(57)【要約】      （修正有）【課題】製造コストの増大を抑制した外周に大きく張り出すことのない鋼管継手を提供する。【解決手段】鞘管１２の周方向に沿って設けられる複数個の鞘管側プラグ挿入孔１３と、挿入管２２に設けられて鞘管側プラグ挿入孔１３に対応して配置される複数個の挿入管側プラグ挿入孔２３と、挿入管２２の内周面２５に設けられて鞘管側プラグ挿入孔１３、挿入管側プラグ挿入孔２３に挿入されたプラグ３１を受ける複数個のプラグ受４５とを備え、各プラグ３１のボルト挿通孔に挿通させたボルト７をプラグ受４５のねじ孔に螺合して締め付けることで、プラグ３１をプラグ受４５に締結させることで鋼管継手１を構成したので、鞘管側プラグ挿入孔１３，挿入管側プラグ挿入孔２３の加工精度を容易に確保することが可能であり、コストの増大を抑制した外周に大きく張り出すことのない鋼管継手１、延いては鋼管継手１を用いた構造物の製造コストの増大を抑制することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の鋼管に設けられる鞘管と、他方の鋼管に設けられて前記鞘管に挿入される挿入管と、を備える鋼管継手であって、
前記鞘管の周方向に沿って設けられる複数個の鞘管側プラグ挿入孔と、
前記挿入管に設けられて前記複数個の鞘管側プラグ挿入孔に対応して配置される複数個の挿入管側プラグ挿入孔と、
対応する前記鞘管側プラグ挿入孔と前記挿入管側プラグ挿入孔とに挿入されるプラグと、
前記挿入管の内周面に設けられて前記プラグを受けるプラグ受と、
を備え、
前記プラグのボルト挿通孔に挿通させたボルトを前記プラグ受のねじ孔に螺合して締め付けることにより、前記プラグを前記プラグ受に締結させることを特徴とする鋼管継手。
【請求項２】
前記プラグ受には、前記プラグの一方の端部が嵌合される凹部が設けられることを特徴とする請求項１に記載の鋼管継手。
【請求項３】
前記プラグは、一方の端部に偏心された小径部を有する偏心プラグであり、該小径部は、偏心された軸孔を有する偏心スリーブを介して、前記挿入管側プラグ挿入孔に挿入されることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼管の継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管構造物を構成する鋼管の機械式継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、鋼管構造物の機械式継手では、一方の鋼管の管端部に設けられたフランジと他方の鋼管の管端部に設けられたフランジとを突き合せてボルトによって締結するフランジ継手が用いられる。当該フランジ継手では、フランジ及びボルトが鋼管外周から突き出るので、突き出たフランジが障害となり、フランジを接合するボルトが外部環境により損傷しやすくなると共に、鋼管継手に伝わる力が接合部のボルトに直接作用するので、ボルトの損傷が継手部、延いては鋼管構造の損壊に直結するおそれがある。
【０００３】
そこで、特許文献１に記載された接合継手は、鋼管端部をねじ構造で機械的に接合させているが、大径のねじ加工は製造コストの増大を招く。また、特許文献２に記載された鞘管接合部は、上下鋼管の接合端面部近傍の外面に固着したくさび状係合金物と、該くさび状係合金物を上下から挟むように鞘管内面に固着されたくさび状係合金物とからなり、鞘管を周方向へ回転させて両くさび状係合金物が接触するように構成されている。この鞘管接合部は、上下の各鋼管及び鞘管の３つの部材間におけるくさび状係合金物の当接面の精度の確保が困難であり、製造コストが増大する原因になる。さらに、特許文献３に記載された継手構造は、鍔付きピンによって外側継手管と内側継手管とを接続するに際して、鍔付きピンをボルトで固定するための雌ネジ部材を内側継手管の内周面に高い精度で接合する必要があり、製造コストの増大を招いていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１１０２８号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８１３４号公報
