鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎
【課題】良好な施工性および安定した品質を確保して建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できるとともに、継手部のせん断耐力を向上させることができる鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎を提供すること。
【解決手段】雌型継手５および雄型継手６にＬ−Ｌ継手の構造を採用したことで、継手部３における第１充填空間Ａや第２充填空間Ｂの土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ空間Ａ，Ｂ内部の洗浄を確実に行うことができ、さらに空間Ａ，Ｂ内部への充填材７の充填を密実に行うことができる。さらに、雄型継手６の脚部６１に突起が形成されているとともに突起を有する鋼板８が一対の雌型継手５の間に設けられていることで、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂの両方の充填材７を拘束できる。
【解決手段】雌型継手５および雄型継手６にＬ−Ｌ継手の構造を採用したことで、継手部３における第１充填空間Ａや第２充填空間Ｂの土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ空間Ａ，Ｂ内部の洗浄を確実に行うことができ、さらに空間Ａ，Ｂ内部への充填材７の充填を密実に行うことができる。さらに、雄型継手６の脚部６１に突起が形成されているとともに突起を有する鋼板８が一対の雌型継手５の間に設けられていることで、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂの両方の充填材７を拘束できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎に係り、詳しくは、互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管における一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造、および当該継手構造によって連結された複数の鋼管矢板本管を備えて構成される鋼管矢板基礎に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管矢板の継手構造として、隣り合う鋼管矢板の各々にスリットを有する円形継手鋼管を固定しておき、これらの継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を地中に連続して建て込み、継手鋼管内の土砂を掘削、洗浄した後に、継手鋼管内にモルタルを充填して鋼管矢板同士を連結する継手構造が一般的に利用されている。このような継手構造は、継手鋼管（Ｐ：パイプ）同士を互いに嵌合することからＰ（パイプ）−Ｐ（パイプ）継手（Ｐ−Ｐ継手）と呼称されている。
また、Ｐ−Ｐ継手の他に鋼管矢板の継手構造としては、軸方向にスリットを有する継手鋼管とＴ形鋼からなるＴ型の雄継手とを互いに嵌合させて鋼管矢板を連結するＰ−Ｔ継手（特許文献１参照）や、間隔をおいて平行に内向きに設置される一対のＬ形鋼による雌継手と、１つのＴ形鋼からなる雄継手とを互いに嵌合させて鋼管矢板を連結するＬ−Ｔ継手などが用いられることもある。
特許文献１に記載の嵌合継手部構造では、表面に複数個の突起が設けられた雄型嵌合継手である突起付Ｔ型鋼と、内面に複数個の突起が設けられた雌型嵌合継手である突起付継手鋼管とを嵌合させ、当該突起付継手鋼管の内部にモルタルを打設している。
【０００３】
以上のような従来の継手構造では、以下のような不都合があった。
先ず、Ｐ−Ｐ継手の場合には、継手相互が嵌合した状態の嵌合継手部に３つの空間が形成されるために、継手嵌合後に狭隘な継手部の各空間で土砂掘削や洗浄、モルタル充填などの各作業を行う必要がある。このことから、継手部の確実な洗浄および密実にモルタル充填を行うことが困難であり、品質が不安定になる可能性があることから、モルタルの付着強度が十分に確保されず、継手部のせん断耐力が確実に発揮できない可能性がある。
また、Ｐ−Ｔ継手やＬ−Ｔ継手においても、Ｐ−Ｐ継手の場合と同様に、継手嵌合空間が狭隘であるために、継手部の確実な洗浄および密実なモルタルの充填を行うことは困難であり、品質が不安定になる恐れがあるため、継手部のせん断耐力が確実に発揮できない可能性がある。さらに、Ｐ−Ｔ継手やＬ−Ｔ継手では、地震や土圧、水圧などにより鋼管矢板に水平力が作用した際に、鋼管矢板間に生じるせん断力が継手部に伝わり継手同士が相対的にずれることで、モルタルと継手との間で相対変位が生じてモルタルが膨張することにより、継手鋼管やＬ形鋼からなる雌継手が開く方向に変形することから、継手部の継手鋼管やＴ形鋼とモルタルとの付着力が低減し、継手部のせん断耐力がさらに低下してしまうという不都合も発生する。
【０００４】
以上のような従来の継手構造の不都合を解消し、継手部の土砂の掘削、洗浄およびモルタル充填に関する作業性を良好にするとともに、継手部のせん断耐力の確保を図った継手構造として、一対のＬ型鋼材のアーム部を内向きに配置した雌型継手と、一対のＬ型鋼材のアーム部を外向きに配置した雄型継手とを互いに嵌合させるＬ−Ｌ継手が提案されている（特許文献２参照）。
特許文献２に記載のＬ−Ｌ継手では、雌型継手と雄型継手における各Ｌ型鋼材で挟まれる本管外周面に、複数本の突起付き棒状鋼材を所定間隔で固定することで、モルタルとの付着強度を確実に発揮させることができ、優れたせん断耐力を確実に発揮することができるようになっている。さらに、Ｌ型鋼材の脚部長さが建て込み精度を確保するように適切に設定されている継手部であることにより、継手部が適度な嵌合余裕を有しているために、鋼管矢板の建て込み時のガイドとして用いることができ、かつ鋼管矢板の建て込みを高い精度で実施することができるようになっている。そして、嵌合継手内の土砂掘削洗浄およびモルタル等のセメント系常温硬化性材料（充填材）の充填作業に十分な空間を有しているために、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに嵌合継手内への充填材の充填を密実に行うことができる。従って、特許文献２に記載の継手構造では、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、鋼管矢板本管の外周面の棒状鋼材により充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、基礎全体の安定性を向上させることにより鋼管本数の低減や鋼管板厚の減少など建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２７７７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の継手構造では、本管外周面の、複数本の突起付き棒状鋼材と充填材との付着を期待する構造であり、本管とＬ型鋼材で囲まれる充填材からなる断面の本管側の両端部に大きな付着力が発生するため充填材に引張力が働き、最大せん断力が発揮した後すぐに充填材の長手方向、一方の本管から他方の本管に亘って斜めせん断ひび割れが生じる。最大せん断力発生後に斜めせん断ひび割れが生じると、せん断力が急激に低下することが知られており、これは地震による水平力や土圧などによる水平力を鋼管矢板基礎が受けた際、鋼管矢板同士に鉛直方向の相対的な変位が発生し、継手部でせん断抵抗力が発揮されるが、継手部の相対変形量が増加した際にせん断力が急激に低下するため吸収できるエネルギーが小さいためである。
【０００７】
