CN1469966A - 合成构件段 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种合成构件段，该合成构件段可使混凝土部分和钢材部分的一体化结构和构件段间合理连接，特别是作为水路用的隧道的衬砌材料是优良的。在由主梁板(1)、接头板(2)和背面板(3)构成的钢壳(12)内，分别配置多个主钢筋(13)和剪切钢筋(14)，同时填充混凝土(15)。在接头板(2)上，二段地设置由鸠尾槽(7)和尾销(8)构成的接头。且在接头板(2)上突出设置固定用突起(10)，在主钢筋(13)的端部突出设置具有固定孔(16a)的固定板(16)。通过固定用突起(10)和固定孔(16a)的结合将主钢筋(13)的端部(13a)固定在接头板(2)上。

Description

合成构件段
技术领域
本发明涉及由钢制构件段、铸铁制构件段，进而包括球状石墨铸铁制构件段(球墨铸铁制构件段)的铸钢制构件段等的金属系构件段(以下称为“钢壳”)，和其中被充填的混凝土构成的成为整体结构的合成构件段，特别是作为在大的内水压作用下的下水道干线、地下河道等所利用的水路用的隧道衬砌部件而被开发的。
技术背景
近年，作为下水道干线或地下河道等所利用的水路用的隧道衬砌工部件，广泛地使用钢材部分和混凝土部分构成一体结构的合成构件段，因为该合成构件段可使隧道的内周面平滑地进行施工，而且可省略二次衬砌等。
在这种合成构件段中，如图7(a)所示，分别在隧道的轴方向Y的两侧部配置主梁板30，在圆周方向Z的两侧部配置接头板31，进而，通过在隧道的基底侧配置表板32，形成沿着隧道的圆周方向Z以规定的曲率弯曲成弧状的箱状的钢壳33。
另外，在这样形成的钢壳33内作为补强筋分别配置必要量的主钢筋34和剪切补强筋35，且填充混凝土36。另一方面，在主梁板30和接头板31在外侧面部邻接组装时，在隧道的轴方向Y和圆周方向Z分别设置相互结合的接头。在隧道的圆周方向Z结合的接头中，作为设在接头板31的外侧面部的接头，如图7(b)所示，由在接头板31的外侧面部形成的鸠尾槽37和与该鸠尾槽37结合的尾销38构成的接头，该鸠尾槽37和尾销38是在隧道的轴方向Y滑动结合着。
可是，这种合成构件段，作为主钢筋34的固定方法及剪切补强筋35的处理方法没有特别的设定，另外，钢壳33的表面平滑时，不能期待混凝土36的附着力，钢壳33和混凝土36形成整体的结构是困难的，所以设法在钢壳33的内侧面附加突起，以便进行结构整体化。
可是，这样的手段只有在钢壳33和连接的混凝土36之间是可能的，反对侧的露出混凝土部分对拉伸应力需要有某些补强。
特别是在水路用隧道中，由于对构件段经常作用大的内水压，所以在混凝土36的内面会发生龟裂或混凝土36剥离的现象，为此，大多场合认为混凝土36仅是起到将盾构衬砌物的内面作成平滑，同时承受盾构推进起重器反力的作用，另外，主钢筋34及剪切补强筋35也仅起着防止混凝土36裂纹产生的部件而被使用的，作为衬砌构成部件，大多认为是不理想的，是极不经济的。
因此，可使用在内水压作用不是很大，对隧道的内面侧混凝土的要求不是很严格的状况中。
另外，在经常大的内水压作用的水路用隧道中，特别是对于邻接隧道的圆周方向Z的构件段间的接头，如图7(b)所示的一段接头，作为构件段间的应力传递机构不能说是合理的接头，另外，在防水性上也是极不充分的。
