鋼管の継手構造
【課題】従来必要とされた鋼管杭とは別体の分割円筒状継手を不要とし、運搬性、施工性に優れる鋼管の継手構造を得る。
【解決手段】接合対象となる鋼管１，３１の接合端部に外側継手管３と内側継手管３３をそれぞれ設け、これら外側継手管３と内側継手管３３を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、内側継手管３３の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、内側継手管３３の外周面に形成した凸部３５と、外側継手管３の内周面に形成され、内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態において凸部３５に係合して凸部３５と共に引張荷重に対して抵抗する凹陥部７の側壁７ａと、内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備えた。
【解決手段】接合対象となる鋼管１，３１の接合端部に外側継手管３と内側継手管３３をそれぞれ設け、これら外側継手管３と内側継手管３３を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、内側継手管３３の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、内側継手管３３の外周面に形成した凸部３５と、外側継手管３の内周面に形成され、内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態において凸部３５に係合して凸部３５と共に引張荷重に対して抵抗する凹陥部７の側壁７ａと、内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管、例えば鋼管杭、既製コンクリート杭（ＰＨＣ杭、ＰＲＣ杭、ＳＣ杭）の管軸方向の接合部構造および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソイルセメント合成鋼管杭などの鋼管杭は施工現場において溶接接合により継杭して施工されるのが一般的である。
しかしながら、溶接による継杭では、（１）溶接部の品質が溶接工の技量に左右されること、（２）施工が天候に左右されることなどから、溶接に代わる継杭方法の開発が望まれていた。
【０００３】
そして、溶接に代わる鋼管の接続方法としては、例えば特開平１１−８１３０４号公報に開示された鋼管の接続構造がある。
図１３は同公報に開示された鋼管の接続構造の説明図である。同公報に開示された鋼管の接続構造を概説すると以下の通りである。
接続する鋼管杭６０、６１の突き合わせ端縁部６０ａ、６１ａにこの鋼管杭の径より小さい外径の円筒状接続部５１、７１を固定する。そして、この円筒状接続部５１、７１の側面上にネジ孔５３、７３を設け、上記の円筒状接続部５１、７１を突き合わせる。さらに、これらの円筒状接続部５１、７１の外周を、円弧状に分割され、ボルト挿通孔を穿った分割円筒状継手５６で被い、この分割円筒状継手５６の各ボルト挿通孔と上記各ネジ孔５３、７３を合わせ、これらにボルト６２を通して締め付けることによって上記鋼管杭６０、６１同士を接続したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平１１−８１３０４号公報に記載の鋼管の接続構造には以下のような問題点が有る。
鋼管杭とは別体の分割円筒状継手５６を用いており、一体化させるためには、上継ぎ手と下継ぎ手のかみ合わせばかりでなく、分割円筒状継手５６と上下継ぎ手のかみ合わせを配慮した精度の高い製作が要求され、製造がむずかしく製作コストも高い。
また、分割円筒状継手５６を別途運搬し取り付ける作業が必要であり、施工性が悪い。
さらに、鋼管継手部を大径化・厚肉化した場合には、分割円筒状継手５６の重量が大きくなり、新たにクレーン等の運搬用重機を持ち込まなければならないなど運搬性、施工性がさらに悪くなるという問題がある。
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋼管の継手構造は、接合対象となる鋼管の接合端部に外側継手管と内側継手管をそれぞれ設け、これら外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結したものである。
【０００７】
また、内側継手管における凸部が形成された部位の外径を、外側継手管における最小の内径よりも大きく設定し、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入する途中においては、前記凸部が外側継手管の内周面に押圧接触することにより、前記外側継手管又は前記内側継手管のうち前記スリットが形成された側が径方向に撓み、挿入完了状態においては、前記撓みが戻ると共に前記凸部が前記係合部に係合するようにしたものである。
