(57)【要約】【課題】部品点数および溶接工程を低減できるとともに、寸法精度の低下を抑えることができる支柱と梁との連結構造および支持構造物を提供する。【解決手段】支柱２に固定される一対の挟持部材２０，２０と、梁１０の端部に固定される連結部材５０とを備えており、少なくとも一方の挟持部材２０，２０は、連結部材５０に接合されるフランジ部２３を有し、連結部材５０は、梁１０を囲繞する筒部５１と、フランジ部２３に固定される固定部６１とを有し、固定部６１は、５１筒部の外周部に一体形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支柱に固定される一対の挟持部材と、梁の端部に固定される連結部材とを備えており、
少なくとも一方の前記挟持部材は、前記連結部材に接合されるフランジ部を有し、
前記連結部材は、前記梁を囲繞する筒部と、前記フランジ部に固定される固定部とを有し、前記固定部は、前記筒部の外周部に一体形成されている
ことを特徴とする支柱と梁の連結構造。
【請求項２】
前記フランジ部は、前記挟持部材の外周面から前記梁に向かって張り出したリブの先端部に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の支柱と梁の連結構造。
【請求項３】
前記挟持部材および前記連結部材は、アルミニウム合金製の押出形材によって構成されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の支柱と梁の連結構造。
【請求項４】
支柱と、梁と、前記支柱に固定される一対の挟持部材と、前記梁の端部に固定される連結部材とを備えており、
少なくとも一方の前記挟持部材は、前記連結部材に接合されるフランジ部を有し、
前記連結部材は、前記梁を囲繞する筒部と、前記フランジ部に固定される固定部とを有し、前記固定部は、前記筒部の外周部に一体形成されている
ことを特徴とする支持構造物。
【請求項５】
前記梁は、上下方向に間隔をあけて二本設けられており、
前記各梁の外周面のうち、他方の前記梁に対向する面には、平面部が形成されており、
一対の前記梁の各平面部間には、前記梁同士を繋ぐ繋ぎ材が架け渡されている
ことを特徴とする請求項４に記載の支持構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、支柱と梁の連結構造および支持構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄道の電力架線や道路案内板を支持する門型または片持ち梁型の支持構造物では、コンクリート製の支柱に鋼製梁を接続するものが一般的であったが、軽量化を目的として、アルミニウム合金製の梁を用いたものが特許文献１に開示されている。
【０００３】
特許文献１の支持構造物における支柱と梁の連結構造は、支柱を挟持する一対の挟持片と、梁端部に設けられた固定用のフランジ部とを備えている。連結用の各部材もアルミニウム合金にて形成されている。挟持片には、梁端部のフランジ部と面接触するフランジ部が形成されており、梁および挟持片のフランジ部同士はボルト・ナットで締結されている。梁のフランジ部および梁の外周面には、補強部材として複数のガセット板が溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−３１１４１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１の連結構造では、梁端部にフランジ部となる板材を溶接するだけでなく補強用のガゼット板を複数溶接する必要がある。そのため、これらの部品点数と溶接工程により施工コストが嵩むだけでなく、溶接時の熱収縮によって梁材そのものの寸法精度が低下して構造強度が低下する虞があった。
【０００６】
