JP2001003675A - 中空筒構造体 - Google Patents
中空筒構造体Info
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Abstract
体1を構成し、地下に沈設し、底部にコンクリート31
を打設し養生して底版33を形成する際に、コンクリー
トとの継目の強度が弱く、いわゆる押し抜きと呼ばれる
破壊現象が生じてしまうのを防止する。 【解決手段】中空筒構造体1を構成する最下段、すなわ
ち一段目の鋼製セグメント3と二段目の鋼製セグメント
3のそれぞれの厚さに差を設け、これにより段差25を
形成する。すなわち、二段目の鋼製セグメント3を構成
する下の主桁5の部分が、オーバーハング状の段差25
を形成する。この段差によりコンクリート31と噛み合
い、コンクリートとの間に生じる大きな圧力を受ける。
Description
を用いた中空筒構造体、及びその構築方法に関し、詳し
くは、中空筒構造体の底部に形成されるコンクリート製
の底版に、押し抜きと呼ばれる底版の破壊現象が生じる
のを防ぐ技術に関する。
種々の地下構造物を建設する際に必要とされる。
種々のものがあった。そのうちの1つの方式として、複
数の鋼製あるいはコンクリート製のセグメントを、互い
に周方向及び軸方向に連結して、長手方向軸を縦にした
中空筒構造体を構成しつつ、内部を掘削し自重により、
あるいは更に、上からの加圧により、地下に沈設するも
のがある。中空筒構造体の最下段を構成するセグメント
の下端には、鋭角な刃口が設けられ、中空筒構造体の自
重あるいは加圧により容易に沈設が行われるように工夫
されている。
セグメントが連結増設され、中空筒構造体の地下への沈
設深さが大きくなる。地下の所定の深さまで構築された
中空筒構造体の底部にコンクリート製の底版が形成され
る。
に形成され、地下水の揚圧力などによる破壊を防いでい
る。また、底版と、鋼製又はコンクリート製の中空筒構
造体の間は完全には一体とはならないので、コンクリー
ト製中空筒構造体の場合、構造体壁にくさび形あるいは
段をつけて底版を支持しやすい構造とすることが行われ
ている。鋼製中空筒構造体の場合、そのような例は見て
いない。底版コンクリートの厚さについて、オープンケ
ーソンの底版では、十分な安全性を見込んだ厚さとし、
施工誤差を考えると最小2mの底版厚を必要とする、と
されている[(社)日本道路協会、道路橋示方書(I共通
編・IV下部構造編)・同解説第310〜第311頁、平
成8年]。
地盤の影響などにより、特に、押し抜きと呼ばれる底版
の破壊現象が心配される場合には、底版の厚さを更に大
きくするか、何らかの底版固定機構を用いるしかなく、
底版の厚さを大きくするためには、その分中空筒構造体
の沈設深さが大きくなり、さらに必要なコンクリート量
が増え大きなコスト増を招くものであった。
クリート製の円形(図5(A)ただし、フリクションカ
ッターは図示せず)あるいは長方形などのコンクリート
製の中空筒構造体101を、掘削重機のバケット103
などにより内部を掘削しつつ、自重により地下に沈設す
る場合にも、同様の刃口105(同図(B)ただし、フ
リクションカッターは図示せず)が設けられるが、この
場合には、刃口105の内周面に水平の段差107を設
け、この段差107の部分が、底版109のコンクリー
ト111に埋没する状態とし、段差107の水平部分が
コンクリート111と噛み合い、コンクリート111と
の支持力を増すよう工夫されたものが存在する。
グメントによって構成される中空筒構造体にも設けよう
とすると、鋼製の刃口の加工がコスト高となってしま
う。すなわち、刃口の内周面の形状は、円錐台形状をな
す曲面となっており(図1(A)参照)、この曲面に段
差を設ける加工を施すことは容易ではない。例えば、山
形鋼を円錐台形状の曲面に合わせて曲げ加工し、溶接し
て取り付けるなどが考えられるが、この曲げ加工は非常
に難しく、単に円弧状に曲げたのみでは円錐台形状の曲
面との間に隙間を生じてしまう。
ためには、中空筒構造体の下端の内周面において、コン
