(57)【要約】  【課題】  比較的コンパクトな構造で、応力伝達における信頼性が高く、かつ施工性に優れた杭頭構造および継手金具を提供する。  【解決手段】  継手金具２を杭鋼管１上端部の円周方向に間隔をおいて複数設け、杭頭鉄筋１１の一端を継手金具２に差し込むだけで、杭頭鉄筋１１が固定されるようにする。継手金具２は、杭頭鉄筋１１の端部を挿入するための開口部３ａを有するスリーブ状の外郭体３と、その内側に複数収納された楔５と、楔５を開口部３ａ側へ付勢するばねコイルばね７とを有する。外郭体３の内周面と楔５の外周面が当接する部分に、テーパーを２段に設けることで、外郭体の外寸法の増加を抑えている。また、楔５の内周面および杭頭鉄筋１１の端部外周面には、互いに噛み合う凹凸５ａ，１２を設け、機械的な係合関係を加え、楔５による杭頭鉄筋１１の端部の支持を確実にしている。  【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭鉄筋の一端が杭頭部の円周方向に間隔をおいて複数設けられた継手金具に嵌合され、該継手金具内に設けられた楔により固定されていることを特徴とする杭頭構造。
【請求項２】
前記継手金具は一端に杭頭鉄筋の端部を挿入するための開口部を有するスリーブ状の外郭体と、該外郭体の内側に周方向に分割されて複数収納された楔と、該楔を前記開口部側へ付勢するばねとを有し、前記複数の楔の内側に前記杭頭鉄筋の端部が固定されるようになっていることを特徴とする請求項１記載の杭頭構造。
【請求項３】
前記外郭体の内周面と前記楔の外周面とが、それぞれ該外郭体の軸方向に間隔をおいて形成された２箇所以上のテーパー部どうしで接していることを特徴とする請求項２記載の杭頭構造。
【請求項４】
前記楔の内周面および前記杭頭鉄筋の端部外周面に、互いに噛み合う凹凸が形成されていることを特徴とする請求項１、２または３記載の杭頭構造。
【請求項５】
前記外郭体の側部または底部に、外郭体の内外を連通させる孔が設けられていることを特徴とする請求項２、３または４記載の杭頭構造。
【請求項６】
一端に棒状部材の端部を挿入するための開口部を有するスリーブ状の外郭体と、該外郭体の内側に周方向に分割されて複数収納された楔と、該楔を前記開口部側へ付勢するばねとを有し、前記外郭体の内周面と前記楔の外周面とが、それぞれ該外郭体の軸方向に間隔をおいて形成された２箇所以上のテーパー部どうしで接していることを特徴とする継手金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願発明は、鋼管杭や鋼管コンクリート杭等の既成杭の頭部と、その上部のフーチングやスラブ等のコンクリート構造体とを杭頭鉄筋により一体化するための杭頭構造および該杭頭構造に用いられる継手金具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
構造物の基礎に用いられる鋼管杭または鋼管コンクリート杭の杭頭部とフーチング等のコンクリート構造体との接合構造の１つに、鉄筋等を介してこれらを接合する構造がある。  
【０００３】
具体的には、図２に示すように杭頭部の鋼管２１の内部に鉄筋籠２２を挿入する鉄筋籠方式、図３に示すように杭頭部の鋼管２１の外周に鉄筋２４を溶接するひげ筋方式、ネジ鉄筋をネジ孔付接続具としてのカプラーで固定するカプラー方式（特許文献１参照）等がある。
【０００４】
しかし、鉄筋籠方式は鉄筋の配置スペースが狭くなるため、鉄筋が過密配筋となり施工性に劣る。また、鋼管内部に鉄筋が配置されるため、曲げに対しての断面効率が悪いといった問題がある。
【０００５】
また、ひげ筋方式は、鉄筋を鋼管に溶接する場合の施工性、溶接品質に問題がある。特許文献１記載のカプラー方式もひげ筋方式と同様にカプラーと鋼管の溶接性等の問題の他、フーチングの配筋との関係で、現場施工に手間を要するという問題がある。
【０００６】
この他、特許文献２〜４には、現場施工の煩雑さをなくすことを目的として、杭頭鉄筋を鋼管杭頭部に設けたリングに取り付けるようにしたものが記載されているが、工場製作時には運搬の際の鉄筋破損の心配があり、現場溶接時には溶接性に不安がある。
【０００７】
また、上述した従来の各種杭頭構造は、フーチング部の配筋状態が過密であることを考慮すると、現場での杭頭鉄筋の取付け作業が困難となる場合が多い。
