鋼管鉄塔の補強装置
【課題】送電用鉄塔等の鋼管鉄塔を補強するにあたって、圧縮および引張りの両方の荷重に対して、高い補強強度を確保しつつ、施工性を向上させる。
【解決手段】フランジ部１２に取付ける一対の端部支持部材５１，５２を、第１及び第２補強フランジ６１，６２と、それらを連結する連結片６３と、第２補強フランジ６２に設けられ、補強材５３を連結する連結片６４と、第１補強フランジ６１に設けられ、フランジ部１２上のボルトナットなどを避けた位置に立設される脚部６５と、長軸ボルト６６とを備えて構成する。したがって、フランジ部１２間を締結するボルトを１本ずつ、差し替えおよび再締結を行うことができ、強度低下を最小限に止め、施工時の仮補強を不要にできる。また、圧縮荷重は脚部６５から内側のフランジ部１２ａに、引張荷重は長軸ボルト６６から外側のフランジ部１２ｂに伝播させることができ、両方の荷重に対応できる。
【解決手段】フランジ部１２に取付ける一対の端部支持部材５１，５２を、第１及び第２補強フランジ６１，６２と、それらを連結する連結片６３と、第２補強フランジ６２に設けられ、補強材５３を連結する連結片６４と、第１補強フランジ６１に設けられ、フランジ部１２上のボルトナットなどを避けた位置に立設される脚部６５と、長軸ボルト６６とを備えて構成する。したがって、フランジ部１２間を締結するボルトを１本ずつ、差し替えおよび再締結を行うことができ、強度低下を最小限に止め、施工時の仮補強を不要にできる。また、圧縮荷重は脚部６５から内側のフランジ部１２ａに、引張荷重は長軸ボルト６６から外側のフランジ部１２ｂに伝播させることができ、両方の荷重に対応できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電用鉄塔や通信用鉄塔等の鋼管鉄塔を補強するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全国には、送電用鉄塔や通信用鉄塔等、鋼管を主たる構造材とする数多くの鉄塔が建造されている。これらの鉄塔は、建造後に当該鉄塔部材に想定外の荷重がかかることが予想される場合や、経年劣化による強度低下が予想される場合に、補強が必要となることがある。特に、送電用鉄塔の建て替え工事の際の送電線の移設時や、送電線の張り替え時には、左右のアームの荷重に大きな差が生じることがある。ここで、鉄塔の主柱材としては、山形鋼を用いるものと、鋼管を用いるものとに大別され、前者は比較的低電圧で小型の鉄塔で多く用いられ、後者は比較的高電圧で大型の鉄塔で多く用いられる。その内、本発明は、後者の鋼管鉄塔を対象とする。
【０００３】
図６は、本発明の一適用例である送電用の鋼管鉄塔１の模式的構造を示す正面図である。図６（ａ）は全体を示し、図６（ｂ）は一部を拡大して示す。この図に示す鋼管鉄塔１は、正方形基礎面の四隅部から高さ方向に延びる主柱材２と、隣接する主柱材２の間に設けられる補強用の腹材３と、主柱材２の上部付近で水平方向に延設され、送電線や架空地線を支持するアーム４とを含む。この図に示す鋼管鉄塔１では、前記腹材３としては、斜め方向に延びる斜材のみを示しているが、水平方向に延びる水平材が設けられることもある。
【０００４】
主柱材２は、図６（ｂ）に示すように、複数の主柱材鋼管１０がその長手方向に互いに連結されることにより構成されている。これらの主柱材鋼管１０は、図７に示すように、鋼管本体部１１と、その長手方向の両端部に一体に設けられるフランジ部１２とを有しており、上下方向に並ぶ各主柱材鋼管１０のフランジ部１２同士が、図略のボルトナットで締結されることによって、主柱材２が構築されている。なお、各主柱材鋼管１０内には、圧縮荷重に対する強度向上を図るために、コンクリートが充填されていることがある。
【０００５】
図７は、主柱材鋼管１０のフランジ部１２付近を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、前記フランジ部１２として、鍛造フランジが用いられる場合の側面図および軸直角断面図をそれぞれ示し、図７（ｃ）および図７（ｄ）は、比較的小径の主柱材鋼管に用いられ、前記フランジ部１２として、リブ付きフランジが用いられる場合の側面図および軸直角断面図をそれぞれ示す。隣接の主柱材鋼管１０同士の接合のため、負荷が掛かるフランジ部１２において、鍛造フランジは、該フランジ部１２自体の強度がアップされ、鋼管本体部１１にフランジ部１２が溶接されているだけであるのに対して、リブ付きフランジでは、フランジ部１２の強度を補うために、鋼管本体部１１の外周面とフランジ部１２との間に、略三角形のリブ１３がさらに溶接されている。
【０００６】
また、主柱材鋼管１０の鋼管本体部１１の途中部分には、溶接等の手段によりガセットプレート（図示省略）が一体に設けられており、前記腹材３の末端部分がこのガセットプレートに固定されている。なお、腹材３にも、鋼管本体部の両端にフランジ部が設けられた構造のものもあるが、本発明は、主柱材２を構成する主柱材鋼管１０を対象とする。
【０００７】
このように構成される鋼管鉄塔１において、たとえば工事中に送電線を１条移設する場合、部材位置によっては、送電線による荷重のアンバランスのため、圧縮または引張荷重が増減することがある。そこで、そのような圧縮荷重および引張荷重に対応するために、図６（ｂ）で示すような補強装置２０が設けられることになる。ここで、前記補強装置２０として、鋼管本体部１１と平行に、実質的に該鋼管本体部１１の径を大きくしたのと同様な効果を得ることができる装置を用いた場合は、圧縮荷重に対する強度は向上することができる。しかしながら、引張荷重に対する強度を向上するためには、フランジ部１２に取り付いて、該フランジ部１２間を接続する構造が必要となる。
【０００８】
そのような構造の従来技術は、特許文献１や特許文献２で提案されている。図８は、特許文献１の補強装置３０の構造を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は側面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の切断面線Ａ−Ａから見た断面図であり、図８（ｄ）は図８（ａ）の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。この補強装置３０は、一対の端部支持部材３１，３２と、それらの間を連結する補強材３３とを備えて構成される。
【０００９】
図８（ａ）は圧縮荷重に対応する場合であり、この場合は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの両端に設けられる一対のフランジ部１２ａに対して、端部支持部材３１，３２は、内側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａに設けられる。これに対して、引張荷重に対応する場合には、前記端部支持部材３１，３２は、図８（ｂ）で示すように外側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられる。
【００１０】
図８（ｃ）および図８（ｄ）で示すように、端部支持部材３１，３２は、前記鋼管本体部１１を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に２つの部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂに分割形成され、その中央には鋼管本体部１１に対応した半円弧状の凹部３１ｃ，３２ｃが形成され、その凹部３１ｃ，３２ｃを囲む仮想円３１ｄ，３２ｄ上には、周方向に等間隔にボルト穴（図８の例では全周で１４個）が形成されている。
【００１１】
また、図９は、特許文献２の補強装置４０の構造を示す図である。図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は側面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図であり、図９（ｄ）は端部支持部材４１ａ，４１ｂの底面図である。この補強装置４０は、一対の端部支持部材４１，４２と、それらの間を連結する補強材４３とを備えて構成される。
【００１２】
図９は圧縮荷重に対応する場合であり、図８の補強装置３０と同様に、この場合は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの両端に設けられる一対のフランジ部１２ａに対して、端部支持部材４１，４２は、内側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａに設けられる。これに対して、図示していないが、引張荷重に対応する場合には、前記端部支持部材４１，４２は、外側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられる。
【００１３】
端部支持部材４１，４２は、前記鋼管本体部１１の周方向の対向位置に取付けられる２つの部材４１ａ，４１ｂ；４２ａ，４２ｂから構成される。図９（ｄ）で示すように、部材４１ａ，４１ｂの円弧の長さは短く、図９（ｃ）では、周方向に前記１４個設けられるボルト４５の３個分の長さである。そして、図９（ｄ）で示すように、それら２つの部材４１ａ，４１ｂの中央には、鋼管本体部１１に対応した半円弧状の凹部４１ｃが形成されており、その凹部４１ｃを囲む仮想円４１ｄ（図９（ｃ））上で、該部材４１ａ，４１ｂの周方向の両端部付近には、ボルト穴４１ｅが形成されている。また、２つのボルト穴４１ｅ間には、逃げ穴４１ｈが形成されており、フランジ部１２の接合に用いられるボルト４５の頭部またはナットが嵌り込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２４８４８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