なお、撓みが戻るとは、弾性変形したものが弾性作用により自動的に戻る場合、及び塑性変形したものが他の手段によって強制的に戻される場合を含む。
【０００８】
また、内側継手管の外周面と外側継手管の内周面に相対する傾斜面を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、内側継手管及び外側継手管を接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結したことにより、従来技術で必要とされた鋼管杭とは別体の分割円筒状継手が不要となり、従来問題となった運搬性、施工性が格段と向上し、製造も容易となり製作コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の斜視図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である（但し、図１は接合前状態を示し、図２は接合後の状態を示している）。本実施の形態は、図１、２に示すように、接続する一方の鋼管１に取り付けられた外側継手管３と、接続する他方の鋼管３１に取り付けられた内側継手管３３から構成されている。
外側継手管３は円筒状からなり、その先端部には内側に傾斜する傾斜面５が形成されている。
また、外側継手管３の基端側（鋼管１側）の内周面には深さｈで外側に凹陥する凹陥部７が形成されている。また、外側継手管３の基端側には周方向に一定の間隔を離してボルト９を挿入するための貫通孔１１が複数個設けられている。
【００１２】
内側継手管３３は、基本的に円筒状からなり、基端側には鋼管３１と同径の同径部３３ａが形成され、この同径部３３ａの端部に鋼管３１が溶接接合されている。同径部３３ａの先端側には段部３４を介して縮径した縮径部３３ｂが形成されている。
縮径部３３ｂは軸方向に延びるスリットによって周方向複数に分割されている。そして、縮径部３３ｂにおける中央より先端寄りの位置には外方に突出する高さｈの段部３５が形成されている。この段部３５の頂部から先端側に向かって縮径方向に傾斜する傾斜面３７が段部３５に連続して形成されている。この傾斜面３７のさらに先端部側にはネジを切ったボルト孔３９が設けられている。このボルト孔３９は、鋼管１，３１を接続した状態、すなわち内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態で、外側継手管３に設けた貫通孔１１に対向する位置に設けられている。
【００１３】
外側継手管３と内側継手管３３の接合状態について図２に基づいて説明する。
接合状態では、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３の基端側に形成した段部３４に当接している。この外側継手管３の先端部と段部３４の当接面で管軸圧縮方向の応力伝達が行われる。
また、外側継手管３の内周面と内側継手管３３の縮径部３３ｂの外周面とが当接している。そして、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに内側継手管３３の段部３５が係合している。つまり、側壁７ａが本発明の係合部を構成している。
さらに、外側継手管３の貫通孔１１から内側継手管３３のボルト孔３９に亘ってボルト９（図１参照）が挿通されて両者を締結している。
【００１４】
上記のように構成された本実施の形態においては、管軸の圧縮方向については、外側継手管３の先端部３ａと内側継手管３３の段部３４の当接部で抵抗する。また、管軸の引張方向については、外側継手管３における凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の係合部で抵抗する。
このように本実施の形態においては、基本的な応力伝達は外側継手管３と内側継手管３３の当接部及び係合部で行われる。ただ、強力な引張力が作用したときには内側継手管３３の縮径部３３ｂが撓んで係合部が外れる可能性があるので、ボルト９がこれを防止する。つまり、ボルト９はあくまでも補助的な手段である。
【００１５】
上記のように構成された本実施の形態の接続時の作用について、鋼管接合状態に至るプロセスの説明図である図３〜図５に基づいて説明する。
予め工場等において、鋼管１，３１の接続部にそれぞれ外側継手管３、内側継手管３３を溶接により固着しておく。
上記のような状態で鋼管１，３１を現場に持ち込み、下側鋼管１の外側継手管３を固着していない方の先端を土中に打ち込む。打ち込みが進み、上側の鋼管３１を接続する状態になったときに、上側の鋼管３１に固着した内側継手管３３の先端を下側の外側継手管３に当接させる。
【００１６】
このとき、下側の外側継手管３の先端部に内側に傾斜する傾斜面を設けたことにより、外側継手管３の開口が内側継手管３３の縮径部３３ｂの先端径よりも大きくなっているので、挿入をスムーズに開始できる。
