鋼管の継手構造
【課題】鋼管同士を軸線方向へ継ぎ足し接続する継手構造を提供する。
【解決手段】一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部に内側継手管３を取り付け、外側継手管２内へ内側継手管３を嵌め合わせて接続する継手構造である。内側継手管３と外側継手管２には中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが複数位置に設けられている。内側継手管３の内周面に、雌ネジ部材５がピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定され、両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ挿し込む結合用のピン６又は６’は、外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを有する鍔付きピンである。鍔付きピン６又は６’は外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃへ挿し込まれ、ボルト通し孔６ａを通じて挿入した抜け止め用のボルト７が雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込まれ締結して鍔付きピン６が固定される。
【解決手段】一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部に内側継手管３を取り付け、外側継手管２内へ内側継手管３を嵌め合わせて接続する継手構造である。内側継手管３と外側継手管２には中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが複数位置に設けられている。内側継手管３の内周面に、雌ネジ部材５がピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定され、両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ挿し込む結合用のピン６又は６’は、外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを有する鍔付きピンである。鍔付きピン６又は６’は外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃへ挿し込まれ、ボルト通し孔６ａを通じて挿入した抜け止め用のボルト７が雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込まれ締結して鍔付きピン６が固定される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼管同士を軸線方向へ継ぎ足し接続する継手構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来から鋼管同士を軸線方向へ継ぎ足して接続する用途は広範な技術分野に存在する。
例えば鋼管杭を打設する分野、或いはトンネルを掘削し構築するにあたり地盤の活荷重の影響が大きい場合などに実施するパイプルーフ工法の施工分野、更には鋼管を用いた砂防ダム（スリットダム）の施工分野などにおいて、鋼管を軸線方向へ継ぎ足す接続のために種々な継手構造及び継手工法が実施されている。
先行技術として例えば下記の特許文献１に開示された「鋼管杭接続構造」は、接続するべき各鋼管杭の端部に、相互に嵌め合わせる雌・雄の円筒を接合して、この雄円筒を雌円筒の内側へ嵌め込む。前記雄円筒は内周面にリング状の円周帯状部材を備え、この円周帯状部材は円周方向に一定の間隔でネジ孔を有している。一方、前記のように嵌め合わせる雄円筒と雌円筒はそれぞれ、円筒の中心から放射方向に、前記円周帯状部材の各ネジ孔と放射方向の中心線が一致するピン孔を円周方向に一定の間隔を開けて複数個備えている。つまり、前記のように中心を一致させたピン孔へ結合用のピンを嵌め込み、更に同ピンの中心に貫通させたボルト孔を通じてボルトを挿入し、雄円筒の内周面に設置した前記円周帯状部材のネジ孔へねじ込み締結してピンを固定し、もって鋼管杭接続の目的を達する構成とされている。
【０００３】
ところで本発明の実施対象である鋼管の外径は、小さいものはφ２００ｍｍぐらいから、大きいものはφ２０００ｍｍに及ぶほど広範囲にわたる。また、前記鋼管の１単位の長さは、陸上輸送や施工の容易性を考慮して６ｍ程度が普通である。したがって、この種の鋼管の継手構造に要請される条件は、前記した単位長さの鋼管を、施工の現場で順次軸線方向へ継ぎ足す作業が容易で、迅速に行え、しかも継手強度（接続強度）に優れることである。施工の現場で作業する鋼管の継手数量は膨大であり、継手構造の性能の良し悪し、及び継手の組み立て作業の容易性と施工性の良さが、鋼管杭やパイプルーフ工法の施工品質や性能及び工期の長短を大きく左右し、工費を左右するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された「鋼管杭接続構造」のように、内外二重に嵌め合わせた鋼管の半径方向に結合用ピンを挿して同鋼管を結合する継手の場合、施工性の良さを確保し、また、製作時の精度（公差）を考慮すると、鋼管に設けるピン孔の口径は、結合用ピンの外径に比して少し大きめに形成する必要があり、両者間に若干の隙間（嵌め合い公差）を必ず設ける。同様に内外二重に嵌め合わせた鋼管（外継手管と内継手管）の間にも若干の隙間（嵌め合い公差）を設けることを避けられない。
そこで上記特許文献１に記載された円柱形状の結合用ピンを挿して内外二重に嵌め合わせた鋼管をピンにより結合し接続する構造について、同ピンの結合性能を確認する目的で、図１１の要領で耐荷重性能を試験した結果について説明する。
【０００６】
図１１は、上記内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３のピン孔２ｃ、３ｃへ円柱形状のピン６０を挿して鋼管２、３を結合する継手構造において、同鋼管２、３に引っ張り荷重Ｐを負荷させて前記ピン６０が抵抗する耐荷重性能の試験を行った場合に、ピンの回転挙動を少し誇張して示している。
内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３に大きな引っ張り力Ｐが負荷されると、ピン孔２ｃ、３ｃの口径と結合用ピン６０の外径との嵌め合い公差、及び内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３間の嵌め合い公差が原因で、結合用ピン６０に回転挙動が生じ、同ピン６０と鋼管２、３の接触面積が減少し、前記負荷を必要十分に伝達する性能が低下し、前記の負荷を負担できない状況に至ることが確認された。そして、ピン６０が回転すると、同ピン６０はピン孔２ｃ、３ｃから抜け出そうする動きになるので、同ピン６０を固定する抜け止めボルトが必要であることも確認された。
【０００７】
上記図１１の耐荷重性能試験の結果は、図１２の荷重−変形線図に点線で耐荷重性能を表示したとおりで、円柱形状ピン６０の局限荷重は、鋼管の軸線方向の変位量が１５ｍｍ近辺において３５０ＫＮ程度であり、それ以降は崩壊現象を呈することが確認された。
上記円柱形状ピン６０の回転挙動に対して、特許文献１の場合は、同ピンを固定する抜け止めボルトを採用しているが、同ボルトには上記したピン６０の回転挙動に伴い大きな負荷が作用することは明らかである。
そこで上記の大きな負荷を考慮して抜け止めボルトの軸径及びネジ有効径を必要十分な大きさにすると、この抜け止めボルトを通すために結合用ピンの中心部に設けるボルト孔の口径も大きくせざるを得ない。その結果、前記ボルト孔の口径分だけ結合用ピンの断面欠損も大きいので、結合用ピンに必要とされる断面積を確保するため、ピンの外径を更に大きくしなければならない。そうすると内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３に設けるピン孔２ｃ、３ｃの口径も大きくなり、鋼管の断面欠損が大きくなる、など悪循環の連鎖を来す。
勿論、内外の鋼管２、３が大きな荷重を負担する条件の場合には、使用する結合用ピンの本数も多くなるから、鋼管の断面欠損は一層大きくなるという問題点がある。
【０００８】
よって本発明の目的は、内外二重に嵌め合わせた継手管を結合するピンは、前記内外二重に嵌め合わせた継手管に負荷される引っ張り力又は圧縮力によりピン孔内で回転する挙動を阻止する鍔を外端部に備えた鍔付きピンとして構成し、嵌め合い公差を有するピン孔内で各継手管に負荷された引っ張り力又は圧縮力によりピンが回転しかけると、前記の鍔が外側継手管の外周面へ突き当たって回転挙動に抵抗し、回転を阻止して、内外の継手管の各ピン孔の孔縁とピンとの接触面積（接触状態）を良好に保持して前記負荷を伝達するメカニズムを堅持させ、鍔付きピンが継手管の負荷を安全に負担する構成とした鋼管の継手構造を提供することにある。
本発明の次の目的は、上記した鍔付きピン自体が、内外二重に嵌め合わせた継手管の負荷で回転することを阻み、ピン孔から抜けだそうとする動きを阻止する構成として、同鍔付きピンを固定する抜け止めボルトに作用する引き抜き力を軽減し、もって抜け止めボルトに必要な外径を縮小化し、ひいては鍔付きピンの中心部に設けるボルト孔の口径を小さくでき、結合用ピンの断面欠損を小さくして、 結合用ピンに必要とされる断面積を確保するピン外径も小さくできるという好循環の作用効果を期待できる、鋼管の継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鋼管の継手構造は、
接続する一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けて、前記外側継手管２内へ内側継手管３を嵌め合わせて鋼管同士を接続する継手構造において、
前記内側継手管３と外側継手管２にはそれぞれ、両継手管を嵌め合わせると孔の中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが、周方向に間隔を開けて複数位置に設けられており、