送電用鉄塔等の補強工事は、山中等、周辺環境が悪く、高所での作業が多いために、施工性が良いものであることが望ましい。しかしながら、特許文献１の従来技術では、鋼管本体部１１の全周を囲む端部支持部材３１，３２は、半割れの２つの部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂに分割形成されており、そのためフランジ部１２への取付けには、フランジ部１２ａ，１２ｂ同士を固定しているボルト３５の半分、すなわち部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの一方に関するボルトの総て（図８の例では７個）を、同時に取り外す必要がある。その後、これらの部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの一方を前記フランジ部１２ａまたは１２ｂに重ねた上で、新しい長軸のボルトとナットで、部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂとフランジ部１２ａ，１２ｂとを共締めする。同様のことを、部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの他方についても行い、フランジ部１２ａまたは１２ｂに、部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂを固定する。
【００１６】
したがって、ボルト３５の半分を同時に緩めるので、事前に、補強対象の鋼管本体部１１ａの上下端のフランジ部１２ａに掛かる荷重を移しておくために、仮支持材で仮補強を行う必要がある。すなわち、補強のための補強を行う必要があるという問題がある。このため、コストおよび工期が嵩む。この点、特許文献２では、同時に外すボルト４５を、２本にまで削減することができるが、それでも強度が不足する可能性がある。
【００１７】
また、特許文献１において、引張荷重に対応するために、端部支持部材３１，３２は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられることもあるので、該端部支持部材３１，３２は、組み上げた状態の平面視で、楕円状、或いは小判状に形成され、長径部分に補強材３３のための取付け片３１ｆ，３２ｆが設けられ、補強材３３は鋼管本体部１１から離間して、フランジ部１２ｂの外方を大きく迂回する。したがって、圧縮荷重および引張荷重の伝播経路としては、側面視でコの字状となり、補強材３３が負担する荷重の伝達性が悪いという問題もある。すなわち、主柱材鋼管１０ａの伸縮開始直後には補強材３３に荷重が掛かからず、また部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂ内でモーメントが掛かるので、該部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂには高い強度が必要になる。
【００１８】
特許文献２でも同様に、補強材４３は、部材４１ａ，４１ｂ；４２ａ，４２ｂの半径方向外方に飛び出した連結片４１ｇに連結される。したがって、一方のフランジ部から他方のフランジ部の間で、荷重の伝播経路はクランク状に向きを変え、荷重の伝達性が悪い。さらに特許文献２では、その端部支持部材４１，４２と、特許文献１の端部支持部材３１，３２とを比べて、フランジ部１２ａ，１２ｂに固定するボルト４５の本数を削減した分、荷重の伝播経路の強度が低く、上記の問題は顕著である。
【００１９】
本発明の目的は、コストおよび工期を削減することができるとともに、荷重に対する応答性を向上することができる鋼管鉄塔の補強装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の鋼管鉄塔の補強装置は、鋼管本体部の両端にフランジ部が一体形成されて成る主柱材鋼管が、前記フランジ部でボルトおよびナットによってその長手方向に互いに連結されることで主柱材が構成された鋼管鉄塔における前記主柱材の補強装置において、前記両端のフランジ部にそれぞれ搭載されて前記鋼管本体部を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数に分割形成される一対の端部支持部材と、前記鋼管本体部に沿って延び、前記一対の端部支持部材間を連結する補強材と、を備え、前記各端部支持部材は、前記フランジ部と平行に配置されて、円弧状に前記周方向に複数に分割形成され、前記フランジ部における前記ボルトが挿通されるボルト穴に対応した位置にボルト穴を有するとともに、一方の面側に前記補強材が連結される第１補強フランジと、前記第１補強フランジの他方の面側において、前記フランジ部の少なくとも前記ボルトまたはナットの締結位置を回避して複数配置され、その部材先端縁が前記フランジ部に接触し、かつ前記ボルトまたはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する脚部と、前記第１補強フランジ及び前記フランジ部のボルト穴に挿通され、前記ボルトに置き換えて使用される長軸ボルトと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、一対の端部支持部材と鋼管本体部の両端に形成されているフランジ部とが各々長軸ボルトによって固定され、さらに、一対の端部支持部材間が補強材で連結されることになる。また、鋼管本体部のフランジ部と第１補強フランジとの間には脚部が介在する。そして、鋼管本体部の長手方向における圧縮荷重については、前記フランジ部、脚部、第１補強フランジ及び補強材という経路で直線的に伝達される。また、引張荷重についても、前記フランジ部、長軸ボルト、第１補強フランジ及び補強材という経路で直線的に伝達される。従って、圧縮荷重及び引張荷重の双方に対応できるだけでなく、圧縮又は引張荷重が加わったときの荷重伝達性を良好とすることができる。
【００２２】
さらに、圧縮荷重について、上記の構成によれば鋼管本体部の周囲に補強材が配置された補強構造体が構築されることから強度補強を行うことができる。しかも、上述の通り荷重の伝達経路が直線的であるため荷重伝達性が良好となり、圧縮荷重に対して効率良い補強を達成できる。
【００２３】
なお、引張荷重に対しては、それまでフランジ部を連結していたボルトに代わって前記長軸ボルトが当該引張荷重を負担することになる。このため、例えば長軸ボルトとして強度が前記ボルトよりも高いもの（例えばボルト断面積が大きいもの）を選択することによって、引張荷重に対する強度を向上させることも可能となる。つまり、上記補強装置を用いることによって、引張荷重について強度向上を図る機会を提供することができる。
【００２４】
また、第１補強フランジは、前記フランジ部に直接取付けられるのではなく、前記脚部によって、前記フランジ部に対して前記長手方向に間隔を置いて取り付けられる。そして、前記脚部は、前記フランジ部の締結用のボルトおよびナットの締結位置を回避して立設されている。従って、フランジ部を連結していたボルトの取り外し、及び長軸ボルトの締結の一連の差し替え作業をスムースに行わせることができる。
【００２５】
特に、ボルトを１本ずつ長軸ボルトへ差し替えることが可能となるので、フランジ連結部分の強度低下を最小限に抑制することができる。このため、従来の補強装置では必要であった仮補強作業を不要にすることができる。
【００２６】
また、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記第１補強フランジの前記一方の面側に平行に配置される第２補強フランジと、前記第１および第２補強フランジ間を連結する連結片とをさらに備え、前記補強材は、前記第２補強フランジの第１補強フランジとは反対側に連結されることを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、長軸ボルトの挿通のためのボルト穴を設ける必要がある第１補強フランジではなく、この第１補強フランジに連結片を介して連結される第２補強フランジに補強材が取り付けられる。従って、ボルト穴（長軸ボルト）の配置位置に特段影響されることなく、補強材の数や取付け位置を任意に定めることができる。
【００２８】
さらにまた、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記各端部支持部材において、前記補強材が連結される連結片は、半径方向に延びる板状の部材から成り、その複数が周方向に等間隔に設けられ、前記補強材は、軸直角断面がＬ字状のアングル材から成り、各連結片には、２つの前記アングル材が、その背面を対向させて取付けられることを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、前記補強材が連結される連結片を複数として、それらを端部支持部材の周方向に等間隔な位置に設けることで、前記圧縮の荷重を、バランス良く受けることができる。さらに、前記連結片を半径方向に延びた板状に形成し、前記補強材を、軸直角断面がＬ字状のアングル材とするとともに、それを２つ、背面を対向させて前記連結片に取付けることで、前記周方向における時計回りおよび反時計回りの両方の方向の荷重（鋼管本体部の捻り方向の荷重）に対して、等しい強度を得ることができる。
【００３０】
