JP2020143508A - セグメントの継手構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ストアップを極力抑えつつ、自動組立てに対応可能なセグメントの継手構造の提供。【解決手段】このセグメントの継手構造は、雄継手４に、セグメント１の継手板３から突出し、他方のセグメント１の継手板３に形成された挿通溝６に挿通される雄継手基部７と、雄継手基部７に支持された雄側係合体８，８とを備え、雌継手５に、継手板３の裏側に配置され、雄側係合体８と係合する雌側楔体９，９と、雌側楔体９の後端側が当接される反力受体１１とを備え、雌側楔体９は、楔本体１３の後方に一体に形成された変形部１４を備え、変形部１４の後端側が反力受け体１１に支持されている。【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。

この種のセグメントには、鋼製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、合成セグメント（以下、鋼製セグメント類という）が広く用いられている。

この鋼製セグメント類のセグメント間の連結は、主にボルトによって締結するボルト継手が用いられている（例えば、特許文献１を参照）。

特開２００１−１４０５９６号公報

しかしながら、主桁や継手板に複雑な切り欠きを設ける必要がある等、構造が複雑化するため大幅なコストアップが避けられないため、鋼製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、合成セグメント等の鋼製セグメント類を使用する場合、未だにセグメント間をボルトによって締結するボルト継手が主流とならざるを得ず、鋼製セグメントやコンクリート中詰め鋼製セグメントに自動組立てに対応する継手を適用できないという問題があった。

そこで、本発明は、このような従来の問題に鑑み、鋼製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、合成セグメント等の鋼製セグメント類の接合に際し、コストアップを極力抑えつつ、自動組立てに対応可能なセグメントの継手構造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するための請求項1に記載の発明の特徴は、間隔を置いて対向する一対の円弧状の主桁と、該両主桁の両端を接続する継手板とを有する鋼製の外殻を備えてなるセグメントをセグメント周方向に接合する継手であって、互いに接合される一方のセグメントの継手板からセグメント周方向に突出した雄継手と、他方のセグメントの継手板の内側に配置された雌継手とを備え、互いに接合される両セグメントをセグメント幅方向でずれた状態で雄継手を雌継手に挿し込み、両継手板が互いに突き合わされた状態で両セグメントがセグメント幅方向に相対的にスライド移動されることによって雄継手と雌継手とが互いに係合するようにしたセグメントの継手構造において、前記雄継手には、前記一方のセグメントの継手板から突出し、前記他方のセグメントの継手板に形成された挿通溝に挿通される雄継手基部と、該雄継手基部に支持された雄側係合体とを備え、前記雌継手は、前記継手板の裏側に配置され、前記雄側係合体と係合する雌側楔体と、該雌側楔体の後端側が当接される反力受体とを備え、前記雌側楔体は、楔状の楔本体と、該楔本体の後方に一体に形成された変形部とを備え、該変形部の後端側が前記反力受け体に支持されていることにある。

請求項２に記載の発明の特徴は、請求項１の構成に加え、前記雌側楔体を構成する板材の後方に空隙部を備え、該空隙部の側方の板材が前記変形部を形成することにある。

請求項３に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記雄側係合体は、前記雄継手基部の側面に突設され、前記雌側楔体は、前記挿通溝の両側縁部に配置されていることにある。

請求項４に記載の発明の特徴は、請求項１又は２の構成に加え、前記雄側係合体は、前記雄継手基部のスライド方向前方に突出した鈎状に形成され、前記雌側楔体は、前記挿通溝のスライド方向奥側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、請求項１に記載の構成を具備することによって、構造を簡素化し、コストアップを極力抑えつつ、効率的に組み立てることができるとともに、高い締結力を確保することができ、鋼製セグメント、中詰めコンクリート鋼製セグメント、合成セグメント等の鋼製セグメント類の自動組立てに適応することができる。

また、本発明において、請求項２に記載の構成を具備することによって、雌側楔体を一枚の板材から構成することができる。

さらに、本発明において、請求項３乃至４に記載の構成を具備することによって、様々な鋼製セグメント類の態様に適応することができる。

本発明に係る継手構造の実施態様を示す図である。 図１中の継手構造部分を示す部分拡大分解斜視図である。 （a）は同上の雄継手を示す部分拡大平面図、（ｂ）は同部分拡大側面図である。 （a）は同上の雄継手を示す部分拡大平面図、（ｂ）は同部分拡大側面図である。 （ａ）は継手構造の締結初期段階を示す拡大断面図、（ｂ）は同係合した状態を示す拡大断面図である。 本発明に係る継手構造の他の実施態様を示す部分拡大断面図である。

