JP2004232258A

JP2004232258A - Segment

Info

Publication number: JP2004232258A
Application number: JP2003020034A
Authority: JP
Inventors: Makoto Kanai; 誠金井; Masao Nakayama; 正夫中山; Kimihiro Yoshida; 公宏吉田; Tomoko Urano; 知子浦野; Aki Fujii; 亜紀藤井; Hirohide Hashimoto; 博英橋本; Kazuhiro Kobayashi; 一博小林
Original assignee: Obayashi Corp; Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd; Ishikawajima Construction Materials Co Ltd
Current assignee: Obayashi Corp; Ishikawajima Kenzai Kogyo Co Ltd; Ishikawajima Construction Materials Co Ltd
Priority date: 2003-01-29
Filing date: 2003-01-29
Publication date: 2004-08-19

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a segment for expecting the large economic effect by improving a characteristic when concrete is solidified. <P>SOLUTION: This segment is composed of a plurality of bending plate-like segment pieces 10, and the pieces 10 have an inter-piece contact plane 12 and an inter-link contact plane 14. The pieces 10 have a bending plate-like segment piece body 10a formed by placing concrete and a main reinforcement 10b. The body 10a has an upper surface 100a and an under surface 101a curved in the substantially the same curvature. The concrete is used for forming the body 10a, and is fiber reinforced high fluid concrete, and steel short fiber becomes reinforcing fiber, and a prescribed quantity of steel fiber is mixed in the concrete. Steel fiber is, for example, short fiber having the length of 20 to 60 mm, a diameter of 0.3 to 0.9 mm and the aspect ratio of 30 to 100, and a mixing rate to the concrete is set to 0.4 to 2.0 volume%. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、トンネル掘削断面の一次覆工に用いられるセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールドトンネルを始めとして、各種のトンネルを構築する際に、掘削面の覆工体として、ＲＣ構造やスチール構造などのセグメントが用いられている。この種のセグメントは、通常、筒体を周および軸方向に複数に分割したセグメントピースとして、予め作製される。
【０００３】
図３には、このような用途に用いられるセグメントピースの一例を示している。同図に示したセグメントピースは、円筒を軸および周方向に沿って複数に分割した曲板状に形成されたセグメントピース本体１を有している。
【０００４】
セグメントピース本体１は、コンクリートの打設により曲板状に形成され、上下方向に平行に対面配置された上面２と下面３とを備え、長手方向の両側端に設けられた一対の面がピース間接合面４となっていて、短手方向の両側端に設けられた一対の面がリング間接合面となっている。
