JP3573991B2

JP3573991B2 - Steel pipe sheet pile and connecting structure of steel pipe sheet pile

Info

Publication number: JP3573991B2
Application number: JP02480799A
Authority: JP
Inventors: 浩弥大久保; 修身橋本; 毅石澤; 夕一辰見; 広志風間; 滋中嶋; 昌宏宮川
Original assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Current assignee: JFE Steel Corp; Obayashi Corp; Shimizu Corp
Priority date: 1999-02-02
Filing date: 1999-02-02
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2019-02-02
Also published as: JP2000220135A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、継手構造に特徴を有する鋼管矢板、及びその鋼管矢板同士の連結構造に係り、特に大規模な鋼管矢板基礎に有効な鋼管矢板及び鋼管矢板の連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
今日、鋼管矢板基礎は、橋梁基礎のひとつとして欠くことの出来ないものとなっている。この鋼管矢板基礎は、例えば図１１に示すように、隣接する鋼管矢板５０の継ぎ手部同士を互いに嵌合連結しながら、複数の鋼管矢板５０を、平面視で円形、小判形、矩形などの閉鎖形状になるように地盤中に打設し、その閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリート５１を施工して構築される。
【０００３】
上記鋼管矢板５０の継手部材としては、図１２に示すように、通常、Ｐ−Ｐ型継手部材が採用される。この継手部材は、鋼管矢板本管５２より小径の円形鋼管５３からなり、その円形鋼管５３は、上記鋼管矢板本管５２の外面にフレア溶接で取り付けられると共に、管軸方向に沿って延びる嵌合用のスリット５３ａが設けられている。
【０００４】
そして、施工にあたっては、各鋼管矢板５０について、その円形鋼管５３を、隣接する鋼管矢板５０の円形鋼管５３に嵌合させながら地盤中に打設し、継手部における嵌合部の内部空間内の土砂を掘削、排土、洗浄した後、その空間内にモルタル５４を充填して鋼管矢板５０同士を連結して、閉鎖形状を形成する。
一般に、Ｐ−Ｐ型継手部材に用いる円形鋼管５３には、外径が１６５．２ｍｍ、板厚が１１ｍｍ（もしくは９ｍｍ）で、内外面に突起などの凹凸がないものが使用されている。一方、充填するモルタル５４としては、圧縮強度２００ｋｇｆ／ｃｍ^２程度のものが使用されている。
【０００５】
ここで、鋼管矢板基礎に水平方向の外力が作用した場合、継手部に上下方向のせん断力が作用する。このせん断力が継手のせん断耐力より大きくなると、継手部のずれ変形が急増し、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性低下の度合いも大きくなる。
鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を増加させるための方法としては、継手部自体のせん断耐力を向上したり、鋼管矢板５０の本数を増やす方法が考えられる。
【０００６】
このとき、大きな外力が作用することが予想される大規模橋梁基礎において基礎全体の曲げ剛性を増加させる場合に、鋼管矢板５０の本数を増やす方法を採用すると、基礎の規模が過大になるため、不経済な基礎となる。そのため、基礎の規模が過大にならない範囲で、曲げ剛性を増加させるためには、大きなせん断耐力を有する継手部材を用いる必要があった。
【０００７】
継手自体のせん断耐力を向上させる方法としては、例えば、文献１（片山他：鋼管矢板基礎工法における最近の研究開発、基礎工、１９９３年１１月）や、文献２（片山他：鋼管矢板基礎における高耐力継手の実験的研究、土木学会第４９回年次学術講演会、１９９４年９月）に記載されている方法がある。
これらの文献に記載されている第１の対策は、Ｐ−Ｐ型継手部材の円形鋼管５３の内面に対して多数の突起を設けるものであって、その突起の効果によって円形鋼管５３とモルタル５４との付着強度を増加させて継手のせん断耐力を向上させるものである。ちなみに、外径がｌ６５．２ｍｍφで板厚が９ｍｍの鋼管５３の内面に突起を設けて、モルタル５４（充填材）として圧縮強度が２４０ｋｇｆ／ｃｍ^２のものを使用した継手を対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり１０５ｔｆ／ｍのせん断耐力であった。
【０００８】
また、上記文献に記載されている継手のせん断耐力を向上させる第２の対策は、継手部材を構成する円形鋼管５３の径を大きくする方法であって、径を大きくすることで鋼管５３とモルタル５４との付着面積を増加させて、継手のせん断耐力を向上させるものである。ちなみに、鋼管５３として外径が２１６．３ｍｍφで板厚が１１ｍｍのもの（内面に突起などの凹凸はない）、モルタル５４として圧縮強度が２４０ｋｇｆ／ｃｍ^２のものを使用した継手を対象に実験を行った結果、単位継手部材長当たり４４ｔｆ／ｍのせん断耐力であった。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の２つの対策を組み合わせることによって、継手部のせん断耐力をさらに向上させることができる。
しかし、本発明者らが調査・研究したところ、円形鋼管５３の内面に多数の突起を設けて、さらに円形鋼管径のみを大きくしていった場合に、所定の鋼管径以上となると鋼管とモルタル５４との付着切れが発生する前にも拘わらず継手のせん断耐力が低下することを見出した。すなわち、従来の方法にあっては、鋼管矢板基礎の大規模化に併せて、せん断耐力を向上させるために鋼管径を大径化することになるが、円形鋼管５３の鋼管径を大きくしていった場合、せん断耐力の増大効果は前記円形鋼管５３の径が所定値に達したところで飽和し、さらに径を大きくしていくと逆にせん断耐力は低下することが分かった。