前記内側継手管３の内周面に、ネジ孔５ｂを有する雌ネジ部材５が、同ネジ孔５ｂの中心を内側継手管３の前記ピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定され、
外側継手管２の中空部内へ内側継手管３が嵌め込まれて中心が一致する配置とされた両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ挿し込む結合用のピン６又は６’は、外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを有する鍔付きピンであり、中心部にボルト通し孔６ａが貫通されており、この鍔付きピン６又は６’は外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃへ先端が前記雌ネジ部材５へ接するまで挿し込まれ、
前記鍔付きピン６の前記ボルト通し孔６ａを通じて挿入した抜け止め用のボルト７が前記雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込まれ締結して前記鍔付きピン６が固定され、外側継手管２と内側継手管３の嵌め合わせ状態が結合されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鋼管の継手構造において、
雌ネジ部材５’は、ネジ孔５ｂを中心として起立するネジ筒５ａを備え、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで連続するようにねじ切りした構成とされ、一方、鍔付きピン６’には、その先端面に前記ネジ筒５ａを受け入れる深さ及び形状の座ぐり穴６ｃが形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鋼管の継手構造において、
雌ネジ部材は、内側継手管３のピン孔３ｃの位置毎に独立して内側継手管３の内周面に固定する独立部材として構成され、又は内側継手管３の内周面にピン孔の周方向配列に沿って固定するリング形状部材に構成され、それぞれには内側継手管３の各ピン孔３ｃの中心と一致する配置でネジ孔５ｂが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３に記載した発明に係る鋼管の継手構造は、外側継手管２とその中空部内へ嵌め合わせた内側継手管３それぞれのピン孔２ｃと３ｃへ挿して両管を結合するピンを、外端部に鍔部６ｂを備えた鍔付きピン６（又は６’、以下同じ。）としたから、外側継手管２と内側継手管３が軸線方向に強い引っ張り荷重、又は圧縮荷重を受けた場合に、鍔付きピン６は、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たり又は引っ掛かる働きで強く抵抗し、内外二重構造に嵌め合わせた継手管２、３の結合状態を堅持し、強力で安定した継手性能を発揮する。
具体的に、内外二重に嵌めた継手管２、３を鍔付きピン６で結合した場合の耐荷重性能を試験した結果に基づいて説明する。図１０は、鍔部６ｂを有する鍔付きピン６で、内外二重構造に嵌め合わせた外側継手管２と内側継手管３を結合して、引っ張り荷重Ｐが作用した際に起こるピンの回転挙動を少し誇張して示している。これを図１１に示した円柱形状の鍔無しピン６０の回転挙動と対比すると明解なとおり、鍔付きピン６は、引っ張り荷重Ｐを受けた外側継手管２と内側継手管３のピン孔３ｃと２ｃの孔縁により回転モーメントを受けても、鍔付きピン６の鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たる（又は引っ掛かる）ため、回転挙動自体が阻止される。その結果、鍔付きピン６による両継手管２、３の結合状態は、内外の継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの口縁との接触状態を安定に保って応力を伝達するので、高強度で安定した継手性能を発揮する。
【００１２】
因みに上記図１０に示した鍔付きピン６による継手の耐荷重性能は、その試験結果を示す図１２中に実線で表示したとおりで、鍔が無いピン６０の耐荷重性能を示した点線と対比すると両者の差異が明かであろう。即ち、鍔付きピン６による局限荷重は約４７０ＫＮに達し、変位が２０ｍｍに及んでも健全性を維持することが明らかで、鋼管相互の継手構造として優れた耐荷重性能を発揮する。
上記した通り、鍔付きピン６の回転挙動は鍔部６ｂによって効果的に阻止されるから、この鍔付きピン６を固定するボルト７が負担する引き抜き負荷も小さい。よって同ボルト７に必要な外径も小さくて済む。従って、鍔付きピン６に設けるボルト孔６ａの口径も小さくて済み、断面欠損が小さい構成となる、その分だけ鍔付きピン６に要求される横断面積を確保するピン外径も小さくなる。ひいては外側継手管２および内側継手管３にそれぞれに設けるピン孔２ｃ、３ｃの口径も小さくて済み、外側継手管２および内側継手管３の断面欠損も小さくできる、等々の好連鎖の作用効果が得られる。
【００１３】
その他、本発明の継手構造は機械式継手であるから、現場での品質管理が容易であるし、簡単で迅速な継手の組み立て作業を進めることができる。具体的には外径がφ１０００ｍｍ程度の鋼管の場合は、１箇所の継手作業をおよそ１５分から２０分程度の所要時間で完結でき、工期の短縮化に大きく寄与できる。
もとより、本発明の継手構造は、継手の解体・分離の必要が生じた際には、上記のボルト７を緩めて外し、鍔付きピン６をピン孔２ｃ、３ｃから抜き外し、内側継手管３を外側継手管２から抜いて分離・解体することが容易に可能である。よって、鋼管１を地盤中へ押し込む施工のやり直しや鋼管１の交換、或いは回収を容易に行える。その際に、内側継手管３及び外側継手管２を損傷させることがないので、同鋼管１の再利用に何ら支障を生じさせないという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の継手構造を実施して接続する鋼管が内側継手管と外側継手管を備えて一連の配置に置かれた状態を示した正面図である。
【図２】図１の鋼管が本発明の継手構造で接続された状態を示した正面図である。
【図３】Ａは図２に指示したIII−III線矢視の拡大した断面図、Ｂは同じ視点で異なる実施例を示した断面図である。
【図４】接続する鋼管の内外の継手管を嵌め込み途中の段階で少し拡大して示した断面図である。
【図５】図４の状態から内外の継手管の嵌め込みを進め鍔付きピンによる結合を行った状態を、図２のV−V線矢視図として示した断面図である。
【図６】Ａは図５に指示したVI−VI線矢視に沿って切断し拡大して示した断面図、ＢはＡ図とは異なる実施例を示した断面図である。
【図７】Ａは鍔付きピンの一例を右半分を破断して示した正面図、Ｂは鍔付きピンの異なる実施例を示した正面図である。
【図８】Ａは雌ネジ部材の一例を右半分を破断して示した正面図、Ｂは雌ネジ部材の異なる実施例をやはり右半分を破断して示した断面図である。
【図９】Ａは抜け止め用ボルトの一例を示した正面図、Ｂは同ボルト頭を示す平面図である。
【図１０】鍔部を有する鍔付きピンで結合した外側継手管と内側継手管が引き抜き荷重Ｐを受けた場合の挙動を少し誇張して示した説明図である。
【図１１】鍔部を有しない円柱形状ピンで結合した外側継手管と内側継手管が引き抜き荷重Ｐを受けた場合の挙動を少し誇張して示した説明図である。
【図１２】鍔付きピン及び鍔なしピンの耐荷重性能を比較した荷重−変位曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る鋼管の継手構造は、接続する一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付け、前記外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め合わせて鋼管１、１同士の接続を行う構成である。
内側継手管３と外側継手管２にはそれぞれ、両管を嵌め合わせると中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが、周方向に間隔を開けて複数位置に設けられる。
内側継手管３の内周面に、ネジ孔５ｂを設けた雌ネジ部材５を、そのネジ孔５ｂの中心を内側継手管３の前記ピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定する。
外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め込み、中心を一致させた両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ結合用のピン６を挿し込む。結合用のピン６は、その外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを形成した鍔付きピンであり、この鍔付きピン６の中心部にはボルト通し孔６ａを貫通させている。鍔付きピン６は、外側継手管３のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔２ｃへ、先端が前記雌ねじ部材５へ接するまで挿し込む。
更に鍔付きピン６の前記ボルト通し孔６ａへ抜け止め用のボルト７を挿入し、前記雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込み締結して前記鍔付きピン６を固定し、もって外側継手管２と内側継手管３の嵌め合わせ状態を結合し、鋼管１、１の接続を達成する。
【００１６】
なお、雌ネジ部材５’は、そのネジ孔５ｂを中心として起立するネジ筒５ａを備え、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで連続するようにねじ切りした構成とする。一方、鍔付きピン６’には、その先端面に前記ネジ筒５ａを受け入れる深さ、形状の座ぐり穴６ｃを形成した構成で実施することも好ましい。
また、雌ネジ部材５又は５’は、内側継手管３のピン孔３ｃの位置毎に独立して内側継手管３の内周面に固定する独立部材として構成する場合（図３Ａを参照）のほか、図３Ｂに示した雌ネジ部材５０のように、内側継手管３の内周面に固定するリング形状部材として構成し、内側継手管３の各ピン孔３ｃの位置毎に、中心がピン孔３ｃの中心と一致する配置で複数のネジ孔５ｂを形成した構成で実施することも好ましい。
【００１７】
なお、本発明の継手構造を実施する鋼管１は、横断面が円形の丸管に限らない。角管、或いは楕円管などの接続にも全く同様に実施できる。この場合、内外の継手管２、３の横断面形状は、鋼管１と同形状とされる。
同様に、ピン材６又は６’の軸部の横断面も円形に限る理由はない。特に、鋼管が角管である場合には、ピン材の横断面も四角形（正方形又は長方形）で実施することができる。横断面が多角形のピン材も使用可能である。
更に、鋼管の形態も真っ直ぐな直管に限らない。使用の必要に応じて湾曲ないし屈曲された鋼管の接続にも全く同様に適用できる。
【実施例１】
【００１８】
次に、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
先ず図１と図２は、軸線方向に前後する２本の鋼管１、１を、接続前と接続後の配置関係に置いて示している。図３〜図６は、継手構造の詳細を示している。
本実施例の場合、鋼管１の単位長さは約６ｍ、外径はφ１０００ｍｍ余の大きさとされ、図中右方の鋼管１の端部（図中左端部）に外側継手管２を取り付け、左方の鋼管１の端部（図中右端部）に、前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けた構成とされている。左右方向に前後する鋼管１、１同士は、前記外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を密接に嵌め合わせて接続する（図２）。
なお、図１と図２に示した鋼管１は、一側端部に外側継手管２を、他側の端部に内側継手管３を互い違いに取り付けた構成を示しているが、この限りではない。異なる実施形態として、一方の鋼管１の両端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の両端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けた構成とし、この種の鋼管１、１を前後に互い違いの配置に並べて組み合わせ接続する構成で実施することもできる。
【００１９】
図４〜図６に示した実施例の場合、鋼管１の管壁厚さは１０ｍｍ程度であるのに対して、外側継手管２及び内側継手管３は、鋼管１よりも強度が優越するように、その管壁厚さを１６ｍｍとやや厚肉とし、長さは３８０ｍｍ程度の鋼管材に加工した構成とされている。外側継手管２の内径はφ９８４ｍｍであるのに対して、内側継手管３の外径はφ９７６ｍｍで、内外の継手管３と２は全周に平均約４ｍｍの隙間（嵌め合い公差）で密接に嵌め合せる構成とされている。各継手管２、３の基端部は、鋼管１の端部と突き合わせて全周溶接により一体的に接合されている。
上記外側継手管２の先端部２ａが、内側継手管３の基端部の外周部位に形成された厚肉断面の段部３ｂへ突き当たった状態が、両管の嵌め合わせ完成状態となる構成とされている（図５参照）。
【００２０】
上記構成の鋼管１、１は、内側継手管３を外側継手管２の中空部内へ嵌め込み、外側継手管２の先端部２ａが内側継手管３の段部３ｂへ突き当たった嵌め合わせ完成状態において、両継手管２、３の管軸方向の中間部位（図１と図２では略中央部を示すが、この位置には限らない。）であって、しかも円周方向に一定の間隔を開けた複数の位置（図３では１８等分の位置）に、両継手管２、３の中心Ｏから放射方向外向きの中心線Ｎを共有する配置（図３を参照）で、口径がφ４９程度で同一大きさのピン孔２ｃ、３ｃが設けられている（図４及び図５を参照）。
【００２１】
図３Ａと図４〜図６Ａに示した実施例１は、内側継手管３の内周面における各ピン孔３ｃの位置毎に、図８Ａに詳示したように中心部にネジ孔５ｂを設けた平板形状（円板形状）の雌ネジ部材５が、内側継手管３の各ピン孔３ｃの位置毎に、同ピン孔３ｃの中心とネジ孔５ｂの中心とを一致させて、個別に同内周面へ密接させ、溶接により固定して設置されている。
因みに、雌ねじ部材５を内側継手管３の内周面へ設置する作業は、当該内側継手管３を鋼管１の端部へ接合する作業工程の以前に、工場等における作業として精密に行っておく。
【００２２】
ここで上記雌ネジ部材５の平板形状の厚さ寸法について説明する。例えばパイプルーフ工法の施工、あるいは鋼管杭の埋め込み施工に際しては、通例、同鋼管１の中空部内に掘進機の中掘りオーガーを通し、同中掘りオーガーで中堀りを行いつつ、当該鋼管１の地盤中への押し込み工程を進める。
その関係上、雌ネジ部材５は、図８Ａに示した実施例のように、薄い円板形状に形成して、同平板の厚さ（内側継手管３の内周面からのせり出し高さの寸法）が、中掘りオーガーの出入り動作に支障とならず、しかも後述するボルト締めに対して必要十分なネジ止め強度を発揮する条件を満たす構成とされている。因みに、図８Ａに示す雌ネジ部材５の板厚は、一例として１２ｍｍの厚さに形成している。
しかし、厚さ１２ｍｍの平板へネジ孔５ｂを加工した構成では、強度上の観点で、その有効ネジ長さがネジ接合の強度に不足する事態も懸念される。そこで前記有効ネジ長さを必要十分に確保する手段として、図８Ｂに異なる実施例として示した雌ネジ部材５’を使用するのが有効的である。この雌ネジ部材５’は、外側面に突き出るネジ筒５ａを設けた構成であり、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで延長されている。前記のネジ筒５ａは、雌ねじ部材５’の外側面から内側継手管３のピン孔３ｃに向かって立ち上がる。よって図６Ｂに示した実施例２のとおり、上記中掘りオーガーの出入り動作にネジ筒５ａは一切支障とならない。もっとも、内側継手管３は外側継手管２の中空部内へ嵌める関係上、ネジ筒５ａのせいは、内側継手管３のピン孔ｃの深さ以内に構成することが肝要である。図６Ｂに示した実施例２の場合、ネジ筒５ａのせいは、一例として５ｍｍとし、もって雌ネジ孔５ｂの有効ネジ長さは１７ｍｍに延長されている。
なお、図８Ｂに示した実施例において、雌ネジ部材５’の外側面（内側継手管３の内周面と接する面）に見られる段差部５ｃは、内側継手管３の上記ピン孔３ｃと同径に形成された位置決め用段差である。当該雌ネジ部材５’を内側継手管３のピン孔３ｃの中心と一致させる際に、前記位置決め用段差５ｃをピン孔３ｃの口縁へ嵌めると、位置決めと仮固定ができて安定する。したがって、当該雌ネジ部材５’を内側継手管３の内周面へ全周溶接で固定する作業に至便である。
【００２３】
もっとも雌ネジ部材の構成は、上記図３Ａ及び図８Ａ、Ｂに示した実施例のように内側継手管３の内周面における各ピン孔３ｃの位置毎に個別、独立した平板部材として固定し設置する構成に限らない。
図３Ｂに例示した実施例のように、同じ内側継手管３の内周面における上記ピン孔３ｃが配列された円周線に沿った位置に、円環材（リング形状部材）として形成した雌ネジ部材５０を固定し設置した構成で同様に実施することもできる。勿論、円環材（リング形状部材）として構成した雌ネジ部材５０には、内側継手管３の周方向に間隔を開けて設けた各ピン孔３ｃの中心と一致する位置毎にネジ孔を設け、或いは同ネジ孔と同心にネジ筒を起立させた構成で実施される。
但し、この円環材（リング形状部材）として構成した雌ネジ部材５０は、完全円の構成で実施する構成に限らない。例えば周方向に二つ割り又は三ツ割に分割した構成として、各分割片を内側継手管３の内周面の周方向へ順次列状に連続する配置に固定して設置し、もって最終的に円環状に完成する構成で実施することも好都合である。このような分轄型で構成すれば、当該円環状の雌ネジ部材５０の外周面に各ネジ孔と一連のネジ筒を起立させた構成の場合に、内側継手管３の内周面へ嵌め込み設置する作業が容易になるので好ましい。
【００２４】
以上に説明した各構成要素の準備と工作は、通例は全て工場加工として精密に行うことが通例である。そして、出来上がった鋼管１を、パイプルーフ工法や鋼管杭等の施工現場へ運び込み、同鋼管１を地盤中へ押し込む作業工程の進捗の途中で、鋼管１、１同士の接続を次の要領にて行う。
図１と図２に示した実施例の場合は、先行して施工した図中左側の鋼管１の後端へ取り付けた内側継手管３に対して、次順の鋼管１（右側に位置する鋼管）の左端に、外側継手管２を取り付けた構成で相対峙させている。そして、内外の継手管２、３は、各々の対応するピン孔２ｃと３ｃの位置関係を見定め、且つ両管の中心線が一致する配置として内外の継手管３、２の嵌め合わせ作業を進める。こうして内外の継手管３、２の嵌め合わせ作業を進めると、図４から図５に例示した経緯で、外側継手管２の先端２ａが内側継手管３の奥端の段部３ｂへ突き当たった嵌め合わせ完了段階で、両継手管のピン孔２ｃと３ｃの位置が一致する。そこで外側継手管２のピン孔２ｃから、内側継手管３の対応するピン孔３ｃに向かって鍔付きピン６の挿し込みを行い、同鍔付きピン６の先端を雌ネジ部材５の外側面へ当接させる。
【００２５】
図５及び図６Ａに示した実施例１の場合、鍔付きピン６には、図７Ａに示したものが使用されている。この鍔付きピン６の軸部は、鋼管１、１を通じて当該継手部に負荷される押し込み力や地盤の土圧等に起因する負荷に十分に耐え得る大きさの外径と横断面積で構成されている。例えば各継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの口径が上記したφ４９ｍｍである場合に、鍔付きピン６の軸部外径は、その全周に平均約０．５ｍｍの嵌め合い公差を有するようにφ４８ｍｍ程度に形成されている。また、当該鍔付きピン６の中心部の軸方向には口径がφ１７ｍｍのボルト通し孔６ａが貫通状態に設けられている。
鍔付きピン６の外端部（上端部）に形成された鍔部６ｂは、当該ピン６の軸部を上記したようにピン孔２ｃ及び３ｃへ挿し込んだ際、同ピン６の先端が雌ネジ部材５の外側面に接するのと同時期に、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たって止まる寸法仕様で構成されている。鍔部６ｂはまた、当該継手部に土圧作用等の外力が負荷され、鍔付きピン６に上記図１０に基づいて説明した回転挙動を生じた際には、回転挙動の阻止に効果的な機能を発揮する。この鍔部６ｂの厚さも、鋼管１を地盤中へ押し込む際にできるだけ地盤との摩擦抵抗が小さく、しかも前記回転挙動の阻止作用が、後述する鋼管１、１の接続強度を確保する上で必要な強度、剛性を発揮するように、例えば高さ（厚さ）９ｍｍ、外径はφ５５ｍｍ（ピン外径との差寸は７ｍｍ）程度の平たい形状に形成されている。
【００２６】
図５及び図６Ａに示した実施例１は、上記図７Ａに示す形状、構造の鍔付きピン６と、及び図８Ａに示す形状、構造の雌ネジ部材５を使用した継手構造の接続状態を示しており、敢えて言えば請求項１に係る発明の実施例でもある。
即ち、外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め込み、両継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの中心を一致させて、鍔付きピン６の軸部をピン孔２ｃ及び３ｃへ挿し込み、その先端を雌ネジ部材５の外側面へ接触させている。その上で、抜け止め用のボルト７を鍔付きピン６のボルト通し孔６ａへ通し、雌ネジ部材５のネジ孔５ａへねじ込み強く締結して鍔付きピン６を固定することにより、外側継手管２と内側継手管３を結合した継手構造を示している。
【００２７】
一方、図６Ｂに示した実施例２は、上記図７Ｂに示す形状、構造の鍔付きピン６’と、及び図８Ｂに示す形状、構造の雌ネジ部材５’とを使用した継手構造の接続状態を示しており、これは請求項２に係る発明の実施例に相当する。
上記の段落番号００２２で既に説明したように、継手構造の強度上の観点で、図８Ａに示す平板形状の雌ネジ部材５のネジ孔５ａでは、有効ネジ長さがネジ接合の強度に不足すると懸念される場合に、図８Ｂに示した雌ネジ部材５’のように、外側面に突き出るネジ筒５ａを設けた構成を採用するのが有効的である。前記ネジ筒５ａは、雌ねじ部材５’の外側面から内側継手管３のピン孔３ｃに向かって立ち上がるから、図６Ｂに示すとおり、上記中掘りオーガーの出入り動作には一切支障とならないし、また、内側継手管３と外側継手管２との嵌め合わせにも支障を来さない。
図８Ｂに示した雌ネジ部材５’が、ネジ筒５ａを有する形態であることに対応して、図６Ｂに示す鍔付きピン６は、その先端面に、前記ネジ筒５ａを受け入れて、同ピン６の先端面を雌ネジ部材５へぴったり面接触させる座ぐり穴６ｃが、ネジ筒５ａの外径よりも大きい口径で、且つネジ筒５ａの突き出し高さよりも深い凹部として形成されている。また、鍔付きピン６の鍔部６ｂには、ボルト通し孔６ａを中心として、同孔６ａへ挿入したボルト７の頭を鍔部６ｂの上面より以下に沈ませる深さの座ぐり穴６ｄが、同ボルト頭よりも少し大きい口径と深さの凹部として形成されている。したがって、図６Ｂに示す実施例２の場合は、ボルト７の頭７ａが、鋼管１を地盤中へ押し込む際に有害な抵抗を生じさせる懸念はない。
図６Ｂの実施例２に使用するボルト７は、図９に例示したように、円柱形状のボルト頭７ａの上面中央に、当該ボルト７を回す工具であるレンチ（図示は省略）を装着して回転するための六角穴７ｂを設けた構成とされている。前記円柱形状のボルト頭７ａを有するボルト７を使用する理由は、鍔付きピン６の鍔部６ｂに設ける座ぐり穴６ｄの口径を小さくする配慮に基づく。したがって、前記の配慮を要しないときは、ボルト７の頭部７ａの形状は、図示した円柱形状に限らず、四角形又は六角形の頭であってもよい。或いはドライバーを差し込むプラス又はマイナス形状の溝を備えた皿頭のボルトを使用しても良い。
【００２８】
上記図６Ａに示す実施例１、或いは図６Ｂに示す実施例２のいずれであっても、継手の組み立て（接続）作業としては、施工（押し込み等）方向に前後する配置とした鋼管１、１における外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を規定位置まで嵌め合わせて、各継手管２、３の対応するピン孔２ｃ、３ｃの中心を一致させる。しかる上で、外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃに向かって、鍔付きピン６又は６’を挿し込む。鍔付きピン６又は６’は、図５と図６に例示したように、ピン孔２ｃから３ｃへと進入してゆき、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ接して止まるのと同時期に、鍔突きピン６又は６’の下端面は、内側継手管３のピン孔３ｃを通って、雌ネジ部材５の外側面へ接する。
このとき図６Ｂに示す実施例２の場合は、雌ネジ部材５’のネジ筒５ａが、鍔付きピン６’の先端面に設けた座ぐり穴６ｃの中に収まり、雌ネジ部材５’のネジ孔５ｂの中心と、鍔付きピン６のボルト通し孔６ａの中心とが一致した状態となる。
【００２９】
続いて、上記の鍔付きピン６（又は６’、以下同じ）のボルト通し孔６ａへ抜け止め用のボルト７を挿入する。同ボルト７は雌ネジ部材５（又は５’、以下同じ）のネジ孔５ｂへ到達するから、同ボルト７を正転方向へ回すことにより、ネジ孔５ｂへねじ込み締結して鍔付きピン６の抜け止めと固定が達成される。前記ボルト７を強く締結することにより、鍔付きピン６は強力に固定化され、嵌め合わせた外側継手管２と内側継手管３の強固な接続（結合）が完成する。
外側継手管２と内側継手管３には、図３の例では円周方向に１８個のピン孔２ｃと３ｃの対が設けられている。よって、各々のピン孔２ｃと３ｃへ計１８本の鍔付きピン６を挿入し、それぞれをボルト７で強く締結することにより、当該継手構造による鋼管１、１の接続は必要十分な強度と剛性で達成される。したがって、鋼管１に作用する土圧等の大きな負荷に対しても十分に耐える強度と剛性を備えた継手構造を実現できる。しかも本発明の継手構造は、平易な接続作業の内容で、速やかに一定の品質で完成する。
【００３０】
本発明によれば、鋼管の施工方向（押し込み方向など）に前後する配置とした鋼管１、１の接合を、各鋼管１へ取り付けた外側継手管２と内側継手管３とを嵌め合わせ、両継手管２、３の相対応するピン孔２ｃと３ｃへ結合用の鍔付きピン６を挿し込み、更に同鍔付きピン６を抜け止め用のボルト７で強固に締結して固定する構成であるから、接続作業（継手の組み立て作業）に格別の熟練を要さず、強度及び剛性に優れた接続を簡単に速やかに効率の良い作業内容で進めることができ、工期短縮の要請にも十分応えられる。また、品質管理が容易なので現場作業に適する。
もとより、予期せぬ事情で、又は施工条件の変化などで鋼管１の押し込み施工等を中止するだけでなく、既設鋼管の引き抜き等を余儀なくされた場合でも、上記ボルト７を緩めて抜き外し、鍔付きピン６を各ピン孔２ｃ、３ｃから抜き外し、内側継手管３を外側継手管２から抜き外すことにより、解体・分離も容易に行える。しかも前記解体・分離の際に内側継手管３及び外側継手管２を一切損傷させないので、同鋼管１の再利用に何の支障もなく、経済性が高い。
【００３１】
最後に、本発明の上記継手構造を構成する内外の継手管２、３を結合する鍔付きピン６の耐荷重性能、ひいては鋼管同士の接続強度を確認する目的で行った、図１０に示す耐荷重性能試験の内容について説明する。
既に段落番号００１２において簡単に説明したが、図１０のように鍔付きピン６で結合した外側継手管２と内側継手管３に引っ張り荷重Ｐが作用した際に、同鍔付きピン６は若干の回転挙動を生ずる。
即ち、外側継手管２と内側継手管３が引っ張り荷重Ｐを受けると、鍔付きピン６は、内外の継手管３、２それぞれのピン孔３ｃと２ｃの孔縁を介して回転モーメントの作用を受ける。図１０では、鍔付きピン６は右回りの回転挙動を生じている。しかし、鍔付きピン６は、上端に鍔部６ｂを有するため、前記回転挙動に対しては、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たって（又は引っ掛かって）抵抗し、それ以上の回転挙動を阻止する。
前記鍔部６ｂによる回転阻止の作用効果については、耐荷重性能試験の結果を示した図１２に、荷重−変形性能を実線で表示した通りになる。即ち、図１０の鍔付きピン６の場合は、変位が２０ｍｍに延びて局限荷重が約４７０ＫＮに達した。
一方、円柱形状で鍔部を持たないピン６’ついて、図１１に示す要領で行った耐荷重性能試験の結果は、同じ図１２中に荷重−変形性能を点線で示したように、変位が１５ｍｍ程度において３５０ＫＮ程度の極限荷重を示すにすぎない。
上記のように鍔部６ｂを有する鍔付きピン６は、円柱形状で鍔部を持たないピン６’に比して、耐荷重性能が格別に優れている。従って、鍔付きピン６を使用した鋼管の継手構造の強度及び剛性が優れていることは明らかである。
【００３２】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は各実施例の構成、作用に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更に類する変更、応用の範囲まで含む技術的思想であることを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３３】
１ 鋼管
２ 外側継手管
２ａ 先端部
３ 内側継手管
３ａ 先端部
３ｂ 段部
２ｃ、３ｃ ピン孔
５、５’、５０ 雌ネジ部材
５ａ ネジ筒
５ｂ ネジ孔
６、６’ 鍔付きピン
６ａ ボルト通し孔
６ｂ 鍔部
６ｄ 座ぐり穴
７ ボルト
７ａ ボルト頭
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼管同士を軸線方向へ継ぎ足し接続する継手構造の技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
従来から鋼管同士を軸線方向へ継ぎ足して接続する用途は広範な技術分野に存在する。
例えば鋼管杭を打設する分野、或いはトンネルを掘削し構築するにあたり地盤の活荷重の影響が大きい場合などに実施するパイプルーフ工法の施工分野、更には鋼管を用いた砂防ダム（スリットダム）の施工分野などにおいて、鋼管を軸線方向へ継ぎ足す接続のために種々な継手構造及び継手工法が実施されている。
先行技術として例えば下記の特許文献１に開示された「鋼管杭接続構造」は、接続するべき各鋼管杭の端部に、相互に嵌め合わせる雌・雄の円筒を接合して、この雄円筒を雌円筒の内側へ嵌め込む。前記雄円筒は内周面にリング状の円周帯状部材を備え、この円周帯状部材は円周方向に一定の間隔でネジ孔を有している。一方、前記のように嵌め合わせる雄円筒と雌円筒はそれぞれ、円筒の中心から放射方向に、前記円周帯状部材の各ネジ孔と放射方向の中心線が一致するピン孔を円周方向に一定の間隔を開けて複数個備えている。つまり、前記のように中心を一致させたピン孔へ結合用のピンを嵌め込み、更に同ピンの中心に貫通させたボルト孔を通じてボルトを挿入し、雄円筒の内周面に設置した前記円周帯状部材のネジ孔へねじ込み締結してピンを固定し、もって鋼管杭接続の目的を達する構成とされている。
【０００３】
ところで本発明の実施対象である鋼管の外径は、小さいものはφ２００ｍｍぐらいから、大きいものはφ２０００ｍｍに及ぶほど広範囲にわたる。また、前記鋼管の１単位の長さは、陸上輸送や施工の容易性を考慮して６ｍ程度が普通である。したがって、この種の鋼管の継手構造に要請される条件は、前記した単位長さの鋼管を、施工の現場で順次軸線方向へ継ぎ足す作業が容易で、迅速に行え、しかも継手強度（接続強度）に優れることである。施工の現場で作業する鋼管の継手数量は膨大であり、継手構造の性能の良し悪し、及び継手の組み立て作業の容易性と施工性の良さが、鋼管杭やパイプルーフ工法の施工品質や性能及び工期の長短を大きく左右し、工費を左右するからである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１３８３８２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に開示された「鋼管杭接続構造」のように、内外二重に嵌め合わせた鋼管の半径方向に結合用ピンを挿して同鋼管を結合する継手の場合、施工性の良さを確保し、また、製作時の精度（公差）を考慮すると、鋼管に設けるピン孔の口径は、結合用ピンの外径に比して少し大きめに形成する必要があり、両者間に若干の隙間（嵌め合い公差）を必ず設ける。同様に内外二重に嵌め合わせた鋼管（外継手管と内継手管）の間にも若干の隙間（嵌め合い公差）を設けることを避けられない。
そこで上記特許文献１に記載された円柱形状の結合用ピンを挿して内外二重に嵌め合わせた鋼管をピンにより結合し接続する構造について、同ピンの結合性能を確認する目的で、図１１の要領で耐荷重性能を試験した結果について説明する。
【０００６】
図１１は、上記内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３のピン孔２ｃ、３ｃへ円柱形状のピン６０を挿して鋼管２、３を結合する継手構造において、同鋼管２、３に引っ張り荷重Ｐを負荷させて前記ピン６０が抵抗する耐荷重性能の試験を行った場合に、ピンの回転挙動を少し誇張して示している。
内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３に大きな引っ張り力Ｐが負荷されると、ピン孔２ｃ、３ｃの口径と結合用ピン６０の外径との嵌め合い公差、及び内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３間の嵌め合い公差が原因で、結合用ピン６０に回転挙動が生じ、同ピン６０と鋼管２、３の接触面積が減少し、前記負荷を必要十分に伝達する性能が低下し、前記の負荷を負担できない状況に至ることが確認された。そして、ピン６０が回転すると、同ピン６０はピン孔２ｃ、３ｃから抜け出そうする動きになるので、同ピン６０を固定する抜け止めボルトが必要であることも確認された。
【０００７】
上記図１１の耐荷重性能試験の結果は、図１２の荷重−変形線図に点線で耐荷重性能を表示したとおりで、円柱形状ピン６０の局限荷重は、鋼管の軸線方向の変位量が１５ｍｍ近辺において３５０ＫＮ程度であり、それ以降は崩壊現象を呈することが確認された。
上記円柱形状ピン６０の回転挙動に対して、特許文献１の場合は、同ピンを固定する抜け止めボルトを採用しているが、同ボルトには上記したピン６０の回転挙動に伴い大きな負荷が作用することは明らかである。
そこで上記の大きな負荷を考慮して抜け止めボルトの軸径及びネジ有効径を必要十分な大きさにすると、この抜け止めボルトを通すために結合用ピンの中心部に設けるボルト孔の口径も大きくせざるを得ない。その結果、前記ボルト孔の口径分だけ結合用ピンの断面欠損も大きいので、結合用ピンに必要とされる断面積を確保するため、ピンの外径を更に大きくしなければならない。そうすると内外二重に嵌め合わせた鋼管２、３に設けるピン孔２ｃ、３ｃの口径も大きくなり、鋼管の断面欠損が大きくなる、など悪循環の連鎖を来す。
勿論、内外の鋼管２、３が大きな荷重を負担する条件の場合には、使用する結合用ピンの本数も多くなるから、鋼管の断面欠損は一層大きくなるという問題点がある。
【０００８】
よって本発明の目的は、内外二重に嵌め合わせた継手管を結合するピンは、前記内外二重に嵌め合わせた継手管に負荷される引っ張り力又は圧縮力によりピン孔内で回転する挙動を阻止する鍔を外端部に備えた鍔付きピンとして構成し、嵌め合い公差を有するピン孔内で各継手管に負荷された引っ張り力又は圧縮力によりピンが回転しかけると、前記の鍔が外側継手管の外周面へ突き当たって回転挙動に抵抗し、回転を阻止して、内外の継手管の各ピン孔の孔縁とピンとの接触面積（接触状態）を良好に保持して前記負荷を伝達するメカニズムを堅持させ、鍔付きピンが継手管の負荷を安全に負担する構成とした鋼管の継手構造を提供することにある。
本発明の次の目的は、上記した鍔付きピン自体が、内外二重に嵌め合わせた継手管の負荷で回転することを阻み、ピン孔から抜けだそうとする動きを阻止する構成として、同鍔付きピンを固定する抜け止めボルトに作用する引き抜き力を軽減し、もって抜け止めボルトに必要な外径を縮小化し、ひいては鍔付きピンの中心部に設けるボルト孔の口径を小さくでき、結合用ピンの断面欠損を小さくして、 結合用ピンに必要とされる断面積を確保するピン外径も小さくできるという好循環の作用効果を期待できる、鋼管の継手構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る鋼管の継手構造は、
接続する一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けて、前記外側継手管２内へ内側継手管３を嵌め合わせて鋼管同士を接続する継手構造において、
前記内側継手管３と外側継手管２にはそれぞれ、両継手管を嵌め合わせると孔の中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが、周方向に間隔を開けて複数位置に設けられており、
前記内側継手管３の内周面に、ネジ孔５ｂを有する雌ネジ部材５が、同ネジ孔５ｂの中心を内側継手管３の前記ピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定され、
外側継手管２の中空部内へ内側継手管３が嵌め込まれて中心が一致する配置とされた両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ挿し込む結合用のピン６又は６’は、外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを有する鍔付きピンであり、中心部にボルト通し孔６ａが貫通されており、この鍔付きピン６又は６’は外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃへ先端が前記雌ネジ部材５へ接するまで挿し込まれ、
前記鍔付きピン６の前記ボルト通し孔６ａを通じて挿入した抜け止め用のボルト７が前記雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込まれ締結して前記鍔付きピン６が固定され、外側継手管２と内側継手管３の嵌め合わせ状態が結合されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した鋼管の継手構造において、
雌ネジ部材５’は、ネジ孔５ｂを中心として起立するネジ筒５ａを備え、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで連続するようにねじ切りした構成とされ、一方、鍔付きピン６’には、その先端面に前記ネジ筒５ａを受け入れる深さ及び形状の座ぐり穴６ｃが形成されていることを特徴とする。
請求項３に記載した発明は、請求項１又は２に記載した鋼管の継手構造において、
雌ネジ部材は、内側継手管３のピン孔３ｃの位置毎に独立して内側継手管３の内周面に固定する独立部材として構成され、又は内側継手管３の内周面にピン孔の周方向配列に沿って固定するリング形状部材に構成され、それぞれには内側継手管３の各ピン孔３ｃの中心と一致する配置でネジ孔５ｂが形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１〜３に記載した発明に係る鋼管の継手構造は、外側継手管２とその中空部内へ嵌め合わせた内側継手管３それぞれのピン孔２ｃと３ｃへ挿して両管を結合するピンを、外端部に鍔部６ｂを備えた鍔付きピン６（又は６’、以下同じ。）としたから、外側継手管２と内側継手管３が軸線方向に強い引っ張り荷重、又は圧縮荷重を受けた場合に、鍔付きピン６は、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たり又は引っ掛かる働きで強く抵抗し、内外二重構造に嵌め合わせた継手管２、３の結合状態を堅持し、強力で安定した継手性能を発揮する。
具体的に、内外二重に嵌めた継手管２、３を鍔付きピン６で結合した場合の耐荷重性能を試験した結果に基づいて説明する。図１０は、鍔部６ｂを有する鍔付きピン６で、内外二重構造に嵌め合わせた外側継手管２と内側継手管３を結合して、引っ張り荷重Ｐが作用した際に起こるピンの回転挙動を少し誇張して示している。これを図１１に示した円柱形状の鍔無しピン６０の回転挙動と対比すると明解なとおり、鍔付きピン６は、引っ張り荷重Ｐを受けた外側継手管２と内側継手管３のピン孔３ｃと２ｃの孔縁により回転モーメントを受けても、鍔付きピン６の鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たる（又は引っ掛かる）ため、回転挙動自体が阻止される。その結果、鍔付きピン６による両継手管２、３の結合状態は、内外の継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの口縁との接触状態を安定に保って応力を伝達するので、高強度で安定した継手性能を発揮する。
【００１２】
因みに上記図１０に示した鍔付きピン６による継手の耐荷重性能は、その試験結果を示す図１２中に実線で表示したとおりで、鍔が無いピン６０の耐荷重性能を示した点線と対比すると両者の差異が明かであろう。即ち、鍔付きピン６による局限荷重は約４７０ＫＮに達し、変位が２０ｍｍに及んでも健全性を維持することが明らかで、鋼管相互の継手構造として優れた耐荷重性能を発揮する。
上記した通り、鍔付きピン６の回転挙動は鍔部６ｂによって効果的に阻止されるから、この鍔付きピン６を固定するボルト７が負担する引き抜き負荷も小さい。よって同ボルト７に必要な外径も小さくて済む。従って、鍔付きピン６に設けるボルト孔６ａの口径も小さくて済み、断面欠損が小さい構成となる、その分だけ鍔付きピン６に要求される横断面積を確保するピン外径も小さくなる。ひいては外側継手管２および内側継手管３にそれぞれに設けるピン孔２ｃ、３ｃの口径も小さくて済み、外側継手管２および内側継手管３の断面欠損も小さくできる、等々の好連鎖の作用効果が得られる。
【００１３】
その他、本発明の継手構造は機械式継手であるから、現場での品質管理が容易であるし、簡単で迅速な継手の組み立て作業を進めることができる。具体的には外径がφ１０００ｍｍ程度の鋼管の場合は、１箇所の継手作業をおよそ１５分から２０分程度の所要時間で完結でき、工期の短縮化に大きく寄与できる。
もとより、本発明の継手構造は、継手の解体・分離の必要が生じた際には、上記のボルト７を緩めて外し、鍔付きピン６をピン孔２ｃ、３ｃから抜き外し、内側継手管３を外側継手管２から抜いて分離・解体することが容易に可能である。よって、鋼管１を地盤中へ押し込む施工のやり直しや鋼管１の交換、或いは回収を容易に行える。その際に、内側継手管３及び外側継手管２を損傷させることがないので、同鋼管１の再利用に何ら支障を生じさせないという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の継手構造を実施して接続する鋼管が内側継手管と外側継手管を備えて一連の配置に置かれた状態を示した正面図である。
【図２】図１の鋼管が本発明の継手構造で接続された状態を示した正面図である。
【図３】Ａは図２に指示したIII−III線矢視の拡大した断面図、Ｂは同じ視点で異なる実施例を示した断面図である。
【図４】接続する鋼管の内外の継手管を嵌め込み途中の段階で少し拡大して示した断面図である。
【図５】図４の状態から内外の継手管の嵌め込みを進め鍔付きピンによる結合を行った状態を、図２のV−V線矢視図として示した断面図である。
【図６】Ａは図５に指示したVI−VI線矢視に沿って切断し拡大して示した断面図、ＢはＡ図とは異なる実施例を示した断面図である。
【図７】Ａは鍔付きピンの一例を右半分を破断して示した正面図、Ｂは鍔付きピンの異なる実施例を示した正面図である。
【図８】Ａは雌ネジ部材の一例を右半分を破断して示した正面図、Ｂは雌ネジ部材の異なる実施例をやはり右半分を破断して示した断面図である。
【図９】Ａは抜け止め用ボルトの一例を示した正面図、Ｂは同ボルト頭を示す平面図である。
【図１０】鍔部を有する鍔付きピンで結合した外側継手管と内側継手管が引き抜き荷重Ｐを受けた場合の挙動を少し誇張して示した説明図である。
【図１１】鍔部を有しない円柱形状ピンで結合した外側継手管と内側継手管が引き抜き荷重Ｐを受けた場合の挙動を少し誇張して示した説明図である。
【図１２】鍔付きピン及び鍔なしピンの耐荷重性能を比較した荷重−変位曲線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明に係る鋼管の継手構造は、接続する一方の鋼管１の端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付け、前記外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め合わせて鋼管１、１同士の接続を行う構成である。
内側継手管３と外側継手管２にはそれぞれ、両管を嵌め合わせると中心が一致する配置のピン孔２ｃ、３ｃが、周方向に間隔を開けて複数位置に設けられる。
内側継手管３の内周面に、ネジ孔５ｂを設けた雌ネジ部材５を、そのネジ孔５ｂの中心を内側継手管３の前記ピン孔３ｃの中心と一致させた配置で固定する。
外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め込み、中心を一致させた両継手管のピン孔２ｃ、３ｃへ結合用のピン６を挿し込む。結合用のピン６は、その外端部に外側継手管２の外周面へ突き当たる鍔部６ｂを形成した鍔付きピンであり、この鍔付きピン６の中心部にはボルト通し孔６ａを貫通させている。鍔付きピン６は、外側継手管３のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔２ｃへ、先端が前記雌ねじ部材５へ接するまで挿し込む。
更に鍔付きピン６の前記ボルト通し孔６ａへ抜け止め用のボルト７を挿入し、前記雌ネジ部材５のネジ孔５ｂへねじ込み締結して前記鍔付きピン６を固定し、もって外側継手管２と内側継手管３の嵌め合わせ状態を結合し、鋼管１、１の接続を達成する。
【００１６】
なお、雌ネジ部材５’は、そのネジ孔５ｂを中心として起立するネジ筒５ａを備え、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで連続するようにねじ切りした構成とする。一方、鍔付きピン６’には、その先端面に前記ネジ筒５ａを受け入れる深さ、形状の座ぐり穴６ｃを形成した構成で実施することも好ましい。
また、雌ネジ部材５又は５’は、内側継手管３のピン孔３ｃの位置毎に独立して内側継手管３の内周面に固定する独立部材として構成する場合（図３Ａを参照）のほか、図３Ｂに示した雌ネジ部材５０のように、内側継手管３の内周面に固定するリング形状部材として構成し、内側継手管３の各ピン孔３ｃの位置毎に、中心がピン孔３ｃの中心と一致する配置で複数のネジ孔５ｂを形成した構成で実施することも好ましい。
【００１７】
なお、本発明の継手構造を実施する鋼管１は、横断面が円形の丸管に限らない。角管、或いは楕円管などの接続にも全く同様に実施できる。この場合、内外の継手管２、３の横断面形状は、鋼管１と同形状とされる。
同様に、ピン材６又は６’の軸部の横断面も円形に限る理由はない。特に、鋼管が角管である場合には、ピン材の横断面も四角形（正方形又は長方形）で実施することができる。横断面が多角形のピン材も使用可能である。
更に、鋼管の形態も真っ直ぐな直管に限らない。使用の必要に応じて湾曲ないし屈曲された鋼管の接続にも全く同様に適用できる。
【実施例１】
【００１８】
次に、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
先ず図１と図２は、軸線方向に前後する２本の鋼管１、１を、接続前と接続後の配置関係に置いて示している。図３〜図６は、継手構造の詳細を示している。
本実施例の場合、鋼管１の単位長さは約６ｍ、外径はφ１０００ｍｍ余の大きさとされ、図中右方の鋼管１の端部（図中左端部）に外側継手管２を取り付け、左方の鋼管１の端部（図中右端部）に、前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けた構成とされている。左右方向に前後する鋼管１、１同士は、前記外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を密接に嵌め合わせて接続する（図２）。
なお、図１と図２に示した鋼管１は、一側端部に外側継手管２を、他側の端部に内側継手管３を互い違いに取り付けた構成を示しているが、この限りではない。異なる実施形態として、一方の鋼管１の両端部に外側継手管２を取り付け、他方の鋼管１の両端部には前記外側継手管２の中空部内へ嵌め込む内側継手管３を取り付けた構成とし、この種の鋼管１、１を前後に互い違いの配置に並べて組み合わせ接続する構成で実施することもできる。
【００１９】
図４〜図６に示した実施例の場合、鋼管１の管壁厚さは１０ｍｍ程度であるのに対して、外側継手管２及び内側継手管３は、鋼管１よりも強度が優越するように、その管壁厚さを１６ｍｍとやや厚肉とし、長さは３８０ｍｍ程度の鋼管材に加工した構成とされている。外側継手管２の内径はφ９８４ｍｍであるのに対して、内側継手管３の外径はφ９７６ｍｍで、内外の継手管３と２は全周に平均約４ｍｍの隙間（嵌め合い公差）で密接に嵌め合せる構成とされている。各継手管２、３の基端部は、鋼管１の端部と突き合わせて全周溶接により一体的に接合されている。
上記外側継手管２の先端部２ａが、内側継手管３の基端部の外周部位に形成された厚肉断面の段部３ｂへ突き当たった状態が、両管の嵌め合わせ完成状態となる構成とされている（図５参照）。
【００２０】
上記構成の鋼管１、１は、内側継手管３を外側継手管２の中空部内へ嵌め込み、外側継手管２の先端部２ａが内側継手管３の段部３ｂへ突き当たった嵌め合わせ完成状態において、両継手管２、３の管軸方向の中間部位（図１と図２では略中央部を示すが、この位置には限らない。）であって、しかも円周方向に一定の間隔を開けた複数の位置（図３では１８等分の位置）に、両継手管２、３の中心Ｏから放射方向外向きの中心線Ｎを共有する配置（図３を参照）で、口径がφ４９程度で同一大きさのピン孔２ｃ、３ｃが設けられている（図４及び図５を参照）。
【００２１】
図３Ａと図４〜図６Ａに示した実施例１は、内側継手管３の内周面における各ピン孔３ｃの位置毎に、図８Ａに詳示したように中心部にネジ孔５ｂを設けた平板形状（円板形状）の雌ネジ部材５が、内側継手管３の各ピン孔３ｃの位置毎に、同ピン孔３ｃの中心とネジ孔５ｂの中心とを一致させて、個別に同内周面へ密接させ、溶接により固定して設置されている。
因みに、雌ねじ部材５を内側継手管３の内周面へ設置する作業は、当該内側継手管３を鋼管１の端部へ接合する作業工程の以前に、工場等における作業として精密に行っておく。
【００２２】
ここで上記雌ネジ部材５の平板形状の厚さ寸法について説明する。例えばパイプルーフ工法の施工、あるいは鋼管杭の埋め込み施工に際しては、通例、同鋼管１の中空部内に掘進機の中掘りオーガーを通し、同中掘りオーガーで中堀りを行いつつ、当該鋼管１の地盤中への押し込み工程を進める。
その関係上、雌ネジ部材５は、図８Ａに示した実施例のように、薄い円板形状に形成して、同平板の厚さ（内側継手管３の内周面からのせり出し高さの寸法）が、中掘りオーガーの出入り動作に支障とならず、しかも後述するボルト締めに対して必要十分なネジ止め強度を発揮する条件を満たす構成とされている。因みに、図８Ａに示す雌ネジ部材５の板厚は、一例として１２ｍｍの厚さに形成している。
しかし、厚さ１２ｍｍの平板へネジ孔５ｂを加工した構成では、強度上の観点で、その有効ネジ長さがネジ接合の強度に不足する事態も懸念される。そこで前記有効ネジ長さを必要十分に確保する手段として、図８Ｂに異なる実施例として示した雌ネジ部材５’を使用するのが有効的である。この雌ネジ部材５’は、外側面に突き出るネジ筒５ａを設けた構成であり、ネジ孔５ｂはネジ筒５ａの先端まで延長されている。前記のネジ筒５ａは、雌ねじ部材５’の外側面から内側継手管３のピン孔３ｃに向かって立ち上がる。よって図６Ｂに示した実施例２のとおり、上記中掘りオーガーの出入り動作にネジ筒５ａは一切支障とならない。もっとも、内側継手管３は外側継手管２の中空部内へ嵌める関係上、ネジ筒５ａのせいは、内側継手管３のピン孔ｃの深さ以内に構成することが肝要である。図６Ｂに示した実施例２の場合、ネジ筒５ａのせいは、一例として５ｍｍとし、もって雌ネジ孔５ｂの有効ネジ長さは１７ｍｍに延長されている。
なお、図８Ｂに示した実施例において、雌ネジ部材５’の外側面（内側継手管３の内周面と接する面）に見られる段差部５ｃは、内側継手管３の上記ピン孔３ｃと同径に形成された位置決め用段差である。当該雌ネジ部材５’を内側継手管３のピン孔３ｃの中心と一致させる際に、前記位置決め用段差５ｃをピン孔３ｃの口縁へ嵌めると、位置決めと仮固定ができて安定する。したがって、当該雌ネジ部材５’を内側継手管３の内周面へ全周溶接で固定する作業に至便である。
【００２３】
もっとも雌ネジ部材の構成は、上記図３Ａ及び図８Ａ、Ｂに示した実施例のように内側継手管３の内周面における各ピン孔３ｃの位置毎に個別、独立した平板部材として固定し設置する構成に限らない。
図３Ｂに例示した実施例のように、同じ内側継手管３の内周面における上記ピン孔３ｃが配列された円周線に沿った位置に、円環材（リング形状部材）として形成した雌ネジ部材５０を固定し設置した構成で同様に実施することもできる。勿論、円環材（リング形状部材）として構成した雌ネジ部材５０には、内側継手管３の周方向に間隔を開けて設けた各ピン孔３ｃの中心と一致する位置毎にネジ孔を設け、或いは同ネジ孔と同心にネジ筒を起立させた構成で実施される。
但し、この円環材（リング形状部材）として構成した雌ネジ部材５０は、完全円の構成で実施する構成に限らない。例えば周方向に二つ割り又は三ツ割に分割した構成として、各分割片を内側継手管３の内周面の周方向へ順次列状に連続する配置に固定して設置し、もって最終的に円環状に完成する構成で実施することも好都合である。このような分轄型で構成すれば、当該円環状の雌ネジ部材５０の外周面に各ネジ孔と一連のネジ筒を起立させた構成の場合に、内側継手管３の内周面へ嵌め込み設置する作業が容易になるので好ましい。
【００２４】
以上に説明した各構成要素の準備と工作は、通例は全て工場加工として精密に行うことが通例である。そして、出来上がった鋼管１を、パイプルーフ工法や鋼管杭等の施工現場へ運び込み、同鋼管１を地盤中へ押し込む作業工程の進捗の途中で、鋼管１、１同士の接続を次の要領にて行う。
図１と図２に示した実施例の場合は、先行して施工した図中左側の鋼管１の後端へ取り付けた内側継手管３に対して、次順の鋼管１（右側に位置する鋼管）の左端に、外側継手管２を取り付けた構成で相対峙させている。そして、内外の継手管２、３は、各々の対応するピン孔２ｃと３ｃの位置関係を見定め、且つ両管の中心線が一致する配置として内外の継手管３、２の嵌め合わせ作業を進める。こうして内外の継手管３、２の嵌め合わせ作業を進めると、図４から図５に例示した経緯で、外側継手管２の先端２ａが内側継手管３の奥端の段部３ｂへ突き当たった嵌め合わせ完了段階で、両継手管のピン孔２ｃと３ｃの位置が一致する。そこで外側継手管２のピン孔２ｃから、内側継手管３の対応するピン孔３ｃに向かって鍔付きピン６の挿し込みを行い、同鍔付きピン６の先端を雌ネジ部材５の外側面へ当接させる。
【００２５】
図５及び図６Ａに示した実施例１の場合、鍔付きピン６には、図７Ａに示したものが使用されている。この鍔付きピン６の軸部は、鋼管１、１を通じて当該継手部に負荷される押し込み力や地盤の土圧等に起因する負荷に十分に耐え得る大きさの外径と横断面積で構成されている。例えば各継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの口径が上記したφ４９ｍｍである場合に、鍔付きピン６の軸部外径は、その全周に平均約０．５ｍｍの嵌め合い公差を有するようにφ４８ｍｍ程度に形成されている。また、当該鍔付きピン６の中心部の軸方向には口径がφ１７ｍｍのボルト通し孔６ａが貫通状態に設けられている。
鍔付きピン６の外端部（上端部）に形成された鍔部６ｂは、当該ピン６の軸部を上記したようにピン孔２ｃ及び３ｃへ挿し込んだ際、同ピン６の先端が雌ネジ部材５の外側面に接するのと同時期に、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たって止まる寸法仕様で構成されている。鍔部６ｂはまた、当該継手部に土圧作用等の外力が負荷され、鍔付きピン６に上記図１０に基づいて説明した回転挙動を生じた際には、回転挙動の阻止に効果的な機能を発揮する。この鍔部６ｂの厚さも、鋼管１を地盤中へ押し込む際にできるだけ地盤との摩擦抵抗が小さく、しかも前記回転挙動の阻止作用が、後述する鋼管１、１の接続強度を確保する上で必要な強度、剛性を発揮するように、例えば高さ（厚さ）９ｍｍ、外径はφ５５ｍｍ（ピン外径との差寸は７ｍｍ）程度の平たい形状に形成されている。
【００２６】
図５及び図６Ａに示した実施例１は、上記図７Ａに示す形状、構造の鍔付きピン６と、及び図８Ａに示す形状、構造の雌ネジ部材５を使用した継手構造の接続状態を示しており、敢えて言えば請求項１に係る発明の実施例でもある。
即ち、外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を嵌め込み、両継手管２、３のピン孔２ｃ、３ｃの中心を一致させて、鍔付きピン６の軸部をピン孔２ｃ及び３ｃへ挿し込み、その先端を雌ネジ部材５の外側面へ接触させている。その上で、抜け止め用のボルト７を鍔付きピン６のボルト通し孔６ａへ通し、雌ネジ部材５のネジ孔５ａへねじ込み強く締結して鍔付きピン６を固定することにより、外側継手管２と内側継手管３を結合した継手構造を示している。
【００２７】
一方、図６Ｂに示した実施例２は、上記図７Ｂに示す形状、構造の鍔付きピン６’と、及び図８Ｂに示す形状、構造の雌ネジ部材５’とを使用した継手構造の接続状態を示しており、これは請求項２に係る発明の実施例に相当する。
上記の段落番号００２２で既に説明したように、継手構造の強度上の観点で、図８Ａに示す平板形状の雌ネジ部材５のネジ孔５ａでは、有効ネジ長さがネジ接合の強度に不足すると懸念される場合に、図８Ｂに示した雌ネジ部材５’のように、外側面に突き出るネジ筒５ａを設けた構成を採用するのが有効的である。前記ネジ筒５ａは、雌ねじ部材５’の外側面から内側継手管３のピン孔３ｃに向かって立ち上がるから、図６Ｂに示すとおり、上記中掘りオーガーの出入り動作には一切支障とならないし、また、内側継手管３と外側継手管２との嵌め合わせにも支障を来さない。
図８Ｂに示した雌ネジ部材５’が、ネジ筒５ａを有する形態であることに対応して、図６Ｂに示す鍔付きピン６は、その先端面に、前記ネジ筒５ａを受け入れて、同ピン６の先端面を雌ネジ部材５へぴったり面接触させる座ぐり穴６ｃが、ネジ筒５ａの外径よりも大きい口径で、且つネジ筒５ａの突き出し高さよりも深い凹部として形成されている。また、鍔付きピン６の鍔部６ｂには、ボルト通し孔６ａを中心として、同孔６ａへ挿入したボルト７の頭を鍔部６ｂの上面より以下に沈ませる深さの座ぐり穴６ｄが、同ボルト頭よりも少し大きい口径と深さの凹部として形成されている。したがって、図６Ｂに示す実施例２の場合は、ボルト７の頭７ａが、鋼管１を地盤中へ押し込む際に有害な抵抗を生じさせる懸念はない。
図６Ｂの実施例２に使用するボルト７は、図９に例示したように、円柱形状のボルト頭７ａの上面中央に、当該ボルト７を回す工具であるレンチ（図示は省略）を装着して回転するための六角穴７ｂを設けた構成とされている。前記円柱形状のボルト頭７ａを有するボルト７を使用する理由は、鍔付きピン６の鍔部６ｂに設ける座ぐり穴６ｄの口径を小さくする配慮に基づく。したがって、前記の配慮を要しないときは、ボルト７の頭部７ａの形状は、図示した円柱形状に限らず、四角形又は六角形の頭であってもよい。或いはドライバーを差し込むプラス又はマイナス形状の溝を備えた皿頭のボルトを使用しても良い。
【００２８】
上記図６Ａに示す実施例１、或いは図６Ｂに示す実施例２のいずれであっても、継手の組み立て（接続）作業としては、施工（押し込み等）方向に前後する配置とした鋼管１、１における外側継手管２の中空部内へ内側継手管３を規定位置まで嵌め合わせて、各継手管２、３の対応するピン孔２ｃ、３ｃの中心を一致させる。しかる上で、外側継手管２のピン孔２ｃから内側継手管３のピン孔３ｃに向かって、鍔付きピン６又は６’を挿し込む。鍔付きピン６又は６’は、図５と図６に例示したように、ピン孔２ｃから３ｃへと進入してゆき、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ接して止まるのと同時期に、鍔突きピン６又は６’の下端面は、内側継手管３のピン孔３ｃを通って、雌ネジ部材５の外側面へ接する。
このとき図６Ｂに示す実施例２の場合は、雌ネジ部材５’のネジ筒５ａが、鍔付きピン６’の先端面に設けた座ぐり穴６ｃの中に収まり、雌ネジ部材５’のネジ孔５ｂの中心と、鍔付きピン６のボルト通し孔６ａの中心とが一致した状態となる。
【００２９】
続いて、上記の鍔付きピン６（又は６’、以下同じ）のボルト通し孔６ａへ抜け止め用のボルト７を挿入する。同ボルト７は雌ネジ部材５（又は５’、以下同じ）のネジ孔５ｂへ到達するから、同ボルト７を正転方向へ回すことにより、ネジ孔５ｂへねじ込み締結して鍔付きピン６の抜け止めと固定が達成される。前記ボルト７を強く締結することにより、鍔付きピン６は強力に固定化され、嵌め合わせた外側継手管２と内側継手管３の強固な接続（結合）が完成する。
外側継手管２と内側継手管３には、図３の例では円周方向に１８個のピン孔２ｃと３ｃの対が設けられている。よって、各々のピン孔２ｃと３ｃへ計１８本の鍔付きピン６を挿入し、それぞれをボルト７で強く締結することにより、当該継手構造による鋼管１、１の接続は必要十分な強度と剛性で達成される。したがって、鋼管１に作用する土圧等の大きな負荷に対しても十分に耐える強度と剛性を備えた継手構造を実現できる。しかも本発明の継手構造は、平易な接続作業の内容で、速やかに一定の品質で完成する。
【００３０】
本発明によれば、鋼管の施工方向（押し込み方向など）に前後する配置とした鋼管１、１の接合を、各鋼管１へ取り付けた外側継手管２と内側継手管３とを嵌め合わせ、両継手管２、３の相対応するピン孔２ｃと３ｃへ結合用の鍔付きピン６を挿し込み、更に同鍔付きピン６を抜け止め用のボルト７で強固に締結して固定する構成であるから、接続作業（継手の組み立て作業）に格別の熟練を要さず、強度及び剛性に優れた接続を簡単に速やかに効率の良い作業内容で進めることができ、工期短縮の要請にも十分応えられる。また、品質管理が容易なので現場作業に適する。
もとより、予期せぬ事情で、又は施工条件の変化などで鋼管１の押し込み施工等を中止するだけでなく、既設鋼管の引き抜き等を余儀なくされた場合でも、上記ボルト７を緩めて抜き外し、鍔付きピン６を各ピン孔２ｃ、３ｃから抜き外し、内側継手管３を外側継手管２から抜き外すことにより、解体・分離も容易に行える。しかも前記解体・分離の際に内側継手管３及び外側継手管２を一切損傷させないので、同鋼管１の再利用に何の支障もなく、経済性が高い。
【００３１】
最後に、本発明の上記継手構造を構成する内外の継手管２、３を結合する鍔付きピン６の耐荷重性能、ひいては鋼管同士の接続強度を確認する目的で行った、図１０に示す耐荷重性能試験の内容について説明する。
既に段落番号００１２において簡単に説明したが、図１０のように鍔付きピン６で結合した外側継手管２と内側継手管３に引っ張り荷重Ｐが作用した際に、同鍔付きピン６は若干の回転挙動を生ずる。
即ち、外側継手管２と内側継手管３が引っ張り荷重Ｐを受けると、鍔付きピン６は、内外の継手管３、２それぞれのピン孔３ｃと２ｃの孔縁を介して回転モーメントの作用を受ける。図１０では、鍔付きピン６は右回りの回転挙動を生じている。しかし、鍔付きピン６は、上端に鍔部６ｂを有するため、前記回転挙動に対しては、鍔部６ｂが外側継手管２の外周面へ突き当たって（又は引っ掛かって）抵抗し、それ以上の回転挙動を阻止する。
前記鍔部６ｂによる回転阻止の作用効果については、耐荷重性能試験の結果を示した図１２に、荷重−変形性能を実線で表示した通りになる。即ち、図１０の鍔付きピン６の場合は、変位が２０ｍｍに延びて局限荷重が約４７０ＫＮに達した。
一方、円柱形状で鍔部を持たないピン６’ついて、図１１に示す要領で行った耐荷重性能試験の結果は、同じ図１２中に荷重−変形性能を点線で示したように、変位が１５ｍｍ程度において３５０ＫＮ程度の極限荷重を示すにすぎない。
上記のように鍔部６ｂを有する鍔付きピン６は、円柱形状で鍔部を持たないピン６’に比して、耐荷重性能が格別に優れている。従って、鍔付きピン６を使用した鋼管の継手構造の強度及び剛性が優れていることは明らかである。
【００３２】
以上に本発明を図示した実施例に基づいて説明したが、もとより本発明は各実施例の構成、作用に限定されるものではない。いわゆる当業者が必要に応じて行う設計変更に類する変更、応用の範囲まで含む技術的思想であることを念のため申し添える。
【符号の説明】
【００３３】
１ 鋼管
２ 外側継手管
２ａ 先端部
３ 内側継手管
３ａ 先端部
３ｂ 段部
２ｃ、３ｃ ピン孔
５、５’、５０ 雌ネジ部材
５ａ ネジ筒
５ｂ ネジ孔
６、６’ 鍔付きピン
６ａ ボルト通し孔
６ｂ 鍔部
６ｄ 座ぐり穴
７ ボルト
７ａ ボルト頭
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接続する一方の鋼管の端部に外側継手管を取り付け、他方の鋼管の端部には前記外側継手管の中空部内へ嵌め込む内側継手管を取り付けて、前記外側継手管内へ内側継手管を嵌め合わせて鋼管同士を接続する継手構造において、
前記内側継手管と外側継手管にはそれぞれ、両継手管を嵌め合わせると孔の中心が一致する配置のピン孔が、周方向に間隔を開けた複数位置に設けられており、
前記内側継手管の内周面に、ネジ孔を設けた雌ネジ部材が、同ネジ孔の中心を内側継手管の前記ピン孔の中心と一致させた配置で固定され、
外側継手管の中空部内へ内側継手管が嵌め込まれて中心が一致する配置とされた両継手管のピン孔へ挿し込む結合用のピンは、外端部に外側継手管の外周面へ突き当たる鍔部を有する鍔付きピンであり、中心部にボルト通し孔が貫通されており、この鍔付きピンは外側継手管のピン孔から内側継手管のピン孔へ先端が前記雌ねじ部材へ接するまで挿し込まれ、
前記鍔付きピンの前記ボルト通し孔を通じて挿入した抜け止め用のボルトが前記雌ネジ部材のネジ孔へねじ込まれ締結して前記鍔付きピンが固定され、外側継手管と内側継手管の嵌め合わせ状態が結合されていることを特徴とする、鋼管の継手構造。
【請求項２】
雌ネジ部材は、ネジ孔を中心として起立するネジ筒を備え、ネジ孔はネジ筒の先端まで連続するようにねじ切りした構成とされ、一方、鍔付きピンには、その先端面に前記ネジ筒を受け入れる深さ及び形状の座ぐり穴が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した鋼管の継手構造。
【請求項３】
雌ネジ部材は、内側継手管のピン孔の位置毎に独立して内側継手管の内周面に固定する独立部材として構成され、又は内側継手管の内周面にピン孔の周方向配列に沿って固定するリング形状部材に構成され、それぞれには内側継手管の各ピン孔の中心と一致する配置でネジ孔が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鋼管の継手構造。
【請求項１】
接続する一方の鋼管の端部に外側継手管を取り付け、他方の鋼管の端部には前記外側継手管の中空部内へ嵌め込む内側継手管を取り付けて、前記外側継手管内へ内側継手管を嵌め合わせて鋼管同士を接続する継手構造において、
前記内側継手管と外側継手管にはそれぞれ、両継手管を嵌め合わせると孔の中心が一致する配置のピン孔が、周方向に間隔を開けた複数位置に設けられており、
前記内側継手管の内周面に、ネジ孔を設けた雌ネジ部材が、同ネジ孔の中心を内側継手管の前記ピン孔の中心と一致させた配置で固定され、
外側継手管の中空部内へ内側継手管が嵌め込まれて中心が一致する配置とされた両継手管のピン孔へ挿し込む結合用のピンは、外端部に外側継手管の外周面へ突き当たる鍔部を有する鍔付きピンであり、中心部にボルト通し孔が貫通されており、この鍔付きピンは外側継手管のピン孔から内側継手管のピン孔へ先端が前記雌ねじ部材へ接するまで挿し込まれ、
前記鍔付きピンの前記ボルト通し孔を通じて挿入した抜け止め用のボルトが前記雌ネジ部材のネジ孔へねじ込まれ締結して前記鍔付きピンが固定され、外側継手管と内側継手管の嵌め合わせ状態が結合されていることを特徴とする、鋼管の継手構造。
【請求項２】
雌ネジ部材は、ネジ孔を中心として起立するネジ筒を備え、ネジ孔はネジ筒の先端まで連続するようにねじ切りした構成とされ、一方、鍔付きピンには、その先端面に前記ネジ筒を受け入れる深さ及び形状の座ぐり穴が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載した鋼管の継手構造。
【請求項３】
雌ネジ部材は、内側継手管のピン孔の位置毎に独立して内側継手管の内周面に固定する独立部材として構成され、又は内側継手管の内周面にピン孔の周方向配列に沿って固定するリング形状部材に構成され、それぞれには内側継手管の各ピン孔の中心と一致する配置でネジ孔が形成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した鋼管の継手構造。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−１１０９５（Ｐ２０１３−１１０９５Ａ）
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１４３９９７（Ｐ２０１１−１４３９９７）
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６８３９）日鐵住金建材株式会社 (371)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（５９０００５７７１）株式会社富田製作所 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１７日（２０１３．１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２９日（２０１１．６．２９）
【出願人】（０００００６８３９）日鐵住金建材株式会社 (371)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【出願人】（５９０００５７７１）株式会社富田製作所 (11)
【Ｆターム（参考）】
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