JP2006161283A - 嵌合継手 - Google Patents

Abstract

【課題】雌継手に対して複雑な加工を行なう必要が無く、安価で、且つ、施工が容易な嵌合継手を提供する。
【解決手段】トンネル壁体を構築するセグメントをトンネル軸方向に連結するためのリング継手を、トンネルの軸方向に位置する２つのセグメント部材のうち、一方のセグメント部材に設けられた雄継手１０と、前記一方のセグメント部材と相対する面に位置する他方のセグメント部材に設けられた雌継手２０とにより構成し、前記雄継手は、その一部である雄継手軸部１４が前記雌継手と嵌合する方向に突出した状態で、前記一方のセグメント部材に設置され、該雄継手軸部の表面に先端部を固定した板部材固定部１６ａと弾性変形可能な板部材変形部１６ｂを有する板部材１６を配設し、前記雌継手は、前記板部材変形部が窄まることにより前記雄継手を挿通できる大きさの雌継手孔部２２を有し、且つ挿通後、前記板部材変形部が弾性復帰して広がり、雌継手孔部の端部２２ａに掛合する。
【選択図】図１

Description

本発明は、トンネル等の土木構造物に用いられるセグメント同士を連結するためのリング継手に関するものである。

トンネル工法として、主要な工法の一つであるシールド工法は、シールドを地中に推進させ、シールド外殻及びセグメントにより保持しながら土砂の崩壊を防ぎ、トンネルを構築する工法である。

シールド工法において、リング状のセグメント部材であるセグメントリングを軸方向に連結していくリング継手の従来技術１として、図７にボルト接合継手を示す。このボルト接合継手は、各セグメントリング１０５、１０６に孔をあけ、ボルト１０１とナット１０３により締め付けを行って接合するものである。図において、１０４はワッシャである。

又、従来技術２として、図８に特許文献１の継手部材を示す。これは、継手部材２１０が、一方のセグメント２０１から一部が突出して設けられる雄継手２２０と、他方のセグメント２０２に設けられる雌継手２３０とを備え、雄継手２２０は、先端に向うほど径が小さくなる形状の頭部２２１を有し、雌継手２３０は、弾性変形可能な板体２３２と、各板体の先部から内側に向って突出して、雄継手２２０の頭部２２１を挿入した際に、雄継手２２０の底部２２１ａに掛合する掛合部２３２ａを備えており、雄継手２２０を雌継手２３０に挿入することにより接合するものである。図において、２０１ａ、２０２ａは、それぞれセグメント２０１、２０２相互の接合面、２３２ｂは、雌継手２３０の板体２３２相互間の隙間である。

又、特許文献２には、先細の先端部を有するテーパー状円柱ピンの胴部のくびれに、ばねで付勢された一対の留め金を上下から挿入するようにしたリング継手が記載され、特許文献３には、円筒形の部材厚が先端部になるに従い徐々に薄く形成されるように内周面にテーパーが設けられた雄型部材を、先端部及び底部に比べ中央部の断面を小さくした雌穴に挿入するようにされた継手が記載され、特許文献４には、鋼殻セグメントにおけるトンネル円周方向継手部材を、相対する部材間で接触可能な組立時位置決めガイド兼用の係合凹部と係合凸部を有する継手部板状鋼材で構成した複雑な構造の鋼殻セグメントが記載され、特許文献５には、円筒くぼみ付き雄と円筒状に配置された引掛けばねを組合せた継手金具が記載され、特許文献６には、円筒くびれ付き雄と円筒状に配置された板ばねを組合せたセグメントの接合構造が記載され、特許文献７には、底部に向かって断面が徐々に広がるテーパー形状の内周面を有する固定孔が設けられた雌型部材と、前記固定孔と嵌合する外形の雄型部材を組合せた継手が記載されている。

特開２００２−１０６２９２号公報 特開２００３−３２８６９３号公報 特開２００３−１９３７９７号公報 特開２００２−８１２９７号公報 特開２００１−１０７６８８号公報 特開平１０−８２２８３号公報 特開２００３−２６２０９２号公報