【００１０】
上記理由は、鋼管径が大径化すると、鋼管５３とモルタル５４との付着切れが発生する前に、円形鋼管５３を構成する鋼部材が降伏耐力に至り、所定以上の鋼管径では、鋼部材の耐力によって継手部材のせん断耐力が決まるためと推定される。
また、上述のように、Ｐ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、一般には、鋼管５３表面とモルタル５４との粘着力および摩擦力からなる付着強度に依存していると考えられている。この付着は容易に切れるため、Ｐ−Ｐ型継手部材は、鋼管矢板基礎で経済的な大規模橋梁基礎を建設するための継手部材としては不適切とされていた。ちなみに、従来のＰ−Ｐ型継手部材のせん断耐力は、単位継手部材長当たり２５〜３５ｔｆ／ｍ程度であった。
【００１１】
本発明は、このような点に着目してなされたもので、継手部の降伏耐力を高めることで、継手部のせん断耐力を著しく向上させた鋼管矢板、及び、大規模な鋼管矢板基礎に好適な鋼管矢板の連結構造を提供することを課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載の発明は、鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板において、上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、上記円形鋼管における上記鋼管矢板本管への取付け部から上記スリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうち、円弧長が長い側の当該円形鋼管の外面と、上記本管外面とを、上下方向のせん断力が伝達可能に補強部材で連結し、その補強部材は、円弧長が長い側の当該円形鋼管の外面と上記本管外面との間の上下方向のせん断耐力が向上するように、管軸方向に沿って連続して若しくは断続的に設けられたことを特徴とする鋼管矢板を提供するものである。
【００１３】
ここで、上記２つの円弧のうち、円弧長が短い側の当該円形鋼管の外面と、上記鋼管矢板本管の外面についても補強部材で連結されていることが好ましい。
次に、請求項２に記載した発明は、鋼管矢板基礎を構築するための鋼管矢板同士の連結構造であって、請求項１に記載の鋼管矢板を使用して、隣接する鋼管矢板の円形鋼管同士を嵌合させると共に当該円形鋼管内に充填材を充填することを特徴とする鋼管矢板の連結構造を提供するものである。
【００１４】
次に、本発明の作用について説明する。
継手のせん断耐力を向上させる方法としては、上記文献１及び文献２で提案されているように、円形鋼管の内面に突起を設ける方法と、鋼管径を大きくする方法とがあり、この２つの方法を組み合わせることによって、せん断耐力をさらに向上させることが期待できる。
【００１５】
しかしながら、本発明者がこの技術の効果を室内実験で確認したところ、鋼管径を大きくしていくと、ある径まではせん断耐力が増加するものの、それ以降は逆に低下することが判明した（図１０の黒丸を参照）。すなわち、継手のせん断耐力を向上させるために、円形鋼管内面に突起を設け且つ円形鋼管径を拡大しても、必ずしもせん断耐力の向上に結び付くわけではなく、継手部材のせん断耐力向上を確実に達成するためには、鋼部材の降伏耐力を増加させる必要があるとの知見を得た。
【００１６】
さらに、上記鋼管径の拡大にともなうせん断耐力の低下ついて、円形鋼管のうちどの部位が先に降伏するか調査したところ、図１３に示すように、平面視で、円形鋼管２における鋼管矢板本管への取付け部７とスリット２ａ位置との間に形成される２つの円弧のうち、円弧長が長い側の一部（図１３中Ｂ部分）が降伏していることが判明した。つまり、所定径以上では、この円弧部分の鋼部の降伏耐力によって継手部材のせん断耐力が決まる。なお、図１３中、Ｐは入力されたせん断力の方向を指す。
【００１７】
そして、円形鋼管２の径が大きくなるほど、取付け部７とスリット２ａ位置間の距離Ｌが大きくなって、同一のせん断耐力Ｐを負荷したときの前記Ｂ部分の鋼は降伏しやすくなり、継手部材のせん断力は低下するものと考えられる。
以上のことから、請求項１の発明では、円形鋼管内面に凹凸を設けてモルタル等の充填材と円形鋼管との間の付着強度を高める。さらに、継ぎ手部材を構成する円形鋼管の径が大きくなる程、継手部材の鋼管のせん断耐力が低下することに着目し、せん断耐力が小さくなる上記円弧長が長い側の円形鋼管外面と鋼管矢板本管との間を補強部材で連結して、せん断耐力を向上させる。
【００１８】
なお、円形鋼管の径は、要求される円形鋼管矢板基礎の規模に応じて適宜，決定すればよい。
ここで、円弧長の長い側に補強部材を設けると共に円弧長の短い側にも補強部材を設けることが好ましい。円弧長の短い側の補強部材は、円形鋼管のせん断耐力の向上には何ら寄与しない。しかし、従来よりも著しく大きなせん断耐力を継手に期待する場合、継手部材としての円形鋼管と鋼管矢板本管との間でそのせん断力を伝達させるには、本管と円形鋼管との接触位置でのフレア溶接では作業効率などの面で現実的でないことがある。このことから、請求項１の発明における補強部材による円形鋼管の降伏耐力の向上に加えて、左右にバランス良く補強部材を設けることで、当該左右の補強部材が円形鋼管と鋼管矢板本管との間でのせん断伝達部材として働き、伝達する荷重の分散化を図ることができるようになる。
【００１９】
なお、せん断力は、略管軸方向に作用するので、管軸方向に沿って補強部材を設けることで、有効に補強することができる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の第１の実施形態を図面を参照しつつ説明する。
まず、本実施形態の鋼管矢板Ａを説明すると、図１に示すように、鋼管矢板本管１の外面に、鋼管矢板本管１より小径の円形鋼管２がフレア溶接で取り付けられる。この円形鋼管２には、管軸方向に沿って嵌合用のスリット２ａが設けられている。なお、図１では、継手部材である円形鋼管２を１つしか図示していないが、反対側にも存在する。
【００２１】
