JP2005036459A - 耐熱性に優れたトンネル内天井構造 - Google Patents

耐熱性に優れたトンネル内天井構造 Download PDF

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Abstract

【課題】現場作業性の向上が可能でトンネル覆工への荷重付加を軽減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造を提供することを目的とする。
【解決手段】トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように突出する天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されている。
【選択図】 図3

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内の自動車からの排ガスの換気やトンネル内火災時の排煙のために、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井構造において、耐熱性に優れたトンネル内天井構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、トンネル内天井構造としては、例えば、特開平6−178952号公報「トンネル用電気集じん機システム」(特許文献1)や特開平8−86200号公報「トンネル内天井板の撤去作業方法と、それに用いるステージ車」(特許文献2)に記載されているものが知られている。
【0003】
トンネル内天井板は、コンクリート製で製作されることが多く、特開平8−86200号公報に記載されているように金属板を用いることもある。
【0004】
【特許文献1】
特開平6−178952号公報
【特許文献2】
特開平8−86200号公報
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル内天井板をコンクリート製で製作すると、重量が大きくなり、これを支えるための部材が大掛かりになり、また、トンネル覆工への負荷も大きくなる。さらに、コンクリート自体の耐熱性があまり高くなく、トンネル内火災に対処するためには、コンクリート表面に断熱材を厚く設ける必要がある。
【0006】
一方、金属板の場合は、重量が軽くなるが、やはりトンネル内火災に対処するためには、断熱材により被覆する必要がある。
【0007】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、比較的軽量のトンネル内天井板で、剛性も確保でき、取付け等の現場作業性の向上が可能でトンネル覆工への荷重付加を軽減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
前記の従来の問題点を有利に解決するために、第1発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属を用いたことを特徴とする。
【0009】
また、第2発明では、第1発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されていることを特徴とする。
【0010】
また、第3発明では、第1発明または第2発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする。
【0011】
また、第4発明では、第1発明〜第3発明のいずれかの耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板とされていることを特徴とする。
【0012】
また、第5発明では、第1発明〜第4発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられていることを特徴とする。
【0013】
また、第6発明では、第1発明〜第5発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記金属製波形板の波溝長手方向をトンネル長手方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【0014】
また第7発明では、第1発明〜第6発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されていることを特徴とする。
【0015】
さらに第8発明では、第1発明〜第7発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられていることを特徴とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【0017】
図1〜図3は、本発明の一実施形態の耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示すのであって、特に図3に示すように、金属板を波形に折り曲げ加工した金属製波形板1を、溝形鋼(図示の場合)やH形鋼等の形鋼2により支持し、トンネル内天井板3を形成する。
【0018】
前記の形鋼2は、トンネル長手方向Xに直角に配置される支持梁として機能する部材である。図1および図2に示すように、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向Xに直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように突出する天井支持部4が設けられている。
【0019】
トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部4に渡って前記形鋼2が架設され、形鋼2の端部は、各天井支持部4にアンカーボルトまたはボルト5等により固定される。図示の形態では、形鋼2の下部フランジの両端部にボルト孔が設けられると共に、下部フランジ6の両端部が各天井支持部4に載置されて、ボルト5により着脱可能に固定されている。なお、各天井支持部4に、アンカーボルト等を埋め込み固定しナット等により固定してもよく、あるいは、図示を省略するが、各天井支持部4に雌ねじ筒アンカーを設け、その雌ねじ筒アンカーに押え金具をボルトにより取付けるようにし、形鋼2の下部フランジ6の両端部を前記押え金具により着脱可能に取付けるようにしてもよい。
【0020】
そして、トンネル長手方向Xに間隔を置く形鋼2に渡って金属製波形板1が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板1の端部を架設固定している形鋼2相互が、図3に示すように、これらのウエブ7相互が背中合わせに重合されていると共に、ウエブ7における形鋼長手方向に間隔をおいて設けられたボルト挿通孔に渡ってボルト8が挿通されると共にこれにねじ込まれたナットにより、天井支持部4に支持された形鋼2相互は締め付けられて、重合部が閉塞一体化された複合梁を構成しており、トンネル長手方向の各トンネル内天井板3は直列に連結されている。
【0021】
前記のように、本発明では、波板の折り曲げ加工した金属製波形板1を使用することで、薄板でも剛性が確保でき、また、金属板製天井板の薄肉化・軽量化が図れ、さらに、ボルトまたは溶接による取付けができるため、これらにより、取付等の現場作業性の向上や、トンネル覆工9への荷重負荷を軽減できる。
【0022】
前記の波形に折り曲げ加工した金属製波形板1と形鋼2とは、溶接やボルトにより接合すればよく、図9に一形態を示すように、予め工場にて事前に一対の形鋼2に前記金属製波形板1の端部を溶接やボルトにより接合してパネル化にしたトンネル内天井板3にしておくと、現場での設置作業が簡略して軽減でき、工期も短縮することができるため、低コストの耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができる。