【特許文献１】特公平０３−０５４７３６号公報
【特許文献２】特開２０００−１５４５３６号公報
【特許文献３】特開平１０−０４６６０４号公報
【特許文献４】特開２０００−２２０１５２号公報
【特許文献５】特開２０００−２８２４８５号公報
【特許文献６】特開平０６−２５７１４１号公報
【特許文献７】特開平１１−０１３１３９号公報
【非特許文献１】鷹野  秀明、外２名、「鋼管とＲＣ部材の接合部を鉄骨鉄筋コンクリートとした構造の耐力と変形性能」、コンクリート工学年次論文報告集、第１６巻第２号、１９９４年、ｐ．１１７１−１１７４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本願発明は、上述のような従来技術における課題の解決を図ったものであり、比較的コンパクトな構造で、応力伝達における信頼性が高く、かつ施工性に優れた杭頭構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本願の請求項１に係る杭頭構造は、杭頭鉄筋の一端が杭頭部の円周方向に間隔をおいて複数設けられた継手金具に嵌合され、該継手金具内に設けられた楔により固定されていることを特徴とするものである。
【００１０】
従来の杭頭構造では、杭頭鉄筋を溶接したり、カプラー等にねじ式に螺合して固定させているのに対し、本願発明では、継手金具に差し込んだ杭頭鉄筋が楔によって固定されるようになっている。本願発明の継手金具は、杭頭鉄筋の端部を雄部材と見た場合の雌部材に相当するものである。
【００１１】
楔機構による定着構造は、従来、シールドセグメントにおけるトンネル方向の継手、すなわちリング間継手において、ワンタッチジョイントと呼ばれるものなどが種々開発されているが、本願発明は、杭頭鉄筋を楔式に固定させる継手金具を、杭頭部に複数配置したものである。
【００１２】
本願発明の適用対象となる杭は、主として鋼管杭であるが、コンクリート充填鋼管杭や、鋼コンクリート複合杭にも適用できる。
【００１３】
その場合の継手金具の杭頭部への取付け方法としては、杭を構成する鋼管の上端部に切欠き部を形成し、その切欠き部に嵌め込んで溶接する方法、切欠き部を設けずに継手金具を鋼管の内面または外面に溶接する方法などがある。
【００１４】
また、鋼管に直接溶接せずに、鋼板あるいは短尺の別の鋼管に取り付けておき、これを鋼管の杭頭部に溶接してもよい。
【００１５】
その他、杭の鋼管側は固定しておき、継手金具の外郭体を軸周りに高速回転させ、それによって生じる摩擦熱を利用して継手金具を溶着させる摩擦溶接の方法などがある。この場合も、鋼管に直接溶着させずに、鋼板あるいは短尺の別の鋼管に溶着させて、それを鋼管の杭頭部に溶接してもよい。
【００１６】
また、継手金具をコンクリート中に埋設するのであれば、コンクリート杭等にも適用可能である。
【００１７】
請求項２は、請求項１に係る杭頭構造において、前記継手金具が一端に杭頭鉄筋の端部を挿入するための開口部を有するスリーブ状の外郭体と、該外郭体の内側に周方向に分割されて複数収納された楔と、該楔を前記開口部側へ付勢するばねとを有し、前記複数の楔に囲まれる内側に前記杭頭鉄筋の端部が固定されるようになっている場合を限定したものである。
【００１８】
周方向に分割された複数の楔は、外郭体の内側に収納された状態で、ばねにより外郭体の開口部側へ付勢されており、ばねの付勢力に対する外郭体の内面からの抵抗により、複数の内側に形成される中空部の径が杭頭鉄筋の外径より小さくなっている。
【００１９】
その状態では、開口部から杭頭鉄筋を挿入することで、杭頭鉄筋に押されて、周方向に分割された楔どうしの内径が拡がるが、ばねの付勢力と外郭体からの抵抗を受けるため、挿入された杭頭鉄筋の端部を周りから締め付ける形で杭頭鉄筋が固定される。
【００２０】
なお、ばねは楔を開口部側へ付勢するものであれば、コイルばね、板ばね、Ｏリング状のばね等、その形態や外郭体の内への取付け位置は特に限定されない。また、付勢の方向も外郭体の軸方向に限らず、軸方向に対し斜めでもよい。また、ばね自体の付勢の方向が、例えば継手金具の径方向であって開口部側へ向いていない場合でも、ばねに接続される部材の形態（テーパーなど）により、結果的に楔が開口部側へ付勢されるものであってもよい。
【００２１】