また、内側継手管３３の先端部を外側継手管３に挿入したときに、外側継手管３に形成した傾斜面５が内側継手管３３の傾斜面３７に当接し（図３，４参照）、これら傾斜面の作用によって管軸方向の力が半径方向のベクトルに変換され、分割された縮径部３３ｂを半径内側方向に撓ませることができる。これにより、内側継手管３３はさらに挿入が可能となり、図５に示すように、内側継手管３３は撓んだ状態で挿入される。
【００１７】
その後は縮径部３３ｂを半径内側方向に撓ませた状態で挿入を進め（図５参照）、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３に形成した段部３４に当接したときに、内側継手管３３の段部３５が外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに係合すると共に撓みが戻り鋼管の接合が完了する。この完了状態では、外側継手管３と内側継手管３３は、図２に示すように、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３の基端側の段部３４に当接すると共に、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに内側継手管３３の段部３５が係合している。
【００１８】
上記のように連結された鋼管の連結部分の応力は、圧縮力に対しては外側継手管３の端部３ａと内側継手管３３の段部３４の支圧で抵抗する。また、引張力に対しては外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の剪断、支圧で抵抗する。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、内側継手管３３の縮径部３３ｂを複数に分割しているので、接合に際して半径方向内側に容易に変形して、自重や小さな押込み荷重で接続できる。
また、接合後の圧縮荷重を分割されていない外側継手管３の先端部３ａと内側継手管３３の段部３４で伝達するようにしているので、座屈による破壊を防ぐことができる。
【００２０】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２の説明図である。図６において、実施の形態１を示した図２と同一部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態においては、外側継手管３の内径よりも、内側継手管３３の縮径部３３ｂ（段部３５が形成された部位以外の部位）の外径を小さく設定したものである。つまり、両者の接合状態で、図６に示すように、両者間に隙間ｇが生ずるようにしたものである。
このように、外管継手管３の内周面と内管継手管３３の縮径部３３ｂの外周面との間に初期隙間を設けることにより、押込み時の曲げによる半径方向の変形が小さく済むため、小さい押込み荷重で挿入可能となる。
【００２１】
なお、この場合には段部３５の係合が浅くなるが、図６に示すように、ボルト９で締め付けることで、分割された縮径部３３ｂの先端部を外側に広げ、凹陥部７の側壁７ａと段部３５の係合を深くして引掛り部分の面積を大きくすることができる。
【００２２】
上記の例においては外側継手管３の内径よりも、内側継手管３３の縮径部３３ｂの外径を小さく設定したものの、挿入途中において段部３５が外側継手管３の内周面に押圧接触するものであり、押圧接触する分、それに伴う押し込み荷重の増加は免れない。
そこで、段部３５が形成された部位の外径をさらに小さく設定して、隙間ｇ＞ｈ（段部の高さ）となるようにすれば、挿入途中において段部３５が外側継手管３の内周面に押圧接触しないようにできる。このようにすれば、継管時の押し込み荷重をさらに小さくすることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３の説明図である。この実施の形態３においては、外管継手管３の内面に形成した傾斜面５の位置を、実施の形態１に比較して、外管継手管３の先端から奥部（基端側）に位置させたものである。このようにすることにより、接合直前の上下の鋼管１，３１の相対位置の間隔が小さくなり芯あわせ施工が容易となる。
なお、図７に示すように、外管継手管３の内面の傾斜面５と凹陥部７の間は、凸部とみることもでき、このような凸部によって係合部を構成することもできる。また、図７では、内管継手管３３の端部に貫通孔４０を設けその内側にナット４１を溶接してとりつけることで、実施の形態１のボルト孔３９と同等の効果をもたらす例を示している。
【００２４】
実施の形態４．
上記の実施の形態１〜３は鋼管の接合時に着目したものであるが、この実施の形態４は接続した鋼管を分離する場合に着目してたものである。
図８、９はこの実施の形態４の説明図であり、実施の形態１を示した図３と同一部分には同一の符号を付している。