【0023】
図9に示す形態では、溝形鋼からなる一対の形鋼2を溝部が内向きに対向するように、かつトンネル長手方向の天井支持部4の中心間隔に形鋼2のウエブ7外面が位置するように配置され、金属製波形板1の端部が形鋼2の上フランジ10に溶接やボルトにより固定されている。
【0024】
前記のように、トンネル軸方向に背中合わせに隣り合う形鋼2同士は、これらのウエブ7相互に部材長手方向に間隔を置いてボルト孔を設けて、ボルト接合するようにしてもよく、図示を省略するが、これらのウエブまたはフランジを含めて、溶接により接合することもできる(図示を省略した。)。
【0025】
トンネル長手方向に間隔をおいて直列に隣り合う金属製波形板1の端部間に渡って、トンネル長手方向に直角な横方向に、前記各金属製波形板1の波形状に合致する波形状を有する端部閉塞板17が金属製波形板1にボルトまたは溶接等により固定されて、トンネル長手方向に隣り合う金属製波形板1の端部間が閉塞されている。
【0026】
また、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板3とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板11がトンネル内壁面12およびトンネル内天井板3側に密着するように設けられて、トンネル内天井板3の隅部とトンネル内壁面12との間が閉塞されている。
【0027】
図示の形態では、金属製波形板1の上部における端部溝部13に押圧するように嵌合されて密着される押圧板部13を屈曲形成して先端側に備えている隅部閉塞板11の基端側がトンネル内壁面12に密着するようにボルトまたはアンカーボルト14により固定されて、トンネル内天井板3が閉塞され、上部の通気洞15と下部のトンネル内空側16とが分離されている。
【0028】
金属製波形板1および形鋼2等を含めトンネル内天井板3を構成する金属として、例えば、耐熱性金属を用いる。耐熱性金属としては、耐火鋼やステンレスを使用することができる。前記耐火鋼は、高温強度が通常の鋼材と比較して高く、例えば、図10に示すように、600℃での降伏点が、常温規格値の2/3以上を保証するFR鋼を使用するとよい。
【0029】
また、ステンレスは、図11に示すように、SUS304の場合、600℃での耐力が常温時の約半分程度を有する特徴がある。この特徴により、設計前提となる火災の規模が、中小規模であれば、耐火材料を被覆せず使用できる。
【0030】
大規模火災が設計前提となる場合は、コンクリートや耐熱性が高くない金属に比べ、前記実施形態のように耐熱性に優れた金属材料とすると、耐火被覆材料の厚さを薄くでき、コスト削減につながる。
【0031】
前記の金属製波形板1として、図4および図5に示すように、金属製波形板1の端部にエンドクローズ加工(端部閉塞加工)を施すことにより、金属製波形板1の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞され、下面外周部が同レベルの金属製波形板1とされていると、形鋼2との溶接による取付や、金属製波形板1と形鋼2とにボルト孔を設けて、ボルト接合による取付が容易になり、金属製波形板1と形鋼2とを密着させることができる。なお、端部が閉塞された金属製波形板1として、図7(a),(b),(c)に示すような端部の波側板1aまたは波頂面板1bを折り曲げ加工して端部下面が波底面板1dと同じレベルになるように閉塞した各種形態の金属製波形板1を使用することができると共に、波頂面板1bにトンネル長手方向に連続する下面側に突出する補強リブ1cを形成してもよい。前記のように端部が閉塞された金属製波形板1を使用すると端部閉塞板17を省略することができ、経済的に施工ができる。
【0032】
また、形鋼2と金属板製天井板1とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞15からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。
【0033】
前記実施形態のように、金属板製波形天板1の折り曲げ部(波溝長手方向または波凸部長手方向)をトンネル長手方向に設置することで、通気洞15を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板1の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。これらの効果を高めるために、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板1の凸部(または凹部)をトンネル長手方向に線状に配置すると良い。
【0034】
耐火被覆としては、パンチングメタルとセラミックファイバーを毛布状に整形したブランケットタイプや、珪酸カルシウムやセラミック製のボードタイプや、蛭石を混入したセメントを吹き付ける吹き付けタイプがあり、これらを適宜選択して、金属製波形板1のトンネル内面側または両面に設けたり、形鋼2の全面を耐火被覆すると良い。
【0035】
トンネル内天井板3を構成する部材として、ステンレスような耐食性能をあわせもつ金属を用いることにより、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる。
【0036】
本発明を既設のトンネルに実施する場合には、図6に示すように、既設のトンネル内壁に鋼製等の天井支持部4をアンカーボルト等により固定し、その天井支持部4に形鋼2を架設するようにすれば良い。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【0037】
金属製波形板1の断面波形形状としては、図8(a)(b)に示すように、間隔をおいたほぼ鋭角三角形状の波形状あるいは台形形状、あるいは(c)に示すように円弧状凹凸が連続した屈曲波形でもよく、(d)に示す実施形態のように、台形状凹凸部がほぼ連続した屈折波形形状でもよい。
【0038】
前記実施形態のように、トンネル内空側に対向するように突出する天井支持部に、一対の断面溝形の形鋼が架設されていると共にこれらの形鋼のウエブ相互が重合するように配置されて、各形鋼のウエブ相互がボルト・ナットにより接合されていると、天井支持部において隣り合う形鋼相互のウエブを密着させて形鋼相互間をボルト・ナットによる簡単な手段により閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができ、また、ボルト・ナットにより接合されていることから、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるので、次のような効果を有している。
【0039】
第1発明によると、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するので、天井の軽量化を図ることができるとともに、トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属を用いるので、断熱材仕様の低減が可能となる。さらに、コンクリート製の天井板に比べて薄くできるため、通気洞の面積を大きくすることができ、トンネル換気効率の向上や維持管理業務の軽減が可能となり、また、軽量であるので、天井支持部およびトンネル覆工への荷重付加を軽減でき、新設のトンネルまたは既設のトンネルにも経済的に設置することができる。
【0040】