また、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記周方向に複数に分割形成され、前記鋼管本体部に取付けられ、相互に組合せられる固定部材（以下、バンドという）をさらに備え、前記バンドは、前記鋼管本体部の外周を囲むバンド筒部と、前記バンド筒部の外周面において、前記連結片に対応した位置から半径方向に延びて形成され、前記補強材を支持する支持片と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
上記の構成によれば、前記鋼管本体部の長手（軸）方向の１または複数箇所に、上記の構成から成るバンドを設けて、前記補強材の鋼管本体部に対する長手（軸）方向および周方向のずれを抑える。したがって、前記補強材の、特に圧縮荷重に対する変形（屈曲）を阻止し、強度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の鋼管鉄塔の補強装置によれば、圧縮荷重及び引張荷重の双方に対応できる補強装置を提供できる。すなわち、圧縮荷重については、鋼管本体部のフランジ部から端部支持部材の脚部及び第１補強フランジを介して補強材に伝達できるので対応可能であり、しかも荷重の伝達経路が直線的であるため荷重伝達性が良好となり、圧縮荷重に対する補強を好適に達成できる。また、引張荷重については、鋼管本体部のフランジ部を連結していたボルトに代わる長軸ボルトによって従前通りに対応することができ、当該長軸ボルトとして強度に優れるものを選択することで引張荷重に対する補強を達成することも可能となる。
【００３３】
さらに、鋼管本体部のフランジ部を連結しているボルトを１本ずつ外し、長軸ボルトに差し替えることができるので、当該補強装置の組み付け時における強度低下を最小限に抑制することができる。従って、従来は必要とされていた仮補強作業を省くことができ、工事コスト及び工期の短縮化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る補強装置を鋼管鉄塔における主柱材の主柱材鋼管に取付けた状態を模式的に示す図である。
【図２】前記補強装置を構成する端部支持部材の斜視図である。
【図３】図２で示す端部支持部材の六面図である。
【図４】前記補強装置を構成する補強材の一構成例を示す軸直角断面図である。
【図５】前記補強装置を構成するバンド付近を拡大して示す側面図である。
【図６】本発明の一適用例である送電用の鋼管鉄塔の模式的構造を示す正面図である。
【図７】前記鋼管鉄塔を構成する主柱材鋼管のフランジ部付近を示す図である。
【図８】典型的な従来技術の鋼管鉄塔の補強装置の構造を示す図である。
【図９】他の従来技術の鋼管鉄塔の補強装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る補強装置５０を、前述の鋼管鉄塔１における主柱材２の主柱材鋼管１０に取付けた状態を模式的に示す図である。図１（ａ）と図１（ｂ）とは、９０°見る角度が異なっている。すなわち、たとえば図１（ａ）を正面図または背面図とすれば、図１（ｂ）は右側面図または左側面図である。前記主柱材鋼管１０は、鋼管本体部１１の長手方向の両端部に、フランジ部１２が一体に設けられて構成されている。この図１の例では、主柱材鋼管１０のフランジ部１２は、前記図７（ｃ）および図７（ｄ）で示すリブ１３付きのフランジである。
【００３６】
そして、この補強装置５０は、一対の端部支持部材５１，５２と、補強材５３とを備えて構成される。前記端部支持部材５１，５２は、補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａにそれぞれ搭載されて、前記鋼管本体部１１を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数、本実施の形態では２つの部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂに分割形成される。
【００３７】
図２は、そのうちの１つの部材５２ａの斜視図であり、図３は六面図である。部材５２ａは、半円弧状に形成され、前記フランジ部１２と平行に配置される第１補強フランジ６１及び第２補強フランジ６２と、これら第１及び第２補強フランジ６１，６２間を連結する複数の連結片６３と、前記補強材５３を連結するための連結片６４と、前記フランジ部１２上にその先端縁が当接する脚部６５と、長軸ボルト６６とを備えて構成される。第１及び第２補強フランジ６１，６２、連結片６３、６４及び脚部６５は、いずれも所定の肉厚を有する金属の平板部材から形成されている。
【００３８】
第１補強フランジ６１は、半円弧状に形成され、前記フランジ部１２における前記締結用のボルト３５，４５のボルト穴に対応した位置に、ボルト穴６１１を有するとともに、その中心に前記鋼管本体部１１が収容される円弧状の凹部６１２を有する。また、この第１補強フランジ６１のフランジ部１２側の面には、前記脚部６５が立設される。脚部６５は、前記フランジ部１２の締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置ならびにリブ１３の位置を回避して、鋼管本体部１１の外周面にその先端縁が密着するように複数立設される。さらに、前記脚部６５は、ボルト３５，４５またはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する。
【００３９】
第２補強フランジ６２も、半円弧状に形成され、その中心に前記鋼管本体部１１が収容される円弧状の凹部６２２を有する。この第２補強フランジ６２は、前記第１補強フランジ６１よりも大径に形成されている。そのため、これらのダミーフランジ６１，６２間を連結する連結片６３も、第１補強フランジ６１側から第２補強フランジ６２側になるにつれて、径方向の幅が幅広に形成される。
【００４０】
図２および図３の例では、連結片６３は、円弧状の凹部６１２、６２２の円弧中心（鋼管本体部１１の軸心）を中心軸とする周方向でみて６０°毎に均等な間隔で、前記円弧中心から延びる半径線上に設けられている。この連結片６３および上述の脚部６５の凹部６１２、６２２側の端縁は、鋼管本体部１１の外周面に沿うように直線状に形成されている。なお、連結片６３および脚部６５の前記端縁は、鋼管本体部１１の外周面に密着させても良いし、或いは所定のギャップを置いて対向させてもよい。
【００４１】
前記脚部６５は、前記締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置ならびにリブ１３の位置を回避するために不均一な間隔で設けられる可能性がある。一方、この連結片６３も任意の位置に設けられてもよいが、図２および図３に示すように少なくとも一部の連結片６３が、好ましくは全部の連結片６３が、前記脚部６５と同じ位置に設けられると、圧縮荷重を直線的にフランジ部１２に伝達させることができるので好ましい。
【００４２】
前記第２補強フランジ６２の連結片６３が設けられる面とは反対側の面には、前記補強材５３の連結片６４が立設される。本実施の形態では、前記連結片６４は、第２補強フランジ６２の半径方向に延びる板状の部材から成り、４つが周方向に均等な間隔（９０°毎）で立設される。したがって、前記圧縮の荷重を、バランス良く受けることができる。この連結片６４に形成された取付け穴６４１に、前記補強材５３の端部がボルト６９によって固定される。前記補強材５３は、アングル材、丸棒、角棒、円筒、角筒等の任意の形状に形成されればよく、前記連結片６４は、そのような補強材５３の形状に合わせて形成されればよい。残余の部材５１ａ，５１ｂ；５２ｂも、この部材５２ａと同様に形成される。
【００４３】
図４は、前記補強材５３の一構成例を示す軸直角断面図である。この図４の例では、前記各補強材５３は、軸直角断面がＬ字状の２つのアングル材５３ａ，５３ｂから成り、前記半径方向に延びる板状の各連結片６４には、前記２つのアングル材５３ａ，５３ｂが、その背面を対向させて取付けられている。したがって、対向する片５３ａ１，５３ｂ１とは別の片５３ａ２，５３ｂ２は、前記鋼管本体部１１の接線方向に延び、したがって前記周方向における時計回りおよび反時計回りの両方の方向の荷重（鋼管本体部１１の捻り方向の荷重）に対して、等しい強度を得ることができる。
【００４４】
さらにまた、前記補強材５３は、前記鋼管本体部１１の長手方向の複数箇所（図１では４箇所）において、バンド６７（固定部材）によって鋼管本体部１１に固定されている。バンド６７は、前記周方向に分割形成された２つの部材６７ａ，６７ｂから構成されている。部材６７ａ，６７ｂは、半円筒状のバンド筒部６７ａ１，６７ｂ１と、前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１の周方向の両端から直径線方向に延びて形成されるバンド連結部６７ａ２，６７ｂ２と、前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１の外周面において、半径方向に延びて形成される補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３とを備えて構成される。
【００４５】
前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１が鋼管本体部１１の外周を囲むように相互に組み付けられ、バンド連結部６７ａ２，６７ｂ２がボルト６８によって相互に組合せられることで、このバンド６７が鋼管本体部１１に固定される。前記補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３は、前記端部支持部材５１，５２の連結片６４に対応した位置から半径方向に延びて形成され、図５で示すように、前記アングル材５３ａ，５３ｂの取付け部分は幅広に形成される。なお、図５では、図面の簡略化のために、バンド連結部６７ａ２，６７ｂ２を省略している。