本发明就是为了解决以上的课题而进行的，其目的在于提供可作成混凝土部分和钢材部分的整体化结构和构件段间的合理的接头，特别是作为水路用隧道的衬砌部件的优良合成构件段。
发明的公开
权利要求1所述的合成构件段，是在由主梁板、接头板和背面板构成的钢壳内，分别配置多个主钢筋和剪切补强筋，同时填充混凝土，且在上述接头板上设置接头的合成构件段中，其特征是在上述接头板上设置固定主钢筋用的连接部，在该连接部上固定上述主钢筋的端部，而且上述接头设置成二段。
在此，钢壳，原则上也包括铸铁制或球状石墨铸铁制的铸钢制，主梁板、接头板和背面板通过铸造可形成一个整体，但在钢制时，也可考虑分别形成主梁板、接头板和背面板，然后，结合组装式的。
另外，在钢壳内配置主钢筋和剪切补强筋两者，但也有省略剪切补强筋仅配置主钢筋的。另外，作为主钢筋和剪切补强筋，均配置圆钢或异型钢筋等。
权利要求2所述的合成构件段，是在由主梁板、接头板和背面板构成的钢壳内，分别配置多个主钢筋和剪切补强筋，同时填充混凝土，且在上述接头板上设置接头的合成构件段中，其特征是在上述钢壳的内侧部突出设置具有固定用孔的肋条、在上述剪切补强筋的端部突出设置固定用的钩子，同时，上述孔和钩子结合，将上述剪切补强筋的端部固定在上述钢壳的内侧部，而且将上述接头设置成二段。
另外，具有固定用孔的肋条，原则上是突出设置在背面板上，但也可突出设置在主梁板的内侧部上。
权利要求3所述的合成构件段，在权利要求1或2所述的合成构件段中，其特征是作为接头，设置由相互结合的鸠尾槽和尾销构成的接头。另外，作为此时的接头，可考虑是紧固螺栓的或阴阳结合方式的等，对此没有特别的限制。
附图的简单说明
图1是表示合成构件段的一个例子的立体图。
图2是表示钢壳，(a)是其俯视图，(b)、(c)、(d)分别是(a)的A-A线、B-B线、C-C线断面图。
图3是表示在钢壳中配置主钢筋和剪切补强筋的状态，(a)是其俯视图，(b)、(c)、(d)分别是(a)的A-A线、B-B线、C-C线断面图。
图4(a)、(b)都是表示组装成板状的主钢筋和固定板的立体图、(c)是表示主钢筋的固定部的分解立体图、(d)是表示其纵断面图。
图5(a)、(b)都是表示剪切补强筋的立体图、(c)是表示剪切补强筋的固定部的一部分立体图。
图6是盾构隧道的一部分立体图。
图7(a)是表示以往的合成构件段的一个例子的一部分破断立体图、(b)是表示接头部的一个例子的纵断面图。
1...主梁板、2...接头板、3...背面板、4...纵肋条、5...横肋条、6...接头、7...鸠尾槽、8...尾销、9...密封部件、10...固定用突起(主钢筋固定用的连接部)、11...肋条、11a...固定用的孔、12...钢壳、13...主钢筋、13a...主钢筋的端部、14...剪切补强筋、14a...剪切补强筋的垂直部分、14B...钩子、15...混凝土、16...固定板、16a...固定用的孔、17...楔子。
X...中立轴、Y...隧道的轴方向、Z...隧道的圆周方向。
发明的最佳实施形式
图1～图6是表示本发明的合成构件段的一个例子，在图中，分别在隧道的轴方向Y的两侧部配置主梁板1，在隧道的圆周方向Z的两端部设置接头板2，进而在隧道的基底侧设置背面板3。
另外，分别在两侧的主梁板1、1间每规定间隔地设置多个纵肋条4，在两端的接头板2、2间每规定间隔地设置多个横肋条5。
在主梁板1的外侧面部，设置接头6，该接头是在隧道的轴方向Y上邻接的构件段间的接头，是利用孔内锚接的原理，通过在隧道的轴方向将一方的接头插入到另一方的接头中，在组装构件段的同时，可使在隧道的轴方向Y上邻接的构件段具有与螺栓的接头等同以上的拉伸及剪切强度连接。
