(57)【要約】【課題】現場溶接を必要とすることなく、信頼性、施工性および作業性に優れた鋼管杭の接合構造。【解決手段】一対の鋼管杭を接合する構造。第１鋼管杭（１）の端部（１１）は、その軸線方向に突出するように周方向に間隔を隔てて形成された複数の凸部（１１ａ）と、これらの複数の凸部の間に形成された複数の凹部（１１ｂ）とを有する。第２鋼管杭（２）の端部（１２）は、第１鋼管杭の端部と補完的な形状を有する。第１鋼管杭の端部と第２鋼管杭の端部との嵌合状態において周方向に沿って隣接する凸部を互いに連結するための連結部材（１３，１５）を備えている。【選択図】　図１
2004052333.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の鋼管杭を接合する構造において、
第１鋼管杭の端部は、その軸線方向に突出するように周方向に間隔を隔てて形成された複数の凸部と、該複数の凸部の間に形成された複数の凹部とを有し、
第２鋼管杭の端部は、前記第１鋼管杭の端部と補完的な形状を有し、
前記第１鋼管杭の端部と前記第２鋼管杭の端部との嵌合状態において周方向に沿って隣接する凸部を互いに連結するための連結部材を備えていることを特徴とする接合構造。
【請求項２】
前記連結部材は、周方向に沿って延びる複数の円弧状帯部材と、該複数の円弧状帯部材を各凸部に締結するための締結部材とを有することを特徴とする請求項１に記載の接合構造。
【請求項３】
前記第１鋼管杭の端部の各凸部および前記第２鋼管杭の端部の各凸部には、前記嵌合状態において前記複数の円弧状帯部材を収容するための溝が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の接合構造。
【請求項４】
前記第１鋼管杭の端部の各凸部および前記第２鋼管杭の端部の各凸部は、基底部よりも先端部のほうが小さい台形状の形態を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の接合構造。
【請求項５】
前記第１鋼管杭の端部には、前記複数の凸部が形成された第１継手部が工場溶接により取り付けられ、
前記第２鋼管杭の端部には、前記複数の凸部が形成された第２継手部が工場溶接により取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の接合構造。
【請求項６】
前記第１継手部と前記第２継手部とは互いに同じ形状を有することを特徴とする請求項５に記載の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鋼管杭の接合構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、鋼管杭の接合構造としては、一対の鋼管杭を現場溶接により接合する溶接継ぎ手構造が大半を占めている。なお、現場溶接を用いない無溶接継ぎ手構造として、ねじ式の継ぎ手構造や、フランジ端板を外部から覆って締め付けるタイプの継ぎ手構造等が提案されているが、実際にはほとんど使用されていないのが実情である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般に、現場溶接による鋼管杭の接合構造の場合、一対の鋼管杭を接合するための現場溶接に数十分の時間を要し、施工性が悪く且つ信頼性も低いという不都合があった。また、溶接作業は水を嫌い雨天での作業ができないため、作業性が低いという不都合もあった。
【０００４】
ところで近年、先端がスクリュー状に羽根を広げた形態を有し、大きな支持力を得ることのできるタイプの鋼管杭（「つばさ杭」などと呼称されている）が開発され、普及しつつある。この種の鋼管杭の施工方法は、一般的な鋼管杭の工法、すなわちオーガーによる中堀工法とは異なり、杭に回転力を与えることにより先端のスクリュー状の羽根を地盤にめり込ませる（ねじ込ませる）工法である。
【０００５】
その結果、この種の鋼管杭では、杭に逆回転力を与えることにより、一旦地盤にめり込ませた杭を抜くことも可能である。このような技術的背景に基づいて、先端がスクリュー状に羽根を広げた形態を有するタイプの鋼管杭を含むあらゆる鋼管杭に適用可能で、現場溶接を必要としない無溶接の接合構造が要望されている。
【０００６】
