JP2017106307A - セグメント - Google Patents
セグメント Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017106307A JP2017106307A JP2016229450A JP2016229450A JP2017106307A JP 2017106307 A JP2017106307 A JP 2017106307A JP 2016229450 A JP2016229450 A JP 2016229450A JP 2016229450 A JP2016229450 A JP 2016229450A JP 2017106307 A JP2017106307 A JP 2017106307A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tunnel
- segment
- plate
- steel
- axial direction
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Abstract
【課題】各々の主桁板又は継手板の高耐力化を図るとともに、トンネルを構築するために互いに連結される複数のセグメントの一体性を向上させたセグメントを提供する。【解決手段】本発明を適用したセグメント1は、複数連結されることでトンネルが構築されるものであり、軸方向Xの両端部に配置される一対の主桁板3と、周方向Yの両端部に配置される一対の継手板とを備える。一対の主桁板3は、軸方向Xの一端側に配置された一端側主桁板31、及び、軸方向Xの他端側に配置された他端側主桁板32に、法線方向Zに延びる本体部20が形成されて、本体部20から軸方向Xに突出する嵌合凸部21が一端側主桁板31に形成されるとともに、本体部20から軸方向Xに陥没する嵌合受部22が他端側主桁板32に形成されて、一端側主桁板31の嵌合凸部21と他端側主桁板32の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に周方向Yに連続して形成される。【選択図】図4
Description
本発明は、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントに関する。
従来から、縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体性を確実に向上させて、合成セグメントの終局耐力を高めることを目的として、特許文献1〜3に開示された合成セグメントが提案されている。
特許文献1に開示された合成セグメントは、主桁に縦リブが固定されて、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方及び他方に配置される。
特許文献2に開示された合成セグメントは、主桁、継手板、スキンプレート及び縦リブにより構成される鋼製系セグメントにおける主桁に、セグメント内において主桁長手方向に間隔をおいて複数の縦リブが固定されて、前記各縦リブに設けられた開孔に渡って棒状鋼材が挿通されるとともに、前記縦リブ及び棒状鋼材を埋め込むようにセグメント内部にコンクリートが充填されることを特徴とする。
ここで、特許文献1、2に開示された合成セグメントは、トンネルの軸方向及び周方向に隣り合った他の合成セグメントと互いに連結されることで、トンネルが構築されるものとなる。そして、特許文献1、2に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板として略平板状の鋼板が用いられる。
このとき、特許文献1、2に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板が略平板状に形成されることから、互いに隣り合って連結される他の合成セグメントとの間で、各々の主桁又は継手板が互いに略平坦面で当接されるものとなる。このため、特許文献1、2に開示された合成セグメントは、各々の主桁又は継手板が略平坦面で当接されるに過ぎないため、互いに連結される合成セグメント間の一体性の向上が課題となっていた。
また、特許文献3に開示された合成セグメントは、相対する鋼殻セグメントのトンネル軸方向(セグメントリング間)の連結を、鋼殻側枠のウェブに設けた雄側係合部材と雌側係合部材との止水パッキング(シール材)を介した係合により行うものである。前記係合部を単純に設けることで、互いに連結される合成セグメント間の一体性は向上するものの、セグメントの加工が増加し、製造コストが高いことが課題であった。
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであって、その目的とするところは、各々の主桁板又は継手板の高耐力化及び鋼殻と中詰めコンクリートとの一体化の強化を図るとともに、互いに連結される複数のセグメントの一体性を向上させることと製造コストの安価化の両立とを可能とするセグメントを提供することにある。
第1発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板と、トンネルの法線方向で地山側及び内空側の何れか一方又は両方に設けられたスキンプレートとを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されることを特徴とする。
第2発明に係るセグメントは、第1発明において、前記スキンプレートは、トンネルの軸方向に延びる軸方向補剛材及びトンネルの周方向に延びる周方向補剛材の何れか一方又は両方が、前記鋼殻の内部側に固着されることを特徴とする。
第3発明に係るセグメントは、第2発明において、前記軸方向補剛材及び前記周方向補剛材の何れか一方又は両方は、孔開き鋼板、略T字状のT字状鋼板、略L字状のL字状鋼板又は略C字状のC字状鋼板が用いられることを特徴とする。
第4発明に係るセグメントは、第1発明〜第3発明の何れかにおいて、前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略棒状に突出する複数の突出部材が、前記鋼殻の内部側に固着されることを特徴とする。
第5発明に係るセグメントは、第4発明において、前記スキンプレートは、トンネルの周方向に隣り合って配設された複数の前記突出部材の周方向の離間距離を、トンネルの軸方向に隣り合って配設された複数の前記突出部材の軸方向の離間距離よりも小さくして、前記突出部材が前記鋼殻の内部側に固着されることを特徴とする。
第6発明に係るセグメントは、第4発明又は第5発明において、前記スキンプレートは、トンネルの周方向に隣り合う複数の前記突出部材でトンネルの軸方向の位置を互いに異ならせて、複数の前記突出部材が略千鳥状に配設されることを特徴とする。
第7発明に係るセグメントは、第4発明〜第6発明の何れかにおいて、前記スキンプレートは、トンネルの軸方向の両端側よりも中央側で多数の前記突出部材が配設されることを特徴とする。
第8発明に係るセグメントは、第4発明〜第7発明の何れかにおいて、前記突出部材は、頭付きスタッド、T形鋼、L形鋼、C形鋼又は略J字状のJ字状鋼材が用いられることを特徴とする。
第9発明に係るセグメントは、第1発明〜第8発明の何れかにおいて、前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略トラス状に突出するトラス部材が、前記鋼殻の内部側に固着されることを特徴とする。
第10発明に係るセグメントは、第4発明〜第9発明の何れかにおいて、前記スキンプレートは、トンネルの法線方向で地山側及び内空側に設けられて、地山側及び内空側の何れか一方の前記スキンプレートに、トンネルの法線方向に略棒状に突出する突出部材が固着されるとともに、地山側及び内空側の何れか他方の前記スキンプレートに、トンネルの法線方向に略トラス状に突出するトラス部材が固着されることを特徴とする。
第11発明に係るセグメントは、第4発明〜第10発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、前記配力筋は、前記突出部材の側面に形成された貫通孔に挿通されて、前記突出部材に溶接されて、又は、前記突出部材の先端に形成された頭部に引っ掛けられることを特徴とする。
第12発明に係るセグメントは、第1発明〜第11発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、前記配力筋は、トンネルの法線方向で地山側及び内空側の何れか一方の前記スキンプレートに、前記鋼殻の内部側で固着されることを特徴とする。
第13発明に係るセグメントは、第1発明〜第12発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、前記配力筋は、前記鋼殻の内部でトンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着されることを特徴とする。
第14発明に係るセグメントは、第1発明〜第13発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略U字状に突出するU字ジベルが、前記鋼殻の内部側に固着されて、前記U字ジベルに前記配力筋が固着されることを特徴とする。
第15発明に係るセグメントは、第1発明〜第14発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部では、略L字状に折曲させたL字ジベルが設けられて、前記L字ジベルの一部となる一辺が前記主桁板に固着されるとともに、前記L字ジベルの残部となる他辺に、トンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されることを特徴とする。
第16発明に係るセグメントは、第1発明〜第14発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部では、略コの字状に折曲させた変形コ字ジベルが設けられて、前記変形コ字ジベルの一部が前記スキンプレートと前記主桁板とに固着されるとともに、前記変形コ字ジベルの残部にトンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されることを特徴とする。
第17発明に係るセグメントは、第1発明〜第14発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部では、略コの字状の折曲部分と略S字状の折曲部分とが形成された複合変形ジベルが設けられて、前記複合変形ジベルの一部が前記スキンプレートと前記主桁板とに固着されるとともに、前記複合変形ジベルの残部にトンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されることを特徴とする。
第18発明に係るセグメントは、第15発明〜第17発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部では、トンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着される略平板状の縦リブが設けられて、トンネルの法線方向の地山側で前記縦リブの隅角部が切り欠かれるとともに、前記L字ジベル、前記変形コ字ジベル又は前記複合変形ジベルの一部が前記縦リブに固着されることを特徴とする。
第19発明に係るセグメントは、第1発明〜第18発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部では、トンネルの法線方向に傾斜する略S字状に折曲させたS字ジベルが設けられて、前記S字ジベルが前記スキンプレートに固着されることを特徴とする。
第1発明〜第19発明によれば、一対の主桁板の各々の嵌合凸部と嵌合受部とが、法線方向で互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向に連結される複数のセグメントの一体性を向上させることが可能となる。また、第1発明〜第19発明によれば、各々の主桁板に所定の断面形状のセグメント形鋼が用いられて、嵌合凸部及び嵌合受部が形成されることで、各々の主桁板の面外方向及び面内方向の剛性が向上して、各々の主桁板の高耐力化を図ることが可能となる。
特に、第2発明又は第3発明によれば、軸方向補剛材又は周方向補剛材でスキンプレートが補剛されることで、フレッシュコンクリートを鋼殻の内部に充填するときに、コンクリートの打設圧に伴うスキンプレートの変形が抑制されて、高品質なセグメントを提供することが可能となり、また、トンネル供用後に作用する土水圧に対してもスキンプレートが補剛されるため、高強度なセグメントを提供することが可能となる。さらには、コンクリートの打設圧に対抗してセグメントを固定しておく製造治具が簡略化され、セグメントの製作コストの低減が可能となる。
