JP2015078533A - Composite segment and producing method of composite segment - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、鋼製の円弧版状枠体(鋼殻)内にコンクリートを充填して製造された合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法に関する。 The present invention relates to a synthetic segment manufactured by filling concrete in a steel arc-shaped frame (steel shell) and a method for manufacturing the synthetic segment.
従来、地山に掘削穴を掘削しつつ、その内面に円弧版状のセグメントをトンネル周方向およびトンネル軸方向に複数連結して筒状壁体を構築することによりトンネルを形成するシールド工法において、鋼製の円弧版状枠体(鋼殻)内にコンクリートを充填して製造された合成セグメントが知られている。
このような合成セグメントは、鋼殻の内部にコンクリートが充填されることによって、鋼製部材の腐食が防止されている。また、合成セグメントのコンクリートが内空側に露出する場合には、この内空側の表面を滑らかに形成することができ、トンネル内の流通体の摩擦損失を小さくすることができる。
また、コンクリート内部における内空側に、トンネル周方向に延びる円弧状の主鉄筋を配置し、曲げ耐力を増加させるようにした合成セグメントも知られている(例えば、特許文献1参照)。
Conventionally, in a shield method of forming a tunnel by excavating a drill hole in a natural ground and building a cylindrical wall body by connecting a plurality of arc-shaped segments on the inner surface in the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction, A synthetic segment manufactured by filling concrete in a steel circular arc frame (steel shell) is known.
In such a synthetic segment, corrosion of the steel member is prevented by filling the inside of the steel shell with concrete. Moreover, when the concrete of the composite segment is exposed to the inner space, the inner surface can be smoothly formed, and the friction loss of the flow body in the tunnel can be reduced.
A synthetic segment is also known in which an arc-shaped main reinforcing bar extending in the circumferential direction of the tunnel is arranged on the inner space side in the concrete so as to increase the bending strength (for example, see Patent Document 1).
ここで、トンネルにおいて地山側から土水圧が作用すると、合成セグメントにおける地山側にはトンネル周方向の圧縮力が作用し、内空側にはトンネル周方向の引張力が作用する。そして、この引張力のトンネル径方向の分力(腹圧力)は、主鉄筋に対してトンネル径方向内側に向かって作用するため、円弧状の主鉄筋が直線状に変形し内空側のかぶりコンクリートを剥離させて、急激な耐力低下を引き起こす虞がある。
また、地山側に作用する圧縮力のトンネル径方向の分力はスキンプレート(鋼殻の地山側の鋼板)に対してトンネル径方向外側に向かって作用するため、スキンプレートが面外変形する虞がある。
Here, when soil water pressure acts from the ground side in the tunnel, a compressive force in the circumferential direction of the tunnel acts on the ground side in the composite segment, and a tensile force in the circumferential direction of the tunnel acts on the inner space side. Then, the component force (abdominal pressure) in the tunnel radial direction of this tensile force acts toward the inner side in the tunnel radial direction with respect to the main reinforcing bar, so that the arc-shaped main reinforcing bar deforms linearly and becomes a cover on the inner side. There is a risk that the concrete will be peeled off, causing a sudden decrease in yield strength.
Also, the component force in the tunnel radial direction of the compressive force acting on the natural ground side acts on the skin plate (steel plate on the natural mountain side of the steel shell) toward the outer side in the tunnel radial direction, so the skin plate may be deformed out of plane. There is.
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、地山側から土水圧が作用した場合にも所定の耐力を保持することができる合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a synthetic segment and a synthetic segment manufacturing method capable of maintaining a predetermined yield strength even when soil water pressure is applied from the natural ground side. And
上記目的を達成するため、本発明に係る合成セグメントは、掘削穴の内壁に沿ってトンネル周方向およびトンネル軸方向に複数連結されてトンネルを形成する円弧版状の合成セグメントにおいて、前記トンネル軸方向に所定の間隔をあけて配されて前記トンネル周方向に延びる一対の主桁と、該一対の主桁の前記トンネル周方向の両端部に該一対の主桁間を渡すように接合された継手板と、前記主桁および前記継手板のトンネル径方向外側に接合されたスキンプレートと、前記一対の主桁、前記継手板および前記スキンプレートで形成された鋼殻の内部に充填されたコンクリートと、を備え、該コンクリートの内部には、前記トンネル径方向内側に前記トンネル周方向に延びて前記トンネル軸方向に所定の間隔をあけて配された複数の第1主鉄筋と、該第1主鉄筋を囲繞するフープ筋と、前記スキンプレートに接合されるとともに前記フープ筋が定着される定着部材と、が設けられていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the composite segment according to the present invention is an arc-shaped composite segment that is connected in the tunnel circumferential direction and the tunnel axial direction along the inner wall of the excavation hole to form a tunnel. A pair of main girders arranged at a predetermined interval and extending in the circumferential direction of the tunnel, and a joint joined so as to pass between the pair of main girders at both ends of the pair of main girders in the tunnel circumferential direction A plate, a skin plate joined to the outer side in the tunnel radial direction of the main girder and the joint plate, and concrete filled in a steel shell formed by the pair of main girder, the joint plate and the skin plate, The concrete includes a plurality of first main bodies extending inwardly in the tunnel radial direction in the tunnel radial direction and arranged at predetermined intervals in the tunnel axial direction. And muscle, to a hoop which surrounds the first main reinforcing bars, and fixing member to which the hoop while being joined to the skin plate is fixed, characterized in that is provided.
また、本発明に係る合成セグメントの製造方法は、上記合成セグメントを製造する合成セグメントの製造方法であって、前記一対の主桁の前記トンネル周方向の両端部に該一対の主桁間を渡すように前記継手板を接合し、前記一対の主桁および前記継手板の前記トンネルの地山側に前記スキンプレートを接合して鋼殻を形成する鋼殻形成工程と、前記スキンプレートに定着部材を接合する定着部材接合工程と、前記鋼殻内部に前記複数の第1主鉄筋およびフープ筋を配筋する配筋工程と、前記フープ筋を前記定着部材に定着させるフープ筋定着工程と、前記鋼殻の内部に前記コンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を備えることを特徴とする。 The synthetic segment manufacturing method according to the present invention is a synthetic segment manufacturing method for manufacturing the synthetic segment, and passes between the pair of main girders to both ends of the pair of main girders in the tunnel circumferential direction. A steel shell forming step of joining the joint plate and joining the skin plate to the ground side of the tunnel of the pair of main girders and the joint plate; and a fixing member on the skin plate. A fixing member joining step for joining, a reinforcing step for arranging the plurality of first main reinforcing bars and hoops in the steel shell, a hoop reinforcement fixing step for fixing the hoops to the fixing member, and the steel A concrete filling step of filling the inside of the shell with the concrete.
本発明では、第1主鉄筋がフープ筋に囲繞されていて、このフープ筋がスキンプレートに接合された定着部材に定着していることにより、第1主鉄筋とスキンプレートとが連結した構造となる。
そして、トンネルに地山側から土水圧が作用すると、合成セグメントには地山側にトンネル周方向の圧縮力が作用し、内空側にトンネル周方向の引張力が作用する。通常、この引張力のトンネル径方向の分力(腹圧力)によって第1主鉄筋が直線状になろうとするとともに、圧縮力のトンネル径方向の分力によってスキンプレートが面外方向に変形しようとするが、本発明では、第1主鉄筋とスキンプレートとが連結されていることにより、それぞれに作用するトンネル径方向反対側の分力が相殺され、第1主鉄筋およびスキンプレートの変形および変位を防止することができる。
これにより、第1主鉄筋が変形・変位してかぶりコンクリートが剥離したり、付着割裂破壊したりするなど、合成セグメントが変形することがないため、合成セグメントを常に所定の耐力に保持することができる。
さらに、スキンプレートの変形を防止することにより、一般に設計で用いられるスキンプレート板厚の25倍というスキンプレートの有効幅を、さらに増加させることができ、経済的な設計が可能となる。
In the present invention, the first main reinforcing bar is surrounded by the hoop bars, and the hoop bars are fixed to the fixing member joined to the skin plate, whereby the first main reinforcing bar and the skin plate are connected to each other. Become.
When earth and water pressure acts on the tunnel from the natural ground side, a compressive force in the circumferential direction of the tunnel acts on the synthetic segment, and a tensile force in the circumferential direction of the tunnel acts on the inner space side. Normally, the first main rebar tends to be linear due to the tensile force in the tunnel radial direction (abdominal pressure), and the skin plate tends to deform in the out-of-plane direction due to the compressive force in the tunnel radial direction. However, in the present invention, since the first main reinforcing bar and the skin plate are connected, the component forces on the opposite side of the tunnel radial direction acting on each of the first main reinforcing bar and the skin plate are offset, and the deformation and displacement of the first main reinforcing bar and the skin plate are canceled. Can be prevented.
As a result, the composite segment will not be deformed, such as the first main rebar being deformed / displaced, the cover concrete will peel off, or the adhesive split will break, so the composite segment can always be held at a predetermined strength. it can.
Furthermore, by preventing the deformation of the skin plate, the effective width of the skin plate, which is 25 times the skin plate thickness generally used in the design, can be further increased, and an economical design becomes possible.
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記定着部材は、頭付きスタッドジベルまたはT形鋼またはL形鋼またはC形鋼またはJ字状鋼材から構成されていてもよい。 Moreover, in the synthetic segment according to the present invention, the fixing member may be composed of a stud gibber with a head, a T-shaped steel, an L-shaped steel, a C-shaped steel, or a J-shaped steel material.
このようにすることにより、定着部材は、フープ筋を確実に定着することができて、第1主筋とスキンプレートとを確実に連結することができる。
また、定着部材には特殊な部材を使用せずに、通常に流通している部材を使用することができる。
By doing in this way, the fixing member can fix the hoop muscle reliably, and can connect the 1st main reinforcement and the skin plate reliably.
Further, as the fixing member, a member that is normally distributed can be used without using a special member.
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記定着部材と前記スキンプレートとは、溶接されていて、前記定着部材と前記フープ筋とは溶接されている、または前記定着部材に形成された孔部に前記フープ筋が挿入されている、または前記定着部材に形成された突出部に前記フープ筋が掛けられていることが好ましい。 Further, in the composite segment according to the present invention, the fixing member and the skin plate are welded, and the fixing member and the hoop are welded, or in a hole formed in the fixing member. It is preferable that the hoop line is inserted or the hoop line is hung on a protrusion formed on the fixing member.
このようにすることにより、定着部材とスキンプレートとが確実かつ強固に接合されるとともに、定着部材とフープ筋とが確実かつ強固に接合されるため、定着部材を介してスキンプレートとフープ筋とを物理的に拘束し、確実かつ強固に連結させることができる。 By doing so, the fixing member and the skin plate are securely and firmly joined together, and the fixing member and the hoop muscle are securely and firmly joined. Can be physically constrained and securely and firmly connected.
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記定着部材は、前記トンネル周方向および前記トンネル軸方向の両方または一方に所定の間隔をあけて複数配列されていて、前記トンネル周方向および前記トンネル軸方向の両方または一方に隣り合う前記定着部材の仮想のコーン破壊面は、それぞれ連続していることが好ましい。 In the composite segment according to the present invention, a plurality of the fixing members are arranged at predetermined intervals in both or one of the tunnel circumferential direction and the tunnel axis direction, and the tunnel circumferential direction and the tunnel axis direction are arranged. It is preferable that the imaginary cone breaking surfaces of the fixing members adjacent to both or one of them are continuous.
定着部材がコンクリートを破壊してトンネル径方向に抜け出す場合には、コーン破壊することになり、コーン破壊すると、コーン破壊面が生じることになる。本発明では、コーン破壊したと仮想した場合のコーン破壊面を仮想のコーン破壊面としている。
そして、各定着部材による仮想のコーン破壊面がそれぞれ過不足なく連続することにより、仮想のコーン破壊面が効率的に繋がった補剛領域が形成されるため、定着部材の配置を調整することで合成セグメントの補剛領域を容易に形成することができる。そして、この補剛領域によって、トンネル周方向およびトンネル軸方向の両方または一方に伝達される応力に対して確実に抵抗することができるため、トンネルに地山側から土水圧が作用した場合に、コンクリートとスキンプレートとが離間することを防止することができる。
When the fixing member breaks the concrete and comes out in the tunnel radial direction, the cone is broken. When the cone is broken, a cone breaking surface is generated. In the present invention, a virtual cone destruction surface is defined as a cone destruction surface when it is assumed that the cone has been destroyed.
Then, since the virtual cone fracture surfaces by the fixing members are continuous without excess or deficiency, a stiffening region in which the virtual cone fracture surfaces are efficiently connected is formed. The stiffening region of the composite segment can be easily formed. This stiffening region can surely resist the stress transmitted to the tunnel circumferential direction and / or the tunnel axial direction, so that when soil water pressure acts on the tunnel from the ground, And the skin plate can be prevented from separating.
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記フープ筋は、前記複数の第1主鉄筋を1本ずつ囲繞していて、1つずつ前記定着部材に定着していてもよい。 In the composite segment according to the present invention, the hoop bars may surround the plurality of first main reinforcing bars one by one and be fixed to the fixing member one by one.
このようにすることにより、第1主鉄筋とスキンプレートとがフープ筋および定着部材を介して確実に連結されるため、第1主鉄筋およびスキンプレートの変形や変位を確実に防止することができる。 By doing so, the first main reinforcing bar and the skin plate are reliably connected via the hoop bar and the fixing member, so that the deformation and displacement of the first main reinforcing bar and the skin plate can be reliably prevented. .
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記コンクリートの内部には、前記第1主鉄筋よりもトンネル径方向外側に、前記トンネル周方向に延びる複数の第2主鉄筋が前記トンネル軸方向に所定の間隔をあけて配されていて、該複数の第2主鉄筋は、前記第1主鉄筋とともに前記フープ筋に囲繞されていてもよい。 Further, in the composite segment according to the present invention, a plurality of second main reinforcing bars extending in the tunnel circumferential direction outside the first main reinforcing bar in the tunnel radial direction are predetermined in the tunnel axial direction inside the concrete. The plurality of second main reinforcing bars may be surrounded by the hoop bars together with the first main reinforcing bars.
このようにすることにより、合成セグメントの耐力を増大させることができる。
また、スキンプレート、第1主鉄筋および第2主鉄筋それぞれに作用するトンネル径方向の分力を相殺させる構成とすることができるため、スキンプレートと第1主鉄筋のみでトンネル径方向の分力を相殺させる構成と比べて、トンネル径方向の分力を確実に相殺させることができ、スキンプレートや第1主鉄筋の変形や変位を確実に防止することができる。
By doing in this way, the yield strength of a synthetic segment can be increased.
Moreover, since it can be set as the structure which cancels the component force of the tunnel radial direction which acts on each of a skin plate, a 1st main reinforcing bar, and a 2nd main reinforcing bar, the component force of a tunnel radial direction is only with a skin plate and a 1st main reinforcing bar. Compared with the configuration that cancels out, the component force in the tunnel radial direction can be canceled out reliably, and deformation and displacement of the skin plate and the first main reinforcing bar can be surely prevented.
また、本発明に係る合成セグメントでは、前記コンクリートの内部に、略三角形の板状に形成されてその面外方向を前記トンネル周方向とするとともにその端面が前記主桁および前記スキンプレートにそれぞれ連結された連結部材が、1つまたは前記トンネル周方向に所定の間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。 In the composite segment according to the present invention, a substantially triangular plate-like shape is formed inside the concrete, and the end surface thereof is connected to the main girder and the skin plate, respectively, with the out-of-plane direction being the tunnel circumferential direction. It is preferable that one or more connected members are provided at predetermined intervals in the circumferential direction of the tunnel.
このようにすることにより、スキンプレートと主桁とが連結部材によって確実に連結され、スキンプレートに作用する面外方向の力を連結部材を介して主桁に伝達させることができるため、スキンプレートの座屈強度を高めることができる。 By doing so, the skin plate and the main girder are securely coupled by the coupling member, and the out-of-plane force acting on the skin plate can be transmitted to the main girder via the coupling member. Can increase the buckling strength.
本発明によれば、第1主鉄筋が変形・変位してかぶりコンクリートが剥離したり、付着割裂破壊したりするなど、合成セグメントが変形することがないため、合成セグメントを常に所定の耐力に保持することができる。 According to the present invention, the composite segment is not deformed, such as the first main rebar is deformed / displaced, the cover concrete is peeled off, or the adhesive split is broken, so the composite segment is always maintained at a predetermined strength. can do.
(第1実施形態)
以下、本発明の第1実施形態による合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法について、図1乃至図3に基づいて説明する。
図1および図2に示す第1実施形態による合成セグメント1Aは、例えば、シールド工法における、地山Fに掘削されたトンネルの掘削穴の内壁に沿ってトンネルの周方向(図中の矢印Cの方向)およびトンネルの軸方向(図中の矢印Dの方向、合成セグメント1Aの幅方向と同じ)に複数連結されて筒状壁体を構築している。合成セグメント1Aは、トンネルの掘削穴の内面の曲率半径と略等しい曲率半径を備える円弧版状に形成されている。
(First embodiment)
Hereinafter, a synthetic segment and a method for manufacturing the synthetic segment according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.
The
図2に示すように、合成セグメント1Aは、合成セグメント1Aのトンネル軸方向Dの両端部にそれぞれ配された一対の主桁2,2と、一対の主桁2,2のトンネル周方向Cの両端部にそれぞれ接合された一対の継手板3,3と、主桁2,2および継手板3,3の、トンネルの地山F側に接合された円弧面状のスキンプレート4と、を備える円弧版状枠体の鋼殻5の内部に、コンクリート6が充填されて形成されている。
そして、このコンクリート6の内部には、内空G側にトンネル周方向Cに円弧状に延びる複数の第1主鉄筋7,7…が配されて、地山F側にトンネル周方向Cに延びる複数の第2主鉄筋8,8…が配されている。そして、複数の第1主鉄筋7,7…および第2主鉄筋8,8…は、所定の本数ずつフープ筋9に囲われて結束され、フープ筋9は、スキンプレート4に接合された定着部材10に定着している。
As shown in FIG. 2, the
In the
複数の第1主鉄筋7,7…および第2主鉄筋8,8…は、例えば異形鉄筋などで構成され、トンネル軸方向Dに所定の間隔をあけて、コンクリート6部分のトンネル軸方向Dの全長さにわたってほぼ均等に配列されている。
第1実施形態では、第1主鉄筋7と第2主鉄筋8とが同じ本数となるように設定されている。また、配列された第1主鉄筋7,7…および第2主鉄筋8,8…とは、トンネルの径方向(図中の矢印Eの方向)において重なる位置に配置されている。
The plurality of first main reinforcing
In the first embodiment, the first main reinforcing
フープ筋9は、例えば丸鋼などが、トンネル周方向Cから見て略四角形のフープ状となるように曲げられて形成されている。
すべての第1主鉄筋7,7…および第2主鉄筋8,8…のうち、トンネル軸方向Dに連続して配列された複数の第1主鉄筋7,7…および、複数の第2主鉄筋8,8…がフープ筋9の内部に配されていて、これらの複数の第1主鉄筋7,7…および複数の第2主鉄筋8,8…は、フープ筋9に囲われて結束されている。
The hoop bars 9 are formed by bending, for example, round steel or the like so as to form a substantially square hoop shape when viewed from the tunnel circumferential direction C.
Of all the first main reinforcing
定着部材10は、頭付スタッドジベルで構成され、トンネル周方向Cおよびトンネル軸方向Dに所定の間隔をあけて複数配列されている。図2(b)に示すように、トンネル周方向Cに隣り合う定着部材10,10の間隔は、トンネル周方向Cに隣り合うフープ筋9の間隔とほぼ同じとなるように設定されている。
定着部材10は、頭付スタッドジベルの脚部10aがスキンプレート4の内空G側に溶接されていて、頭部10bがフープ筋9と接合されている。
定着部材10とフープ筋9とは、例えば、溶接されたり、結束線などで結束されたりして接合されている。
また、定着部材10とフープ筋9とは、定着部材10に形成された孔部にフープ筋9が挿通されたり、定着部材10に備えられた突出部にフープ筋9が掛けられたりして、接合されていてもよい。
これにより、フープ筋9が定着部材10に定着し、フープ筋9および定着部材10を介して第1主鉄筋7、第2主鉄筋8およびスキンプレート4が連結されている。
The fixing
In the fixing
The fixing
Further, the fixing
As a result, the
ここで、トンネルにおいて地山F側から土水圧が作用した場合の、合成セグメント1Aに作用する応力について説明する。
トンネルにおいて地山F側から土水圧が作用すると、合成セグメント1Aにおける地山F側にトンネル周方向Cの圧縮力が作用し、内空G側にトンネル周方向Cの引張力が作用する。そして、引張力のトンネル径方向Eの分力(腹圧力)は、第1主鉄筋7に対してトンネル径方向E内側に向かって作用し、円弧状の第1主鉄筋7はトンネル周方向Cの中央部が内空G側に変位して直線状になろうとする。
Here, the stress which acts on the
When earth and water pressure acts from the natural ground F side in the tunnel, a compressive force in the tunnel circumferential direction C acts on the natural mountain F side in the
また、圧縮力のトンネル径方向Eの分力は、スキンプレート4に対してトンネル径方向E外側に向かって作用し、スキンプレート4は、トンネル周方向Cの中央部が地山F側へ突出するように面外変形しようとする。
そして、スキンプレート4が面外変形しようとすることにより、スキンプレート4と接合された定着部材10の頭部10bが地山F側に変位しようとしてコンクリート6を支圧する。このため、図3に示すように、各定着部材10の頭部10bから地山F側のコンクリート6に対して仮想のコーン破壊面61が形成されている。
そして、第1実施形態では、トンネル周方向Cおよびトンネル軸方向Dに隣り合う定着部材10,10…のコーン破壊面61,61…がそれぞれ連続するように定着部材10の配置が設定されている。
Further, the component force of the compressive force in the tunnel radial direction E acts toward the outer side of the tunnel radial direction E with respect to the
When the
In the first embodiment, the arrangement of the fixing
続いて、上述した第1実施形態による合成セグメント1Aの製造方法について説明する。
まず、図2に示す一対の主桁2,2のトンネル周方向Cの両端部にそれぞれ一対の主桁2,2間を渡すように継手板3,3を接合し、一対の主桁2,2および一対の継手板3,3の地山F側にスキンプレート4を接合して鋼殻5を形成する(鋼殻形成工程)。
続いて、スキンプレート4に定着部材10を接合する(定着部材接合工程)。このとき、定着部材10の脚部10aをスキンプレート4に溶接する。
Then, the manufacturing method of 1 A of synthetic segments by 1st Embodiment mentioned above is demonstrated.
First,
Subsequently, the fixing
続いて、鋼殻5内部に第1主鉄筋7,7…、第2主鉄筋8,8…、およびフープ筋9,9…を配筋する(配筋工程)。
続いて、フープ筋9と定着部材10とを接合する(フープ筋定着工程)。
続いて、鋼殻5の内部にコンクリート6を充填する(コンクリート充填工程)。
そして、コンクリート6が硬化し、所定の強度となることで合成セグメント1Aが製造される。
なお、予めスキンプレート4に定着部材10を接合しておき、定着部材10が接合されたスキンプレート4を一対の主桁2,2および一対の継手板3,3に接合して鋼殻5を形成してもよい。
Subsequently, the first main reinforcing
Subsequently, the
Subsequently,
And the
The fixing
次に、上述した第1実施形態による合成セグメント1Aの作用・効果について図1乃至図3を用いて説明する。
第1実施形態による合成セグメント1Aによれば、スキンプレート4と第1主鉄筋7,7…とは、フープ筋9および定着部材10を介して連結されているため、上述した圧縮力のトンネル径方向Eの分力と引張力のトンネル径方向Eの分力とが相殺され、スキンプレート4や第1主鉄筋7,7…の変形や変位を防止することができる。
ここで、スキンプレート4と第1主鉄筋7,7…とが連結されていないと、スキンプレート4が、圧縮力のトンネル径方向Eの分力によってトンネル周方向Cの中央部が地山F側へ突出するように面外変形し、コンクリート6と離間するとともに、第1主鉄筋7,7…が、引張力のトンネル径方向Eの分力によってトンネル周方向Cの中央部が内空G側に移動して直線状になり、コンクリート6の内空G側表面のかぶりコンクリートが剥離したり、付着割裂破壊したりするなどの事態が起こる虞があるが、第1実施形態では、このような事態が起こることを防止できて、地山F側から土水圧が作用した場合にも合成セグメント1Aの耐力を保持することができる。
Next, operations and effects of the
According to the
Here, if the
また、第1実施形態では、合成セグメント1Aにおける地山F側に第2主鉄筋8,8が設けられているため、地山F側から土水圧が作用した場合に、この第2主鉄筋8,8にも圧縮力のトンネル径方向E外側方向の分力が作用する。そして、第1主鉄筋7,7…および第2主鉄筋8,8…がフープ筋9に囲繞されていることにより、第2主鉄筋8,8…に作用する圧縮力のトンネル径方向E外側方向の分力がスキンプレート4に作用する圧縮力のトンネル径方向E外側方向の分力とともに第1主鉄筋7,7…に作用する引張力のトンネル径方向E内側方向の分力を相殺させることができる。
In the first embodiment, since the second main reinforcing
また、第1実施形態では、トンネル周方向Cおよびトンネル軸方向Dに隣り合う定着部材10の仮想のコーン破壊面61が連続していることにより、仮想のコーン破壊面61が効率的に繋がった補剛領域が形成されるため、補剛領域を容易に形成することができるとともに、これらの補剛領域が合成セグメント1Aに作用するトンネル周方向Cおよびトンネル軸方向Dの応力に対して確実に抵抗することができる。
これにより、スキンプレート4とコンクリート6とが離間することが防止されるため、スキンプレート4とコンクリート6とが確実に一体化し、高品質の合成構造を形成することができる。
また、定着部材10は、頭付スタッドジベルで構成されていることにより、スキンプレート4とコンクリート6とを確実に一体化させることができる。
Further, in the first embodiment, the virtual
This prevents the
Further, since the fixing
(第2実施形態)
次に、他の実施形態について、添付図面に基づいて説明するが、上述の第1実施形態と同一又は同様な部材、部分には同一の符号を用いて説明を省略し、第1実施形態と異なる構成について説明する。
図4に示すように、第2実施形態による合成セグメント1Bは、定着部材10Bに、第1実施形態の定着部材10に使用されたスタッドジベルに代えて、丸鋼などの棒状の鋼材を略J字状となるように曲げられて形成された部材(J字状鋼材)が使用されている。そして、この定着部材10Bは、第1実施形態と同様にトンネル軸方向Dおよびトンネル周方向Cに所定の間隔をあけて複数配列されている。
(Second Embodiment)
Next, other embodiments will be described with reference to the accompanying drawings, but the same or similar members and parts as those in the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. A different configuration will be described.
As shown in FIG. 4, the
定着部材10Bは、略J字状の湾曲部11に対して一方の端部12側が他方の端部13側より長く形成されていて、一方の端部12がスキンプレート(不図示)に溶接されている、このとき、定着部材10Bは、トンネル軸方向Dから見て略J字状となる向きに設置されている。そして、定着部材10Bは、湾曲部11にフープ筋9が掛けられるように構成されていて、湾曲部11にフープ筋9が掛けられることでフープ筋9が定着している。
なお、湾曲部11に掛けられたフープ筋9は、必要に応じて溶接されたり結束線で結束されたりしてもよい。
The fixing
In addition, the
第2実施形態による合成セグメント1Bによれば、第1実施形態と同様の効果を奏するとともに、フープ筋9を定着部材10Bに容易に定着させることができる。
According to the
(第3実施形態)
図5に示すように、第3実施形態による合成セグメント1Cは、定着部材10Cに、第1実施形態の定着部材10に使用されたスタッドジベルに代えて、L形鋼が使用されている。
定着部材10Cは、トンネル周方向Cに延在するように設けられて、直交する一対の板部14,15のうち一方の板部14の他方の板部15と接合されている側と反対側の端面14aがスキンプレート(不図示)に溶接されている。
(Third embodiment)
As shown in FIG. 5, in the
10 C of fixing members are provided so that it may extend in the tunnel circumferential direction C, and it is the opposite side to the side joined to the
そして、一方の板部14には、延在方向(トンネル周方向C)に所定の間隔をあけて複数の孔部14b,14b…が形成されていて、この孔部14b,14b…にそれぞれフープ筋9が挿通されるように構成されている。このため、トンネル周方向Cに隣り合う孔部14b,14bの間隔は、トンネル軸方向Dに隣り合うフープ筋9,9の間隔と略同一となるように設定されている。
そして、定着部材10Cは、各孔部14b,14b…にそれぞれフープ筋9,9…が挿通されることでフープ筋9,9…が定着するように構成されている。
One
The fixing
定着部材10Cは、トンネル周方向Cに配列されたすべてのフープ筋9,9…が定着可能な長さのL形鋼としてもよいし、トンネル周方向Cに複数に分割された長さのL形鋼としてもよい。
そして、第3実施形態の定着部材10Cでは、図6に示すように、他方の板部15による仮想のコーン破壊面61Cが形成されるため、隣り合う定着部材10C,10Cによる仮想のコーン破壊面61Cが連続するように定着部材10Cの形状および配置を設定することが好ましい。
The fixing
In the fixing
第3実施形態による合成セグメント1Cによれば、第1実施形態と同様の効果を奏する。
According to the
(第4実施形態)
図7に示すように、第4実施形態による合成セグメント1Dは、第2主鉄筋8が配されていないとともに、フープ筋9、9…が複数の第1主鉄筋7,7…を1本ずつ囲繞していて、フープ筋9,9…が1つずつ定着部材10に定着している。
(Fourth embodiment)
As shown in FIG. 7, the
第4実施形態による合成セグメント1Dによれば、第1主鉄筋7,7…とスキンプレート4とがフープ筋9および定着部材10を介して確実に連結されるため、第1主鉄筋7,7…およびスキンプレート4の変形や変位を確実に防止することができる。
According to the
(第5実施形態)
図8に示すように、第5実施形態による合成セグメント1Eは、主桁2,2およびスキンプレート4に連結された連結部材(リブ)16が、トンネル周方向C(図1参照)に間隔をあけて複数設けられている。
連結部材16は、例えば鋼板などでトンネル周方向C視において略三角形の板状に形成されていて、第1の端面16aが主桁2に連結され、第2の端面16bがスキンプレート4に接合され、第3の端面16cがコンクリート6に面している。
この連結部材16は、第1実施形態の合成セグメント1Aの製造方法における、鋼殻形成工程または定着部材接合工程において主桁2,2およびスキンプレート4に連結されることが好ましい。
(Fifth embodiment)
As shown in FIG. 8, the
The connecting
The connecting
第5実施形態による合成セグメント1Eによれば、主桁2とスキンプレート4とが連結部材16を介して確実に連結され、スキンプレート4に作用する面外方向の力を連結部材16を介して主桁2,2に伝達させることができるため、スキンプレート4の座屈強度を向上させることができる。
According to the
以上、本発明による合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
上記の実施形態では、合成セグメント1A〜1Eは、一対の主桁2,2および一対の継手板3,3の地山F側のみにスキンプレート4が設けられているが、一対の主桁2,2および一対の継手板3,3の内空G側にも円弧面状のスキンプレート4が設けられた構成としてもよい。
また、上記の実施形態では、定着部材10は、頭付スタッドジベル、J字状鋼材、L形鋼などとしているが、他にT形鋼やC形鋼(チャンネル材)などとしてもよく、定着部材10とスキンプレート4との接合や、定着部材10とフープ筋9との接合は、溶接や結束筋による結束以外の方法で行われてもよい。
また、上記の実施形態では、主桁2は、平板で形成され、断面形状が矩形状となるように形成されているが、トンネル径方向Eの内空G側または地山F側またはその両方の端部に、トンネル軸方向Dに突出する突出板(フランジ)が備えられていて、断面形状が略L字形、略I字形、略C字形(略コの字形)などとなるように形成されていてもよい。
As mentioned above, although embodiment of the synthetic segment by this invention and the manufacturing method of a synthetic segment was described, this invention is not limited to said embodiment, In the range which does not deviate from the meaning, it can change suitably.
In the above embodiment, the
In the above-described embodiment, the fixing
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態では、トンネル周方向Cおよび前記トンネル軸方向Dに隣り合う定着部材10,10の仮想のコーン破壊面61,61は、それぞれ連続しているが連続していなくてもよい。
また、定着部材10は、スキンプレート4とフープ筋9とを連結できるようであれば、上記の実施形態のような形状以外の部材を使用してもよい。このとき、定着部材10によって仮想のコーン破壊面61が形成されなくてもよい。
Further, in the above-described embodiment, the virtual cone breaking surfaces 61 and 61 of the fixing
Further, the fixing
また、上記の実施形態では、複数の第1主鉄筋7,7は、トンネル軸方向Dに所定の間隔をあけて、コンクリート6部分のトンネル軸方向Dの全長さにわたってほぼ均等に配列されているが、コンクリート6部分のトンネル軸方向Dにおいて均等に配列されていなくてもよい。
例えば、複数の第1主鉄筋7,7は、コンクリート6部分のトンネル軸方向Dの中央部においてトンネル軸方向Dの両端部(主桁2,2近傍)よりも密に配列されていてもよい。通常、合成セグメントでは、主桁2,2近傍のトンネル軸方向Dの両端部側よりも、中央部の方が剛性が低いため、複数の第1主鉄筋7,7が上記のように配列されることにより、合成セグメント1A〜1E全体における剛性をトンネル軸方向Dにおいて均一にすることができる。
これにより、スキンプレート4が部分的に面外変形したり、一部の第1主鉄筋7,7…が変形・変位してかぶりコンクリートが剥離したり、付着割裂破壊したりするなどの事態が起こることを防止することができる。なお、第2主鉄筋8,8…についても、同様に配列されてもよい。
Moreover, in said embodiment, the some 1st main reinforcing
For example, the plurality of first main reinforcing
As a result, the
また、上記の第5実施形態では、合成セグメント1Eに連結部材16が設けられているが、第5実施形態以外の実施形態による合成セグメント1A〜1Dに連結部材16を設けてもよい。
Moreover, in said 5th Embodiment, although the
1A〜1E 合成セグメント
2 主桁
3 継手板
4 スキンプレート
5 鋼殻
6 コンクリート
7 第1主鉄筋
8 第2主鉄筋
9 フープ筋
10,10B,10C 定着部材
16 連結部材
61,61C 仮想のコーン破壊面
C トンネル周方向
D トンネル軸方向
E トンネル径方向
F 地山
G 内空
1A to
Claims (8)
前記トンネル軸方向に所定の間隔をあけて配されて前記トンネル周方向に延びる一対の主桁と、
該一対の主桁の前記トンネル周方向の両端部に該一対の主桁間を渡すように接合された継手板と、
前記主桁および前記継手板のトンネル径方向外側に接合されたスキンプレートと、
前記一対の主桁、前記継手板および前記スキンプレートで形成された鋼殻の内部に充填されたコンクリートと、を備え、
該コンクリートの内部には、
前記トンネル径方向内側に前記トンネル周方向に延びて前記トンネル軸方向に所定の間隔をあけて配された複数の第1主鉄筋と、
該第1主鉄筋を囲繞するフープ筋と、
前記スキンプレートに接合されるとともに前記フープ筋が定着される定着部材と、が設けられていることを特徴とする合成セグメント。 In the arc-shaped composite segment that is connected in plural along the inner wall of the tunnel excavation hole in the tunnel circumferential direction and tunnel axial direction,
A pair of main beams arranged in the tunnel axis direction at a predetermined interval and extending in the tunnel circumferential direction;
A joint plate joined so as to pass between the pair of main girders at both ends of the pair of main girders in the circumferential direction of the tunnel;
A skin plate joined to the outer side in the tunnel radial direction of the main girder and the joint plate;
A concrete filled inside a steel shell formed by the pair of main girders, the joint plate and the skin plate;
Inside the concrete,
A plurality of first main reinforcing bars extending in the tunnel circumferential direction inside the tunnel radial direction and arranged at predetermined intervals in the tunnel axis direction;
A hoop that surrounds the first main reinforcing bar;
And a fixing member that is bonded to the skin plate and to which the hoop line is fixed.
前記定着部材と前記フープ筋とは溶接されている、または前記定着部材に形成された孔部に前記フープ筋が挿入されている、または前記定着部材に形成された突出部に前記フープ筋が掛けられていることを特徴とする請求項1または2に記載の合成セグメント。 The fixing member and the skin plate are welded,
The fixing member and the hoop line are welded, or the hoop line is inserted into a hole formed in the fixing member, or the hoop line is hung on a protrusion formed on the fixing member. The synthetic segment according to claim 1 or 2, wherein the synthetic segment is formed.
前記一対の主桁の前記トンネル周方向の両端部に該一対の主桁間を渡すように前記継手板を接合し、前記一対の主桁および前記継手板の前記トンネルの地山側に前記スキンプレートを接合して鋼殻を形成する鋼殻形成工程と、
前記スキンプレートに前記定着部材を接合する定着部材接合工程と、
前記鋼殻内部に前記複数の第1主鉄筋およびフープ筋を配筋する配筋工程と、
前記フープ筋を前記定着部材に定着させるフープ筋定着工程と、
前記鋼殻の内部に前記コンクリートを充填するコンクリート充填工程と、を備えることを特徴とする合成セグメントの製造方法。 A synthetic segment manufacturing method for manufacturing the synthetic segment according to any one of claims 1 to 7,
The joint plate is joined to both ends of the pair of main girders in the tunnel circumferential direction so as to pass between the pair of main girders, and the skin plate is formed on the ground side of the tunnel of the pair of main girders and the joint plate. Forming a steel shell by joining the steel shell,
A fixing member joining step for joining the fixing member to the skin plate;
A bar arrangement process for arranging the plurality of first main reinforcing bars and hoop bars inside the steel shell,
A hoop line fixing step of fixing the hoop line to the fixing member;
And a concrete filling step of filling the concrete into the steel shell.
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