この実施の形態４においては、外側継手管３に設けた貫通孔をネジ孔２１とし、その径を内側継手管３１の端部に設けたボルト孔３９の径より大きく設定したものである。
【００２５】
上記のように構成された本実施の形態においては、外側継手管３に形成したネジ孔２１にボルト２３を差し込んでねじ込むようにする。そうすると、図８に示すように、ボルト２３の先端が内側継手管３３の縮径部３３ｂを内方に押し出すようになる。このため縮径部３３ｂが内側に変形し、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の係合が外れる。この状態で、図９に示すように、内管継手管３３に引抜き荷重を与えることにより継手を分離することができる。
【００２６】
なお、上記の実施の形態では、内側に挿入する側（内側継手管３３）を分割した例を示した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、図１０に示すように、外側に配置される側（外側継手管３）を分割するようにしてもよい。
この場合、接続状態において、内側継手管３３の先端部と外側継手管３の基端側内周面とを当接させ、この当接面で圧縮応力の伝達を行うようにする。このようにすれば、接合後の圧縮荷重を分割されていない部分にて伝達できるので、座屈による破壊を防ぐことができる。
【００２７】
また、上記の実施の形態においては、係止部が一段のものを示したが、図１１、図１２に示すように２段にしてもよい。あるいは、３段以上の多段であってもよい。
【００２８】
また、外側継手管３および内側継手管３３を、接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成することにより引掛り部分の長さ（例えば、内側継手管３３の段部３５の段の高さｈ）、分割されている側の継手管の板厚を薄くできる。さらに強度の大きい材料は弾性的に挙動する限度が大きく、継手管板厚が薄くなることとあいまって、大きな撓み変形に対する戻り性能が良好となる。その結果、同じ長さでは小さい押し込み荷重で挿入可能となるし、同じ押し込み荷重に対する必要分割長さは小さくなり、継手長さを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管の継手構造を説明する斜視図である。
【図２】図１に示した一実施の形態の接合状態の断面図である。
【図３】図１に示した一実施の形態の接合経過の説明図である。
【図４】図３の一部（丸で囲んだア部）を拡大して示す拡大図である。
【図５】図１に示した一実施の形態の接合経過の説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１３】従来の鋼管の継手構造の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，３１ 鋼管
３ 外側継手管
５ 傾斜面
７ 凹陥部
９ ボルト
１１ 貫通孔
３３ 内側継手管
３３ａ 同径部
３３ｂ 縮径部
３５ 段部
３９ ボルト孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は鋼管、例えば鋼管杭、既製コンクリート杭（ＰＨＣ杭、ＰＲＣ杭、ＳＣ杭）の管軸方向の接合部構造および接合方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソイルセメント合成鋼管杭などの鋼管杭は施工現場において溶接接合により継杭して施工されるのが一般的である。
しかしながら、溶接による継杭では、（１）溶接部の品質が溶接工の技量に左右されること、（２）施工が天候に左右されることなどから、溶接に代わる継杭方法の開発が望まれていた。
【０００３】
そして、溶接に代わる鋼管の接続方法としては、例えば特開平１１−８１３０４号公報に開示された鋼管の接続構造がある。
図１３は同公報に開示された鋼管の接続構造の説明図である。同公報に開示された鋼管の接続構造を概説すると以下の通りである。
接続する鋼管杭６０、６１の突き合わせ端縁部６０ａ、６１ａにこの鋼管杭の径より小さい外径の円筒状接続部５１、７１を固定する。そして、この円筒状接続部５１、７１の側面上にネジ孔５３、７３を設け、上記の円筒状接続部５１、７１を突き合わせる。さらに、これらの円筒状接続部５１、７１の外周を、円弧状に分割され、ボルト挿通孔を穿った分割円筒状継手５６で被い、この分割円筒状継手５６の各ボルト挿通孔と上記各ネジ孔５３、７３を合わせ、これらにボルト６２を通して締め付けることによって上記鋼管杭６０、６１同士を接続したものである。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−８１３０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特開平１１−８１３０４号公報に記載の鋼管の接続構造には以下のような問題点が有る。