本発明は、前述の課題に鑑みてなされたものであり、現場溶接を必要とすることなく、信頼性、施工性および作業性に優れた鋼管杭の接合構造を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明では、一対の鋼管杭を接合する構造において、
第１鋼管杭の端部は、その軸線方向に突出するように周方向に間隔を隔てて形成された複数の凸部と、該複数の凸部の間に形成された複数の凹部とを有し、
第２鋼管杭の端部は、前記第１鋼管杭の端部と補完的な形状を有し、
前記第１鋼管杭の端部と前記第２鋼管杭の端部との嵌合状態において周方向に沿って隣接する凸部を互いに連結するための連結部材を備えていることを特徴とする接合構造を提供する。
【０００８】
本発明の好ましい態様によれば、前記連結部材は、周方向に沿って延びる複数の円弧状帯部材と、該複数の円弧状帯部材を各凸部に締結するための締結部材とを有する。この場合、前記第１鋼管杭の端部の各凸部および前記第２鋼管杭の端部の各凸部には、前記嵌合状態において前記複数の円弧状帯部材を収容するための溝が形成されていることが好ましい。
【０００９】
また、本発明の好ましい態様によれば、前記第１鋼管杭の端部の各凸部および前記第２鋼管杭の端部の各凸部は、基底部よりも先端部のほうが小さい台形状の形態を有する。さらに、前記第１鋼管杭の端部には、前記複数の凸部が形成された第１継手部が工場溶接により取り付けられ、前記第２鋼管杭の端部には、前記複数の凸部が形成された第２継手部が工場溶接により取り付けられていることが好ましい。この場合、前記第１継手部と前記第２継手部とは互いに同じ形状を有することが好ましい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態を、添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態にかかる鋼管杭の接合構造を示す図であって、鋼管杭の端部に取り付けられた継手部の構成を概略的に示す斜視図である。また、図２は、図１に示す一対の鋼管杭の端部が互いに嵌合した状態において複数の円弧状帯部材を取り付けた接合状態を概略的に示す斜視図である。
【００１１】
また、図３は、図２における円弧状帯部材の取り付け状態を説明する図であって、（ａ）は展開側面図を、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図を示している。なお、図１において、各鋼管杭の端部構造は基本的に同じであるため、第２鋼管杭にかかる部分についてはその参照符号を括弧内に示している。
【００１２】
図１を参照すると、互いに接合すべき一対の鋼管杭、すなわち第１鋼管杭１および第２鋼管杭２の端部には、第１継手部１１および第２継手部１２が、たとえば工場溶接（参照符合２１および２２でそれぞれ示す）によりそれぞれ取り付けられている。第１継手部１１および第２継手部１２はともに、第１鋼管杭１および第２鋼管杭２の軸線方向に突出するように周方向に等間隔を隔てて形成された複数の凸部１１ａおよび１２ａと、これらの間に形成された複数の凹部１１ｂおよび１２ｂとをそれぞれ有する。
【００１３】
ここで、第１継手部１１に形成された各凸部１１ａおよび第２継手部１２に形成された各凸部１２ａは、互いに同じ形状、すなわち基底部よりも先端部のほうが小さく且つ軸線方向に関して対称な台形状の形態を有する。また、第１継手部１１に形成された凸部１１ａおよび凹部１１ｂと第２継手部１２に形成された凸部１２ａおよび凹部１２ｂとが互いに嵌合するように、第１継手部１１と第２継手部１２とは補完的な形状を有する。さらに詳細には、第１継手部１１と第２継手部１２とは互いに同じ形状を有する。
【００１４】
また、第１継手部１１の凸部１１ａおよび第２継手部１２の凸部１２ａには、同じ幅の切欠き部１１ｃおよび１２ｃが周方向に沿ってそれぞれ形成されている。これらの切欠き部１１ｃおよび１２ｃは、後述するように、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合状態において複数の円弧状帯部材１３を収容するための溝を構成することになる。なお、切欠き部１１ｃおよび１２ｃの底面、すなわち切欠き部１１ｃおよび１２ｃにおいて第１鋼管杭１および第２鋼管杭２の軸線方向に沿って延在する面のほぼ中央には、後述のボルト１５が螺合すべき雌ねじ１４が刻設されている。
