JP2003184492A - コンクリートセグメント用連結金具 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 雌側の連結金具の形状・構造を見直すことに
より、効果的に耐せん断力を向上させる。 【解決手段】 雌ネジ部１０を有する袋ナット部６と、
これ６に一体連設されるアンカー部７とを備えて、コン
クリート製のセグメント本体に埋設装備されるコンクリ
ートセグメント用連結金具において、袋ナット部６のね
じ軸心Ｐと平行で、かつ、そのねじ軸心Ｐを含まない面
を有したフランジ９を、これと袋ナット部６とに亘る連
設部１３を架設することにより、袋ナット部６の外周よ
り外側に位置させた状態で該袋ナット部６に一体に連設
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主として、トンネ
ル周方向及びトンネル軸方向に多数並べて互いに連結す
ることにより、トンネル内壁を形成するために用いられ
るコンクリートセグメントどうしの連結金具に係り、詳
しくは、雌ネジ部を有する袋ナット部と、この袋ナット
部に一体連設されるアンカー部とを備えて、コンクリー
ト製のセグメント本体に埋設装備されるコンクリートセ
グメント用連結金具に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンクリートセグメントどうしを連結す
るには、特開２００１−７３６９３号公報に示されたも
ののように、一方のセグメントに、ボルト操作用空間が
形成されるように構成された雄連結金具を埋設して一体
装備するとともに、他方のセグメントには、前述の連結
金具、即ち雌連結金具を埋設して一体装備しておき、連
結ボルトを、雄連結金具に形成された孔を通して雌連結
金具の袋ナット部に螺着するようにした構成の連結構造
が知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】セグメントには、トン
ネル外部から作用する土圧に抗する強度が持たされてい
るが、隣合うセグメントに均等に作用することは希であ
り、殆どの場合は隣合うセグメント夫々に作用する土圧
が異なる。そのため、両セグメント間、即ち連結ボルト
には引張りだけでなくせん断力が作用することが多いの
で、そのせん断力によって連結金具とコンクリート製の
セグメント本体との間の剥離や、セグメント本体に亀裂
が生じる等の不都合に対処できるようにしておく必要が
ある。

【０００４】この場合、操作用空間部を形成するために
比較的大きさの大きい雄連結金具は、セグメント本体と
の接触面積が十分に取れて、前述の不都合無くせん断力
に十分対向できるのであるが、比較的小さい部品となる
雌連結金具は、セグメント本体との接触面積が不十分と
なり易いものであり、耐せん断力を雄連結金具のように
十分なものには設定し難い。そのため、せん断力によっ
て雌連結金具の両脇部位におけるセグメント本体が、せ
ん断作用方向と約４５度傾斜した方向に亀裂が生じて辷
り破壊すること、所謂コーン破壊に対抗する強度を補強
し難い面がある。

【０００５】そこで、前述した公報（特開２００１−７
３６９３号）の図２、図３に示されたように、袋ナット
部（符号６）の両サイドにリブ（符号１１）を一体形成
することにより、せん断方向の面積を増やして対抗でき
るように工夫されてはいたが、十分なものでは無かっ
た。このような実状に鑑みることにより、本発明の目的
は、雌側の連結金具の形状・構造を見直すことにより、
効果的に耐せん断力を向上させることができるようにす
る点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】〔構成〕請求項１の構成
は、図１、図４に例示する如く、雌ネジ部１０を有する
袋ナット部６と、この袋ナット部６に一体連設されるア
ンカー部７とを備えて、コンクリート製のセグメント本
体ｓに埋設装備されるコンクリートセグメント用連結金
具において、袋ナット部６のねじ軸心Ｐと平行で、か
つ、そのねじ軸心Ｐを含まない面９ａを有したフランジ
９を、これと袋ナット部６とに亘る連設部１３を架設す
ることにより、袋ナット部６の外周より外側に位置させ
た状態で該袋ナット部６に一体に連設してあることを特
徴とする。

