[发明专利]组合钢板桩、由组合钢板桩构成的板桩壁和组合钢板桩的选定方法

说明书

技术领域

本发明涉及组合钢板桩、由组合钢板桩构成的板桩壁和组合钢板桩的选定方法。本发明的组合钢板桩及板桩壁特别在港湾岸壁设施、填海护岸、地下挖掘工事等中主要使用于防止土沙等坍陷。

背景技术

在土木建筑领域，作为主要用于防止土沙等坍陷的板桩壁或河川的护岸壁等的地下连续壁用钢材，一般使用钢板桩。该钢板桩例如使用U形、Z形、直线形、帽形等的钢板桩。在进行土木建筑工事时，在使相邻钢板桩的接头互相嵌合的同时埋入地下，通过这样形成一体的地下连续壁(壁体)。其中，作为用于提高壁体耐力的一般方法，有增大单个钢板桩的截面尺寸来提高截面性能的方法，或使用通过焊接等将H形钢或CT钢接合到U形、Z形、直线形、帽形等钢板桩上的组合钢板桩的方法等。

作为相关技术，例如专利文献1、2公开了使用组合钢板桩的地下连续壁。在这些专利文献1、2所公开的技术中，使用具有腹板部、连接设置在该腹板部两端上的一对凸缘部、连接设置在该一对凸缘部端部的一对臂部、以及形成在该一对臂部的端部的接头部的帽形钢板桩。并且，H形钢组合到该帽形钢板桩上。H形钢具有中央腹板部、和设置在该中央腹板部两端部的一对凸缘部(第1凸缘部和第2凸缘部)。具体而言，通过焊接等将H形钢的第2凸缘部固定在帽形钢板桩的腹板部的外侧表面上，帽形钢板桩和H形钢通过这样而组合。另外，在本发明中，将帽形钢板桩的臂部一侧(截面凹部一侧)定义为内侧，将腹板部一侧(截面凸部一侧)定义为外侧。

特别地，该组合钢板桩对于沿与长度方向(埋入方向)垂直的方向施加的弯曲外力的弯曲刚度较大。因此，组合钢板桩在以往作为防渗壁或自立式板桩壁频繁使用。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2002-212943号公报

专利文献2：国际公开WO2008/029835号公报

发明的概要

发明要解决的问题

由于一般情况下防渗壁只在埋入时要求弯曲刚度，因此根据埋入后钢材产生的应力决定防渗壁截面形状的情况几乎不存在。因此，由组合钢板桩形成的防渗壁没有必要使用屈服点高的钢板桩或H形钢。

并且，自立式板桩壁不是根据板桩壁头部的位移决定截面形状、不是根据由土压或水压产生的弯曲力矩决定截面形状。因此，由组合钢板桩构成的自立式板桩壁没有必要使用屈服点高的钢板桩或H形钢。

表1是表示关于由帽形钢板桩(SYW295)和H形钢(SM490A)构成的组合钢板桩，帽形钢板桩和H形钢板桩各自的最小屈服点σ_ys、σ_yh、以及其组合构成的屈服点之比σ_yh/σ_ys。并且，关于H形钢区分其凸缘部厚度在16mm以下和超过16mm比较最小屈服点和最小屈服点之比。H形钢和帽形钢板桩用具有大致同等水平的强度的材料构成。SM490A的H形钢的最小屈服点为315～325N/mm²，SYW295帽形钢板桩的最小屈服点为295N/mm²。从表1可知，根据H形钢的凸缘部厚度是否超过16mm分类求出的屈服点之比σ_yh/σ_ys为：当H形钢的凸缘部厚度为16mm以下时，为1.102；当超过16mm时为1.068。从这些数据可知，不管H形钢的凸缘部厚度大小如何，屈服点之比σ_yh/σ_ys最高为1.1左右。

[表1]

但是，组合钢板桩除了用于自立式板桩壁以外，还用于大型港湾建筑物等使用的支撑式板桩壁。该支撑式板桩壁例如用拉杆等拉伸材料拉拢固定连结的钢板桩和H形钢的头部附近。但是，作为构成支撑式板桩壁的钢板桩，帽形钢板桩相对于热轧的Z形钢板桩不能够发挥显著的优越性。

表2表示每1米岸壁所需要的截面系数为4000cm³左右时的截面系数和钢材重量的比较结果例。在该表2中的组合钢板桩的例子中，组合了10H的帽形钢板桩和从下凸缘底面到上凸缘上表面的长度为700mm、凸缘宽度为200mm、中央腹板部厚度为9mm、凸缘部厚度为12mm的H形钢。并且，作为比较例例举了热轧的Z形钢板桩。从该表2可知，组合钢板桩满足与Z形钢板桩大致相同的必要截面系数(＝4000cm³)，并且钢材重量没有大差异。但是，组合钢板桩由于有必要通过相互焊接等将帽形钢板桩和H形钢固定，因此加工成本增大。因此，与Z形钢板桩相比不能够发挥显著的优越性。

[表2]