特開 2024-64024 接続構造および接続方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024064024

(43)【公開日】2024-05-14

(54)【発明の名称】接続構造および接続方法

(51)【国際特許分類】

   E02D 27/12 20060101AFI20240507BHJP

   E02D 31/06 20060101ALI20240507BHJP

【ＦＩ】

E02D27/12 Z

E02D31/06 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022172304

(22)【出願日】2022-10-27

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100096091

【弁理士】

【氏名又は名称】井上 誠一

(72)【発明者】

【氏名】大浦 志郎

(72)【発明者】

【氏名】田中 秀夫

(72)【発明者】

【氏名】秋山 完幸

(72)【発明者】

【氏名】樋江井 夕紀夫

(72)【発明者】

【氏名】小倉 剛

(72)【発明者】

【氏名】吉原 知佳

【テーマコード（参考）】

2D046

【Ｆターム（参考）】

2D046CA05

2D046CA07

(57)【要約】

【課題】プレキャスト上部工の孔を細径化しつつ、水平力に対しても効果的に抵抗できる斜杭とプレキャスト上部工の接続構造等を提供する。
【解決手段】接続構造１０は、管状の斜杭４とコンクリート製のプレキャスト上部工２とを接続するものである。プレキャスト上部工２には、斜杭４に沿った傾斜を有する孔２４が設けられ、斜杭４の上端部には仮受管１２が設けられる。仮受管１２の上にプレキャスト上部工２が載置され、プレキャスト上部工２の孔２４および斜杭４の上端部の内側に、斜杭４に沿った傾斜を有する接続管１３が挿入され、充填材Ｆが充填される。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

管状の斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続構造であって、
前記プレキャスト上部工に、前記斜杭に沿った傾斜を有する孔が設けられ、
前記斜杭の上に前記プレキャスト上部工が配置され、
前記孔および前記斜杭の上端部の内側に、前記斜杭に沿った傾斜を有する接続管が挿入され、充填材が充填されたことを特徴とする接続構造。

【請求項2】

前記孔の内面に鞘管が設けられ、
前記接続管の上端部と、前記鞘管の内面とに、連結材が固定されたことを特徴とする請求項１記載の接続構造。

【請求項3】

前記接続管の上端部に、前記接続管の軸方向に沿ったスリットが設けられ、
前記鞘管の内面に固定された前記連結材である板材が、前記スリットに挿入され、前記板材が前記スリットに固定されたことを特徴とする請求項２記載の接続構造。

【請求項4】

前記斜杭の上端部に、仮受管が設けられ、
前記仮受管の上端に、前記プレキャスト上部工を載置するフランジが設けられ、
前記フランジの内縁部が前記孔の内側に突出し、
前記接続管の外面に突出片が設けられ、
前記突出片が、前記フランジの内縁部に載置されたことを特徴とする請求項１記載の接続構造。

【請求項5】

前記接続構造は、港湾の桟橋における斜杭とプレキャスト上部工の接続構造であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の接続構造。

【請求項6】

請求項１記載の接続構造による、管状の斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続方法であって、
前記斜杭の上に前記プレキャスト上部工を配置する工程と、
前記孔および前記斜杭の上端部の内側に、前記斜杭に沿った傾斜を有する接続管を挿入し、充填材を充填する工程と、
を有することを特徴とする接続方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、斜杭とプレキャスト上部工の接続構造等に関する。

【背景技術】

【0002】

船舶の係留等に利用される桟橋は、上部工を杭によって支持する構造となっている。この杭として斜杭を用いることで、水平力に対して効果的に抵抗させることができ、ブレース等による杭の補強を省略することができる。

【0003】

上部工はコンクリートの現場打設によって構築することもできるが、潮位や波浪等の気象・海象条件の影響を強く受けるため、工程遅延のリスクや、品質および環境面への影響リスクがある。また、操業中の民間施設における桟橋更新では工事期間が長くなることで、操業活動に支障が出る恐れがある。そのため、工期短縮、施工の合理化、品質向上や安全性確保を図る観点から、特許文献１のようにコンクリート製のプレキャスト上部工が用いられることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開2019-152089号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

