JP2001140596A - 鋼製セグメント - Google Patents

鋼製セグメント

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合力を強め、止水性を高める。 【解決手段】 ボルト5を、一方の鋼製セグメントSa
のボルト挿通隙間Cから、ボルト挿通孔2a、他方の鋼
製セグメントSaのボルト挿通孔2a、ボルト挿通隙間
Cの順に挿通させてナット6を螺着し、そのナット6を
締め付けて鋼製セグメントSaどうしを周方向に接合す
る。継手板2は、補強板10によって直接補強されると
ともに、主桁板1に対する結合力と結合面積を大きくさ
れているため、変形しにくく、強固な接合力と良好な止
水性が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル等の構築
に用いられる鋼板製のセグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】鋼製セグメントとして、図10に示すよ
うに、トンネル構築方向の前後一対の円弧状の主桁板
1,1と、ボルト挿通孔2aを有する左右一対の継手板
2,2(図10では右又は左の1個の継手板2しか示さ
れていない。)とをほぼ四角形に結合し、主桁板1,1
と継手板2,2の外周側にスキンプレート3を円弧状に
張設したものが知られている。
【0003】この従来の鋼製セグメントSは、互いに突
き合わされた継手板2,2のボルト挿通孔2a,2aに
ボルト5を挿通させてナット6を締め付けることによ
り、2枚の鋼製セグメントS,Sどうしを周方向に一体
に接合する構造となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の鋼製セグメ
ントSは、上に述べたようにボルト5の締付力を継手板
2が直接受ける構造のため、強固な接合力を得にくいと
いう問題点がある。このため、継手板2の厚さを厚くし
たり、ボルト挿通孔2aの数を多くして多数のボルト5
で接合するなどの手段が講じられている。しかし、接合
強度を継手板2の厚さのみに依存する前者の場合は合理
性に欠け、製造コストが高くなる。また後者の場合は、
多数のボルト挿通孔2aの形成によって継手板2の強度
が弱まる矛盾が生じ、また多数のボルト5を使用する関
係から接合に手間がかかる。
【0005】ところで、鋼製セグメントSで構築された
トンネルが水路であって、その中心から外方に向う水圧
によってセグメントSに周方向の大きい引張力がかかる
ような場合であると、前記の欠陥は大きくなり、継手板
2の局部的な変形等によって止水性が著しく低下する。
【0006】本発明の課題は上記従来の問題点を解決す
ることであり、強い接合強度で周方向に接合することが
できる鋼製セグメントを提供することを目的とする。本
発明の他の目的は、作業性の良い鋼製セグメントを提供
することである。本発明の別の目的は、良好な止水性が
得られる鋼製セグメントを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の少なくとも1つの
目的を達成するために、請求項1記載の発明は、前後一
対の円弧状の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の
継手板とがほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板
の外周側にスキンプレートが円弧状に張設された鋼製セ
グメントにおいて、上記継手板の内側に、ボルト挿通孔
に挿通されたボルトの頭部又は該ボルトに螺着されたナ
ットを受ける複数の補強板を、相互間にボルト挿通孔に
連通するボルト挿通隙間を形成した状態で上記スキンプ
レートとほぼ平行に継手板と主桁板に固定して設けた構
成とした。
【0008】この手段では、補強板によって形成された
一方のボルト挿通隙間から、互いに当接された継手板の
ボルト挿通孔及び他方のボルト挿通隙間にボルトを挿通
させて締め付け、2枚の鋼製セグメントを周方向に接合
する。この接合状態では、補強板が継手板を補強してボ
ルトの締付力を直接受けるとともに、継手板と主桁板と
の結合力と結合面積を大きくする。したがって、強固な
接合力が得られる上、引張力等による継手板の変形が防
止される。補強板は、通常、主桁板と継手板及びスキン
プレートと同様に鋼製とされ、また主桁板等に溶接によ
って固定される。
【0009】請求項2記載の発明は、前後一対の円弧状
の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の継手板とが
ほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板の外周側に