【０００５】
ピース間接合面４には、隣接する接合面４間を連結する際に用いる継手金具６が埋設されている。また、セグメントピース本体１内には、複数の主筋７と配力筋８とが埋設されている。
【０００６】
図３に示した例では、主筋７が上，下面２，３に沿って湾曲するように２段状に配置され、かつ、このような主筋７は、セグメントピース１の短手方向に所定間隔を隔てて複数配置されている。
【０００７】
上下方向に配置された一対の主筋７間には、配力筋８の両端が、主筋７の長手方向と直交するように係止され、このような配力筋８は、主筋７の長手方向に沿って、所定の間隔を隔てて、複数設けられている。
【０００８】
このような主筋７と配力筋８とは、予め、鉄筋籠として組み立てられ、セグメントピース本体１を形成する際に、打設コンクリート中に埋設される。以上のように構成されたセグメントピースでは、使用するコンクリートがスランプタイプであるため、振動を加える必要があった。
【０００９】
そこで、特許文献１には、このような問題を解決するために、セグメントピース本体１の形成用に、高流動コンクリートを用いることが提案されている。高流動コンクリートは、高性能ＡＥ減水剤を添加することなどにより、スランプ値が２５ｃｍ以上となる高い流動性を有しているので、主筋７と配力筋８とが錯綜している部分にも、振動を加えなくても充填することができる。
【００１０】
しかしながら、特許文献１に開示されているセグメントには、以下に説明する技術的な課題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開平１０−１９３３１０号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、特許文献１に開示されているセグメントでは、高流動コンクリートを用いるので、充填性に関する問題は解決されるが、固化した際の靭性，ひび割れ抵抗性，せん断強度などの特性の改善効果が、余り見込めないので、経済的な面での改善が要請されていた。
【００１３】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、コンクリートが固化した際の特性を改善することで、大幅な経済効果が期待できるセグメントを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、ピース間およびリング間接合面を備えた曲板状セグメントピースの複数から構成され、前記ピース間接合面同士が相互に接合するようにトンネル掘削面の周方向に沿って隣接配置して、隣接するセグメントピース間を相互に連結してリング体を組立て、掘削の進行に伴って、前記リング間接合面同士が相互に接合するように、前記リング体をトンネル軸方向に沿って順次隣接設置し、隣接するリング体間を相互に連結して、トンネル掘削面の内側に筒状に構築されるセグメントにおいて、前記セグメントピースは、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体を備え、前記セグメントピース本体を繊維補強高流動コンクリートで形成した。
【００１５】
このように構成したセグメントによれば、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体を、繊維補強高流動コンクリートで形成するので、繊維補強により、セグメントピースのひび割れ発生後の変形性能が大きくなり、靭性が増加する。
【００１６】
また、繊維補強により、セグメントピース本体に潜在しているひび割れの進展を繊維が拘束するので、ひび割れ発生に対する抵抗性が高くなる。
【００１７】
さらに、繊維補強により、セグメントピース本体に潜在的なひび割れがあっても、剥落しないので、二次覆工を省略する際に有利になる。
【００１８】
また、繊維補強により、セグメントピース本体の引張り強度が大きくなり、主筋量を減少できる可能性がある。
【００１９】
またさらに、繊維補強により、セグメントピース本体のせん断強度が増加するため、配力筋を省略することができる。
【００２０】
前記セグメントピース本体には、その湾曲に沿って曲げられた主筋のみを埋設することができる。
【００２１】
前記主筋は、前記本体の上下面に沿って２段状に配設することができる。
前記主筋は、両端部が前記リング間接合面に配置される主筋ホルダーに支持され、前記主筋ホルダーにピース間継手金具を装着することができる。
【００２２】
前記高流動コンクリートの繊維補強は、鋼繊維から構成することができる。