クリート製の底版との継目部分の投影水平面積を大きく
することが有効であるが、刃口の内周面に従来のような
段差(図5(C))を設けたのみでは、この投影水平面
積は増大しない。
なされたもので、鋼製セグメントを組合わせて構造体を
構築するという特徴を活かしたものである。すなわち、
加工コストが高くならずに済み、コンクリート製底版と
の継目の投影水平面積を増大させて、いわゆる押し抜き
と呼ばれる底版コンクリートの破壊現象を、より十分に
防ぐことができる鋼製セグメントによって構成される中
空筒構造体、及びその構築方法を提供することを目的と
する。
めに、第一の発明は、複数の鋼製セグメントが互いに周
方向および軸方向に連結された構成を有し、地下に沈設
される中空筒構造体であって、前記各鋼製セグメント
は、前記中空筒構造体の周方向に長く、互いに平行に配
置される主桁と、この主桁を各左右端部において各々接
続する左右一対の継手板と、前記主桁の中央部分を縦方
向に接続する縦リブと、これら主桁、継手板、及び縦リ
ブに対し張り渡されるスキンプレートと、を有してな
り、各鋼製セグメントにおける厚さ、すなわち主桁幅と
スキンプレート厚さの合計は、同一セグメントの全主桁
の部分で一定であり、かつ、最下段である一段目の鋼製
セグメントの厚さは、二段目の鋼製セグメントの厚さに
対し、小さくなっていることにより、主桁の部分がオー
バーハング状の段差を形成していることを特徴とする中
空筒構造体である。
の下側に略三角形のリブを設けたことを特徴とする中空
筒構造体である。
は、縦リブに設けたことを特徴とする中空筒構造体であ
る。
ントが互いに周方向および軸方向に連結された構成を有
し、地下に沈設される中空筒構造体であって、前記各鋼
製セグメントは、前記中空筒構造体の周方向に長く、上
下で互いに平行に配置される主桁と、この主桁を各左右
端部において各々接続する左右一対の継手板と、前記主
桁の中央部分を縦方向に接続する縦リブと、これら主
桁、継手板、及び縦リブに対し張り渡されるスキンプレ
ートと、を有してなり、各鋼製セグメントにおける厚
さ、すなわち主桁幅とスキンプレート厚さの合計は、二
段目の鋼製セグメントでは、全主桁の部分で一定であ
り、一方、最下段である一段目の鋼製セグメントでは、
最も上の主桁の部分で二段目の鋼製セグメントと同じ厚
さとし、最も下の主桁の部分で二段目の鋼製セグメント
より小さな厚さとし、これにより、上下の主桁を接続す
る継手板および縦リブの幅をテーパー形状とすることを
特徴とする中空筒構造体である。
目の鋼製セグメントには、縦リブを覆って内周面に当て
板が設けられたことを特徴とする中空筒構造体である。
至図3に示す。
沈設される中空筒構造体1は、多数の鋼製セグメント3
が、互いに周方向および軸方向に連結されて構成され
る。すなわち、各鋼製セグメント3は、この中空筒構造
体1を、中空筒構造体1の軸方向に複数のリング状に分
割し、且つ、このリング状のものを周方向に複数のピー
スに分割した形状を有する。
は、主桁5、継手板7、縦リブ9、及びスキンプレート
11を有して構成される。すなわち、中空筒構造体1の
周方向に長く湾曲した主桁5が、水平状態で、一対、平
行に配置される。この主桁5の左端部を、左の継手板7
が接続し、右端部を、右の継手板7が接続する。この両
継手板7は縦方向に平行に配置される。主桁5の中央部
分には、複数の縦リブ9が接続される。各縦リブ9は縦
に、互いに平行に、配置される。これら主桁5、継手板
7、及び縦リブ9に対し、スキンプレート11が外側に
張り渡される。
(A)の下側)の下端には、刃口部13が設けられる。
この刃口部13は、下の主桁5の下面に沿って、外板1
5及び内板17が配置され、略直角三角形の閉鎖空間1
9を形成する。外板15は円筒状に屈曲され、内板17
は円錐台の曲面を形成するように屈曲加工される。両者
15、17の先端は鋭角に突き合わされ溶接によって接
合される。
の主桁5の周方向に沿って円弧状に形成されるが、円弧
状の途中においては内部に三角形の補強材21が溶接さ
れ、刃口13の強度を保持する。