【特許文献３】特開２０１３−１１０９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、コストの増大を抑制した外周に大きく張り出すことのない鋼管継手を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋼管継手は、一方の鋼管に設けられる鞘管と、他方の鋼管に設けられて前記鞘管に挿入される挿入管と、を備える鋼管継手であって、前記鞘管の周方向に沿って設けられる複数個の鞘管側プラグ挿入孔と、前記挿入管に設けられて前記複数個の鞘管側プラグ挿入孔に対応して配置される複数個の挿入管側プラグ挿入孔と、対応する前記鞘管側プラグ挿入孔と前記挿入管側プラグ挿入孔とに挿入されるプラグと、前記挿入管の内周面に設けられて前記プラグを受けるプラグ受と、を備え、前記プラグのボルト挿通孔に挿通させたボルトを前記プラグ受のねじ孔に螺合して締め付けることにより、前記プラグを前記プラグ受に締結させることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、コストの増大を抑制した外周に大きく張り出すことのない鋼管継手を提供することができ、延いては当該鋼管継手を用いて構成した構造物のコストの増大を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】第１実施形態の説明図であって、鋼管継手の分解斜視図である。
【図２】第１実施形態の説明図であって、鋼管継手の管軸平面による断面の斜視図である。
【図３】第１実施形態の説明図であって、鋼管継手の管軸平面による断面図である。
【図４】当該鋼管継手が用いられた透過型砂防堰堤を示す図である。
【図５】第２実施形態の説明図であって、鋼管継手の分解斜視図である。
【図６】第２実施形態の説明図であって、要部を拡大して示す図である。
【図７】第２実施形態の説明図であって、偏心プラグ、偏心スリーブ、及びボルトの分解斜視図である。
【図８】第２実施形態の説明図であって、偏心プラグと偏心スリーブとの機能を説明するための図である。
【図９】第３実施形態の説明図であって、鋼管継手の管軸平面による断面の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態を図１乃至４を参照して説明する。便宜上、図１乃至４における上下方向をそのまま上下方向と称するが、当該継手１の方向を限定することを意図するものではない。また、上側の鋼管１１（一方の鋼管）と下側の鋼管２１（他方の鋼管）とに異なる符号が付与されているが、双方は同一規格及び同一寸法（管径）の鋼管であるものとする。
【００１０】
図１乃至３を参照すると、第１実施形態に係る鋼管継手１は、鋼管１１の管端部（下端部）の外周に、鋼管１１の外径に対して例えばすきま嵌めの嵌め合い公差で鞘管１２を嵌合させて接合（溶接）し、該鞘管１２に、鋼管２１の管端部（上端部）を延長して設けた挿入管２２を挿入させる。ここで、鞘管１２の板厚を鋼管１１及び鋼管２１の板厚よりも厚くすることで、鋼管継手１の強度が確保される。
【００１１】
鞘管１２には、円形をなす複数個（第１実施形態では「６個」）のプラグ挿入孔１３が設けられる。複数個のプラグ挿入孔１３は、軸線（中心線）が同一の管軸直角平面（管軸Ｃ１１に直交する平面）上に配置され、周方向へ一定間隔（等間隔）をあけて設けられる。他方、挿入管２２には、プラグ挿入孔１３と同一径の円形をなす複数個（第１実施形態では「６個」）のプラグ挿入孔２３が設けられる。