特に、第4発明又は第5発明によれば、スキンプレートの面外変形の主な原因が周方向の軸力における半径方向成分の力により引き起こされるため、複数の突出部材の周方向の離間距離を軸方向の離間距離よりも小さくことで、その面外変形を効率的に抑制することができ、合成セグメントとしての耐力、剛性を効果的に高めることが可能となる。
特に、第6発明によれば、複数の突出部材が略千鳥状に配設されることで、鋼殻の内部においてコンクリートに発生し得る各々の突出部材によるコーン破壊線が重ならないものとなるため、各々の突出部材の定着耐力を効率的に確保することが可能となる。
特に、第7発明によれば、軸方向の両端側ではスキンプレートの面外変形を主桁板で抑制できるとともに、負荷の大きい軸方向の中央側では多数の突出部材を配設することで、スキンプレートの面外変形を効率的に抑制して、スキンプレートの有効幅を確保することが可能となる。
特に、第9発明又は第10発明によれば、内空側が曲げ引張を受ける正曲げの場合は、内空側のスキンプレートにコンクリートから剥離する方向の力が働き、地山側が曲げ引張を受ける負曲げの場合は、地山側のスキンプレートからコンクリートを押え付ける方向の力が働くものの、せん断補強として有効に作用するトラス部材が内空側等のスキンプレートに固着され、取付けが容易な突出部材が地山側等のスキンプレートに固着されることで、セグメントの製作コストを抑制しながら、スキンプレートの剛性向上による剥離防止効果と、コンクリートとのずれ止め効果を得ることが可能となる。
特に、第11発明〜第14発明によれば、鋼殻の内部で周方向に延びる複数の主鋼材と、軸方向に延びて各々の主鋼材に当接される配力筋とが設けられて、複数の主鋼材を配力筋で一体化することで、複数の主鋼材及び配力筋が埋め込まれた中詰めコンクリートの補強を実現し、セグメントに負荷される大深度での高荷重にも対応することが可能となる。
特に、第11発明又は第12発明によれば、配力筋とスキンプレートとが直接的に又は突出部材で連結されることで、配力筋が変形、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等によりセグメントが変形することがないため、セグメントを常に所定の耐力に保持することが可能となる。また、スキンプレートの変形を防止することで、一般に設計で用いられるスキンプレートの板厚の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可能となる。
特に、第13発明によれば、主桁板同士が幅止め筋状の配力筋で連結されることで、セグメント全体の精度向上が可能となり、コンクリート打設時には型枠として機能する主桁板の精度を保持するための型枠抑え材が不要となる。また、主桁板同士が幅止め筋状の配力筋で連結されることで、主桁板自体が補強されるため、主桁板として薄い鋼板を用いることで十分となり、鋼材量及び溶接量が削減され、コンクリートに対する定着機能も発揮するため、セグメント全体としての強度増強することが可能となる。さらに、シールドマシンから作用するジャッキ推力に対して配力筋が抵抗力するため、コンクリートに発生するひび割れが抑止され、セグメントの損傷が低減される。
特に、第14発明によれば、U字ジベルの一対の突出辺が中詰めコンクリートに埋め込まれて係止されて、U字ジベルの底辺がスキンプレート又は主桁板に固着されることで、中詰めコンクリートと鋼殻とのずれ止め機能を発揮することが可能となり、また、中詰めコンクリートの高耐力化と、主桁板への確実な荷重伝達とを実現して、幅広のセグメントにも対応することが可能となる。さらに、シールドマシンから作用するジャッキ推力に対してU字ジベルが抵抗力するため、コンクリートに発生するひび割れが抑止され、セグメントの損傷が低減される。
特に、第15発明によれば、L字ジベルの一辺が主桁板に固着されることで、中詰めコンクリートと鋼殻とのずれ止め機能を発揮することが可能となり、セグメントの高耐力化が可能となる。さらに、L字ジベルの残部となる他辺に配力筋が連結されることにより、配力筋に高い切断精度を要求することなく、低コストでセグメントのさらなる高耐力化が可能となる。また、ジベル形状をL字とすることで、U字よりも曲げ加工回数を低減することが可能となり、製造コストをさらに低減可能となる。
特に、第16発明によれば、コの字ジベルの一辺が主桁板に固着されることで、中詰めコンクリートと鋼殻とのずれ止め機能を発揮することが可能となり、セグメントの高耐力化が可能となる。さらに、コの字ジベルの残部の一端がスキンプレートと固着されることで、縦リブなどの部材を追加することなくスキンプレートを補強することが可能となり、低コストでセグメントの高耐力化が可能となる。さらに、コの字ジベルの残部となる他辺に配力筋が連結されることにより、配力筋に高い切断精度を要求することなく、低コストでセグメントのさらなる高耐力化が可能となる。
特に、第17発明によれば、コの字とS字の折曲部が形成された複合変形ジベルがスキンプレートと主桁板に固着されることで、中詰コンクリートと鋼殻とのずれ止め機能を発揮するとともに、スキンプレートを効果的に補強することが可能となり、セグメントの高耐力化および主桁板への確実な荷重伝達を実現することが可能となる。さらに、複合変形ジベルの残部に配力筋が連結されることにより、配力筋に高い切断精度を要求することなく、低コストでセグメントのさらなる高耐力化が可能となる。
特に、第18発明によれば、地山側隅角部が切欠かれた縦リブが主桁板およびスキンプレートに固着されることで、フレッシュコンクリートを鋼殻の内部に充填するときに、コンクリートの充填性を確保しつつ、コンクリートの打設圧に伴うスキンプレートの変形が抑制されて、高品質なセグメントを提供することが可能となる。また、トンネル供用後に作用する土水圧に対してもスキンプレートが補剛されるため、高強度なセグメントを提供することが可能となる。さらには、コンクリートの打設圧に対抗してセグメントを固定しておく製造治具が簡略化され、セグメントの製作コストの低減が可能となる。さらに、L字ジベル、コの字ジベル又は複合変形ジベルの一部が縦リブに固着されることで、中詰コンクリートと鋼殻とのずれ止め機能をより強固に発揮することが可能となり、セグメントのさらなる高耐力化が可能となる。
特に、第19発明によれば、トンネルの法線方向に傾斜するS字ジベルがスキンプレートに固着されることで、外荷重に対してスキンプレートが抵抗する有効幅を拡大してセグメントの耐荷性能を高めるとともに、外荷重に対してコンクリートのせん断補強性能を効果的に向上させることが可能となる。
以下、本発明を適用したセグメント1を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本発明を適用したセグメント1は、図1に示すように、複数のセグメント1がトンネル7の軸方向X及び周方向Yで連結されることで、トンネル7が構築されるものである。
トンネル7は、シールド工法等により地山等を掘削して形成された掘削穴、又は、地山等を開削して形成された開削穴に設けられる。トンネル7は、例えば、軸方向Xで略円筒形状に形成されるものであるが、これに限らず、略角筒形状等に形成されてもよい。
トンネル7は、複数のセグメント1が周方向Yに連結されて、セグメントリング70が構築される。また、トンネル7は、複数のセグメントリング70が軸方向Xに連結されることで、トンネル7の延長方向となる軸方向Xで略円筒形状等に形成されるものとなる。
トンネル7は、複数のセグメントリング70が軸方向Xに連結されることで、トンネル7の半径方向となる法線方向Zで、地山側Z1と内空側Z2とを隔てるように構築されるものとなり、法線方向Zの内空側Z2に所定の内部空間Sが確保される。
本発明を適用したセグメント1は、図2に示すように、軸方向Xの両端部に配置される一対の主桁板3と、周方向Yの両端部に配置される一対の継手板4とを備える。
本発明を適用したセグメント1は、軸方向Xに所定の間隔を空けて、一対の主桁板3が互いに略平行に配置される。また、本発明を適用したセグメント1は、周方向Yに所定の間隔を空けて、一対の継手板4が互いに傾斜等するように配置される。
本発明を適用したセグメント1は、主桁板3の周方向Yの両端部が、継手板4の軸方向Xの両端部と互いに接合されることで、軸方向X及び周方向Yに所定の間隔を空けた一対の主桁板3及び一対の継手板4に四方を取り囲まれた略箱状の鋼殻6が形成される。
本発明を適用したセグメント1は、一対の主桁板3及び一対の継手板4に取り囲まれることで、中詰めコンクリート60が内部6aに充填される鋼殻6が形成される。本発明を適用したセグメント1は、法線方向Zで地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方に、鋼殻6の内部6aを覆うようにスキンプレート5が設けられる。
本発明を適用したセグメント1は、特に、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2が各々の主桁板3として用いられて、このセグメント形鋼2が周方向Yに湾曲等させて形成される。また、本発明を適用したセグメント1は、必要に応じて、各々の継手板4として、このセグメント形鋼2が湾曲等させることなく用いられてもよい。
各々の主桁板3は、図3に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2が用いられることで、周方向Yに対する断面方向で、法線方向Zに延びる本体部20と、軸方向Xに凸状の嵌合凸部21と、軸方向Xに凹状の嵌合受部22とが形成される。
各々の主桁板3は、法線方向Zに延びる本体部20に、本体部20から軸方向Xの外側Aに突出する嵌合凸部21が形成されるとともに、嵌合凸部21よりも軸方向Xの内側Bに配置される嵌合受部22が形成される。
各々の主桁板3は、必要に応じて、嵌合凸部21又は嵌合受部22が、断面略円弧状等の湾曲面2aが形成されて湾曲状となる。また、各々の主桁板3は、必要に応じて、嵌合凸部21又は嵌合受部22が、断面略平坦状等の平坦面2bが形成されて平坦状となる。
ここで、一対の主桁板3は、図4に示すように、軸方向Xの一端側に配置される主桁板3が一端側主桁板31となるとともに、軸方向Xの他端側に配置される主桁板3が他端側主桁板32となり、一端側主桁板31と他端側主桁板32とが一対の主桁板3となる。
一端側主桁板31は、鋼殻6の内部6aの反対側となる軸方向Xの外側Aに向けて突出して、湾曲状の嵌合凸部21が形成されるとともに、湾曲状の嵌合凸部21よりも鋼殻6の内部6a側となる軸方向Xの内側Bに、平坦状の嵌合受部22が形成される。
他端側主桁板32は、鋼殻6の内部6aの反対側となる軸方向Xの外側Aに向けて突出して、平坦状の嵌合凸部21が形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部21よりも鋼殻6の内部6a側となる軸方向Xの内側Bに、湾曲状の嵌合受部22が形成される。
一対の主桁板3は、軸方向Xの両端部に配置される一端側主桁板31及び他端側主桁板32の各々に、法線方向Zに延びる本体部20が形成される。このとき、一対の主桁板3は、本体部20から軸方向Xに突出する嵌合凸部21が一端側主桁板31に形成されるとともに、本体部20から軸方向Xに陥没する嵌合受部22が他端側主桁板32に形成される。
一対の主桁板3は、一端側主桁板31の湾曲状の嵌合凸部21と、他端側主桁板32の湾曲状の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成される。また、一対の主桁板3は、一端側主桁板31の平坦状の嵌合受部22と、他端側主桁板32の平坦状の嵌合凸部21とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成される。
各々の主桁板3は、図3に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2が用いられることで、軸方向Xで本体部20の両側面の各々に、湾曲状又は平坦状の嵌合凸部21及び嵌合受部22が形成される。
このとき、各々の主桁板3は、例えば、本体部20の一方側面20aに、湾曲状の嵌合凸部21及び平坦状の嵌合受部22が形成されるとともに、本体部20の他方側面20bに、平坦状の嵌合凸部21及び湾曲状の嵌合受部22が形成される。