スキンプレートが円弧状に張設された鋼製セグメントに
おいて、上記継手板の内側に、ボルトを挿通させるパイ
プを備えた補強板を、上記パイプをボルト挿通孔に連通
させた状態で継手板と主桁板に固定して設けた構成とし
た。
【0010】この手段では、一方の補強板のパイプか
ら、互いに当接された継手板のボルト挿通孔及び他方の
補強板のパイプにボルトを挿通させて締め付け、2枚の
鋼製セグメントを周方向に接合する。この状態では、補
強板とパイプが継手板を補強し、パイプがボルトの締付
力を直接受ける。また補強板は継手板と主桁板との結合
力と結合面積を大きくする。したがって、この手段にお
いても、強固な接合力が得られる上、引張力等による継
手板の変形が防止される。補強板とパイプは、通常、主
桁板と継手板及びでスキンプレートと同様に鋼製とさ
れ、また継手板等に溶接によって固定される。
【0011】請求項1又は2記載の鋼製セグメントにお
いて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板と
ほぼ平行に継手板に固定して設け、補強板を、継手板と
主桁板の他に補強桁板に固定して設けることが好ましい
(請求項3)。この構成では、補強桁板がセグメント全
体の強度を高め、また継手板を直接補強する。したがっ
て、一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止さ
れるようになる。
【0012】請求項1又は2記載の鋼製セグメントにお
いて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板と
ほぼ平行に継手板に固定して設けるとともに、上記補強
桁板と主桁板との間に中間板を補強桁板及び主桁板とほ
ぼ平行に継手板に固定して設け、主桁板と中間板の間の
補強板を、継手板と主桁板の他に中間板に固定し、また
補強桁板と中間板の間の補強板を、継手板と補強桁板及
び中間板に固定した構成とすることができる(請求項
4)。この構成では、補強桁板がセグメント全体の強度
を高め、また継手板を直接補強する一方、中間板が継手
板に対する補強板の結合力を高める。したがって、より
一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止される
ようになる。この構成は、多数のボルトによる接合を必
要とする大形の鋼製セグメントに有効である。
【0013】請求項1ないし4のいずれか1つに記載の
鋼製セグメントにおいて、ボルト挿通孔を、主桁板の円
弧の径方向に間隔をあけて2個以上設けることができる
(請求項5)。この構成では、一層多数のボルトで継手
板どうしを緊密に接合できるようになる。
【0014】請求項3ないし5のいずれか1つに記載の
鋼製セグメントにおいて、補強桁板と中間板の両方又は
いずれか一方をスキンプレートに固定することができる
(請求項6)。この構成では、スキンプレートが、補強
桁板や中間板を介して継手板の補強に働く。
【0015】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態を添付図面を参
照して説明する。図1と図2は本発明に係る鋼製セグメ
ントの第1の実施の形態を示す。この鋼製セグメントS
aの基本構造は図10の従来の鋼製セグメントSと同じ
であり、前後(図1で左右方向、図2では紙面に垂直な
方向)一対の円弧状の主桁板1と、2個のボルト挿通孔
2aを有する左右一対の継手板2とがほぼ四角形に結合
され、主桁板1,1と継手板2,2の外周側にスキンプ
レート3が円弧状に張設されている。
【0016】符号10は補強板である。補強板10は、
セグメントの厚さ方向(図2で上下方向)に間隔をあけ
た状態で主桁板1,1と継手板2とに固定されて各継手
板2の内側にスキンプレート3とほぼ平行に2枚宛設け
られている。補強板10,10の間はボルト挿通孔2a
に連通したボルト挿通隙間Cとなっている。
【0017】補強板10は、継手板2を直接補強すると
ともに、主桁板1に対する継手板2の結合力と結合面積
を大きくしており、ボルト5の頭部5a又はボルト5に
螺着されたナット6を受けることができるようにされて
いる。
【0018】上記の構成とされた鋼製セグメントSaを
周方向に接合するには、図2に示すように、2枚の鋼製
セグメントSaの継手板2,2どうしを互いに当接させ
て、ボルト5を、一方の鋼製セグメントSaのボルト挿
通隙間Cから、ボルト挿通孔2a、他方の鋼製セグメン
トSaのボルト挿通孔2a、ボルト挿通隙間Cの順に挿
通させてナット6を螺着し、そのナット6を締め付けて
行う。
【0019】上記で、補強板10,10は、ボルト5の
締付力を受けて継手板2に伝える。継手板2は、前述の