次に、本発明に係るセグメントの継手構造の実施態様を図１〜図５に示した実施例に基づいて説明する。尚、図中符号１はセグメントである。

セグメント１，１は、間隔を置いて対向する一対の円弧状の主桁２，２と、両主桁２，２の両端を接続する継手板３，３とを有する鋼製の外殻を備えている鋼製セグメント、コンクリート中詰鋼製セグメント、合成セグメント等の鋼製セグメント類であって、セグメント周方向で互いに対向する継手板３，３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１，１のスライド移動における雄継手４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、図２に示すように、接合される一方のセグメント１の継手板３からセグメント周方向に向けて突出した雄継手４と、他方のセグメント１の継手板３の内側に配置された雌継手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４を雌継手５に挿し込み、両継手板３，３が互いに突き合わされ、その状態で両セグメント１，１がセグメント幅方向に相対的にスライド移動されることによって雄継手４と雌継手５とが互いに係合し、それによりセグメント１，１が連結されるようになっている。

雄継手４は、図３に示すように、一方のセグメント１の継手板３から突出し、他方のセグメント１の継手板３に形成された挿通溝６に挿通される雄継手基部７と、雄継手基部７に支持された雄側係合体８，８とを備えている。

雄継手基部７は、平板状に形成され、板厚方向をセグメント厚み方向に向けて継手板３，３より突出した状態に支持されている。

雄側係合体８，８は、係合面がセグメント幅方向に対し傾いた配置に雄継手基部７の表面に突設され、雄継手基部７が挿通溝６に挿通されると、雄側係合体８，８と継手板３，３の裏面との間に後述する雌側楔体９，９が挿入されるようになっている。

尚、他方のセグメント１には、スライド方向手前側の主桁２に挿通溝６と連通した導入孔１０が開口されており、両セグメント１，１のスライド移動によって雄継手４が継手板３の裏側に導入され、その状態で雄継手基部７が挿通溝６に挿通されるようになっている。

挿通溝６は、セグメント幅方向のスリット溝状に形成され、板状の雄継手基部７が挿通されるようになっている。

雌継手５は、図４に示すように、他方のセグメント１の継手板３の裏側に配置された雌側楔体９，９と、雌側楔体９，９の後端側が当接される反力受体１１とを備え、挿通溝６に挿通された雄継手基部７に支持された雄側係合体８，８が雌側楔体９，９と係合するようになっている。

反力受体１１は、鋼板等の板材によって構成され、その一端が継手板３の裏面に溶接等によって強固に固定され、他端に一端が主桁２，２に固定された閉鎖板１２の他端が溶接等によって固定されている。

よって、雌継手５は、継手板３，３、反力受体１１、閉鎖板１２及び主桁２，２によって囲まれた箱状を成し、その内部に雌側楔体９，９が配置されている。

雌側楔体９，９は、鋼板等の金属製板材を持って構成され、楔状の楔本体１３と、楔本体１３の後方に一体に形成された変形部１４とを備えている。

また、両雌側楔体９，９は、スペーサー１５によって一定間隔をもって互いに平行に配置され、両雌側楔体９，９間に雄継手基部７が挿入されるとともに、各雌側楔体９，９に対し雄継手基部７の表面に突設された雄側係合体８，８が係合するようになっている。

楔本体１３は、継手板３，３上を摺動する底面と所定の角度θを成す傾斜面１３ａを有する導入孔側に向けて傾斜した楔形状を成している。

変形部１４は、雌側楔体９，９を構成する板材の後方部に空隙部１６を備えることによって、空隙部１６の側方に位置する板材が楔本体１３の後端側上縁より一体に延出した板バネ状を成すことによって形成されている。

尚、空隙部１６の態様は、本実施例に限定されず、例えば、円形、楕円形、Ｖ字型等に形成されてもよい。また、変形部１４は、円弧状や波形状に形成されてもよい。

また、変形部１４の後端には、固定部１７が支持され、固定部１７が継手板３，３又は反力受体１１に溶接等によって固定されることによって、変形部１４の後端側が反力受体１１に支持されるとともに、楔本体１３が継手板３，３上を摺動可能な状態で雌側楔体９，９が保持されるようになっている。尚、固定部１７を設けず、変形部１４の後端を直接反力受体１１に支持させてもよい。