【００１５】
こうして、第１継手部１１の凸部１１ａと第２継手部１２の凹部１２ｂとが対向し且つ第１継手部１１の凹部１１ｂと第２継手部１２の凸部１２ａとが対向するように第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを位置決めし、第１鋼管杭１と第２鋼管杭２とを当接するまで相対的に近接させることにより、図２および図３に示すような嵌合状態が得られる。このとき、第１継手部１１の凸部１１ａのテーパ面１１ｄと、第２継手部１２の凸部１２ａのテーパ面１２ｄとが当接する。
【００１６】
ただし、第１継手部１１の凸部１１ａの上面１１ｅと第２継手部１２の凹部１２ｂの底面１２ｆ、並びに第１継手部１１の凹部１１ｂの底面１１ｆと第２継手部１２の凸部１２ａの上面１２ｅとは、互いに当接してもよいが、わずかな間隔を隔てて当接しない方が好ましい。この構成により、第１継手部１１の凸部１１ａおよび第２継手部１２の凸部１２ａの製造誤差を吸収することができ、ひいては要求される寸法精度を緩和することができるからである。
【００１７】
さらに、図２および図３に示すように、本実施形態の接合構造は、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合状態において切欠き部１１ｃおよび１２ｃが形成する周方向の溝に収容されるように構成された複数（たとえば２つまたは３つ）の円弧状帯部材１３と、複数の円弧状帯部材１３を各凸部１１ａおよび１２ａに形成された雌ねじ１４にねじ締結するための複数のボルト１５とを備えている。ここで、円弧状帯部材１３には、ボルト１５が貫通するための直孔が形成されていることはいうまでもない。ボルト１５として、たとえば六角ボルトなどを用いることができる。
【００１８】
なお、接合状態においてボルト１５のヘッド部分が実質的に外側へ突出しないように、ボルト１５のヘッド部分を収容するための円柱状の窪み（図３を参照）を円弧状帯部材１３に形成することが好ましい。また、図３に示すように、円弧状帯部材１３の側端面、並びに切欠き部１１ｃおよび１２ｃの側端面をテーパ面形状に形成し、接合状態において円弧状帯部材１３の底面と切欠き部１１ｃおよび１２ｃの底面とがわずかに間隔を隔てて当接しないように構成することが好ましい。
【００１９】
この構成により、切欠き部１１ｃおよび１２ｃ並びに円弧状帯部材１３に要求される寸法精度を緩和しつつ、円弧状帯部材１３と第１継手部１１および第２継手部１２との密着度を高めることができる。以上のように、ボルト１５は、複数の円弧状帯部材１３を各凸部１１ａおよび１２ａに締結するための締結部材を構成している。また、複数の円弧状帯部材１３と複数のボルト１５とは、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合状態において周方向に沿って隣接する凸部１１ａと１２ａとを互いに連結するための連結部材を構成している。
【００２０】
一般に、鋼管杭の接合構造において要求される力学的性能は、圧縮耐力、引張耐力、剪断耐力、曲げモーメント耐力、回転ねじれ耐力である。本実施形態では、主として、第１継手部１１の凸部１１ａのテーパ面１１ｄと第２継手部１２の凸部１２ａのテーパ面１２ｄとの当接により、所望の圧縮耐力を確保することができる。また、主として、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合状態において周方向に沿って隣接する凸部１１ａと１２ａとを互いに連結するための連結部材、すなわち複数の円弧状帯部材１３と複数のボルト１５との作用により、所望の引張耐力を確保することができる。
【００２１】
さらに、主として、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合、すなわちテーパ面１１ｄとテーパ面１２ｄとの当接により、所望の剪断耐力を確保することができる。また、主として、複数の円弧状帯部材１３と複数のボルト１５とからなる連結部材の作用により、所望の曲げモーメント耐力を確保することができる。さらに、主として、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合、すなわちテーパ面１１ｄとテーパ面１２ｄとの当接により、所望の回転ねじれ耐力を確保することができる。