本発明は係る問題に鑑みてなされたものであり、部品点数および溶接工程を低減できるとともに、寸法精度の低下を抑えることができる支柱と梁との連結構造および支持構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような課題を解決するための請求項１に係る発明は、支柱に固定される一対の挟持部材と、梁の端部に固定される連結部材とを備えており、少なくとも一方の前記挟持部材は、前記連結部材に接合されるフランジ部を有し、前記連結部材は、前記梁を囲繞する筒部と、前記フランジ部に固定される固定部とを有し、前記固定部は、前記筒部の外周部に一体形成されていることを特徴とする支柱と梁の連結構造である。
【０００８】
以上のような連結構造では、挟持部材と梁が連結部材を介して接合されることになるが、梁の端部が連結部材の筒部に挿入されるため、強度的に優れたものとなる。また、連結部材の筒部と固定部とが一体形成されているので、これらを別体とする場合に比べて部品点数を削減できる。さらに、その筒部の外周部に一体形成された固定部と、挟持部材のフランジ部とが、例えばボルト・ナットなどを介して固定できるため、固定作業が容易になる。また、固定部が筒部の補強材にもなるので、より強度的に優れたものとなる。さらには、必要な溶接工程は筒部と梁端部との接合部分のみとなるので、コスト低減のみならず、寸法精度の低下の抑制、およびそれに伴う施工効率の向上が期待できる。
【０００９】
請求項２に係る発明では、前記フランジ部は、前記挟持部材の外周面から前記梁に向かって張り出したリブの先端部に形成されていることを特徴とする。このような構成によれば、リブが挟持部材の補強材の役目を果たすとともに、フランジ部が外周面から離れて形成されるので、ボルト・ナットなどで固定する場合には、工具の挿入スペースを確保することができる。
【００１０】
請求項３に係る発明では、前記挟持部材および前記連結部材は、アルミニウム合金製の押出形材によって構成されていることを特徴とする。このような構成によれば、寸法精度に優れた挟持部材及び連結部材を容易に形成することができる。
【００１１】
請求項４に係る発明は、支柱と、梁と、前記支柱に固定される一対の挟持部材と、前記梁の端部に固定される連結部材とを備えており、少なくとも一方の前記挟持部材は、前記連結部材に接合されるフランジ部を有し、前記連結部材は、前記梁を囲繞する筒部と、前記フランジ部に固定される固定部とを有し、前記固定部は、前記筒部の外周部に一体形成されていることを特徴とする支持構造物である。
【００１２】
このような支持構造物によれば、請求項１に係る発明と同様に、挟持部材と梁が連結部材を介して接合されることになるが、梁の端部が連結部材の筒部に挿入されるため、強度的に優れたものとなる。また、連結部材の筒部と固定部とが一体形成されているので、これらを別体とする場合に比べて部品点数を削減できる。さらに、その筒部の外周部に一体形成された固定部と、挟持部材のフランジ部とが、例えばボルト・ナットなどを介して固定できるため、固定作業が容易になる。また、固定部が筒部の補強材にもなるので、より強度的に優れたものとなる。さらには、必要な溶接工程は筒部と梁端部との接合部分のみとなるので、コスト低減のみならず、寸法精度の低下の抑制、およびそれに伴う施工効率の向上が期待できる。
【００１３】
請求項５に係る発明では、前記梁は、上下方向に間隔をあけて二本設けられており、前記各梁の外周面のうち、他方の前記梁に対向する面には、平面部が形成されており、一対の前記梁の各平面部間には、前記梁同士を繋ぐ繋ぎ材が架け渡されていることを特徴とする。このような構成によれば、上下の梁と繋ぎ材からなる梯子状またはトラス状の構造体が形成されるので、曲げ剛性が向上する。また、繋ぎ材は平面部間に架け渡されるので、接合作業が行い易くなる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る支柱と梁の連結構造および支持構造物によれば、部品点数および溶接工程を低減できるとともに、寸法精度の低下を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る支柱と梁の連結構造を示した斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る支持構造物を示した正面図および連結構造を示した部分拡大図である。