しかしながら従来技術１のボルト接合継手は、接合面の孔位置を正確に合わせなければならないという問題がある。又、一般に、ボルトの締め付け作業を狭小空間且つ高所で行う必要がある。このような場合は、ボルトの締め付け作業が煩雑且つ困難となり、多大な時間と費用が必要となる。

一方、従来技術２に関しては、雄継手２２０及び雌継手２３０がテーパー形状を有しており、又、雌継手２３０の部品数も多いため、継手の加工及び製作がコスト高となる。セグメント工法においては数多くのリング継手が必要であり、継手のコスト高は大きな問題となる。

更に、特許文献２乃至７に記載の従来技術も、構造が複雑で、大部分が雌継手に対して複雑な加工が必要だったり、施行が容易でないという問題点を有していた。

本発明は、前記従来の問題点を解決するべくなされたもので、雌継手に対して複雑な加工を行なう必要が無く、安価で、且つ、施工が容易な嵌合継手を提供することを課題とする。

本発明は、トンネル壁体を構築するセグメントをトンネル軸方向に連結するためのリング継手であって、トンネルの軸方向に位置する２つのセグメント部材のうち、一方のセグメント部材に設けられた雄継手と、前記一方のセグメント部材と相対する面に位置する他方のセグメント部材に設けられた雌継手とにより構成され、前記雄継手は、その一部である雄継手軸部が前記雌継手と嵌合する方向に突出した状態で、前記一方のセグメント部材に設置され、該雄継手軸部の表面に先端部を固定した板部材固定部と弾性変形可能な板部材変形部を有する板部材を配設し、前記雌継手は、前記板部材変形部が、窄まることにより前記雄継手を挿通できる大きさの雌継手孔部を有し、且つ挿通後、前記板部材変形部が弾性復帰して広がり、雌継手孔部の端部に掛合することを特徴とする嵌合継手により、上記課題を解決したものである。

前記雄継手軸部を板状又は角柱状体として、特別な加工を不要とし、製造や、溶接や、穴あけ加工を容易としてもよい。

又、前記板部材変形部は板部材を途中で折り曲げたものとしてもよい。

又、前記板部材変形部が前記雌継手孔部の端部に掛合後、該板部材変形部が開いたり、ずれたりすることを回避するために、前記雌継手に板部材変形部固定板を設けるようにしてもよい。

又、前記板部材固定部と前記板部材変形部との境界部付近に切り欠き部を設けるようにしてもよい。

更に、前記雄継手及び雌継手を鋼製としてもよい。

更に又、前記板部材をばね鋼としてもよい。

本発明においては、雄継手軸部の表面に単純な形状の板部材を配設すると共に、雌継手は、孔部と必要に応じて固定板だけの極めて単純な構造であるので、雌継手に対して複雑な加工などを行なう必要がない。更に、本発明の雄継手軸部は突出しているので、板部材の配設が容易であり、先行特許文献のように、奥まった雌継手に対して複雑な加工を施したり、精度よく部分を配設したりする必要が無く、安価である。

更に、本発明による嵌合継手においては、雄継手を雌継手に挿入するだけで継手が嵌合し、セグメントの連結が可能となるため、ボルト接合継手のようにボルトの締め付け作業が不要となる。又、雄継手軸部に対し、雌継手孔部の径を所定のクリアランスを設けて設定してあるので、２つのセグメント部材間の継手位置に多少のずれが生じている場合でも、セグメントの連結が可能となる。以上により、ボルト接合継手など従来技術と比較して現場における施工作業が軽減され、工費と工期の低減効果が得られる。

更に、請求項２による嵌合継手においては、非常に単純な板状又は角柱状の部材から構成され、特別な加工（例えば円筒状、円錐状など）が不要である。又、単純な板状又は角柱状の部材であるため、溶接接合などの作業が容易である。更に、深さ方向に等径でテーパーが無いので、雌継手孔部の孔あけ加工も単純である。以上より、継手の製作コストの低減、施工性向上の効果が得られ，製作精度の確保も容易となる。