ように、補強板10,10によって直接補強されるとと
もに、主桁板1に対する結合力と結合面積を大きくされ
ているため、変形しにくく、強固な接合力が得られる。
このため止水性が向上する。また、継手板2の変形を防
止するだけの目的で多数のボルト5を使用する必要がな
いので、ボルト5の使用本数を最低限度に抑えること可
能となり、作業性が向上する。
【0020】図3と図4は本発明に係る鋼製セグメント
の第2の実施例の形態を示す。この鋼製セグメントSb
は、主桁板1,1の中間に、1枚の円弧状の補強桁板1
2が主桁板1,1と平行にされた状態で継手板2,2と
スキンプレート3に固定して設けられ、また補強板5
は、主桁板1と補強桁板12との間に主桁板1と継手板
2及び補強桁板12に固定して設けられている。継手板
2は4個のボルト挿通孔2aを有する。この鋼製セグメ
ントSbの他の構造及び接合操作は図1及び図2の鋼製
セグメントSaと同じであるので、同一部材等に同一の
符号を付して説明を省略する。
【0021】この鋼製セグメントSbにおいては、補強
桁板12がセグメント全体の強度を強化するとともに、
継手板2の補強に直接働く。したがって、一層大きい接
合力を得ることができ、しかも継手板2の変形が防止さ
れて止水性が良くなる。
【0022】図4と図5は本発明に係る鋼製セグメント
の第3の実施の形態を示す。この鋼製セグメントScの
場合は、主桁板1,1の間に2枚の円弧状の補強桁板1
2が設けられ、また継手板2のボルト挿通孔2aの数が
2個とされている以外は、図3及び図4の鋼製セグメン
トSbと同じである。この鋼製セグメントScにおいて
は、補強桁板12の数が増えた分、セグメント全体と継
手板2の強度が大きくなる。
【0023】図6と図7は本発明に係る鋼製セグメント
の第4の実施の形態を示す。この鋼製セグメントSd
は、図5及び図6の鋼製セグメントScの主桁板1と補
強桁板12の中間に、中間板14を主桁板1及び補強桁
板12と平行にして継手板2とスキンプレート3に固定
し、また上下4枚の補強板10を、主桁板1と継手板2
及び中間板14、又は補強桁板12と継手板2及び中間
板14に固定して設けた構造となっている。なお、継手
板2には、8個のボルト挿通孔2aが、主桁板1の円弧
の径方向(図8で上下方向、セグメントの厚さ方向)に
4個宛2段に分けて形成されている。
【0024】この鋼製セグメントSdにおいては、中間
板14が継手板2に対する補強板10の結合力を強くす
る。したがって、継手板2が一層強化されて変形しにく
くなり、より大きい接合力を得ることができるようにな
る。
【0025】図9は、補強板の別の例を示す。この補強
板16はパイプ17を一体に有しており、前記鋼製セグ
メントSa,Sb,Sc,Sdの上下一対の補強板10
に替えて、パイプ17を継手板2のボルト挿通孔2aに
直通させてスキンプレート3と平行にされた状態で、周
囲の継手板2や主桁板1等に鋼製セグメントSa,S
b,Sc,Sdの補強板10と同様に固定して設けられ
る。
【0026】補強板16を用いた鋼製セグメントの場合
は、互いに継手板2を当接させた一方の鋼製セグメント
の補強板16のパイプ17から、ボルト挿通孔2a、他
方の鋼製セグメントのボルト挿通孔2a、パイプ17の
順に挿通させてナット6を螺着し、そのナット6を締め
付けて2枚の鋼製セグメントを接合する。パイプ17
は、ボルト5の頭部5a又はナット6を受け、補強板1
6と協働して継手板2を強化し、また変形を防止する。
したがって、この鋼製セグメントにおいても強い接合力
と高い止水性が得られる。
【0027】本発明において、補強板10.16、ボル
ト挿通孔2a、補強桁板12、中間板14の数と配置構
造は図のものに限られるものではなく、種々変更するこ
とができる。また、1つの鋼製セグメントに補強板10
と補強板16の両方を設けることもできる。補強板1
0.16、パイプ17、補強桁板12、中間板14は、
主桁板1と継手板2及びスキンプレート3と同様に、通
常鋼製とされ、上記各部材は溶接によって相互に固定さ
れるが、ボルト等の他の結合手段で結合する場合もあり
得る。なお、補強桁板12と中間板14の両方又はいず
れか一方をスキンプレート3に固定しないこともある。
【0028】また、本発明は、主桁板1,1と継手板
2,2及びスキンプレート3で形成された鋼殻にコンク
リートを充填したコンクリート中詰め鋼製セグメントに
も実施することができる。この場合は、補強板10,1
6の部分にボルトボックスが形成される。ナット6を袋
ナットとして補強板10やパイプ17に溶接することも
ある。
【0029】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鋼製セグメントどうしを周方向に接合する継手板が水圧