【図３】挟持部材を示した斜視図である。
【図４】挟持部材を示した端面図である。
【図５】連結部材と梁の固定状態を示した斜視図である。
【図６】（ａ）は、連結部材を示した端面図、（ｂ）は、梁を示した端面図である。
【図７】本発明の他の実施形態に係る支柱と梁の連結構造を示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態を、添付した図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、鉄道の電力架線を支持する門型の支持構造物を例に挙げて説明する。
【００１７】
図２に示すように、本実施形態に係る支持構造物１は、一対の支柱２，２と、支柱２，２間に架け渡された梁１０とを備えている。支柱２は、例えばコンクリート製であって、その上端部に梁１０が連結されている。なお、支柱２は、コンクリート製に限定されるものではなく、鋼製（鋼管）や木製であってもよい。梁１０は、アルミニウム合金製の押出形材にて構成されており、連結構造３によって、支柱２に連結されている。梁１０は、上下方向に間隔をあけて二本設けられている。上下一対の梁１０，１０間には、繋ぎ材１１が架け渡されて、トラス構造体が形成されている。繋ぎ材１１は、アルミニウム合金製の斜材および垂直材からなり、例えば断面矩形の角パイプにて構成されている。なお、図２では、後記する一対の挟持部材２０のうち、一方のフランジ部２３を省略した形状を図示している。
【００１８】
図１に示すように、連結構造３は、支柱２に梁１０を連結する構造であって、支柱２に固定される一対の挟持部材２０，２０と、梁１０の端部に固定される連結部材５０とを備えて構成されている。
【００１９】
図１および図３に示すように、挟持部材２０は、他方の挟持部材２０と合わさって、支柱２を挟持する。挟持部材２０は、アルミニウム合金製の押出形材からなる一対の構成部品３０，３０（図４参照）を接合して形成されており、押出方向が支柱２の長手方向（上下方向）となるように配置されている。挟持部材２０は、バンド部２１とリブ２２とフランジ部２３とを備えている。
【００２０】
バンド部２１は、略半円形の円弧状（半円よりも若干短い円弧状）を呈する部位であり、支柱２の外周面に接する。バンド部２１の周方向両端部には、径方向外側に延出する鍔部２４が形成されている。鍔部２４は、バンド部２１と同じ高さ寸法で形成されており、鍔部２４の上端面とバンド部２１の上端面は面一となり、鍔部２４の下端面とバンド部２１の下端面は面一となっている。鍔部２４には、上下方向に所定間隔をあけてボルト挿通孔２５（図４参照）が複数形成されている。鍔部２４は、他方の挟持部材２０の鍔部２４と隙間をあけて対向し、ボルト挿通孔２５には、挟持部材２０，２０同士を固定するためのボルトＢ１（図１参照）が挿通される。ボルトＢ１の先端部にナットＮ１（図２参照）を螺合させて締め付けることで、挟持部材２０，２０同士が固定される。
【００２１】
リブ２２は、バンド部２１の周方向中間部に設けられており、周方向に間隔をあけて、二列設けられている。一対のリブ２２，２２は、ともにバンド部２１の周方向中間部の外周面から梁１０に向かって張り出しており、互いに平行になっている。リブ２２は、フランジ部２３を支持する役目を果たす。リブ２２は、バンド部２１と同じ高さ寸法で形成されている。リブ２２の上端面とバンド部２１の上端面は面一となり、リブ２２の下端面とバンド部２１の下端面は面一となっている。
【００２２】
フランジ部２３は、連結部材５０（図１参照）を固定するための板状部分である。フランジ部２３は、リブ２２の先端部に設けられ、リブ２２に対して、直交方向に拡がって形成されている。フランジ部２３は、バンド部２１およびリブ２２と同じ高さ寸法で形成されている。フランジ部２３の上端面とリブ２２の上端面は面一となり、フランジ部２３の下端面とリブ２２の下端面は面一となっている。フランジ部２３には、ボルト挿通孔２６（図３参照）が複数形成されている。ボルト挿通孔２６は、リブ２２よりもフランジ部２３の端部寄りに形成されている。ボルト挿通孔２６には、連結部材５０をフランジ部２３に固定するためのボルトＢ２（図１参照）が挿通される。なお、梁１０が連結されない側（図１中、左奥手側）に位置するフランジ部２３は、ボルト挿通孔２６を形成しなくてもよい。
