JP2017008653A - セグメントの継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】雄雌側両継手部材を小型軽量化し、コストの低減を図ることができるセグメントの継手構造の提供。
【解決手段】両セグメント１，１をセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより雄継手部材３と雌継手部材５とが互いに係合し、セグメント１，１間が接合されるようにし、雄継手部材３は、接合端面２ａより突出した雄鉤元部６と、雄鉤元部６に基端が支持されてスライド方向奥側に延出した雄側係合鉤部７とを備え、雌継手部材５には、外殻部１０と、外殻部に固定された係合基部１１と、係合基部１１に支持された弾性係合体１２と、弾性係合体１２のセグメント幅方向手前側に弾性係合体１２と並んで支持された補強係合部１３とを備え、両セグメント１，１間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると雄側係合鉤部７の根元部が補強係合部１３に当接するようにしたセグメントの継手構造。
【選択図】図２

Description

本発明は、トンネルの内部覆工に用いられるセグメント間を連結するセグメントの継手構造に関する。

シールド工法よるトンネル構築においては、シールド掘削機の後方側で掘削孔の内周面に沿って円弧版状のセグメントを周方向に連結してセグメントリングを組み立て、このセグメントリングをシールド掘削機の進行に合わせて順次トンネル軸方向に連設することによりトンネル内に覆工がなされている。

従来、各セグメントのリング周方向接合部間を接合するセグメント継手は、ボルトにより接合する構造が一般的であったが、近年では、接合する両セグメント間の位置決めと継手による両セグメントの締結とを同時に行える所謂ワンパス式のセグメント継手が広く使用されており、その一つとしてフック型継手が知られている（例えば、特許文献１を参照）。

このようなフック型継手は、周方向で接合される一方のセグメントの接合端面より突出させたフック状の雄継手部材と、他方の接合端面に開口した凹部内に配置された雌継手部材とを備え、雄継手部材を凹部内に挿入し、両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより、雌雄両継手部材が互いに係合し、両セグメント間を接合させるようになっている。

雄継手部材には、一方のセグメントの接合端面より突出した棒板状の雄側支持基部と、雄側支持基部よりスライド移動方向前方に向けて延出させた雄側係合鉤部とを一体に備え、雌継手部材には、函状に形成された外殻部と、外殻部の接合端面側に配置された雌側係合部とを備え、両セグメントの相対移動に伴い雄側係合鉤部が雌側係合部の内側に差し込まれ、それにより雄側係合鉤部が雌側係合部と係合するようになっている。

また、その他のワンパス方式の他のセグメント継手としては、楔構造を利用したコッター型継手（例えば、特許文献２を参照）やコーン型継手も知られている。

特開平１１−２５６９９５号公報 特開２００４−３２４１０４号公報

しかしながら、上述の如き従来のフック型継手では、雄側係合鉤部が雌側係合部の内側に差し込まれて係合することにより両セグメント間を接合する構造であるため、両接合端面同士が突き合わされた状態で雄側係合鉤部と雌側係合部との間に余裕（遊び）がないと両セグメントが相対スライド移動できず、作業効率が悪くなるという問題がある反面、両係合部間に余裕（遊び）を設けると、雌雄両継手部材間の締結強度が確保できないという問題があった。

また、このようなフック形継手では、雌側係合部と互いに係合する雄側係合鉤部が接合端面より突出した雄側支持基部に片持ち梁状に支持された構造であるため、セグメント間に周方向の引張力が作用すると、雄側係合鉤部が雌側係合部より反力を受けて雄継手部材に曲げ応力が生じるため、両セグメント間の高い締結強度を確保する為に高い耐曲げ性が必要となる。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、組立時の作業性が高く、高い締結力及び引張耐力を有する安価なセグメント継手の提供を目的としてなされたものである。

上述の如き従来の問題を解決し、所期の目的を達成するための請求項1に記載の発明の特徴は、互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、前記雄継手部材は、前記一方の接合端面より突出した雄鉤元部と、該雄鉤元部に基端が支持されてスライド方向奥側に延出した雄側係合鉤部とを備え、前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定された係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄側係合鉤部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体のセグメント幅方向手前側に該弾性係合体と並んで前記係合基部又は外殻部に支持された補強係合部とを備え、前記雄側係合鉤部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体のセグメント周方向内側に差し込まれることにより、前記雄側係合鉤部と前記弾性係合体とが係合して前記セグメント間が接合され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記雄側係合鉤部の根元部が前記補強係合部に当接するようにしたセグメントの継手構造にある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記雄側係合鉤部は、その端部が前記雄鉤元部のセグメント厚み方向両面又は片面に固定され、前記補強係合部は、前記雄側係合鉤部のスライド移動手前且つ前記雄鉤元部と平行に配置されていることにある。