各々の主桁板3は、本体部20の一方側面20aの湾曲状の嵌合凸部21と、他方側面20bの湾曲状の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成される。また、各々の主桁板3は、本体部20の一方側面20aの平坦状の嵌合受部22と、他方側面20bの平坦状の嵌合凸部21とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成される。
各々の主桁板3は、法線方向Zで本体部20の両端部の各々で、本体部20の両側面の各々に、湾曲状の嵌合凸部21又は嵌合受部22が1箇所に形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部21又は嵌合受部22が1箇所に形成される。
各々の主桁板3は、図4に示すように、軸方向Xで非対称に形成されたセグメント形鋼2が、一対の主桁板3の各々に共通して用いられる。このとき、各々の主桁板3は、本体部20の一方側面20aの嵌合凸部21と、本体部20の他方側面20bの嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置で湾曲状又は平坦状に形成されるものとなる。
各々の主桁板3は、これに限らず、図5に示すように、軸方向Xで線対称に形成されたセグメント形鋼2が、一対の主桁板3の各々に用いられてもよい。このとき、セグメント形鋼2は、軸方向Xに延びる一対のフランジ25と、法線方向Zに延びるウェブ26とを組み合わせて、法線方向Zに延びる本体部20が形成される。
各々の主桁板3は、軸方向Xで線対称に形成されたセグメント形鋼2が用いられる場合に、一対のフランジ25の各々の両側端に、平坦状等の嵌合凸部21及び嵌合受部22が形成される。このとき、一対の主桁板3は、特に、一端側主桁板31の嵌合凸部21と、他端側主桁板32の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に周方向Yに連続して形成される。
各々の主桁板3は、図3に示すように、周方向Yに対する断面方向で、セグメント形鋼2の図心位置と重心位置とが略一致するように、法線方向Zで本体部20の両端部の各々で、本体部20の両側面の所定の位置に、嵌合凸部21及び嵌合受部22が形成される。ここで、重心位置は、周方向Yに対する断面方向に関し、軸方向X、法線方向Zに対する幾何学的寸法の釣り合い点を指す。また、図心位置は、周方向Yに対する断面方向に関し、軸方向X、法線方向Zに対する断面1次モーメントの釣り合い点を指す。
セグメント形鋼2は、図6に示すように、法線方向Zの全高H又は軸方向Xの全幅Wに対して、図心位置と重心位置との軸方向Xのずれ量Δが8%以下となるときに、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。セグメント形鋼2は、全高H又は全幅Wに対して、図心位置と重心位置とのずれ量Δが、特に、3%以下となることが望ましい。
セグメント形鋼2は、例えば、法線方向Zの全高H=225mm、軸方向Xの全幅W=38mmとする。このとき、セグメント形鋼2は、図6(a)に示すように、軸方向Xのずれ量Δ=0.055mmとすると、軸方向Xの全幅Wに対して、軸方向Xのずれ量Δが0.14%(=0.055/38×100)となるとともに、法線方向Zのずれ量Δ=0mmであるから、法線方向Zの全高Hに対して、法線方向Zのずれ量Δが0%となるため、図心位置と重心位置とが略一致する。
軸方向Xのずれ量のみを示せば、セグメント形鋼2は、図6(b)に示すように、ずれ量Δ=0.160mm、図6(c)に示すように、ずれ量Δ=0.286mm、図6(d)に示すように、ずれ量Δ=1.828mmの場合の何れについても、ずれ量Δが8%以下となる。また、セグメント形鋼2は、図7(a)に示すように、ずれ量Δ=0.527mm、図7(b)に示すように、ずれ量Δ=0.923mmの場合の何れについても、ずれ量Δが8%以下となることで、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。なお、セグメント形鋼2は、図7(c)、図7(d)に示すように、ずれ量Δ≒0.000mmとすることもできる。
本発明を適用したセグメント1は、図8、図9に示すように、鋼殻6の内部6aに所定のずれ止め部材61が設けられる。ずれ止め部材61は、軸方向Xの一方の片端部のみが各々の主桁板3に溶接等で固着されるとともに、軸方向Xの他方の片端部が鋼殻6の内部6aに延びて配置されて、中詰めコンクリート60に埋め込まれる。
ずれ止め部材61は、図8に示すように、頭付きスタッドが用いられるほか、図9に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられて、一対の主桁板3の各々で、法線方向Zの2段程度に亘って、周方向Yの4箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント1は、ずれ止め部材61が中詰めコンクリート60に埋め込まれて係止されて、中詰めコンクリート60と鋼殻6とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
鋼殻6の内部6aに設けられるずれ止め部材61は、主に鋼殻6と中詰めコンクリート60とをトンネル接線方向に一体化させることを目的に設けられるものである。このとき、本発明を適用したセグメント1は、トンネル外力が作用した場合にも、鋼殻6と中詰めコンクリート60との間でトンネル接線方向にずれ変形を生じさせる挙動に対して、このずれ変形を略同一状態として、いわゆる一体はり構造の挙動を確保できる。そして、この両者間のずれ変形に抵抗するずれ止め剛性は、トンネル外力に応じてずれ止め部材61の数量で適宜調整可能となる。トンネル接線方向に対するずれ止め剛性は、セグメント1の外力に対する法線方向Zの剛性を飛躍的に高める効果があり、トンネルセグメントの高耐力化、高剛性化を生み、結果的にトンネルセグメントの薄壁化を図ることができる。その結果、大深度トンネルへの適用や、トンネル外径の縮小化に寄与するものとなる。
本発明を適用したセグメント1は、図10、図11に示すように、鋼殻6の内部6aに所定の補強部材62が設けられる。補強部材62は、軸方向Xの両端部が一対の主桁板3に溶接等で固着されて、鋼殻6の内部6aで一対の主桁板3に架設された状態で、中詰めコンクリート60に埋め込まれる。
補強部材62は、図10に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられるほか、図11に示すように、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼が用いられて、法線方向Zの2段程度に亘って、周方向Yの4箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント1は、補強部材62が架設されることで、中詰めコンクリート60の高耐力化と、主桁板3への確実な荷重伝達とを実現して、幅広のセグメント1にも対応することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図12に示すように、鋼殻6の内部6aで周方向Yに延びる複数の主鋼材63が設けられるとともに、軸方向Xに延びて各々の主鋼材63に当接される配力筋64が設けられる。複数の主鋼材63は、各々に異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、軸方向Xの6箇所程度に断続的に設けられる。
配力筋64は、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、図13に示すように、複数の主鋼材63を取り囲むように設けられる。配力筋64は、図13(a)に示すように、法線方向Zで地山側Z1の端部がフック状に形成されてもよく、図13(b)に示すように、地山側Z1及び内空側Z2の主鋼材63を全周で取り囲むように形成されてもよい。
本発明を適用したセグメント1は、複数の主鋼材63を配力筋64で一体化することで、複数の主鋼材63及び配力筋64が埋め込まれた中詰めコンクリート60の補強を実現して、セグメント1に負荷される大深度での高荷重にも対応することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図14〜図18に示すように、鋼殻6の内部6aに所定の縦リブ65が設けられる。縦リブ65は、略平板状に形成された鋼板が用いられて、軸方向Xの両端部が一対の主桁板3に溶接等で固着されて、鋼殻6の内部6aで一対の主桁板3に架設された状態で、中詰めコンクリート60に埋め込まれる。
縦リブ65は、略平板状に形成された鋼板が法線方向Zに延びて配置されて、周方向Yの4箇所程度に断続的に設けられる。このとき、配力筋64は、特に、図16に示すように、縦リブ65から周方向Yに離間させて設けられてもよく、図17、図18に示すように、周方向Yの両側から縦リブ65に当接させて設けられてもよい。
本発明を適用したセグメント1は、図16に示すように、配力筋64が縦リブ65から離間させて設けられることで、複数の縦リブ65の間が配力筋64で補強されて、中詰めコンクリート60に耐力の低い箇所が形成されることを回避することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント1は、図17、図18に示すように、配力筋64が縦リブ65に当接させて設けられることで、主鋼材63、配力筋64、縦リブ65及び主桁板3を簡便に固着させて、一体性の高いセグメント1を提供することが可能となる。
配力筋64は、周方向Yの両側から縦リブ65に当接させて設けられる場合に、図19(a)に示すように、地山側Z1及び内空側Z2の複数の主鋼材63を取り囲むことで、縦リブ65の上下端部と配力筋64とで主鋼材63を法線方向Zに挟み込んで拘束する。さらに、配力筋64は、図19(b)に示すように、法線方向Zの端部を周方向Yに折り曲げて、配力筋64の折り曲げた端部が縦リブ65の上端部に引っ掛けられてもよい。
本発明を適用したセグメント1は、鋼殻6の内部6aを覆うように、略平板状の鋼板等を湾曲させたスキンプレート5が地山側Z1に設けられる。このとき、本発明を適用したセグメント1は、図15に示すように、法線方向Zで縦リブ65の地山側Z1の上端部が、スキンプレート5から法線方向Zに離間させて設けられて、スキンプレート5と縦リブ65との間に所定の隙間Gが形成される。
本発明を適用したセグメント1は、スキンプレート5と縦リブ65との間に所定の隙間Gが形成されることで、中詰めコンクリート60となるフレッシュコンクリートを鋼殻6の内部6aに充填するときに、フレッシュコンクリートが隙間Gを通過できるものとなる。このとき、本発明を適用したセグメント1は、フレッシュコンクリートの流動性を隙間Gで確保して、鋼殻6の内部6aへの充填性を向上させることが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、スキンプレート5と縦リブ65との間に所定の隙間Gが形成されることで、スキンプレート5と縦リブ65とが互いに離間するものとなるが、スキンプレート5と主桁板3との接合箇所付近に、図20に示すように、適宜、両者を接続する三角リブ、四角リブ又は台形リブ66等の補強材を配置することで、接合箇所付近の剛性が高まるため、セグメント1の性能を向上させる効果が期待できる。なお、三角リブ、四角リブ又は台形リブ66等の補強材は、縦リブ65の有無によらずに適宜配置されて、セグメント1の性能向上を図ることができる。
なお、本発明を適用したセグメント1は、必要に応じて、図8〜図19に示す鋼殻6の内部6aで、ずれ止め部材61、補強部材62、主鋼材63、配力筋64及び縦リブ65が適宜組み合わされた状態で、中詰めコンクリート60が充填されるものとなる。
本発明を適用したセグメント1は、図21に示すように、所定のセグメント1の一端側主桁板31に、軸方向Xに隣り合って連結される他のセグメント1の他端側主桁板32が当接されて、複数のセグメント1が互いに連結されるものとなる。
本発明を適用したセグメント1は、図21(a)に示すように、図4に示す軸方向Xで非対称に形成されたセグメント形鋼2を、一対の主桁板3の各々に共通して略同一形状のものとして用いることで、複数のセグメント1が互いに連結される。
また、本発明を適用したセグメント1は、これに限らず、図21(b)に示すように、図5に示す軸方向Xで線対称に形成されたセグメント形鋼2を、一対の主桁板3の各々に用いることで、複数のセグメント1が互いに連結されてもよい。