【０００７】請求項２の構成は、図１、図４に例示する
如く、請求項１の構成において、連設部１３に貫通孔１
４を形成してあることを特徴とするものである。

【０００８】請求項３の構成は、図１、図４に例示する
如く、請求項１又は２の構成において、連設部１３にリ
ブ１５を形成してあることを特徴とするものである。

【０００９】尚、上述のように、図面との対照を便利に
するために符号を記したが、該記入により本発明は添付
図面の構成に限定されるものではない。

【００１０】〔作用〕請求項１の構成によれば、袋ナッ
ト部のねじ軸心と平行で、かつ、そのねじ軸心を含まな
い面を有したフランジを、袋ナット部の外周より外側に
位置させた状態で袋ナット部に一体に連設してあるか
ら、連結金具をねじ軸心に交差し、かつ、フランジの面
にも交差する方向に占める面積を大きくすることが容易
であり、その方向での耐せん断力を効率良く向上させる
ことができる。

【００１１】例えば、図１に示すように、トンネル軸方
向で隣合うセグメントＳ１，Ｓ２どうしの雌側連結金具
として用いれば、セグメントＳ１，Ｓ２どうしのトンネ
ル径方向での位置ずれに伴って雌連結金具Ｋ２における
耐せん断力を改善することができる。この場合の耐せん
断力とは、雌連結金具Ｋ２に作用するトンネル径方向の
力によって、雌連結金具Ｋ２がコンクリート製のセグメ
ント本体ｓを押すことになり、その押し力によってセグ
メント本体ｓに亀裂等の損傷が生じ始めるときの耐力値
のことであり、フランジの存在により、従来に比べて耐
せん断力を大きくすることができるのである。

【００１２】そして、フランジと袋ナット部とを一体に
連設するべく、これら両者に亘って架設される連設部を
設けてあるので、連結金具がセグメント本体の厚み方向
における中央からずれた位置に埋設されるような場合に
は、耐せん断力を高めるフランジはセグメントの厚み方
向で中央に位置させることができ、内径側及び外径側の
いずれの厚み方向における耐せん断力を均等又はほぼ均
等に設定することが可能になる。

【００１３】又、袋ナット部とフランジとの双方によっ
て耐せん断力を受け持つようになるので、例えば、袋ナ
ット部の両脇に連続させてフランジを形成させた場合に
比べて、有効面積を無理なく増加させることができ、よ
り耐せん断力を向上させることが可能となる点で有利で
もある。

【００１４】請求項２の構成によれば、フランジと袋ナ
ット部とに亘る連設部に貫通孔を形成してあるから、コ
ンクリート製のセグメント本体に埋設装備される補強用
の配筋（鉄筋）や、専用の棒状鉄筋等を貫通孔に通した
状態で連結金具を埋設することが可能になり、それによ
ってより強固にセグメント本体との一体化を図れるよう
になる。

【００１５】請求項３の構成によれば、連設部にリブを
設けたことによってコンクリートとの付着面積が増し、
一体化強度が向上する作用を期待し得るようになる。
又、請求項２のものにおいては、連設部における貫通孔
の側部にリブを形成することができるので、貫通孔を設
けることによる連設部の強度低下分を補償できる作用も
得られる。

【００１６】〔効果〕請求項１に記載のコンクリートセ
グメント用連結金具では、袋ナット部のねじ軸心と平行
で、かつ、ねじ軸心を含まない面を有したフランジを、
袋ナット部に、その外周より外側に位置させた状態で一
体連設するだけの簡単な改造としながら、ねじ軸心に交
差する方向における連結金具とセグメント本体との間に
おける耐せん断力を効果的に高めることができ、セグメ
ントどうし連結強度向上に寄与するものを提供すること
ができた。

【００１７】そして、袋ナット部が埋設されるセグメン
トの厚み方向で中央からずれて位置する場合でも、一方
及び他方の厚み方向における耐せん断力を同一条件又は
それに近づけることができ、この均等化によって実質的
に耐せん断力を高めることができる利点がある。又、連
設部の存在により、厚み方向の耐せん断力向上や、厚み
方向に直交する方向での耐せん断力も向上するようにな
った。

【００１８】請求項２に記載のコンクリートセグメント
用連結金具では、請求項１の構成による前記効果を奏す
るとともに、連設部に形成された貫通孔を、これに配筋
を通してセグメント本体との一体化強度を向上できると
いった具合に、フランジを袋ナット部に一体化させるた
めの機能以外の機能を連設部に持たせることができ、よ
り合理的なものにできる利点がある。

