JP2010242416A - Joint structure of segment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シールドトンネルの覆工に使用されるセグメントの周方向の継手構造に関するものである。 The present invention relates to a joint structure in the circumferential direction of a segment used for lining a shield tunnel.
従来、複数の円弧板状のセグメントを周方向に接合していくことで円筒状のトンネルの覆工を組み立てるに際して、嵌合方式の連結具が使用されることが知られている(特許文献1,2など参照)。 Conventionally, it has been known that when a cylindrical tunnel lining is assembled by joining a plurality of arcuate plate-shaped segments in the circumferential direction, a fitting-type connector is used (Patent Document 1). , 2 etc.).
この特許文献1,2には、スリットの奥に空洞が形成された鋳物の受け金具に対して、スリットの幅程度の支持体部の先に拡幅された頭部が形成された鋳物の挿入金具を嵌め込むことで連結される嵌合方式の継手構造が開示されている。
In
このように一方のセグメントの端面に設けられた受け金具に対して、端面に挿入金具が設けられた他方のセグメントをトンネルの軸方向にスライドさせ、受け金具と挿入金具とを嵌合させる継手構造は、様々な構造が提案され、開示されている(非特許文献1など参照)。
In this way, a joint structure that slides the other segment with the insertion fitting provided on the end face in the axial direction of the tunnel to the fitting provided on the end face of one segment and fits the receiving fitting with the insertion fitting. Various structures have been proposed and disclosed (see Non-Patent
しかしながら、特許文献1,2に開示されているような嵌合方式の継手構造に使用される連結具は、一体に成形された鋳物の特注品が多く、製造コストが高くなる傾向にある。また、一体成形される鋳物は、重量が大きくなる傾向にあり、セグメントの軽量化の阻害要因となる。
However, the connecting tools used in the fitting-type joint structures disclosed in
また、非特許文献1には、板材を組み合わせることによって挿入金具(M金物)と受け金具(F金物)とが製作されるセグメント間継手が開示されているが、受け金具の平行板の間隔が開く方向(セグメントの厚さ方向)に大きな外力が作用すると、受け金具が変形するおそれがある。
Non-Patent
そこで、本発明は、板材を使うことで軽量かつ安価に製作できるうえに剛性の高いセグメントの継手構造を提供することを目的としている。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a segment joint structure that can be manufactured at a low cost and at a low cost by using a plate material and has high rigidity.
前記目的を達成するために、本発明のセグメントの継手構造は、トンネルの外殻を形成するセグメントの周方向の一方の端面に設けられた挿入金具と、他方の端面に設けられた受け金具とを嵌め合わせるセグメントの継手構造であって、前記挿入金具は、前記トンネルの軸方向と前記周方向とに板面が広がる板状の本体部と、前記一方の端面から前記周方向に突出させた前記本体部の両側の板面の対向する位置に前記軸方向に向けて延設される突条部と、前記セグメントの内部に埋設される前記本体部の板面に対して突出した状態で前記軸方向に延設される定着部とを備え、前記受け金具は、前記本体部の厚さに前記突条部の厚さを加えた突条厚さより広い間隔を開けた一対の平行板によって形成される収容部と、前記他方の端面付近の前記平行板の対向する板面に前記本体部の厚さより広く前記突条厚さより狭い間隔で前記軸方向に延設される一対の歯部と、前記平行板間を前記歯部よりも前記セグメントの内部側で連結させる間隔保持部と、前記セグメントの内部に埋設される前記収容部の外側面に対して突出した状態で前記軸方向に延設される定着部とを備え、前記挿入金具の前記突条部の内側面を前記受け金具の前記歯部の内側面に当接させて前記軸方向に前記セグメントの一方を移動させると、前記挿入金具と前記受け金具とが嵌め合わされることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the segment joint structure of the present invention includes an insertion fitting provided on one end face in the circumferential direction of a segment forming the outer shell of the tunnel, and a receiving fitting provided on the other end face. The insertion fitting is protruded in the circumferential direction from the plate-like main body portion having a plate surface extending in the axial direction and the circumferential direction of the tunnel, and the one end surface. In the state which protruded with respect to the plate | board surface of the said main-body part embed | buried in the inside of the said segment, the protrusion part extended toward the said axial direction in the position where the plate | board surface of both sides of the said main-body