本発明の目的は、良好な施工性および安定した品質を確保して建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できるとともに、安定した継手部のせん断耐力を発揮させることができる鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋼管矢板の継手構造は、互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管のうち一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造であって、前記雌型継手は、前記一方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雌Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材のアーム部が互いに近づく内向きに配置され、前記雄型継手は、前記他方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雄Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雄Ｌ型鋼材のアーム部が互いに離れる外向きに配置され、前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面には、凹凸が設けられ、前記一方の鋼管矢板本管の外周面における前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる領域には、当該領域の少なくとも一部を覆うとともに、表面に凹凸が形成された板状部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
以上の本発明によれば、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面と、一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる鋼管矢板本管の外周面に設けた板状部材の外周面とに凹凸を設けることで、これらの凹凸により、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部と、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部とアーム部との境界部分同士を結ぶ仮想面（以下、単に境界仮想面という）と、他方の鋼管矢板本管との間の充填空間（以下、第１充填空間という）に充填された充填材を拘束できる。特に、板状部材を設けることで、境界仮想面と、雌Ｌ型鋼材と、当該雌Ｌ型鋼材が設けられている一方の鋼管矢板本管側との間（以下、第２充填空間という）に充填された充填材も拘束できるため、せん断耐力を向上できる。また、従来ある鋼管矢板本管に板状部材を溶接などの方法により設けるだけでせん断耐力を向上でき、コストの増加を最小限に抑えることができる。さらに、本発明では、雌型継手および雄型継手にＬ−Ｌ継手の構造を採用しているため、前記特許文献２の継手構造と同様に、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに嵌合継手内への充填材の充填を密実に行うことができる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、前述のように各Ｌ型鋼材と充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できる。
【００１０】
この際、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記板状部材の前記鋼管矢板本管の外周方向に沿った幅寸法は、前記雄Ｌ型鋼材の脚部の前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さ寸法の２倍未満に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、鋼管矢板本管の外周方向に沿った板状部材の凹凸部分の幅寸法（以下、単に雌側凹凸幅寸法という）と、鋼管矢板本管の連結方向に沿った雄Ｌ型鋼材脚部の凹凸部分の長さ寸法（以下、単に雄側凹凸長さ寸法という）の設定により、せん断破壊のメカニズムを適切にコントロールでき、安定したせん断耐力を発揮できる。すなわち、雌側凹凸幅寸法が雄側凹凸長さ寸法の２倍を超える場合、第１充填空間にせん断破壊面が生じてしまう可能性がある。第１充填空間における鋼管矢板本管の連結方向に沿った寸法（以下、単に本管連結方向寸法という）は、第２充填空間の本管連結方向寸法よりも大きいため、高さ位置によりせん断破壊面の本管連結方向の位置が大きくずれてしまう。このため、充填材の引っ張りに伴う曲げ破壊が引き起こされ、垂直方向に対して斜めのせん断ひび割れ（以下、単に斜めせん断ひび割れという）が生じやすくなり、せん断耐力が急激に低下する恐れがある。これに対して、本発明では、雌側凹凸幅寸法を雄側凹凸長さ寸法の２倍未満として、第１充填空間にせん断破壊面を生じさせずに、第２充填空間にせん断破壊面を生じさせることで、高さによるせん断破壊面の本管連結方向の位置ずれを最小限に抑えることができる。このため、斜めせん断ひび割れの発生を抑制でき、安定したせん断耐力を発揮できる。
なお、雌側凹凸幅寸法は、雄側凹凸長さ寸法の１倍以上とすることが好ましく、すなわち、１倍未満とした場合には、前述したようなせん断耐力の向上という効果が十分に発揮できないためである。
【００１１】
さらに、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さが、前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部における前記連結方向に沿った長さよりも長く設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、雌型継手の曲げ剛性を雄型継手よりも高くすることで、打設時は雄型継手が雌型継手より、曲げ剛性が低いため変形性能が高く雄型継手と雌型継手が競り合った状態になっても雄型継手が変形することで打設抵抗が低くなり、効率よく打設できることに加えて、せん断耐力を発揮する際には雄型継手の変形を、雄形継手より剛性の高い雌型継手が外側から押さえ込むことで抑制でき、高いせん断耐力を発揮できる。
【００１２】
また、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記一対の雄Ｌ型鋼材の板厚は、前記一対の雌Ｌ型鋼材の板厚よりも小さく設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、打設時に継手が競った場合に雄型継手を変形しやすくすることができ、打設抵抗を小さく抑えることができる。また、雌型継手の剛性を雄型継手よりも高くすることで、せん断耐力を発揮する際の継手の変形を抑制でき、高いせん断耐力を発揮できる。
【００１３】
一方、本発明の鋼管矢板基礎は、前記いずれかの鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板本管同士が連結されたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述したように、Ｌ−Ｌ継手の構造を採用したことで、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに第１充填空間と第２充填空間の充填材を拘束できる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、各Ｌ型鋼材と充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明の鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎によれば、Ｌ−Ｌ継手の嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに第１充填空間と第２充填空間の充填材を拘束できる。そして、雌型継手および雄型継手の各Ｌ型鋼材間に充填材を確実に充填することができ、充填材と各Ｌ型鋼材との付着を高めて継手部のせん断耐力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管矢板基礎を示す平面図および断面図である。