特に、請求項５の嵌合継手によれば、上記効果に加えて、切り欠き部があることにより、比較的小さい力でスムーズに挿入できるので、請求項１の構造よりも板部材の板厚を少し大きく設定することが可能となる。又、切り欠き部があることにより、板部材変形部の角度が大きくなって確実に雌継手孔部の端部に掛合し、嵌合後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を板部材変形部から板部材固定部へ確実に伝達できる。以上により、スムーズな挿入性と大きな引き抜き耐力を得られる継手構造とすることができる。

本発明による嵌合継手を対象とした実験及び解析によると、請求項１の嵌合継手の場合、雄継手を雌継手に挿入する時の力を１とすると、嵌合後の引き抜き耐力は約２.８倍となる。又、請求項５の嵌合継手の場合、請求項１の雄継手を雌継手に挿入する時の力を１とすると、請求項５の雄継手を雌継手に挿入する時の力は約０.２５倍となる。又、嵌合後の引き抜き耐力は約６倍となる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態を詳細に説明する。

図１（Ａ）、（Ｂ）に、セグメント部材１と２を嵌合する前の本発明の請求項１に係る第１実施形態の雄継手１０及び雌継手２０の（Ａ）Ａ−Ａ線に沿う側面から見た断面図、及び、（Ｂ）Ｂ−Ｂ線に沿う上面から見た断面図を示す。トンネルの軸方向に位置する２つのセグメント１、２のうち、一方（図の右側）のセグメント部材１には雄継手１０が設けられ、他方（図の左側）のセグメント部材２には雌継手２０が設けられている。

雄継手１０は、雄継手固定板１２、雄継手軸部１４、板部材１６から構成され、雄継手固定板１２によりセグメント部材１と固定されている。雄継手軸部１４は、剛性及び耐荷力の高い板状体であり、雌継手２０と嵌合する方向に突出した状態で設置されている。雄継手軸部１４の表面（図では上下の両面）には板部材１６が取り付けられている。板部材１６は、先端部を雄継手軸部１４に固定された板部材固定部１６ａと、弾性変形可能な板部材変形部１６ｂから構成されている。

雌継手２０は、セグメント部材２に設けられた雌継手孔部２２と、セグメント部材２に固定された板部材変形部固定板２４から構成されている。雌継手孔部２２は、板部材変形部１６ｂが窄まることにより雄継手１０を挿通できる大きさを有し、且つ、雄継手挿通後、板部材変形部１６ｂが弾性復帰して広がり、雌継手孔部２２の端部２２ａに掛合する大きさに設定されている。又、板部材変形部固定板２４は、雄継手挿通後、板部材変形部１６ｂが開いたり、ずれたりすること回避するために設けられる。

図２に、雄継手１０を雌継手２０に挿入中の状態を示す。雄継手１０を雌継手２０に挿入する際には、板部材変形部１６ｂが矢印Ｃのように変形して折り畳まれる。挿通後は、図３（Ａ）、（Ｂ）に示す如く、板部材変形部１６ｂが矢印Ｄのように開き、雌継手孔部２２の端部２２ａと板部材変形部固定板２４により嵌合される。これにより、嵌合後に２つのセグメント１、２に引き抜き力が作用した場合でも、セグメントを連結した状態を維持できる。又、雄継手軸部１４に対し、雌継手孔部２２の径を所定のクリアランスを設けて設定してあるので、セグメント部材１とセグメント部材２間の継手位置に多少のずれが生じている場合でも、セグメントの連結が可能となる。

なお、本実施形態において、雄継手軸部１４の形状は、板状体としたが、これに限らず、一部に円形や楕円形断面を有する棒状としてもよい。雌継手孔部２２についても同様である。又、雄継手軸部１４は、雄継手固定板１２を用いずに、セグメント部材１に直接設置しても構わない。