part opposes A fixing portion extending in the axial direction, and the metal fitting is formed by a pair of parallel plates spaced apart by a wider width than the thickness of the main body portion plus the thickness of the protruding portion. And the storage portion near the other end surface A pair of teeth extending in the axial direction on the opposing plate surfaces of the row plate at an interval wider than the thickness of the main body portion and narrower than the thickness of the ridge, and between the parallel plates, the segment is more than the tooth portion. An interval holding portion to be connected on the inner side, and a fixing portion extending in the axial direction in a state of protruding from the outer surface of the accommodating portion embedded in the segment, When the inner surface of the protrusion is brought into contact with the inner surface of the tooth portion of the receiving metal and one of the segments is moved in the axial direction, the insertion metal fitting and the receiving metal are fitted together. And
ここで、前記突条部は、前記一方の端面に対して斜めに延設されるとともに、前記歯部は、前記突条部の角度に合致する角度で前記他方の端面に対して斜めに延設される構成とすることができる。 Here, the ridge portion extends obliquely with respect to the one end surface, and the tooth portion extends obliquely with respect to the other end surface at an angle that matches the angle of the ridge portion. It can be set as the structure provided.
また、前記挿入金具と前記受け金具とが当接する面には、四フッ化樹脂塗装又は粉体塗装をそれぞれ施すことができる。 Moreover, tetrafluororesin coating or powder coating can be applied to the surface where the insertion fitting and the receiving fitting contact each other.
このように構成された本発明のセグメントの継手構造は、挿入金具及び受け金具の双方が鋼板などの板材を使って製作される。 In the segment joint structure of the present invention configured as described above, both the insertion fitting and the receiving fitting are manufactured using a plate material such as a steel plate.
このため、軽量かつ安価に継手構造に使用する金具を製作することができる。また、受け金具の平行板間が歯部よりも内部側で間隔保持部によって連結されているため、平行板の間隔が開く方向(セグメントの厚さ方向)の外力に対して確実に抵抗させることができる。 For this reason, the metal fitting used for a joint structure can be manufactured lightweight and cheaply. In addition, since the parallel plates of the metal fittings are connected to each other by an interval holding portion on the inner side of the tooth portion, it is necessary to reliably resist external forces in the direction in which the interval between the parallel plates opens (segment thickness direction). Can do.
さらに、板材に延設される突条部及び歯部の取付位置並びに平行板の間隔は、容易に調整することができるので、様々な形状や大きさのセグメントに迅速に対応させることができる。 Further, the mounting positions of the protrusions and teeth extending on the plate material and the interval between the parallel plates can be easily adjusted, so that it can be quickly adapted to segments of various shapes and sizes.
また、挿入金具の突条部と受け金具の歯部とをセグメントの端面に対して斜めに延設させることで、金具の挿入がし易くなり、セグメントの接合を短時間でおこなうことができるようになり、高速施工が実現できる。 In addition, by extending the ridges of the insertion fitting and the teeth of the receiving fitting obliquely with respect to the end surface of the segment, it becomes easier to insert the fitting and the segments can be joined in a short time. Therefore, high-speed construction can be realized.