【図２】前記鋼管矢板基礎における鋼管矢板の継手構造を示す断面図である。
【図３】前記鋼管矢板の雄型継手の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】前記鋼管矢板の雌型継手と鋼板の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例の試験体を示す側面図である。
【図６】前記実施例の試験体を示す横断面図である。
【図７】比較例１の試験体を示す横断面図である。
【図８】比較例２の試験体を示す横断面図である。
【図９】実施例、比較例１，２の試験結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の変形例に係る鋼管矢板の鋼板の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、本実施形態の鋼管矢板基礎１は、河川や海岸近傍などに設けられる橋の橋脚を支持する井筒基礎であって、川底や海底の地盤Ｇに貫入される複数の鋼管矢板２を平面円形に並設するとともに、これらの鋼管矢板２同士を継手部３を介して互いに連結して構成されている。各鋼管矢板２は、図２に示すように、それぞれ円形鋼管からなる鋼管矢板本管４（以下、単に本管４という）と、当該本管４の側面に設けられる雌型継手５と、この雌型継手５の反対側の側面に設けられる雄型継手６とを有して構成されている。そして、継手部３は、隣り合って打設される一対の鋼管矢板２のうち、一方（図２における下側）の鋼管矢板２Ａの雌型継手５と、他方（図２における上側）の鋼管矢板２Ｂの雄型継手６とが互いに嵌合するとともに、嵌合した雌型継手５および雄型継手６で構成される空間Ａ，Ｂにモルタルなどのセメント系常温硬化性充填材７（以下、単に充填材７という）を充填することで、鋼管矢板２Ａ，２Ｂ同士を連結するように構成されている。
【００１８】
雌型継手５は、一方の鋼管矢板２Ａにおける本管４の外面に固定される一対の雌Ｌ型鋼材５０を有して構成され、これら一対の雌Ｌ型鋼材５０は、それぞれ本管４の外面に溶接固定されて本管４外面から外方に延びる脚部５１と、この脚部５１の先端から略直角に折れ曲がるアーム部５２とを有して断面略Ｌ字形に形成されている。そして、一対の雌Ｌ型鋼材５０は、各々のアーム部５２の先端が互いに近づく内向きに配置され、これらのアーム部５２の先端間に雄型継手６を受け入れる開口部５３を有して構成されている。
【００１９】
雄型継手６は、他方の鋼管矢板２Ｂにおける本管４の外面に固定される一対の雄Ｌ型鋼材６０を有して構成され、これら一対の雄Ｌ型鋼材６０は、それぞれ本管４の外面に溶接固定されて本管４外面から外方に延びる脚部６１と、この脚部６１の先端から略直角に折れ曲がるアーム部６２とを有して断面略Ｌ字形に形成されている。そして、一対の雄Ｌ型鋼材６０は、各々のアーム部６２の先端が互いに離れる外向きに配置されるとともに、各脚部６１が雌型継手５の開口部５３に挿通されるようになっている。また、雄Ｌ型鋼材６０は、図３にも示すように、一対の脚部６１が互いに対向する側の表面に縞状の突起６３（凹凸）を有した縞鋼板から形成され、この縞鋼板を折り曲げたアーム部６２の外側表面にも縞状の突起６３が形成されている。さらに、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の水平方向（鋼管矢板本管４の連結方向）の長さは、雌Ｌ型鋼材５０の脚部５１の長さよりも長く設定されている。また、雄Ｌ型鋼材６０の板厚は、雌Ｌ型鋼材５０の板厚よりも小さく設定されている。
【００２０】
また、一方の本管４の外面における雌型継手５の脚部５１間には、当該領域の上端から下端にかけての部分を覆うように鋼板８（板状部材）が溶接固定されている。この鋼板８は、図４にも示すように、表面に縞状の突起８１（凹凸）を有した平板状の縞鋼板を一部ずつ徐々に曲げることで本管４と同じ曲率の円弧板状に形成されている。そして、鋼板８は、突起８１が設けられた面が他方の本管４に対向するように一方の本管４に固定されている。また、鋼板８の円弧方向に沿った幅寸法（折り曲げ前の寸法（雌側凹凸幅寸法））Ｙは、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の延出方向に沿った長さ寸法（雄側凹凸長さ寸法）Ｘの２倍未満の値に設定されている。
【００２１】
以上の継手部３において、雌型継手５と雄型継手６を図２に示すように嵌合させることで、雄Ｌ型鋼材６０における各脚部６１と、脚部６１とアーム部６２との境界部分同士を結ぶ境界仮想面と、他方の本管４の外面とで囲まれた位置には、充填材７が充填される第１充填空間Ａが形成される。境界仮想面と、一方の本管４の外面と、雌Ｌ型鋼材５０とで囲まれた位置には、第１充填空間Ａに連続して充填材７が充填される第２充填空間Ｂが形成される。
この際、雄型継手６の表面に縞状の突起６３が形成されるとともに、表面に縞状の突起８１が形成された鋼板８が一方の本管４に設けられていることで、雄型継手６と第１充填空間Ａの充填材７との付着、一方の本管４と第２充填空間Ｂの充填材７との付着がそれぞれ高まり、継手部３のせん断耐力が向上できるように構成されている。
【００２２】
以上の本実施形態によれば、雌型継手５および雄型継手６にＬ−Ｌ継手の構造を採用したことで、継手部３における第1充填空間Ａや第２充填空間Ｂの土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ空間Ａ，Ｂ内部の洗浄を確実に行うことができ、さらに空間Ａ，Ｂ内部への充填材７の充填を密実に行うことができる。さらに、雄型継手６の脚部６１に突起６３が形成されているとともに突起８１を有する鋼板８が一対の雌型継手５の間に設けられていることで、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂの両方の充填材７を拘束できる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した充填材７の品質が確保できるとともに、雌型継手５および雄型継手６と充填材７との付着を高めて、継手部３のせん断耐力の向上を図ることができる。また、地震による水平力や土圧などによる水平力を鋼管矢板基礎１が受けた際に、鋼管矢板２同士に鉛直方向の相対的な変位が発生し、継手部３でせん断抵抗力が発揮されるが、本実施形態では継手部３の相対変形量が増加しても安定したせん断耐力を発揮できることで大きなエネルギーを吸収し続けることができるため、鋼管矢板基礎１全体に及ぼす損傷を大幅に低減することができる。
【００２３】
また、雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満に設定されているため、第１充填空間Ａが凹凸で拘束されている面積の方が、第２充填空間Ｂが凹凸で拘束されている面積よりも大きくなり、第１充填空間Ａの安定性が勝るために第１充填空間Ａにせん断破壊面を生じさせずに、当該第１充填空間Ａよりも本管連結方向の寸法が小さい第２充填空間Ｂにせん断破壊面を生じさせることができる。よって、斜めせん断ひび割れの発生を抑制でき、安定したせん断耐力を発揮できる。さらに、雄Ｌ型鋼材６０の板厚が雌Ｌ型鋼材５０の板厚よりも小さいため、打設抵抗を抑制できるとともに、せん断耐力を発揮する際の継手部３の変形を抑制でき、高いせん断力を発揮できる。そして、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の鋼管矢板本管４の連結方向の長さを雌Ｌ型鋼材５０の脚部５１の長さよりも長くしているため、せん断耐力を発揮する際の継手部３の変形を抑制でき、高いせん断力を発揮できる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、雌型継手５の脚部５１間に突起８１を有する鋼板８を設けることの効果と、雌側凹凸幅寸法Ｙを雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満にすることの効果とを確認した。
