專利名稱：非對(duì)稱鋼板樁及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如用于土木·建筑用的鋼板樁及其制造方法，特別是涉及具有左右非對(duì)稱接頭形狀的鋼板樁(以下稱為非對(duì)稱鋼板樁)及其采用熱軋的制造方法。
本發(fā)明還涉及用于鋼板樁壁的角部的角部鋼板樁及其制造方法。
鋼板樁雖然有多種，但其中最為一般的是斷面為梯形的U形鋼板樁。下面也是以U形鋼板樁作為鋼板樁的例子進(jìn)行說(shuō)明。
最近，在形成使用現(xiàn)有的U形鋼板樁的壁體時(shí)產(chǎn)生這樣的問(wèn)題，即，由于每一塊鋼板樁都必須上下反向地打設(shè)，所以壁體的施工期長(zhǎng)，另外，由于壁體的厚度(寬度)比采用小型工字鋼的施工法要大，所以不適當(dāng)都市近郊部的施工，都市近郊部的施工從有效利用土的觀點(diǎn)出發(fā)要求與鄰接地緊靠著施工。
為了解決該問(wèn)題，本申請(qǐng)人在日本專利公報(bào)特開平5-140928號(hào)公開了一種具有全新的非對(duì)稱接頭的U形鋼板樁。圖1為上述公報(bào)中公開的具有左右不對(duì)稱的接頭形狀的鋼板樁1的簡(jiǎn)化斷面圖，由此可知，鋼板樁1由凸緣部2、腹板部3、以及不對(duì)稱地設(shè)在兩側(cè)的接頭部4、5構(gòu)成。
圖2a為將上述非對(duì)稱鋼板樁1實(shí)際地緊靠著鄰接地(A.L.)使用于擋土墻等的場(chǎng)合的組合例的模式說(shuō)明圖。與示出采用現(xiàn)有的對(duì)稱鋼板樁6的場(chǎng)合的圖2b相比，可以知道能夠有效地利用空間。圖中，虛線所示區(qū)域?yàn)闄C(jī)械占有面積(W.A.)，它示出這樣的區(qū)域，即只要能確保這點(diǎn)作為區(qū)域，在該區(qū)域就可在現(xiàn)場(chǎng)將鋼板樁打入土中。另外還可以知道，就板樁壁的厚度(D1、D2)來(lái)說(shuō)，圖2(a)的場(chǎng)合明顯變窄。
這樣，按照上述非對(duì)稱U形鋼板樁，則在如圖2(a)所示那樣形成板樁壁時(shí)可以在同一方向上連續(xù)地打設(shè)鋼板樁，而且這樣形成的壁體具有等同或超過(guò)采用現(xiàn)有對(duì)稱U形鋼板樁的場(chǎng)合的斷面剛性。然而，如圖所示那樣連續(xù)地打設(shè)形成壁面時(shí)，不可避免在接頭部形成凸部5a。
然而，正如眾所周知的那樣，雖然可將U形鋼板樁的兩端接頭相互結(jié)合、打入地中，形成連續(xù)的擋土墻，但在改變?cè)摫诿娴姆较虻膱?chǎng)合，在轉(zhuǎn)角部要使用具有與其它部分不同的斷面的角部用鋼板樁。下面稱之為角部鋼板樁。
日本專利公報(bào)特公昭64-8139號(hào)、特公平2-60807號(hào)、特公平6-9682號(hào)等公開了幾個(gè)現(xiàn)有的這種角部鋼板樁，另外，日本專利公報(bào)特公照64-10281號(hào)、特公平6-9682號(hào)公開了其制造方法。
在連續(xù)打入上述那樣的具有新的非對(duì)稱接頭的U形鋼板樁的場(chǎng)合，與現(xiàn)有的對(duì)稱鋼板樁壁一樣，在角部也不得不使用特殊形狀的角部鋼板樁。
圖3(a)和圖4(a)所示為現(xiàn)有的角部鋼板樁。圖3(a)所示這一種是通過(guò)在U形鋼板樁7的腹板部的背面8用焊接固定同樣的U形鋼板樁的一半而獲得，該U形鋼板樁的一半通過(guò)在腹板部切斷而形成。這種角部鋼板以下稱為T形。圖4(a)所述這一種是通過(guò)在鋼板樁7的腹板部9的中心進(jìn)行彎折加工并在其內(nèi)角處進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮附佣@得，這種角部鋼板樁以下稱為W型。圖3(b)和圖4(b)為分別模式地示出各角部鋼板樁在角部的打入形態(tài)的示意說(shuō)明圖。
然而，T形使其重量大體增加到1.5倍，而且難以由打入這種鋼板樁時(shí)通常使用的振動(dòng)打樁機(jī)的夾頭將其夾緊。另外，由于不能堆積起來(lái)，所以保管和運(yùn)送也不方便。另一方面，W形雖然進(jìn)行了加強(qiáng)焊接，但由于斷面系數(shù)非常小，所以難以對(duì)在角部的擋土墻的安全性寄過(guò)高的期望，而且也會(huì)如T形一樣在打樁機(jī)的夾緊或打入方法方面到限制。