前記鋼繊維は、長さが２０〜６０ｍｍ、直径が０．３〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維であって、コンクリートに対する混入率を０．４〜２．０容積％とすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１および図２は、本発明にかかるセグメントの一実施例を示している。同図に示したセグメントは、前述した従来例と同様に、複数の曲板状セグメントピース１０から構成され、各セグメントピース１０は、一対のピース間接合面１２およびリング間接合面を備えている。
【００２４】
そして、複数のセグメントピース１０は、ピース間接合面１２同士が相互に接合するようにトンネル掘削面の周方向に沿って隣接配置し、隣接するセグメントピース１０間を相互に連結してリング体を組立てる。
【００２５】
このリング体は、掘削の進行に伴って順次、リング間接合面同士が相互に接合するようにトンネル軸方向に沿って順次隣接設置され、隣接するリング体間を相互に連結して、セグメントがトンネル掘削面の内側に筒状に構築され、これによりトンネル掘削面の覆工が行われる。
【００２６】
図１は、セグメントピース１０の断面図であり、ピース１０は、コンクリートの打設により形成される曲板状のセグメントピース本体１０ａと、本体１０ａ内に埋設された主筋１０ｂを有している。
【００２７】
セグメントピース本体１０ａは、ほぼ同じ曲率で湾曲した上面１００ａと下面１０１ａとを備え、本体１０ａの形成に用いられるコンクリートは、繊維補強高流動コンクリートとなっている。
【００２８】
この繊維補強高流動コンクリートは、鋼繊維が補強繊維となっていて、所定量短繊維状の鋼繊維がコンクリート中に混入されている。高流動コンクリートは、例えば、シリカフュームなどの粉体を混入することや、増粘剤を添加することにより、分離抵抗性を確保して、高流動性を得られるようにしている。
【００２９】
鋼繊維は、例えば、長さが２０〜６０ｍｍ、直径が０．３〜０．９ｍｍ、アスペクト比が３０〜１００の短繊維であって、コンクリートに対する混入率を０．４〜２．０容積％とする。
【００３０】
主筋１０ｂは、本実施例の場合、セグメントピース本体１０ａの内，外面形状に沿って湾曲するように形成され、セグメントピース本体１０ａの厚み方向に所定の間隔を隔てて、２段状に配設されている。
【００３１】
主筋１０ｂには、前述した従来例のように、配力筋が設けられておらず、その両端が主筋ホルダー１０ｃにより保持されて、本体１０ａ内に埋設されている。主筋ホルダー１０ｃは、平板状の鋼板などから構成され、図２に示すように、セグメントピース１０のリング間接合面１２側に配置されている。
【００３２】
主筋ホルダー１０ｃは、上下方向に所定の間隔を隔てて平行に配置された一対の主筋支持プレート１００ｃと、主筋支持プレート１００ｃを連結する鉄筋などで構成した一対の連結部材１０１ｃとを備えている。
【００３３】
主筋支持プレート１００ｃには、上端面に主筋１０ｂの端部が挿入固定される凹部が設けられている。主筋１０ｂは、各凹部に端部を載置することにより、所定の間隔を設けて支持プレート１００ｃに支持され、溶接などにより固定される。
【００３４】
なお、図１，２に符号１６で示した部材は、セグメントピース１０のピース間接合面１２同士を接合させて、両者間を連結する際に用いられるピース間継手金具であって、この継手金具１６は、主筋ホルダー１０ｃに一端側が装着支持され、他端側が接合面１２に臨むようにして、セグメントピース本体１０ａ内に埋設されている。
【００３５】
さて、以上のように構成したセグメントによれば、コンクリートの打設により形成される曲板状セグメントピース本体１０ａを、鋼繊維補強高流動コンクリートで形成するので、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１０ａのひび割れ発生後の変形性能が大きくなり、靭性が増加する。
【００３６】
また、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１０ａに潜在しているひび割れの進展を鋼繊維が拘束するので、ひび割れ発生に対する抵抗性が高くなる。さらに、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１０ａに潜在的なひび割れがあっても、剥落しないので、二次覆工を省略する際に有利になる。
【００３７】
また、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１０ａの引張り強度が大きくなり、主筋量を減少できる可能性がある。またさらに、鋼繊維補強により、セグメントピース本体１０ａのせん断強度が増加するため、配力筋を省略することができる。
【００３８】
本発明者らは、以下の条件で、本発明のセグメントピースと従来例のセグメントピース１０とを設計して、本発明の作用効果を確認した。
【００３９】
▲１▼セグメントピース１０の断面形状