本発明に係るセグメントの継手構造は、上述したように、互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、前記雄継手部材は、前記一方の接合端面より突出した雄鉤元部と、該雄鉤元部に基端が支持されてスライド方向奥側に延出した雄側係合鉤部とを備え、前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定された係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄側係合鉤部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体のセグメント幅方向手前側に該弾性係合体と並んで前記係合基部又は外殻部に支持された補強係合部とを備え、前記雄側係合鉤部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体のセグメント周方向内側に差し込まれることにより、前記雄側係合鉤部と前記弾性係合体とが係合して前記セグメント間が接合され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記雄側係合鉤部の根元部が前記補強係合部に当接するようにしたことにより、接合作業を容易且つ効率的に行えるとともに、雄継手部材の変形を防止してセグメント間の高い締結力を得ることができる。

また、本発明において、前記雄側係合鉤部は、その端部が前記雄鉤元部のセグメント厚み方向両面又は片面に固定され、前記補強係合部は、前記雄側係合鉤部のスライド移動手前且つ前記雄鉤元部と平行に配置されていることにより、回転モーメントを抑制し、雄側係合部材の変形を防止し、高い締結力を維持することができる。

本発明に係るセグメントの継手構造を使用したセグメントの一例を示す平面図である。 図１中の本発明に係るセグメントの継手構造部分を示す横断面図である。 同上のＡ−Ａ線断面図である。 （ａ）は雄継手部材部分を示す平面図、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ線矢視図である。 （ａ）は雌継手部材部分を示す縦断面図、（ｂ）は同Ｃ−Ｃ線断面図である。 本発明に係るセグメントの継手構造の他の実施例を示す縦断面図である。 同上の横断面図である。

次に、本発明に係るセグメントの継手構造の実施の態様を図１〜図５に示す実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はコンクリートにより円弧版状に形成されたセグメントであって、複数のセグメント１，１をセグメント周方向で互いに対向する接合端面２ａ，２ｂを互いに突き合わせて連結することにより円環状のセグメント１，１リングが組み立てられるようになっている。

尚、本実施例では、組み立てられるセグメントリングを基準として、その周方向をセグメント周方向、セグメントリングの軸方向をセグメント幅方向、セグメントリングの径方向をセグメント厚み方向とし、また、後述する両セグメントのスライド移動における雄継手部材の移動を適宜基準にして説明する。

この各セグメント１，１間を接合する継手構造は、一方のセグメント１の接合端面２ａからセグメント周方向に向けて突出した雄継手部材３と、他方側のセグメント１の接合端面２ｂに開口した凹部４内に配置された雌継手部材５とを備え、両セグメント１，１がセグメント幅方向でずれた状態で雄継手部材３を凹部４内に挿入して両接合端面２ａ，２ｂを互いに突き合わせ、その状態で両セグメント１，１をセグメント幅方向に相対的にスライド移動させて雄継手部材３と雌継手部材５とを互いに係合させ、それによりセグメント１，１を接合するようになっている。

雄継手部材３は、図４に示すように、セグメント１の周方向接合端面２ａの一方より突出した雄鉤元部６と、雄鉤元部６の先端部よりセグメント幅方向のスライド移動側に向けて延出した雄側係合鉤部７とを備え、雄鉤元部６と雄側係合鉤部７とがＬ字フック状を成している。

雄鉤元部６は、角棒状に形成され、一端側がセグメント１の周方向端部に埋設され、他端側が一方の接合端面２ａよりセグメント周方向に突出している。尚、図中符号８はセグメント１内に埋設された鉄筋８であって、この鉄筋８は、接合強度等を考慮した上で必要に応じて雄鉤元部６に溶接等によって連結するようになっている。

雄側係合鉤部７は、セグメント幅方向に一定の長さを有する角棒状に形成され、雄鉤元部６の先端に一体に支持されて片持ち梁状を成している。

この雄側係合鉤部７は、そのセグメント周方向の先端側外面部にセグメント幅方向に傾斜したテーパ部７ａが形成され、雄側係合鉤部７のセグメント周方向幅がスライド方向奥側に進むにつれて狭くなっている。

雌継手部材５は、図５に示すように、凹部４内に固定される外殻部１０と、外殻部１０の接合端面２ｂ側に固定された係合基部１１と、係合基部１１の周方向内側に配置された弾性係合体１２と、弾性係合体１２のスライド移動手前側に並んで係合基部１１に固定された補強係合部１３とを備え、係合基部１１、弾性係合体１２及び補強係合部１３が外殻部１０内に収容されている。