【００１９】請求項３に記載のコンクリートセグメント
用連結金具では、請求項１又は２の構成によるいずれか
の前記効果を奏するとともに、セグメント本体との一体
化強度が改善される有用なものにできた。連設部に貫通
孔がある場合には、貫通孔を設けたことによる連設部の
強度低下を、リブによって回避できる利点もある。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明によるコンクリートセグメ
ント用連結具の実施の形態を図面に基づいて説明する。
この連結具は、図１〜図４に示すように、一方のコンク
リートセグメントＳ１の円弧状のトンネル軸方向端面ｔ
１側に埋設される鋳造製の第１連結金具（雄側の連結金
具）Ｋ１と、他方のコンクリートセグメントＳ２の円弧
状のトンネル軸方向端面ｔ２側に埋設される鋳造製の第
２連結金具（雌側の連結金具）Ｋ２と、これら両者Ｋ
１，Ｋ２を螺着する連結ボルトＢとで構成されている。

【００２１】即ち、第１連結金具Ｋ１には、連結用のボ
ルトＢが挿通されるボルト挿通孔１が設けられ、第２連
結金具Ｋ２には、ボルトＢが螺合される雌ねじ部１０が
設けられていて、これら両連結金具Ｋ１，Ｋ２を連結ボ
ルトＢを用いて連結することにより、隣合うコンクリー
トセグメントＳ１，Ｓ２を連結一体化する。

【００２２】図１〜図４に示すように、第１連結金具Ｋ
１は、一方のコンクリートセグメントＳ１の連結端面と
同面となる接続面３を有した鋳鉄製の金具本体２と、一
対の棒状鉄筋製のアンカー４，４とから構成されてい
る。金具本体２は略箱状に形成されており、左右中央位
置にボルト挿通用の貫通孔１が形成されているととも
に、左右両脇の各突出部２ａ，２ａの夫々にアンカー４
を螺着装備してある。第１連結金具Ｋ１を、コンクリー
ト製のセグメント本体ｓに埋設するに際しては、第１連
結金具Ｋ１の裏側に中子を位置させてコンクリートを硬
化させ、第１連結金具Ｋ１の裏側に、連結ボルトＢを挿
入して第２連結金具Ｋ２に螺合するための操作空間５が
形成されるようになっている。

【００２３】図１〜図４に示すように、第２連結金具Ｋ
２は、他方のコンクリートセグメントＳ２の連結端面と
同面となる接続面８を有した袋ナット部６と、その袋ナ
ット部６に連設されてセグメント本体ｓの内方に位置す
るようになるアンカー部７と、袋ナット部６に一体に連
設されたフランジ９とから成る鋳鉄製のものに構成され
ている。

【００２４】袋ナット部６は、裾広がり状（裁頭円錐
状）の接続側部分６ａと、それに続く略円筒状の本体部
分６ｂとから成り、内部に雌ネジ部１０が形成されてい
る。接続側部分６ａの接続面８の両側には、セグメント
本体ｓに埋設する際の位置決め用穴１１を備えた突出部
１２が形成されている。本体部分６ｂの上面側には、そ
の上方に離れた位置にて横臥姿勢のフランジ９を一体化
するための縦壁状連設部１３が形成されている。この連
設部１３には、貫通孔１４を形成してあるとともに、そ
の貫通孔１４の前後（側部の一例）に前後向き（トンネ
ル周方向）のリブ１５を形成してある。

【００２５】リブ１５は、連設部１３におけるコンクリ
ートとの付着面積を増やして、セグメント本体ｓとの一
体化強度を改善するとともに、貫通孔１４を設けたこと
により、その部位における連設部１３の強度が低下する
のを補償する機能も有しており、リブ１５の幅や高さは
連設部１３の嵩や大きさに応じて適宜に設定する。又、
そのリブの形状としては、貫通孔１４の両脇において、
袋ナット部６とフランジ９とに亘って形成された縦向き
のリブとしても良い。又、貫通孔１４の両サイドの肉厚
を厚くする手段も有効である。