セグメントピース１０の幅Ｂ＝１５００ｍｍ
セグメントピース１０の桁高ｔ＝４５０ｍｍ
【００４０】
▲２▼使用材料および許容応力度
コンクリート（設計基準強度ｆ’ｃｋ＝４８Ｎ／ｍｍ^２）
許容曲げ圧縮応力度σｃａ＝１８Ｎ／ｍｍ^２
鉄筋（ＳＤ３４５）
許容圧縮応力度σ’ｓａ＝２００Ｎ／ｍｍ^２
許容引張応力度σｓａ＝１８０Ｎ／ｍｍ^２
【００４１】
▲３▼設計断面力（ＲＣＩＩ）
最大曲げモーメントＭｍａｘ＝６６７．６８（ｋＮ・ｍ）
軸力Ｎ＝１９５３．３４（ｋＮ）
最小曲げモーメントＭｍｉｎ＝−４６９．１８（ｋＮ・ｍ）
軸力Ｎ＝３０８１．０２（ｋＮ）
【００４２】
▲４▼許容ひび割れ幅
特に厳しい腐食性環境
ｗａ＝０．００３５ｃ＝０．２２ｍｍ
ここに、ｗａ：許容ひび割れ幅
ｃ：かぶり（＝７５−２５／２＝６２．５ｍｍ）
【００４３】
鋼繊維で補強された高流動コンクリートは、ひび割れ発生後も鋼繊維に引張力が伝達され、ひび割れ幅が増大しても耐荷力が残存する。このような特性から、断面でひび割れが発生した後も、鋼繊維が受け持つ引張力を考慮した設計が可能になる。
【００４４】
つまり、通常の鉄筋コンクリートでは、コンクリートの引張抵抗力は、考慮せずに設計するが、鋼繊維補強高流動コンクリートでは、鋼繊維による引張抵抗力を考慮した設計が可能になる。
【００４５】
ここで、鋼繊維補強高流動コンクリートに関する引張試験結果によると、鋼繊維の伝達力は、ひび割れ幅に関係し、ひび割れ発生直後に急激に応力が低下し、その後ひび割れ幅の増大に伴い、応力が緩やかに低下する。
【００４６】
この場合、ひび割れ幅ｗの時の引張応力σｔ（ｗ）は、次式で表され、図４は、これをグラフ化したものである。
【００４７】
σｔ（ｗ）＝μ・ｆｔｋ・（１−ｗ／ｗｋ）
ここに、
μ：残留強度率
ｆｔｋ：コンクリートの引張強度の特性値
ｆｔｋ＝０．２３ｆ’ｔｋ^２／^３＝０．２３×４８^２／^３＝３．０４Ｎ／ｍｍ^２
ｗ：ひび割れ幅
ｗｋ：限界開口幅
ｗｋ＝１．４＋１００／ｆ’ｔｋ＝１．４＋１００／４８＝３．４８ｍｍ
【００４８】
上記式に各数値を代入して、許容ひび割れ幅ｗａ＝０．２２ｍｍ時の鋼繊維強化高流動コンクリートの引張応力σｔ（ｗ）は、
σｔ（ｗ）＝１．５６５Ｎ／ｍｍ^２
となる。
【００４９】
応力度計算に用いる鋼繊維補強高流動コンクリートの引張強度特性値ｆｔｆは、断面内の引張応力を平均化することにより、
ｆｔｆ＝１．６１８Ｎ／ｍｍ^２
となり、設計値ｆｔｋｄは、これに材料係数（安全率）を考慮して、
ｆｔｆｄ＝ｆｔｋ／γｍ＝１．２４Ｎ／ｍｍ^２
となる。ここに、γｍ：鋼繊維補強高流動コンクリートの材料係数（＝１．３）とする。
【００５０】
この計算から言えることは、通常の鉄筋コンクリートでは、コンクリートに引張抵抗力を見込むことはできないが、鋼繊維補強高流動コンクリートでは、鋼繊維による所定の引張抵抗力が見込めるので、１．２４Ｎ／ｍｍ^２をこの鋼繊維補強高流動コンクリートで負担することができ、この結果、鉄筋量を低減することが可能になる。
【００５１】
以下に示した表は、上記断面形状で通常の鉄筋コンクリートを用いた場合の設計例ケース１と、鋼繊維補強高流動コンクリートを用いた場合の設計例ケース２との各種の数値をまとめて示している。
【００５２】
ケース１では、鉄筋許容値（圧縮２００．０Ｎ／ｍｍ^２、引張１８０．０Ｎ／ｍｍ^２）で、コンクリートの曲げ圧縮許容値（１８．０Ｎ／ｍｍ^２）を満足させるためには、直径が２５ｍｍの鉄筋を内側に１４本、同２２ｍｍを外側に１４本配置する必要がある。
【００５３】
一方、ケース２では、同じ許容値を満足させるためには、直径が２２ｍｍの鉄筋を内側に１４本、同１６ｍｍを外側に１４本配置することで済むことが判明し、約３４％の鉄筋量の低減効果が得られることが判った。
【００５４】
【表１】

【００５５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかるセグメントによれば、コンクリート自体の特性を改善することで、大幅な経済効果が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるセグメントに用いるセグメントピースの一実施例を示す断面図である。
【図２】図１の側面説明図である。
【図３】従来のセグメントピースの断面図である。
【図４】本発明で用いる鋼繊維を混入した高流動コンクリートの引張軟化曲線である。
【符号の説明】
１０セグメントピース
１０ａセグメントピース本体
１０ｂ主筋
１０ｃ主筋ホルダー
１２ピース間接合面[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a segment used for primary lining of a tunnel excavation section.