上記円形鋼管２の内面２ｄには、図２に示すような、複数個のチェッカー状の突起３が全面に渡って設けられることで、当該内面２ｄに凹凸が形成されて、円形鋼管２と充填材との付着強度の向上が図られている。
また、上記円形鋼管２における鋼管矢板本管１への取付け部７とスリット２ａとの間に形成される二つの円弧２ｂ，２ｃのうち円弧長が長い側２ｂにおいて、当該円形鋼管２外面の２ｅ位置と鋼管矢板本管１の１ａ位置とが補強部材４で連結されている。
【００２２】
上記補強部材４は、平板状の鋼板からなり、上記円形鋼管２の軸と平行に上下に延びて上下方向全面に渡って、上記円形鋼管２外面と鋼管矢板本管１との間を連結している。なお、補強部材４の固定は、溶接等で行う。
なお、上記円形鋼管２の径は、対象とする鋼管矢板基礎の規模に応じて決定される。
【００２３】
そして、従来と同様に、各鋼管矢板Ａについて、図３に示すように、スリット２ａを介して、その円形鋼管２を、隣接する鋼管矢板Ａの円形鋼管２に嵌合させながら地盤中に打設し、続けて、継手部における嵌合部の内部空間内の土砂を掘削、排土、洗浄した後、その空間内にモルタル５を充填して鋼管矢板Ａ同士を連結する。これを目的とする閉鎖形状の位置に沿って実施する。さらに、構築した閉鎖形状の内部空間に頂版コンクリートを施工して鋼管矢板基礎とする。
【００２４】
上記のような継手部構造を持った鋼管矢板Ａを使用すると、継手に対して、充填されたモルタル５との付着強度が向上すると共に、鋼管矢板Ａの継手部のせん断耐力を、従来のＰ−Ｐ型継手部材に比べて、著しく向上させることができる。その結果、基礎の規模の大型化に併せて円形鋼管２の径を拡大しても、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎にも、鋼管矢板基礎の適用が可能となる。
【００２５】
ここで、上記補強部材４は、平板状に限定されない。例えば、図４に示すような横断面Ｌ字状の部材であっても良いし、図５に示すようなチャンネル材であっても良い。ただし、加工性などを考慮すると板状が最も望ましい。
また、図３において、円形鋼管外面と補強部材の連結位置２ｅと、嵌合相手の円形鋼管のスリット２ａとの距離Ｌ１がなるべく小さくなるようにする方が好ましい。
【００２６】
また、円形鋼管２の内面２ｄに設ける突起３の形態もチェッカー状の形態に限定されるものではなく、例えば、展開図である図６に示すような、複数個のスパイラル状のものや、展開図である図７に示すような管軸方向に垂直な複数個のリング状に近い模様を形成するようにしても良い。
また、充填材としてモルタル５を例示しているが、充填材はモルタル５に限定されるものではなく、例えば、コンクリートなどであっても所定の圧縮強度が発揮されるものであれば良い。
【００２７】
また、本実施形態では、補強部材４を管軸方向に沿って連続して設けているが、補強部材４を、管軸方向に沿って、図８に示すように所定間隔毎に断続的に設けてもよい。なお、連続して設ける場合であっても、１枚の鋼材である必要はない。
次に、第２の実施形態を図面を参照しつつ説明する。なお、第１の実施形態と同様な部材等については、同一の符号を付して説明し、その詳細は省略する。
【００２８】
本実施形態の鋼管矢板Ａの基本構成は、上記第１の実施形態と同様な構成であるが、図９に示すように、円形鋼管２における円弧長が短い側２ｃにも上記補強部材４と同様な第２の補強部材６を配設した点のみが異なる。
これによって、左右の補強部材４，６が、円形鋼管２と鋼管矢板本管１との間でのせん断伝達部材として働き、伝達する荷重の分散化を図ることができるようになる。
【００２９】
他の作用・効果は、上記第１の実施形態と同様である。
【００３０】
【実施例】
図１２に示す鋼管矢板で円形鋼管５３の内面に図２に示す突起を設けてある場合において、円形鋼管２の径とせん断耐力との関係を調査したところ、図１０に示すような結果が得られた。図１０中○印及ぶ●印がその結果である。
この実験例は、鋼管板厚を１２ｍｍとし、円形鋼管２の材料降伏強度を２４００ｋｇｆ／ｃｍ^２として、充填するモルタル５として圧縮強度を２００ｋｇｆ／ｃｍ^２ものを使用し、円形鋼管２の外径のみをパラメータとして継手部材のせん断耐力を評価したものである。実験ケ一スは、円形鋼管２の外径が１６５．２ｍｍ、２１６．３ｍｍ、２４１．８ｍｍ、３１８．５ｍｍ、３５５．６ｍｍ、４０６．４ｍｍ、４５７．２ｍｍ、５０８ｍｍ、５５８．８ｍｍの９ケースである。
【００３１】
この例では、円形鋼管２の外径が４０６．４ｍｍ以下までは付着切れが先行したが、４５７．２ｍｍ以上では付着切れが発生する前に、円形鋼管２における円弧長の長い部分２ｂの鋼部材が降伏耐力に至り、この鋼部材の耐力によって継手部材のせん断耐力が決まった。また、図１０から分かるように、付着切れが先行する４０６．４ｍｍまでは、円形鋼管２径の拡大とともにせん断耐力が増加したものの、この４０６．４ｍｍをピークに、これより径が大きくなって鋼部材の耐力によって継手部材のせん断耐力が決まる領域になると、円形鋼管２の外径の拡大とともにせん断耐力は低下した。
【００３２】
また、本発明に基づいて、図３及び図８に示すように、円弧長の長い側２ｂに連続的若しくは断続的に板状部材（補強部材４）を配置した場合についても評価した。その評価した実験の結果を、図１０に併せて示している。
なお、これらの場合においても、円形鋼管５３の内面には図２に示す突起が設けてある。
【００３３】
板状の補強部材４を管軸方向に連続的に配した試験体では、４５７．２ｍｍ、５０８ｍｍ５５８．８ｍｍの３ケースとも円形鋼管２とモルタル５との付着切れが先行し、円形鋼管２径の拡大とともにせん断耐力が増加した。板状の補強部材４を取り付け場合の最大せん断耐力は、取り付けない場合の１．３２倍（＝４０６ｔｆ／３０７ｔｆ）であり、せん断耐力が著しく増加した。図１０中、□印がその結果である。
【００３４】
また、板状の補強部材４を管軸方向に断続的に配した試験体でも、４５７．２ｍｍ、５０８ｍｍの２ケースで円形鋼管２とモルタル５との付着切れが先行し、断続的にではあるが板状の補強部材４を取り付けたことで、最大せん断耐力が取り付けない場合の１．２０倍（＝３６９ｔｆ／３０７ｔｆ）にまで増大した。図１０中、△印及び▲印がその結果である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明を採用すると、鋼管矢板の継手部のせん断耐力を、従来のＰ−Ｐ型継手部材に比べて、著しく向上させることができるという効果がある。