鋼管杭とは別体の分割円筒状継手５６を用いており、一体化させるためには、上継ぎ手と下継ぎ手のかみ合わせばかりでなく、分割円筒状継手５６と上下継ぎ手のかみ合わせを配慮した精度の高い製作が要求され、製造がむずかしく製作コストも高い。
また、分割円筒状継手５６を別途運搬し取り付ける作業が必要であり、施工性が悪い。
さらに、鋼管継手部を大径化・厚肉化した場合には、分割円筒状継手５６の重量が大きくなり、新たにクレーン等の運搬用重機を持ち込まなければならないなど運搬性、施工性がさらに悪くなるという問題がある。
本発明は上記課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る鋼管の継手構造は、接合対象となる鋼管の接合端部に外側継手管と内側継手管をそれぞれ設け、これら外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結したものである。
【０００７】
また、内側継手管における凸部が形成された部位の外径を、外側継手管における最小の内径よりも大きく設定し、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入する途中においては、前記凸部が外側継手管の内周面に押圧接触することにより、前記外側継手管又は前記内側継手管のうち前記スリットが形成された側が径方向に撓み、挿入完了状態においては、前記撓みが戻ると共に前記凸部が前記係合部に係合するようにしたものである。
なお、撓みが戻るとは、弾性変形したものが弾性作用により自動的に戻る場合、及び塑性変形したものが他の手段によって強制的に戻される場合を含む。
【０００８】
また、内側継手管の外周面と外側継手管の内周面に相対する傾斜面を設けたことを特徴とするものである。
【０００９】
また、内側継手管及び外側継手管を接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結したことにより、従来技術で必要とされた鋼管杭とは別体の分割円筒状継手が不要となり、従来問題となった運搬性、施工性が格段と向上し、製造も容易となり製作コストも低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は本発明の一実施の斜視図、図２は図１の矢視Ａ−Ａ断面図である（但し、図１は接合前状態を示し、図２は接合後の状態を示している）。本実施の形態は、図１、２に示すように、接続する一方の鋼管１に取り付けられた外側継手管３と、接続する他方の鋼管３１に取り付けられた内側継手管３３から構成されている。
外側継手管３は円筒状からなり、その先端部には内側に傾斜する傾斜面５が形成されている。
また、外側継手管３の基端側（鋼管１側）の内周面には深さｈで外側に凹陥する凹陥部７が形成されている。また、外側継手管３の基端側には周方向に一定の間隔を離してボルト９を挿入するための貫通孔１１が複数個設けられている。
【００１２】
内側継手管３３は、基本的に円筒状からなり、基端側には鋼管３１と同径の同径部３３ａが形成され、この同径部３３ａの端部に鋼管３１が溶接接合されている。同径部３３ａの先端側には段部３４を介して縮径した縮径部３３ｂが形成されている。
縮径部３３ｂは軸方向に延びるスリットによって周方向複数に分割されている。そして、縮径部３３ｂにおける中央より先端寄りの位置には外方に突出する高さｈの段部３５が形成されている。この段部３５の頂部から先端側に向かって縮径方向に傾斜する傾斜面３７が段部３５に連続して形成されている。この傾斜面３７のさらに先端部側にはネジを切ったボルト孔３９が設けられている。このボルト孔３９は、鋼管１，３１を接続した状態、すなわち内側継手管３３を外側継手管３に挿入した状態で、外側継手管３に設けた貫通孔１１に対向する位置に設けられている。
【００１３】
外側継手管３と内側継手管３３の接合状態について図２に基づいて説明する。
接合状態では、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３の基端側に形成した段部３４に当接している。この外側継手管３の先端部と段部３４の当接面で管軸圧縮方向の応力伝達が行われる。
また、外側継手管３の内周面と内側継手管３３の縮径部３３ｂの外周面とが当接している。そして、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに内側継手管３３の段部３５が係合している。つまり、側壁７ａが本発明の係合部を構成している。
さらに、外側継手管３の貫通孔１１から内側継手管３３のボルト孔３９に亘ってボルト９（図１参照）が挿通されて両者を締結している。
【００１４】
上記のように構成された本実施の形態においては、管軸の圧縮方向については、外側継手管３の先端部３ａと内側継手管３３の段部３４の当接部で抵抗する。また、管軸の引張方向については、外側継手管３における凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の係合部で抵抗する。