凹部４は、セグメント１の一方の接合端面２ｂに開口し、且つ、セグメント幅方向に長い長穴状に形成され、この凹部４のセグメント幅方向奥側、即ち、スライド移動奥側に片寄せて雌継手部材５の外殻部１０が埋め込まれている。

外殻部１０は、セグメント厚み方向に距離を置いて対向した一対の側壁部１４ａ，１４ａが円弧部１４ｂにより連結され、セグメント幅方向の両端及びセグメント周方向の接合端面２ｂ側が開口した断面Ｕ字函状を成す外殻部本体１４と、外殻部本体１４のセグメント幅方向スライド奥側の開口を閉鎖する端板１５とを備えている。

係合基部１１は、鋼板等によって矩形板状に形成され、外殻部本体１４のセグメント周方向の接合端面２ｂ側開口内縁に溶接等によって固定され、外殻部本体１４の接合端面２ｂ側開口を閉鎖している。

弾性係合体１２は、係合基部１１の周方向内側面に固定されたゴム等からなる弾性体１６と、弾性体１６の周方向内側に重ね合わせ配置に固定された係合本体１７とを備え、係合本体１７の表面を押圧することで、弾性体１６がセグメント周方向に圧縮するように弾性変形するようになっている。

係合本体１７は、鋼板等をもって平板状に形成され、その端部には、スライド移動方向手前側に向けて傾斜したテーパ状の差し込み案内部１７ａが形成されている。

補強係合部１３は、剛性を有する鋼板等により矩形板状に形成され、外殻部本体１４の側壁部１４ａ，１４ａ及び係合基部１１の内側面に溶接等によって固定され、弾性係合体１２のスライド移動方向手前側にそれと並んで配置され、補強係合部１３と端板１５との間に弾性係合体１２が収容されている。

この補強係合部１３は、互いに接合される一方のセグメント１の接合端面２ｂからのセグメント周方向長さＬ２が雄継手部材３の雄側係合鉤部７のセグメント１の接合端面２ａからの距離Ｌ１よりも若干短くなるよう形成されている。

このように構成されたセグメントの継手構造によりセグメント周方向で隣り合うセグメント１，１間を接合するには、まず、両セグメント１，１がセグメント幅方向でずれた状態で凹部４内に雄継手部材３を挿入し、セグメント周方向で互いに隣り合うセグメント１，１の接合端面２ａ，２ｂ同士を突合せ配置とする。

次に、両セグメント１，１をセグメント幅方向で相対的にスライド移動させると、雄側係合鉤部７が係合基部１１に支持された弾性係合体１２の周方向内側に差し込まれ、雄側係合鉤部７と弾性係合体１２とが係合し、弾性係合体１２が係合基部１１に支持されて雄側係合鉤部７をセグメント周方向に付勢し、両セグメント１，１がその接合端面２ａ，２ｂが互いに突き合わされて連結される。

その際、雄側係合鉤部７が係合基部１１に支持された弾性係合体１２に付勢されているので、図２、図３に示すように、両セグメント１，１の接合端面２ａ，２ｂが互いに突き合わされつつ、雄側係合鉤部７と補強係合部１３とが非接触で互いに反力を受けない状態にあり、弾性係合体１２の付勢力により両セグメント１，１間に十分な締結力が作用する一方で弾性係合体１２に抗する若干の余裕ｄがあり、所望の位置まで効率良くスライド移動させることができる。

このように構成されたセグメントの継手構造では、雄側係合鉤部７が弾性変形可能な弾性係合体１２と係合することで、両セグメント１，１を相対スライド移動させて雌雄両継手部材３，５を係合させる際の挿入抵抗を軽減し、効率良く両セグメント１，１の締結作業を行うことができる。

一方、このセグメントの継手構造では、セグメント周方向に一定以上の引張力、即ち、弾性係合体１２の押圧力を上回る大きな力が作用した場合、それに伴い雄側係合鉤部７が弾性係合体１２に抗して移動し、その根元側部分が補強係合部１３に当接し、雄側係合鉤部７には、係合基部１１に支持された弾性係合体１２の付勢力に加え、補強係合部１３からの反力が作用する。

よって、通常時では、係合基部１１に支持された弾性係合体１２の押圧力（バネ圧）によって両セグメント１，１間の締結力が得られ、セグメント周方向に両セグメント１，１を離反させる一定以上の引張力が作用した際には、雄側係合鉤部７が補強係合部１３に当接し当該引張力に対抗できる。

