[发明专利]波纹钢板的设计方法、及波纹钢板制槽

说明书

技术领域

本发明关于对使用波纹钢板构成的U字形波纹钢板制槽的上述波纹钢板进行设计(尤其是对其波形状进行设计)的波纹钢板的设计方法，及使用根据该设计方法而得的波纹钢板所构成的波纹钢板制槽。

背景技术

波纹钢板制槽使用具有如图4所示的波形的波纹钢板1a，且如图3所示，两侧的侧壁2与底部直线部长度d的底部3形成U字形的截面形状，称作波纹制槽或U形槽等，在构筑各种开放的水路或排水路(开渠)等时使用。此种波纹钢板制槽一般使用日本工业规格JISG3471中作为《波纹制管及波纹切片》而规定的波纹切片(波纹钢板)构成。

作为波纹钢板制槽中所使用的波纹钢板的种类，有与JIS中规定的波纹制管的1型、2型切片(波纹切片)的截面形状分别相同的1型、2型切片，1型切片的截面形状的波间距b为68mm、波的深度H为13.0mm，圆形2型切片的截面形状的波间距b为150mm、波的深度H为48mm或50mm。

使用1型切片的波纹钢板制槽，例如，以如图10(a)、(b)的截面形状构筑。补强用边缘角钢4沿着侧壁2的上端部以螺栓固定，两侧壁2通过在制槽长度方向(图10中与纸面正交的方向)间隔设置由连结其上端部间的山形钢形成的支柱(支撑构件)5，而得到补强。

图10(a)的类型包含1块切片，但图10(b)的类型包含左右2块切片，底部3具有螺栓接合部。

使用2型切片的波纹钢板制槽的截面形状与上述(a)的类型大致相同，但跨距较大，因此如图11，包含对称的左右切片与底部的切片等3个切片，底部3的2处具有螺栓接合部。

专利文献1中所使用的波纹钢板与开渠等用途不同，是作为载荷支撑构造体使用的，但该波纹钢板的截面形状，波的间距为30.5cm(12英寸)，波的深度为10.2cm(4英寸)。

如上所述，先前的波纹钢板制槽中所使用的经规格化的波纹钢板(波纹切片)中，波的深度设定为特定尺寸，但该特定尺寸关于相对波纹钢板制槽强度的钢材使用量的效率性并无根据。

并且，专利文献1记载的波纹钢板中，波的深度较大为102mm(10.2cm)等，但关于相对使用波纹钢板构筑的构造体的强度的钢材使用量的效率性仍无根据。

专利文献1：日本特开昭53-620

发明内容

在构筑U字形水路或排水路等的情形下，如果欲施工比使用先前经规格化的波纹钢板构筑波纹钢板制槽的情形时所允许的跨距(U字形两壁面间的距离)更大跨距的结构，则为了提高刚性，需要至少变更先前的波纹钢板的截面形状。

变更波纹钢板的截面形状时，因与波纹钢板制槽强度之间的关系，钢材使用量增加到必要量以上，从而材料费用增加从而施工成本变高，因此需要避免这种情况，寻求在波纹钢板制槽强度与钢材使用量的关系上有效的截面形状。

但现状是，对于U字形两侧壁受外压的波纹钢板制槽所使用的波纹钢板，还没有计算这种有效截面形状的方法。

对于U字形两侧壁受外压的波纹钢板制槽中所使用的波纹钢板，在计算有效截面形状的方法的各种研讨考察中，本申请发明者等着眼于仅从截面二次力矩的观点出发考察有效的截面形状不一定充分这一方面。即，在U字形两侧壁受外压的结构中，存在底部直线部分材料相对于作用载荷屈服被而破坏的情形，以及底部直线部分因屈曲而被破坏的情形，因此对于因屈服所致的破坏与因屈曲所致的破坏的强度，取得该强度的平衡的截面形状为有效截面形状，着眼于该点，从而获得本发明。

本发明鉴于上述背景而成，其目的在于提供一种，使由现状的波纹钢板的截面形状无法构筑的大跨距波纹钢板制槽成为可能，同时可获得在波纹钢板制槽的强度与钢材使用量的关系上波纹钢板的有效截面形状(尤其是其波形状)的波纹钢板的设计方法，以及使用根据该设计方法而得的波纹钢板所构筑的波纹钢板制槽。

解决上述问题的技术方案1的发明的波纹钢板的设计方法，其特征在于：在设计构成包含波的深度H波形的波纹钢板，并且两侧壁与底部成U字形，底部直线部长度d的波纹钢板制槽的上述波纹钢板的波形状时，以使波纹钢板制槽的底部由于水平作用于上述两侧壁外表面的外压而屈曲时的全体屈曲相应压力p_cr与由于上述外压屈服时的屈服应力σ_y相等的方式，设定相对于底部直线部长度d的波的深度H。

技术方案2的特征在于，在技术方案1的波纹钢板的设计方法中，以使下述(1)式所示的全体屈曲相应压力p_cr与屈服应力σ_y相等的方式，设定相对于底部直线部长度d的波的深度H；

其中，