【００１２】
鋼管１１の管端部と挿入管２２（鋼管２１の管端部）とを突き合せた状態（図２参照）で、鋼管１１と鋼管２１とを管軸Ｃ１１周りに相対回転させることにより、鞘管１２側の複数個のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側の複数個のプラグ挿入孔２３とを対応させる、即ち、対応するプラグ挿入孔１３とプラグ挿入孔２３との軸心を一致させることができる。便宜上、対応する鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３とを「プラグ挿入孔１３，２３」と称する。
【００１３】
各プラグ挿入孔１３，２３には、略円柱形をなすプラグ３１が挿入される。該プラグ３１は、一端部（管軸Ｃ１１側とは反対側の端部）がプラグ挿入孔１３，２３に嵌合され、他端部（管軸Ｃ１１側の端部）が、挿入管２２の内周面２５に接合（溶接）されたプラグ受４５によって受けられる。プラグ受４５は、プラグ挿入孔２３と同軸の円筒面を有する凹部４６と、該凹部４６の底部４７に設けられたねじ孔４８と、を備える。なお、凹部４６は、一端がプラグ挿入孔２３に一致させて開口される。また、ねじ孔４８は、プラグ受４５、延いてはプラグ挿入孔２３と同軸に設けられる。
【００１４】
他方、プラグ３１は、当該プラグ３１と同軸に設けられたボルト挿通孔３３と、該ボルト挿通孔３３に挿通されたボルト７の頭部８が収容されるザグリ部３６と、を有する。プラグ３１のボルト挿通孔３３に挿通されたボルト７の先端部は、プラグ受４５のねじ孔４８に螺合される。この状態、即ち、プラグ３１の一端部がプラグ挿入孔１３，２３に挿入（嵌合）されると共に、プラグ３１の他端部がプラグ受４５の凹部４６に嵌合された状態で、プラグ３１のボルト挿通孔３３に挿通されたボルト７を締め付けることにより、プラグ３１がプラグ受４５に締結（ボルト固定）される。なお、鋼管１１の管端部（下端部）及び鋼管２１の管端部（上端部）には、補強用のダイヤフラム１６，２６が接合（溶接）される。
【００１５】
次に、前述した鋼管継手１を用いた、上側の鋼管１１（一方の鋼管）と下側の鋼管２１（他方の鋼管）との継手接合工程を説明する。
まず、鋼管１１側の鞘管１２に、鋼管２１側の挿入管２２を管軸方向（上下方向）へ挿入する。次に、鋼管１１の管端部端面（下端面）と挿入管２２の端面とを突き合せた状態で、鋼管１１と鋼管２１とを管軸Ｃ１１回りに相対回転させて、対応する鞘管管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３とを位置合わせする（軸線を一致させる）。
【００１６】
次に、各プラグ挿入孔１３，２３にプラグ３１を挿入し、該プラグ３１の他端面３２をプラグ受４５の凹部４６の底部４７に当接させる。この状態で、プラグ３１は、一端部（ザグリ部３６が形成された側の端部）がプラグ挿入孔１３，２３に嵌合されると共に、他端部がプラグ受４５の凹部４６に嵌合される。次に、各プラグ３１のボルト挿通孔３３に挿通させたボルト７の先端部を、対応するプラグ受４５のねじ孔４８に螺合させる。
【００１７】
そして、各ボルト７を既定トルクで均等に締め付けることにより、各プラグ３１を対応するプラグ受４５の凹部４６の底部４７に締結させる。ここで、ボルト７の頭部８は、プラグ３１のザグリ部３６に収容されるので、プラグ３１、延いては鞘管１２の外周面１４から突出することはない。なお、ボルト７の先端部をプラグ受４５のねじ孔４８に螺合させることができれば、プラグ３１の他端面３２をプラグ受４５の凹部４６の底部４７に、予め、当接させなくてもよい。
【００１８】