然而，上述那樣的非對(duì)稱U形鋼板樁的制造方法一般是采用焊接的方法，而在熱軋的場(chǎng)合，則通過(guò)多個(gè)孔型軋輥以多個(gè)道次一點(diǎn)一點(diǎn)地對(duì)各接頭部進(jìn)行成形加工，與現(xiàn)有對(duì)稱鋼板樁一樣地進(jìn)行制造。因此，對(duì)直到獲得產(chǎn)品的變形過(guò)程進(jìn)行設(shè)計(jì)使其可左右對(duì)稱地進(jìn)行，同時(shí)也這樣左右對(duì)稱地設(shè)計(jì)軋輥孔型。接頭的彎曲成形過(guò)程也一樣，在軋制的最終階段，由左右對(duì)稱形狀的孔型軋輥的同一道次內(nèi)左右同時(shí)地對(duì)接頭進(jìn)行彎曲成形。
圖(5)、(b)為一般的左右對(duì)稱形狀的U形鋼板樁的熱軋用軋輥孔型中的、彎曲精加之前的孔型(K-2)和彎曲精加工孔型(K-1)，該孔型(K-2)和(K-1)都分別由上輥(U.R.)和下輥(L.R.)構(gòu)成。圖中，U形鋼板樁由兩凸緣部10、腹板部12以及兩端的接頭部14構(gòu)成，該U形鋼板樁的軋制材料11在圖5(a)的階段由孔型(K-2)調(diào)整接頭厚度和接頭高度，除接頭部的彎曲外熱軋基本結(jié)束，接著由圖5(b)的孔型(K-1)對(duì)接頭進(jìn)行彎曲成形，將其精加工為產(chǎn)品形狀。
圖6進(jìn)一步詳細(xì)地示出孔型(K-1)中的接頭成形過(guò)程，該過(guò)程大體分為如下4個(gè)階段。作為軋制材料的U形鋼板樁11僅示出凸緣部10、腹板部12、接頭部14的各部位。
圖中，在工序(I’)示出U形鋼板樁11從孔型(K-2)出時(shí)的樣子；在工序(I)中，受到咬入軋輥的U形鋼板樁前方部分的影響，在與軋輥接觸以前產(chǎn)生變形，這主要導(dǎo)致鋼板樁減少寬度。這里，“寬度”指的是U形鋼板樁整體的寬度。
在工序(II)中，上輥18的輥環(huán)部20與接頭外面接觸，使得寬度開始減小、接頭開始彎曲。
在工序(III)中，下輥22與接頭都產(chǎn)生接觸，到達(dá)工序(IV)，由上下輥18、22對(duì)接頭部的壓下來(lái)完成彎曲成形，在工序(IV’)所示階段離開K-1，獲得鋼板樁產(chǎn)品。
如圖5和圖6所示，在軋制材料和產(chǎn)品形狀左右對(duì)稱的場(chǎng)合，上述彎曲成形也對(duì)稱，因此在咬入軋輥前后的軋制材料的姿勢(shì)在左右不產(chǎn)生差異。
但是，在軋制材料和產(chǎn)品形狀左右不對(duì)稱的場(chǎng)合，特別是左右不對(duì)稱地設(shè)置接頭部時(shí)，在垂直于軋制方向的斷面內(nèi)的軋制材料的彎曲變形并不是左右對(duì)稱。因此，咬入軋輥后軋制材料的姿勢(shì)在左右產(chǎn)生差異，成為引起軋制姿勢(shì)的不穩(wěn)定或不完全的接頭彎曲變形的原因。
本發(fā)明的課題在于提供一種非對(duì)稱鋼板樁，該非對(duì)稱鋼板樁具有橫斷面形狀左右不對(duì)稱的接頭形狀，其中，該非對(duì)稱鋼板樁具有這樣的斷面形狀，該斷面形狀可以使得在連續(xù)打設(shè)時(shí)不在板樁壁的接頭部形成凸部。
本發(fā)明的另一個(gè)課題在于提供一種以熱軋制造橫斷面形狀左右不對(duì)稱的鋼板樁的方法，其中，在接頭的彎曲成形時(shí)不會(huì)產(chǎn)生軋制姿勢(shì)的不穩(wěn)定以及不完全的接頭成形。
在本發(fā)明的再一個(gè)課題在于提供一種角部鋼板樁及其制造方法，這種角部鋼板樁可以用于具有非對(duì)稱接頭的U形鋼板樁，而且可以由打樁機(jī)的夾頭來(lái)夾持并在保管時(shí)可以重疊堆積。
因此，本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使一方向下另一方向上地構(gòu)成左右不對(duì)稱的接頭形狀，可以在平直部的延長(zhǎng)線上接合左右接頭，不在壁面上形成凸部。