請求項３は、請求項２に係る杭頭構造において、前記外郭体の内周面と前記楔の外周面とが、それぞれ該外郭体の軸方向に間隔をおいて形成された２箇所以上のテーパー部どうしで接している場合を限定したものである。
【００２２】
杭頭鉄筋の固定に要する継手金具の長さを考えると、テーパー状の楔を用いた場合、必然的に継手金具の径が大きくならざるを得ない。請求項３に係る発明の場合、楔のテーパーが多段に形成されていることで、継手金具の長さを長くとっても径が大きくならずにすむというメリットがある。
【００２３】
特に、杭頭鉄筋に、例えばＵＳＤ６８５などの高強度鉄筋を用いた場合、必要とする定着長が長くなるため、多段のテーパー部を設けるメリットが大きい。
【００２４】
請求項４は、請求項１、２または３に係る杭頭構造において、前記楔の内周面および前記杭頭鉄筋の端部外周面に、互いに噛み合う凹凸が形成されている場合を限定したものである。
【００２５】
互いの凹凸が噛み合うことで、杭頭鉄筋と楔の間で滑りが生じて、杭頭鉄筋が抜け出すのを効果的に防止することができる。凹凸形状は特に限定されないが、抜け出し防止効果が大きく、かつ比較的加工しやすいものとしては、例えばのこ歯ねじ状の凹凸等が考えられる。
【００２６】
請求項５は、請求項２、３または４に係る杭頭構造において、前記外郭体の側部または底部に、外郭体の内外を連通させる孔が設けられている場合を限定したものである。
【００２７】
継手金具の外郭体にこのような孔を設けておくことで、杭頭部の施工の際に打設されるコンクリートまたはそのモルタル分が孔を通じて外郭体の内部に自然に充填され、杭頭鉄筋から杭頭部への圧縮力の伝達がよりスムーズになる。
【００２８】
本願の請求項６に係る発明は、スリーブ状の外郭体の内側に収納された楔により棒状部材を固定するための継手金具であり、一端に棒状部材の端部を挿入するための開口部を有するスリーブ状の外郭体と、該外郭体の内側に周方向に分割されて複数収納された楔と、該楔を前記開口部側へ付勢するばねとを有し、前記外郭体の内周面と前記楔の外周面とが、それぞれ該外郭体の軸方向に間隔をおいて形成された２箇所以上のテーパー部どうしで接していることを特徴とするものである。
【００２９】
請求項３に関して述べたと同様に、楔のテーパーが多段に形成されていることで、継手金具の長さを長くとっても、棒状部材の固定に必要とする径が大きくならずにすむというメリットがある。
【発明の効果】
【００３０】
例えば、建築物の基礎であるフーチング自体の配筋は、地中梁の通し配筋があるため、過密状態となっており、そこに杭頭部の接合のための各種配筋や鋼管等が存在することで現場作業が煩雑となり、また杭頭部における掘削量等が増加することが多い。
【００３１】
これに対して、本願発明によれば、個々の杭頭鉄筋をあらかじめ工場等で取り付けた継手金具に差し込むだけでよく、個々の杭頭鉄筋の重量は小さいため、取扱いおよび施工が容易である。
【００３２】
また、杭頭鉄筋端部の加工や、継手金具の加工、取付けを工場で行うことにより、高い信頼性が得られ、施工性に優れるだけでなく、基礎部全体としての支持性能、信頼性も向上する。
【００３３】
請求項３に係る発明の場合、テーパー部が多段に設けられていることで、杭頭鉄筋に対して大きな引張力に抵抗することができ、通常の鉄筋に比べより長い定着長が要求される高強度鉄筋の利用にも適している。
【００３４】
請求項４に係る発明の場合、杭頭鉄筋と楔に形成された凹凸の噛み合いによって、杭頭鉄筋に作用する引張力に抵抗することができ、請求項３に係る多段のテーパー部と組み合わせることで、非常に大きな引張力が作用しても十分に対応させることができる。
【００３５】
請求項５に係る発明の場合、外郭体に形成された孔から継手金具内にコンクリートまたはそのモルタル分などの硬化性充填材が充填されることで、杭頭鉄筋に圧縮力が作用しても、硬化性充填材により十分に対応できる。
【００３６】
請求項６に係る継手金具によれば、鉄筋に限らず、固定される棒状部材について、長い定着長が要求される場合でも、棒状部材の固定に必要とする径が大きくならずにすむ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
以下、本願発明を実施するための最良の形態を、添付図面を基に説明する。
【００３８】
図１は、本願発明の一実施形態を示したもので、(a) は接合前の杭頭鉄筋と継手金具の関係を示す鉛直断面図、(b) は杭頭部の平面図、(c) は杭頭部の鉛直断面図である。