キンプレート11の外側に接して設けられ、よって外板
15の厚さの分だけ外側へ突出しており、いわゆるフリ
クションカッターを形成している。このフリクションカ
ッターの働きにより、地盤とスキンプレート11との間
に隙間を形成し両者の間の摩擦を小さくすることができ
る。
周面に、縦リブ9を覆って当て板23が設けられる。当
て板23と両主桁5との間には、大きな隙間が形成さ
れ、この隙間の寸法は、後に打設されるコンクリートが
当て板23の裏側に回り込む大きさになっている。ま
た、この隙間は、組立作業やコンクリートの打設を工夫
すれば、全面的にふさぐこともできる。
の厚さは、鋼製セグメント3において、上下方向で一定
である。すなわち、各鋼製セグメント3の主桁7の幅と
スキンプレート11の厚さの合計寸法は、両主桁5の部
分で一定である。そして、両主桁5の左右の端部をおの
おの接続する左右一対の継手板7の幅も、また同じ寸法
で一定である。
なわち一段目の鋼製セグメント3(図1(A)の下側)
の厚さは、刃口13が設けられない二段目以上の鋼製セ
グメント3の厚さに対し、小さくなっている。これによ
り、二段目の鋼製セグメント3(図1(A)の上側)の
下の主桁5の部分が、オーバーハング状の段差25を形
成する。
なるが、この鋼製セグメント3を構成する主桁5、継手
板7、及び縦リブ9などの板厚を大きくすること、およ
び、強度を維持するために、一段目の鋼製セグメント3
(図1(A)の下側)の主桁5は、上下一対の主桁5間
に、更に補強のためもう一本の主桁5を平行に設け、合
計3本とし、二段目以上の鋼製セグメント3(図1
(A)の上側)の主桁5の2本より、数が多くなってい
る構造を併用する。
鋼製セグメント3の縦リブ9、および継手板7に連続す
る位置に、直角三角形のリブ27が溶接される。このリ
ブ27は、段差25を、縦リブ9の位置で、いわば滑ら
かにする働きを有する。滑らかにすることにより、掘削
重機のバケット4(図2)が段差25に引っ掛かること
等により、姿勢が傾いてしまうことを防止する。滑らか
にするのは、円周方向で縦リブ9の部分についてのみで
あり、円周方向の他の部分においては、主桁5の部分に
よるオーバーハング状の段差25は保たれており、後述
するコンクリートとの噛み合いは維持される。
当て板14が取り付けられ、掘削重機のバケットなどが
接触した際に、バケットが縦リブなどに当ること等によ
り所望の姿勢がとれないことなどが防止される。 (構築手順)図2において、地下にこの実施形態の中空
筒構造体1を沈設し構築する手順を説明する。
段、すなわち一段目の鋼製セグメント3が据え付けられ
連結される。この連結は、中空筒構造体1の周方向に行
われ、一段目のリング状のものが構成される。このリン
グ状のものの内部を、掘削重機のバケット4で掘削する
(図2(A))と同時に、自重により、あるいは更に上
から加圧を行い、地下に埋設する。このリング状のもの
の上には、二段目の鋼製セグメント3が連結され、次第
に中空筒構造体1が構成されていく(図2(B))。連
結はボルト孔29にボルトナットを用いて行われる。
全長は長くなり(図2(C))所定の深さになると、底
部にコンクリート31が打設され養生されて、底版33
が形成される。このコンクリート31の厚さは、底版自
体が地下水の揚圧力などによる破壊を防げる十分な厚さ
にする。更に、段差25が埋設される位置に打設する。
底版コンクリートして、水中コンクリートの上に不陸調
整用のコンクリートが打ち増しされることもある。
れば、一段目と二段目の鋼製セグメント3、3の間にお
ける主桁5、5の部分が、オーバーハング状の段差25
を形成し、この段差25が埋没する深さにコンクリート
31を打設して底版33を形成することで、この段差2
5がコンクリート31と噛み合い、コンクリート31が
鋼製セグメントに支持され、いわゆる押し抜きと呼ばれ
る底版コンクリートの破壊現象を防ぐことができる。
に設けられるものではなく、中空筒構造体の半径方向の
内側に存在し、よってコンクリート31との継目の投影
水平面積、すなわち継目を水平面に投影したときの面積