さらに、挿入金具と受け金具とが当接する面に四フッ化樹脂塗装又は粉体塗装を施すことで、受け金具に対する挿入金具の摺動時の摩擦抵抗が大幅に低減される。この結果、セグメントの内部に無理な応力を発生させることなく、セグメントをスムーズにトンネルの軸方向に移動させることができる。 Further, by applying tetrafluororesin coating or powder coating to the surface where the insertion fitting and the receiving fitting abut, the frictional resistance when the insertion fitting slides with respect to the receiving fitting is greatly reduced. As a result, the segment can be smoothly moved in the axial direction of the tunnel without generating excessive stress inside the segment.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態のセグメント2の継手構造が設けられるセグメント2,・・・を組み合わせてトンネル1を構築する工程を説明する斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view for explaining a process of constructing a
このセグメント2は、円筒状のトンネル1の外殻を形成する円弧板状の部材で、その周方向の一方の端面2aには、挿入金具3と受け金具4とが並んで設けられ、他方の端面2bには、受け金具4と挿入金具3とが並んで設けられている。
The
この挿入金具3は、図2に示すように、矩形板状の鋼板によって形成される本体部31と、本体部31の両側の板面にそれぞれ延設される四角柱状の鋼製角材によって形成される突条部32,32と、本体部31の端面に板面に直交する向きで固定される定着部としての定着プレート33とから主に構成される。
As shown in FIG. 2, the
この本体部31は、板面がトンネル1の軸方向と周方向とに広がる向きでセグメント2に取り付けられる。すなわち、図2(b)の上下方向がトンネル1の軸方向となり、左右方向がトンネル1の周方向となる。
The
また、突条部32は、図2(a)に示すように、本体部31の厚さ方向となる板面に直交する方向で突出している。この本体部31の厚さ方向は、セグメント2にとっても厚さ方向(トンネル1の径方向)となる。
Moreover, the
さらに、突条部32は、図2(a),(b)に示すように、本体部31のトンネル1周方向の端面付近に設けられる。この突条部32が延設される部分は、図1に示すように、セグメント2の端面2aから周方向に突出されて、セグメント2の外部に露出している。
Further, as shown in FIGS. 2A and 2B, the
また、この突条部32は、図2(b)に示すように、本体部31の端面に対して角度θ1で斜めに傾いて延設されている。この本体部31の端面は、セグメント2の端面2aと平行になるので、この突条部32は端面2aに対して斜めに延設されていることになる。
Further, as shown in FIG. 2 (b), the
さらに、この挿入金具3に対しては、図2(b)で見て下から上に向けて受け金具4が摺動することになるので、この突条部32は、受け金具4への挿入量が増える方向のトンネル1の軸方向に延びるに従って、端面2aから離隔するように斜めに延設されることになる。なお、図2の向きの挿入金具3は、図1では、左側のセグメント2の端面2aの手前側に設けられている。
Furthermore, since the receiving metal fitting 4 slides from the bottom to the top as viewed in FIG. 2B with respect to the insertion fitting 3, the
また、この突条部32は、その外側面と本体部31の板面との間に盛られた隅肉の溶接部34Aによって本体部31に固着されている。さらに、突条部32の長手方向端面は、本体部31の側面よりも少し内側に入った位置で留まっている。
In addition, the
また、定着プレート33は、本体部31の厚さに突条部32,32の厚さを加えた突条厚さより幅の広い矩形の鋼板によって形成されている。この定着プレート33は、本体部31の突条部32,32が延設された側の端面とは反対側のセグメント2の内部に埋設される端面に固定される。
Further, the
すなわち、この定着プレート33は、本体部31の板面に直交する向きで本体部31の端面に当接され、溶接部34B,34Bを介して本体部31に固着される。
That is, the
一方、図3に示した受け金具4は、上記突条厚さより広い間隔を開けた一対の平行板41a,41aによって形成される収容部41と、平行板41a,41aの対向する板面に延設される一対の歯部42,42と、歯部42,42よりもセグメント2の内部側で平行板41a,41a間に架け渡される間隔保持部としての連結板44,44と、平行板41a,41aの端面間に架け渡される定着部としての台座プレート43とから主に構成される。
On the other hand, the
これらの平行板41a,41aは、それらの間に収容される挿入金具3の本体部31と板面が略平行になるように並設され、セグメント2の内部側の平行板41a,41aの端面間には平行板41a,41aの間隔よりも幅の広い鋼板が台座プレート43として取り付けられる。
These
すなわち、この台座プレート43は、セグメント2の内部に埋設される平行板41a,41aのそれぞれの外側面に対して直交する方向(セグメント2の厚さ方向)で突出している。そして、台座プレート43の突出した側面と平行板41aの外側面との間は、隅肉の溶接部45Bを介して接合されている。ここで、この台座プレート43は、定着部として設けられるが、平行板41a,41aの間隔を保持する間隔保持部としても機能する。
That is, the
また、連結板44は、矩形の鋼板によって形成されており、連結板44の長手方向の両端部を、それぞれ平行板41a,41aの側端面に固着することで、平行板41a,41aの間隔は一定に保持される。
Further, the connecting
さらに、歯部42,42は、四角柱状の鋼製角材によって形成され、図3(a),(b)に示すように、台座プレート43を取り付けた収容部41の端面とは反対側の端面付近に延設される。そして、この歯部42,42が設けられる側の収容部41の端面は、セグメント2の他方の端面2bと面一となるように位置合わせされる。
Further, the
また、この一対の歯部42,42は、挿入金具3の本体部31の厚さより広く、かつ上記突条厚さより狭い間隔を開けて対向して延設される。例えばこの歯部42,42間の間隔は、本体部31の厚さより僅かに広く、2mm以下程度の隙間が嵌合後の本体部31との間に確保できる広さとする。
Further, the pair of
さらに、歯部42は、図3(b)に示すように平行板41aの端面に対して角度θ2で斜めに傾いて延設されている。この平行板41aの端面は、上述したようにセグメント2の端面2bと面一になるので、この歯部42は端面2bに対して斜めに延設されていることになる。
Furthermore, as shown in FIG. 3B, the
また、この受け金具4に対して、図3(b)で見て下から上に向けて挿入金具3が摺動することになるので、この歯部42は、挿入金具3を挿入する側からトンネル1の軸方向に延びるに従って、端面2bから離隔するように斜めに延設されることになる。なお、図3の向きの受け金具4は、図1では、右側のセグメント2の端面2bの手前側に設けられている。
Further, since the insertion fitting 3 slides from the bottom to the top as viewed in FIG. 3B with respect to the receiving fitting 4, this
さらに、この歯部42は、その外側面と平行板41aの内側面となる板面との間に盛られた隅肉の溶接部45Aによって平行板41aに固着されている。
Further, the
また、挿入金具3と受け金具4は、表面に四フッ化樹脂塗装又は粉体塗装が施されている。このように四フッ化樹脂塗装又は粉体塗装を施すことによって、挿入金具3と受け金具4とが当接する面間の摩擦抵抗が低減されるうえに、防食効果を得ることができる。
Further, the
そして、以上で説明した挿入金具3と受け金具4は、図4に示すようにセグメント2の端面2a,2bにそれぞれ取り付けられる。なお、このセグメント2は、鋼材とコンクリートとによって工場で一体に製作されるが、図4では鋼材部分の構成を明確にするために、内部に充填されるコンクリートの図示は省略されている。
And the
このセグメント2は、図4(a)に示すように鋼板を側面視円弧状に曲げたスキンプレート21を外周面として形成される。また、スキンプレート21の周方向の端部には、スキンプレート21の内周面に対して略直交する端面2a,2bが鋼板によって形成される。
As shown in FIG. 4A, the
そして、この端面2a,2bには、図4(b),(c)に示すように、挿入金具3と受け金具4とがトンネル1の軸方向に一直線に並んで取り付けられる。
Then, as shown in FIGS. 4B and 4C, the
また、挿入金具3は、図4(a)のセグメント2の右側の端面2aに示すように、突条部32が端面2aから周方向に突出するように取り付けられている。この挿入金具3の周方向の突出長さは、一方のセグメント2の端面2aと他方のセグメント2の端面2bとが当接する状態で、挿入金具3と受け金具4とが嵌合して突条部32の内側面と歯部42,42の内側面が当接する長さに設定される。
Moreover, the
さらに、セグメント2の端面2a,2bには、図4(c)に示すように、受け金具4に隣接して挿入口40となる凹部が形成されている。この挿入口40は、収容部41の平行板41a,41a間の空間に連通されており、挿入口40に挿入金具3の先端を挿入し、セグメント2をトンネル1の軸方向に移動させると、挿入金具3の突条部32,32が受け金具4の収容部41内に収容されることになる。
Furthermore, the end surfaces 2a and 2b of the
また、セグメント2のスキンプレート21の内周面からは、複数の形状保持板22,・・・がトンネル1の中心に向けて延設されている。さらに、セグメント2の内部には、鉄筋23が配筋されている。また、セグメント2の中央には、スキンプレート21の内周面側に、エレクタ装置によってセグメント2を把持させるための把持金具24が取り付けられている。
A plurality of
さらに、セグメント2には、トンネル1の軸方向に円弧状の側面2c,2dが形成されている。また、この側面2c,2dには、トンネル1の周方向に間隔を置いて複数のリング間継手口51,・・・とリング間継手棒52,・・・とがそれぞれ設けられている。
Further, the
このリング間継手棒52は、セグメント2をトンネル1の軸方向に移動させると、対向する位置に先行して配置されているセグメント2のリング間継手口51に挿入されて、トンネル1の軸方向のセグメント2,2間が接合されることになる。
When the
そして、図5は、以上において説明した5体の円弧板状のセグメント2,・・・と、2体のセグメント6,6と、頂上に配置する平面視台形状のセグメント7とによって円筒状に組み立てられたトンネル1の断面図である。
FIG. 5 shows a cylindrical shape by the five arc plate-
ここで、挿入金具3と受け金具4とを嵌合させるには、まずセグメント2を周方向に移動させて挿入金具3を挿入口40に挿入し、その後、トンネル1の軸方向にセグメント2を移動させることになる。このため、トンネル1の一周すべてのセグメントの継手構造を、挿入金具3と受け金具4とによって構成することはできない。
Here, in order to fit the
そこで、トンネル1の下側に配置するセグメント2,・・・は、両端面2a,2bに挿入金具3と受け金具4とを取り付け、最後に挿入するセグメント7は、トンネル1の軸方向の移動のみによって組み付けが行なえるように軸方向の全長にわたる継手にする。
Therefore, the
そして、セグメント2とセグメント7との間に配置されるセグメント6の端面には、それぞれ接合させるセグメント2,7の継手に嵌合する継手を設け、これらのセグメント2,・・・,6,7を組み合わせることで円筒状の覆工が形成できるようにする。
And the joint which fits to the joint of the
次に、本実施の形態のセグメント2の継手構造の作用について説明する。
Next, the effect | action of the joint structure of the
このように構成された本実施の形態のセグメント2の継手構造は、挿入金具3及び受け金具4の双方が鋼板を使って製作される。このため、軽量かつ安価に継手構造に使用する金具(3,4)を製作することができる。
In the joint structure of the
また、受け金具4の平行板41a,41a間が歯部42,42よりも内部側で連結板44によって連結されているため、挿入金具3の本体部31を介して収容部41の内側から平行板41a,41aの間隔が開く方向(セグメント2の厚さ方向)の外力が作用しても、確実に抵抗させることができる。そして、このように平行板41a,41a間を連結板44で繋ぐ構成であれば、剛性の高い受け金具4を精度よく容易に製作することができる。
In addition, since the
さらに、本体部31に延設される突条部32及び平行板41aに延設される歯部42は、鋼板に角材や鋼棒を固着させることで形成されるので、その取付位置又は角度は、設計に応じて容易に変更することができる。さらに、平行板41a,41aの間隔も、容易に調整することができる。このため、トンネル1の大きさ、又はセグメント2の形状が変更になって、所望される挿入金具3及び受け金具4の形状が変更になっても、迅速に対応させることができる。
Furthermore, since the
また、挿入金具3の突条部32と受け金具4の歯部42とをセグメント2の端面2a,2bに対して斜めに延設させることで、金具(3,4)の挿入がし易くなり、セグメント2,2同士の接合を短時間でおこなうことができるようになる。さらに、挿入金具3と受け金具4の嵌合がしやすい構成であれば、セグメント2の組み付け作業の自動化も可能になり、トンネル1工事全体の高速施工が実現できる。
Further, the protrusion (32) of the insertion fitting (3) and the tooth portion (42) of the receiving fitting (4) are extended obliquely with respect to the end faces (2a, 2b) of the segment (2), so that the fitting (3, 4) can be easily inserted. The
また、挿入金具3と受け金具4とが当接する面に、四フッ化樹脂塗装又は粉体塗装を施すことで、受け金具4に対する挿入金具3の摺動時の摩擦抵抗が大幅に低減される。この摩擦抵抗が大きいと、挿入金具3又は受け金具4を固定しているセグメント2の内部にねじれや曲げなどに伴う大きな応力が発生し、セグメント2を損傷させる原因になるが、摩擦抵抗が小さくなれば、セグメント2の内部に無理な応力を発生させることもなくなる。さらに、摩擦抵抗が小さければ、セグメント2を小さな力でスムーズにトンネル1の軸方向に移動させることができる。
Further, by applying tetrafluororesin coating or powder coating on the surface where the
以上、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 The embodiment of the present invention has been described in detail above with reference to the drawings. However, the specific configuration is not limited to this embodiment, and design changes that do not depart from the gist of the present invention are not limited to this embodiment. Included in the invention.
例えば、前記実施の形態では、鋼材とコンクリートとが一体になるように予め工場等で製作される合成セグメントに挿入金具3と受け金具4とを設ける場合について説明したが、これに限定されるものではなく、コンクリート製のセグメント又は鋼製のセグメントに工場等で挿入金具3と受け金具4とを取り付けておくこともできる。また、鋼製のセグメントを使用する場合は、組み付け後にコンクリートを充填することもできる。
For example, in the above-described embodiment, the case where the
また、前記実施の形態では、セグメント2の端面2a,2bのそれぞれに挿入金具3と受け金具4を一つずつ設けたが、これに限定されるものではなく、一方の端面2aに一つ又は複数の挿入金具3を設け、他方の端面2bに一つ又は複数の受け金具4を設けるという構成であってもよい。
Moreover, in the said embodiment, although the
1 トンネル
2 セグメント
2a,2b 端面
3 挿入金具
31 本体部
32 突条部
33 定着プレート(定着部)
4 受け金具
41 収容部
41a 平行板
42 歯部
43 台座プレート(定着部、間隔保持部)
44 連結板(間隔保持部)
θ1,θ2 角度(斜め)
DESCRIPTION OF
4
44 Connecting plate (interval holder)
θ1, θ2 angle (oblique)
Claims (3)
前記挿入金具は、前記トンネルの軸方向と前記周方向とに板面が広がる板状の本体部と、前記一方の端面から前記周方向に突出させた前記本体部の両側の板面の対向する位置に前記軸方向に向けて延設される突条部と、前記セグメントの内部に埋設される前記本体部の板面に対して突出した状態で前記軸方向に延設される定着部とを備え、
前記受け金具は、前記本体部の厚さに前記突条部の厚さを加えた突条厚さより広い間隔を開けた一対の平行板によって形成される収容部と、前記他方の端面付近の前記平行板の対向する板面に前記本体部の厚さより広く前記突条厚さより狭い間隔で前記軸方向に延設される一対の歯部と、前記平行板間を前記歯部よりも前記セグメントの内部側で連結させる間隔保持部と、前記セグメントの内部に埋設される前記収容部の外側面に対して突出した状態で前記軸方向に延設される定着部とを備え、
前記挿入金具の前記突条部の内側面を前記受け金具の前記歯部の内側面に当接させて前記軸方向に前記セグメントの一方を移動させると、前記挿入金具と前記受け金具とが嵌め合わされることを特徴とするセグメントの継手構造。 A joint structure of a segment for fitting an insertion fitting provided on one end face in the circumferential direction of a segment forming the outer shell of the tunnel and a receiving fitting provided on the other end face,
The insertion metal fitting is opposed to a plate-like main body portion having a plate surface extending in the axial direction and the circumferential direction of the tunnel, and plate surfaces on both sides of the main body portion protruding from the one end surface in the circumferential direction. A protrusion extending in the axial direction at a position, and a fixing portion extending in the axial direction in a state of protruding from the plate surface of the main body embedded in the segment. Prepared,
The receiving bracket includes an accommodating portion formed by a pair of parallel plates spaced apart from the thickness of the main body portion plus the thickness of the protruding portion, and the vicinity of the other end surface. A pair of teeth extending in the axial direction on the opposite plate surfaces of the parallel plate at an interval wider than the thickness of the main body and narrower than the thickness of the protrusion, and between the parallel plates, the segment is more than the teeth. An interval holding portion to be connected on the inner side, and a fixing portion extending in the axial direction in a state of protruding from the outer surface of the accommodating portion embedded in the segment,
When one of the segments is moved in the axial direction by bringing the inner surface of the protruding portion of the insertion fitting into contact with the inner surface of the tooth portion of the receiving fitting, the insertion fitting and the receiving fitting are fitted. A joint structure of segments characterized by being combined.
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