さらに、本発明を適用したセグメント1は、図21(c)に示すように、図4に示す非対称に形成されたセグメント形鋼2と、図5に示す線対称に形成されたセグメント形鋼2とを組み合わせて用いることで、複数のセグメント1が互いに連結されてもよい。
なお、本発明を適用したセグメント1は、図22に示すように、軸方向Xに隣り合って連結される他のセグメント1の主桁板3が当接された状態で、一端側主桁板31に形成された嵌合凸部21と、他のセグメント1の他端側主桁板32に形成された嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に周方向Yに連続して形成されてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント1は、軸方向Xに隣り合って連結される各々のセグメント1において、軸方向Xの両端部の主桁板3の断面形状を統一させて、主桁板3の断面形状を1種類で済ませることができる。
これにより、本発明を適用したセグメント1は、主桁板3の断面形状が1種類で済むので、主桁板3の製造において製造治具を少なくできることから、製造コストを抑えることが可能となる。また、本発明を適用したセグメント1は、組立時においても主桁板3の向きを統一できるので、組立時の材料管理や組立手間も少なく済ませることが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、主桁板3として図7(b)に示すセグメント形鋼2を採用した場合に、図22(a)に示すように、一端側主桁板31及び他端側主桁板32が、セグメント1の周方向Yの断面での中心点に対して点対称に配置される。このとき、本発明を適用したセグメント1は、中詰めコンクリート60に係止される嵌合凸部21が法線方向Zの両端部に配置されるため、中詰めコンクリート60を法線方向Zに挟み込む効果が得られ、鋼殻6と中詰めコンクリート60とをより強固に一体化することができる。さらに、中詰めコンクリート60と当接する面の嵌合凸部21が、主桁板3の法線方向Zの両端部のみに配置されるため、図14〜図19に示す縦リブ65等の補強材の配置が容易となり、セグメント1の製作コストを低減することが可能となる。
ここで、本発明を適用したセグメント1は、図23に示すように、軸方向Xの両端部で各々の主桁板3が互いに当接されて、一方の主桁板3の嵌合凸部21が他方の主桁板3の嵌合受部22に嵌合されることで、複数のセグメント1が互いに連結されるものとなる。
このとき、本発明を適用したセグメント1は、特に、一端側主桁板31の湾曲状の嵌合凸部21と、他端側主桁板32の湾曲状の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成されることで、湾曲状の嵌合凸部21が嵌合受部22に確実に嵌め込まれる。さらに、本発明を適用したセグメント1は、他端側主桁板32の平坦状の嵌合凸部21も、一端側主桁板31の平坦状の嵌合受部22に確実に嵌め込まれる。
本発明を適用したセグメント1は、各々の主桁板3に所定の断面形状のセグメント形鋼2が用いられて、互いに対応する形状で湾曲状等に形成された嵌合凸部21及び嵌合受部22が、一対の主桁板3の各々に形成されて確実かつ強固に嵌合するものとなる。本発明を適用したセグメント1は、特に、一対の主桁板3の各々の嵌合凸部21と嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向Xに連結される複数のセグメント1の一体性を向上させることが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、一対の主桁板3の各々の嵌合凸部21と嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されて確実に嵌合されることで、複数のセグメント1の現場での組立てを容易に実施することが可能となる。さらに、本発明を適用したセグメント1は、複数のセグメント1の現場での組立容易性が向上することで、複数のセグメント1の一体性を確実に向上させて、互いに連結される複数のセグメント1の地震時の高耐久性も実現することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図6、図7に示すセグメント形鋼2を各々の主桁板3に用いることで、図23に示すように、中詰めコンクリート60に係止される嵌合凸部21及び嵌合受部22の何れか一方又は両方が、鋼殻6の内部6a側に配置される本体部20の側面にも形成される。これにより、本発明を適用したセグメント1は、嵌合凸部21又は嵌合受部22が鋼殻6の内部6a側で中詰めコンクリート60に係止されることで、鋼殻6の内部6aに充填される中詰めコンクリート60と鋼殻6との一体性を向上させることが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、嵌合凸部21及び嵌合受部22が、各々の主桁板3で鋼殻6の内部6aの反対側に配置される何れか一方の側面のみに形成されるだけでなく、鋼殻6の内部6a側に配置される何れか他方の側面にも形成されるものとなる。これにより、本発明を適用したセグメント1は、鋼殻6の内部6a側でも嵌合凸部21及び嵌合受部22が中詰めコンクリート60に係止されることで、鋼殻6の内部6aに充填される中詰めコンクリート60と鋼殻6との一体性を向上させることが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、鋼殻6の内部6a側でも嵌合凸部21及び嵌合受部22が中詰めコンクリート60に係止されることで、鋼殻6と中詰めコンクリート60とが法線方向Zに対して一体化されて、トンネル外力に対する鋼殻6の法線方向Zのたわみと中詰めコンクリート60のたわみが略同一状態となり、いわゆる重ねはり構造の挙動を確保することができる。これにより、本発明を適用したセグメント1は、嵌合凸部21及び嵌合受部22と中詰めコンクリート60との係止部分が周方向Yに連続して形成されることで、ずれ止め機能の剛性が極めて高くなり、一体化の効果が格段に高まるものとなる。そして、本発明を適用したセグメント1は、トンネル外力が作用した場合にも、中詰めコンクリート60がトンネル内部に剥落することを抑止する効果が得られるため、トンネル構造の安全性に大きく寄与するものとなる。
また、本発明を適用したセグメント1は、図4に示すように、軸方向Xで非対称に形成されたセグメント形鋼2を、一対の主桁板3の各々で互いに略同一形状のものとして共通して用いることができる。これにより、本発明を適用したセグメント1は、略同一形状のセグメント形鋼2が各々の主桁板3として用いられることで、主桁板3となるセグメント形鋼2の共通化を図り、セグメント1の製作コストを低減することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、特に、図24に示すように、軸方向Xに隣り合って連結される他のセグメント1の他端側主桁板32が、所定のセグメント1の一端側主桁板31に当接された状態で、軸方向Xに凹状となる止水溝23が形成される。
止水溝23は、軸方向Xで一端側主桁板31と他端側主桁板32とが互いに当接された状態で、嵌合凸部21又は嵌合受部22から法線方向Zに連続させて、軸方向Xの外側Aから内側Bに向けて断面略S字状に湾曲するように凹状に形成される。
止水溝23は、図24(a)に示すように、断面略S字状に湾曲するように形成されることで、比較的大きな間隙となる拡幅部23aと、比較的小さな間隙となる狭小部23bとが形成される。止水溝23は、地山側Z1から地下水圧が作用する前の状態で、ゴム製等のシール材24が拡幅部23aに嵌装されるものとなる。
止水溝23は、図24(b)に示すように、地山側Z1から地下水圧が作用することで、地山側Z1から内空側Z2へ地下水等が浸入しようとして、地下水等の水圧でシール材24が押圧Pされる。このとき、シール材24は、拡幅部23aから狭小部23bに飛び出すように変形して、比較的小さな間隙の狭小部23bに密着するように挟み込まれる。
本発明を適用したセグメント1は、軸方向Xで一端側主桁板31と他端側主桁板32とが互いに当接されて、地山側Z1から地下水圧が作用した後の状態で、比較的小さな間隙の狭小部23bにシール材24が密着して挟み込まれる。これにより、本発明を適用したセグメント1は、密着したシール材24で地下水等の浸入が確実に遮断されるため、複数のセグメント1の連結箇所での止水性能を著しく向上させることが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、嵌合凸部21又は嵌合受部22から法線方向Zに連続させて、軸方向Xに凹状となる止水溝23が形成されるため、独立した止水構造をセグメント1に設けることが不要となる。これにより、本発明を適用したセグメント1は、独立した止水構造を不要とすることで、止水構造を設けるためのセグメント1の製作コストを抑制することが可能となる。
また、本発明を適用したセグメント1は、図25に示すように、止水溝23が嵌合凸部21又は嵌合受部22から独立して形成されて、かつ、軸方向Xに隣り合って連結される他のセグメント1の止水溝23と法線方向Zで互いに略同一の位置に形成される場合に、シール材24の幅を自由に選択することが可能となり、さらに、軸方向Xに隣り合う2枚のシール材24が重なり合って地下水圧に抵抗することで、高い止水性能を発揮することが可能となる。このとき、本発明を適用したセグメント1は、軸方向Xで本体部20の両側面に凹状となる止水溝23が形成されて、本体部20の外側Aで凹状となる止水溝23と、本体部20の内側Bで凹状となる止水溝23とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に形成されてもよい。本発明を適用したセグメント1は、止水溝23を両面に設けておくことで、内側Bの止水溝23による中詰めコンクリート60との一体性が飛躍的に向上するだけでなく、主桁板3の形状が対称形となって製造効率が飛躍的に向上して、同時に止水機能の代わりにずれ止めの機能を兼用させることが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図3〜図7に示すように、各々の主桁板3に所定の断面形状のセグメント形鋼2が用いられて、嵌合凸部21及び嵌合受部22が形成されることで、各々の主桁板3の面外方向及び面内方向の剛性が向上する。これにより、本発明を適用したセグメント1は、各々の主桁板3の面外方向及び面内方向の剛性を向上させて、各々の主桁板3の高耐力化を図ることが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図2に示すように、各々の主桁板3と同様に、必要に応じて、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2を、各々の継手板4として用いてもよい。各々の継手板4は、図6、図7に示すセグメント形鋼2を用いることで、周方向Yの一端側に配置される一端側継手板41の嵌合凸部21と、周方向Yの他端側に配置される他端側継手板42の嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置に軸方向Xに連続して形成される。
これにより、本発明を適用したセグメント1は、一対の継手板4の各々の嵌合凸部21と嵌合受部22とが、法線方向Zで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、周方向Yに連結される複数のセグメント1の一体性を向上させることが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント1は、例えば、主桁板3及び継手板4の何れか一方においてのみ、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2が用いられてもよい。
本発明を適用したセグメント1は、特に、一対の主桁板3及び一対の継手板4の両方において、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼2が用いられることで、図1に示すように、複数のセグメント1が軸方向X及び周方向Yで一体的に連結される。このとき、本発明を適用したセグメント1は、複数のセグメント1が周方向Yで一体的に連結されてセグメントリング70が構築されるとともに、複数のセグメントリング70が軸方向Xで一体的に連結されてトンネル7が構築されるものとなる。