そして、請求項２に記載の鋼管矢板の連結構造を採用することで、鋼管矢板基礎全体の曲げ剛性を、従来に比べて大きく増加させることができるため、以前は適用が困難であった大規模橋梁基礎へも、鋼管矢板基礎の適用が可能になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る鋼管矢板を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の例を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る鋼管矢板同士の連結を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る補強部材の別の例を示す平面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る補強部材の別の例を示す平面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る円形鋼管内面に形成する凹凸模様の別の例を示す図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態に係る補強部材の別の配設例を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る鋼管矢板を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【図１０】鋼管外径とせん断耐力の関係を示す図である。
【図１１】鋼管矢板基礎の例を示す図である。
【図１２】従来の鋼管矢板の連結を示す図である。
【図１３】降伏する部分を示す図であって、（ａ）は平面図を、（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。
【符号の説明】
Ａ鋼管矢板
１鋼管矢板本管
２円形鋼管（継手部材）
２ａスリット
２ｂ，２ｃ円弧
２ｄ内面
３突起
４補強部材
５モルタル（充填材）
６補強部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a steel pipe sheet pile characterized by a joint structure and a connection structure between the steel pipe sheet piles, and more particularly to a steel pipe sheet pile and a connection structure for a steel pipe sheet pile that are effective for a large-scale steel pipe sheet pile foundation.
[0002]
[Prior art]
Today, steel sheet pile foundations are indispensable as one of the bridge foundations. As shown in FIG. 11, for example, this steel pipe sheet pile foundation closes a plurality of steel pipe sheet piles 50 in a circular, oval, rectangular or the like in plan view while fitting and connecting joints of adjacent steel pipe piles 50 to each other. It is cast into the ground so as to have a shape, and the top slab concrete 51 is constructed in the closed internal space.
[0003]
As a joint member of the steel pipe sheet pile 50, a PP joint member is usually adopted as shown in FIG. This joint member is composed of a circular steel pipe 53 having a smaller diameter than the steel pipe sheet pile main pipe 52. The circular steel pipe 53 is attached to the outer surface of the steel pipe sheet pile main pipe 52 by flare welding, and extends along the pipe axis direction. Is provided.
[0004]
Then, in the construction, for each steel pipe sheet pile 50, the circular steel pipe 53 is driven into the ground while being fitted to the circular steel pipe 53 of the adjacent steel pipe sheet pile 50, and the inside of the internal space of the fitting portion in the joint portion is formed. After excavating, discharging and washing the earth and sand, the space is filled with mortar 54 and the steel pipe sheet piles 50 are connected to each other to form a closed shape.