【００２５】
最初に、試験体について説明する。先ず、実施例の試験体を作製するにあたり、図５および図６に示すように、一面に半径が４００ｍｍ〜８００ｍｍの円弧状の面（円弧面）９２を有する一対の支柱９１と、互いに対向する面に円弧面９２と同じ曲率の円弧面９４を有する載荷柱９３とを準備した。そして、一方の支柱９１の円弧面９２と載荷柱９３の一方の円弧面９４とに、それぞれ一対ずつの雄Ｌ型鋼材６０からなる雄型継手６を固定した。雄Ｌ型鋼材６０は、表面に突起６３が設けられるとともに板厚が６ｍｍの縞鋼板を折曲することで形成され、幅寸法（雄側凹凸長さ寸法Ｘ）が１５０ｍｍの脚部６１と、幅寸法が９０ｍｍのアーム部６２とを有している。また、他方の支柱９１の円弧面９２と載荷柱９３の他方の円弧面９４とに、それぞれ一対ずつの雌Ｌ型鋼材５０からなる雌型継手５を固定するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材５０の間に円弧面９２と同じ曲率を有する円弧板状の鋼板８を固定した。この雌Ｌ型鋼材５０は、板厚が９ｍｍの鋼板を折曲することで形成され、幅寸法が１３０ｍｍの脚部５１と、幅寸法が９０ｍｍのアーム部５２とを有している。鋼板８は、表面に突起８１を有するとともに、雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満の２５０ｍｍに設定されている。なお、雄Ｌ型鋼材６０と雌Ｌ型鋼材５０と鋼板８の高さ寸法（図５の上下方向の寸法）は、１ｍに設定されている。
そして、一対の支柱９１をその間に載荷柱９３を配置できるように地盤Ｇ１に固定して、雄型継手６と雌型継手５を図５および図６に示すように嵌合させるとともに、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂに充填材７を充填することで実施例の試験体を完成させた。
【００２６】
比較例１の試験体は、図７に示すように、実施例の試験体において雌Ｌ型鋼材５０の間に設けた鋼板８の代わりに、それぞれ３本ずつの異形鉄筋９５を支柱９１と載荷柱９３の長手方向に沿って溶接固定するとともに、雄Ｌ型鋼材６０の間にもそれぞれ３本ずつの異形鉄筋９５を溶接固定したこと以外、実施例の試験体と同様の構成を有している。
【００２７】
比較例２の試験体は、図８に示すように、実施例の試験体において設けた鋼板８の代わりに、表面に突起８１を有するとともに雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍を超える５００ｍｍに設定された鋼板９６を設けたこと以外、実施例の試験体と同様の構成を有している。
【００２８】
次に、試験方法について説明する。図５に示すように、実施例の試験体の載荷柱９３を下方に押し下げながら、雄型継手６と雌型継手５の相対変形（移動）量と押し下げるための荷重、すなわち雌継手５と雄継手６の間で発生するせん断力とを測定した。比較例１，２の試験体に対しても、同様の測定を行った。各試験体における継手の相対変形量と、せん断力の最大値に対する割合との関係を図９に示す。
【００２９】
実施例では、安定したせん断耐力が発揮されていることが確認できた。これは、図６に二点鎖線で示すように、第２充填空間Ｂにおける領域Ｂ１にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れの発生が抑制されたためと考えられる。
一方、比較例１では、相対変形量が約１．５ｍｍを超えると、急激にせん断力が低下してしまうことが確認できた。これは、図７に二点鎖線で示すように、第１充填空間Ａにおいて支柱９１と載荷柱９３の連結方向（図７の上下方向）の寸法が領域Ｂ１よりも大きい領域Ａ１にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れが発生したためと考えられる。
また、比較例２では、相対変形量が３ｍｍを超えると、急激にせん断力が低下してしまうことが確認できた。これは、図８に二点鎖線で示すように、支柱９１と載荷柱９３の連結方向の寸法が領域Ｂ１よりも大きい領域Ａ２にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れが発生したためと考えられる。
以上から、雌Ｌ型鋼材５０の間に鋼板８，９６を設けた実施例と比較例２のせん断耐力が、同じ箇所に異形鉄筋９５を設けた比較例１よりも優れていることが確認できた。また、雌側凹凸幅寸法を雄側凹凸長さ寸法の２倍未満とした実施例のせん断耐力が、２倍を超えるようにした比較例２よりも優れていることが確認できた。
【００３０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成などを含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、橋脚の基礎として用いられる鋼管矢板基礎１について説明したが、本発明における鋼管矢板基礎は、橋脚に限らず、任意の構造物を支持する基礎として利用することが可能である。また、本発明の鋼管矢板の継手構造は、鋼管矢板基礎に限らず、土留め壁や護岸構造、地下構造物用連壁など任意の構造として利用可能であり、その用途は特に限定されるものではない。
また、図１０に示すように、突起８１を有する縞鋼板をＶ字状に曲げた鋼板８Ａを鋼板８の代わりに設けてもよい。そして、鋼板８，８Ａとしては、本管４の上端から下端にかけての部分のうちの一部のみを覆うような形状としてもよい。
【００３１】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１…鋼管矢板基礎、２，２Ａ，２Ｂ…鋼管矢板、３…継手部、４…鋼管矢板本管、５…雌型継手、６…雄型継手、７…充填材、８，８Ａ…鋼材（板状部材）、５０…雌Ｌ型鋼材、５１…脚部、５２…アーム部、６０…雄Ｌ型鋼材、６１…脚部、６２…アーム部、６３，８１…突起（凹凸）。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎に係り、詳しくは、互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管における一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造、および当該継手構造によって連結された複数の鋼管矢板本管を備えて構成される鋼管矢板基礎に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼管矢板の継手構造として、隣り合う鋼管矢板の各々にスリットを有する円形継手鋼管を固定しておき、これらの継手鋼管同士を嵌合させつつ鋼管矢板を地中に連続して建て込み、継手鋼管内の土砂を掘削、洗浄した後に、継手鋼管内にモルタルを充填して鋼管矢板同士を連結する継手構造が一般的に利用されている。このような継手構造は、継手鋼管（Ｐ：パイプ）同士を互いに嵌合することからＰ（パイプ）−Ｐ（パイプ）継手（Ｐ−Ｐ継手）と呼称されている。
また、Ｐ−Ｐ継手の他に鋼管矢板の継手構造としては、軸方向にスリットを有する継手鋼管とＴ形鋼からなるＴ型の雄継手とを互いに嵌合させて鋼管矢板を連結するＰ−Ｔ継手（特許文献１参照）や、間隔をおいて平行に内向きに設置される一対のＬ形鋼による雌継手と、１つのＴ形鋼からなる雄継手とを互いに嵌合させて鋼管矢板を連結するＬ−Ｔ継手などが用いられることもある。