ここで、セグメント1は、図2に示すように、複数の部材の組立工程において、一般的に、鋼板、形鋼等の切断、切削、曲げ加工、溶接等の多様な加工を実施する必要がある。そして、セグメント1は、加工後の製品として、幅、高さ、捻じれ、曲がり等の寸法精度を許容範囲内に収める必要があるものの、各々の部材の強度及び成分等が異なることから、寸法精度の管理が経験によるところが多く、極めて困難を要していた。
特に、セグメント1の主桁板3は、土水圧等の外荷重に対して抵抗する際の主要部材であり、セグメント1の鋼殻6の外周に配置されるため、品質及び寸法精度として高い水準が要求されている。このため、本発明を適用したセグメント1は、図6、図7に示すように、特に、セグメント形鋼2の全高H又は全幅Wに対して図心位置と重心位置とのずれ量Δを8%以下として、図心位置と重心位置とが略一致するものとする。
ここで、主桁板3の図心位置と重心位置との軸方向X(法線方向Z)のずれ量Δが大きいと、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形が大きくなり、セグメント1の所要の寸法精度を確保することが難しくなる。一方、主桁板3の軸方向X(法線方向Z)の全幅W(全高H)が大きいと、主桁板3の剛性が大きくなり、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形に対する抵抗性が高まり、セグメント1の所要の寸法精度を確保することが容易になる。
製作難度を示す指標として、全高H又は全幅Wに対する図心位置と重心位置とのずれ量Δを採用すると、ずれ量Δが大きいほど反り、ねじれ変形は大きくなり、製作難度が上がることになる。本発明の発明者は、図26に示すように、これまでの種々の製作実績により、ずれ量Δが8%以下であれば、簡易な矯正で高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であり、さらにずれ量Δが3%以下であれば、矯正の必要なくより高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であることを見出した。なお、ずれ量Δが8%を超えると、通常の矯正で所要の寸法精度を確保することは極めて困難となり、大規模な冶具による加工が必要となるため、組立加工費を大幅に増加させることになる。
これにより、本発明を適用したセグメント1は、セグメント形鋼2の断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致することで、セグメント形鋼2の組立加工が大幅に削減されるだけでなく、高い水準の品質及び寸法精度も確保することが可能となる。そして、本発明を適用したセグメント1は、特に、セグメント形鋼2の図心位置と重心位置とのずれ量Δを3%以下としたとき、より高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1の基本思想は、法線方向Zのずれ止め剛性を相対的に大きく設定して、トンネル崩壊等の極限的リスクを回避することに重点を置きつつ、図8、図9に示すトンネル接線方向のずれ止め部材61等を適宜設けることで、トンネルに作用する外力に適切に抵抗するトンネルセグメント構造を提供することにある。さらに、この基本思想に加えて、周方向Yに連続する嵌合凸部21及び嵌合受部22を主桁板3に形成することで、嵌合機能、止水機能だけでなく、ずれ止め機能を付与することを同時に達成することを可能にしている。しかも、安価に製造するために主桁板3の凹凸形状の配置を工夫することで、低コストと多機能性とを両立させることを可能にしている。
本発明を適用したセグメント1は、図27に示すように、法線方向Zで地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方に、周方向Yに湾曲させた鋼板等のスキンプレート5が設けられる。スキンプレート5は、例えば、セグメント1の地山側Z1及び内空側Z2の両方に設けられるほか、地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方にのみ設けられる。
スキンプレート5は、図28〜図30に示すように、軸方向Xに延びる軸方向補剛材50及び周方向Yに延びる周方向補剛材51の何れか一方又は両方が、鋼殻6の内部6a側に溶接等で固着される。軸方向補剛材50又は周方向補剛材51は、鉄筋、鋼板又は形鋼等が用いられる。軸方向補剛材50又は周方向補剛材51は、形鋼が用いられる場合には、例えば、H形鋼、溝形鋼又は山形鋼等の形鋼が用いられる。
スキンプレート5は、図28に示すように、軸方向補剛材50のみが固着される場合に、1又は複数の軸方向補剛材50が固着させて設けられる。このとき、軸方向補剛材50は、各々の軸方向補剛材50の軸方向Xの両端部が、一対の主桁板3に固着されないものとなるが、必要に応じて、軸方向Xに延びて一対の主桁板3に固着されてもよい。軸方向補剛材50はセグメント1の軸方向Xの幅を広くした場合に土水圧荷重をセグメント1の両側部に配置する主桁板3に伝達する性能を高める効果がある。また、セグメント1を製作する際にフレッシュコンクリートを打設する圧力に対してスキンプレート5の変形を抑止する効果が高まる。
スキンプレート5は、図29に示すように、周方向補剛材51のみが固着される場合に、1又は複数の周方向補剛材51が固着させて設けられる。このとき、周方向補剛材51は、各々の周方向補剛材51の周方向Yの両端部が、周方向Yに延びて一対の継手板4に固着されるものとなるが、必要に応じて、一対の継手板4に固着されなくてもよい。周方向補剛材51はセグメント1に土水圧荷重が作用した際にスキンプレート5自体の面外変形を抑制する効果を高めて、設計においてスキンプレート5の有効幅を広げることができる。
スキンプレート5は、図30に示すように、軸方向補剛材50及び周方向補剛材51が固着される場合に、1又は複数の軸方向補剛材50及び周方向補剛材51が、略格子状に組み合わせて設けられる。このとき、スキンプレート5は、例えば、各々の軸方向補剛材50の軸方向Xの両端部は一対の主桁板3に固着されないが、各々の周方向補剛材51の周方向Yの両端部は一対の継手板4に固着されるものとなる。
軸方向補剛材50又は周方向補剛材51は、鋼板が用いられる場合には、図31に示すように、例えば、孔開き鋼板52、略T字状のT字状鋼板53、図33(c)に示すL形鋼82と同様の断面形状となる略L字状のL字状鋼板、又は図33(d)に示すC形鋼83と同様の断面形状となる略C字状のC字状鋼板が用いられる。このとき、孔開き鋼板52は、図31(a)に示すように、鋼板を軸方向X又は周方向Yに貫通させた1又は複数の孔部が形成される。また、T字状鋼板53は、図31(b)に示すように、基端部がスキンプレート5に固着されて、先端部が拡幅させて形成されて、必要に応じて、鋼板を軸方向X又は周方向Yに貫通させた孔部が形成されてもよい。
本発明を適用したセグメント1は、図28〜図30に示すように、特に、線状の連続した軸方向補剛材50及び周方向補剛材51の何れか一方又は両方が、スキンプレート5に固着されることで、軸方向補剛材50又は周方向補剛材51でスキンプレート5が広範囲に補剛される。このとき、本発明を適用したセグメント1は、フレッシュコンクリートを鋼殻6の内部6aに充填するときに、コンクリートの打設圧に伴うスキンプレート5の変形が抑制されて、高品質なセグメント1を提供することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント1は、トンネル供用後に作用する土水圧に対してもスキンプレート5が補剛されるため、高強度なセグメント1を提供することが可能となる。
スキンプレート5は、図32に示すように、軸方向Xに延びる複数の軸方向補剛材50及び法線方向Zに略棒状に突出する複数の突出部材8の何れか一方又は両方が、鋼殻6の内部6a側に固着されてもよい。スキンプレート5は、例えば、複数の軸方向補剛材50が周方向Yに所定の間隔dで離間させて配置されて、複数の軸方向補剛材50の周方向Yの間隔dが、セグメント1の軸方向Xの全幅Wよりも小さくなる。
スキンプレート5は、複数の軸方向補剛材50の周方向Yの間隔dが、セグメント1の軸方向Xの全幅Wよりも小さくなることで、セグメント1の周方向Yの座屈耐力を軸方向Xの座屈耐力よりも大きくすることが可能となる。このとき、軸方向Xの軸力を受けてもスキンプレート5に面内方向の座屈が生じないものとなり、土水圧による荷重を主桁板3に流す前にセグメント1全体の耐力が低下しないため、セグメント1とコンクリートとの一体性が損なわれるのを防止することができる。
スキンプレート5は、軸方向補剛材50及び突出部材8の両方が固着されて設けられるが、必要に応じて、軸方向補剛材50のみが設けられてもよく、また、突出部材8のみが設けられてもよい。突出部材8は、例えば、図33に示すように、頭付きスタッド80、T形鋼81、L形鋼82、C形鋼83又は略J字状のJ字状鋼材84等が用いられる。
スキンプレート5は、図34に示すように、複数の突出部材8が軸方向X及び周方向Yに所定の離間距離で離間させて配設される。このとき、スキンプレート5は、周方向Yに隣り合って配設された複数の突出部材8の周方向Yの離間距離dyを、軸方向Xに隣り合って配設された複数の突出部材8の軸方向Xの離間距離dxよりも小さくして、突出部材8が鋼殻6の内部6a側に固着される。
スキンプレート5は、面外変形の主たる原因が周方向Yの軸力における半径方向成分の力により引き起こされるため、複数の突出部材8の周方向Yの離間距離dyを軸方向Xの離間距離dxよりも小さくことで、スキンプレート5の面外変形を効率的に抑制することができ、合成セグメントとしての耐力、剛性を効果的に高めることが可能となる。
スキンプレート5は、図35に示すように、特に、周方向Yに隣り合う複数の突出部材8において、軸方向Xの位置を互いに異ならせることで、複数の突出部材8が略千鳥状に配設されてもよい。このとき、スキンプレート5は、軸方向Xに隣り合う複数の突出部材8においても、周方向Yの位置を互いに異ならせて、必要に応じて、複数の突出部材8の周方向Yの離間距離dyを軸方向Xの離間距離dxよりも小さくすることができる。
スキンプレート5は、複数の突出部材8が略千鳥状に配設されることで、鋼殻6の内部6aにおいてコンクリートに発生し得る各々の突出部材8によるコーン破壊線が重ならないものとなるため、各々の突出部材8の定着耐力を効率的に確保することが可能となる。
スキンプレート5は、図36に示すように、特に、セグメント1全体における軸方向Xの両端側よりも中央側で、多数の突出部材8が配設されてもよい。このとき、突出部材8は、図36(a)に示すように、軸方向Xの中央側にのみ配設されるほか、図36(b)に示すように、軸方向Xの中央側における単位面積当たりの数量を、軸方向Xの両端側における単位面積当たりの数量よりも多くして配設されてもよい。
スキンプレート5は、軸方向Xの両端側ではスキンプレート5の面外変形を主桁板3で抑制することができる。そして、スキンプレート5は、負荷の大きい軸方向Xの中央側では多数の突出部材8を配設することで、スキンプレート5の面外変形を効率的に抑制して、スキンプレート5の有効幅を確保することが可能となる。
スキンプレート5は、図37に示すように、法線方向Zに略棒状に突出する突出部材8及び法線方向Zに略トラス状に突出するトラス部材85の何れか一方又は両方が、鋼殻6の内部6a側に固着されてもよい。スキンプレート5は、突出部材8及びトラス部材85の両方が固着されて設けられるが、例えば、トラス部材85のみが設けられてもよい。
ここで、スキンプレート5は、特に、法線方向Zで地山側Z1及び内空側Z2の両方に設けられる。このとき、スキンプレート5は、地山側Z1のスキンプレート5に突出部材8が固着される場合には、内空側Z2のスキンプレート5にトラス部材85が固着される。なお、スキンプレート5は、内空側Z2のスキンプレート5に突出部材8が固着される場合には、地山側Z1のスキンプレート5にトラス部材85が固着されるものとなる。
スキンプレート5は、1又は複数の突出部材8及びトラス部材85が鋼殻6の内部6a側に固着される。このとき、スキンプレート5は、例えば、複数の突出部材8が周方向Yに並べられて配列されるとともに、各々のトラス部材85が周方向Yに延びて形成される。また、スキンプレート5は、必要に応じて、複数の突出部材8の周方向Yの配列と各々のトラス部材85とが、軸方向Xの位置を異ならせて交互に配置される。