Generally, the circular steel pipe 53 used for the PP joint member has an outer diameter of 165.2 mm, a plate thickness of 11 mm (or 9 mm), and has no irregularities such as protrusions on the inner and outer surfaces. On the other hand, as the mortar 54 to be filled, one having a compressive strength of about 200 kgf / cm ² is used.
[0005]
Here, when a horizontal external force acts on the steel sheet pile foundation, a vertical shear force acts on the joint portion. If this shearing force is larger than the shearing strength of the joint, the shear deformation of the joint portion increases rapidly, and the degree of reduction in bending rigidity of the entire steel sheet pile foundation also increases.
As a method for increasing the bending rigidity of the entire steel pipe sheet pile foundation, a method of improving the shear strength of the joint portion itself or increasing the number of the steel pipe sheet piles 50 can be considered.
[0006]
At this time, when increasing the bending rigidity of the entire foundation in a large-scale bridge foundation where a large external force is expected to act, if the method of increasing the number of steel pipe sheet piles 50 is employed, the scale of the foundation becomes excessively large. It is an uneconomic basis. Therefore, it is necessary to use a joint member having a large shear strength in order to increase the bending rigidity in a range where the scale of the foundation does not become excessive.
[0007]
As a method for improving the shear strength of the joint itself, for example, Reference 1 (Katayama et al .: Recent research and development in steel pipe sheet pile foundation method, foundation work, November 1993) and Reference 2 (Katayama et al .: Steel pipe sheet pile foundation method) Experimental Research on High Strength Joints, 49th Annual Scientific Meeting of the Japan Society of Civil Engineers, September 1994).
The first measure described in these documents is to provide a large number of protrusions on the inner surface of the circular steel pipe 53 of the PP joint member, and the circular steel pipe 53 and the mortar 54 are provided by the effect of the protrusions. To improve the shear strength of the joint. Incidentally, an experiment was conducted on a joint using a mortar 54 (filler) having a compressive strength of 240 kgf / cm ² by providing a projection on the inner surface of a steel pipe 53 having an outer diameter of 165.2 mmφ and a plate thickness of 9 mm. As a result, the shear strength was 105 tf / m per unit joint member length.
[0008]
A second measure for improving the shear strength of the joint described in the above-mentioned document is a method of increasing the diameter of the circular steel pipe 53 constituting the joint member. This is to increase the area of adhesion to the joint 54 and improve the shear strength of the joint. Incidentally, an experiment was conducted on a joint using a steel pipe 53 having an outer diameter of 216.3 mmφ and a plate thickness of 11 mm (there are no irregularities such as protrusions on the inner surface) and a mortar 54 having a compressive strength of 240 kgf / cm ^2. As a result, the shear strength was 44 tf / m per unit joint member length.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
By combining the above two measures, the shear strength of the joint portion can be further improved.
However, the present inventors have investigated and studied that when a large number of protrusions are provided on the inner surface of the circular steel pipe 53 and only the diameter of the circular steel pipe is further increased, the steel pipe and the mortar become larger than a predetermined steel pipe diameter. It has been found that the shear strength of the joint is reduced even before the breakage of the bond with 54 occurs. In other words, in the conventional method, the diameter of the steel pipe is increased in order to improve the shear strength in accordance with the increase in the scale of the steel sheet pile foundation, but the diameter of the circular steel pipe 53 is increased. In this case, it was found that the effect of increasing the shear strength was saturated when the diameter of the circular steel pipe 53 reached a predetermined value, and that the shear strength decreased when the diameter was further increased.
[0010]
The reason is that when the diameter of the steel pipe is increased, the steel member constituting the circular steel pipe 53 reaches the yield strength before the breakage of the adhesion between the steel pipe 53 and the mortar 54 occurs. It is presumed that the shear strength of the joint member is determined by the strength of the joint member.
In addition, as described above, it is generally considered that the shear strength of the PP joint member depends on the adhesive strength between the surface of the steel pipe 53 and the mortar 54, which is the adhesive strength and the frictional force. Since this adhesion was easily broken, the PP joint member was considered unsuitable as a joint member for constructing an economical large-scale bridge foundation with a steel pipe sheet pile foundation. Incidentally, the shear strength of the conventional PP joint member was about 25 to 35 tf / m per unit joint member length.
[0011]
The present invention has been made by paying attention to such a point, and by improving the yield strength of the joint portion, a steel pipe sheet pile in which the shear strength of the joint part has been significantly improved, and is suitable for a large-scale steel pipe sheet pile foundation. It is an object of the present invention to provide a connection structure for a steel pipe sheet pile.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problems, the invention according to claim 1 of the present invention is characterized in that a circular steel pipe constituting a joint member with an axis parallel to the steel sheet pile main is attached to the outer surface of the steel pipe sheet pile main. In the steel pipe sheet pile in which the slit extending in the axial direction is formed, the circular steel pipe is provided with irregularities on the inner surface of the circular steel pipe, and the slit position of the circular steel pipe from the attachment portion to the steel pipe sheet pile main pipe. The outer surface of the circular steel pipe having the longer arc length of the two arcs extending in the circumferential direction to the outer surface of the main pipe and the outer surface of the main pipe are connected by a reinforcing member so that a vertical shear force can be transmitted. Is provided continuously or intermittently along the pipe axis direction so as to improve the shear strength in the vertical direction between the outer surface of the circular steel pipe having the longer arc length and the outer face of the main pipe. Steel pipe characterized by There is provided a plate.
