(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管鉄塔の鉄塔本体頂部から左右水平方向（Ｘ方向）に張り出した右側腕金部と左側腕金部とを有し、各側腕金部は１対の水平張出し材と１対の斜め吊上げ材とからなり、前記１対の水平張出し材の自由端と前記１対の斜め吊上げ材の自由端とがジョイントによって相互に結合された腕金組立体において、
前記各側腕金部の前記１対の斜め吊上げ材の基端付近で前後水平方向（Ｙ方向）に差し渡された前後支持材と、
前記各前後支持材に左右水平方向（Ｘ方向）に差し渡された水平補強材と、
各前後支持材の両端部分と水平補強材の両端中間部分とを水平面（ＸＹ面）内で連結する斜補強材（ステー）と、
前記水平補強材の中間に設けられた張力調整ジョイントと、
前記各前後支持材の両端部と鉄塔本体とに上下鉛直方向（Ｚ方向）斜めに連結された突上げ材とからなる、
鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造。
【請求項２】
前記張力調整ジョイントは、前記水平補強材の中間部を左右水平方向（Ｘ方向）に分離離間し、各離間端に対向フランジを設け、各フランジ間にスペーサを挿入し、各フランジおよびスペーサを一体にボルト締めした構成になっている、請求項１に記載の鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造。
【請求項３】
前記張力調整ジョイントにおけるボルト締付け力は、前記各側腕金部の前記１対の斜め吊上げ材の基端間を連結する前記鉄塔本体の左右水平方向の吊材つなぎ水平材に作用する張力の約５０−１００％に設定された、請求項２に記載の鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造に関し、特に、腕金釣合方式を用いた鋼管鉄塔腕金組立体の斜め吊上げ材取付け部補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼管鉄塔は、送電、送信等に広く用いられている。例えば、送電用鋼管鉄塔は、鉄塔本体頂部から水平方向左右に張り出した腕金組立体を有している。腕金組立体には、送電線等が懸架され、腕金組立体の斜め吊上げ材取付け部には送電線等の自重および隣接する鉄塔の高低差による電線張力の引下げ成分が作用し、長期間にわたって内部引張応力が継続的に作用する。台風等の強風によって送電線等には過酷な衝撃荷重が作用し、腕金組立体の斜め吊上げ材取付け部には局部的に大きな引張応力度が発生する。
【０００３】
設立初期の鋼管鉄塔については未だ節点耐力の調査・分析が十分に行われていない。従って、ガセットプレートと鋼管からなる継手のうち軽微な部位では補強もなされていないのが実情である。また、この継手の終局耐力時には中空鋼管の断面は局部的に偏平化し、この断面変形が継手耐力を低下させる一因となる。
【０００４】
そのため、中空鋼管内にセメントを流し込む補強方法も考えられるが、鋼管鉄塔自体の重量が増すばかりではなく、山岳地帯等の現場においては、セメント注入作業は極めて困難である。
【０００５】
特に、腕金組立体は鉄塔本体の頂部付近にあるので、その補強作業は一層困難を極めている。
【特許文献１】特願平１０‐０８３５５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の課題は、既設鋼管鉄塔の腕金組立体を現場にて簡易・迅速に補強できる鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
鋼管鉄塔の腕金組立体は、鉄塔本体頂部から左右水平方向（Ｘ方向）張り出した右側腕金部と左側腕金部とを有する。各側腕金部は１対の水平張出し材と１対の斜め吊上げ材とからなる。水平張出し材および斜め吊上げ材の各自由端がジョイントによって相互に結合される。鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造は、各側腕金部の斜め吊上げ材の基端付近で前後水平方向（Ｙ方向）に差し渡された前後支持材と、各前後支持材に左右水平方向（Ｘ方向）に差し渡された水平補強材と、各前後支持材の両端部分と水平補強材の両端中間部分とを水平面（ＸＹ面）内で連結する斜補強材（ステー）と、水平補強材の中間に設けられた張力調整ジョイントと、各前後支持材の両端部と鉄塔本体とに上下鉛直方向（Ｚ方向）斜めに連結された突上げ材とからなる。
【０００８】
ここで、左右水平方向（Ｘ方向）とは、鋼管鉄塔の腕金組立体の突出方向に平行な左右水平方向を言う。上下鉛直方向（Ｚ方向）とは、基礎土台に関して上下鉛直方向を言う。前後水平方向（Ｙ方向）とは、の腕金組立体の突出方向に直交する前後奥行き方向を言う。
