[發明專利]鋼管混凝土組合樁及其制造方法、以及用于鋼管混凝土組合樁的鋼管

有效

• 申請號: 201080043333.2
• 申請日: 2010-03-25
• 公開（公告）號: CN102575446A
• 公開（公告）日: 2012-07-11
• 發明（設計）人: 恩田邦彥;市川和臣;辰見夕一;脅屋泰士
• 申請（專利權）人: 杰富意鋼鐵株式會社
• 主分類號: E02D5/30
• 分類號: E02D5/30;B21C37/12;E02D5/24
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 王軼;李洋

技術領域

本發明涉及由鋼管與在鋼管內面側一體化的混凝土構成的鋼管混凝土組合樁(Steel?Composite?Concrete?Pile)及其制造方法以及用于該鋼管混凝土組合樁的鋼管。

在本說明書中，對于表現鋼管的材料強度的用語，如下定義。

(a)設計屈服強度(design?yield?strength)

設計屈服強度(σyd)意味著，在以建筑、道路、港口領域等為主的各種設計基準、或者由國土交通部長批準而決定的設計計算中所應用的屈服值。其中，考慮實際的屈服強度的偏差，而在偏差范圍內的下限值附近(規格下限值)設定設計屈服強度。在現狀的樁基礎領域內，作為鋼管樁(steel?pipe?pile)及鋼管混凝土組合樁而使用的鋼管的材質規格為JISA5525所規定的SKK400、SKK490兩種，設計屈服強度通常分別為235N/mm²、315或325N/mm²。

(b)實際屈服強度(real?yield?strength)

實際屈服強度(σyr)意味著材料實際所具有的屈服值。其中，作為鋼管樁及鋼管混凝土組合樁而使用的材質規格為SKK490鋼管的實際屈服強度的偏差上限為400N/mm²左右。

(c)屈服強度

屈服強度是包括上述設計屈服強度以及實際屈服強度雙方的概念。

背景技術

近幾年，伴隨著基樁(foundation?pile)的高支承力化、設計地震力的增大，相對于地震時由建筑物、地基作用的負荷，基樁的彎曲性能不足的情況變多。

因此，作為針對上述情況的處理方法，采取了復合化鋼管與混凝土來實現提高彎曲性能等方法。

作為鋼管混凝土組合樁的主要構造，有“混凝土填充鋼管樁”與“鋼管卷繞既成混凝土樁(SC樁)”(參照圖10)，“混凝土填充鋼管樁”為如圖9所示地在施工現場中在鋼管3的內面填充混凝土5而形成，“鋼管卷繞既成混凝土樁(SC樁)”為例如日本特開2007-285019號公報所記載，在兩端具有端板1，并預先在工廠利用離心力成形等在鋼管3的內周面一體化混凝土5。

圖3是對作用于基樁的力進行說明的說明圖。如圖3所示，由于上部構造物9的重量而對基樁7的剖面作用壓縮力，在地震時除了該壓縮力，還由起因于地震的彎矩而對基樁7的剖面作用壓縮力及拉伸力(力偶)。

圖4是說明地震時的鋼管混凝土組合樁剖面的應變分布、混凝土以及鋼管的應力分布的說明圖，圖4中，分別表示了在鋼管3的內部填充有混凝土5的樁的剖面、樁剖面的應變分布線圖、混凝土以及鋼管的應力分布線圖。

如圖4所示，認為在鋼管混凝土組合樁中，作用于樁的壓縮力主要由混凝土5負擔，作用于樁的拉伸力主要由鋼管3負擔。

這樣，在鋼管混凝土組合樁中，由于鋼管及在鋼管內部與鋼管一體化的混凝土抵抗外力，所以若單純地考慮的話，通過作為鋼管使用屈服強度更加高的鋼管、作為所填充的混凝土使用混凝土強度更加高的混凝土，能夠更加精簡基樁形狀，由此認為能夠期待削減施工成本及排土量、簡化施工。

然而，現狀中，作為鋼管樁或者鋼管混凝土組合樁來使用的鋼管的設計屈服強度(標稱值)在道路橋梁示方書、鐵路構造物等設計標準、建筑基礎構造設計準則等中任一個設計基準中，作為應用于JIS?A5525“鋼管樁”的品質為325N/mm²以下(SKK490材)，換言之，設計屈服強度(標稱值)最大為325N/mm²，現狀中使用設計屈服強度(標稱值)為325N/mm²的鋼管來進行設計，因此，在基樁形狀的精簡方面有界限。

然而，最近，開發出屈服強度更加高強度的鋼管樁用的材料，若使用這樣的高強度的材料則能夠實現上述的基樁形狀的精簡。

然而，對于鋼管混凝土組合樁的鋼管及混凝土的相互作用而言，由于鋼管的早期壓曲、混凝土壓壞引起的樁的強度降低、或者由鋼管束縛程度引起的混凝土強度增減等變得復雜，并不能單純地實現鋼管或混凝土的高強度化。

然而，現狀中，沒有對使用了高強度的鋼材的情況中的鋼管混凝土組合樁的最優的構造進行表示的文獻等，從而期望有開發。

發明內容

于是，本發明的目的在于，在鋼管混凝土組合樁中，獲得使用屈服強度高的材料時的最優的構造的鋼管混凝土組合樁、以及應用于該鋼管混凝土組合樁的鋼管。

發明人為了達成上述的目的，進行以下所示的解析實驗等，取得以下所示的第一、第二見解，并基于這些見解來完成本發明。