[0002]
[Prior art]
BACKGROUND ART When constructing various tunnels including a shield tunnel, segments such as an RC structure and a steel structure are used as a lining body of an excavation surface. This type of segment is usually prepared in advance as a segment piece obtained by dividing a cylindrical body into a plurality in the circumferential and axial directions.
[0003]
FIG. 3 shows an example of a segment piece used for such an application. The segment piece shown in FIG. 1 has a segment piece main body 1 formed in a curved plate shape by dividing a cylinder into a plurality of pieces along an axis and a circumferential direction.
[0004]
The segment piece main body 1 is formed into a curved plate by casting concrete, and has an upper surface 2 and a lower surface 3 which are arranged facing each other in parallel in the vertical direction, and a pair of surfaces provided at both ends in the longitudinal direction are pieces. A pair of surfaces provided on both side ends in the short direction which is the inter-joint surface 4 is an inter-ring joint surface.
[0005]
A joint fitting 6 used for connecting the adjacent joint surfaces 4 is embedded in the inter-piece joint surface 4. Further, a plurality of main bars 7 and force distribution bars 8 are embedded in the segment piece main body 1.
[0006]
In the example shown in FIG. 3, the main bars 7 are arranged in two steps so as to curve along the upper and lower surfaces 2 and 3, and such main bars 7 are arranged at predetermined intervals in the short direction of the segment piece 1. Are arranged at intervals.
[0007]
Between the pair of main bars 7 arranged in the vertical direction, both ends of the distribution bars 8 are locked so as to be orthogonal to the longitudinal direction of the main bars 7. Are provided at predetermined intervals.
[0008]
Such a main bar 7 and a distribution bar 8 are assembled in advance as a reinforcing bar cage, and are buried in cast concrete when the segment piece main body 1 is formed. In the segment piece configured as described above, since the concrete used is a slump type, it was necessary to apply vibration.
[0009]
Then, in order to solve such a problem, Patent Literature 1 proposes to use high-fluidity concrete for forming the segment piece main body 1. High-fluidity concrete has a high fluidity with a slump value of 25 cm or more by adding a high-performance AE water reducing agent. The filling can be performed without applying vibration.
[0010]
However, the segment disclosed in Patent Document 1 has a technical problem described below.
[0011]
[Patent Document 1]
JP-A-10-193310
[Problems to be solved by the invention]
That is, in the segment disclosed in Patent Literature 1, high fluidity concrete is used, which solves the problem of filling properties. However, the effect of improving properties such as toughness, crack resistance, and shear strength when solidified is obtained. Since there is not much prospect, economical improvement was requested.
[0013]
The present invention has been made in view of such conventional problems, and an object of the present invention is to improve a property when concrete is solidified, thereby forming a segment that can be expected to have a significant economic effect. To provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention comprises a plurality of curved plate-shaped segment pieces having inter-piece and inter-ring joint surfaces, and the tunnel excavation surface is formed such that the inter-piece joint surfaces are joined to each other. The ring body is arranged adjacently along the circumferential direction, and the adjacent segment pieces are connected to each other to assemble a ring body. Are successively installed along the tunnel axis direction, and the adjacent ring bodies are interconnected to form a tubular segment inside the tunnel excavation surface, wherein the segment pieces are formed by casting concrete. The segment piece body was formed of fiber-reinforced high-fluidity concrete.
[0015]
According to the segment configured in this manner, the curved plate-shaped segment piece main body formed by casting concrete is formed of fiber-reinforced high-fluidity concrete, so that the fiber reinforcement enhances the deformation performance of the segment piece after cracking occurs. And increase toughness.