[0013]
Here, it is preferable that, of the two arcs, the outer surface of the circular steel pipe having the shorter arc length and the outer surface of the steel pipe sheet pile main pipe are also connected by a reinforcing member.
Next, the invention described in claim 2 is a connection structure between steel pipe sheet piles for constructing a steel pipe sheet pile foundation, and using the steel pipe sheet pile according to claim 1, a circular steel pipe of an adjacent steel pipe sheet pile. Another object of the present invention is to provide a connection structure of steel pipe sheet piles, wherein the steel pipe sheet piles are fitted together and a filler is filled in the circular steel pipe.
[0014]
Next, the operation of the present invention will be described.
As a method for improving the shear strength of a joint, there are a method of providing a projection on the inner surface of a circular steel pipe and a method of increasing the diameter of the steel pipe as proposed in the above-mentioned Documents 1 and 2, and these two methods. It can be expected that the shear strength will be further improved by combining.
[0015]
However, the present inventor has confirmed the effect of this technique in a laboratory experiment, and found that as the diameter of the steel pipe is increased, the shear strength increases up to a certain diameter, but decreases after that ( (See the black circle in FIG. 10). That is, even if a projection is provided on the inner surface of the circular steel pipe and the diameter of the circular steel pipe is increased in order to improve the shear strength of the joint, it does not necessarily lead to the improvement of the shear strength, and the improvement of the shear strength of the joint member is surely achieved. In order to do so, it has been found that it is necessary to increase the yield strength of steel members.
[0016]
Further, regarding the reduction of the shear strength with the increase in the diameter of the steel pipe, it was investigated which part of the circular steel pipe yielded first, and as shown in FIG. It has been found that, of the two arcs formed between the mounting portion 7 and the slit 2a, a portion (the portion B in FIG. 13) on the longer arc side is yielded. That is, when the diameter is equal to or larger than the predetermined diameter, the shear strength of the joint member is determined by the yield strength of the steel portion in the arc portion. In FIG. 13, P indicates the direction of the input shear force.
[0017]
And, as the diameter of the circular steel pipe 2 increases, the distance L between the mounting portion 7 and the position of the slit 2a increases, and the steel in the portion B when the same shear strength P is applied tends to yield, and the joint member Is considered to decrease.
As described above, according to the first aspect of the present invention, irregularities are provided on the inner surface of the circular steel pipe to increase the adhesive strength between the filler such as mortar and the circular steel pipe. Furthermore, focusing on the fact that as the diameter of the circular steel pipe forming the joint member increases, the shear strength of the steel pipe of the joint member decreases, the outer circumferential surface of the circular steel pipe on the side where the arc length is longer and the shear strength of the steel pipe of the joint member decreases. The pipe is connected to the pipe by a reinforcing member to improve the shear strength.
[0018]
Note that the diameter of the circular steel pipe may be appropriately determined according to the required scale of the circular steel sheet pile foundation.
Here, it is preferable that the reinforcing member is provided on the long side of the arc length and the reinforcing member is also provided on the short side of the arc length. The reinforcing member having the shorter arc length does not contribute to the improvement of the shear strength of the circular steel pipe. However, if the joint is expected to have significantly higher shear strength than before, the shear force must be transmitted between the circular steel pipe as the joint member and the steel sheet pile main pipe at the contact position between the main pipe and the circular steel pipe. May not be practical in terms of work efficiency and the like. From this, in addition to the improvement of the yield strength of the circular steel pipe by the reinforcing member according to the first aspect of the present invention, by providing the reinforcing members on the left and right sides in a well-balanced manner, the left and right reinforcing members are connected to the circular steel pipe and the steel sheet pile main pipe. It acts as a shear transmission member between the members, and the load to be transmitted can be dispersed.
[0019]
Since the shearing force acts substantially in the pipe axis direction, the reinforcing member can be effectively reinforced by providing a reinforcing member along the pipe axis direction.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, the steel pipe sheet pile A of the present embodiment will be described. As shown in FIG. 1, a circular steel pipe 2 smaller in diameter than the steel pipe sheet pile main pipe 1 is attached to the outer surface of the steel pipe sheet pile main pipe 1 by flare welding. The circular steel pipe 2 is provided with a slit 2a for fitting along the pipe axis direction. In FIG. 1, only one circular steel pipe 2 as a joint member is shown, but it is also present on the opposite side.
[0021]
As shown in FIG. 2, a plurality of checker-like projections 3 are provided on the entire inner surface 2 d of the circular steel pipe 2, so that irregularities are formed on the inner surface 2 d and the circular steel pipe 2 is filled. The improvement of the adhesive strength with the material is achieved.
Also, of the two circular arcs 2b, 2c formed between the slit 2a and the mounting part 7 of the circular steel pipe 2 to the steel sheet pile main pipe 1, on the long side 2b of the circular arc length, 2e of the outer surface of the circular steel pipe 2 The position and the position 1a of the steel sheet pile main pipe 1 are connected by a reinforcing member 4.
[0022]
The reinforcing member 4 is made of a flat steel plate, extends vertically in parallel with the axis of the circular steel pipe 2 and connects the outer surface of the circular steel pipe 2 and the steel sheet pile main pipe 1 over the entire vertical surface. ing. The fixing of the reinforcing member 4 is performed by welding or the like.