ここで、特許文献１に記載された接合継手は、鋼管端部を大径のねじ構造とすることでコストの増大を招いていた。また、特許文献２に記載された鞘管接合部は、上下の各鋼管及び鞘管の３つの部材間におけるくさび状係合金物の当接面の精度の確保が困難であり、製造コストの増大を招いていた。さらに、特許文献３に記載された継手構造は、鍔付きピンによって外側継手管と内側継手管とを接続するに際して、鍔付きピンをボルトで固定するための雌ネジ部材を内側継手管の内周面に高い精度で接合する必要があり、製造コストの増大を招いていた。
【００１９】
これに対し、第１実施形態では、一方の鋼管１１に設けられる鞘管１２と、他方の鋼管２１に設けられて鞘管１２に挿入される挿入管２２と、鞘管１２の周方向に沿って設けられる複数個のプラグ挿入孔１３と、挿入管２２に設けられて複数個のプラグ挿入孔１３に対応する複数個のプラグ挿入孔２３と、挿入管２２の内周面２５に設けられて各プラグ挿入孔２３に対応して配置される複数個のプラグ受４５と、一端部がプラグ挿入孔１３，２３に挿入されて他端部がプラグ受４５によって受けられるプラグ３１と、を備え、各プラグ３１のボルト挿通孔３３に挿通させたボルト７をプラグ受４５のねじ孔４８に螺合して締め付けることで、プラグ３１をプラグ受４５に締結（ボルト固定）させるように鋼管継手１を構成した。
【００２０】
第１実施形態によれば、鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３との加工精度（特に同軸度）を確保する必要があるが、当該プラグ挿入孔１３，２３を、鞘管１２に挿入管２２を挿入した状態で同時加工するだけで、当該プラグ挿入孔１３，２３の加工精度を容易に確保することが可能であり、前述した従来技術と比較して、鋼管継手１の製造コスト、延いては当該鋼管継手１を用いた構造物（例えば図４に示される「透過型砂防堰堤１０及び鋼管杭」）の製造コストの増大を抑制することができる。
また、第１実施形態では、例えば透過型砂防堰堤１０（図４参照）の設置現場における組立時に、プラグ挿入孔１３，２３の位置合わせを容易に行うことが可能であり、組立作業の能率を向上させることができる。
さらに、第１実施形態では、例えば透過型砂防堰堤１０（図４参照）の解体時には、ボルト７を取り外した後、プラグ３１をプラグ挿入孔１３，２３から引き抜くだけで、鋼管１１，２１間の継手接合を容易に解消することができるので、解体時における作業能率も向上させることができる。
また、第１実施形態では、鞘管１２のプラグ挿入孔１３が挿入管２２のプラグ挿入孔２３とともに、管軸に直角な平面で、鞘管１２および挿入管２３の複数の法線方向に、プラグ３１により貫通されることにより、鞘管１２および挿入管２３の管軸直角平面における鞘管１２と挿入管２３の相対的な位置決めがなされる。このため、プラグ３１に鍔を設けたり、鞘管１２のプラグ挿入孔１３をテーパ状にするなどして高精度の加工をする必要はない。
また、第１実施形態では、鞘管１２の板厚を鋼管１１の板厚よりも厚くしたのに加え、プラグ３１をプラグ受４５に嵌合させて挿入管２２側のプラグ挿入孔２３を補強したので、鋼管１１，２１間の荷重伝達経路の強度が向上し、より大きい荷重を伝達することが可能な鋼管継手１を提供することができる。また、プラグ３１をプラグ受４５に嵌合させたので、ボルト７への鋼管１１，２１間で伝達される一次的な荷重の影響は小さく、さらに、ボルト７の頭部８はプラグ３１のザグリ部３６に収容されているので、ボルト７の損傷による当該鋼管継手１の損壊を抑止することができる。
一方、鋼管１１，２１間に作用する軸力（管軸方向の荷重）並びに曲げモーメントによる引っ張り及び圧縮応力は、主に鞘管１２の周方向に設けられたプラグ挿入孔１３、プラグ３１、及び挿入管２２の周方向に設けられたプラグ挿入孔２３を介して、管軸方向に伝達される。他方、鋼管１１，２１に作用するせん断力及びねじりトルクも円周方向に同一の荷重伝達経路で伝達されるので、ボルト７への鋼管１１，２１間で伝達される一次的な荷重の影響は小さい。
また、第１実施形態では、プラグ３１をプラグ受４５によって保持したことにより、プラグ３１と鞘管１２側のプラグ挿入孔１３との接触状態を改善させることができる。これにより、プラグ３１がプラグ挿入孔１３，２３に対して傾くことによる当該プラグ３１の片当たりが緩和されるので、鞘管１２の板厚を薄くすることが可能であり、製造コストを削減することができる。
【００２１】
なお、第１実施形態は、以下のように構成することができる。
第１本実施形態では、鋼管１１（一方の鋼管）の管端部に、当該鋼管１１の外径よりも大径の内径を有する鋼管を接合（溶接）して鞘管１２としたが、鋼管１１の下端部を延長して鞘管１２とし、鋼管２１（他方の鋼管）の管端部に端板を介して接合（溶接）した挿入管２２を、鞘管１２に挿入するように鋼管継手１を構成してもよい。
【００２２】
（第２実施形態）
本発明の第２実施形態を図５乃至８を参照して説明する。便宜上、第１実施形態の構成と同一又は相当する第２実施形態の構成については、同一の名称及び符号を付与すると共に重複する説明を省略する。
【００２３】
前述した第１実施形態の鋼管継手１では、鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３とが同一の孔径であり、プラグ３１の外径が一定（全長にわたって同一）であった。これに対し、第２実施形態の鋼管継手２では、挿入管２２側のプラグ挿入孔２３の孔径が、鞘管１２側のプラグ挿入孔１３よりも小径に形成され、プラグとして偏心プラグ５１が用いられる。なお、第２実施形態における鞘管１２側のプラグ挿入孔１３は、第１実施形態における鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と同一径である。
【００２４】
偏心プラグ５１は、他端部（ザグリ部３６が形成された側とは反対側の端部であって、請求項３における一方の端部）に小径部５２が形成される。便宜上、偏心プラグ５１の一端部（ザグリ部３６が形成された側の端部）を大径部５３と称する。小径部５２は、大径部５３に対して所定の偏心率で偏心されている。ここで、大径部５３と第１実施形態におけるプラグ３１との外径（軸径）は同一である。偏心プラグ５１の小径部５２は、偏心スリーブ５５を介して挿入管２２側のプラグ挿入孔２３に嵌合される。
【００２５】
偏心スリーブ５５には、スリーブ軸心に対して所定の偏心率（偏心プラグ５１の小径部５２と同一の偏心率）で偏心された軸孔５６が設けられる。偏心スリーブ５５の外径、延いては挿入管２２側のプラグ挿入孔２３の孔径は、偏心プラグ５１の外径、延いては鞘管１２側のプラグ挿入孔１３の孔径に対して小径である。なお、偏心スリーブ５５は、偏心プラグ５１の小径部５２及び挿入管２２側のプラグ挿入孔２３に摺動可能に嵌合される。また、偏心プラグ５１は、大径部５３が挿入管２２に当接しないように、小径部５２及び大径部５３の軸方向長さが設定される。
【００２６】
ここで、前述した第１実施形態では、鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３とを同時加工しても、加工条件等に起因して、プラグ挿入孔１３とプラグ挿入孔２３との同軸度が許容限度を超えるおそれがある。この場合、設置現場での追加工等が必要であり、作業能率が低下する要因になる。
【００２７】
これに対し、第２実施形態では、プラグ挿入孔１３とプラグ挿入孔２３との同軸度が許容限度を超えていたとしても、図８に示されるように、偏心スリーブ５５を偏心プラグ５１（小径部５２）に対して軸線回りに回転させて、偏心プラグ５１と偏心スリーブ５６との軸回りの角度位相を調節することにより、プラグ挿入孔１３の軸心とプラグ挿入孔２３の軸心とのずれを吸収（相殺）することができる。
【００２８】
第２実施形態によれば、前述した第１実施形態と同等の作用効果、即ち、鋼管継手２、延いては、当該鋼管継手２を用いた構造物（例えば図４に示される「透過型砂防堰堤１０及び鋼管杭」）の製造コストの増大を抑制する、作用効果を奏することができる。
また、第２実施形態では、挿入管２２側のプラグ挿入孔２３に、偏心スリーブ５５を介して偏心プラグ５１の小径部５２を挿入し、偏心プラグ５１に対する偏心スリーブ５５の軸線回りの角度位相を調節することで、鞘管１２側のプラグ挿入孔１３と挿入管２２側のプラグ挿入孔２３との軸心のずれを吸収（相殺）することができるので、設置現場での追加工等が不要となり、作業能率の低下を抑止することができる。
【００２９】
（第３実施形態）
本発明の第３実施形態を図９を参照して説明する。便宜上、第１、第２実施形態の構成と同一又は相当する第３実施形態の構成については、同一の名称及び符号を付与すると共に重複する説明を省略する。
【００３０】
前述した第１実施形態に係る鋼管継手１では、鋼管１１（一方の鋼管）の管端部（下端部）の外周に、鋼管１１の外径に対して例えばすきま嵌めの嵌め合い公差で鞘管１２を嵌合させて接合（溶接）し、該鞘管１２に、鋼管２１の管端部（上端部）を延長して設けた挿入管２２を挿入させた。また、鋼管継手１では、プラグ３１の他端部（管軸Ｃ１１側の端部）は、挿入管２２の内周面２５に接合（溶接）されたプラグ受４５によって受けられる。
【００３１】
これに対し、第３実施形態に係る鋼管継手３では、鋼管１１の管端部（下端部）を延長することで形成された鞘管１２に、鋼管２１の管端部（上端部）に端板２４を介して接合（溶接）された挿入管２２が挿入される。即ち、挿入管２２の外径は、鞘管１２の内径に対して小径である。また、鋼管継手３では、プラグ３１の他端部（管軸Ｃ１１側の端部）が、挿入管２２の内周面２５に接合（溶接）されたプラグ受板４１（プラグ受）によって受けられる。
【００３２】
プラグ受板４１は、プラグ挿入孔２３と同軸の円筒面を有する凹部４２と、該凹部４２の底部に設けられたねじ孔４３と、を備える。なお、凹部４２は、一端がプラグ挿入孔２３に一致して円形に開口される。また、ねじ孔４３は、プラグ受板４１、延いてはプラグ挿入孔２３と同軸に設けられる。
【００３３】
そして、各プラグ挿入孔１３，２３にプラグ３１を挿入し、プラグ３１の一端部をプラグ挿入孔１３，２３に挿入（嵌合）させると共に、プラグ３１の他端部をプラグ受板４１の凹部４２に嵌合させる。この状態で、各プラグ３１のボルト挿通孔３３にボルト７を挿通し、該ボルト７の先端部をプラグ受板４１のねじ孔４３に螺合させ、さらに、各ボルト７を締め付けることにより、プラグ３１がプラグ受４５に締結（ボルト固定）される。
【００３４】
第３実施形態によれば、前述した第１実施形態と同等の作用効果、即ち、鋼管継手３、延いては、当該鋼管継手３を用いた構造物（例えば図４に示される「透過型砂防堰堤１０及び鋼管杭」）の製造コストの増大を抑制する作用効果を奏することができる。
また、第３実施形態では、鋼管１１（一方の鋼管）の管端部を延長することで鞘管１２を形成したので、第１実施形態に係る鋼管継手１と比較して、鋼管継手３の外径（外周への張り出し）を小さくすることが可能であり、特に、地中に打ち込まれる鋼管杭の鋼管継手として好適である。
【符号の説明】
【００３５】
１  鋼管継手、７  ロッド、８  ナット、１２  鞘管、１３  鞘管側プラグ挿入孔、２２  挿入管側プラグ挿入孔、３１，３２  プラグ
【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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【図８】
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【図９】
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