[0016]
In addition, the fiber reinforcement restrains the growth of the crack existing in the segment piece body by the fiber, so that the resistance to the occurrence of the crack increases.
[0017]
Furthermore, even if there is a potential crack in the segment piece main body due to the fiber reinforcement, the segment piece does not fall off, which is advantageous when the secondary lining is omitted.
[0018]
In addition, the fiber reinforcement may increase the tensile strength of the segment piece main body, and may reduce the amount of main muscle.
[0019]
Further, the fiber reinforcement increases the shear strength of the segment piece main body, so that the distribution bars can be omitted.
[0020]
In the segment piece main body, only the main bar bent along the curve can be embedded.
[0021]
The main reinforcement can be disposed in two steps along the upper and lower surfaces of the main body.
The main reinforcement is supported by a main reinforcement holder having both ends disposed on the inter-ring joint surface, and an inter-piece joint fitting can be mounted on the main reinforcement holder.
[0022]
The fiber reinforcement of the high fluidity concrete can be made of steel fibers.
The steel fiber is a short fiber having a length of 20 to 60 mm, a diameter of 0.3 to 0.9 mm, and an aspect ratio of 30 to 100, and a mixing ratio with concrete of 0.4 to 2.0% by volume. can do.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. 1 and 2 show an embodiment of the segment according to the present invention. The segment shown in the figure is composed of a plurality of curved plate-shaped segment pieces 10 similarly to the above-mentioned conventional example, and each segment piece 10 has a pair of inter-piece joint surfaces 12 and inter-ring joint surfaces. .
[0024]
The plurality of segment pieces 10 are arranged adjacent to each other along the circumferential direction of the tunnel excavation surface so that the inter-piece joining surfaces 12 are joined to each other, and the adjacent segment pieces 10 are interconnected to form a ring body. Assemble.
[0025]
This ring body is sequentially installed along the tunnel axial direction so that the joint surfaces between the rings are mutually joined as the excavation progresses, and the adjacent ring bodies are interconnected to form a segment. It is constructed in a cylindrical shape inside the tunnel excavation surface, whereby the tunnel excavation surface is lining.
[0026]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a segment piece 10. The piece 10 has a curved segment-shaped main body 10a formed by casting concrete and a main bar 10b embedded in the main body 10a.
[0027]
The segment piece main body 10a has an upper surface 100a and a lower surface 101a that are curved with substantially the same curvature, and the concrete used to form the main body 10a is fiber-reinforced high-flow concrete.
[0028]
In this fiber-reinforced high-fluidity concrete, steel fibers are used as reinforcing fibers, and a predetermined amount of short-fiber steel fibers is mixed into concrete. For example, high fluidity concrete is obtained by mixing powder such as silica fume or adding a thickener, thereby securing separation resistance and obtaining high fluidity.
[0029]
The steel fiber is, for example, a short fiber having a length of 20 to 60 mm, a diameter of 0.3 to 0.9 mm, and an aspect ratio of 30 to 100, and has a mixing ratio of 0.4 to 2.0% by volume with respect to concrete. And
[0030]
In the case of the present embodiment, the main bar 10b is formed so as to be curved along the inner and outer shapes of the segment piece main body 10a, and is provided in a two-stage manner at a predetermined interval in the thickness direction of the segment piece main body 10a. Have been.
[0031]
The main bars 10b are not provided with force distribution bars as in the conventional example described above, and both ends thereof are held by the main bar holder 10c and buried in the main body 10a. The main bar holder 10c is made of a flat steel plate or the like, and is arranged on the inter-ring joint surface 12 side of the segment piece 10 as shown in FIG.
[0032]
The main bar holder 10c includes a pair of main bar supporting plates 100c arranged in parallel at a predetermined interval in the vertical direction, and a pair of connecting members 101c formed of a reinforcing bar or the like connecting the main bar supporting plates 100c.