【００２３】
なお、本実施形態では、図１に示すように、一対の挟持部材２０，２０は同じ形状であるが、図２に示すように、梁１０を連結しない側の挟持部材２０は、フランジ部２３を省略した形状であってもよい。
【００２４】
図４に示すように、挟持部材２０は、バンド部２１の周方向中間部で分割された一対の構成部品３０，３０にて構成されている。構成部品３０，３０は、同一断面形状の押出形材からなる。構成部品３０，３０は、溶接によって一体化されている。構成部品３０は、中心角が略９０度（９０度より若干小さい）の円弧部３１と、張出し部３２（リブ２２に相当する）と、平板部３３と、折曲げ部３４（鍔部２４に相当）とを備えている。構成部品３０は、押出形材により構成され一体成形されている。２つの構成部品３０，３０を繋げると、円弧部３１，３１がバンド部２１となり、平板部３３，３３がフランジ部２３となる。なお、本実施形態では、押出形材の形成可能な寸法を考慮して、挟持部材２０を二つの構成部品３０，３０で形成しているが、挟持部材が一つの押出形材で形成可能な大きさであれば分割しなくてもよい。
【００２５】
円弧部３１の接合側端部には、径方向外側に傾斜する傾斜部３５が形成されている。この傾斜部３５の端部同士が突き合わされると、円弧部３１，３１間に開先３６が形成される。開先３６には、溶接時に溶接金属が流し込まれ、溶接金属の表面が円弧部３１の内周面と同じ曲率の曲面になるように加工される。また、平板部３３の接合側端部には、径方向内側に傾斜する傾斜部３７が形成されている。この傾斜部３７の端部同士が突き合わされると、平板部３３，３３間に開先３８が形成される。開先３８には、溶接時に溶接金属が流し込まれ、溶接金属の表面が平板部３３の表面と面一になるように加工される。
【００２６】
図１および図５に示すように、連結部材５０は、筒部５１と、固定部６１とを備えて構成されている。連結部材５０は、アルミニウム合金製の押出形材によって構成されている。連結部材５０の端面は、押出方向と直交するように切断されている。連結部材５０は、その押出方向（延在方向）が、挟持部材２０のフランジ部２３（図１参照）の表面と直交する方向（水平方向）となるように配置されている。なお、連結部材５０の延在方向は、フランジ部２３の表面と直交する方向に限定されるものではない。押出形材の切断角度を変えれば連結部材５０の端面が軸方向に対して傾斜して、フランジ部２３の表面に対する連結部材５０の固定角度を変えることができる。
【００２７】
図５に示すように、筒部５１は、梁１０を囲繞する部分である。筒部５１内には梁１０の端部が挿入されている。筒部５１の一方の端部（フランジ部２３と接合される側の端部）は、梁１０の端面から突出しており、梁１０の端部と筒部５１の内周面は、全周溶接によって固定されている。筒部５１の他方の端面と梁１０の外周面は、全周溶接によって固定されている。
【００２８】
図５および図６の（ａ）に示すように、本実施形態では、筒部５１は、梁１０（図５参照）を構成する押出形材の形状に合わせて円筒形状を呈している。筒部５１の内周面は、梁１０の外周面と同形状になっている。筒部５１の外周面のうち円周方向の一部に平面部５２が形成されている。平面部５２は、径方向に直交する平面に沿って形成されている。平面部５２には、繋ぎ材１１の端面が突き合わせられ、その突合せ面を全周溶接することで、繋ぎ材１１が筒部５１に固定される。トラス構造体のうち、上弦材となる梁１０が挿入される筒部（上側に配置される連結部材５０の筒部）５１は、平面部５２が下側に向くように配置され、下弦材となる梁１０が挿入される筒部（下側に配置される連結部材５０の筒部）５１は、平面部５２が上側に向くように配置される。
【００２９】
筒部５１の外周面のうち、平面部５２に対向する部分（平面部５２が下側に向いている場合は上側部分）には、薄肉部５３が形成されている。また、筒部５１の外周部のうち左右両側にも薄肉部５３が形成されており、連結部材５０の軽量化が図られている。薄肉部５３は、筒部５１の外周面が所定厚さで内側に凹むことで形成されている。