また、板部材１６の個数は、２個に限定することなく、２個以上の複数個設けても構わない。板部材１６の設置位置については、雄継手軸部１４の表面であれば特に限定されない。

次に、図４に、請求項５に係る本発明の第２実施形態を示す。この第２実施形態は、板部材１６について、その雄継手軸部１４への固定部１６ａと板部材変形部１６ｂとの境界部付近に滑らかな切り欠き部１６ｃを設ける構造としたものである。

この切り欠き部１６ｃがあることにより、雄継手１０を雌継手２０に挿入する際に、図５に矢印Ｃで示すように、板部材変形部１６ｂがスムーズに変形して折り畳まれ、比較的小さい力でスムーズに挿入できるので、請求項１の構造よりも板部材１６の板厚を少し大きく設定することが可能となる。又、図６に示すように、切り欠き部１６ｃがあることにより、板部材変形部１６ｂの角度が大きくなって、矢印Ｄで示す如く、確実に雌継手孔部２２の端部２２ａに掛合し、嵌合後に引き抜き力が作用した場合でも、断面力を板部材変形部１６ｂから板部材固定部２４へ確実に伝達できる。以上により、スムーズな挿入性と大きな引き抜き耐力を得られる継手構造とすることができる。

本発明の請求項１に係る嵌合継手の第１実施形態の嵌合前の状態を示す（Ａ）側面から見た断面図及び（Ｂ）上面から見た断面図 第１実施形態の雄継手を雌継手に挿入中の状態を示す側面から見た断面図 同じく嵌合後の状態を示す（Ａ）側面から見た断面図及び（Ｂ）上面から見た断面図 本発明の請求項５に係る嵌合継手の第２実施形態の嵌合前の状態を示す側面から見た断面図 第２実施形態の雄継手を雌継手に挿入中の状態を示す側面から見た断面図 第２実施形態において嵌合後に引き抜き力が作用した場合の継手の状態を示す側面から見た断面図 従来技術１を示す側面から見た断面図 従来技術２を示す（Ａ）側面図及び（Ｂ）断面図

符号の説明

１、２…セグメント部材
１０…雄継手
１２…雄継手固定板
１４…雄継手軸部
１６…板部材
１６ａ…板部材固定部
１６ｂ…板部材変形部
１６ｃ…切り欠き部
２０…雌継手
２２…雌継手孔部
２２ａ…端部
２４…板部材変形部固定板

Claims (7)

1. トンネル壁体を構築するセグメントをトンネル軸方向に連結するためのリング継手であって、
   トンネルの軸方向に位置する２つのセグメント部材のうち、一方のセグメント部材に設けられた雄継手と、前記一方のセグメント部材と相対する面に位置する他方のセグメント部材に設けられた雌継手とにより構成され、
   前記雄継手は、その一部である雄継手軸部が前記雌継手と嵌合する方向に突出した状態で、前記一方のセグメント部材に設置され、該雄継手軸部の表面に先端部を固定した板部材固定部と弾性変形可能な板部材変形部を有する板部材を配設し、
   前記雌継手は、前記板部材変形部が、窄まることにより前記雄継手を挿通できる大きさの雌継手孔部を有し、且つ挿通後、前記板部材変形部が弾性復帰して広がり、雌継手孔部の端部に掛合することを特徴とする嵌合継手。
2. 前記雄継手軸部が板状又は角柱状体であることを特徴とする請求項１に記載の嵌合継手。
3. 前記板部材変形部が板部材を途中で折り曲げたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の嵌合継手。
4. 前記板部材変形部が前記雌継手孔部の端部に掛合後、該板部材変形部が開いたり，ずれたりすることを回避するために、前記雌継手に板部材変形部固定板を設けることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の嵌合継手。
5. 前記板部材固定部と前記板部材変形部との境界部付近に切り欠き部を設けることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の嵌合継手。
6. 前記雄継手及び雌継手が鋼製であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の嵌合継手。
7. 前記板部材がばね鋼であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の嵌合継手。

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