[发明专利]钢管混凝土组合桩及其制造方法、以及用于钢管混凝土组合桩的钢管

说明书

技术领域

本发明涉及由钢管与在钢管内面侧一体化的混凝土构成的钢管混凝土组合桩(Steel Composite Concrete Pile)及其制造方法以及用于该钢管混凝土组合桩的钢管。

在本说明书中，对于表现钢管的材料强度的用语，如下定义。

(a)设计屈服强度(design yield strength)

设计屈服强度(σyd)意味着，在以建筑、道路、港口领域等为主的各种设计基准、或者由国土交通部长批准而决定的设计计算中所应用的屈服值。其中，考虑实际的屈服强度的偏差，而在偏差范围内的下限值附近(规格下限值)设定设计屈服强度。在现状的桩基础领域内，作为钢管桩(steel pipe pile)及钢管混凝土组合桩而使用的钢管的材质规格为JISA5525所规定的SKK400、SKK490两种，设计屈服强度通常分别为235N/mm²、315或325N/mm²。

(b)实际屈服强度(real yield strength)

实际屈服强度(σyr)意味着材料实际所具有的屈服值。其中，作为钢管桩及钢管混凝土组合桩而使用的材质规格为SKK490钢管的实际屈服强度的偏差上限为400N/mm²左右。

(c)屈服强度

屈服强度是包括上述设计屈服强度以及实际屈服强度双方的概念。

背景技术

近几年，伴随着基桩(foundation pile)的高支承力化、设计地震力的增大，相对于地震时由建筑物、地基作用的负荷，基桩的弯曲性能不足的情况变多。

因此，作为针对上述情况的处理方法，采取了复合化钢管与混凝土来实现提高弯曲性能等方法。

作为钢管混凝土组合桩的主要构造，有“混凝土填充钢管桩”与“钢管卷绕既成混凝土桩(SC桩)”(参照图10)，“混凝土填充钢管桩”为如图9所示地在施工现场中在钢管3的内面填充混凝土5而形成，“钢管卷绕既成混凝土桩(SC桩)”为例如日本特开2007-285019号公报所记载，在两端具有端板1，并预先在工厂利用离心力成形等在钢管3的内周面一体化混凝土5。

图3是对作用于基桩的力进行说明的说明图。如图3所示，由于上部构造物9的重量而对基桩7的剖面作用压缩力，在地震时除了该压缩力，还由起因于地震的弯矩而对基桩7的剖面作用压缩力及拉伸力(力偶)。

图4是说明地震时的钢管混凝土组合桩剖面的应变分布、混凝土以及钢管的应力分布的说明图，图4中，分别表示了在钢管3的内部填充有混凝土5的桩的剖面、桩剖面的应变分布线图、混凝土以及钢管的应力分布线图。

如图4所示，认为在钢管混凝土组合桩中，作用于桩的压缩力主要由混凝土5负担，作用于桩的拉伸力主要由钢管3负担。

这样，在钢管混凝土组合桩中，由于钢管及在钢管内部与钢管一体化的混凝土抵抗外力，所以若单纯地考虑的话，通过作为钢管使用屈服强度更加高的钢管、作为所填充的混凝土使用混凝土强度更加高的混凝土，能够更加精简基桩形状，由此认为能够期待削减施工成本及排土量、简化施工。

然而，现状中，作为钢管桩或者钢管混凝土组合桩来使用的钢管的设计屈服强度(标称值)在道路桥梁示方书、铁路构造物等设计标准、建筑基础构造设计准则等中任一个设计基准中，作为应用于JIS A5525“钢管桩”的品质为325N/mm²以下(SKK490材)，换言之，设计屈服强度(标称值)最大为325N/mm²，现状中使用设计屈服强度(标称值)为325N/mm²的钢管来进行设计，因此，在基桩形状的精简方面有界限。

然而，最近，开发出屈服强度更加高强度的钢管桩用的材料，若使用这样的高强度的材料则能够实现上述的基桩形状的精简。

然而，对于钢管混凝土组合桩的钢管及混凝土的相互作用而言，由于钢管的早期压曲、混凝土压坏引起的桩的强度降低、或者由钢管束缚程度引起的混凝土强度增减等变得复杂，并不能单纯地实现钢管或混凝土的高强度化。

然而，现状中，没有对使用了高强度的钢材的情况中的钢管混凝土组合桩的最优的构造进行表示的文献等，从而期望有开发。

发明内容

于是，本发明的目的在于，在钢管混凝土组合桩中，获得使用屈服强度高的材料时的最优的构造的钢管混凝土组合桩、以及应用于该钢管混凝土组合桩的钢管。

发明人为了达成上述的目的，进行以下所示的解析实验等，取得以下所示的第一、第二见解，并基于这些见解来完成本发明。