【０００９】
張力調整ジョイントは、水平補強材の中間部を左右水平方向（Ｘ方向）に分離離間し、各離間端に対向フランジを設け、各フランジ間にスペーサを挿入し、各フランジおよびスペーサを一体にボルト締めした構成になっている。張力調整ジョイントにおけるボルト締付け力は、各側腕金部の１対の斜め吊上げ材の基端間を連結する鉄塔本体の左右水平方向の吊材つなぎ水平材に作用する張力の約５０−１００％に設定されることが好ましい。５０％以下では、補強効果が少なく、１００％以上では吊材つなぎ水平材が鉛直支柱材に取付けられるガセットプレートの取付部に過大な応力度が発生する。
【００１０】
各前後支持材の両端部分と水平補強材の両端中間部分とを水平面（ＸＹ面）内で連結する斜補強材（ステー）を設けることが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造は、構成が簡単であり、既設鋼管鉄塔の現場で腕金組立体を簡易・迅速に補強できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１−８を参照して、本発明に基づく鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造の実施例について説明する。本発明が適用される鋼管鉄塔の代表例として、送電用鋼管鉄塔を図１−３に示す。送電用鋼管鉄塔１は、鉄塔本体頂部に腕金組立体２が設けられている。腕金組立体２は、送電線等（図示せず）を懸架する。ここで、左右水平方向（Ｘ方向）とは、図１−３に示すように、腕金組立体２の突出方向に平行な左右水平方向を言う。上下鉛直方向（Ｚ方向）とは、基礎土台（図示せず）に関して上下鉛直方向を言う。前後水平方向（Ｙ方向）とは、腕金組立体２の突出方向に直交する前後奥行き方向を言う。
【００１３】
腕金組立体２は、鉄塔本体頂部から左右水平方向（Ｘ方向）に張り出した右側腕金部２Ｒと左側腕金部２Ｌとからなる。右側腕金部２Ｒは１対の水平張出し材２１Ｒと１対の斜め吊上げ材２２Ｒとからなり、また、左側腕金部２Ｌは１対の水平張出し材２１Ｌと１対の斜め吊上げ材２２Ｌとからなる。右側腕金部２Ｒの１対の水平張出し材２１Ｒ、２１Ｒおよび１対の斜め吊上げ材２２Ｒ、２２Ｒの各自由端がジョイント２３Ｒによって相互に結合される。同様に、左側腕金部２Ｌの１対の水平張出し材２１Ｌ、２１Ｌおよび１対の斜め吊上げ材２２Ｌ、２２Ｌの各自由端がジョイント２３Ｌによって相互に結合される。
【００１４】
本発明に基づく鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造は、図４、５に最もよく示すように、右側腕金部２Ｒの１対の斜め吊上げ材２２Ｒ、２２Ｒの基端付近で前後方向（Ｙ方向）に差し渡された前後支持材２４Ｒと、左側腕金部２Ｌの１対の斜め吊上げ材２２Ｌ、２２Ｌの基端付近で前後方向（Ｙ方向）に差し渡された前後支持材２４Ｌと、各前後支持材２４Ｒ、２４Ｌに左右水平方向（Ｘ方向）に差し渡された水平補強材２５と、各前後支持材の両端部分と水平補強材の両端中間部分とを水平面（ＸＹ面）内で連結する斜補強材（ステー）３０と、水平補強材２５の中間に設けられた張力調整ジョイント２６と、右側腕金部２Ｒの前後支持材２４Ｒの両端部と鉄塔本体とに上下鉛直方向（Ｚ方向）斜めに連結された突上げ材２７Ｒと、左側腕金部２Ｌの前後支持材２４Ｌの両端部と鉄塔本体とに上下鉛直方向（Ｚ方向）斜めに連結された突上げ材２７Ｌとからなる。図４、５に示す実施例では、前後支持材２４Ｒ、２４Ｌが連結される鉄塔本体は、水平張出し材２１Ｒ、２１Ｌの基端部ジョイント２８Ｒ、２８Ｌである。
【００１５】
張力調整ジョイント２６は、図６〜８に最もよく示すように、水平補強材２５の中間部を左右水平方向（Ｘ方向）に分離離間し、各離間端に対向フランジ２６１、２６１を設け、各フランジ２６１間にスペーサ２６２を挿入し、各フランジ２６１およびスペーサ２６２を一体にボルト２６３によって締め付ける構成になっている。張力調整ジョイント２６におけるボルト締付け力は、各側腕金部２Ｒ、２Ｌの１対の斜め吊上げ材２２Ｒ、２２Ｌの基端間を連結する鉄塔本体の左右水平方向の吊材つなぎ水平材２９（図５参照）に作用する張力の約５０〜１００％に設定されることが好ましい。５０％以下では、補強効果が少なく、１００％以上では吊材つなぎ水平材が鉛直支柱材に取付けられるガセットプレートの取付部に過大な応力度が発生する。
【００１６】