【００４６】
この補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３にアングル材５３ａ，５３ｂの片５３ａ１，５３ｂ１が前記ボルト６９によって固定されることで、前記補強材５３（アングル材５３ａ，５３ｂ）の鋼管本体部１１に対する長手（軸）方向および周方向のずれを抑えることができる。また、前記バンド６７を設けることで、補強材５３の、特に圧縮荷重に対する変形（屈曲）を阻止する補強効果により、強度を向上することができる。このバンド６７は、前記鋼管本体部１１の長手（軸）方向の１または複数箇所に、必要に応じて設けることができる。
【００４７】
上述のように構成される補強装置５０の主柱材鋼管１０への取付けは、以下の通りである。図１において、先ず、上下のフランジ部１２ａ，１２ｂにおいて、２つに分割形成された部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの内、一方が取付けられる取付け範囲で、前記３つのボルト穴６１１の内で、中央のボルト穴に対応したボルト３５，４５が外され、長軸ボルト６６に取り替えて締結され、該部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの一方が仮止めされる。その後、仮止めされた部材の左右のボルト穴に対応したボルト３５，４５が外され、長軸ボルト６６に取り替えられて締結されることが１本ずつ行われ、前記部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの一方が本固定される。上方側のフランジ部と下方側のフランジ部とで、或る時点で、外されているボルト３５，４５は１本であるので、上方側の部材５１ａまたは５１ｂと、下方側の部材５２ａまたは５２ｂとの取付けが、同時に行われてもよい。こうして、部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの内、一方の取付けが完了すると、他方の取付けが同様にして行われる。
【００４８】
ここで、長軸ボルト６６は引張荷重を負担する部材となる。従って、上記のボルトの取り替えの際、引張荷重に対する補強が必要な場合は、長軸ボルト６６として、ボルト３５，４５よりも強度が高いもの、例えばボルト断面積が大きいもの、或いは高強度の材質のものが選択される。
【００４９】
なお、前記端部支持部材５１，５２は、鋼管本体部１１の周囲に後付けで取付けられるために、前述のように周方向に２つの部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂに分割して形成されている。前記フランジ部１２ａに取付けられた後、２つに分割された部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂをそれぞれ互いに連結し、周方向に相互に締結されて、前記補強フランジ６１，６２を環状の形態としてもよい。また、端部支持部材５１，５２の分割数は、３つ以上であってもよく、或いは側部が蝶番などで連結されていて、鋼管本体部１１の外周を挟み込むように構成されていてもよい。
【００５０】
前記端部支持部材５１，５２の取付けが終了すると、必要な数のバンド６７がボルト６８で仮止めされて鋼管本体部１１の外周に取付けられる。その後、アングル材５３ａ，５３ｂの両端部がボルト６９によって端部支持部材５１，５２の連結片６４に取付けられ、同時にバンド６７の支持片６７ａ３，６７ｂ３に、ボルト６９によって固定される。その後、バンド６７が前記鋼管本体部１１の外周に、ボルト６８によって本固定される。 このように本実施の形態の補強装置５０では、鋼管鉄塔１における主柱材２の補強を行うにあたって、着脱のために複数に分割形成されてフランジ部１２に取付けられる端部支持部材５１，５２が、従来はボルト穴６１１が形成された円弧状の板であったのを、本実施の形態では、その円弧状の板である第１補強フランジ６１に複数の脚部６５を取付け、長軸ボルト６６を使用して、該第１補強フランジ６１をフランジ部１２と平行に、長手方向に間隔を開けて支持するようにする。そして、前記脚部６５を、前記フランジ部１２の締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置や、主柱材鋼管１０がリブ付きフランジである場合にはそのリブ１３を回避して、かつ前記ボルト３５，４５またはナットの取り外しのための空間を形成する高さに形成しておく。
【００５１】
したがって、該第１補強フランジ６１を内側のフランジ部１２ａに取付けても、圧縮荷重については前記脚部６５を通して内側のフランジ部１２ａから直線的に補強材５３へ伝達させることができる。一方、引張荷重については前記長軸ボルト６６によって外側のフランジ部１２ｂに伝達させることができる。従って、圧縮及び引張の両方の荷重に対応可能になる。また、前記フランジ部１２ａ，１２ｂ間の締結用のボルト３５，４５を、１本ずつ差し替えし、前記長軸ボルト６６に交換して再締結を行うことができる。これによって、該補強装置５０の取付け時におけるフランジ締結部の強度低下を最小限に止め、従来のようにボルト３５，４５を複数本纏めて外す場合に必要となる仮の補強を不要にすることができる。こうして、安全性および施工性を向上することができるとともに、コストおよび工期を短縮することができる。
【００５２】
また、前記端部支持部材５１，５２間を連結する補強材５３は、前記第１補強フランジ６１において、前記脚部６５が立設される側とは反対側で、かつ前記長軸ボルト６６またはナットと干渉しない位置に設けられればよい。このため、従来のようにボルトまたはナットを回避するためにフランジ部１２の外周側まで荷重の伝達経路が大きく迂回するようなことはなく、強度を向上することができるとともに、荷重に対する応答性を向上することができる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態では、図１で示すように、長軸ボルト６６の軸線と、補強材５３を連結するボルト６９の配列方向の軸線６９ａとの主柱材鋼管１０の半径方向の位置がほぼ一致する。一方、本実施の形態では、図３（ｂ）などから理解されるように、前記脚部６５−連結片６３−連結片６４間で、周方向に位置ずれが生じる可能性がある。しかしながら、その周方向のずれは、従来技術のようにフランジ部１２を大きく迂回する距離に比べて短く、これによって荷重の伝達経路を短縮することができる。また、従来技術の荷重の伝達経路は、クランク状に折れ曲がったアングル材などで構成されるのに対して、本実施の形態では、第１および第２補強フランジ６１，６２は、連結片６３とともに、箱形に形成され、極めて剛性が高い。したがって、本実施の形態では、前記脚部６５または長軸ボルト６６から、補強材５３への荷重の伝達を速やかに行うことができる。
【００５４】
また、本実施の形態の補強装置５０では、前記第１補強フランジ６１に直接前記補強材５３を取付ける場合、ボルト穴６１１を避けて補強材５３を取付ける必要があるのに対して、第２補強フランジ６２を介在して、それに補強材５３を取付けているので、補強材５３の数や取付け位置を任意に定めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 鋼管鉄塔
２ 主柱材
３ 腹材
４ アーム
１０ 主柱材鋼管
１１ 鋼管本体部
１２；１２ａ，１２ｂ フランジ部
１３ リブ
５０ 補強装置
５１，５２ 端部支持部材
５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ 部材
５３ 補強材
５３ａ，５３ｂ アングル材
６１ 第１補強フランジ
６１１ ボルト穴
６１２ 凹部
６２ 第２補強フランジ
６２２ 凹部
６３ 連結片
６４ 連結片
６４１ 取付け穴
６５ 脚部
６６ 長軸ボルト
６７ バンド
６７ａ，６７ｂ 部材
６７ａ１，６７ｂ１ バンド筒部
６７ａ２，６７ｂ２ バンド連結部
６７ａ３，６７ｂ３ 補強材支持片
６８，６９ ボルト
【技術分野】
【０００１】
本発明は、送電用鉄塔や通信用鉄塔等の鋼管鉄塔を補強するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
全国には、送電用鉄塔や通信用鉄塔等、鋼管を主たる構造材とする数多くの鉄塔が建造されている。これらの鉄塔は、建造後に当該鉄塔部材に想定外の荷重がかかることが予想される場合や、経年劣化による強度低下が予想される場合に、補強が必要となることがある。特に、送電用鉄塔の建て替え工事の際の送電線の移設時や、送電線の張り替え時には、左右のアームの荷重に大きな差が生じることがある。ここで、鉄塔の主柱材としては、山形鋼を用いるものと、鋼管を用いるものとに大別され、前者は比較的低電圧で小型の鉄塔で多く用いられ、後者は比較的高電圧で大型の鉄塔で多く用いられる。その内、本発明は、後者の鋼管鉄塔を対象とする。
【０００３】
図６は、本発明の一適用例である送電用の鋼管鉄塔１の模式的構造を示す正面図である。図６（ａ）は全体を示し、図６（ｂ）は一部を拡大して示す。この図に示す鋼管鉄塔１は、正方形基礎面の四隅部から高さ方向に延びる主柱材２と、隣接する主柱材２の間に設けられる補強用の腹材３と、主柱材２の上部付近で水平方向に延設され、送電線や架空地線を支持するアーム４とを含む。この図に示す鋼管鉄塔１では、前記腹材３としては、斜め方向に延びる斜材のみを示しているが、水平方向に延びる水平材が設けられることもある。
【０００４】
主柱材２は、図６（ｂ）に示すように、複数の主柱材鋼管１０がその長手方向に互いに連結されることにより構成されている。これらの主柱材鋼管１０は、図７に示すように、鋼管本体部１１と、その長手方向の両端部に一体に設けられるフランジ部１２とを有しており、上下方向に並ぶ各主柱材鋼管１０のフランジ部１２同士が、図略のボルトナットで締結されることによって、主柱材２が構築されている。なお、各主柱材鋼管１０内には、圧縮荷重に対する強度向上を図るために、コンクリートが充填されていることがある。
【０００５】
図７は、主柱材鋼管１０のフランジ部１２付近を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）は、前記フランジ部１２として、鍛造フランジが用いられる場合の側面図および軸直角断面図をそれぞれ示し、図７（ｃ）および図７（ｄ）は、比較的小径の主柱材鋼管に用いられ、前記フランジ部１２として、リブ付きフランジが用いられる場合の側面図および軸直角断面図をそれぞれ示す。隣接の主柱材鋼管１０同士の接合のため、負荷が掛かるフランジ部１２において、鍛造フランジは、該フランジ部１２自体の強度がアップされ、鋼管本体部１１にフランジ部１２が溶接されているだけであるのに対して、リブ付きフランジでは、フランジ部１２の強度を補うために、鋼管本体部１１の外周面とフランジ部１２との間に、略三角形のリブ１３がさらに溶接されている。
【０００６】
また、主柱材鋼管１０の鋼管本体部１１の途中部分には、溶接等の手段によりガセットプレート（図示省略）が一体に設けられており、前記腹材３の末端部分がこのガセットプレートに固定されている。なお、腹材３にも、鋼管本体部の両端にフランジ部が設けられた構造のものもあるが、本発明は、主柱材２を構成する主柱材鋼管１０を対象とする。
【０００７】
このように構成される鋼管鉄塔１において、たとえば工事中に送電線を１条移設する場合、部材位置によっては、送電線による荷重のアンバランスのため、圧縮または引張荷重が増減することがある。そこで、そのような圧縮荷重および引張荷重に対応するために、図６（ｂ）で示すような補強装置２０が設けられることになる。ここで、前記補強装置２０として、鋼管本体部１１と平行に、実質的に該鋼管本体部１１の径を大きくしたのと同様な効果を得ることができる装置を用いた場合は、圧縮荷重に対する強度は向上することができる。しかしながら、引張荷重に対する強度を向上するためには、フランジ部１２に取り付いて、該フランジ部１２間を接続する構造が必要となる。
【０００８】
そのような構造の従来技術は、特許文献１や特許文献２で提案されている。図８は、特許文献１の補強装置３０の構造を示す図である。図８（ａ）および図８（ｂ）は側面図であり、図８（ｃ）は図８（ａ）の切断面線Ａ−Ａから見た断面図であり、図８（ｄ）は図８（ａ）の切断面線Ｂ−Ｂから見た断面図である。この補強装置３０は、一対の端部支持部材３１，３２と、それらの間を連結する補強材３３とを備えて構成される。
【０００９】
図８（ａ）は圧縮荷重に対応する場合であり、この場合は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの両端に設けられる一対のフランジ部１２ａに対して、端部支持部材３１，３２は、内側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａに設けられる。これに対して、引張荷重に対応する場合には、前記端部支持部材３１，３２は、図８（ｂ）で示すように外側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられる。
【００１０】
図８（ｃ）および図８（ｄ）で示すように、端部支持部材３１，３２は、前記鋼管本体部１１を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に２つの部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂに分割形成され、その中央には鋼管本体部１１に対応した半円弧状の凹部３１ｃ，３２ｃが形成され、その凹部３１ｃ，３２ｃを囲む仮想円３１ｄ，３２ｄ上には、周方向に等間隔にボルト穴（図８の例では全周で１４個）が形成されている。
【００１１】
また、図９は、特許文献２の補強装置４０の構造を示す図である。図９（ａ）は斜視図であり、図９（ｂ）は側面図であり、図９（ｃ）は図９（ｂ）の切断面線Ｃ−Ｃから見た断面図であり、図９（ｄ）は端部支持部材４１ａ，４１ｂの底面図である。この補強装置４０は、一対の端部支持部材４１，４２と、それらの間を連結する補強材４３とを備えて構成される。
【００１２】
図９は圧縮荷重に対応する場合であり、図８の補強装置３０と同様に、この場合は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの両端に設けられる一対のフランジ部１２ａに対して、端部支持部材４１，４２は、内側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａに設けられる。これに対して、図示していないが、引張荷重に対応する場合には、前記端部支持部材４１，４２は、外側、すなわち補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられる。
【００１３】
端部支持部材４１，４２は、前記鋼管本体部１１の周方向の対向位置に取付けられる２つの部材４１ａ，４１ｂ；４２ａ，４２ｂから構成される。図９（ｄ）で示すように、部材４１ａ，４１ｂの円弧の長さは短く、図９（ｃ）では、周方向に前記１４個設けられるボルト４５の３個分の長さである。そして、図９（ｄ）で示すように、それら２つの部材４１ａ，４１ｂの中央には、鋼管本体部１１に対応した半円弧状の凹部４１ｃが形成されており、その凹部４１ｃを囲む仮想円４１ｄ（図９（ｃ））上で、該部材４１ａ，４１ｂの周方向の両端部付近には、ボルト穴４１ｅが形成されている。また、２つのボルト穴４１ｅ間には、逃げ穴４１ｈが形成されており、フランジ部１２の接合に用いられるボルト４５の頭部またはナットが嵌り込む。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００５−２４８４８７号公報
【特許文献２】特開２００５−２８２３３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
送電用鉄塔等の補強工事は、山中等、周辺環境が悪く、高所での作業が多いために、施工性が良いものであることが望ましい。しかしながら、特許文献１の従来技術では、鋼管本体部１１の全周を囲む端部支持部材３１，３２は、半割れの２つの部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂに分割形成されており、そのためフランジ部１２への取付けには、フランジ部１２ａ，１２ｂ同士を固定しているボルト３５の半分、すなわち部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの一方に関するボルトの総て（図８の例では７個）を、同時に取り外す必要がある。その後、これらの部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの一方を前記フランジ部１２ａまたは１２ｂに重ねた上で、新しい長軸のボルトとナットで、部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂとフランジ部１２ａ，１２ｂとを共締めする。同様のことを、部材３１ａと３１ｂおよび３２ａと３２ｂの他方についても行い、フランジ部１２ａまたは１２ｂに、部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂを固定する。
【００１６】
したがって、ボルト３５の半分を同時に緩めるので、事前に、補強対象の鋼管本体部１１ａの上下端のフランジ部１２ａに掛かる荷重を移しておくために、仮支持材で仮補強を行う必要がある。すなわち、補強のための補強を行う必要があるという問題がある。このため、コストおよび工期が嵩む。この点、特許文献２では、同時に外すボルト４５を、２本にまで削減することができるが、それでも強度が不足する可能性がある。
【００１７】
また、特許文献１において、引張荷重に対応するために、端部支持部材３１，３２は、補強すべき主柱材鋼管１０ａの隣の主柱材鋼管１０ｂのフランジ部１２ｂに設けられることもあるので、該端部支持部材３１，３２は、組み上げた状態の平面視で、楕円状、或いは小判状に形成され、長径部分に補強材３３のための取付け片３１ｆ，３２ｆが設けられ、補強材３３は鋼管本体部１１から離間して、フランジ部１２ｂの外方を大きく迂回する。したがって、圧縮荷重および引張荷重の伝播経路としては、側面視でコの字状となり、補強材３３が負担する荷重の伝達性が悪いという問題もある。すなわち、主柱材鋼管１０ａの伸縮開始直後には補強材３３に荷重が掛かからず、また部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂ内でモーメントが掛かるので、該部材３１ａ，３１ｂ；３２ａ，３２ｂには高い強度が必要になる。
【００１８】
特許文献２でも同様に、補強材４３は、部材４１ａ，４１ｂ；４２ａ，４２ｂの半径方向外方に飛び出した連結片４１ｇに連結される。したがって、一方のフランジ部から他方のフランジ部の間で、荷重の伝播経路はクランク状に向きを変え、荷重の伝達性が悪い。さらに特許文献２では、その端部支持部材４１，４２と、特許文献１の端部支持部材３１，３２とを比べて、フランジ部１２ａ，１２ｂに固定するボルト４５の本数を削減した分、荷重の伝播経路の強度が低く、上記の問題は顕著である。
【００１９】
本発明の目的は、コストおよび工期を削減することができるとともに、荷重に対する応答性を向上することができる鋼管鉄塔の補強装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
