりも小さい直径を有する円形の凹部62を形成することによって、連結ピン4Cの軸が内継手管2および外継手管3の径方向に対して傾いた場合に固定板6Cに加わるモーメントを低減することができる。さらに、図10の例では、固定板6Cに締結される締結手段を用いずに連結ピン4Cの位置が固定されているため、連結ピン4の軸が傾くことによって締結手段が損傷する可能性がない。
Claims (9)
- 第1の鋼管の軸方向端部に接合される外継手管と、
第2の鋼管の軸方向端部に接合され、前記外継手管の内側に嵌合する内継手管と、
前記外継手管および前記内継手管にそれぞれ形成される貫通孔に嵌合する連結ピンと、
前記内継手管の内周面に接合され、前記連結ピンの端面に接触する固定板と、
を備え、前記固定板に接触する前記連結ピンの端面が前記固定板の前記連結ピンに接触する面に対して凸な曲面を形成する、鋼管の機械式継手構造。 - 前記連結ピンの端面は球面である、請求項1に記載の鋼管の機械式継手構造。
- 前記固定板の前記連結ピンに接触する面に、前記球面の直径よりも小さい直径を有する円形の凹部が形成される、請求項2に記載の鋼管の機械式継手構造。
- 前記固定板の前記連結ピンに接触する面が、前記連結ピンの端面に対して凸な曲面を形成する、請求項1または請求項2に記載の鋼管の機械式継手構造。
- 第1の鋼管の軸方向端部に接合される外継手管と、
第2の鋼管の軸方向端部に接合され、前記外継手管の内側に嵌合する内継手管と、
前記外継手管および前記内継手管にそれぞれ形成される貫通孔に嵌合する連結ピンと、
前記内継手管の内周面に接合され、前記連結ピンの端面に接触する固定板と、
を備え、前記固定板の前記連結ピンに接触する面が前記連結ピンの端面に対して凸な曲面を形成する、鋼管の機械式継手構造。 - 前記外継手管および前記内継手管の周方向に複数の前記連結ピンが配列され、
前記固定板は、複数の前記連結ピンのそれぞれの端面に対して凸な曲面を形成する環帯状の部材である、請求項4または請求項5に記載の鋼管の機械式継手構造。 - 外側から前記連結ピンを貫通して挿通され、前記固定板に締結される締結手段をさらに備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の鋼管の機械式継手構造。
- 前記連結ピンの外側に位置する前記締結手段の頭部と前記連結ピンとの間に介挿される弾性部材をさらに備える、請求項7に記載の鋼管の機械式継手構造。
- 前記外継手管の外周面に巻き付けられ、前記貫通孔の外側から前記連結ピンを押さえる帯材をさらに備える、請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の鋼管の機械式継手構造。
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