このように構成されたセグメント１，１の継手構造では、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、セグメント周方向で互いに隣り合うセグメント１，１の継手板３，３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、スライド方向手前側の主桁２，２に開口した導入孔１０より雄継手４を継手板３の裏側に導入し、その状態で雄継手基部７が挿通溝６及び雌側楔体９，９間に挿通される。

その際、所定の位置までスライド移動するまでは、雄側係合体８，８と雌側楔体９，９とが非接触の状態にあるので、互い反力を受けず円滑にスライド移動することができる。

そして、所定の位置までスライド移動が進むと、図５（ａ）に示すように、雄側係合体８，８は、雌側楔体９，９の傾斜面１３ａと接触する。

次に、図５（ａ）に示す位置から更に両セグメント１，１の相対スライド移動が進むと、スライド移動の進行に伴い雄側係合体８，８からの力を受けて楔本体１３が継手板３，３上を摺動しつつ押し込まれ、雄継手４による挿入力が増加する。

その際、挿入力の増加に対し変形部１４が変形することによって、反力が一定のまま変形が進行し、所定の位置までスライド移動させる。

そして、図５（ｂ）に示すように、雄側係合体８，８が雌側楔体９，９を所定位置まで押し込むと、雄側係合体と雌側継手体とが互いに反力を受けた状態で楔状に係合され、所定の締結力によって両セグメント１，１が連結される。

その際、変形部１４は、雄継手４に押し込まれて塑性変形し、雄継手４を押し返す反力が低減するとともに、万が一破損しても雄側係合体８，８と雌側継手体とが互いに楔状に強固に係合されるので、締結力が損なわれることがない。

尚、雄継手の態様は、上述の実施例に限定されず、例えば、図６に示すように、雄継手基部２０のスライド方向前方に突出した鈎状に形成された雄側係合体２１を備えた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。

この場合、挿通溝２２は、上述の実施例よりも短く形成され、雌側楔体９は、挿通溝２２のスライド方向奥側に配置される。

１ セグメント
２ 主桁
３ 継手板
４ 雄継手
５ 雌継手
６ 挿通溝
７ 雄継手基部
８ 雄側係合体
９ 雌側楔体
１０ 導入孔
１１ 反力受体
１２ 閉鎖板
１３ 楔本体
１４ 変形部
１５ スペーサー
１６ 空隙部
１７ 固定部

Claims (4)

1. 間隔を置いて対向する一対の円弧状の主桁と、該両主桁の両端を接続する継手板とを有する鋼製の外殻を備えてなるセグメントをセグメント周方向に接合する継手であって、互いに接合される一方のセグメントの継手板からセグメント周方向に突出した雄継手と、他方のセグメントの継手板の内側に配置された雌継手とを備え、互いに接合される両セグメントをセグメント幅方向でずれた状態で前記両継手板が互いに突き合わされた状態で両セグメントがセグメント幅方向に相対的にスライド移動されることによって雄継手と雌継手とが互いに係合するようにしたセグメントの継手構造において、
   前記雄継手には、前記一方のセグメントの継手板から突出し、前記他方のセグメントの継手板に形成された挿通溝に挿通される雄継手基部と、該雄継手基部に支持された雄側係合体とを備え、
   前記雌継手は、前記継手板の裏側に配置され、前記雄側係合体と係合する雌側楔体と、該雌側楔体の後端側が当接される反力受体とを備え、
   前記雌側楔体は、楔状の楔本体と、該楔本体の後方に一体に形成された変形部とを備え、該変形部の後端側が前記反力受け体に支持されていることを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 前記雌側楔体を構成する板材の後方に空隙部を備え、該空隙部の側方の板材が前記変形部を形成する請求項１に記載のセグメントの継手構造。
3. 前記雄側係合体は、前記雄継手基部の側面に突設され、前記雌側楔体は、前記挿通溝の両側縁部に配置されている請求項１又は２に記載のセグメントの継手構造。
4. 前記雄側係合体は、前記雄継手基部のスライド方向前方に突出した鈎状に形成され、前記雌側楔体は、前記挿通溝のスライド方向奥側に配置されている請求項１又は２に記載のセグメントの継手構造。

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