The diameter of the circular steel pipe 2 is determined according to the scale of the target steel pipe sheet pile foundation.
[0023]
Then, as in the prior art, for each steel sheet pile A, as shown in FIG. 3, the circular steel pipe 2 is punched into the ground while being fitted to the circular steel pipe 2 of the adjacent steel pipe sheet pile A through the slit 2a. Then, after excavating, discharging, and cleaning the earth and sand in the internal space of the fitting portion in the joint portion, the space is filled with mortar 5 to connect the steel pipe sheet piles A to each other. This is performed along the position of the closed shape intended. Furthermore, top slab concrete is constructed in the constructed internal space of the closed shape to make the steel pipe sheet pile foundation.
[0024]
When the steel pipe sheet pile A having the above-described joint structure is used, the adhesive strength between the joint and the filled mortar 5 is improved, and the shear strength of the joint part of the steel pipe sheet pile A is reduced by the conventional P. -It can be significantly improved as compared with a P-type joint member. As a result, even if the diameter of the circular steel pipe 2 is increased in accordance with the enlargement of the scale of the foundation, the bending rigidity of the entire steel sheet pile foundation can be greatly increased as compared with the conventional steel pipe pile foundation. The steel pipe sheet pile foundation can also be applied to the existing large-scale bridge foundation.
[0025]
Here, the reinforcing member 4 is not limited to a flat plate shape. For example, an L-shaped member as shown in FIG. 4 may be used, or a channel material as shown in FIG. 5 may be used. However, a plate shape is most desirable in consideration of workability and the like.
In FIG. 3, it is preferable that the distance L1 between the connection position 2e between the outer surface of the circular steel pipe and the reinforcing member and the slit 2a of the fitting circular steel pipe be as small as possible.
[0026]
Further, the form of the protrusion 3 provided on the inner surface 2d of the circular steel pipe 2 is not limited to the checker-like form. For example, as shown in FIG. A plurality of ring-shaped patterns perpendicular to the tube axis direction as shown in FIG. 7 may be formed.
In addition, although the mortar 5 is illustrated as the filler, the filler is not limited to the mortar 5 and may be, for example, concrete as long as it can exert a predetermined compressive strength.
[0027]
Further, in the present embodiment, the reinforcing members 4 are provided continuously along the pipe axis direction, but the reinforcing members 4 are intermittently provided at predetermined intervals along the pipe axis direction as shown in FIG. It may be provided. In addition, even if it is provided continuously, it is not necessary to use one steel material.
Next, a second embodiment will be described with reference to the drawings. The same members and the like as those in the first embodiment are described with the same reference numerals, and the details are omitted.
[0028]
The basic configuration of the steel pipe sheet pile A of the present embodiment is the same as that of the first embodiment, but as shown in FIG. 9, the reinforcing member 4 is also provided on the side 2c of the circular steel pipe 2 where the arc length is short. The only difference is that a similar second reinforcing member 6 is provided.
Thus, the left and right reinforcing members 4 and 6 function as a shear transmission member between the circular steel pipe 2 and the steel pipe sheet pile main pipe 1, and the transmitted load can be dispersed.
[0029]
Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.
[0030]
【Example】
When the projections shown in FIG. 2 were provided on the inner surface of the circular steel pipe 53 with the steel pipe sheet pile shown in FIG. 12, the relationship between the diameter of the circular steel pipe 2 and the shear strength was investigated, and the results shown in FIG. 10 were obtained. Was done. In FIG. 10, the circles and the circles indicate the results.
In this experimental example, the thickness of the steel pipe was 12 mm, the material yield strength of the circular steel pipe 2 was 2400 kgf / cm ² , and the mortar 5 to be filled had a compressive strength of 200 kgf / cm ² and only the outer diameter of the circular steel pipe 2 was used. Is used to evaluate the shear strength of the joint member. The experimental cases were nine cases in which the outer diameter of the circular steel pipe 2 was 165.2 mm, 216.3 mm, 241.8 mm, 318.5 mm, 355.6 mm, 406.4 mm, 457.2 mm, 508 mm, and 558.8 mm. is there.
[0031]
In this example, before the outer diameter of the circular steel pipe 2 becomes 406.4 mm or less, the adhesion breakage precedes, but when the outer diameter is 457.2 mm or more, the steel member of the long circular arc portion 2 b of the circular steel pipe 2 before the occurrence of the adhesion breakage. Reached the yield strength, and the shear strength of the joint member was determined by the strength of the steel member. Also, as can be seen from FIG. 10, up to 406.4 mm, at which adhesion breakage precedes, although the shear strength increased with the expansion of the diameter of the circular steel pipe 2, the diameter increased from this 406.4 mm peak, and the steel became larger. When the shear strength of the joint member was determined by the strength of the member, the shear strength decreased as the outer diameter of the circular steel pipe 2 increased.
[0032]
Further, based on the present invention, as shown in FIGS. 3 and 8, a case where a plate-like member (reinforcing member 4) was continuously or intermittently arranged on the long side 2b having an arc length was also evaluated. The result of the evaluated experiment is also shown in FIG.
In these cases, the projections shown in FIG. 2 are provided on the inner surface of the circular steel pipe 53.