另外，在接头板2的外侧面部，设置接头，该接头是隧道的圆周方向Z上邻接的构件段间的接头，是由鸠尾槽7和与该鸠尾槽7连接的尾销8构成的楔子方式的接头，通过在隧道的轴方向Y上插入可将隧道的圆周方向Z上邻接的各构件段，在组装构件段的同时连接在一起。
进而，在主梁板1及接头板2的外侧面部，作为邻接的构件段间的一次防水材料，将密封部件9设置于接头的两侧，且在主梁板1及接头板2的轴方向Y上连续(在后述的钢壳12的圆周方向Z连续)安装成双层。
另外，为了防备密封部件9的防水性被破坏的情况，在接头6和尾销8等的接头部件上都采取涂敷或烧结等的防腐措施。
另外，在接头板2的上端，作为后述的主钢筋13的固定用的连接部在隧道的轴方向Y上每规定间隔，突出设置多个固定用的突起10。作为突起10的形状，最一般的是如图所示的矩形状的，但没有特别限制，也可以是圆形状的。另外，排列也不一定是一列，也可以是多列甚至可交错地配置。
另外，在背面板3的隧道轴方向Y的两侧部，作为后述的剪切补强筋14的固定部，在隧道的圆周方向Z每规定间隔地突出设置多个肋条11，在肋条11上形成固定用的孔11a。另外，在横肋条5的两端也形成与固定用的孔11a相同的孔5a。
鸠尾槽7和尾销8都是以所谓的楔形方式连接的，在插入方向形成渐渐成为小径的形状，另外，以所谓的中立轴X为界，在其外侧(基底侧)和内侧(隧道侧)上沿隧道的径向二段地形成，进而，由鸠尾槽7和尾销8构成的接头，在隧道的圆周方向Z的两端部的接头板2上沿隧道的轴方向Y形成规定的长度。
这样由鸠尾槽7和尾销8构成的接头，由于以中立轴X为界形成二段，可以适应如下的状态，即因周围的土压在中立轴X的外侧作用拉伸应力的外拉伸应力状态和因内水压在中立轴X的内侧作用拉伸应力的内拉伸应力状态或总断面拉伸应力状态，所以可以说特别是作为水路用隧道的构件段间的接头是极合理的接头结构。
这样形成沿着隧道的基底以规定的曲率弧状地弯曲的钢壳12，在该钢壳12内，作为补强筋，分别配置多个主钢筋13和剪切补强筋14，且填充混凝土15。
另外，钢壳12，原则上也包括铸铁制或球状石墨铸铁制的铸钢制，主梁板1、接头板2和背面板3通过铸造可形成一个整体，但在钢制时，也可考虑分别形成主梁板1、接头板2和背面板3，然后，结合组装式的。另外，在钢壳12的表面上施以腐蚀代用品或防腐蚀涂层等的防腐措施。
在两端的接头板2，2间沿着隧道的圆周方向Z配置多个弧状的主钢筋13，其两端部13a通过固定板16分别固定在两端的接头板2上。另外，主钢筋13根据需要也可在隧道的圆周方向Z上用数根钢筋重叠连接使其连续。
固定板16是在隧道的轴方向Y上连续地形成细带板状，在偏向一侧，对应于突起10的间隔，且在隧道的轴方向Y每规定间隔地形成与突起10可结合的孔16a。另外，在靠近相反侧，通过焊接分别连接各主钢筋13的端部13a。
进而，多个主钢筋13和固定板16，如图4(a)，(b)所示，预先组装成相当于钢壳12的平面形状的大小的屏板状，特别是在尺寸大型化时，根据需要，如图4(b)所示，在隧道的轴方向Y组装成2部分乃至3部分。
组装成这样的屏板状的多个主钢筋13和固定板16配置在钢壳12内，且将固定板16的孔16a和突起10连接固定在钢壳12内。此时，由于是预先将多个主钢筋13和固定板16组装成屏板状，所以可极其有效地进行多个主钢筋的配筋操作。