[0033]
The main muscle support plate 100c is provided with a concave portion on the upper end surface into which the end of the main muscle 10b is inserted and fixed. The main bar 10b is supported on the support plate 100c at a predetermined interval by placing an end portion in each concave portion, and is fixed by welding or the like.
[0034]
A member indicated by reference numeral 16 in FIGS. 1 and 2 is an inter-piece joint fitting used when joining the inter-piece joint surfaces 12 of the segment pieces 10 and connecting them together. Reference numeral 16 is embedded in the segment piece main body 10a such that one end is mounted and supported on the main bar holder 10c and the other end faces the joint surface 12.
[0035]
Now, according to the segment configured as described above, since the curved plate-shaped segment piece main body 10a formed by casting concrete is formed of steel fiber reinforced high-fluid concrete, the segment piece main body 10a is formed by steel fiber reinforcement. The deformation performance after the occurrence of cracks increases, and the toughness increases.
[0036]
In addition, since the steel fiber restrains the progress of the crack existing in the segment piece main body 10a by the steel fiber reinforcement, the resistance to the occurrence of the crack increases. Further, even if there is a potential crack in the segment piece main body 10a due to the steel fiber reinforcement, the segment piece body 10a does not fall off, which is advantageous when the secondary lining is omitted.
[0037]
Moreover, the tensile strength of the segment piece main body 10a may be increased by the steel fiber reinforcement, and the amount of the main bar may be reduced. Furthermore, since the shear strength of the segment piece main body 10a increases due to the steel fiber reinforcement, the distribution muscle can be omitted.
[0038]
The present inventors designed the segment piece of the present invention and the segment piece 10 of the conventional example under the following conditions, and confirmed the effects of the present invention.
[0039]
(1) Cross-sectional shape of segment piece 10 Width B of segment piece 10 = 1500 mm
Girder height t of segment piece 10 = 450 mm
[0040]
( ² ) Material used and allowable stress concrete (design standard strength f'ck = 48 N / mm ² )
Allowable bending compressive stress σca = 18N / mm ²
Reinforcing bar (SD345)
Allowable compressive stress degree σ'sa = 200 N / mm ²
Allowable tensile stress σsa = 180 N / mm ²
[0041]
(3) Design sectional force (RC II)
Maximum bending moment Mmax = 667.68 (kN · m)
Axial force N = 1953.34 (kN)
Minimum bending moment Mmin = -469.18 (kN · m)
Axial force N = 3081.02 (kN)
[0042]
{Circle around (4)} Allowable crack width Particularly severe corrosive environment wa = 0.0035 c = 0.22 mm
Here, wa: allowable crack width c: fog (= 75−25 / 2 = 62.5 mm)
[0043]
In a high-fluidity concrete reinforced with steel fibers, the tensile force is transmitted to the steel fibers even after the occurrence of cracks, and the load capacity remains even if the width of the cracks increases. Due to such characteristics, even after cracks are generated in the cross section, it is possible to design in consideration of the tensile force of the steel fiber.
[0044]
That is, in the case of ordinary reinforced concrete, the tensile resistance of concrete is designed without considering it, but in the case of steel fiber reinforced high fluidity concrete, the design in consideration of the tensile resistance of steel fiber becomes possible.
[0045]
Here, according to the tensile test result of steel fiber reinforced high fluidity concrete, the transmission force of the steel fiber is related to the crack width, and the stress suddenly decreases immediately after the crack occurrence, and then the stress increases with the increase of the crack width. Decreases slowly.
[0046]
In this case, the tensile stress σt (w) at the crack width w is expressed by the following equation, and FIG. 4 is a graph of the equation.
[0047]
σt (w) = μ · ftk · (1−w / wk)
here,
mu: residual strength ratio FTK: characteristic value of the tensile strength of concrete ^{^{ftk = 0.23f'tk 2/3 = 0.23}} × 48 2/3 = 3.04N / mm 2
w: crack width wk: critical opening width wk = 1.4 + 100 / f'tk = 1.4 + 100/48 = 3.48 mm
[0048]
By substituting each numerical value into the above equation, the tensile stress σt (w) of the steel fiber reinforced high fluidity concrete when the allowable crack width wa = 0.22 mm is:
σt (w) = 1.565 N / mm ²
It becomes.