プレキャスト上部工による桟橋の施工時には、先行打設した杭の上からプレキャスト上部工を鉛直下方に吊り降ろし、プレキャスト上部工と杭とを接続するが、この際問題となるのが、斜杭とプレキャスト上部工の接続部である。通常、プレキャスト上部工には杭を挿入するため杭径に施工誤差を加えた程度の大きさの孔が設けられるが、斜杭の場合、杭が斜めになっている分、杭挿入用の孔を大きくする必要があり、孔が大きくなったことによる補強等の後施工で時間を要する。

【0006】

一方、特許文献１では、屈曲形状の接合用部材を用いて斜杭とプレキャスト上部工の接続を行っており、接合用部材の傾斜部分を斜杭の杭頭部に挿入して固定した上で、プレキャスト上部工の孔に接合用部材の鉛直部分を挿入し、当該孔に充填材を充填した構造としている。これにより、斜杭とプレキャスト上部工の接続部においても、プレキャスト上部工の孔の径を小さくできる。

【0007】

しかしながら、特許文献１では、斜杭および接合用部材の傾斜部分が、プレキャスト上部工の下面近傍から下方に延びる構成となっている。斜杭の効果は、斜杭とプレキャスト上部工が成すトラス構造により実現される部分が大きいが、斜杭および接合用部材の傾斜部分がプレキャスト上部工の厚さ方向の中心から遠いと、完全なトラス構造とみなすことが難しく、水平力に対し杭頭部に余分な曲げモーメントが発生するなどして斜杭を設けた効果が低減する。

【0008】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、プレキャスト上部工の孔を細径化しつつ、水平力に対しても効果的に抵抗できる斜杭とプレキャスト上部工の接続構造等を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

前述した課題を解決するための第１の発明は、管状の斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続構造であって、前記プレキャスト上部工に、前記斜杭に沿った傾斜を有する孔が設けられ、前記斜杭の上に前記プレキャスト上部工が配置され、前記孔および前記斜杭の上端部の内側に、前記斜杭に沿った傾斜を有する接続管が挿入され、充填材が充填されたことを特徴とする接続構造である。

【0010】

本発明の接続構造では、プレキャスト上部工に設けられた、斜杭と同様の傾斜を有する孔に接続管が挿入され、その一部が斜杭の内側に埋設される。プレキャスト上部工の孔は、斜杭と同様の傾斜を有しており、接続管より多少大きい程度の径で良いので、プレキャスト上部工の孔を細径化できる。また、斜杭へと続く接続管の傾斜がプレキャスト上部工の内部から始まるので、斜杭とプレキャスト上部工の間で完全性の高いトラス構造を実現でき、水平力に対し斜杭によって効果的に抵抗できる。

【0011】

また、前記孔の内面に鞘管が設けられ、前記接続管の上端部と、前記鞘管の内面とに、連結材が固定されることが望ましい。例えば、前記接続管の上端部に、前記接続管の軸方向に沿ったスリットが設けられ、前記鞘管の内面に固定された前記連結材である板材が、前記スリットに挿入され、前記板材が前記スリットに固定される。
上記の連結材により、接続管をプレキャスト上部工の孔内に確実に固定できる。また上記の板材を用いた固定方法は、接続管の位置や角度の多少のずれにも対応でき、斜杭やプレキャスト上部工等の設置誤差を吸収できる。

【0012】

また、前記斜杭の上端部に、仮受管が設けられ、前記仮受管の上端に、前記プレキャスト上部工を載置するフランジが設けられ、前記フランジの内縁部が前記孔の内側に突出し、前記接続管の外面に突出片が設けられ、前記突出片が、前記フランジの内縁部に載置されることも望ましい。
これにより、施工時に接続管を安定して配置することができる。