然而，在以熱軋法制造非對(duì)稱鋼板樁的場(chǎng)合，即使直到接頭部的彎曲成形都為非對(duì)稱形，即使用熱軋同時(shí)進(jìn)行軋制成形，也不會(huì)帶來(lái)特別的障礙，但在作為精加工軋制工序的彎曲成形階段，使用孔型孔輥?zhàn)笥彝瑫r(shí)進(jìn)行時(shí)，由于接頭部左右不對(duì)稱，則如上述那樣軋制姿勢(shì)變得不穩(wěn)定，彎曲成形變得不完全，導(dǎo)致材料利用率下降。
當(dāng)然，為了解決這樣的問(wèn)題，可以通過(guò)將兩側(cè)不對(duì)稱接頭部的彎曲成形分成分段一小點(diǎn)一小點(diǎn)地進(jìn)行，解決上述的軋制姿勢(shì)的問(wèn)題，但以多個(gè)道次一小點(diǎn)一小點(diǎn)地軋制不經(jīng)濟(jì)，不能說(shuō)是實(shí)用的。
因此，在制造這樣的非對(duì)稱接頭鋼板樁時(shí)，著眼于用不同的軋輥孔型分別一次對(duì)左右接頭進(jìn)行彎曲成形，在本發(fā)明中將現(xiàn)有技術(shù)中左右同時(shí)一次進(jìn)行的彎曲成形分開單獨(dú)進(jìn)行，結(jié)果得知可以有效地解決上述問(wèn)題，從而完成了本發(fā)明。
另外，本發(fā)明人針對(duì)上述具有新的接頭形狀的非對(duì)稱U形鋼板樁制作了多種角部鋼板樁，進(jìn)行打設(shè)試驗(yàn)。結(jié)果表明，通過(guò)將接頭的任何一方向內(nèi)側(cè)彎折，則不用T形鋼板樁等特殊的角部鋼板樁即可將鋼板樁壁轉(zhuǎn)換到直角方向，從而完成了本發(fā)明。
現(xiàn)將本發(fā)明的要旨說(shuō)明如下。(1)一種非對(duì)稱鋼板，其特征在于它包括構(gòu)成鋼板樁本體的主部、2個(gè)非對(duì)稱接頭、分別連接上述主部和非對(duì)稱接頭的臂部，一方的接頭向外形成，另一方的接頭向內(nèi)形成。(2)如上述(1)所述的非對(duì)稱鋼板樁，上述臂部平行于打設(shè)法線或接頭配合軸線地延伸，而且上述臂部和非對(duì)稱接頭在板樁壁的內(nèi)緣位于同一線上。(3)一種非對(duì)稱鋼板樁的制造方法，其特征在于在具有非對(duì)稱接頭形狀的鋼板樁的熱軋過(guò)程中，進(jìn)行接頭彎曲成形時(shí)，分別用不同的孔型軋輥一側(cè)一側(cè)地對(duì)接頭進(jìn)行彎曲成形精加工。(4)如上述(3)所述的非對(duì)稱鋼板樁的制造方法，其特征在于在對(duì)一方的接頭進(jìn)行彎曲成形精加工期間，另一方的接頭僅是約束在軋輥孔型內(nèi)，不進(jìn)行彎曲成形。(5)如上述(1)所述的非對(duì)稱鋼板樁，其中，通過(guò)將上述向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方朝向側(cè)彎曲，將其用作角部鋼板樁。(6)如上述(5)所述的非對(duì)稱鋼板樁，其特征在于上述向內(nèi)接頭的接合緣內(nèi)壁與該非對(duì)稱鋼板樁的打設(shè)法線平行，或者是上述向外接頭的接合緣內(nèi)壁與該非對(duì)稱鋼板樁的打設(shè)法線垂直。(7)一種角部鋼板樁的制造方法，該角部鋼板樁不對(duì)稱，在一方有向內(nèi)的接頭，在另一方有向外的接頭；其特征在于在用熱軋使具有非對(duì)稱接頭的鋼板樁成形后，具有僅將該鋼板樁的向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方朝向內(nèi)側(cè)彎曲的工序。(8)一種角部鋼板樁的制造方法，該角部鋼板樁不對(duì)稱，在一方有向內(nèi)的接頭，在另一方有向外的接頭；其特征在于在用熱軋使具有非對(duì)稱接頭的鋼板樁成形后，僅將該鋼板樁的向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方在該接頭與臂部的邊界部切斷，然后將該接頭朝內(nèi)配置，再由焊接將上述接頭與上述臂部接合在一起。
圖1為現(xiàn)有非對(duì)稱U形鋼板樁的簡(jiǎn)化斷面圖。
圖2(a)和圖2(b)分別為圖1的現(xiàn)有非對(duì)稱鋼板樁和現(xiàn)有的對(duì)稱鋼板樁的使用例的模式說(shuō)明圖。
圖3(a)為示出現(xiàn)有角部鋼板樁例的圖，圖3(b)為其使用例的模式說(shuō)明圖。
圖4(a)為示出現(xiàn)有的另一角部鋼板樁例的圖，圖4(b)為其使用例的模式說(shuō)明圖。