特許文献１に記載の嵌合継手部構造では、表面に複数個の突起が設けられた雄型嵌合継手である突起付Ｔ型鋼と、内面に複数個の突起が設けられた雌型嵌合継手である突起付継手鋼管とを嵌合させ、当該突起付継手鋼管の内部にモルタルを打設している。
【０００３】
以上のような従来の継手構造では、以下のような不都合があった。
先ず、Ｐ−Ｐ継手の場合には、継手相互が嵌合した状態の嵌合継手部に３つの空間が形成されるために、継手嵌合後に狭隘な継手部の各空間で土砂掘削や洗浄、モルタル充填などの各作業を行う必要がある。このことから、継手部の確実な洗浄および密実にモルタル充填を行うことが困難であり、品質が不安定になる可能性があることから、モルタルの付着強度が十分に確保されず、継手部のせん断耐力が確実に発揮できない可能性がある。
また、Ｐ−Ｔ継手やＬ−Ｔ継手においても、Ｐ−Ｐ継手の場合と同様に、継手嵌合空間が狭隘であるために、継手部の確実な洗浄および密実なモルタルの充填を行うことは困難であり、品質が不安定になる恐れがあるため、継手部のせん断耐力が確実に発揮できない可能性がある。さらに、Ｐ−Ｔ継手やＬ−Ｔ継手では、地震や土圧、水圧などにより鋼管矢板に水平力が作用した際に、鋼管矢板間に生じるせん断力が継手部に伝わり継手同士が相対的にずれることで、モルタルと継手との間で相対変位が生じてモルタルが膨張することにより、継手鋼管やＬ形鋼からなる雌継手が開く方向に変形することから、継手部の継手鋼管やＴ形鋼とモルタルとの付着力が低減し、継手部のせん断耐力がさらに低下してしまうという不都合も発生する。
【０００４】
以上のような従来の継手構造の不都合を解消し、継手部の土砂の掘削、洗浄およびモルタル充填に関する作業性を良好にするとともに、継手部のせん断耐力の確保を図った継手構造として、一対のＬ型鋼材のアーム部を内向きに配置した雌型継手と、一対のＬ型鋼材のアーム部を外向きに配置した雄型継手とを互いに嵌合させるＬ−Ｌ継手が提案されている（特許文献２参照）。
特許文献２に記載のＬ−Ｌ継手では、雌型継手と雄型継手における各Ｌ型鋼材で挟まれる本管外周面に、複数本の突起付き棒状鋼材を所定間隔で固定することで、モルタルとの付着強度を確実に発揮させることができ、優れたせん断耐力を確実に発揮することができるようになっている。さらに、Ｌ型鋼材の脚部長さが建て込み精度を確保するように適切に設定されている継手部であることにより、継手部が適度な嵌合余裕を有しているために、鋼管矢板の建て込み時のガイドとして用いることができ、かつ鋼管矢板の建て込みを高い精度で実施することができるようになっている。そして、嵌合継手内の土砂掘削洗浄およびモルタル等のセメント系常温硬化性材料（充填材）の充填作業に十分な空間を有しているために、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに嵌合継手内への充填材の充填を密実に行うことができる。従って、特許文献２に記載の継手構造では、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、鋼管矢板本管の外周面の棒状鋼材により充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、基礎全体の安定性を向上させることにより鋼管本数の低減や鋼管板厚の減少など建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−２７７７４号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献２記載の継手構造では、本管外周面の、複数本の突起付き棒状鋼材と充填材との付着を期待する構造であり、本管とＬ型鋼材で囲まれる充填材からなる断面の本管側の両端部に大きな付着力が発生するため充填材に引張力が働き、最大せん断力が発揮した後すぐに充填材の長手方向、一方の本管から他方の本管に亘って斜めせん断ひび割れが生じる。最大せん断力発生後に斜めせん断ひび割れが生じると、せん断力が急激に低下することが知られており、これは地震による水平力や土圧などによる水平力を鋼管矢板基礎が受けた際、鋼管矢板同士に鉛直方向の相対的な変位が発生し、継手部でせん断抵抗力が発揮されるが、継手部の相対変形量が増加した際にせん断力が急激に低下するため吸収できるエネルギーが小さいためである。
【０００７】
本発明の目的は、良好な施工性および安定した品質を確保して建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できるとともに、安定した継手部のせん断耐力を発揮させることができる鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の鋼管矢板の継手構造は、互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管のうち一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造であって、前記雌型継手は、前記一方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雌Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材のアーム部が互いに近づく内向きに配置され、前記雄型継手は、前記他方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雄Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雄Ｌ型鋼材のアーム部が互いに離れる外向きに配置され、前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面には、凹凸が設けられ、前記一方の鋼管矢板本管の外周面における前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる領域には、当該領域の少なくとも一部を覆うとともに、表面に凹凸が形成された板状部材が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
以上の本発明によれば、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面と、一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる鋼管矢板本管の外周面に設けた板状部材の外周面とに凹凸を設けることで、これらの凹凸により、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部と、一対の雄Ｌ型鋼材の脚部とアーム部との境界部分同士を結ぶ仮想面（以下、単に境界仮想面という）と、他方の鋼管矢板本管との間の充填空間（以下、第１充填空間という）に充填された充填材を拘束できる。特に、板状部材を設けることで、境界仮想面と、雌Ｌ型鋼材と、当該雌Ｌ型鋼材が設けられている一方の鋼管矢板本管側との間（以下、第２充填空間という）に充填された充填材も拘束できるため、せん断耐力を向上できる。また、従来ある鋼管矢板本管に板状部材を溶接などの方法により設けるだけでせん断耐力を向上でき、コストの増加を最小限に抑えることができる。さらに、本発明では、雌型継手および雄型継手にＬ−Ｌ継手の構造を採用しているため、前記特許文献２の継手構造と同様に、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに嵌合継手内への充填材の充填を密実に行うことができる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、前述のように各Ｌ型鋼材と充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できる。
【００１０】