を増大させることができ、この面積が大きいほど、底版
33との間に働く上下方向の力を広い面積で支えること
ができるので、狭い面積で支えた部分が破壊されてしま
ういわゆる押し抜きをより防止できる。
13の内周面である円錐台形状の曲面(内板17の部
分)に対して加工を行う必要がないので、加工コストを
抑えることが可能である。
27を設けることで、掘削重機のバケット4(図2)な
どが段差25に接触し、姿勢が傾いてしまうことなどを
抑止できる。、また、このリブ27を強度の大きな縦リ
ブ9に設けることで、リブ27の強度を向上できる。
に、縦リブ9を覆って当て板23を設けることで、掘削
重機のバケット4が縦リブ9に引っ掛かり、姿勢が回転
してしまうことを防止できる。当て板23は、内周面を
隙間なく覆うことでもよい。
3を形成するためにコンクリート31を打設した際、こ
のコンクリート31が、一段目の鋼製セグメント3の当
て板23の裏側や縦リブ9と縦リブ9の間などにコンク
リート強度を維持しながら十分に回り込み充填されるこ
とが保証されていれば、このコンクリート31と中空筒
構造体1の噛み合いは十分なものになる可能性がある。
しかしながら、実際には当て板23の裏側や縦リブ9と
縦リブ9の間には、掘削の際の土砂や水が残っているこ
とがあるなどの理由から、コンクリートの回り込みは常
に保証されるものではないと認識されている。
オーバーハング状の段差であり、土砂や水が溜まらず、
コンクリート31の噛み合いがより十分になることが期
待される。
体1との継目の投影水平面積を増大するためだけなら
ば、一段目の鋼製セグメント3の、例えば上の主桁5の
幅のみを大きくすることも可能であるが、この場合には
大きくなり突出した主桁5の強度が弱く、コンクリート
31との間に生じる大きな圧力に耐えきれない。これに
対し、この実施形態によれば、段差25の部分において
は、二段目の鋼製セグメント3の下の主桁5の幅のみな
らず、継手板7や縦リブ9の幅も同様に大きなものであ
り、これら継手板7や縦リブ9に支えられて段差25は
十分な強度を有することになる。
は、一段目の鋼製セグメント3の内周面には当て板23
が設けられたが、他の実施形態においては、この当て板
23は設けられないものとすることができる(図4
(A))。当て板23が設けられなくても、縦リブ9の
本数が多く十分に密に設けられている場合には、この縦
リブ9に設けられた三角形のリブ27の働きにより、掘
削重機のバケット4などが段差25に引っ掛かり姿勢が
傾いてしまうことを十分に防止できる。
形のリブ27を設けないものとすることが可能である
(図4(B))。段差25の寸法に比べ、掘削重機のバ
ケット4が十分に大きな場合には、バケット4が段差2
5に引っ掛かって姿勢が傾いてしまう恐れが少ないから
である。
リブ27を設ける代わりに、継手板7の幅をテーパー形
状とすることが可能である(図4(C))。
段目以上の鋼製セグメント3では一定である。つまり主
桁5の幅とスキンプレート11の厚さの合計、及び継手
板9の幅とスキンプレート11の厚さの合計は、共通
で、上下方向において一定である。しかしながら、刃口
13が設けられる一段目の鋼製セグメント3では、厚さ
は、上の主桁5の部分では、二段目の鋼製セグメント3
と同じ厚さであり、下の主桁5の部分では、二段目の鋼
製セグメント3より小さな厚さとする。
主桁5の部分が、オーバーハング状の段差25を形成す
るのみならず、上下の主桁5の左右端部を接続する継手
板7の幅、及び主桁5の中央部分を接続する縦リブ9の
幅を、共通のテーパー形状とする。このテーパー形状に
より、段差25は、継手板7及び縦リブ9の部分で滑ら
かとなり、掘削重機のバケット4が段差25に引っ掛か
り、姿勢が傾くのを防止できる。
のリブ27は、縦リブ9に対して溶接するものであった
が、他の実施形態においては、ボルトナットにより締結
するものであっても良い。すなわち、この場合には、リ
ブ27を形成する部材自体は三角形である必要はなく、
例えば四角形であっても良い。この四角形の一辺のみ
が、段差25の部分に露出するように、縦リブ9、又は
継手板7にボルト締結する。
機のバケット4との接触による不都合を防止するため三
角形のリブ27を設けたが、他の実施形態においては、
リブではなく、三角形の断面を有する円弧状の棒材とす
る事も可能である。この円弧状の棒材を、段差25の部
分において、縦リブ9及び継手板7に渡した状態で溶接
する。この場合でも、底版33を構成するコンクリート
31との継目の投影水平面積が増大し、コンクリート3
1との噛み合いが得られ、押し抜きと呼ばれる破壊現象
を抑止できる。
のリブ27は一段目の鋼製セグメント3の縦リブ9に設
けられたが、他の実施形態においては、二段目の鋼製セ
グメント3の縦リブ9に連続する位置において二段目の
鋼製セグメント3の下の主桁5に対し溶接して設けるこ
とが可能である。 (実施例)以下、この発明の実施例を述べる。
形態に沿ったものである。
が周方向に連結されて構成するリング状のものは、外径
が8500mm、内径が8000mm、高さが1000
mmであった。この場合の各鋼製セグメント3の主桁5
の数は2本であり、それぞれの幅は250mmであっ
た。
周方向に連結して鋼製するリング状のものは、外径が8
500mm、内径が7800mm、高さが1500mm
であり、うち刃口の部分の高さが500mmであった。
この場合の鋼製セグメント3の主桁5は、全体の強度を
向上するために3本用いられ、それぞれの幅が150m
mであった。二段目の鋼製セグメント3と、一段目の鋼
製セグメント3はボルトで連結し、これによりオーバー
ハング状の段差25の寸法は100mmとなった。底版
33を構成するコンクリート31の深さは2mであっ
た。その結果、中空筒構造体1の内周面とコンクリート
31の支持構造が良好なものとなった。
角三角形のリブ27を、縦リブ9に対し溶接して取り付
けた。コンクリートは水中コンクリートを用いた。
沿ったものである。
によって構成されるリング状のものは、前記実施例と同
じ寸法であるが、一段目の鋼製セグメント3が構成する
リング状のものは、外径が8500mm、内径が、上の
主桁5の部分で8000mm、下の主桁の部分で780
0mmとなる。一段目の鋼製セグメント3の上の主桁5
の幅は250mmで、中段の主桁5の幅は200mm、
下段の主桁の幅は150mmとした。この実施例におい
てもコンクリートの支持構造は良好となった。
4、5、または6の発明によれば、一段目と二段目の鋼
製セグメントの間における主桁の部分が、オーバーハン
グ状の段差を形成し、この段差が埋没する深さにコンク
リートを打設して底版を形成することで、この段差がコ
ンクリートと噛み合い、押し抜きと呼ばれる破壊現象を
防ぐことができる。
周面に設けられるものではなく、コンクリートとの継目
の投影水平面積を増大させることができ、押し抜きをよ
り防止できる。
面に対して加工を行う必要がないので、加工コストを抑
えることが可能である。
らに、段差の下側に略三角形のリブを設けることで、掘
削重機のバケットなどが段差に接触し姿勢が傾いてしま
うことなどを抑止できる。
角形のリブを縦リブに設けることで、リブの強度を向上
できる。
板の幅をテーパー形状とすることで、略三角形のリブを
設けなくても、段差に掘削重機のバケットが引っ掛かり
姿勢が傾いてしまうなどを防止できる。
セグメントの内周面に、縦リブを覆って当て板を設ける
ことで、掘削重機のバケットが縦リブに引っ掛かり姿勢
が回転してしまうことを防止できる。
成する最下段の鋼製セグメント及び二段目の鋼製セグメ
ントの連結状態を示す図で、(A)は内側から見た正面
図 (B)は(A)の円周方向から見た側面図 (C)は(A)のC−C断面図 (D)は(A)の刃口の部分の底面図である。
メントによって構成された中空筒構造体を地下に沈設す
る施行手順を示す図である。
実施形態を示す図で、図1(B)に対応する側面図であ
る。
ションカッターは記載を省略した)
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の鋼製セグメントが互いに周方向お