水平補強材２５の取付け位置を安定化させ、かつ、前後支持材を曲げ材でなくトラスの軸力材とするために、図３、４に示すように、各前後支持材２４Ｒ、２４Ｌの両端部分と水平補強材２５の両端中間部分とを水平面（ＸＹ面）内で連結する斜補強材（ステー）３０を設けることが好ましい。
【００１７】
次に、図９−１１を参照して、本発明に基づく鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造の作用について説明する。
【００１８】
図９は、従来の鋼管鉄塔１の腕金組立体２の側面図であって、（Ａ）図は腕金組立体２の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示す。従来の鋼管鉄塔１には、（Ａ）図に示すように、腕金組立体補強構造を構成する水平補強材および突上げ材が設けられていない。従って、（Ｂ）図に示すように、右側および左側腕金部２Ｒおよび２Ｌが懸架する送電線等（図示せず）の各重量Ｗ１およびＷ２は、鉄塔本体の吊材つなぎ水平材２９および鉛直支柱材３１にそれぞれ水平分力Ｈ１、Ｈ２および鉛直分力Ｖ１、Ｖ２として作用する。
【００１９】
図１０は、図９と同様な図面であって、従来の鋼管鉄塔１の腕金組立体２に水平補強材２５のみを設けた場合において、（Ａ）図は腕金組立体２の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示し、（Ｃ）図は斜め吊上げ材２２Ｒ、２２Ｌに作用する曲げモーメントを示す。（Ｂ）図に示すように、水平補強材２５によって初期張力Ｈを導入した場合、初期張力Ｈによって水平分力Ｈ１、Ｈ２は軽減される。導入初期張力Ｈは、左右水平方向の吊材つなぎ水平材２９に作用する水平軸力（Ｈ１若しくはＨ２）の５０〜１００％に設定することが好ましい。５０％以下では水平分力軽減効果が少ない。１００％以上では吊材つなぎ水平材が鉛直支柱材に取付けられるガセットプレートの取付部に過大な応力度が発生する。初期張力Ｈは、前述の張力調整ジョイント２６によって調節する。
【００２０】
しかし、初期張力Ｈの導入によって、（Ｃ）図に示すように、斜め吊上げ材２２Ｒ、２２Ｌには新たに曲げモーメントが発生する。
【００２１】
図１１は、本発明に基づく腕金組立体補強構造を適用された鋼管鉄塔１の腕金組立体２の側面図であって、（Ａ）図は腕金組立体２の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示す。（Ａ）図に示すように、本発明に基づく腕金組立体補強構造は、水平補強材２５に加えて突上げ材２７Ｒ、２７Ｌが設けられている。突上げ材２７Ｒ、２７Ｌの新設によって斜め鉛直力Ｖ３、Ｖ４が発生し、水平補強材２５の導入によって発生した曲げモーメント（図１０の（Ｃ）図参照）が消滅される。補強のために使用された材料の総重量は、突上げ材２７Ｒ、２７Ｌが支持する。補強構造の荷重Ｗの増加分は、天秤の原理により、左右の腕金部で釣り合う。
【実施例１】
【００２２】
腕金組立体の近傍パネルをモデル化した骨組みモデルの腕金部先端に鉛直荷重を載荷した。試験体は、補強なしモデル（Ｍ０）、補強有りモデル（Ｍ１）を準備した。直径１０１．６ｍｍ鋼管についての強度試験結果を下記の表１に示す。載荷荷重は、試験設備能力により、２００ｋＮを上限とした。
【００２３】
【表１】
0004847790.tif 000002
【００２４】
補強特性評価を図１２の（Ａ）図から（Ｄ）図までに示す。（Ａ）図は試験荷重と斜め吊上げ材ガセット中央位置での鋼管変形（へこみ）量との関係を示す。荷重が６０ｋＮ程度で鋼管変形量の傾きが異なるが、荷重２００ｋＮまで直線的に推移している。補強有りモデル（Ｍ１）は、補強なしモデル（Ｍ０）に比較して鋼管変形の抑制効果が高いことがわかる。（Ｂ）図は試験荷重と斜め吊上げ材軸力との関係を示す。補強なしモデル（Ｍ０）は荷重に比例して軸力が増加していることがわかる。補強有りモデル（Ｍ１）では約６０ｋＮまでは補強なしモデル（Ｍ１）とほぼ同じ傾きを示しているが、それ以上では傾きが立ち上がり、斜め吊上げ材へ伝達される軸力が小さくなっていることがわかる。（Ｃ）図は試験荷重と補強材へ伝達される軸力との関係を示す。試験荷重が６０ｋＮを超えたあたりから伝達される軸力が安定し、直線的に増加している。６０ｋＮまでの伝達軸力のバラツキは、補強材のボルト穴間隙によるものと推定される。（Ｄ）図は試験荷重と補強材の鉛直荷重分担率との関係を示す。試験開始前は、補強材に予備張力が加わるように張力調整ジョイント２６に初期張力を与えている。このため、分担率は８０％以上と高い値から開始しているが、試験荷重の増加に伴い、ボルト穴間隙の影響も少なくなり、分担率も減少している。試験荷重が６０ｋＮを超えたあたりからは補強材への伝達が安定するため、直線的な変化となっている。