トラス部材85は、図38に示すように、周方向Yに延びて形成されて、法線方向Zで交互に傾斜等させながら屈曲することで、法線方向Zに略トラス状に突出するものとなる。トラス部材85は、例えば、法線方向Zに屈曲した底部85aは一方のスキンプレート5に固着されるものの、法線方向Zに突出した頂部85bは他方のスキンプレート5から離間させて配置されるものとなる。
ここで、内空側Z2が曲げ引張を受ける正曲げの場合は、内空側Z2のスキンプレート5にコンクリートから剥離する方向の力が働き、地山側Z1が曲げ引張を受ける負曲げの場合は、地山側Z1のスキンプレート5からコンクリートを押え付ける方向の力が働く。そして、せん断補強として有効に作用するトラス部材85が内空側Z2のスキンプレート5に固着され、取付けが容易な突出部材8が地山側Z1のスキンプレート5に固着されることで、セグメント1の製作コストを抑制しながら、スキンプレート5の剛性向上による剥離防止効果と、コンクリートとのずれ止め効果を得ることが可能となる。トラス部材85の法線方向Zに突出した頂部85bは、正曲げ又は負曲げ荷重が作用する際にコンクリートの圧縮応力が作用する領域まで延長して定着されることが望ましい。
本発明を適用したセグメント1は、図39に示すように、スキンプレート5で覆われた鋼殻6の内部6aで、必要に応じて、周方向Yに延びる複数の主鋼材63が設けられるとともに、軸方向Xに延びて各々の主鋼材63に当接される配力筋64が設けられる。このとき、配力筋64は、法線方向Zで地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方のみのスキンプレート5に、鋼殻6の内部6a側で固着されてもよい。
配力筋64は、例えば、図39(a)に示すように、鋼殻6の内部6aで複数の主鋼材63を取り囲むことで、フープ筋状に設けられる。また、配力筋64は、図39(b)に示すように、鋼殻6の内部6aで軸方向Xの両端部が一対の主桁板3に固着されることで、幅止め筋状に設けられてもよい。なお、配力筋64は、フープ筋状に設けられた場合であっても、軸方向Xの両端部を一対の主桁板3に固着させることができる。
スキンプレート5は、複数の主鋼材63がフープ筋状の配力筋64に取り囲まれ、この配力筋64がスキンプレート5に固着されることで、複数の主鋼材63とスキンプレート5とが連結された構造となる。そして、セグメント1に地山側Z1から土水圧が作用すると、地山側Z1に周方向Yの圧縮力が作用し、内空側Z2に周方向Yの引張力が作用する。通常、この引張力の半径方向の分力(腹圧力)によって主鋼材63が直線状になろうとし、圧縮力の半径方向の分力によってスキンプレート5が面外方向に変形しようとするが、主鋼材63とスキンプレート5とが連結されることで、それぞれに作用する半径方向の分力が相殺され、主鋼材63及びスキンプレート5の変形及び変位を防止することが可能となる。そして、主鋼材63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等によりセグメント1が変形することがないため、セグメント1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5の変形を防止することで、一般に設計で用いられるスキンプレート5の板厚の25倍というスキンプレート5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。
また、主桁板3同士が幅止め筋状の配力筋64で連結されることで、セグメント1全体の精度向上が可能となり、コンクリート打設時には型枠として機能する主桁板3の精度を保持するための型枠抑え材が不要となる。また、主桁板3同士が幅止め筋状の配力筋64で連結されることで、主桁板3自体が補強されるため、主桁板3として薄い鋼板を用いることで十分となり、鋼材量及び溶接量が削減され、コンクリートに対する定着機能も発揮するため、セグメント1全体としての強度増強することが可能となる。
また、スキンプレート5は、図40に示すように、鋼殻6の内部6a側に配力筋64が設けられるだけでなく、鋼殻6の内部6a側に突出部材8が固着されてもよい。このとき、配力筋64は、突出部材8に溶接されるほか、図33(a)、図33(e)に示すように、頭付きスタッド80又はJ字状鋼材84の突出部材8の先端に形成された頭部8aに引っ掛けられて、突出部材8に連結させてもよい。また、配力筋64は、図33(b)〜図33(d)に示すように、T形鋼81、L形鋼82又はC形鋼83の突出部材8の側面に形成された貫通孔8bに挿通されて、突出部材8に連結させてもよい。
スキンプレート5は、配力筋64とスキンプレート5とが、直接的に固着されて、又は突出部材8で連結されることで、配力筋64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等によりセグメント1が変形することがないため、セグメント1を常に所定の耐力に保持することが可能となる。また、スキンプレート5の変形を防止することで、一般に設計で用いられるスキンプレート5の板厚の25倍というスキンプレート5の有効幅を、さらに増加させることが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図41に示すように、法線方向Zに略U字状に突出するU字ジベル86が、鋼殻6の内部6a側でスキンプレート5に固着させて設けられてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント1は、必要に応じて、軸方向Xに延びる1又は複数の配力筋64がU字ジベル86に固着させて設けられる。
U字ジベル86は、鉄筋等を略U字状に折り曲げて形成されて、U字ジベル86の底辺86aがスキンプレート5に固着されるとともに、U字ジベル86の一対の突出辺86bがスキンプレート5に固着されない状態で鋼殻6の内部6aに突出して配置される。このとき、U字ジベル86は、スキンプレート5に固着させて設けられるほか、必要に応じて、ずれ止め部材61として一対の主桁板3の各々にも固着させて設けられる。
なお、ずれ止め部材61として設けられた各々のU字ジベル86は、軸方向Xに延びる配力筋64の両端部が、溶接接合、番線等による緊結、又は近接させたのみの状態で固着される。そして、ずれ止め部材61として設けられた各々のU字ジベル86は、法線方向Zの地山側Z1又は内空側Z2で、一対の突出辺86bの片方にのみ配力筋64の両端部が連結されるほか、一対の突出辺86bの両方に配力筋64の両端部が連結される。
U字ジベル86は、一対の突出辺86bが中詰めコンクリート60に埋め込まれて係止されて、U字ジベル86の底辺86aがスキンプレート5又は主桁板3に固着されることで、中詰めコンクリート60と鋼殻6とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、スキンプレート5に略U字状に突出するU字ジベル86が固着されて、U字ジベル86に配力筋64が固着されることで、スキンプレート5が補剛される。このとき、本発明を適用したセグメント1は、フレッシュコンクリートを鋼殻6の内部6aに充填するときに、コンクリートの打設圧に伴うスキンプレート5の変形が抑制されて、高品質なセグメント1を提供することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント1は、トンネル供用後に作用する土水圧に対してもスキンプレート5が補剛されるため、高強度なセグメント1を提供することが可能となる。
鋼殻6の内部6aでは、図42、図43に示すように、主に、ずれ止め部材61としてU字ジベル86等が設けられる。鋼殻6の内部6aでは、U字ジベル86等の一部61aが主桁板3に固着されることで、U字ジベル86等の残部61bがスキンプレート5に固着されない状態で突出して配置される。鋼殻6の内部6aでは、U字ジベル86等の残部61bが中詰めコンクリート60に埋め込まれて係止されて、U字ジベル86等の一部61aが主桁板3に固着されることで、中詰めコンクリート60と鋼殻6とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
鋼殻6の内部6aでは、一端側主桁板31及び他端側主桁板32の各々にずれ止め部材61としてU字ジベル86等が固着されることで、U字ジベル86等が軸方向Xで一対となって設けられることが望ましい。このとき、ずれ止め部材61となるU字ジベル86等は、図42(b)、図43に示すように、軸方向Xに延びる鉄筋等の配力筋64の両端部が、一対のずれ止め部材61の各々に連結されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、内空側Z2及び地山側Z1の何れか一方又は両方に配力筋64が設けられて、配力筋64の両端部が溶接接合、番線等による緊結、又は近接させたのみの状態でU字ジベル86等に連結される。また、鋼殻6の内部6aでは、図43(a)に示すように、U字ジベル86等の一対となった残部61bの片方に、内空側Z2又は地山側Z1の配力筋64の両端部が連結されるほか、図43(b)に示すように、U字ジベル86等の一対となった残部61bの両方に、内空側Z2及び地山側Z1の配力筋64の両端部が連結されてもよい。なお、鋼殻6の内部6aでは、例えば、図42(b)に示すように、U字ジベル86等の一対となった残部61bの両方に、配力筋64の両端部が架設されるように連結されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、図44(a)に示すように、略L字状に折曲させたL字ジベル71がずれ止め部材61として設けられて、L字ジベル71の一部61aとなる一辺が主桁板3に固着されてもよい。そして、鋼殻6の内部6aでは、必要に応じて、図44(b)に示すように、L字ジベル71の残部61bとなる他辺に、軸方向Xに延びる配力筋64が連結されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、図45(a)に示すように、略コの字状に折曲させて傾斜部分を有する変形コ字ジベル72がずれ止め部材61として設けられてもよい。このとき、変形コ字ジベル72の一部61aは、地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方に設けられたスキンプレート5と主桁板3とに、傾斜部分の両側で固着されてもよい。そして、鋼殻6の内部6aでは、必要に応じて、図45(b)に示すように、変形コ字ジベル72の軸方向Xに延びる残部61bに、軸方向Xに延びる配力筋64が連結されてもよい。なお、変形コ字ジベル72に連結される配力筋64は、必要に応じて、地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方で、スキンプレート5に固着されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、図46(a)に示すように、略コの字状の折曲部分及び略S字状の折曲部分の各々が傾斜部分を有するものとして形成された複合変形ジベル73がずれ止め部材61として設けられてもよい。このとき、複合変形ジベル73の一部61aは、略コの字状の折曲部分及び略S字状の折曲部分の各々で、地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方に設けられたスキンプレート5と主桁板3とに固着されてもよい。そして、鋼殻6の内部6aでは、必要に応じて、図46(b)に示すように、複合変形ジベル73の残部61bとなる略S字状の折曲部分に、軸方向Xに延びる配力筋64が連結されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、図47(a)に示すように、縦リブ65の地山側Z1の隅角部が切り欠かれることで、縦リブ65の地山側Z1に所定の隙間Gが形成されてもよい。このとき、鋼殻6の内部6aでは、必要に応じて、図47(b)に示すように、L字ジベル71、変形コ字ジベル72又は複合変形ジベル73等のずれ止め部材61の一部61aが、主桁板3とともに縦リブ65にも固着されてもよい。
鋼殻6の内部6aでは、図48(a)に示すように、地山側Z1及び内空側Z2の何れか一方又は両方に設けられたスキンプレート5に、法線方向Zに傾斜する略S字状に折曲させたS字ジベル74が固着されてもよい。このとき、S字ジベル74は、必要に応じて、図48(b)に示すように、変形コ字ジベル72の軸方向Xに延びる残部61bに連結されて、軸方向Xに延びる配力筋64が連結されてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント1は、S字ジベル74が分割されて部品化されたものとなるため、セグメント製造時の組み立て性を向上させることが可能となる。