よび軸方向に連結された構成を有し、地下に沈設される
中空筒構造体であって、 前記各鋼製セグメントは、前記中空筒構造体の周方向に
長く、互いに平行に配置される主桁と、この主桁を各左
右端部において各々接続する左右一対の継手板と、前記
主桁の中央部分を縦方向に接続する縦リブと、これら主
桁、継手板、及び縦リブに対し張り渡されるスキンプレ
ートと、を有してなり、 各鋼製セグメントにおける厚さ、すなわち主桁幅とスキ
ンプレート厚さの合計は、主桁の部分で一定であり、最
下段である一段目の鋼製セグメントの厚さは、二段目の
鋼製セグメントの厚さに対し、小さくなっていることに
より、一段目と二段目の間の鋼製セグメントの主桁の部
分がオーバーハング状の段差を形成していることを特徴
とする中空筒構造体。 - 【請求項2】 前記段差の下側に略三角形のリブを設け
たことを特徴とする請求項1に記載の中空筒構造体。 - 【請求項3】 前記リブは、縦リブに設けたことを特徴
とする請求項2に記載の中空筒構造体。 - 【請求項4】 複数の鋼製セグメントが互いに周方向お
よび軸方向に連結された構成を有し、地下に沈設される
中空筒構造体であって、 前記各鋼製セグメントは、前記中空筒構造体の周方向に
長く、上下で互いに平行に配置される2以上の主桁と、
この主桁を各左右端部において各々接続する左右一対の
継手板と、前記主桁の中央部分を縦方向に接続する縦リ
ブと、これら主桁、継手板、及び縦リブに対し張り渡さ
れるスキンプレートと、を有してなり、 各鋼製セグメントにおける厚さ、すなわち主桁幅とスキ
ンプレート厚さの合計は、二段目の鋼製セグメントで
は、全主桁の部分で一定であり、最下段である一段目の
鋼製セグメントでは、最も上の主桁の部分で二段目の鋼
製セグメントと同じ厚さとし、最も下の主桁の部分で二
段目の鋼製セグメントより小さな厚さとし、これによ
り、上下の主桁を接続する継手板および縦リブの幅をテ
ーパー形状とすることを特徴とする中空筒構造体。 - 【請求項5】前記一段目の鋼製セグメントには、縦リブ
を覆って内周面に当て板が設けられたことを特徴とする
請求項1、2、3、または4に記載の中空筒構造体。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17439699A JP4025464B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 中空筒構造体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17439699A JP4025464B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 中空筒構造体 |
Publications (2)
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---|---|
JP2001003675A true JP2001003675A (ja) | 2001-01-09 |
JP4025464B2 JP4025464B2 (ja) | 2007-12-19 |
Family
ID=15977863
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP17439699A Expired - Lifetime JP4025464B2 (ja) | 1999-06-21 | 1999-06-21 | 中空筒構造体 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4025464B2 (ja) |
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- 1999-06-21 JP JP17439699A patent/JP4025464B2/ja not_active Expired - Lifetime
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