【００３９】
本願発明の杭頭構造では、例えば、図１(b) 、(c) に示されるように、杭頭鉄筋１１の一端が杭頭部（図中、符号１は杭鋼管）の円周方向に間隔をおいて複数設けられた継手金具２に鉛直方向から差し込まれ、継手金具２内に設けられた楔５により固定されている。
【００４０】
本実施形態では、図１(a) に示されるように、継手金具２が、一端に杭頭鉄筋１１の端部を挿入するための開口部３ａを有するスリーブ状の外郭体３と、外郭体３の内側に周方向に分割されて複数収納された楔５と、楔５を開口部３ａ側へ付勢するコイルばね７とを有し、複数の楔５に囲まれる内側に杭頭鉄筋１１の端部が固定されるようになっている。
【００４１】
また、外郭体３の内周面にテーパー面４ａ，４ｂが２段に形成され、その間が直線部４ｃとなっている。楔５の外周面もこれに対応させて、テーパー面６ａ，６ｂが２段に形成され、その間が直線部６ｃとなっている。
【００４２】
このように、図示した実施形態では、２段のテーパーの間が外郭体３、楔５とも直線であるが、テーパーを多段とし、テーパー間隔をとることで、楔厚の平準化と外郭体の外寸法のコンパクト化を図ったものであり、テーパー間の形状は特に限定されない。
【００４３】
また、本実施形態において、楔５の内周面および杭頭鉄筋１１の端部外周面には、互いに噛み合う凹凸５ａ，１２が形成されている。これは、摩擦力だけでなく噛み合わせによる機械的な係合関係を与えることで、楔５による杭頭鉄筋１１の端部の支持を確実にしたものである。なお、凹凸５ａ，１２は、この例では平行溝状に形成されているが、のこ歯ねじ状に連続するものでもよい。
【００４４】
楔５を開口部３ａ側へ付勢するばねコイルばね７の内側には、外郭体３の底部３ｄに対しストッパー８が溶接などで固着されている。ストッパー８は、杭頭鉄筋１１を継手金具２に差し込むときの位置決めの機能を有する他、楔５で固定した状態において、杭頭鉄筋１１に圧縮力（押込力）が作用した場合に、その圧縮力を受けることになり、杭頭鉄筋１１の先端部を支持できる形状であれば、その形状は特に限定されない。
【００４５】
なお、図示しないが、外郭体３の側部または底部３ｄに、外郭体３の内外を連通させる孔を設けておき、杭頭部の施工の際に打設されるコンクリートまたはそのモルタル分がその孔を通じて外郭体３の内部に充填されるようにすれば、杭頭鉄筋１１から杭頭部への圧縮力の伝達がよりスムーズとなる。
【００４６】
継手金具２は、図１(b) 、(c) に示したように、杭鋼管１の上端部に形成した切欠き部に溶接する場合の他、継手金具２を溶接した鋼板または短尺の鋼管を、杭鋼管１の上端部に溶接してもよい。
【００４７】
また、図示した例では、継手金具２の外郭体３の形状が円筒形であるが、杭鋼管１に取り付けやすい形状であれば矩形状断面その他、特に限定されない。杭鋼管１への取付けも切欠きを設けず、杭鋼管１の外側または内側に取り付けてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本願発明の一実施形態を示したもので、(a) は接合前の杭頭鉄筋と継手金具の関係を示す説明図（継手金具は断面を示す）、(b) は杭頭部の平面図、(c) は杭頭部の鉛直断面図である。
【図２】従来例としての鉄筋籠方式を示したもので、(a) は水平断面図、(b) は鉛直断面図である。
【図３】従来例としての溶接ひげ筋方式を示したもので、(a) は水平断面図、(b) は鉛直断面図、(c) は定着筋溶接部分の拡大図である
【符号の説明】
【００４９】
１…杭鋼管、２…継手金具、３…外郭体、３ａ…開口部、３ｂ…楔収納部、３ｃ…ばね収納部、３ｄ…底部、４ａ，４ｂ…テーパー面、４ｃ…直線部、５…楔、５ａ…凹凸部、６ａ，６ｂ…テーパー面、６ｃ…直線部、７…コイルばね、８…ストッパー、
１１…鉄筋（高強度異形鉄筋）、１２…凹凸部、
２１…杭鋼管、２２…鉄筋籠、２３…フーチング、２４…鉄筋、２５…溶接
【図１】
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【図２】
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【図３】
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