另外，由于在突起10和孔16a间存在间隙而有松动时，根据需要，如图4(d)所示，在孔16a中插入楔子17。
剪切补强筋14，如图5(a)，(b)所示，是在背面板3侧(基底侧)通过弯曲加工成コ字状的门形状而形成的，且在垂直部分14a，14a的下端部分别形成在隧道的圆周方向Z突出的钩子14b，14b。另外，两侧的垂直部分14a，14a根据需要，如图5(b)所示，向内侧稍微弯曲。这样，可以进而提高主钢筋13及混凝土15的约束力。
另外，这样形成的多个剪切补强筋14，如图5(c)所示，在两侧的主梁板1，1间抱紧多个主钢筋13，在隧道的圆周方向Z每规定间隔地进行配置，且将两端的钩子14b插入到肋条11的固定孔11a或横肋条5的固定孔5a进行固定。
这样，多个主钢筋13的两端固定在两端的接头板2上，且剪切补强筋14的两端固定在背面板3的底部，钢壳12和多个主钢筋13及剪切补强筋14可成为完全的整体化，因此，主钢筋13及剪切补强筋14不仅是作为混凝土15的防裂纹的材料，而且可认为是与钢壳12等同地作为合成构件段的构造材料。另外，钢壳12通过将背面板形成波形状(波纹状)，不仅在构件段的两端部而且在中央部也具有多个主梁，另外，在钢壳12内作为剪切补强材料即使设置多个纵肋条也是可对应的。另外，作为将主钢筋13的端部13a固定在钢壳12的接头板2的方法，也可以是在接头板2的内侧突出设置作为主钢筋固定用的连接部的筒状的固定部(图省略)，另一方面，在主钢筋13的端部13a上设置可以插入到固定部的L字状的钩子(图省略)，将该钩子插入到上述固定部的方法。此时的主钢筋的固定部按照主钢筋13的配筋间隔在隧道的轴方向Y上每隔规定间隔地形成。
产业上的利用可能性
本发明如以上所说明的，特别是由于在钢壳的接头板上设置主钢筋固定用的连接部，在连接部固定主钢筋的端部，另外，在上述的钢壳的内侧部突出设置带有固定孔的的肋部，和在剪切补强肋条的端部设置固定用的钩，同时，上述孔和钩结合后上述剪切增补强肋条的端部固定在上述钢壳的内侧部，所以钢壳和多个主肋条及剪切增强肋条可以完全地形成一体，用此方法，主钢筋和剪切补强肋条一起，不仅是可以起到防止混凝土的裂纹的材料，而且可认为是与钢壳同等地作为合成构件段的构成材料。
另外，作为隧道的圆周方向Z相接的构件段的接头，由于通过将由鸠尾槽和尾销构成的接头是采用二段地配置的结构，由此可以对应于外拉伸张力应力状态和、内拉伸张力应力状态，所以，作为水路用隧道的衬砌部件是适宜的。

Claims (3)

1.一种合成构件段，在由主梁板、接头板和背面板构成的钢壳内，分别配置多个主钢筋和剪切补强筋，同时填充混凝土，且在上述接头板上设置接头的合成构件段中，其特征是在上述接头板上设置固定主钢筋用的连接部，在该连接部上固定上述主钢筋的端部，而且上述接头设置成二段。
2.一种合成构件段，在由主梁板、接头板和背面板构成的钢壳内，分别配置多个主钢筋和剪切补强筋，同时填充混凝土，且在上述接头板上设置接头的合成构件段中，其特征是在上述钢壳的内侧部突出设置具有固定用孔的肋条、在上述剪切补强筋的端部突出设置固定用的钩子，同时，上述孔和钩子结合，将上述剪切补强筋的端部固定在上述钢壳的内侧部，而且将上述接头设置成二段。
3.根据权利要求1或2所述的合成构件段，其特征是作为接头，设置由相互结合的鸠尾槽和尾销构成的接头。
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