本発明の鋼管鉄塔の補強装置は、鋼管本体部の両端にフランジ部が一体形成されて成る主柱材鋼管が、前記フランジ部でボルトおよびナットによってその長手方向に互いに連結されることで主柱材が構成された鋼管鉄塔における前記主柱材の補強装置において、前記両端のフランジ部にそれぞれ搭載されて前記鋼管本体部を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数に分割形成される一対の端部支持部材と、前記鋼管本体部に沿って延び、前記一対の端部支持部材間を連結する補強材と、を備え、前記各端部支持部材は、前記フランジ部と平行に配置されて、円弧状に前記周方向に複数に分割形成され、前記フランジ部における前記ボルトが挿通されるボルト穴に対応した位置にボルト穴を有するとともに、一方の面側に前記補強材が連結される第１補強フランジと、前記第１補強フランジの他方の面側において、前記フランジ部の少なくとも前記ボルトまたはナットの締結位置を回避して複数配置され、その部材先端縁が前記フランジ部に接触し、かつ前記ボルトまたはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する脚部と、前記第１補強フランジ及び前記フランジ部のボルト穴に挿通され、前記ボルトに置き換えて使用される長軸ボルトと、を含むことを特徴とする。
【００２１】
上記の構成によれば、一対の端部支持部材と鋼管本体部の両端に形成されているフランジ部とが各々長軸ボルトによって固定され、さらに、一対の端部支持部材間が補強材で連結されることになる。また、鋼管本体部のフランジ部と第１補強フランジとの間には脚部が介在する。そして、鋼管本体部の長手方向における圧縮荷重については、前記フランジ部、脚部、第１補強フランジ及び補強材という経路で直線的に伝達される。また、引張荷重についても、前記フランジ部、長軸ボルト、第１補強フランジ及び補強材という経路で直線的に伝達される。従って、圧縮荷重及び引張荷重の双方に対応できるだけでなく、圧縮又は引張荷重が加わったときの荷重伝達性を良好とすることができる。
【００２２】
さらに、圧縮荷重について、上記の構成によれば鋼管本体部の周囲に補強材が配置された補強構造体が構築されることから強度補強を行うことができる。しかも、上述の通り荷重の伝達経路が直線的であるため荷重伝達性が良好となり、圧縮荷重に対して効率良い補強を達成できる。
【００２３】
なお、引張荷重に対しては、それまでフランジ部を連結していたボルトに代わって前記長軸ボルトが当該引張荷重を負担することになる。このため、例えば長軸ボルトとして強度が前記ボルトよりも高いもの（例えばボルト断面積が大きいもの）を選択することによって、引張荷重に対する強度を向上させることも可能となる。つまり、上記補強装置を用いることによって、引張荷重について強度向上を図る機会を提供することができる。
【００２４】
また、第１補強フランジは、前記フランジ部に直接取付けられるのではなく、前記脚部によって、前記フランジ部に対して前記長手方向に間隔を置いて取り付けられる。そして、前記脚部は、前記フランジ部の締結用のボルトおよびナットの締結位置を回避して立設されている。従って、フランジ部を連結していたボルトの取り外し、及び長軸ボルトの締結の一連の差し替え作業をスムースに行わせることができる。
【００２５】
特に、ボルトを１本ずつ長軸ボルトへ差し替えることが可能となるので、フランジ連結部分の強度低下を最小限に抑制することができる。このため、従来の補強装置では必要であった仮補強作業を不要にすることができる。
【００２６】
また、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記第１補強フランジの前記一方の面側に平行に配置される第２補強フランジと、前記第１および第２補強フランジ間を連結する連結片とをさらに備え、前記補強材は、前記第２補強フランジの第１補強フランジとは反対側に連結されることを特徴とする。
【００２７】
上記の構成によれば、長軸ボルトの挿通のためのボルト穴を設ける必要がある第１補強フランジではなく、この第１補強フランジに連結片を介して連結される第２補強フランジに補強材が取り付けられる。従って、ボルト穴（長軸ボルト）の配置位置に特段影響されることなく、補強材の数や取付け位置を任意に定めることができる。
【００２８】
さらにまた、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記各端部支持部材において、前記補強材が連結される連結片は、半径方向に延びる板状の部材から成り、その複数が周方向に等間隔に設けられ、前記補強材は、軸直角断面がＬ字状のアングル材から成り、各連結片には、２つの前記アングル材が、その背面を対向させて取付けられることを特徴とする。
【００２９】
上記の構成によれば、前記補強材が連結される連結片を複数として、それらを端部支持部材の周方向に等間隔な位置に設けることで、前記圧縮の荷重を、バランス良く受けることができる。さらに、前記連結片を半径方向に延びた板状に形成し、前記補強材を、軸直角断面がＬ字状のアングル材とするとともに、それを２つ、背面を対向させて前記連結片に取付けることで、前記周方向における時計回りおよび反時計回りの両方の方向の荷重（鋼管本体部の捻り方向の荷重）に対して、等しい強度を得ることができる。
【００３０】
また、本発明の鋼管鉄塔の補強装置では、前記周方向に複数に分割形成され、前記鋼管本体部に取付けられ、相互に組合せられる固定部材（以下、バンドという）をさらに備え、前記バンドは、前記鋼管本体部の外周を囲むバンド筒部と、前記バンド筒部の外周面において、前記連結片に対応した位置から半径方向に延びて形成され、前記補強材を支持する支持片と、を含むことを特徴とする。
【００３１】
上記の構成によれば、前記鋼管本体部の長手（軸）方向の１または複数箇所に、上記の構成から成るバンドを設けて、前記補強材の鋼管本体部に対する長手（軸）方向および周方向のずれを抑える。したがって、前記補強材の、特に圧縮荷重に対する変形（屈曲）を阻止し、強度を向上することができる。
【発明の効果】
【００３２】
本発明の鋼管鉄塔の補強装置によれば、圧縮荷重及び引張荷重の双方に対応できる補強装置を提供できる。すなわち、圧縮荷重については、鋼管本体部のフランジ部から端部支持部材の脚部及び第１補強フランジを介して補強材に伝達できるので対応可能であり、しかも荷重の伝達経路が直線的であるため荷重伝達性が良好となり、圧縮荷重に対する補強を好適に達成できる。また、引張荷重については、鋼管本体部のフランジ部を連結していたボルトに代わる長軸ボルトによって従前通りに対応することができ、当該長軸ボルトとして強度に優れるものを選択することで引張荷重に対する補強を達成することも可能となる。
【００３３】
さらに、鋼管本体部のフランジ部を連結しているボルトを１本ずつ外し、長軸ボルトに差し替えることができるので、当該補強装置の組み付け時における強度低下を最小限に抑制することができる。従って、従来は必要とされていた仮補強作業を省くことができ、工事コスト及び工期の短縮化に寄与することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施の一形態に係る補強装置を鋼管鉄塔における主柱材の主柱材鋼管に取付けた状態を模式的に示す図である。
【図２】前記補強装置を構成する端部支持部材の斜視図である。
【図３】図２で示す端部支持部材の六面図である。
【図４】前記補強装置を構成する補強材の一構成例を示す軸直角断面図である。
【図５】前記補強装置を構成するバンド付近を拡大して示す側面図である。
【図６】本発明の一適用例である送電用の鋼管鉄塔の模式的構造を示す正面図である。
【図７】前記鋼管鉄塔を構成する主柱材鋼管のフランジ部付近を示す図である。
【図８】典型的な従来技術の鋼管鉄塔の補強装置の構造を示す図である。
【図９】他の従来技術の鋼管鉄塔の補強装置の構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
図１は、本発明の実施の一形態に係る補強装置５０を、前述の鋼管鉄塔１における主柱材２の主柱材鋼管１０に取付けた状態を模式的に示す図である。図１（ａ）と図１（ｂ）とは、９０°見る角度が異なっている。すなわち、たとえば図１（ａ）を正面図または背面図とすれば、図１（ｂ）は右側面図または左側面図である。前記主柱材鋼管１０は、鋼管本体部１１の長手方向の両端部に、フランジ部１２が一体に設けられて構成されている。この図１の例では、主柱材鋼管１０のフランジ部１２は、前記図７（ｃ）および図７（ｄ）で示すリブ１３付きのフランジである。
【００３６】
そして、この補強装置５０は、一対の端部支持部材５１，５２と、補強材５３とを備えて構成される。前記端部支持部材５１，５２は、補強すべき主柱材鋼管１０ａのフランジ部１２ａにそれぞれ搭載されて、前記鋼管本体部１１を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数、本実施の形態では２つの部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂに分割形成される。
【００３７】
図２は、そのうちの１つの部材５２ａの斜視図であり、図３は六面図である。部材５２ａは、半円弧状に形成され、前記フランジ部１２と平行に配置される第１補強フランジ６１及び第２補強フランジ６２と、これら第１及び第２補強フランジ６１，６２間を連結する複数の連結片６３と、前記補強材５３を連結するための連結片６４と、前記フランジ部１２上にその先端縁が当接する脚部６５と、長軸ボルト６６とを備えて構成される。第１及び第２補強フランジ６１，６２、連結片６３、６４及び脚部６５は、いずれも所定の肉厚を有する金属の平板部材から形成されている。