[0049]
The tensile strength characteristic value ftf of the steel fiber reinforced high fluidity concrete used for the stress degree calculation is obtained by averaging the tensile stress in the cross section.
ftf = 1.618 N / mm ²
And the design value ftkd is calculated in consideration of the material coefficient (safety factor).
ftfd = ftk / γm = 1.24 N / mm ²
It becomes. Here, γm is the material coefficient of steel fiber reinforced high fluidity concrete (= 1.3).
[0050]
From this calculation, it can be said that in ordinary reinforced concrete, tensile resistance cannot be expected in concrete, but in steel fiber reinforced high fluidity concrete, a predetermined tensile resistance due to steel fibers can be expected, and thus 1.24 N / mm ² Can be borne by the steel fiber reinforced high fluidity concrete, and as a result, the amount of reinforcing steel can be reduced.
[0051]
The table shown below summarizes various numerical values of Design Example Case 1 in the case of using ordinary reinforced concrete with the above cross-sectional shape and Design Example Case 2 in the case of using steel fiber reinforced high fluidity concrete. I have.
[0052]
In Case 1, rebar tolerance in (compressed 200.0N / mm ^2, a tensile 180.0N / mm ^2), in order to satisfy the bending compression tolerance concrete (18.0N / mm ²⁾ is, 25 mm in diameter It is necessary to arrange 14 rebars inside and 14 22 mm outside.
[0053]
On the other hand, in case 2, it was found that in order to satisfy the same allowable value, it is sufficient to arrange 14 rebars having a diameter of 22 mm on the inside and 14 rebars of the same 16 mm on the outside. It has been found that the effect of reducing the amount of water can be obtained.
[0054]
[Table 1]

[0055]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the segment of the present invention, a significant economic effect can be expected by improving the properties of concrete itself.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing one embodiment of a segment piece used for a segment according to the present invention.
FIG. 2 is an explanatory side view of FIG. 1;
FIG. 3 is a sectional view of a conventional segment piece.
FIG. 4 is a tensile softening curve of high fluidity concrete mixed with steel fibers used in the present invention.
[Explanation of symbols]
10 Segment Piece 10a Segment Piece Main Body 10b Main Bar 10c Main Bar Holder 12 Piece Joint Surface

Claims

Consisting of a plurality of curved plate-shaped segment pieces having a pair of inter-piece and inter-ring joint surfaces, and arranged adjacently along the circumferential direction of the tunnel excavation surface so that the inter-piece joint surfaces are joined to each other, A ring body is assembled by connecting adjacent segment pieces to each other, and the ring bodies are sequentially installed along the tunnel axis direction so that the inter-ring joint surfaces are joined to each other as the excavation progresses. In the segments that are connected to each other between adjacent ring bodies and that are cylindrically constructed inside the tunnel excavation surface,
The segment piece includes a curved plate-shaped segment piece body formed by casting concrete,
A segment wherein the segment piece body is formed of fiber-reinforced high-fluidity concrete.

The segment according to claim 1, wherein only the main bar bent along the curve is buried in the segment piece main body.

The segment according to claim 2, wherein the main reinforcements are arranged in two steps along upper and lower surfaces of the main body.

4. The main bar according to claim 1, wherein both ends of the main bar are supported by a main bar holder arranged on the joint surface between the rings, and an inter-piece joint fitting is attached to the main bar holder. 5. segment.

The segment according to any one of claims 1 to 4, wherein the fiber reinforcement of the high fluidity concrete is made of steel fiber.

The steel fiber is a short fiber having a length of 20 to 60 mm, a diameter of 0.3 to 0.9 mm, and an aspect ratio of 30 to 100, and a mixing ratio with concrete of 0.4 to 2.0% by volume. The segment according to any one of claims 1 to 5, characterized in that: