JP2007056555A - Joint between members - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構築物などの部材どうしを連結するための部材間継手の構造に関するもので、例えばシールドトンネルに用いられるセグメントやユニット化した建築構造部材の連結などに利用することができる。 The present invention relates to a structure of a joint between members for connecting members such as a structure, and can be used for connecting a segment used for a shield tunnel or a united building structure member, for example.
従来、構築物の部材間継手としては、ボルトとナットを用いた方法が良く知られている。シールドトンネルに用いられるセグメントの連結についてもこの方法による結合が一般的であるが、組立てをロボット化するためには、ボルト接合は作業が煩雑であるため、きわめて高度な技術を要し、コストも割高となる。 Conventionally, a method using bolts and nuts is well known as a joint between members of a structure. This method is also commonly used for connecting segments used in shield tunnels. However, in order to robotize the assembly, bolt joining is complicated and requires extremely advanced technology and costs. It becomes expensive.
このため、ボルトとナットを使わずに、所定の強度を有するボルトレス継手構造が開発されている。ボルトレス継手を使ったセグメントの接合は、セグメントピースを組立てる際に、既設のセグメントピースに対して、次に接合すべきセグメントピースをシールドマシンの推進用のジャッキを用いてトンネル軸方向に押し込む方法が多く、一般的にワンパス嵌合と呼ばれている。 For this reason, a boltless joint structure having a predetermined strength has been developed without using bolts and nuts. Joining segments using boltless joints is a method of pushing the segment piece to be joined next to the existing segment piece in the tunnel axis direction using a jack for propulsion of the shield machine when assembling the segment piece. Many are commonly referred to as one-pass mating.
この方法では、隣接するセグメントのリング間の接合と、ピース間の接合を同時に行うことができる。 In this method, joining between the rings of adjacent segments and joining between pieces can be performed simultaneously.
これらのうち、ピース間に用いられる継手に関し、例えば、特許文献1には、T型形状をなすオス継手と摺動可能な勾配部材をもつメス継手からなり、前記勾配部材が所定以上の力を受けることで固定機能を失う仮留め部材で所定の位置に仮固定されている継手が記載されている。
Among these, regarding the joint used between the pieces, for example,
図4は特許文献1に示されたものと同様の継手である。この継手構造では、挿入力が与えられることにより、継手面間に締結力が導入され、部材どうしを結合することができる。このとき、図5に示すようなプロセスで接合される。以下に接合のプロセスを簡単に説明する。なお、T型部材3が付いている方がオス継手1、嵌合溝(スリット)4が入っている方がメス継手2である。
FIG. 4 shows a joint similar to that shown in
まず、継手面どうしが接するように、オス継手1側のT型部材3をメス継手2の嵌合溝4に向かう方向に設置し、油圧ジャッキ等を使って継手面と平行な方向に挿入力を与える(図5(a)参照)。
First, the T-
次に、T型部材3が嵌合溝4を通り(図5(b)参照)、勾配部材5と接触すると(図5(c)参照)、その勾配による楔効果により、継手間に締結力が導入される。
Next, when the T-
さらに挿入力を増加させると、勾配部材5を仮固定している仮留め部材6が破壊に至り、勾配部材5が摺動可能な状態となるので、そのまま所定の位置まで押し込んで嵌合が終了する(図5(d)参照)。
If the insertion force is further increased, the
このとき、仮留め部材5のせん断耐力を調節することで、挿入力や締結力を制御することが可能である。
At this time, it is possible to control the insertion force and the fastening force by adjusting the shear strength of the
また、特許文献2には、オス継手に設けられた概略T字状のフランジ部分およびウェブ部分をメス継手に嵌入すると、オス継手のフランジと接触し、嵌入が進むにつれて、接触力が増加するテーパー面を有する部材が設けられ、接触力が所定値を超えて大きくなると、変形を生じてテーパー部材の摺動を生じさせるように設けられた保持部材からなる継手が示されている。さらに、保持部材として、せん断キー、せん断ピン、引張りピン、座屈材等が挙げられている。
Further, in
一方、リング間継手については、例えば特許文献3に記載されているように、一方の継手面から突出する棒状のオス継手を他方の継手面に挿入孔を形成するメス継手に嵌合し、メス継手内に設けられた楔部材などで固定する形式のものが種々開発されている。
On the other hand, for the inter-ring joint, as described in
上述したワンパス嵌合の例として、例えばこの特許文献3に示されている継手をリング間の継手に用い、特許文献1や特許文献2に示されている継手をセグメントピース間の継手に用いるとワンパス嵌合可能な継手の組合せとなる。
シールドトンネルにおいて、図6に示すような、リングを形成するとき最後に挿入される継手面に勾配のついたセグメントピース(以下、「Kセグメント」という。)を嵌合する際、勾配の影響や両隣のセグメントピース(以下、「Bセグメント」という。)を同時に接合することの影響等により、締結力が十分に導入されなかったり、ジャッキ推力が想定以上に大きくなったりする問題が生じることがある。 In a shield tunnel, as shown in FIG. 6, when a segment piece (hereinafter referred to as “K segment”) having a gradient is fitted to a joint surface to be inserted last when a ring is formed, the influence of the gradient or Due to the effect of joining the adjacent segment pieces (hereinafter referred to as “B segment”) at the same time, there may be a problem that the fastening force is not sufficiently introduced or the jack thrust becomes larger than expected. .