【００３８】
第１補強フランジ６１は、半円弧状に形成され、前記フランジ部１２における前記締結用のボルト３５，４５のボルト穴に対応した位置に、ボルト穴６１１を有するとともに、その中心に前記鋼管本体部１１が収容される円弧状の凹部６１２を有する。また、この第１補強フランジ６１のフランジ部１２側の面には、前記脚部６５が立設される。脚部６５は、前記フランジ部１２の締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置ならびにリブ１３の位置を回避して、鋼管本体部１１の外周面にその先端縁が密着するように複数立設される。さらに、前記脚部６５は、ボルト３５，４５またはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する。
【００３９】
第２補強フランジ６２も、半円弧状に形成され、その中心に前記鋼管本体部１１が収容される円弧状の凹部６２２を有する。この第２補強フランジ６２は、前記第１補強フランジ６１よりも大径に形成されている。そのため、これらのダミーフランジ６１，６２間を連結する連結片６３も、第１補強フランジ６１側から第２補強フランジ６２側になるにつれて、径方向の幅が幅広に形成される。
【００４０】
図２および図３の例では、連結片６３は、円弧状の凹部６１２、６２２の円弧中心（鋼管本体部１１の軸心）を中心軸とする周方向でみて６０°毎に均等な間隔で、前記円弧中心から延びる半径線上に設けられている。この連結片６３および上述の脚部６５の凹部６１２、６２２側の端縁は、鋼管本体部１１の外周面に沿うように直線状に形成されている。なお、連結片６３および脚部６５の前記端縁は、鋼管本体部１１の外周面に密着させても良いし、或いは所定のギャップを置いて対向させてもよい。
【００４１】
前記脚部６５は、前記締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置ならびにリブ１３の位置を回避するために不均一な間隔で設けられる可能性がある。一方、この連結片６３も任意の位置に設けられてもよいが、図２および図３に示すように少なくとも一部の連結片６３が、好ましくは全部の連結片６３が、前記脚部６５と同じ位置に設けられると、圧縮荷重を直線的にフランジ部１２に伝達させることができるので好ましい。
【００４２】
前記第２補強フランジ６２の連結片６３が設けられる面とは反対側の面には、前記補強材５３の連結片６４が立設される。本実施の形態では、前記連結片６４は、第２補強フランジ６２の半径方向に延びる板状の部材から成り、４つが周方向に均等な間隔（９０°毎）で立設される。したがって、前記圧縮の荷重を、バランス良く受けることができる。この連結片６４に形成された取付け穴６４１に、前記補強材５３の端部がボルト６９によって固定される。前記補強材５３は、アングル材、丸棒、角棒、円筒、角筒等の任意の形状に形成されればよく、前記連結片６４は、そのような補強材５３の形状に合わせて形成されればよい。残余の部材５１ａ，５１ｂ；５２ｂも、この部材５２ａと同様に形成される。
【００４３】
図４は、前記補強材５３の一構成例を示す軸直角断面図である。この図４の例では、前記各補強材５３は、軸直角断面がＬ字状の２つのアングル材５３ａ，５３ｂから成り、前記半径方向に延びる板状の各連結片６４には、前記２つのアングル材５３ａ，５３ｂが、その背面を対向させて取付けられている。したがって、対向する片５３ａ１，５３ｂ１とは別の片５３ａ２，５３ｂ２は、前記鋼管本体部１１の接線方向に延び、したがって前記周方向における時計回りおよび反時計回りの両方の方向の荷重（鋼管本体部１１の捻り方向の荷重）に対して、等しい強度を得ることができる。
【００４４】
さらにまた、前記補強材５３は、前記鋼管本体部１１の長手方向の複数箇所（図１では４箇所）において、バンド６７（固定部材）によって鋼管本体部１１に固定されている。バンド６７は、前記周方向に分割形成された２つの部材６７ａ，６７ｂから構成されている。部材６７ａ，６７ｂは、半円筒状のバンド筒部６７ａ１，６７ｂ１と、前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１の周方向の両端から直径線方向に延びて形成されるバンド連結部６７ａ２，６７ｂ２と、前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１の外周面において、半径方向に延びて形成される補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３とを備えて構成される。
【００４５】
前記バンド筒部６７ａ１，６７ｂ１が鋼管本体部１１の外周を囲むように相互に組み付けられ、バンド連結部６７ａ２，６７ｂ２がボルト６８によって相互に組合せられることで、このバンド６７が鋼管本体部１１に固定される。前記補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３は、前記端部支持部材５１，５２の連結片６４に対応した位置から半径方向に延びて形成され、図５で示すように、前記アングル材５３ａ，５３ｂの取付け部分は幅広に形成される。なお、図５では、図面の簡略化のために、バンド連結部６７ａ２，６７ｂ２を省略している。
【００４６】
この補強材支持片６７ａ３，６７ｂ３にアングル材５３ａ，５３ｂの片５３ａ１，５３ｂ１が前記ボルト６９によって固定されることで、前記補強材５３（アングル材５３ａ，５３ｂ）の鋼管本体部１１に対する長手（軸）方向および周方向のずれを抑えることができる。また、前記バンド６７を設けることで、補強材５３の、特に圧縮荷重に対する変形（屈曲）を阻止する補強効果により、強度を向上することができる。このバンド６７は、前記鋼管本体部１１の長手（軸）方向の１または複数箇所に、必要に応じて設けることができる。
【００４７】
上述のように構成される補強装置５０の主柱材鋼管１０への取付けは、以下の通りである。図１において、先ず、上下のフランジ部１２ａ，１２ｂにおいて、２つに分割形成された部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの内、一方が取付けられる取付け範囲で、前記３つのボルト穴６１１の内で、中央のボルト穴に対応したボルト３５，４５が外され、長軸ボルト６６に取り替えて締結され、該部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの一方が仮止めされる。その後、仮止めされた部材の左右のボルト穴に対応したボルト３５，４５が外され、長軸ボルト６６に取り替えられて締結されることが１本ずつ行われ、前記部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの一方が本固定される。上方側のフランジ部と下方側のフランジ部とで、或る時点で、外されているボルト３５，４５は１本であるので、上方側の部材５１ａまたは５１ｂと、下方側の部材５２ａまたは５２ｂとの取付けが、同時に行われてもよい。こうして、部材５１ａ，５２ａと５１ｂ，５２ｂとの内、一方の取付けが完了すると、他方の取付けが同様にして行われる。
【００４８】
ここで、長軸ボルト６６は引張荷重を負担する部材となる。従って、上記のボルトの取り替えの際、引張荷重に対する補強が必要な場合は、長軸ボルト６６として、ボルト３５，４５よりも強度が高いもの、例えばボルト断面積が大きいもの、或いは高強度の材質のものが選択される。
【００４９】
なお、前記端部支持部材５１，５２は、鋼管本体部１１の周囲に後付けで取付けられるために、前述のように周方向に２つの部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂに分割して形成されている。前記フランジ部１２ａに取付けられた後、２つに分割された部材５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂをそれぞれ互いに連結し、周方向に相互に締結されて、前記補強フランジ６１，６２を環状の形態としてもよい。また、端部支持部材５１，５２の分割数は、３つ以上であってもよく、或いは側部が蝶番などで連結されていて、鋼管本体部１１の外周を挟み込むように構成されていてもよい。
【００５０】
前記端部支持部材５１，５２の取付けが終了すると、必要な数のバンド６７がボルト６８で仮止めされて鋼管本体部１１の外周に取付けられる。その後、アングル材５３ａ，５３ｂの両端部がボルト６９によって端部支持部材５１，５２の連結片６４に取付けられ、同時にバンド６７の支持片６７ａ３，６７ｂ３に、ボルト６９によって固定される。その後、バンド６７が前記鋼管本体部１１の外周に、ボルト６８によって本固定される。 このように本実施の形態の補強装置５０では、鋼管鉄塔１における主柱材２の補強を行うにあたって、着脱のために複数に分割形成されてフランジ部１２に取付けられる端部支持部材５１，５２が、従来はボルト穴６１１が形成された円弧状の板であったのを、本実施の形態では、その円弧状の板である第１補強フランジ６１に複数の脚部６５を取付け、長軸ボルト６６を使用して、該第１補強フランジ６１をフランジ部１２と平行に、長手方向に間隔を開けて支持するようにする。そして、前記脚部６５を、前記フランジ部１２の締結用のボルト３５，４５およびナットの締結位置や、主柱材鋼管１０がリブ付きフランジである場合にはそのリブ１３を回避して、かつ前記ボルト３５，４５またはナットの取り外しのための空間を形成する高さに形成しておく。
【００５１】