【００２６】アンカー部７は、基本的には円柱状であ
り、その長手方向に沿う上下の縦リブ１６，１６、及び
複数の円周リブ１７が外周に一体形成されているととも
に、先端には鍔部１８が形成されている。そして、アン
カー部７の左右両側には、袋ナット部６から続く長尺状
の補強リブ１９，１９が一体形成されている。又、袋ナ
ット部６の外周より外側に位置するフランジ９は、袋ナ
ット部６のねじ軸心Ｐと平行で、かつ、そのねじ軸心Ｐ
を含まないフランジ面９ａを有している。尚、フランジ
９の左右幅（トンネル周方向幅）は、補強リブ１９，１
９部分の左右幅と同等のものに設定されている。

【００２７】図５には、部分的に透視状態のセグメント
Ｓ１（Ｓ２）が示されており、セグメントＳ１の一方の
トンネル軸方向端面ｔ１側に第１連結金具Ｋ１が、か
つ、他方のトンネル軸方向端面ｔ２側に第２連結金具Ｋ
が夫々埋設配置されている。第２連結金具Ｋ２のねじ軸
心Ｐは、セグメントＳ１の厚さ方向（トンネル径方向）
における内側に寄った位置に設定されており、トンネル
径方向で外径側に突出するフランジ９とねじ軸心Ｐとの
中央となる位置が、丁度セグメント厚み方向の中央に位
置する状態（図６参照）に第２連結金具Ｋ２が埋設され
ている。

【００２８】又、セグメント本体ｓには、トンネル周方
向及びトンネル軸方向の双方に、ループ状に屈曲された
鉄棒材による補強用の縦及び横鉄筋２０，２１の複数が
埋設されている。そして、縦鉄筋２０のうちの一つが、
第２連結具Ｋ２の連設部１３に形成された貫通孔１４を
通るように設定されており、第２連結具Ｋ２がより強固
にセグメント本体ｓに一体化されるようにしてある。

【００２９】図５においては、一方のトンネル周方向端
面ｔ３側には、一対のボルト挿通用孔と４本のアンカー
とを備えた雄側の第３連結金具Ｋ３が、かつ、他方の周
方向端面ｔ４には、一対の雌ネジ部を備えた雌側の第４
連結金具Ｋ４が夫々埋設配置されているが、第３連結金
具Ｋ３を第１連結金具Ｋ１に、かつ、第４連結金具Ｋ４
を第２連結具Ｋ２に夫々置き換えても良い。

【００３０】以上の構成による雄雌側の両連結金具Ｋ
１，Ｋ２を用いて両コンクリートセグメントＳ１，Ｓ２
を連結するには、先ず、第１連結金具Ｋ１の貫通孔１
と、第２連結金具Ｋ２の接続面８とを位置合せし、第１
連結金具Ｋ１の貫通孔１が、第２連結金具Ｋ２の雌ねじ
部９と一致する位置関係にする。次いで、第１連結金具
Ｋ１裏側の操作空間５から貫通孔１に連結ボルトＢを挿
通し、連結ボルトＢの雄ねじ部１９を袋ナット部６の雌
ねじ部１０に螺合させることができ、これによって隣合
う両セグメントＳ１，Ｓ２どうしを連結することができ
るのである。

【００３１】フランジ９は、ねじ軸心Ｐの方向視で左右
長さを有し、かつ、平面視で矩形を呈する板状であると
ともに、連設部１３との一体化強度を高めるべく湾曲し
た一対のコーナーＲ部９ｂ，９ｂを有しており、引張り
によるコーン破壊に有効な耐力を備えることができる手
段である。即ち、土圧等によって隣合うセグメントＳ
１，Ｓ２間にトンネル径方向のせん断力が作用すると、
連結ボルトＢを介して第２連結金具Ｋ２とセグメント本
体ｓとの間にせん断力が作用する。

【００３２】つまり、図６に示すように、第２連結金具
Ｋ２のセグメント厚み方向に作用するせん断力により、
コンクリートの耐力が限界になると、トンネル周方向視
においてトンネル周方向端面ｔ３（ｔ４）には、左右夫
々に約４５度傾斜した方向の亀裂ｋが生じての辷り破
壊、所謂コーン破壊が生じるようになる。このコーン破
壊では、破壊幅が広い程耐力は高くなるので、亀裂ｋの
末端におけるセグメント内周壁ｔ５側端での崩れ部分幅
Ｗが広い程耐せん断力も高い。