例えば、施工誤差などにより、Bセグメント間隔が所定よりも広く設置されていたとすると、図7(a)の状態から嵌合が進むと、図7(b)に示すように、オス継手のT型部材3とメス継手2の勾配部材5は接触しているが、継手面どうしは隙間g1が生じ、接していないという状態になる。
For example, if the B segment interval is set wider than a predetermined value due to construction errors, etc., when fitting proceeds from the state shown in FIG. 7 (a), as shown in FIG. Although the
このときBセグメントは他の既設セグメントピースによって、ほとんど固定された状態であるため、楔効果で引き寄せたとしても、継手面どうしが接触する前に仮留め部材6が破壊する可能性がある。
At this time, since the B segment is almost fixed by other existing segment pieces, even if the B segment is pulled by the wedge effect, the
そのような場合に、仮留め部材6の破壊後、さらにKセグメントを押し込むと、図7(c)に示すように、メス継手2と勾配部材5の間の摺動面7に隙間g2が生じ、継手は不安定な状態になる。
In such a case, when the K segment is further pushed after the
次に、勾配部材5が不安定になるのを防ぐため、挿入荷重の方向と勾配部材5のスライドする方向が平行になるような構造を考える。特許文献2においては、セグメントの嵌入方向に対し継手面が傾斜している場合、摺動面を嵌入方向に一致させるために、メス継手の顎部分のうち接触部分を除いた他の部分をテーパー形状としている。
Next, in order to prevent the
これと同様な構造として、図8(a)に示すようにメス継手2の内部をあらかじめ摺動面7の勾配をなくすような形状としておいたとする。このとき、仮留め部材6の破断後そのまま挿入を続けると、勾配部材5が不安定になることはないが、やがて図8(c)に示すように、継手面どうしが接触することで、勾配部材5がT型部材3に噛み込むことになり、所定の位置まで挿入できないか、もしくはT型部材3を無理やり広げるような相当大きな挿入力が必要となる。なお、図8の構造は製作コストの面でも実用的ではない。
As a structure similar to this, it is assumed that the inside of the
本発明は上述のような課題の解決を図ったものであり、シールドトンネルのKセグメント嵌合の場合のように、その形状や使用位置の関係などから、従来の構造では安定した接合部が得難い箇所についても、過大な挿入力を必要とすることなく容易に接合できる施工性、安定性に優れた部材間継手を提供することを目的としている。 The present invention is intended to solve the above-described problems, and it is difficult to obtain a stable joint portion with the conventional structure because of the relationship between the shape and the use position, as in the case of the K-segment fitting of the shield tunnel. An object of the present invention is to provide a joint between members excellent in workability and stability that can be easily joined without requiring an excessive insertion force.
本発明の部材間継手は、互いに接合しようとする一方の部材の継手面に形成された嵌合溝を有するメス継手と、他方の部材の継手面から突出し、前記メス継手の嵌合溝の溝連続方向に沿って嵌合されるオス継手とを有し、前記オス継手には前記メス継手の嵌合溝への嵌合により前記継手面どうしを引き寄せる方向の勾配を有する勾配部が形成されており、前記メス継手の嵌合溝内の所定位置には、前記オス継手の勾配部に対応する勾配を有しオス継手の勾配部と当接する勾配部材が、所定以上の力を受けることで固定機能を失う仮留め手段によって仮固定され、固定機能を失うことで該嵌合溝の溝連続方向に摺動可能となっている部材間継手において、前記勾配部材が前記メス継手と当接して第1摺動面を形成する第1勾配部材と、前記第1勾配部材と当接して第2摺動面を形成する第2勾配部材とからなり、前記第1勾配部材が前記メス継手の嵌合溝内の所定位置に、所定以上の力を受けることで固定機能を失う第1仮留め手段によって仮固定され、固定機能を失うことで前記第1摺動面で該嵌合溝の溝連続方向に摺動可能となっており、前記第2勾配部材が前記第1勾配部材に、所定以上の力を受けることで固定機能を失う第2仮留め手段によって仮固定され、固定機能を失うことで前記第2摺動面で摺動可能となっており、前記第2勾配部材が前記オス継手の勾配部に当接し、前記第1勾配部材と第2勾配部材によって前記オス継手の勾配部に対応する勾配が形成されていることを特徴とするものである。 The inter-member joint of the present invention includes a female joint having a fitting groove formed on a joint surface of one member to be joined to each other, and a groove of the fitting groove of the female joint protruding from the joint surface of the other member. A male joint that is fitted along a continuous direction, and the male joint is formed with a gradient portion having a gradient in a direction in which the joint surfaces are drawn together by fitting into the fitting groove of the female joint. In addition, a gradient member that has a gradient corresponding to the gradient portion of the male joint and is in contact with the gradient portion of the male joint is fixed at a predetermined position in the fitting groove of the female joint by receiving a force exceeding a predetermined value. In the joint between members which is temporarily fixed by the temporary fixing means losing the function and is slidable in the groove continuous direction by losing the fixing function, the gradient member comes into contact with the female joint and A first gradient member forming one sliding surface; and the first And a second gradient member that forms a second sliding surface in contact with the distribution member, and the first gradient member is fixed to a predetermined position in the fitting groove of the female joint by receiving a predetermined force or more. Temporarily fixed by the first temporary fixing means that loses function, and by losing the fixing function, the first sliding surface can slide in the groove continuous direction of the fitting groove, and the second gradient member is The first gradient member is temporarily fixed by the second temporary fixing means that loses the fixing function by receiving a force of a predetermined level or more, and can be slid on the second sliding surface by losing the fixing function, The second gradient member is in contact with the gradient portion of the male joint, and a gradient corresponding to the gradient portion of the male joint is formed by the first gradient member and the second gradient member.
このように、2段に勾配部材と仮留め部材を配することで、勾配部材が不安定な挙動を示したり、勾配部材が噛み込んで挿入荷重が相当大きくなるといった施工上の問題を解消することが可能となる。 As described above, by arranging the gradient member and the temporary fixing member in two stages, the gradient member exhibits an unstable behavior or the construction problem such that the gradient member bites and the insertion load becomes considerably large is solved. It becomes possible.
メス継手と第1勾配部材および第1勾配部材と第2勾配部材とは、荷重が加わらない状態ではそれぞれ第1および第2仮留め手段で固定され相対的なすべりがないが、オス継手から第2勾配部材、さらに第2勾配部材から第1勾配部材に力が加わると、これらの摺動面において徐々にすべりが生じ、所定以上の力を受けて仮留め手段が固定機能を失うことになる。 The female joint, the first gradient member, and the first gradient member and the second gradient member are fixed by the first and second temporary fixing means, respectively, in the state where no load is applied, and there is no relative slip. When force is applied to the first gradient member from the second gradient member and further from the second gradient member, slippage occurs gradually on these sliding surfaces, and the temporary fixing means loses its fixing function upon receiving a force exceeding a predetermined value. .
第1および第2仮留め手段としては、特許文献1における仮止めボルトのようにボルトのせん断荷重で管理するものや、特許文献2におけるせん断ピン、せん断キー、引っ張りピン、座屈材などのように、オス継手の挿入嵌合の際に所定以上の力を受けることで固定機能を失う各種の仮留め手段が利用可能である。
As the first and second temporary fixing means, the one managed by the shear load of the bolt like the temporary fixing bolt in
請求項2は、請求項1の部材間継手において、前記第1仮留め部材が固定機能を失う力よりも前記第2仮留め部材が固定機能を失う力が小さくなるように設定してあることを特徴とするものである。 According to a second aspect of the present invention, in the inter-member joint according to the first aspect, the force at which the second temporary fixing member loses the fixing function is set smaller than the force at which the first temporary fixing member loses the fixing function. It is characterized by.
また、請求項3は、請求項1または2の部材間継手において、部材どうしを接合するために作用させる外力の方向と部材どうしの継手面のなす角度が鋭角であり、前記角度が前記第1勾配部材の勾配とほぼ一致することを特徴とするものである。 According to a third aspect of the present invention, in the inter-member joint according to the first or second aspect, the angle formed between the direction of the external force applied to join the members and the joint surface of the members is an acute angle, and the angle is the first angle. It is characterized by substantially matching the gradient of the gradient member.
これら請求項2、請求項3の特徴を有することで、第1および第2仮留め部材が破断する順序をほぼ特定することができ、設計が容易となる。 By having the features of the second and third aspects, the order in which the first and second temporary fixing members are broken can be substantially specified, and the design is facilitated.
この他、これらの勾配部材の摺動面に摩擦抵抗を低減するための処理を施すことにより、さらに挿入力を抑制し、安定したセグメントピースの嵌合が可能となる。 In addition, by applying a treatment for reducing the frictional resistance to the sliding surfaces of these gradient members, the insertion force can be further suppressed and the segment pieces can be stably fitted.
メス継手と第1勾配部材、あるいは第1勾配部材と第2勾配部材との摺動面に対する摩擦抵抗を低減するための処理としては、フッ素樹脂などの樹脂加工によるコーティングの他、摺動面の平滑度を上げたり、あるいは逆に表面に細かい凹凸を設け接触面積を低減するなどの表面加工を施す方法、摺動面に摩擦低減材料を塗布することなどが考えられる。 The treatment for reducing the frictional resistance against the sliding surface between the female joint and the first gradient member or between the first gradient member and the second gradient member includes coating of the sliding surface in addition to coating by resin processing such as fluororesin. It is conceivable to increase the smoothness or, on the contrary, apply a surface treatment such as providing fine irregularities on the surface to reduce the contact area, or applying a friction reducing material to the sliding surface.
本発明の部材間継手によれば、互いに接合しようとする部材の継手面に形成されたオス継手をメス継手に嵌合して行く際、オス継手を容易にかつ確実に所定の位置まで嵌合でき、それにより所定の締結力を確保して接合することができる。 According to the inter-member joint of the present invention, when the male joint formed on the joint surface of the members to be joined to each other is fitted to the female joint, the male joint is easily and surely fitted to a predetermined position. Thus, a predetermined fastening force can be secured and joining can be performed.
また、その際、ジャッキ等を用いて部材をスライドさせる必要があるが、そのジャッキ推力を小さくすることができる。 At that time, it is necessary to slide the member using a jack or the like, but the jack thrust can be reduced.
したがって、実施工に本発明の継手構造を採用することにより、現場での作業が効率化されるとともに施工の高速化を図ることができ、施工コストの縮減にも寄与する。 Therefore, by adopting the joint structure of the present invention in the construction work, the work at the site can be made more efficient and the construction speed can be increased, which contributes to the reduction of construction costs.
特に、シールドトンネルのKセグメント嵌合の場合に、本発明の継手構造を利用すれば、Bセグメントの間隔が施工誤差により、若干広くなったり狭くなったりしても、勾配部材が抜け落ちたり、噛み込んだりといった問題が生じず、挿入力も過大とならずに安定したセグメントピースの嵌合が実施できる。 In particular, when the joint structure of the present invention is used in the case of K-segment fitting of a shield tunnel, even if the interval between the B segments is slightly widened or narrowed due to construction errors, the gradient member falls off or bites. The segment piece can be stably fitted without causing an excessive insertion force.
以下、本発明の具体的な実施形態を、添付した図面に基づいて説明する。図示した実施形態は、本発明の部材間継手を図6で説明したシールドトンネルのKセグメント嵌合に適用した場合であり、その場合、Bセグメントまで施工されたとき、Bセグメントの間隔は施工誤差などによって所定の位置より広いときと狭いときが考えられる。 Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. The illustrated embodiment is a case where the joint between members of the present invention is applied to the K segment fitting of the shield tunnel described in FIG. 6, and in that case, when the construction is performed up to the B segment, the interval between the B segments is a construction error. Depending on the situation, it can be considered when it is wider or narrower than a predetermined position.
そこで、それぞれの場合について、本発明の構造ではどのような挙動になるのかを以下に説明する。 Therefore, in each case, the behavior of the structure of the present invention will be described below.
図1はBセグメントの設置が所定の位置よりも広い場合のプロセスを示したものである。 FIG. 1 shows a process in the case where the installation of the B segment is wider than a predetermined position.