また、このように構成されたセグメントの継手構造では、補強係合部１３を弾性係合体１２のセグメント幅方向スライド手前側に配置したことにより、セグメント１，１間に弾性係合体１２のバネ圧より大きな引張力が作用すると、雄側係合鉤部７の根元部分が補強係合部１３に当接し、それによって引張力の作用点が補強係合部１３側に移行し、引張力の作用点と雄側係合鉤部７の基端部との距離が短くなるようになっている。

よって、引張力の作用点と雄側係合鉤部７の基端部との距離が短くなる分、雄側係合鉤部７の曲げ耐力が向上し、両セグメント１，１間に周方向の大きな引張力が生じても雄継手部材の変形を防止し、高い締結力を維持できるようになっている。

尚、雄継手部材２０の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、図６、図７に示す実施例に示すようなものであってもよい。尚、上述の実施例と同様の構成には、同一符号を付して説明を省略する。

この雄継手部材２０は、接合される一方のセグメント１の接合端面２ａより突出した表面をセグメント厚み方向に向けた板状の雄鉤元部２１と、雄鉤元部２１のセグメント厚み方向両面に基端部が固定された一対の雄側係合鉤部２２，２２とを備えている。

この雄継手部材２０に対する雌継手部材２３では、一対の補強係合部２４，２４を互いにセグメント厚み方向に距離を置いて係合基部１１の手前側縁部に固定し、接合時において両補強係合部２４，２４間に雄鉤元部２１が挿入され、雄側係合鉤部２２，２２のスライド移動手前且つ雄鉤元部２１と平行に配置されるようにしている。

尚、この雌継手部材２３では、円弧バネ状の弾性係合体２５を使用し、各雄側係合鉤部２２，２２が弾性係合体２５の膨出側に差し込まれて係合するようになっている。

このように構成されたセグメントの継手構造は、補強係合部２４，２４が雄鉤元部２１とセグメント厚み方向で重なり、補強係合部２４，２４からの反力による回転モーメントが作用しないので、その分、高い引張耐力を確保することができるようになっている。

また、上述の実施例では、弾性係合体をゴム等からなる弾性体と、鋼材からなる係合本体とをもって構成した例について説明したが、弾性係合体の態様はこれに限定されず、例えば、円弧バネ状に形成されたもの等であってもよい。

１ セグメント
２ａ，２ｂ 接合端面
３ 雄継手部材
４ 凹部
５ 雌継手部材
６ 雄鉤元部
７ 雄側係合鉤部
８ 鉄筋
１０ 係合基部
１１ 弾性係合体
１２ 補強係合部
１３ 外殻部
１４ 外殻部本体
１５ 端板
１６ 弾性体
１７ 係合本体
２０ 雄継手部材
２１ 雄鉤元部
２２ 雄側係合鉤部
２３ 雌継手部材
２４ 補強係合部

Claims (2)

1. 互いに接合される一方のセグメントの接合端面から突出させた雄継手部材と、他方のセグメントの接合端面に開口させた凹部内に配置された雌継手部材とを備え、前記雄継手部材を前記凹部に挿入し、且つ前記両セグメントをセグメント幅方向に相対的にスライド移動させることにより前記雄継手部材と前記雌継手部材とが互いに係合し、前記セグメント間が接合されるようにしたセグメントの継手構造において、
   前記雄継手部材は、前記一方の接合端面より突出した雄鉤元部と、該雄鉤元部に基端が支持されてスライド方向奥側に延出した雄側係合鉤部とを備え、
   前記雌継手部材には、前記凹部内に固定された外殻部と、該外殻部の接合端面側に固定された係合基部と、該係合基部のセグメント周方向内側に配置され、前記係合基部に支持されて前記雄側係合鉤部を付勢する弾性係合体と、該弾性係合体のセグメント幅方向手前側に該弾性係合体と並んで前記係合基部又は外殻部に支持された補強係合部とを備え、
   前記雄側係合鉤部が前記係合基部に支持された前記弾性係合体のセグメント周方向内側に差し込まれることにより、前記雄側係合鉤部と前記弾性係合体とが係合して前記セグメント間が接合され、該両セグメント間にセグメント周方向で一定以上の引張力が作用すると前記雄側係合鉤部の根元部が前記補強係合部に当接するようにしたことを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 前記雄側係合鉤部は、その端部が前記雄鉤元部のセグメント厚み方向両面又は片面に固定され、前記補強係合部は、前記雄側係合鉤部のスライド移動手前且つ前記雄鉤元部と平行に配置されている請求項１に記載のセグメントの継手構造。
   
   

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