【００３０】
固定部６１は、フランジ部２３に固定される部分であり、筒部５１の外周部に一体形成されている。固定部６１は、円筒状を呈しており、その内部には、連結部材５０をフランジ部２３の固定するためのボルトＢ２が挿通される。固定部６１は、筒部５１と同じ軸方向長さを備えている（図５参照）。筒部５１の一端面と固定部６１の一端面は面一となり、筒部５１の他端面と固定部６１の他端面は面一となっている。固定部６１は、隣り合う薄肉部５３，５３の間、または薄肉部５３と平面部５２との間に配置されており、９０度ピッチで４箇所に設けられている。固定部６１は、フランジ部２３のボルト挿通孔２６（図３参照）に相当する位置に形成されている。なお、固定部６１の軸方向長さは、必ずしも筒部５１と同じでなくてもよいが、この場合にも、固定部６１の一端面（フランジ部２３側の端面）がフランジ部２３と当接するように、固定部６１の一端面と筒部５１の一端面は面一とする。また、固定部６１の断面形状や大きさは、本実施形態に限定されるものではなく、要求される接合強度に応じて適宜変更可能である。
【００３１】
図６の（ｂ）に示すように、梁１０の外周面のうち円周方向の一部に平面部１２が形成されている。平面部１２は、径方向に直交する平面に沿って形成されており、繋ぎ材１１が固定される。平面部１２には、繋ぎ材１１の端面が突き合わせられ、その突合せ面を全周溶接することで、繋ぎ材１１が梁１０に固定される。トラス構造体のうち、上弦材となる梁（上側に配置される梁）１０は、平面部１２が下側に向くように配置され、下弦材となる梁（下側に配置される梁）１０は、平面部１２が上側に向くように配置される。
【００３２】
梁１０の外周面のうち、平面部１２の両側となる部分（平面部１２が下側または上側に向いている場合の左右両側部分）には、厚肉部１３が形成されており、梁１０が補強されている。これは、梁１０の上下部分は繋ぎ材１１によって補強されているのに対して、梁１０の左右部分は補強されていないため、その部分を補強したものである。厚肉部１３は、内側に膨らんで厚く形成されている。
【００３３】
次に前記構成の支持構造物１の構築方法および本発明の作用効果を説明する。支持構造物１を構築するに際しては、まず、工場などにおいて、一対の梁１０，１０と複数の繋ぎ材１１，１１・・・を接合してトラス構造体を組み立てておく。
その後、梁１０の端部を、連結部材５０に挿入して溶接する。梁１０端部の挿入深さは、現場に設置された支柱２，２の上端部間距離の実測値に基づいて調節する。このように、支柱２，２間の実測値に応じて連結部材５０を固定するので、連結部材５０を含む梁１０長さの寸法精度を向上させることができる。また、梁１０と連結部材５０の溶接作業を地上で行うことができるので、正確な溶接を行うことができるとともに、熱変形による寸法精度の低下を最小限に抑えることができる。連結部材５０の固定が完了した後、同じ側の端部に設けられた連結部材５０，５０間に、繋ぎ材１１（垂直材）を架け渡して接合する。
【００３４】
前記工程と前後あるいは並行して、支柱２の上端部に挟持部材２０を設置する。なお、挟持部材２０は、工場などにおいて、予め構成部品３０，３０を溶接して作成した後に現場に搬送しておく。一対の挟持部材２０，２０を支柱２の所定高さに設置し、隣り合う鍔部２４，２４のボルト挿通孔２５，２５にボルトＢ１を挿通させ、その先端部にナットＮ１を螺合させて締め付けることで、挟持部材２０が支柱２に固定される。このとき、隣り合う鍔部２４，２４間には隙間があるので、挟持部材２０，２０同士が引き付けあうこととなり、挟持部材２０，２０が支柱２を強固に締め付けて固定することができる。
【００３５】
挟持部材２０の設置が完了したら、連結部材５０が取り付けられたトラス構造体を、支柱２，２間に吊り上げて、連結部材５０をフランジ部２３に隣接させる。そして、梁１０側から固定部６１およびフランジ部２３のボルト挿通孔２６へとボルトＢ２を挿通させ、その先端部にナットＮ２を螺合させて締め付ける。このように、支柱２の上端部における作業は、ボルトとナットの締付けだけで済むので、作業が容易に行え、施工効率の向上が達成できる。さらに、高所で溶接を行う必要はないので、作業員の熟練度に影響されることがなく、寸法精度を低下させることがない。