【0013】

前記接続構造は、例えば港湾の桟橋における斜杭とプレキャスト上部工の接続構造である。
これにより、桟橋において、プレキャスト上部工の孔を細径化しつつ、斜杭を水平力に対して効果的に抵抗させることができる。

【0014】

第２の発明は、第１の発明の接続構造による、管状の斜杭とコンクリート製のプレキャスト上部工との接続方法であって、前記斜杭の上に前記プレキャスト上部工を配置する工程と、前記孔および前記斜杭の上端部の内側に、前記斜杭に沿った傾斜を有する接続管を挿入し、充填材を充填する工程と、を有することを特徴とする接続方法である。
第２の発明は、第１の発明の接続構造を用いた斜杭とプレキャスト上部工との接続方法である。

【発明の効果】

【0015】

本発明により、プレキャスト上部工の孔を細径化しつつ、水平力に対しても効果的に抵抗できる斜杭とプレキャスト上部工の接続構造等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】桟橋１を示す図。

【図2】プレキャスト上部工２の上面を示す図。

【図3】接続構造１０を示す図。

【図4】プレート１１１の配置を示す図。

【図5】斜杭４の鋼管と接続管１３の間の隙間を拡大して示す図。

【図6】斜杭４とプレキャスト上部工２の接続方法を示す図。

【図7】接続管１３の上端部を示す図。

【図8】接続管１３と鞘管１１の連結方法の例。

【図9】接続構造１０ａを示す図。

【図10】鞘管１１と接続管１３の間の隙間を拡大して示す図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、図面に基づいて本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

【0018】

（１．桟橋１）
図１は、本発明の実施形態に係る接続構造１０を有する桟橋１を示す図であり、後述する図２の線ａ－ａによる鉛直断面を示したものである。桟橋１は港湾の沿岸部等に設置される桟橋であり、船舶の係留等に用いられる。

【0019】

桟橋１は、プレキャスト上部工２を、水底の地盤に打設した鉛直杭３と斜杭４によって支持した構成となっている。プレキャスト上部工２はコンクリート製の板状部材であり、鉛直杭３および斜杭４の上に配置される。鉛直杭３と斜杭４は鋼管による管状の杭である。なお、桟橋１は鉛直杭３と斜杭４を有するものに限定されず、斜杭４のみ有する場合もある。

【0020】

図２はプレキャスト上部工２を上から見た図である。プレキャスト上部工（以下、単に上部工という）２の平面は矩形状である。上部工２は、床版の下面に、長辺方向の梁２１と、短辺方向の梁２２を格子状に設けたものである。上部工２の長辺方向、短辺方向はそれぞれ図２の上下方向、左右方向に対応する。

【0021】

鉛直杭３と斜杭４は、梁２１、２２の交差部で上部工２に接続される。斜杭４が接続される交差部には、当該交差部を上下に貫通する孔２４が設けられる。斜杭４は当該孔２４を用いて接続され、孔２４には、モルタルやコンクリート等のセメント系材料による充填材Ｆが充填される。斜杭４には、上部工２の短辺方向の中央部から短辺方向の一方の端部に向かって延びるものと、他方の端部に向かって延びるものがあり、これら一対の斜杭４のそれぞれに対応して、一対の孔２４が設けられる。

【0022】

（２．接続構造１０）
図３は接続構造１０を示す図であり、図２の線ｂ－ｂによる鉛直断面を示したものである。図３に示すように、接続構造１０は、鞘管１１、仮受管１２、接続管１３等を有する。

【0023】

鞘管１１は、プレキャスト上部工２の孔２４の内面に沿って配置される鋼管であり、一対の孔２４のそれぞれに設けられる。孔２４は、斜杭４の傾斜方向に沿った傾斜を有し、鞘管１１も同様の傾斜を有する。鞘管１１の周囲には鍔状のプレート１１１が上下２段に設けられる。これらのプレート１１１は、上部工２のコンクリートに埋設される。

【0024】

図４は、上部工２内のプレート１１１の配置を上から見た図である。プレート１１１は、各孔２４の鞘管１１に共通して設けられる。このプレート１１１には、上部工２の長辺方向および短辺方向の主筋２３が溶接等によって固定される。なお、主筋２３は鞘管１１の外面に直接固定することも可能である。

【0025】

図３の説明に戻る。仮受管１２は、斜杭４の上端部に外嵌される鋼管であり、斜杭４の傾斜方向に沿った傾斜を有する。仮受管１２の上端には、環状の水平板であるフランジ１２１が仮受管１２の周方向に沿って設けられる。フランジ１２１の上面は上部工２の孔２４の周囲の下面に当接し、フランジ１２１の内縁部が孔２４の内側に突出する。図中符号１２２は、フランジ１２１を補強するためのリブであり、フランジ１２１の下面と仮受管１２の外面に溶接等で固定される。リブ１２２は、仮受管１２の周方向に間隔を空けて複数設けられる。

【0026】

仮受管１２の内面には、仮受管１２の内側に突出する水平板状のプレート１２３が設けられ、斜杭４の上端がプレート１２３の下面に溶接等で固定される。プレート１２３は、仮受管１２の周方向に間隔を空けて複数設けられる。図中符号１２４は各プレート１２３を補強するためのリブであり、プレート１２３の上面と仮受管１２の内面に溶接等で固定される。

【0027】

接続管１３は、孔２４（鞘管１１）および斜杭４の上端部の内側に挿入される鋼管である。接続管１３は、斜杭４の傾斜方向に沿った傾斜を有する。接続管１３の上端部にはスリット１３１が設けられており、当該スリット１３１に、鞘管１１の内面に溶接等で固定されたシムプレート１１２が挿入される。

【0028】

シムプレート１１２は、板面を鉛直方向として配置した板材であり、鋼板が用いられる。シムプレート１１２は、スリット１３１に溶接等で固定され、接続管１３の上端部と鞘管１１の内面とを連結する連結材として機能し、斜杭４に発生する押込力または引抜力に対して抵抗する。

【0029】

接続管１３の軸方向の中間部では、接続管１３の外面に突出片１３２が設けられる。突出片１３２は、板面を鉛直方向として配置した板材であり、突出片１３２の下端がフランジ１２１の内縁部の上面に載置される。突出片１３２は、溶接等により接続管１３の外面に固定され、接続管１３の周方向に間隔を空けて複数設けられる。

【0030】

上部工２の孔２４および斜杭４の上端部の内側には前記の充填材Ｆが充填される。図３の符号１３３は、接続管１３の充填材Ｆへの定着のため、接続管１３の下端部に設けられる係止片である。

【0031】

図５は、斜杭４の上端部の内側における、斜杭４の鋼管と接続管１３の間の隙間を拡大して示す図である。斜杭４の上端部では鋼管の内面に丸鋼等によるシアキー４１が固定され、当該鋼管に挿入された接続管１３の下部の外面にも、丸鋼等によるシアキー１３４が固定される。これらのシアキー４１、１３４により斜杭４の鋼管と接続管１３の間で充填材Ｆを介したせん断力の伝達が可能になり、斜杭４と接続管１３が一体化される。シアキー４１、１３４は、斜杭４や接続管１３の軸方向に間隔を空けて複数段設けられる。

【0032】

以上は、上部工２の短辺方向の両端部に向かって延びる斜杭４のうち一方について説明したものであるが、他方の斜杭４についても、図３等と同様の接続構造１０により上部工２と接続される。

【0033】

（３．斜杭４と上部工２の接続方法）
図６は、斜杭４と上部工２の接続方法について説明する図である。本実施形態では、まず、図６（ａ）に示すように先行打設された斜杭４の上端部に、図６（ｂ）に示すように仮受管１２を設置する。仮受管１２は斜杭４の上端部に外嵌され、斜杭４の鋼管の上端が、仮受管１２の内面のプレート１２３に溶接等で固定される。

【0034】

その後、上部工２を斜杭４の上から吊り降ろして鉛直下方に下降させ、図６（ｃ）に示すように仮受管１２のフランジ１２１の上に上部工２を載置する。この時、フランジ１２１は上部工２の孔２４の周囲の下面に当接し、フランジ１２１の内縁部は孔２４の内側に突出する。

【0035】

その後、図６（ｄ）に示すように斜杭４の鋼管内にコンクリートＣｏｎを充填し、接続管１３を上部工２の孔２４および斜杭４の内側に挿入する。コンクリートＣｏｎは斜杭４の上端部の下方まで充填され、接続管１３の下部は、斜杭４の上端部の内側に配置される。この時、接続管１３の外面の突出片１３２は、孔２４の内側に突出したフランジ１２１の内縁部に載置される。

【0036】

また、シムプレート１１２を鞘管１１の内面と接続管１３のスリット１３１に溶接等で固定する。これにより接続管１３が孔２４内に固定される。

【0037】

図７（ａ）、（ｂ）は、接続管１３の上端部を示したものであり、図７（ａ）はシムプレート１１２の設置前、図７（ｂ）はシムプレート１１２の設置後の状態である。なお図７（ａ）、（ｂ）では鞘管１１のプレート１１１や上部工２の図示を省略している。

【0038】

スリット１３１は接続管１３の周方向に間隔を空けて複数設けられ、本実施形態では８つのスリット１３１が接続管１３の上端部に等間隔で形成されている。これらのスリット１３１は、接続管１３の上端から接続管１３の軸方向に沿って下方に延びるように設けられる。

【0039】

シムプレート１１２も、スリット１３１の位置に対応して、鞘管１１の周方向に間隔を空けて複数設けられる。シムプレート１１２は、当該シムプレート１１２内のどの位置でもスリット１３１に溶接固定することができ、また後付けされるものであるため、接続管１３の位置や角度の多少のずれにも対応でき、斜杭４や上部工２等の設置誤差を吸収できる。

【0040】

この後、図３に示すように、上部工２の孔２４および斜杭４の上端部の内側に充填材Ｆを充填する。仮受管１２のフランジ１２１は、充填材Ｆの充填時の底型枠としても機能し、型枠の設置作業を軽減できる。フランジ１２１の上面にシール材（不図示）を予め設け、上部工２とフランジ１２１の間から充填材Ｆが漏れるのを確実に防止することもできる。また充填材Ｆは、仮受管１２の内側にも充填され、仮受管１２の設置時（図６（ｂ）参照）には、仮受管１２と斜杭４の間の隙間の下端を塞ぐ詰物等の閉止材（不図示）も設けられる。

【0041】

以上の工程により、図３等に示す接続構造１０が形成される。本実施形態では上部工２をプレキャスト部材とすることで工期短縮、施工の合理化等が可能になり、また上部工２の設置後の工程のほぼ全てが上部工２の上面での作業により実施できるため、上部工２の下方での潮間作業が軽減され、施工が容易になる。

【0042】

以上説明したように、本実施形態の接続構造１０では、上部工２に設けられた、斜杭４と同様の傾斜を有する孔２４に接続管１３が挿入され、その一部が斜杭４の内側に埋設される。上部工２の孔２４は、斜杭４と同様の傾斜を有しており、接続管１３より多少大きい程度の径で良いので、上部工２の孔２４を細径化できる。また、斜杭４へと続く接続管１３の傾斜が上部工２の内部から始まるので、斜杭４と上部工２の間で完全性の高いトラス構造を実現でき、水平力に対し斜杭４によって効果的に抵抗できる。

【0043】

また本実施形態では、シムプレート１１２が鞘管１１の内面と接続管１３のスリット１３１に固定されるので、接続管１３を上部工２の孔２４内に確実に固定できる。またシムプレート１１２を用いた固定方法は、接続管１３の位置や角度の多少のずれにも対応でき、斜杭４や上部工２等の設置誤差を吸収できる。さらに、シムプレート１１２の溶接等は上部工２の上面から手の届く範囲で行えるので、作業も容易である。

【0044】

また本実施形態では、接続管１３の外面の突出片１３２が、上部工２の孔２４の内側に突出する仮受管１２のフランジ１２１の内縁部に載置される構成となっており、施工時に接続管１３を安定して配置することができる。

【0045】

また本実施形態の接続構造１０は港湾の桟橋１における斜杭４と上部工２の接続構造であり、桟橋１において、上部工２の孔２４を細径化しつつ、斜杭４を水平力に対して効果的に抵抗させることができる。

【0046】

しかしながら、本発明は以上の実施形態に限定されない。例えば本実施形態では接続構造１０を港湾の桟橋１に適用しているが、接続構造１０の適用対象はこれに限らない。

【0047】

また仮受管１２や接続管１３の構成等も前記に限定されない。例えば仮受管１２のプレート１２３を斜杭４の鋼管の上端に溶接等で固定する代わりに、仮受管１２と斜杭４の鋼管の間に楔状の金物を挿入するなどして仮受管１２を固定することも可能である。また本実施形態では仮受管１２を斜杭４の鋼管に外嵌しているが、仮受管１２は当該鋼管の内側に挿入されるものであってもよい。さらに、仮受管１２の上に上部工２を載置する代わりに、上部工２側から下方に仮受部材を突出させて、この仮受部材を斜杭４の上端部に設置する可能性もあり、この場合では前記の仮受管１２が省略される。

【0048】

また本実施形態では接続管１３のスリット１３１にシムプレート１１２を溶接固定し、シムプレート１１２により接続管１３と鞘管１１を連結しているが、図８（ａ）に示すように、シムプレート１１２を、内側の端部が下方に折れ曲がるＬ字状のものとし、その折れ曲がり部分を接続管１３に溶接等で固定することも可能である。また図８（ｂ）に示すように、接続管１３から上方に突出する一対のプレート１３５（引抜抵抗プレート）を溶接等によって接続管１３に固定し、一対のプレート１３５の間の隙間にシムプレート１１２を挿入し、当該シムプレート１１２とこれらのプレート１３５とを溶接等により固定することも可能である。図８（ａ）、（ｂ）のシムプレート１１２および図８（ｂ）の一対のプレート１３５の組は、鞘管１１や接続管１３の周方向に間隔を空けて複数設けられ、図８（ａ）、（ｂ）の例ではスリット１３１を省略することが可能である。これに対し、図７のようなスリット１３１を用いた連結方法は、部材数の少なさ、施工誤差への対応の容易さ等の点で優れている。

【0049】

また、図９の接続構造１０ａに示すようにシムプレート１１２を省略し、孔２４を更に細径化することもできる。この場合も、接続管１３には前記のスリット１３１が設けられない。

【0050】

図１０は、鞘管１１と接続管１３の間の隙間を拡大して示す図である。この例では、鞘管１１の内面に丸鋼等によるシアキー１１３が上下複数段に固定されており、鞘管１１内に配置される接続管１３の上部の外面にも、前記と同様のシアキー１３４が上下複数段に固定される。これらのシアキー１１３、１３４により鞘管１１と接続管１３の間で充填材Ｆを介したせん断力の伝達が可能になり、上部工２と接続管１３が一体化される。

【0051】

以上、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

【符号の説明】

【0052】

１：桟橋
２：プレキャスト上部工
３：鉛直杭
４：斜杭
１０、１０ａ：接続構造
１１：鞘管
１２：仮受管
１３：接続管
２４：孔
１１１、１２３、１３５：プレート
１１２：シムプレート
１３１：スリット
１３２：突出片

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】