【００２２】
こうして、本実施形態では、現場溶接を必要とすることなく、信頼性、施工性および作業性に優れた鋼管杭の接合構造を実現することができる。なお、上述したように、本実施形態の鋼管杭の接合構造は、要求される力学的性能（圧縮耐力、引張耐力、剪断耐力、曲げモーメント耐力、回転ねじれ耐力）を十分に確保することができるので、先端がスクリュー状に羽根を広げた形態を有するタイプの鋼管杭を含むあらゆる鋼管杭に適用可能である。
【００２３】
ところで、第１継手部１１および第２継手部１２は、たとえば型成形や削出し成形などにより個別に製造することができる。特に、本実施形態では、第１継手部１１と第２継手部１２とが互いに同じ形状を有するので、製造コストの低減に有利である。また、さらに製造コストの低減を図るには、第１継手部１１と第２継手部１２との嵌合状態と同じ断面形状を有する管状部材を型成形や削出し成形などにより形成し、たとえばレーザー加工により上記管状部材をジグザグに切断することにより、第１継手部１１および第２継手部１２を製造することが好ましい。
【００２４】
また、図３を参照すると、第１継手部１１の凸部１１ａのテーパ面１１ｄ（または第２継手部１２の凸部１２ａのテーパ面１２ｄ）と周方向とのなす角度θが、たとえば４５度よりも大きく且つ８５度よりも小さいことが好ましい。角度θが４５度以下の場合には、特に所望の回転ねじれ耐力を確保することが困難になるので不都合である。一方、角度θが８５度以上の場合には、テーパ面１１ｄおよび１２ｄが嵌合のための案内面として機能し難くなるので不都合である。
【００２５】
なお、上述の実施形態では、第１継手部１１と第２継手部１２とが互いに同じ形状を有するが、これに限定されることなく、第１継手部１１および第２継手部１２の形状については様々な変形例が可能である。また、上述の実施形態では、第１継手部１１に形成された各凸部１１ａおよび第２継手部１２に形成された各凸部１２ａが軸線方向に関して対称な台形状の形態を有するが、これに限定されることなく、各凸部１１ａおよび各凸部１２ａの形態については様々な変形例が可能である。
【００２６】
さらに、上述の実施形態では、一対の鋼管杭、すなわち第１鋼管杭１と第２鋼管杭２との接合に対して本発明を適用しているが、これに限定されることなく、３本以上の鋼管杭の接合に対して本発明を適用することができることはいうまでもない。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、現場溶接を必要とすることなく、信頼性、施工性および作業性に優れた鋼管杭の接合構造を実現することができる。本発明にかかる鋼管杭の接合構造は、要求される力学的性能を十分に確保することのできる構成を有するので、先端がスクリュー状に羽根を広げた形態を有するタイプの鋼管杭を含むあらゆる鋼管杭に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかる鋼管杭の接合構造を示す図であって、鋼管杭の端部に取り付けられた継手部の構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】図１に示す一対の鋼管杭の端部が互いに嵌合した状態において複数の円弧状帯部材を取り付けた接合状態を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２における円弧状帯部材の取り付け状態を説明する図であって、（ａ）は展開側面図を、（ｂ）は（ａ）の線Ａ−Ａに沿った断面図を示している。
【符号の説明】
１　第１鋼管杭
２　第２鋼管杭
１１　第１継手部
１２　第２継手部
１１ａ，１２ａ　凸部
１１ｂ，１２ｂ　凹部
１１ｃ，１２ｃ　凸部の切欠き部
１１ｄ，１２ｄ　凸部のテーパ面
１１ｅ，１２ｅ　凸部の上面
１１ｆ，１２ｆ　凹部の底面
１３　円弧状帯部材
１４　雌ねじ
１５　ボルト
２１，２２　工場溶接部
【図１】
2004052333.tif 000003
【図２】
2004052333.tif 000004
【図３】
2004052333.tif 000005