したがって、該第１補強フランジ６１を内側のフランジ部１２ａに取付けても、圧縮荷重については前記脚部６５を通して内側のフランジ部１２ａから直線的に補強材５３へ伝達させることができる。一方、引張荷重については前記長軸ボルト６６によって外側のフランジ部１２ｂに伝達させることができる。従って、圧縮及び引張の両方の荷重に対応可能になる。また、前記フランジ部１２ａ，１２ｂ間の締結用のボルト３５，４５を、１本ずつ差し替えし、前記長軸ボルト６６に交換して再締結を行うことができる。これによって、該補強装置５０の取付け時におけるフランジ締結部の強度低下を最小限に止め、従来のようにボルト３５，４５を複数本纏めて外す場合に必要となる仮の補強を不要にすることができる。こうして、安全性および施工性を向上することができるとともに、コストおよび工期を短縮することができる。
【００５２】
また、前記端部支持部材５１，５２間を連結する補強材５３は、前記第１補強フランジ６１において、前記脚部６５が立設される側とは反対側で、かつ前記長軸ボルト６６またはナットと干渉しない位置に設けられればよい。このため、従来のようにボルトまたはナットを回避するためにフランジ部１２の外周側まで荷重の伝達経路が大きく迂回するようなことはなく、強度を向上することができるとともに、荷重に対する応答性を向上することができる。
【００５３】
すなわち、本実施の形態では、図１で示すように、長軸ボルト６６の軸線と、補強材５３を連結するボルト６９の配列方向の軸線６９ａとの主柱材鋼管１０の半径方向の位置がほぼ一致する。一方、本実施の形態では、図３（ｂ）などから理解されるように、前記脚部６５−連結片６３−連結片６４間で、周方向に位置ずれが生じる可能性がある。しかしながら、その周方向のずれは、従来技術のようにフランジ部１２を大きく迂回する距離に比べて短く、これによって荷重の伝達経路を短縮することができる。また、従来技術の荷重の伝達経路は、クランク状に折れ曲がったアングル材などで構成されるのに対して、本実施の形態では、第１および第２補強フランジ６１，６２は、連結片６３とともに、箱形に形成され、極めて剛性が高い。したがって、本実施の形態では、前記脚部６５または長軸ボルト６６から、補強材５３への荷重の伝達を速やかに行うことができる。
【００５４】
また、本実施の形態の補強装置５０では、前記第１補強フランジ６１に直接前記補強材５３を取付ける場合、ボルト穴６１１を避けて補強材５３を取付ける必要があるのに対して、第２補強フランジ６２を介在して、それに補強材５３を取付けているので、補強材５３の数や取付け位置を任意に定めることができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ 鋼管鉄塔
２ 主柱材
３ 腹材
４ アーム
１０ 主柱材鋼管
１１ 鋼管本体部
１２；１２ａ，１２ｂ フランジ部
１３ リブ
５０ 補強装置
５１，５２ 端部支持部材
５１ａ，５１ｂ；５２ａ，５２ｂ 部材
５３ 補強材
５３ａ，５３ｂ アングル材
６１ 第１補強フランジ
６１１ ボルト穴
６１２ 凹部
６２ 第２補強フランジ
６２２ 凹部
６３ 連結片
６４ 連結片
６４１ 取付け穴
６５ 脚部
６６ 長軸ボルト
６７ バンド
６７ａ，６７ｂ 部材
６７ａ１，６７ｂ１ バンド筒部
６７ａ２，６７ｂ２ バンド連結部
６７ａ３，６７ｂ３ 補強材支持片
６８，６９ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼管本体部の両端にフランジ部が一体形成されて成る主柱材鋼管が、前記フランジ部でボルトおよびナットによってその長手方向に互いに連結されることで主柱材が構成された鋼管鉄塔における前記主柱材の補強装置において、
前記両端のフランジ部にそれぞれ搭載されて前記鋼管本体部を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数に分割形成される一対の端部支持部材と、
前記鋼管本体部に沿って延び、前記一対の端部支持部材間を連結する補強材と、を備え、
前記各端部支持部材は、
前記フランジ部と平行に配置されて、円弧状に前記周方向に複数に分割形成され、前記フランジ部における前記ボルトが挿通されるボルト穴に対応した位置にボルト穴を有するとともに、一方の面側に前記補強材が連結される第１補強フランジと、
前記第１補強フランジの他方の面側において、前記フランジ部の少なくとも前記ボルトまたはナットの締結位置を回避して複数配置され、その部材先端縁が前記フランジ部に接触し、かつ前記ボルトまたはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する脚部と、
前記第１補強フランジのボルト穴及び前記フランジ部のボルト穴に挿通され、前記ボルトに置き換えて使用される長軸ボルトと、を含むことを特徴とする鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項２】
前記第１補強フランジの前記一方の面側に平行に配置される第２補強フランジと、
前記第１および第２補強フランジ間を連結する連結片と、をさらに備え、
前記補強材は、前記第２補強フランジの第１補強フランジとは反対側に連結されることを特徴とする請求項１記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項３】
前記各端部支持部材において、前記補強材が連結される連結片は、半径方向に延びる板状の部材から成り、その複数が周方向に等間隔に設けられ、
前記補強材は、軸直角断面がＬ字状のアングル材から成り、
各連結片には、２つの前記アングル材が、その背面を対向させて取付けられることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項４】
前記周方向に複数に分割形成され、前記鋼管本体部に取付けられ、相互に組合せられる固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、
前記鋼管本体部の外周を囲むバンド筒部と、
前記バンド筒部の外周面において、前記連結片に対応した位置から半径方向に延びて形成され、前記補強材を支持する支持片と、を含むことを特徴とする請求項３記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項１】
鋼管本体部の両端にフランジ部が一体形成されて成る主柱材鋼管が、前記フランジ部でボルトおよびナットによってその長手方向に互いに連結されることで主柱材が構成された鋼管鉄塔における前記主柱材の補強装置において、
前記両端のフランジ部にそれぞれ搭載されて前記鋼管本体部を周方向から取り囲み、着脱のために前記周方向に複数に分割形成される一対の端部支持部材と、
前記鋼管本体部に沿って延び、前記一対の端部支持部材間を連結する補強材と、を備え、
前記各端部支持部材は、
前記フランジ部と平行に配置されて、円弧状に前記周方向に複数に分割形成され、前記フランジ部における前記ボルトが挿通されるボルト穴に対応した位置にボルト穴を有するとともに、一方の面側に前記補強材が連結される第１補強フランジと、
前記第１補強フランジの他方の面側において、前記フランジ部の少なくとも前記ボルトまたはナットの締結位置を回避して複数配置され、その部材先端縁が前記フランジ部に接触し、かつ前記ボルトまたはナットの取り外し用の空間を形成するための高さを有する脚部と、
前記第１補強フランジのボルト穴及び前記フランジ部のボルト穴に挿通され、前記ボルトに置き換えて使用される長軸ボルトと、を含むことを特徴とする鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項２】
前記第１補強フランジの前記一方の面側に平行に配置される第２補強フランジと、
前記第１および第２補強フランジ間を連結する連結片と、をさらに備え、
前記補強材は、前記第２補強フランジの第１補強フランジとは反対側に連結されることを特徴とする請求項１記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項３】
前記各端部支持部材において、前記補強材が連結される連結片は、半径方向に延びる板状の部材から成り、その複数が周方向に等間隔に設けられ、
前記補強材は、軸直角断面がＬ字状のアングル材から成り、
各連結片には、２つの前記アングル材が、その背面を対向させて取付けられることを特徴とする請求項１または２記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【請求項４】
前記周方向に複数に分割形成され、前記鋼管本体部に取付けられ、相互に組合せられる固定部材をさらに備え、
前記固定部材は、
前記鋼管本体部の外周を囲むバンド筒部と、
前記バンド筒部の外周面において、前記連結片に対応した位置から半径方向に延びて形成され、前記補強材を支持する支持片と、を含むことを特徴とする請求項３記載の鋼管鉄塔の補強装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−６４２３０（Ｐ２０１３−６４２３０Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０１８０７（Ｐ２０１１−２０１８０７）
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１４５３２３）株式会社酒井鉄工所 (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１５日（２０１１．９．１５）
【出願人】（０００１５６９３８）関西電力株式会社 (1,442)
【出願人】（０００１４５３２３）株式会社酒井鉄工所 (3)
【Ｆターム（参考）】
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