本発明を適用したセグメント1は、図46、図48に示すように、複合変形ジベル73又はS字ジベル74における略S字状の折曲部分がスキンプレート5に固着されることで、外荷重に対してスキンプレート5が抵抗する有効幅を拡大してセグメント1の耐荷性能を高めるとともに、外荷重に対してコンクリートのせん断補強性能を効果的に向上させることが可能となる。また、セグメント製造時のコンクリート打設圧によるスキンプレート5の面外変形においては、軸方向Xの中央付近のスキンプレート5が最もたわみ易いものの、略S字状等の斜材状に折り曲げた複合変形ジベル73等を主桁板3近傍で抵抗させることで、スキンプレート5のたわみ変形を効果的に抑制することが可能となる。
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならない。
1 :セグメント
2 :セグメント形鋼
2a :湾曲面
2b :平坦面
20 :本体部
20a :一方側面
20b :他方側面
21 :嵌合凸部
22 :嵌合受部
23 :止水溝
23a :拡幅部
23b :狭小部
24 :シール材
25 :フランジ
26 :ウェブ
3 :主桁板
31 :一端側主桁板
32 :他端側主桁板
4 :継手板
41 :一端側継手板
42 :他端側継手板
5 :スキンプレート
50 :軸方向補剛材
51 :周方向補剛材
52 :孔開き鋼板
53 :T字状鋼板
6 :鋼殻
6a :内部
60 :中詰めコンクリート
61 :ずれ止め部材
62 :補強部材
63 :主鋼材
64 :配力筋
65 :縦リブ
66 :台形リブ
7 :トンネル
70 :セグメントリング
71 :L字ジベル
72 :変形コ字ジベル
73 :複合変形ジベル
74 :S字ジベル
8 :突出部材
8a :頭部
8b :貫通孔
80 :頭付きスタッド
81 :T形鋼
82 :L形鋼
83 :C形鋼
84 :J字状鋼材
85 :トラス部材
85a :底部
85b :頂部
86 :U字ジベル
86a :底辺
86b :突出辺
A :外側
B :内側
X :軸方向
Y :周方向
Z :法線方向
2 :セグメント形鋼
2a :湾曲面
2b :平坦面
20 :本体部
20a :一方側面
20b :他方側面
21 :嵌合凸部
22 :嵌合受部
23 :止水溝
23a :拡幅部
23b :狭小部
24 :シール材
25 :フランジ
26 :ウェブ
3 :主桁板
31 :一端側主桁板
32 :他端側主桁板
4 :継手板
41 :一端側継手板
42 :他端側継手板
5 :スキンプレート
50 :軸方向補剛材
51 :周方向補剛材
52 :孔開き鋼板
53 :T字状鋼板
6 :鋼殻
6a :内部
60 :中詰めコンクリート
61 :ずれ止め部材
62 :補強部材
63 :主鋼材
64 :配力筋
65 :縦リブ
66 :台形リブ
7 :トンネル
70 :セグメントリング
71 :L字ジベル
72 :変形コ字ジベル
73 :複合変形ジベル
74 :S字ジベル
8 :突出部材
8a :頭部
8b :貫通孔
80 :頭付きスタッド
81 :T形鋼
82 :L形鋼
83 :C形鋼
84 :J字状鋼材
85 :トラス部材
85a :底部
85b :頂部
86 :U字ジベル
86a :底辺
86b :突出辺
A :外側
B :内側
X :軸方向
Y :周方向
Z :法線方向
Claims (19)
- 複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板と、トンネルの法線方向で地山側及び内空側の何れか一方又は両方に設けられたスキンプレートとを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成されること
を特徴とするセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの軸方向に延びる軸方向補剛材及びトンネルの周方向に延びる周方向補剛材の何れか一方又は両方が、前記鋼殻の内部側に固着されること
を特徴とする請求項1記載のセグメント。 - 前記軸方向補剛材及び前記周方向補剛材の何れか一方又は両方は、孔開き鋼板、略T字状のT字状鋼板、略L字状のL字状鋼板又は略C字状のC字状鋼板が用いられること
を特徴とする請求項2記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略棒状に突出する複数の突出部材が、前記鋼殻の内部側に固着されること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの周方向に隣り合って配設された複数の前記突出部材の周方向の離間距離を、トンネルの軸方向に隣り合って配設された複数の前記突出部材の軸方向の離間距離よりも小さくして、前記突出部材が前記鋼殻の内部側に固着されること
を特徴とする請求項4記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの周方向に隣り合う複数の前記突出部材でトンネルの軸方向の位置を互いに異ならせて、複数の前記突出部材が略千鳥状に配設されること
を特徴とする請求項4又は5記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの軸方向の両端側よりも中央側で多数の前記突出部材が配設されること
を特徴とする請求項4〜6の何れか1項記載のセグメント。 - 前記突出部材は、頭付きスタッド、T形鋼、L形鋼、C形鋼又は略J字状のJ字状鋼材が用いられること
を特徴とする請求項4〜7の何れか1項記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略トラス状に突出するトラス部材が、前記鋼殻の内部側に固着されること
を特徴とする請求項1〜8の何れか1項記載のセグメント。 - 前記スキンプレートは、トンネルの法線方向で地山側及び内空側に設けられて、地山側及び内空側の何れか一方の前記スキンプレートに、トンネルの法線方向に略棒状に突出する突出部材が固着されるとともに、地山側及び内空側の何れか他方の前記スキンプレートに、トンネルの法線方向に略トラス状に突出するトラス部材が固着されること
を特徴とする請求項4〜9の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、
前記配力筋は、前記突出部材の側面に形成された貫通孔に挿通されて、前記突出部材に溶接されて、又は、前記突出部材の先端に形成された頭部に引っ掛けられること
を特徴とする請求項4〜10の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、
前記配力筋は、トンネルの法線方向で地山側及び内空側の何れか一方の前記スキンプレートに、前記鋼殻の内部側で固着されること
を特徴とする請求項1〜11の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、
前記配力筋は、前記鋼殻の内部でトンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着されること
を特徴とする請求項1〜12の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられて、
前記スキンプレートは、トンネルの法線方向に略U字状に突出するU字ジベルが、前記鋼殻の内部側に固着されて、前記U字ジベルに前記配力筋が固着されること
を特徴とする請求項1〜13の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部では、略L字状に折曲させたL字ジベルが設けられて、前記L字ジベルの一部となる一辺が前記主桁板に固着されるとともに、前記L字ジベルの残部となる他辺に、トンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されること
を特徴とする請求項1〜14の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部では、略コの字状に折曲させた変形コ字ジベルが設けられて、前記変形コ字ジベルの一部が前記スキンプレートと前記主桁板とに固着されるとともに、前記変形コ字ジベルの残部にトンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されること
を特徴とする請求項1〜14の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部では、略コの字状の折曲部分と略S字状の折曲部分とが形成された複合変形ジベルが設けられて、前記複合変形ジベルの一部が前記スキンプレートと前記主桁板とに固着されるとともに、前記複合変形ジベルの残部にトンネルの軸方向に延びる配力筋が連結されること
を特徴とする請求項1〜14の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部では、トンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着される略平板状の縦リブが設けられて、トンネルの法線方向の地山側で前記縦リブの隅角部が切り欠かれるとともに、前記L字ジベル、前記変形コ字ジベル又は前記複合変形ジベルの一部が前記縦リブに固着されること
を特徴とする請求項15〜17の何れか1項記載のセグメント。 - 前記鋼殻の内部では、トンネルの法線方向に傾斜する略S字状に折曲させたS字ジベルが設けられて、前記S字ジベルが前記スキンプレートに固着されること
を特徴とする請求項1〜18の何れか1項記載のセグメント。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015233090 | 2015-11-30 | ||
JP2015233090 | 2015-11-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017106307A true JP2017106307A (ja) | 2017-06-15 |
Family
ID=59059291
Family Applications (5)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016229446A Active JP6780468B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229450A Pending JP2017106307A (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229448A Active JP6780470B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229449A Active JP6780471B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229447A Active JP6780469B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
Family Applications Before (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016229446A Active JP6780468B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
Family Applications After (3)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016229448A Active JP6780470B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229449A Active JP6780471B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