[0033]
In the test body in which the plate-shaped reinforcing members 4 are continuously arranged in the pipe axis direction, in all of the three cases of 457.2 mm, 508 mm and 558.8 mm, the adhesion of the circular steel pipe 2 and the mortar 5 has preceded, and the diameter of the circular steel pipe 2 The shear strength increased with the expansion of. The maximum shear strength when the plate-shaped reinforcing member 4 was attached was 1.32 times (= 406 tf / 307 tf) when the plate-like reinforcing member 4 was not attached, and the shear strength was significantly increased. In FIG. 10, the result is indicated by a square mark.
[0034]
Further, even in a test body in which the plate-shaped reinforcing member 4 is intermittently arranged in the pipe axis direction, the adhesion between the circular steel pipe 2 and the mortar 5 precedes in two cases of 457.2 mm and 508 mm, and is intermittent. By attaching the plate-shaped reinforcing member 4, the maximum shear strength increased to 1.20 times (= 369 tf / 307 tf) when not attached. In FIG. 10, the marks Δ and ▲ indicate the results.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, when the present invention is employed, there is an effect that the shear strength of the joint portion of the steel pipe sheet pile can be significantly improved as compared with the conventional PP-type joint member.
By adopting the steel pipe sheet pile connecting structure according to claim 2, the bending rigidity of the entire steel pipe sheet pile foundation can be greatly increased as compared with the conventional steel pipe sheet pile foundation. There is also an effect that a steel pipe sheet pile foundation can be applied to a bridge foundation.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a view showing a steel pipe sheet pile according to a first embodiment of the present invention, wherein (a) shows a plan view and (b) shows a side view.
FIG. 2 is a diagram showing an example of a concavo-convex pattern formed on the inner surface of the circular steel pipe according to the first embodiment of the present invention.
3A and 3B are diagrams showing the connection between steel pipe sheet piles according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a side view.
FIG. 4 is a plan view showing another example of the reinforcing member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing another example of the reinforcing member according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing another example of the concavo-convex pattern formed on the inner surface of the circular steel pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a view showing another example of the concavo-convex pattern formed on the inner surface of the circular steel pipe according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 8A and 8B are diagrams showing another example of the arrangement of the reinforcing members according to the first embodiment of the present invention, wherein FIG. 8A is a plan view and FIG. 8B is a side view.
FIG. 9 is a view showing a steel pipe sheet pile according to a second embodiment of the present invention, wherein (a) shows a plan view and (b) shows a side view.
FIG. 10 is a diagram showing the relationship between the outer diameter of a steel pipe and the shear strength.
FIG. 11 is a diagram showing an example of a steel pipe sheet pile foundation.
FIG. 12 is a view showing connection of a conventional steel pipe sheet pile.
FIGS. 13A and 13B are views showing a yielding portion, wherein FIG. 13A is a plan view and FIG. 13B is a side view.
[Explanation of symbols]
A steel pipe sheet pile 1 steel pipe sheet pile main pipe 2 circular steel pipe (joint member)
2a Slit 2b, 2c Arc 2d Inner surface 3 Projection 4 Reinforcement member 5 Mortar (filler)
6 Reinforcement members

Claims

鋼管矢板本管の外面に対し、その鋼管矢板本管と軸を平行にして継手部材を構成する円形鋼管が取り付けられ、その円形鋼管には、軸方向に延びるスリットが形成されている鋼管矢板において、
上記円形鋼管の内面に凹凸を設けると共に、上記円形鋼管における上記鋼管矢板本管への取付け部から上記スリット位置まで円周方向に延びる２つの円弧のうち、円弧長が長い側の当該円形鋼管の外面と、上記本管外面とを、上下方向のせん断力が伝達可能に補強部材で連結し、
その補強部材は、円弧長が長い側の当該円形鋼管の外面と上記本管外面との間の上下方向のせん断耐力が向上するように、管軸方向に沿って連続して若しくは断続的に設けられたことを特徴とする鋼管矢板。On the outer surface of the steel sheet pile main pipe, a circular steel pipe constituting a joint member with the steel pipe sheet pile main axis parallel to the axis is attached, and the circular steel pipe has an axially extending slit formed in the steel pipe sheet pile. ,
Among the two circular arcs extending in the circumferential direction from the mounting portion of the circular steel pipe to the steel sheet pile main pipe and extending in the circumferential direction from the mounting portion of the circular steel pipe to the slit position, the circular steel pipe having the longer arc length is used. An outer surface and the outer surface of the main pipe are connected by a reinforcing member so that a vertical shear force can be transmitted ,
The reinforcing member is provided continuously or intermittently along the pipe axis direction so as to improve the shear strength in the vertical direction between the outer surface of the circular steel pipe having the longer arc length and the outer face of the main pipe. Steel pipe sheet pile characterized by being done.

鋼管矢板基礎を構築するための鋼管矢板同士の連結構造であって、請求項１に記載の鋼管矢板を使用して、隣接する鋼管矢板の円形鋼管同士を嵌合させると共に当該円形鋼管内に充填材を充填することを特徴とする鋼管矢板の連結構造。A steel pipe sheet pile connection structure for constructing a steel pipe sheet pile foundation, wherein the steel pipe sheet piles according to claim 1 are used to fit circular steel pipes of adjacent steel pipe sheet piles together and to fill the circular steel pipes. A connection structure for steel pipe sheet piles characterized by filling with materials.