本ケースでは、図1(a)の状態から、図1(b)に示すように、継手面が接触する前にオス継手1のT型部材3と第2勾配部材5が接触すると考えられる。このとき、Bセグメントはほぼ固定されているため、第1および第2勾配部材5a,5bによって若干引き寄せられるものの、継手面が接触するところまでは引き寄せられないとする。
In this case, from the state of FIG. 1A, it is considered that the T-shaped
図1(c)では、まず第2仮留め部材6bが破断し、第1および第2勾配部材5a、5bどうしが接している第2摺動面7bでスライドする。そして、そのままKセグメントを押し込むと、今度は継手面どうしが接触することとなる。
In FIG. 1C, first, the second
このとき、継手面どうしの相対的な関係でみると、勾配部材が第1および第2勾配部材5a、5bと2段になっていることと、継手面に外力からの圧縮力が働くこと以外はほとんど従来の継手と同様で、継手面に沿って接合される。
At this time, in terms of the relative relationship between the joint surfaces, the gradient members are in two stages with the first and
したがって、最後に図1(d)に示すように、第1仮留め部材6aが破断し、Kセグメントが所定の位置まで挿入されることで嵌合が終了する。
Accordingly, finally, as shown in FIG. 1 (d), the first
次に、図2はBセグメントの設置が所定の位置よりも狭い場合のプロセスを示したものである。 Next, FIG. 2 shows a process when the installation of the B segment is narrower than a predetermined position.
本ケースでは、図2(a)の状態から、図2(b)に示すように、オス継手1のT型部材3と第2勾配部材5bが接触する前に継手面が接触し、Bセグメントが押し広げられながらKセグメントが挿入される。この状態から更に押し込むと、図2(c)のようにT型部材3と第2勾配部材5bが接触する。
In this case, from the state of FIG. 2 (a), as shown in FIG. 2 (b), the joint surface comes into contact before the T-shaped
すると、継手面に圧縮力は入っているが、セグメントピースどうしを相対的にみると、従来の継手と同様の状態であることが分かる。つまり、2段になっている第1および第2勾配部材5a、5bが1つの勾配部材として機能し、図2(d)のように第1仮留め部材6aが破断し、Kセグメントが所定の位置まで挿入されることで嵌合が終了する。
Then, although the compressive force is contained in the joint surface, it can be seen that the segment pieces are in a state similar to that of the conventional joint when the segment pieces are viewed relatively. That is, the first and
以上のように、本継手を使用すると、Bセグメントの間隔が施工誤差により、若干広くなったり狭くなったりしても、勾配部材が抜け落ちたり、噛み込んだりといった問題が生じない。 As described above, when this joint is used, even if the interval between the B segments is slightly widened or narrowed due to a construction error, there is no problem that the gradient member falls off or gets caught.
この場合、具体的には、図3に示すようにそれぞれの継手面に2箇所ずつ上下にオス継手1、メス継手2を配することで、Kセグメントをトンネル軸方向に挿入するだけで、4箇所の継手が同時に接合されることになる。
In this case, specifically, as shown in FIG. 3, by disposing the
なお、第1および第2勾配部材5a、5bの摺動面、あるいはそのいずれかにコーティング材を塗布するなどして、摺動面の摩擦抵抗を低減することにより、さらに挿入力が抑制され、安定したセグメントピースの嵌合が実施できる。
The insertion force is further suppressed by reducing the frictional resistance of the sliding surface, such as by applying a coating material on the sliding surfaces of the first and
1…オス継手、2…メス継手、3…T型部材、4…嵌合溝(スリット)、5…勾配部材、5a…第1勾配部材、5b…第2勾配部材、6…仮留め部材、6a…第1仮留め部材、6b…第2仮留め部材、7…摺動面、7a…第1摺動面、7b…第2摺動面
DESCRIPTION OF
Claims (3)
The direction of the external force applied to join the members and the angle formed by the joint surfaces of the members is an acute angle, and the angle substantially coincides with the gradient of the first gradient member. The joint between members as described.
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WO2011069481A3 (en) * | 2009-12-10 | 2012-06-28 | Bochumer Eisenhütte Heintzmann GmbH & Co. KG | Tubbing works with integrated adjusting element |
KR101327279B1 (en) | 2011-12-13 | 2013-11-08 | 콘티넨탈 오토모티브 일렉트로닉스 유한회사 | Lighting device of cluster panel for vehicle |
JP2019090300A (en) * | 2017-02-27 | 2019-06-13 | Next Innovation合同会社 | Shield segment joint member |
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