【００２５】
以上要約すれば、補強がない場合には、吊材つなぎ水平材２９の取付用ガセットプレートの溶接止端部で管壁が局部破壊した。補強有りモデル（Ｍ１）では、主柱材鋼管に伝達される力を逃がすバイパス効果が顕著に現れ、鋼管が２５ｍｍ偏平化する時の耐力で見ると、補強がない場合に対する耐力増加率２８０％という優れた補強効果が確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明は、鋼管鉄塔だけではなく、既設鋼管構造物の張出し片持ち梁等の補強にも広く適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】鋼管鉄塔の腕金組立体の側面図であって、本発明に基づく鋼管鉄塔の腕金組立体補強構造を示す。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線から見た腕金組立体の平面図である。
【図３】図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線から見た腕金組立体の平面図である。
【図４】図３の一部拡大平面図であって、本発明の腕金組立体補強構造を示す。
【図５】図１の一部拡大側面図であって、本発明の腕金組立体補強構造を示す。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ円包囲部分の拡大側面図であって、水平補強材の張力調整ジョイントを示す。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線から見た張力調整ジョイントのフランジ部分の背面図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線から見た張力調整ジョイントのスペーサ部分の背面図である。
【図９】従来の鋼管鉄塔の腕金組立体の側面図であって、（Ａ）図は腕金組立体の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示す。
【図１０】図９と同様な図面であって、従来の鋼管鉄塔の腕金組立体に水平補強材のみを設けた場合において、（Ａ）図は腕金組立体の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示し、（Ｃ）図は（Ａ）図の斜め吊上げ材に作用する曲げモーメントを示す。
【図１１】本発明に基づく腕金組立体補強構造を適用された鋼管鉄塔の腕金組立体の側面図であって、（Ａ）図は腕金組立体の概略骨組み構造を示し、（Ｂ）図は（Ａ）図の骨組みに作用する荷重を示す。
【図１２】本発明に基づく腕金組立体補強構造を適用された鋼管鉄塔の腕金組立体の耐力特性を表すグラフであって、（Ａ）図は荷重−鋼管変形量特性を示し、（Ｂ）図は荷重−斜め吊上げ材軸力特性を示し、（Ｃ）図は荷重−水平補強材軸力特性を示し、（Ｄ）図は鉛直荷重分担特性をそれぞれ示す。
【符号の説明】
【００２８】
１  （送電用）鋼管鉄塔                      ２  腕金組立体
２Ｒ  右側腕金部                            ２Ｌ  左側腕金部
２１Ｒ、２１Ｌ  水平張出し材                ２２Ｒ、２２Ｌ  斜め吊上げ材
２３Ｒ、２３Ｌ  ジョイント                  ２４Ｒ、２４Ｌ  前後支持材
２５  水平補強材                            ２６  張力調整ジョイント
２７Ｒ、２７Ｌ  突上げ材                    ２８Ｒ、２８Ｌ  基端部ジョイント
２９  吊材つなぎ水平材                      ３０  斜補強材（ステー）
３１  鉛直支柱材                          ２６１  対向フランジ
２６２  スペーサ                            ２６３  ボルト
【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】
0004847790.tif 000009
【図８】
0004847790.tif 000010
【図９】
0004847790.tif 000011
【図１０】
0004847790.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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