【００３６】
また、前記構成の支持構造物１および連結構造３によれば、以下のような作用効果も奏することができる。
【００３７】
連結部材５０においては、固定部６１が筒部５１の外周部に一体形成されているので、固定部６１が筒部５１の補強材の役目を果たし、より一層強度を高めることができる。さらに、従来と比較して、連結部材５０の形成は、押出形材を作成して切断するだけでよいので、部品点数を低減できるとともに製作工程および施工工程を低減できる。
【００３８】
さらに、かかる支持構造物１および連結構造３によれば、溶接工程を低減することができるので、熱変形による寸法精度の低下を最小限に抑えることができ、寸法精度の向上が図れる。さらに、部材の高い寸法精度によって、組付け性も高くなり、施工効率が向上する。
【００３９】
挟持部材２０においては、バンド部２１にリブ２２が設けられていることで、バンド部２１が補強される。さらに、リブ２２を介してフランジ部２３を形成しているので、バンド部２１とフランジ部２３との間に、ナットＮ２の設置スペースおよび工具の挿入スペースを確保することができる。
【００４０】
挟持部材２０を、軸方向に断面形状が変化しない構成として、アルミニウム合金製の押出形材にて形成したことによって、寸法精度に優れた挟持部材２０を容易に形成することができる。連結部材５０についても同様のことが言える。
【００４１】
さらに、連結部材５０の筒部５１に平面部５２が形成されるとともに、梁１０に平面部１２が形成されているので、繋ぎ材１１を容易に且つ強固に固定することができる。
【００４２】
以上、本発明を実施するための形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。例えば、本実施形態では、挟持部材２０の周方向中間部分にリブ２２およびフランジ部２３が設けられているが、これに限定されるものではない。図７に示すように、挟持部材１２０，１２０同士の接合部分にフランジ部１２３を設けるものであってもよい。この場合、フランジ部１２３は、半分幅の平板部１３３，１３３に分割されて、各挟持部材１２０にそれぞれ設けられる。平板部１３３は、バンド部１２１の両端部に設けられたリブ１２２の先端にそれぞれ形成されている。リブ１２２には、ボルト挿通孔（図示せず）が形成されている。隣り合うリブ１２２，１２２同士は互いに当接しており、ボルト・ナット（図示せず）で締め付けることで固定される。
【００４３】
また、前記実施形態では、梁１０を断面円形のアルミニウム合金製押出形材にて構成しているが、これに限定されるものではない。断面矩形あるいは各種断面の押出形材で梁を構成してもよい。この場合、連結部材の筒部の内周形状を、梁の外周形状に合わせた形状とする。
【００４４】
さらに、前記実施形態では、一対の梁１０，１０を複数の繋ぎ材１１，１１・・で連結して形成したトラス構造体で架線を支持しているが、これに限定されるものではない。単数の梁で架線を支持するようにしてもよいし、梯子状の構造体や立体トラス形状の構造体で架線を支持するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１      支持構造物
２      支柱
３      連結構造
１０    梁
１１    繋ぎ材
１２    平面部
２０    挟持部材
２１    バンド部
２２    リブ
２３    フランジ部
５０    連結部材
５１    筒部
５２    平面部
６１    固定部
Ｂ１    ボルト
Ｂ２    ボルト
Ｎ１    ナット
Ｎ２    ナット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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