この際、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記板状部材の前記鋼管矢板本管の外周方向に沿った幅寸法は、前記雄Ｌ型鋼材の脚部の前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さ寸法の２倍未満に設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、鋼管矢板本管の外周方向に沿った板状部材の凹凸部分の幅寸法（以下、単に雌側凹凸幅寸法という）と、鋼管矢板本管の連結方向に沿った雄Ｌ型鋼材脚部の凹凸部分の長さ寸法（以下、単に雄側凹凸長さ寸法という）の設定により、せん断破壊のメカニズムを適切にコントロールでき、安定したせん断耐力を発揮できる。すなわち、雌側凹凸幅寸法が雄側凹凸長さ寸法の２倍を超える場合、第１充填空間にせん断破壊面が生じてしまう可能性がある。第１充填空間における鋼管矢板本管の連結方向に沿った寸法（以下、単に本管連結方向寸法という）は、第２充填空間の本管連結方向寸法よりも大きいため、高さ位置によりせん断破壊面の本管連結方向の位置が大きくずれてしまう。このため、充填材の引っ張りに伴う曲げ破壊が引き起こされ、垂直方向に対して斜めのせん断ひび割れ（以下、単に斜めせん断ひび割れという）が生じやすくなり、せん断耐力が急激に低下する恐れがある。これに対して、本発明では、雌側凹凸幅寸法を雄側凹凸長さ寸法の２倍未満として、第１充填空間にせん断破壊面を生じさせずに、第２充填空間にせん断破壊面を生じさせることで、高さによるせん断破壊面の本管連結方向の位置ずれを最小限に抑えることができる。このため、斜めせん断ひび割れの発生を抑制でき、安定したせん断耐力を発揮できる。
なお、雌側凹凸幅寸法は、雄側凹凸長さ寸法の１倍以上とすることが好ましく、すなわち、１倍未満とした場合には、前述したようなせん断耐力の向上という効果が十分に発揮できないためである。
【００１１】
さらに、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さが、前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部における前記連結方向に沿った長さよりも長く設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、雌型継手の曲げ剛性を雄型継手よりも高くすることで、打設時は雄型継手が雌型継手より、曲げ剛性が低いため変形性能が高く雄型継手と雌型継手が競り合った状態になっても雄型継手が変形することで打設抵抗が低くなり、効率よく打設できることに加えて、せん断耐力を発揮する際には雄型継手の変形を、雄形継手より剛性の高い雌型継手が外側から押さえ込むことで抑制でき、高いせん断耐力を発揮できる。
【００１２】
また、本発明の鋼管矢板の継手構造では、前記一対の雄Ｌ型鋼材の板厚は、前記一対の雌Ｌ型鋼材の板厚よりも小さく設定されていることが好ましい。
このような構成によれば、打設時に継手が競った場合に雄型継手を変形しやすくすることができ、打設抵抗を小さく抑えることができる。また、雌型継手の剛性を雄型継手よりも高くすることで、せん断耐力を発揮する際の継手の変形を抑制でき、高いせん断耐力を発揮できる。
【００１３】
一方、本発明の鋼管矢板基礎は、前記いずれかの鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板本管同士が連結されたことを特徴とする。
このような構成によれば、前述したように、Ｌ−Ｌ継手の構造を採用したことで、嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに第１充填空間と第２充填空間の充填材を拘束できる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した品質になるとともに、各Ｌ型鋼材と充填材との付着を確実にし、継手部のせん断耐力を向上させることができることから、建設コストの削減および施工期間の短縮が実現できる。
【発明の効果】
【００１４】
以上のような本発明の鋼管矢板の継手構造および鋼管矢板基礎によれば、Ｌ−Ｌ継手の嵌合継手内の土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ嵌合継手内の洗浄を確実に行うことができ、さらに第１充填空間と第２充填空間の充填材を拘束できる。そして、雌型継手および雄型継手の各Ｌ型鋼材間に充填材を確実に充填することができ、充填材と各Ｌ型鋼材との付着を高めて継手部のせん断耐力を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼管矢板基礎を示す平面図および断面図である。
【図２】前記鋼管矢板基礎における鋼管矢板の継手構造を示す断面図である。
【図３】前記鋼管矢板の雄型継手の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【図４】前記鋼管矢板の雌型継手と鋼板の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【図５】本発明の実施例の試験体を示す側面図である。
【図６】前記実施例の試験体を示す横断面図である。
【図７】比較例１の試験体を示す横断面図である。
【図８】比較例２の試験体を示す横断面図である。
【図９】実施例、比較例１，２の試験結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の変形例に係る鋼管矢板の鋼板の固定部分を拡大して示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の各実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１７】
図１において、本実施形態の鋼管矢板基礎１は、河川や海岸近傍などに設けられる橋の橋脚を支持する井筒基礎であって、川底や海底の地盤Ｇに貫入される複数の鋼管矢板２を平面円形に並設するとともに、これらの鋼管矢板２同士を継手部３を介して互いに連結して構成されている。各鋼管矢板２は、図２に示すように、それぞれ円形鋼管からなる鋼管矢板本管４（以下、単に本管４という）と、当該本管４の側面に設けられる雌型継手５と、この雌型継手５の反対側の側面に設けられる雄型継手６とを有して構成されている。そして、継手部３は、隣り合って打設される一対の鋼管矢板２のうち、一方（図２における下側）の鋼管矢板２Ａの雌型継手５と、他方（図２における上側）の鋼管矢板２Ｂの雄型継手６とが互いに嵌合するとともに、嵌合した雌型継手５および雄型継手６で構成される空間Ａ，Ｂにモルタルなどのセメント系常温硬化性充填材７（以下、単に充填材７という）を充填することで、鋼管矢板２Ａ，２Ｂ同士を連結するように構成されている。
【００１８】
雌型継手５は、一方の鋼管矢板２Ａにおける本管４の外面に固定される一対の雌Ｌ型鋼材５０を有して構成され、これら一対の雌Ｌ型鋼材５０は、それぞれ本管４の外面に溶接固定されて本管４外面から外方に延びる脚部５１と、この脚部５１の先端から略直角に折れ曲がるアーム部５２とを有して断面略Ｌ字形に形成されている。そして、一対の雌Ｌ型鋼材５０は、各々のアーム部５２の先端が互いに近づく内向きに配置され、これらのアーム部５２の先端間に雄型継手６を受け入れる開口部５３を有して構成されている。
【００１９】
雄型継手６は、他方の鋼管矢板２Ｂにおける本管４の外面に固定される一対の雄Ｌ型鋼材６０を有して構成され、これら一対の雄Ｌ型鋼材６０は、それぞれ本管４の外面に溶接固定されて本管４外面から外方に延びる脚部６１と、この脚部６１の先端から略直角に折れ曲がるアーム部６２とを有して断面略Ｌ字形に形成されている。そして、一対の雄Ｌ型鋼材６０は、各々のアーム部６２の先端が互いに離れる外向きに配置されるとともに、各脚部６１が雌型継手５の開口部５３に挿通されるようになっている。また、雄Ｌ型鋼材６０は、図３にも示すように、一対の脚部６１が互いに対向する側の表面に縞状の突起６３（凹凸）を有した縞鋼板から形成され、この縞鋼板を折り曲げたアーム部６２の外側表面にも縞状の突起６３が形成されている。さらに、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の水平方向（鋼管矢板本管４の連結方向）の長さは、雌Ｌ型鋼材５０の脚部５１の長さよりも長く設定されている。また、雄Ｌ型鋼材６０の板厚は、雌Ｌ型鋼材５０の板厚よりも小さく設定されている。