等による周方向の引張力によって変形しにくく、大きく
安定した接合力と止水性が得られる上、作業性の良い鋼
製セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る鋼製セグメントの第1の実施の
形態を示す一部破断の外観図である。
【図2】 図1の鋼製セグメントの接合状態を示す断面
図である。
【図3】 本発明に係る鋼製セグメントの第2の実施の
形態を示す平面図である。
【図4】 図3の(IV−IV)部分の断面図である。
【図5】 本発明に係る鋼製セグメントの第3の実施の
形態を示す平面図である。
【図6】 図5の(VI−VI)部分の断面図である。
【図7】 本発明に係る鋼製セグメントの第4の実施の
形態を示す平面図である。
【図8】 図7の(VIII−VIII)部分の断面図である。
【図9】 補強板の別の例を示す外観図である。
【図10】 従来の鋼製セグメントの接合状態を示す断
面図である。
【符号の説明】
Sa,Sb,Sc,Sd 鋼製セグメント 1 主
桁板 2 継手板 2a
ボルト挿通孔 3 スキンプレート 5 ボ
ルト 5a 頭部 6 ナ
ット 10 補強板 12
補強桁板 14 中間板 16
補強板 17 パイプ C ボ
ルト挿通隙間

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通
    孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合さ
    れ、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円
    弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、 上記継手板の内側に、ボルト挿通孔に挿通されたボルト
    の頭部又は該ボルトに螺着されたナットを受ける複数の
    補強板が、相互間にボルト挿通孔に連通するボルト挿通
    隙間を形成した状態で上記スキンプレートとほぼ平行に
    継手板と主桁板に固定して設けられたことを特徴とする
    鋼製セグメント。
  2. 【請求項2】 前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通
    孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合さ
    れ、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円
    弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、 上記継手板の内側に、ボルトを挿通させるパイプを備え
    た補強板が、上記パイプをボルト挿通孔に連通させた状
    態で継手板と主桁板に固定して設けられたことを特徴と
    する鋼製セグメント。
  3. 【請求項3】 一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が
    主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、 補強板は、継手板と主桁板の他に補強桁板に固定された
    ことを特徴とする請求項1又は2記載の鋼製セグメン
    ト。
  4. 【請求項4】 一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が
    主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられるととも
    に、 上記補強桁板と主桁板との間に中間板が補強桁板及び主
    桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、 主桁板と中間板の間の補強板は、継手板と主桁板の他に
    中間板に固定され、 また補強桁板と中間板の間の補強板は、継手板と補強桁
    板及び中間板に固定されたことを特徴とする請求項1又
    は2記載の鋼製セグメント。
  5. 【請求項5】 ボルト挿通孔は、主桁板の円弧の径方向
    に間隔をあけて2個以上設けられたことを特徴とする請
    求項1ないし4のいずれか1つに記載の鋼製セグメン
    ト。
  6. 【請求項6】 補強桁板と中間板の両方又はいずれか一
    方がスキンプレートに固定されたことを特徴とする請求
    項3ないし5のいずれか1つに記載の鋼製セグメント。
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