このように本実施の形態においては、基本的な応力伝達は外側継手管３と内側継手管３３の当接部及び係合部で行われる。ただ、強力な引張力が作用したときには内側継手管３３の縮径部３３ｂが撓んで係合部が外れる可能性があるので、ボルト９がこれを防止する。つまり、ボルト９はあくまでも補助的な手段である。
【００１５】
上記のように構成された本実施の形態の接続時の作用について、鋼管接合状態に至るプロセスの説明図である図３〜図５に基づいて説明する。
予め工場等において、鋼管１，３１の接続部にそれぞれ外側継手管３、内側継手管３３を溶接により固着しておく。
上記のような状態で鋼管１，３１を現場に持ち込み、下側鋼管１の外側継手管３を固着していない方の先端を土中に打ち込む。打ち込みが進み、上側の鋼管３１を接続する状態になったときに、上側の鋼管３１に固着した内側継手管３３の先端を下側の外側継手管３に当接させる。
【００１６】
このとき、下側の外側継手管３の先端部に内側に傾斜する傾斜面を設けたことにより、外側継手管３の開口が内側継手管３３の縮径部３３ｂの先端径よりも大きくなっているので、挿入をスムーズに開始できる。
また、内側継手管３３の先端部を外側継手管３に挿入したときに、外側継手管３に形成した傾斜面５が内側継手管３３の傾斜面３７に当接し（図３，４参照）、これら傾斜面の作用によって管軸方向の力が半径方向のベクトルに変換され、分割された縮径部３３ｂを半径内側方向に撓ませることができる。これにより、内側継手管３３はさらに挿入が可能となり、図５に示すように、内側継手管３３は撓んだ状態で挿入される。
【００１７】
その後は縮径部３３ｂを半径内側方向に撓ませた状態で挿入を進め（図５参照）、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３に形成した段部３４に当接したときに、内側継手管３３の段部３５が外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに係合すると共に撓みが戻り鋼管の接合が完了する。この完了状態では、外側継手管３と内側継手管３３は、図２に示すように、外側継手管３の先端部３ａが内側継手管３３の基端側の段部３４に当接すると共に、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａに内側継手管３３の段部３５が係合している。
【００１８】
上記のように連結された鋼管の連結部分の応力は、圧縮力に対しては外側継手管３の端部３ａと内側継手管３３の段部３４の支圧で抵抗する。また、引張力に対しては外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の剪断、支圧で抵抗する。
【００１９】
以上のように、本実施の形態においては、内側継手管３３の縮径部３３ｂを複数に分割しているので、接合に際して半径方向内側に容易に変形して、自重や小さな押込み荷重で接続できる。
また、接合後の圧縮荷重を分割されていない外側継手管３の先端部３ａと内側継手管３３の段部３４で伝達するようにしているので、座屈による破壊を防ぐことができる。
【００２０】
実施の形態２．
図６は本発明の実施の形態２の説明図である。図６において、実施の形態１を示した図２と同一部分には同一の符号を付してある。
この実施の形態においては、外側継手管３の内径よりも、内側継手管３３の縮径部３３ｂ（段部３５が形成された部位以外の部位）の外径を小さく設定したものである。つまり、両者の接合状態で、図６に示すように、両者間に隙間ｇが生ずるようにしたものである。
このように、外管継手管３の内周面と内管継手管３３の縮径部３３ｂの外周面との間に初期隙間を設けることにより、押込み時の曲げによる半径方向の変形が小さく済むため、小さい押込み荷重で挿入可能となる。
【００２１】
なお、この場合には段部３５の係合が浅くなるが、図６に示すように、ボルト９で締め付けることで、分割された縮径部３３ｂの先端部を外側に広げ、凹陥部７の側壁７ａと段部３５の係合を深くして引掛り部分の面積を大きくすることができる。
【００２２】
上記の例においては外側継手管３の内径よりも、内側継手管３３の縮径部３３ｂの外径を小さく設定したものの、挿入途中において段部３５が外側継手管３の内周面に押圧接触するものであり、押圧接触する分、それに伴う押し込み荷重の増加は免れない。
そこで、段部３５が形成された部位の外径をさらに小さく設定して、隙間ｇ＞ｈ（段部の高さ）となるようにすれば、挿入途中において段部３５が外側継手管３の内周面に押圧接触しないようにできる。このようにすれば、継管時の押し込み荷重をさらに小さくすることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図７は本発明の実施の形態３の説明図である。この実施の形態３においては、外管継手管３の内面に形成した傾斜面５の位置を、実施の形態１に比較して、外管継手管３の先端から奥部（基端側）に位置させたものである。このようにすることにより、接合直前の上下の鋼管１，３１の相対位置の間隔が小さくなり芯あわせ施工が容易となる。