【００２０】
また、一方の本管４の外面における雌型継手５の脚部５１間には、当該領域の上端から下端にかけての部分を覆うように鋼板８（板状部材）が溶接固定されている。この鋼板８は、図４にも示すように、表面に縞状の突起８１（凹凸）を有した平板状の縞鋼板を一部ずつ徐々に曲げることで本管４と同じ曲率の円弧板状に形成されている。そして、鋼板８は、突起８１が設けられた面が他方の本管４に対向するように一方の本管４に固定されている。また、鋼板８の円弧方向に沿った幅寸法（折り曲げ前の寸法（雌側凹凸幅寸法））Ｙは、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の延出方向に沿った長さ寸法（雄側凹凸長さ寸法）Ｘの２倍未満の値に設定されている。
【００２１】
以上の継手部３において、雌型継手５と雄型継手６を図２に示すように嵌合させることで、雄Ｌ型鋼材６０における各脚部６１と、脚部６１とアーム部６２との境界部分同士を結ぶ境界仮想面と、他方の本管４の外面とで囲まれた位置には、充填材７が充填される第１充填空間Ａが形成される。境界仮想面と、一方の本管４の外面と、雌Ｌ型鋼材５０とで囲まれた位置には、第１充填空間Ａに連続して充填材７が充填される第２充填空間Ｂが形成される。
この際、雄型継手６の表面に縞状の突起６３が形成されるとともに、表面に縞状の突起８１が形成された鋼板８が一方の本管４に設けられていることで、雄型継手６と第１充填空間Ａの充填材７との付着、一方の本管４と第２充填空間Ｂの充填材７との付着がそれぞれ高まり、継手部３のせん断耐力が向上できるように構成されている。
【００２２】
以上の本実施形態によれば、雌型継手５および雄型継手６にＬ−Ｌ継手の構造を採用したことで、継手部３における第1充填空間Ａや第２充填空間Ｂの土砂の掘削を確実に行うことができ、かつ空間Ａ，Ｂ内部の洗浄を確実に行うことができ、さらに空間Ａ，Ｂ内部への充填材７の充填を密実に行うことができる。さらに、雄型継手６の脚部６１に突起６３が形成されているとともに突起８１を有する鋼板８が一対の雌型継手５の間に設けられていることで、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂの両方の充填材７を拘束できる。従って、施工性が飛躍的に向上し、かつ安定した充填材７の品質が確保できるとともに、雌型継手５および雄型継手６と充填材７との付着を高めて、継手部３のせん断耐力の向上を図ることができる。また、地震による水平力や土圧などによる水平力を鋼管矢板基礎１が受けた際に、鋼管矢板２同士に鉛直方向の相対的な変位が発生し、継手部３でせん断抵抗力が発揮されるが、本実施形態では継手部３の相対変形量が増加しても安定したせん断耐力を発揮できることで大きなエネルギーを吸収し続けることができるため、鋼管矢板基礎１全体に及ぼす損傷を大幅に低減することができる。
【００２３】
また、雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満に設定されているため、第１充填空間Ａが凹凸で拘束されている面積の方が、第２充填空間Ｂが凹凸で拘束されている面積よりも大きくなり、第１充填空間Ａの安定性が勝るために第１充填空間Ａにせん断破壊面を生じさせずに、当該第１充填空間Ａよりも本管連結方向の寸法が小さい第２充填空間Ｂにせん断破壊面を生じさせることができる。よって、斜めせん断ひび割れの発生を抑制でき、安定したせん断耐力を発揮できる。さらに、雄Ｌ型鋼材６０の板厚が雌Ｌ型鋼材５０の板厚よりも小さいため、打設抵抗を抑制できるとともに、せん断耐力を発揮する際の継手部３の変形を抑制でき、高いせん断力を発揮できる。そして、雄Ｌ型鋼材６０の脚部６１の鋼管矢板本管４の連結方向の長さを雌Ｌ型鋼材５０の脚部５１の長さよりも長くしているため、せん断耐力を発揮する際の継手部３の変形を抑制でき、高いせん断力を発揮できる。
【実施例】
【００２４】
以下、本発明の実施例について説明する。
本実施例では、雌型継手５の脚部５１間に突起８１を有する鋼板８を設けることの効果と、雌側凹凸幅寸法Ｙを雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満にすることの効果とを確認した。
【００２５】
最初に、試験体について説明する。先ず、実施例の試験体を作製するにあたり、図５および図６に示すように、一面に半径が４００ｍｍ〜８００ｍｍの円弧状の面（円弧面）９２を有する一対の支柱９１と、互いに対向する面に円弧面９２と同じ曲率の円弧面９４を有する載荷柱９３とを準備した。そして、一方の支柱９１の円弧面９２と載荷柱９３の一方の円弧面９４とに、それぞれ一対ずつの雄Ｌ型鋼材６０からなる雄型継手６を固定した。雄Ｌ型鋼材６０は、表面に突起６３が設けられるとともに板厚が６ｍｍの縞鋼板を折曲することで形成され、幅寸法（雄側凹凸長さ寸法Ｘ）が１５０ｍｍの脚部６１と、幅寸法が９０ｍｍのアーム部６２とを有している。また、他方の支柱９１の円弧面９２と載荷柱９３の他方の円弧面９４とに、それぞれ一対ずつの雌Ｌ型鋼材５０からなる雌型継手５を固定するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材５０の間に円弧面９２と同じ曲率を有する円弧板状の鋼板８を固定した。この雌Ｌ型鋼材５０は、板厚が９ｍｍの鋼板を折曲することで形成され、幅寸法が１３０ｍｍの脚部５１と、幅寸法が９０ｍｍのアーム部５２とを有している。鋼板８は、表面に突起８１を有するとともに、雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍未満の２５０ｍｍに設定されている。なお、雄Ｌ型鋼材６０と雌Ｌ型鋼材５０と鋼板８の高さ寸法（図５の上下方向の寸法）は、１ｍに設定されている。
そして、一対の支柱９１をその間に載荷柱９３を配置できるように地盤Ｇ１に固定して、雄型継手６と雌型継手５を図５および図６に示すように嵌合させるとともに、第１充填空間Ａと第２充填空間Ｂに充填材７を充填することで実施例の試験体を完成させた。
【００２６】
比較例１の試験体は、図７に示すように、実施例の試験体において雌Ｌ型鋼材５０の間に設けた鋼板８の代わりに、それぞれ３本ずつの異形鉄筋９５を支柱９１と載荷柱９３の長手方向に沿って溶接固定するとともに、雄Ｌ型鋼材６０の間にもそれぞれ３本ずつの異形鉄筋９５を溶接固定したこと以外、実施例の試験体と同様の構成を有している。
【００２７】
比較例２の試験体は、図８に示すように、実施例の試験体において設けた鋼板８の代わりに、表面に突起８１を有するとともに雌側凹凸幅寸法Ｙが雄側凹凸長さ寸法Ｘの２倍を超える５００ｍｍに設定された鋼板９６を設けたこと以外、実施例の試験体と同様の構成を有している。
【００２８】
次に、試験方法について説明する。図５に示すように、実施例の試験体の載荷柱９３を下方に押し下げながら、雄型継手６と雌型継手５の相対変形（移動）量と押し下げるための荷重、すなわち雌継手５と雄継手６の間で発生するせん断力とを測定した。比較例１，２の試験体に対しても、同様の測定を行った。各試験体における継手の相対変形量と、せん断力の最大値に対する割合との関係を図９に示す。
【００２９】
実施例では、安定したせん断耐力が発揮されていることが確認できた。これは、図６に二点鎖線で示すように、第２充填空間Ｂにおける領域Ｂ１にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れの発生が抑制されたためと考えられる。