JP2016229447A Active JP6780469B2 (ja) | 2015-11-30 | 2016-11-25 | セグメント |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (5) | JP6780468B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019157620A (ja) * | 2018-03-13 | 2019-09-19 | 日本製鉄株式会社 | 合成セグメントの製造方法 |
JP7147282B2 (ja) * | 2018-06-11 | 2022-10-05 | 日本製鉄株式会社 | セグメント、及びセグメントリング |
JP7335504B2 (ja) * | 2019-10-16 | 2023-08-30 | 日本製鉄株式会社 | 合成セグメント |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4497590A (en) * | 1982-03-08 | 1985-02-05 | Crs Group, Inc. | Tunnel lining |
JPH0411199A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 合成セグメント |
JPH05248182A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-09-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 合成セグメント |
JP2001311396A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Kajima Corp | 合成セグメント |
JP2007277893A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corp | 合成セグメント |
JP2012052352A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Ishikawajima Constr Materials Co Ltd | セグメント |
JP2012229552A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Tokyu Construction Co Ltd | セグメントの構造 |
JP2013083120A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 合成セグメント |
JP2015078534A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 新日鐵住金株式会社 | 合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法 |
Family Cites Families (17)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0258094U (ja) * | 1988-10-17 | 1990-04-26 | ||
JP3310389B2 (ja) * | 1993-06-04 | 2002-08-05 | 石川島建材工業株式会社 | トンネル覆工用セグメント |
JPH10238295A (ja) * | 1997-02-21 | 1998-09-08 | Nippon Steel Corp | 鋼殻セグメント |
JP3343090B2 (ja) * | 1999-04-02 | 2002-11-11 | 新日本製鐵株式会社 | 鋼殻セグメント構造 |
JP2002038888A (ja) * | 2000-07-27 | 2002-02-06 | Kumagai Technos Kk | 合成セグメント |
JP2007046346A (ja) * | 2005-08-10 | 2007-02-22 | Nippon Steel Corp | 鋼製セグメント,鋼製セグメントの製造方法 |
JP4580355B2 (ja) * | 2006-03-02 | 2010-11-10 | 新日本製鐵株式会社 | 合成セグメント |
JP5035984B2 (ja) * | 2007-12-26 | 2012-09-26 | 岡部株式会社 | プレキャスト床版と梁との接合構造 |
JP5079731B2 (ja) * | 2009-04-07 | 2012-11-21 | 新日本製鐵株式会社 | 表面板と主桁を連結する合成セグメント、合成セグメントの製造方法およびトンネル |
JP5527087B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-06-18 | 新日鐵住金株式会社 | セグメントとその製造方法 |
JP5521221B2 (ja) * | 2009-07-30 | 2014-06-11 | 新日鐵住金株式会社 | セグメントとその製造方法 |
JP5960942B2 (ja) * | 2009-10-27 | 2016-08-02 | 株式会社Ihi建材工業 | セグメント |
JP5327034B2 (ja) * | 2009-12-18 | 2013-10-30 | 新日鐵住金株式会社 | セグメント |
JP2011162987A (ja) * | 2010-02-09 | 2011-08-25 | Taisei Corp | セグメント |
JP6159057B2 (ja) * | 2011-04-12 | 2017-07-05 | 鹿島建設株式会社 | 合成系コンクリート中詰鋼製セグメント |
JP6124172B2 (ja) * | 2012-10-31 | 2017-05-10 | 日本ヒューム株式会社 | 合成セグメント及びその製造方法 |
JP6259211B2 (ja) * | 2013-06-26 | 2018-01-10 | 西松建設株式会社 | 合成セグメントの製造方法 |
-
2016
- 2016-11-25 JP JP2016229446A patent/JP6780468B2/ja active Active
- 2016-11-25 JP JP2016229450A patent/JP2017106307A/ja active Pending
- 2016-11-25 JP JP2016229448A patent/JP6780470B2/ja active Active
- 2016-11-25 JP JP2016229449A patent/JP6780471B2/ja active Active
- 2016-11-25 JP JP2016229447A patent/JP6780469B2/ja active Active
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4497590A (en) * | 1982-03-08 | 1985-02-05 | Crs Group, Inc. | Tunnel lining |
JPH0411199A (ja) * | 1990-04-27 | 1992-01-16 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 合成セグメント |
JPH05248182A (ja) * | 1992-03-09 | 1993-09-24 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 合成セグメント |
JP2001311396A (ja) * | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Kajima Corp | 合成セグメント |
JP2007277893A (ja) * | 2006-04-05 | 2007-10-25 | Nippon Steel Corp | 合成セグメント |
JP2012052352A (ja) * | 2010-09-01 | 2012-03-15 | Ishikawajima Constr Materials Co Ltd | セグメント |
JP2012229552A (ja) * | 2011-04-26 | 2012-11-22 | Tokyu Construction Co Ltd | セグメントの構造 |
JP2013083120A (ja) * | 2011-10-12 | 2013-05-09 | Nippon Steel & Sumitomo Metal | 合成セグメント |
JP2015078534A (ja) * | 2013-10-17 | 2015-04-23 | 新日鐵住金株式会社 | 合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6780471B2 (ja) | 2020-11-04 |
JP6780470B2 (ja) | 2020-11-04 |
JP2017106306A (ja) | 2017-06-15 |
JP2017106303A (ja) | 2017-06-15 |
JP6780468B2 (ja) | 2020-11-04 |
JP2017106304A (ja) | 2017-06-15 |
JP2017106305A (ja) | 2017-06-15 |
JP6780469B2 (ja) | 2020-11-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101415253B1 (ko) | Src 기둥용 중공 pc합성기둥 및 이를 이용한 src구조 | |
JP5900885B2 (ja) | 柱接合構造 | |
JP2017106307A (ja) | セグメント | |
KR101591480B1 (ko) | 합성응력을 받는 강관버팀보 연결구조체 | |
JP5333375B2 (ja) | セグメント及びその製造方法 | |
JP5160521B2 (ja) | 合成セグメント | |
JP2011157755A (ja) | 鋼製セグメント及び合成セグメント | |
JP5217330B2 (ja) | 簡易合成セグメント | |
JP2017128916A (ja) | 柱梁接合構造 | |
KR20140110491A (ko) | 안장형 띠철근과 이중 대근을 이용한 hpc기둥의 제작방법 및 이를 이용한 시공방법 | |
JP2005264556A (ja) | コンクリート中詰め鉄鋼製セグメントおよびトンネルの一次覆工体 | |
JP5079731B2 (ja) | 表面板と主桁を連結する合成セグメント、合成セグメントの製造方法およびトンネル | |
JP6679261B2 (ja) | スラブの鉄骨梁支持部補強構造 | |
JP6314415B2 (ja) | 合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法 | |
JP5222584B2 (ja) | コンクリート構造体 | |
JP6432764B2 (ja) | 柱接合構造 | |
KR101238640B1 (ko) | 지압전단띠에 의한 증진된 전단결합의 접합부를 가지는 기둥 | |
KR101238639B1 (ko) | 접합부에서의 전단결합 증진 구조를 가지는 기둥 | |
JP6849523B2 (ja) | 外殻鋼管コンクリート杭およびその製造方法 | |
JP2015078533A (ja) | 合成セグメントおよび合成セグメントの製造方法 | |
KR101238641B1 (ko) | 지압전단띠를 이용한 접합부에서의 전단결합 증진 구조를 가지는 기둥 | |
JP7123782B2 (ja) | 地中連続壁の継手構造 | |
JP5343937B2 (ja) | 合成構造体、セグメントおよびセグメントの製造方法 | |
JP2023092846A (ja) | 合成セグメント及び土留構造物 | |
JP2023057363A (ja) | セグメント |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190703 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200421 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200602 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20201208 |