【００３３】図６（イ）に示すように、フランジ９（及
び連設部１３）の無い従来の第２連結金具Ｋ２’では、
円筒状の袋ナット部６から始まる亀裂ｋ１に基づく崩れ
部分幅Ｗ１であるに対し、本発明の第２連結金具Ｋ２で
は、フランジ９から始まる亀裂ｋ２に基づく崩れ部分幅
Ｗ２となり、これは明らかにＷ２＞Ｗ１であって、耐せ
ん断力が効果的に向上することが示されている。

【００３４】又、図６（ロ）に示すように、図６（イ）
の場合とは逆方向のせん断力に対しては、フランジ９と
ねじ軸心Ｐとの中央がセグメントの厚さ方向での中央に
一致又はほぼ一致していることから、補強リブ１９，１
９部分からの亀裂ｋ３，ｋ３による崩れ部分幅Ｗ３が最
大となり、かつ、Ｗ３≒Ｗ２であって、トンネル内径側
及び外径側の内外いずれの方向のせん断力が作用して
も、同等又はほぼ同等のせん断耐力が発揮されるように
なっている。

【００３５】〔別実施形態〕 《１》 ねじ軸心Ｐとフランジ９との中央位置と、セグ
メントｓにおける厚み方向の中央位置とが互いにずれる
位置関係として、耐せん断力がトンネル内径方向と外径
方向とで異なるように設定することが可能であり、トン
ネルの立地条件や土圧条件等に応じて適宜に設定する。

【００３６】《２》 図示しないが、セグメントの厚み
方向の中央に袋ナット部が位置する場合には、そのトン
ネル内外径の双方に突出するフランジを有した形状の第
２連結金具としても良い。フランジの幅寸法を広くする
とか狭くするとかの設定は自在に変更することができ
る。

【００３７】《３》 図示しないが、連設部に形成され
るリブを貫通孔の両脇において縦向き（トンネル径方
向）のものとしても良い。又、貫通孔及びリブのどちら
か、或いはいずれも省略した連設部でも良い。さらに、
縦向きに延びる壁としての連設部が実質的に無く、袋ナ
ット部とフランジとが直接的に繋がる状態に形成された
ものも可であり、この場合は袋ナット部とフランジとの
接続部分を連設部と定義する。

【図面の簡単な説明】

【図１】セグメントどうしの連結部の構造を示す断面側
面図

【図２】連結状態におけるセグメントどうしの連結部を
示す断面側面図

【図３】連結状態におけるセグメントどうしの連結部を
示す一部切欠きの底面図

【図４】第１連結金具及び第２連結金具を示す分解斜視
図

【図５】一部透視状態のコンクリートセグメントを示す
斜視図

【図６】（イ）はトンネル内径方向のせん断力、（ロ）
はトンネル外径方向のせん断力による約４５度に分布す
るコーン破壊状況を示す作用図

【符号の説明】

６ 袋ナット部 ７ アンカー部 ９ フランジ ９ａ 面 １０ 雌ネジ部 １３ 連設部 １４ 貫通孔 １５ リブ ｓ セグメント本体 Ｐ ねじ軸心

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡辺 仁 大阪府大阪市浪速区敷津東一丁目２番47号 株式会社クボタ内 Ｆターム(参考） 2D055 GC04 GC06

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 雌ネジ部を有する袋ナット部と、この袋
   ナット部に一体連設されるアンカー部とを備えて、コン
   クリート製のセグメント本体に埋設装備されるコンクリ
   ートセグメント用連結金具であって、 前記袋ナット部のねじ軸心と平行で、かつ、そのねじ軸
   心を含まない面を有したフランジを、これと前記袋ナッ
   ト部とに亘る連設部を架設することにより、前記袋ナッ
   ト部の外周より外側に位置させた状態で該袋ナット部に
   一体に連設してあるコンクリートセグメント用連結金
   具。
2. 【請求項２】 前記連設部に貫通孔を形成してある請求
   項１に記載のコンクリートセグメント用連結金具。
3. 【請求項３】 前記連設部にリブを形成してある請求項
   １又は２に記載のコンクリートセグメント用連結金具。