第2発明によると、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されているので、天井支持部において隣り合う形鋼相互を密着させて形鋼相互間を閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、トンネル内天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができる。また、ボルト・ナットにより接合した場合は、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【0041】
第3発明によると、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部に、単に、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板をトンネル内壁および天井板側に密着するように設けるだけで、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間を簡単に閉塞することができる。
【0042】
第4発明のように、金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板を使用すると、予め、端部が閉塞された金属製波形板であるので、形鋼と金属製波形板とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。また、耐火被覆する場合でも容易に経済的に被覆することができる。
【0043】
第5発明によると、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトトンネル内天井板が用いられているので、さらに、運搬設置作業および補修作業の現場作業も簡素化して、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【0044】
第6発明によると、前記金属製波形板の波溝長手方向がトンネル長手方向に向くように配置されているので、通気洞を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。また、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板1の凸部(波頂部)(または凹部の波溝部)をトンネル長手方向に線状に配置することもできるため、前記の効果を一層高めることができる。
【0045】
第7発明によると、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されているので、耐火性能を高めた耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができると共に、耐熱性に優れた金属材料を使用しているので、耐火材料を被覆する場合でも、その厚さを薄く軽量にすることができる。
【0046】
第8発明によると、トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられているこので、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示す縦断正面図である。
【図2】図1の縦断側面図である。
【図3】トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部開放型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図4】波溝長手方向の端部が閉塞された金属製波形板を使用した場合の図2に相当する縦断側面図である。
【図5】トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部閉塞型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図6】既設のトンネル内壁に鋼製等の支持部をアンカーボルト等により固定する場合の実施形態を示す縦断正面図である。
【図7】(a)〜(c)は、金属製波形板における端部閉塞部の各種形態を示す斜視図である。
【図8】(a)〜(d)は、金属製波形板の各種波形形態を示す断面図である。
【図9】金属製波形板と形鋼によりユニット化する場合の一形態を示すものであって、(a)は平面図、(b)はA−A断面図である。
【図10】鋼材の高温強度(降伏点)の比較の模式図である。
【図11】耐力の温度依存性比較図である。
【符号の説明】
1 金属製波形板
1a 波側板
1b 波頂面板
1c 補強リブ
1d 波底面板
2 形鋼
3 トンネル内天井板
4 天井支持部
5 ボルトまたはアンカーボルト
6 下部フランジ
7 ウエブ
8 ボルト
9 トンネル覆工
10 上フランジ
11 隅部閉塞板
12 トンネル内壁面
13 端部溝部
14 ボルトまたはアンカーボルト
15 通気洞
16 トンネル内空側
17 端部閉塞板

Claims (8)

  1. トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属を用いたことを特徴とする耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  2. トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されていることを特徴とする請求項1に記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  3. トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする請求項1または2に記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  4. 金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板とされていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  5. トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられていることを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  6. 前記金属製波形板の波溝長手方向がトンネル長手方向に向くように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  7. 前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されていることを特徴とする請求項1〜6に記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
  8. 前記トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられていることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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AT501450A1 (de) * 2004-10-25 2006-09-15 Monai Bernhard Dipl Ing Verfahren und bauelement zum herstellen von zwischendecken in tunneln
JP2013095819A (ja) * 2011-10-31 2013-05-20 Jfe Steel Corp コークス炉押出機
KR101801054B1 (ko) * 2016-03-08 2017-11-27 청암건업 주식회사 파형강판 횡갱의 분할구조물 및 그 시공방법

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