圖5(a)為一般U形鋼板樁軋制用軋輥孔型中的在精加工前的孔型(K-2)的模式說(shuō)明圖，圖5(b)為精加工孔型(K-1)的模式說(shuō)明圖。
圖6為孔型(K-1)中的接頭彎曲成形過(guò)程的模式說(shuō)明圖。
圖7為本發(fā)明非對(duì)稱U形鋼板樁的簡(jiǎn)化斷面圖。
圖8為示出對(duì)應(yīng)于圖7的實(shí)施例的接頭部接合狀態(tài)的平面圖。
圖9為用于說(shuō)明對(duì)平直部進(jìn)行夾緊的打設(shè)方法的平面圖。
圖10(a)為左右非對(duì)稱形狀的U形鋼板樁軋制用軋輥孔型中的接頭彎曲成形前的孔型(K-3’)的模式說(shuō)明圖，圖10(b)和(c)為接頭成形孔型(K-2’、K-1’)的模式說(shuō)明圖。
圖11為示出本發(fā)明的角部鋼板樁例的簡(jiǎn)化斷面圖。
圖12為示出本發(fā)明的另一角部鋼板樁例如簡(jiǎn)化斷面圖。
圖13(a)為示出本發(fā)明角部鋼板樁打設(shè)例的說(shuō)明圖，圖13(b)為其局部放大圖。
圖14為本發(fā)明的角部鋼板樁的制造方法的1例的說(shuō)明圖。
圖15為示出本發(fā)明的角部鋼板樁制造方法的另一例的圖。
圖16為本發(fā)明角部鋼板樁的堆積狀況說(shuō)明圖，圖16(a)為將向內(nèi)接頭朝內(nèi)側(cè)彎曲的角部鋼板樁的場(chǎng)合，圖16(b)為將向外接頭朝向側(cè)彎曲的角部鋼板樁的場(chǎng)合。
圖17(a)～(f)為示出用2維有限元法得到的孔型(K-2’)中軋制材料變形模擬結(jié)果的模式說(shuō)明圖。
圖18為接頭部的各部位的說(shuō)明圖。
圖19為示出本發(fā)明非對(duì)稱鋼板樁以及角部鋼板樁的施工例的說(shuō)明圖。
在這里，將參照


本發(fā)明的非對(duì)稱鋼板樁及其制造方法，然后說(shuō)明角部鋼板樁及其制造方法。
圖7示出本發(fā)明非對(duì)稱U形鋼板樁的一個(gè)實(shí)施例的鋼板樁30的整體形狀，圖8示出其接頭部，圖9示出通過(guò)連設(shè)非對(duì)稱U形鋼板樁而形成的板樁壁40。
如圖7所示，非對(duì)稱U形鋼板樁30的構(gòu)成鋼板樁本體的主部的形狀為U形，該鋼板樁主體由腹板部32和凸緣部34構(gòu)成，兩端的接頭36、38的接頭形狀左右不對(duì)稱，例如使接頭36為向內(nèi)接頭，使接頭38為向外接頭，分別使橫斷面形狀的凸側(cè)如圖示例中U字側(cè)那樣都在同一方向上，從而可接合在連接兩臂部37的直線上，即打設(shè)壁面上。
即，臂部37與打設(shè)法線(圖中，用3點(diǎn)劃線表示)同方向地加以設(shè)置，接頭36、38相互接合的接頭部與該臂部37一起，位于與板樁壁40的最內(nèi)緣35(圖中用一點(diǎn)劃線表示)相同的直線上。
在本實(shí)施例中，一方的接頭38相對(duì)于板樁壁40的最內(nèi)緣(相當(dāng)于掘削側(cè)前面)35向外形成，另一方的接頭36向內(nèi)形成，能如圖8所示那樣以不突出板樁壁40的壁面的形狀接合在一起。另外，在向外的接頭38設(shè)凸起39，用于約束接頭部處的轉(zhuǎn)動(dòng)。
對(duì)于本發(fā)明的非對(duì)稱U形鋼板樁30，當(dāng)用液壓式壓入機(jī)或振動(dòng)錘打設(shè)時(shí)，可如圖9所示那樣夾緊臂部37進(jìn)行打設(shè)，該臂部37平行于打設(shè)方向地延伸，而且與接頭部在同一線上，即位于配合軸線上(圖7中用2點(diǎn)劃線表示)。即，由于成為在打設(shè)時(shí)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的中心的接頭部與臂部37不發(fā)生平面性偏移，所以可以防止作用在夾緊部44的打設(shè)力使鋼板樁30轉(zhuǎn)動(dòng)。
另外，即使是在地里有碎石等障礙物的場(chǎng)合，也如圖9所示那樣，本發(fā)明的非對(duì)稱U形鋼板樁30的臂部37由于對(duì)地里的在轉(zhuǎn)動(dòng)方向上的作用力(圖中用空白箭頭示出)產(chǎn)生抵抗力(圖中用黑箭頭示出)，所以具有抑制U形鋼板樁在地里轉(zhuǎn)動(dòng)、扭曲的效果。
作為對(duì)本發(fā)明的左右不對(duì)稱形狀的U形鋼板樁進(jìn)行熱軋的軋輥孔型的一例，在圖10(a)～(c)中示出接頭彎曲成形前孔型(K-3’)和接頭彎曲成形孔型(K-2’，K-1’)。
下面根據(jù)圖10說(shuō)明本發(fā)明的熱彎成形法。
首先，如圖10(a)所示那樣，對(duì)于與現(xiàn)有方法同樣地進(jìn)行孔型軋制后得到的非對(duì)稱鋼板樁30，用具有上輥(U.R.)與下輥(L.R.)的孔型K-3’調(diào)整接頭厚度和接頭高度后，如圖10(b)所示那樣，用同樣具有上輥(U.R.)和下輥(L.R.)的孔型(K-2’)對(duì)例如左側(cè)的接頭進(jìn)行彎曲成形。此時(shí)，雖然垂直于軋制方向的斷面內(nèi)的鋼板樁30的變形左右不對(duì)稱，在軋輥咬入前后的軋制姿勢(shì)會(huì)產(chǎn)生左右偏差，但通過(guò)不對(duì)右側(cè)的接頭進(jìn)行彎曲成形，可以抑制在軋輥下死點(diǎn)附近的強(qiáng)制變形，使軋制姿勢(shì)特別是出口側(cè)的姿勢(shì)穩(wěn)定。因此，在左側(cè)彎曲成形為良好的接頭形狀，在右側(cè)保持孔型(K-3’)的開放形狀。
接著如圖10(c)所示那樣，在用孔型(K-1’)對(duì)右側(cè)接頭進(jìn)行彎曲成形時(shí)，也使左側(cè)的軋輥孔型形狀與孔型(K-2’)相同，由于與上述相同的原因，可以使軋制姿勢(shì)穩(wěn)定，結(jié)果可得到左右都好的接頭形狀。
在這里，按照本發(fā)明的另外的1個(gè)實(shí)施例，也可以在對(duì)一方的接頭的彎曲成形進(jìn)行精加工期間對(duì)另一方的接頭進(jìn)行一定程度的彎曲成形，這樣的彎曲成形在本說(shuō)明書中被稱之為“途中彎曲”。
所謂“途中彎曲”，例如用圖6的例子來(lái)說(shuō)，只是將接頭部的前端立起(工序II)。這是由于這樣的程度對(duì)軋制姿勢(shì)影響小。另外，在圖10的場(chǎng)合，是指如在圖10(b)的孔型(K-2’)中那樣，在軋制姿勢(shì)的不穩(wěn)定在允許范圍內(nèi)的程度下進(jìn)行彎曲成形。
即，本發(fā)明的左右接頭彎曲成形只要是在不左右同時(shí)進(jìn)行實(shí)質(zhì)上的彎曲成形的條件下進(jìn)行即可。
作為本發(fā)明的進(jìn)行熱態(tài)接頭彎曲成形的非對(duì)稱鋼板樁，雖然是以接頭部不對(duì)稱的U形鋼板樁為代表例，但本技術(shù)領(lǐng)域的同行應(yīng)能明白構(gòu)成鋼板樁本體的主要部位分別為Z形、I形、管狀的Z形鋼板樁、I形鋼板樁、管狀鋼板樁等也同樣地可以用熱軋?jiān)诰庸こ尚坞A段對(duì)非對(duì)稱接頭部進(jìn)行彎曲成形。
下面，詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的角部鋼板樁及其制造方法。
圖11和圖12示出本發(fā)明的具有向內(nèi)接頭50和向外接頭52的角部鋼板樁54的例子。圖11為將向內(nèi)接頭50用焊接加工成45°向內(nèi)的角部鋼板樁54的簡(jiǎn)化斷面圖，圖12是將向外的接頭52用焊接加工成45°向內(nèi)的角部鋼板樁54的簡(jiǎn)化斷面圖。焊接部位56都分別涂黑加以表示。
本發(fā)明的角部鋼板樁54的形狀是這樣的它以圖7中所示非對(duì)稱U形鋼板樁30為基礎(chǔ)，該U形鋼板樁30一方具有向內(nèi)的接頭36(向下的爪)，另一方有向外的接頭38(向上的爪)，具有可以朝著同一方向，接合成直線狀的橫斷面形狀；如圖7、圖11、圖12所示那樣，將該鋼板樁30的接頭36、38的任何一方在該鋼板樁的平坦臂部37與接頭的邊界部55向內(nèi)(下方)彎曲成45°。在圖7中，用虛線示出了邊界部55，它也相當(dāng)于用焊接法制造的場(chǎng)合的焊接部位。
圖13(a)示出用接頭部配合并打設(shè)本發(fā)明的角部鋼板樁的狀況，該角部鋼板樁為將向內(nèi)接頭朝內(nèi)彎折的類型以及將向外接頭朝內(nèi)彎折的類型的兩鋼板樁。圖13(b)為其放大圖。
如圖11所示，通過(guò)將向內(nèi)接頭50朝內(nèi)彎折45°，使向內(nèi)接頭50的接合緣51的內(nèi)壁51a與鋼板樁54的打設(shè)法線(在圖11中用2點(diǎn)劃線表示)或配合軸線(在圖11中用1點(diǎn)劃線表示)平行。
另外，如圖12所示，通過(guò)將向外的接頭52朝內(nèi)彎折45°，使向外接頭52的接合緣53的內(nèi)壁53a與鋼板樁54的打設(shè)法線(在圖12中用2點(diǎn)劃線表示)或配合軸線(在圖12中用1點(diǎn)劃線表示)垂直。
這樣，如圖13(a)～(b)所示，將上述2種角部鋼板樁分別用彎曲加工的接頭相互配合，使各鋼板樁的打設(shè)法線或配合軸線垂直相交，可以用作鋼板樁壁的角部。
在以上的說(shuō)明中，是對(duì)用焊接將向內(nèi)或向外接頭朝內(nèi)側(cè)進(jìn)行彎曲加工進(jìn)行了說(shuō)明，作為該加工方法，都是先用熱軋制造圖7所示那樣的一方有向外接頭另一方有向內(nèi)接頭的非對(duì)稱U形鋼板樁，然后將任何一方的接頭與臂部的邊界部(圖7的虛線部)切斷，再將該接頭朝內(nèi)配置，用焊接接合上述接頭與上述臂部的切斷部位。因此，與現(xiàn)有的用焊接制作的T形角部鋼板樁的場(chǎng)合不同，在作為毛坯的U形鋼板樁中基本沒(méi)有無(wú)用的部分，從而可以以高的材料利用率進(jìn)行制造。
另外，本發(fā)明的角部鋼板樁可以將具有非對(duì)稱接頭部的U形鋼板樁的任意一方的接頭向內(nèi)側(cè)進(jìn)行彎曲加工，因此，也可以通過(guò)熱軋或熱態(tài)乃至溫態(tài)成形加工進(jìn)行制造。
圖14例示出本發(fā)明的角部鋼板樁的制造方法中通過(guò)熱軋將向外接頭朝內(nèi)側(cè)彎曲的情形，其中，由上輥60和下輥62構(gòu)成孔型軋輥，被軋制材使用預(yù)先成形的、圖7所示的非對(duì)稱U形鋼板樁30，通過(guò)由上下輥60、62約束該鋼板樁30的上下面，同時(shí)從上方推壓外向接頭38，則可用1個(gè)道次加以成形。通過(guò)咬入孔型軋輥可以對(duì)接頭38進(jìn)行彎曲加工。
另外，作為本發(fā)明的角部鋼板樁的制造方法，圖15例示出由熱態(tài)乃至溫態(tài)成形加工使向內(nèi)的接頭朝內(nèi)側(cè)彎曲的場(chǎng)合，其中，初始毛坯料采用圖7所示那樣的U形鋼板樁，在鋼板樁30的圓周配置導(dǎo)向輥64將其夾持，用上下輥66、68約束該鋼板樁30的上下面，用左側(cè)端的輥70約束向外接頭38的側(cè)面，同時(shí)由右側(cè)端的上輥66從上方推壓向內(nèi)的接頭36，以1個(gè)道次進(jìn)行成形。從易于彎曲成形的觀點(diǎn)發(fā)出最好將這樣的成形用導(dǎo)向輥64設(shè)在緊接非對(duì)稱鋼板樁30的熱精軋機(jī)后方的較近位置。
在打設(shè)本發(fā)明的角部鋼板樁時(shí)，也可以如圖7所示本發(fā)明的非對(duì)稱U形鋼板樁一樣地進(jìn)行施工，而且用打設(shè)機(jī)夾持鋼板樁時(shí)可以?shī)A緊腹板部或臂部，不存在現(xiàn)有的T形和W形角部鋼板樁那樣的不能進(jìn)行通常的夾緊的問(wèn)題。
鋼板樁壁的彎折角度(鋼板樁的打設(shè)法線的交叉角度)通常最多的是直角，但隨著施工場(chǎng)所的不同也有在角以外的場(chǎng)合。但是，按照本發(fā)明的角部鋼板樁的制造方法，通過(guò)配置在精軋機(jī)近旁或緊靠精軋機(jī)后方的位置處的導(dǎo)向輥改變對(duì)一方的接頭進(jìn)行彎曲加工時(shí)的角度，也可以制造能使用于直角以外的角部的角部鋼板樁。
圖16(a)、(b)示出堆放本發(fā)明的角部鋼板樁54的狀態(tài)。圖16(a)示出了向內(nèi)接頭朝內(nèi)側(cè)彎折的角部鋼板樁，圖16(b)示出了向外接頭朝內(nèi)側(cè)彎曲的角部鋼板樁。由本圖可知，堆放時(shí)接頭部相互間不產(chǎn)生干涉，因此不論堆放多少塊也不存在堆放姿勢(shì)不穩(wěn)定的問(wèn)題。
下面說(shuō)明本發(fā)明的非對(duì)稱鋼板樁和角部鋼板樁的制造方法的實(shí)施例。
實(shí)施例1為了確認(rèn)本發(fā)明的效果，采用二維有限元法(2D-FEM)進(jìn)行了模擬以及使用實(shí)際的軋制機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)軋制。
圖17示出了采用2D-FEM獲得的孔型K-2’(參照?qǐng)D10)的軋制材料的變形。
由圖17(a)～(f)所示結(jié)果可知，在孔型K-2’的軋制進(jìn)行過(guò)程中，不進(jìn)行彎曲變形一側(cè)(面對(duì)圖17時(shí)的右手側(cè))的接頭部，包括凸緣部34、臂部37、被約束于輥縫內(nèi)，維持原來(lái)的形狀。
對(duì)此進(jìn)行定量歸納，在與同時(shí)軋制兩側(cè)的非對(duì)稱接頭部時(shí)(比較例)相比較的場(chǎng)合，結(jié)果如下表1所示。表1中的“接頭部高度(H)”、“接頭部厚度(T)”、以及“接頭部開度(G)”如圖18所示。
由此也可以知道，按照本發(fā)明分別對(duì)非對(duì)稱接頭部進(jìn)行彎曲成形，對(duì)于在鋼坯全長(zhǎng)獲得良好的接頭部形狀這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)非常有效。
另外，對(duì)于接頭部處的軋輥耐發(fā)熱粘附性這一點(diǎn)來(lái)就，本發(fā)明也有效。
表1
另外，由本發(fā)明的熱軋法實(shí)際使用軋機(jī)進(jìn)行試軋的結(jié)果表明，可以以良好的材料利用率獲得上述圖7所示那樣具有左右都好的接頭形狀的產(chǎn)品。
實(shí)施例2根據(jù)圖10和圖15所說(shuō)明的那樣以熱態(tài)軋制。成形制造本發(fā)明的非對(duì)稱鋼板樁和角部鋼板樁，組合并打設(shè)圖7所示非對(duì)稱U形鋼板樁和圖11及圖12所示角部鋼板樁，作為住宅地下室的壁體。
首先，用由二輥式水平輥構(gòu)成的開坯軋機(jī)(粗軋機(jī))、中間軋機(jī)，以及精軋機(jī)共3個(gè)機(jī)架的軋機(jī)對(duì)在加熱爐中加熱到1280℃的250mm厚×700mm寬的連鑄板坯進(jìn)行熱軋。在各軋機(jī)的軋輥分別配置4個(gè)、3個(gè)、3個(gè)的孔型。通過(guò)這3個(gè)機(jī)架的可逆軋制，將被軋制材精加工到圖7所示非對(duì)稱U形鋼板樁的形狀。
角部鋼板樁的制造如圖15所示，采用設(shè)置在精軋機(jī)后方的導(dǎo)向輥以及成形輥，制造將向外接頭朝內(nèi)側(cè)作45°彎曲成形的這種類型的角部鋼板樁(A型，參照?qǐng)D12)以及將向內(nèi)接頭朝內(nèi)側(cè)作45°彎曲成形的這種類型的角部鋼板樁(B型，參照?qǐng)D11)。
另一方面，擴(kuò)大上述導(dǎo)向輥以及軋輥的開度，以同樣的概率(チヤンス)制造了由上述精軋機(jī)軋制了的鋼板樁。
組合并打設(shè)這樣用本發(fā)明的方法分別制造的A型角部鋼板樁4塊、B型角部鋼板樁4塊，以及構(gòu)成壁面本體的非對(duì)稱U形鋼板樁30塊，對(duì)作為住宅地下室用的地坑的擋土墻用壁體進(jìn)行施工。施工結(jié)果示于圖19。圖中，A型和B型的角部鋼板樁簡(jiǎn)單地以A、B表示，除此之外為圖7所示非對(duì)稱鋼板樁。
由圖19還可知，縱向6塊(其中2塊為角部鋼板樁)和橫向13塊(其中2塊為角部鋼板樁)。都可以順利地加以打設(shè)而不出現(xiàn)施工上的問(wèn)題。
按照本發(fā)明，可以獲得非對(duì)稱U形鋼板樁，該非對(duì)稱U形鋼板樁可以將接頭部和平直的臂部配置在與板樁壁最內(nèi)緣相同的面上；另外，在用熱軋制造這樣的具有非對(duì)稱接頭形狀的U形鋼板樁時(shí)，也可以不產(chǎn)生軋制姿勢(shì)的不穩(wěn)定，不完全的接頭成形，獲得良好的接頭形狀。
另外，本發(fā)明的非對(duì)稱U形鋼板樁和角部鋼板樁不會(huì)在打設(shè)時(shí)產(chǎn)生夾緊的問(wèn)題以及鋼板樁在搬運(yùn)、保管時(shí)產(chǎn)生問(wèn)題，而且可以在同一方向上連續(xù)地打設(shè)，所以可以通過(guò)提高施工效率來(lái)有效地節(jié)省勞動(dòng)力和施工費(fèi)用。而且，在制造角部鋼板樁時(shí)，如果切斷非對(duì)稱U形鋼板樁的一部分并再次將其焊接，則可將其轉(zhuǎn)用作角部鋼板樁，因此，不需要大的設(shè)備改造，只需追加軋輥的局部修正和導(dǎo)向輥即可制造，就這一點(diǎn)來(lái)說(shuō)發(fā)明具有極高的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用價(jià)值。
權(quán)利要求
1.一種非對(duì)稱鋼板樁，其特征在于它包括構(gòu)成鋼板樁本體的主部、2個(gè)非對(duì)稱接頭、分別連接上述主部和非對(duì)稱接頭的臂部，一方的接頭向外形成，另一方的接頭向內(nèi)形成，上述臂部平行于打設(shè)法線或接頭配合軸線地延伸，而且上述臂部和非對(duì)稱接頭在板樁壁的最內(nèi)緣位于同一線上。
2.一種非對(duì)稱鋼板樁的制造方法，其特征在于在具有非對(duì)稱接頭形狀的鋼板樁的熱軋過(guò)程中，在進(jìn)行接頭彎曲成形時(shí)，分別用不同的孔型軋輥一側(cè)一側(cè)地對(duì)接頭進(jìn)行彎曲成形加工。
3.如權(quán)利要求2所述的非對(duì)稱鋼板樁的制造方法，其特征在于在對(duì)一方的接頭進(jìn)行彎曲成形精加工期間，另一方的接頭僅是約束在軋輥孔型內(nèi)，不進(jìn)行彎曲加工。
4.如權(quán)利要求1所述的非對(duì)稱鋼板樁，其特征在于，通過(guò)將上述向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方朝內(nèi)側(cè)彎曲，將其用作角部鋼板樁。
5.如權(quán)利要求4所述的非對(duì)稱鋼板樁，其特征在于上述向內(nèi)接頭的接合緣內(nèi)壁與該非對(duì)稱鋼板樁的打設(shè)法線平行。
6.如權(quán)利要求4所述的非對(duì)稱鋼板樁，其特征在于上述向外接頭的接合緣內(nèi)壁與該非對(duì)稱鋼板樁的打設(shè)法線垂直。
7.一種角部鋼板樁的制造方法，該角部鋼板樁不對(duì)稱，在一方有向內(nèi)的接頭，在另一方有向外的接頭；其特征在于在用熱軋使具有非對(duì)稱接頭的鋼板樁成形后，具有僅將該鋼板樁的向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方朝內(nèi)側(cè)彎曲的工序。
8.一種角部鋼板樁的制造方法，該角部鋼板樁不對(duì)稱，在一方有向內(nèi)的接頭，在另一方有向外的接頭；其特征在于在用熱軋使具有非對(duì)稱接頭的鋼板樁成形后，僅將該鋼板樁的向內(nèi)接頭或向外接頭的任何一方在該接頭與臂部的邊界部切斷，然后將該接頭朝內(nèi)配置，再由焊接將上述接頭與上述臂部接合在一起。
全文摘要
本發(fā)明提供一種非對(duì)稱鋼板樁及其制造方法,還提供一種與之配合使用的角部鋼板樁及其制造方法。該非對(duì)稱鋼板樁在板樁壁上的接頭部與平直臂部在同一平面上,不形成凸部;另一方面,即使在對(duì)接頭進(jìn)行彎曲成型時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生軋制姿勢(shì)的不穩(wěn)定和不完全的接頭成型,可以獲得良好的接頭形狀。使非對(duì)稱接頭形狀為一側(cè)向上另一側(cè)向下的接頭形狀,采用不同的孔型軋輥分別一側(cè)一側(cè)對(duì)左右接頭進(jìn)行彎曲成型精加工。此時(shí),在對(duì)一方的接頭進(jìn)行彎曲成型精加工期間,另一方的接頭僅是約束在軋輥孔型內(nèi)而不進(jìn)行彎曲成型,或者也可以進(jìn)行中途彎曲。角部鋼板樁通過(guò)將上述非對(duì)稱鋼板樁的向內(nèi)、向外的任何一個(gè)接頭部在上下相反的方向上重新裝入來(lái)加以制造。另一方法是通過(guò)將任意一個(gè)接頭向內(nèi)側(cè)彎曲來(lái)加以制造。
文檔編號(hào)E02D5/02GK1172517SQ96191138
公開日1998年2月4日 申請(qǐng)日期1996年9月26日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月29日
發(fā)明者松原弘, 鹿野裕, 增田敏聰, 阿部幸夫 申請(qǐng)人:住友金屬工業(yè)株式會(huì)社