一方、比較例１では、相対変形量が約１．５ｍｍを超えると、急激にせん断力が低下してしまうことが確認できた。これは、図７に二点鎖線で示すように、第１充填空間Ａにおいて支柱９１と載荷柱９３の連結方向（図７の上下方向）の寸法が領域Ｂ１よりも大きい領域Ａ１にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れが発生したためと考えられる。
また、比較例２では、相対変形量が３ｍｍを超えると、急激にせん断力が低下してしまうことが確認できた。これは、図８に二点鎖線で示すように、支柱９１と載荷柱９３の連結方向の寸法が領域Ｂ１よりも大きい領域Ａ２にせん断破壊面が生じたため、斜めせん断ひび割れが発生したためと考えられる。
以上から、雌Ｌ型鋼材５０の間に鋼板８，９６を設けた実施例と比較例２のせん断耐力が、同じ箇所に異形鉄筋９５を設けた比較例１よりも優れていることが確認できた。また、雌側凹凸幅寸法を雄側凹凸長さ寸法の２倍未満とした実施例のせん断耐力が、２倍を超えるようにした比較例２よりも優れていることが確認できた。
【００３０】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成などを含み、以下に示すような変形なども本発明に含まれる。
例えば、前記実施形態では、橋脚の基礎として用いられる鋼管矢板基礎１について説明したが、本発明における鋼管矢板基礎は、橋脚に限らず、任意の構造物を支持する基礎として利用することが可能である。また、本発明の鋼管矢板の継手構造は、鋼管矢板基礎に限らず、土留め壁や護岸構造、地下構造物用連壁など任意の構造として利用可能であり、その用途は特に限定されるものではない。
また、図１０に示すように、突起８１を有する縞鋼板をＶ字状に曲げた鋼板８Ａを鋼板８の代わりに設けてもよい。そして、鋼板８，８Ａとしては、本管４の上端から下端にかけての部分のうちの一部のみを覆うような形状としてもよい。
【００３１】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【符号の説明】
【００３２】
１…鋼管矢板基礎、２，２Ａ，２Ｂ…鋼管矢板、３…継手部、４…鋼管矢板本管、５…雌型継手、６…雄型継手、７…充填材、８，８Ａ…鋼材（板状部材）、５０…雌Ｌ型鋼材、５１…脚部、５２…アーム部、６０…雄Ｌ型鋼材、６１…脚部、６２…アーム部、６３，８１…突起（凹凸）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管のうち一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造であって、
前記雌型継手は、前記一方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雌Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材のアーム部が互いに近づく内向きに配置され、
前記雄型継手は、前記他方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雄Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雄Ｌ型鋼材のアーム部が互いに離れる外向きに配置され、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面には、凹凸が設けられ、
前記一方の鋼管矢板本管の外周面における前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる領域には、当該領域の少なくとも一部を覆うとともに、表面に凹凸が形成された板状部材が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記板状部材の前記鋼管矢板本管の外周方向に沿った幅寸法は、前記雄Ｌ型鋼材の脚部の前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さ寸法の２倍未満に設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さが、前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部における前記連結方向に沿った長さよりも長く設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の板厚は、前記一対の雌Ｌ型鋼材の板厚よりも小さく設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板本管同士が連結されたことを特徴とする鋼管矢板基礎。
【請求項１】
互いに隣り合って打設される一対の鋼管矢板本管のうち一方の雌型継手と他方の雄型継手との嵌合によって当該鋼管矢板本管同士を連結する鋼管矢板の継手構造であって、
前記雌型継手は、前記一方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雌Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雌Ｌ型鋼材のアーム部が互いに近づく内向きに配置され、
前記雄型継手は、前記他方の鋼管矢板本管の外面に脚部が固定された一対の雄Ｌ型鋼材を有するとともに、当該一対の雄Ｌ型鋼材のアーム部が互いに離れる外向きに配置され、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における互いに対向する面には、凹凸が設けられ、
前記一方の鋼管矢板本管の外周面における前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部で挟まれる領域には、当該領域の少なくとも一部を覆うとともに、表面に凹凸が形成された板状部材が設けられていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項２】
請求項１に記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記板状部材の前記鋼管矢板本管の外周方向に沿った幅寸法は、前記雄Ｌ型鋼材の脚部の前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さ寸法の２倍未満に設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の脚部における前記鋼管矢板本管の連結方向に沿った長さが、前記一対の雌Ｌ型鋼材の脚部における前記連結方向に沿った長さよりも長く設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の鋼管矢板の継手構造において、
前記一対の雄Ｌ型鋼材の板厚は、前記一対の雌Ｌ型鋼材の板厚よりも小さく設定されていることを特徴とする鋼管矢板の継手構造。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の鋼管矢板の継手構造によって隣り合う鋼管矢板本管同士が連結されたことを特徴とする鋼管矢板基礎。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１１８７２（Ｐ２０１１−１１１８７２Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７２２１５（Ｐ２００９−２７２２１５）
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月３０日（２００９．１１．３０）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【出願人】（０００００１３７３）鹿島建設株式会社 (1,387)
【Ｆターム（参考）】
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