なお、図７に示すように、外管継手管３の内面の傾斜面５と凹陥部７の間は、凸部とみることもでき、このような凸部によって係合部を構成することもできる。また、図７では、内管継手管３３の端部に貫通孔４０を設けその内側にナット４１を溶接してとりつけることで、実施の形態１のボルト孔３９と同等の効果をもたらす例を示している。
【００２４】
実施の形態４．
上記の実施の形態１〜３は鋼管の接合時に着目したものであるが、この実施の形態４は接続した鋼管を分離する場合に着目してたものである。
図８、９はこの実施の形態４の説明図であり、実施の形態１を示した図３と同一部分には同一の符号を付している。
この実施の形態４においては、外側継手管３に設けた貫通孔をネジ孔２１とし、その径を内側継手管３１の端部に設けたボルト孔３９の径より大きく設定したものである。
【００２５】
上記のように構成された本実施の形態においては、外側継手管３に形成したネジ孔２１にボルト２３を差し込んでねじ込むようにする。そうすると、図８に示すように、ボルト２３の先端が内側継手管３３の縮径部３３ｂを内方に押し出すようになる。このため縮径部３３ｂが内側に変形し、外側継手管３の凹陥部７の側壁７ａと内側継手管３３の段部３５の係合が外れる。この状態で、図９に示すように、内管継手管３３に引抜き荷重を与えることにより継手を分離することができる。
【００２６】
なお、上記の実施の形態では、内側に挿入する側（内側継手管３３）を分割した例を示した。
しかし、本発明はこれに限られるものではなく、図１０に示すように、外側に配置される側（外側継手管３）を分割するようにしてもよい。
この場合、接続状態において、内側継手管３３の先端部と外側継手管３の基端側内周面とを当接させ、この当接面で圧縮応力の伝達を行うようにする。このようにすれば、接合後の圧縮荷重を分割されていない部分にて伝達できるので、座屈による破壊を防ぐことができる。
【００２７】
また、上記の実施の形態においては、係止部が一段のものを示したが、図１１、図１２に示すように２段にしてもよい。あるいは、３段以上の多段であってもよい。
【００２８】
また、外側継手管３および内側継手管３３を、接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成することにより引掛り部分の長さ（例えば、内側継手管３３の段部３５の段の高さｈ）、分割されている側の継手管の板厚を薄くできる。さらに強度の大きい材料は弾性的に挙動する限度が大きく、継手管板厚が薄くなることとあいまって、大きな撓み変形に対する戻り性能が良好となる。その結果、同じ長さでは小さい押し込み荷重で挿入可能となるし、同じ押し込み荷重に対する必要分割長さは小さくなり、継手長さを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る鋼管の継手構造を説明する斜視図である。
【図２】図１に示した一実施の形態の接合状態の断面図である。
【図３】図１に示した一実施の形態の接合経過の説明図である。
【図４】図３の一部（丸で囲んだア部）を拡大して示す拡大図である。
【図５】図１に示した一実施の形態の接合経過の説明図である。
【図６】本発明の他の実施の形態の断面図である。
【図７】本発明の他の実施の形態の断面図である。
【図８】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図９】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１０】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１１】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１２】本発明の他の実施の形態の説明図である。
【図１３】従来の鋼管の継手構造の説明図である。
【符号の説明】
【００３０】
１，３１ 鋼管
３ 外側継手管
５ 傾斜面
７ 凹陥部
９ ボルト
１１ 貫通孔
３３ 内側継手管
３３ａ 同径部
３３ｂ 縮径部
３５ 段部
３９ ボルト孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接合対象となる鋼管の接合端部に外側継手管と内側継手管をそれぞれ設け、これら外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、
前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、
前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、
前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、
前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、
前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結した
ことを特徴とする鋼管の継手構造。
【請求項２】
内側継手管における凸部が形成された部位の外径を、外側継手管における最小の内径よりも大きく設定し、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入する途中においては、前記凸部が外側継手管の内周面に押圧接触することにより、前記外側継手管又は前記内側継手管のうち前記スリットが形成された側が径方向に撓み、挿入完了状態においては、前記撓みが戻ると共に前記凸部が前記係合部に係合するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の鋼管の継手構造。
【請求項３】
内側継手管の外周面と外側継手管の内周面に相対する傾斜面を設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の継手構造。
【請求項４】
内側継手管及び外側継手管を接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成した
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【請求項１】
接合対象となる鋼管の接合端部に外側継手管と内側継手管をそれぞれ設け、これら外側継手管と内側継手管を管軸方向に互いに挿入することにより鋼管を接続する鋼管の継手構造であって、
前記外側継手管又は前記内側継手管の一方に形成され、これらを周方向複数に分割するスリットと、
前記内側継手管の外周面に形成した凸部と、
前記外側継手管の内周面に形成され、前記内側継手管を外側継手管に挿入した状態において前記凸部に係合して前記凸部と共に引張荷重に対して抵抗する係合部と、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において圧縮荷重に対して抵抗する当接部とを備え、
前記内側継手管の先端側に形成され前記凸部が形成された部位以外の部位である縮径部の外径が、前記外側継手管の内径よりも小さく、
前記当接部は、外側継手管又は内側継手管のうち分割されていない側の先端部と、分割された側の基端部で構成されており、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入した状態において両者をボルトで締結した
ことを特徴とする鋼管の継手構造。
【請求項２】
内側継手管における凸部が形成された部位の外径を、外側継手管における最小の内径よりも大きく設定し、
前記内側継手管を前記外側継手管に挿入する途中においては、前記凸部が外側継手管の内周面に押圧接触することにより、前記外側継手管又は前記内側継手管のうち前記スリットが形成された側が径方向に撓み、挿入完了状態においては、前記撓みが戻ると共に前記凸部が前記係合部に係合するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の鋼管の継手構造。
【請求項３】
内側継手管の外周面と外側継手管の内周面に相対する傾斜面を設けた
ことを特徴とする請求項１または２に記載の鋼管の継手構造。
【請求項４】
内側継手管及び外側継手管を接合対象の鋼管よりも強度の大きい材料で形成した
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼管の継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００７−１７０１７６（Ｐ２００７−１７０１７６Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−６７３６７（Ｐ２００７−６７３６７）
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【分割の表示】特願２００２−１９８１１６（Ｐ２００２−１９８１１６）の分割
【原出願日】平成１４年７月８日（２００２．７．８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年３月１５日（２００７．３．１５）
【分割の表示】特願２００２−１９８１１６（Ｐ２００２−１９８１１６）の分割
【原出願日】平成１４年７月８日（２００２．７．８）
【出願人】（０００００１２５８）ＪＦＥスチール株式会社 (8,589)
【Ｆターム（参考）】
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