JP2820811B2 - 鋼製セグメントの継手装置及び該継手装置に用いる鋼製セグメント - Google Patents

鋼製セグメントの継手装置及び該継手装置に用いる鋼製セグメント

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JP2820811B2 JP3113158A JP11315891A JP2820811B2 JP 2820811 B2 JP2820811 B2 JP 2820811B2 JP 3113158 A JP3113158 A JP 3113158A JP 11315891 A JP11315891 A JP 11315891A JP 2820811 B2 JP2820811 B2 JP 2820811B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、鋼製セグメントの継
手装置及び該継手装置に用いる鋼製セグメントに関する
ものであり、特に、シールド工法に於けるトンネル覆工
に際し、高剛性、高強度の鋼製セグメントの継手装置及
びこの鋼製セグメントの継手装置に用いられる鋼製セグ
メントに関するものであって、立坑にも適用せられる。
【0002】
【従来の技術】従来の此種鋼製セグメントの継手装置及
び該継手装置に用いる鋼製セグメントを図11乃至図1
3に従って説明する。図に於てSは鋼製セグメントであ
り、外形寸法が一般覆工体と同一であって、トンネル軸
方向の前方主桁1及び後方主桁1aの両端部に端面板
2,2aが固設され、更に、その中間部にリブ板3,3
…が介装されると共に、背面にはスキンプレート4が張
設されている。
【0003】又、前記前方主桁1及び後方主桁1a並び
に端面板2,2aには夫々隣接の鋼製セグメントと結合
するためのボルト孔5,5…が開穿されている。而し
て、トンネルの内壁面を前記鋼製セグメントSを用いて
覆工するとき、トンネルの円周方向に於ては端面板2,
2aが隣接の鋼製セグメントSの端面板2,2aと当接
され、前記ボルト孔5,5…を夫々芯合せしてボルト
6,6…にて結合される。更に、トンネルの軸方向に於
ては、結合せらるべき鋼製セグメントSは、既に組込ま
れている鋼製セグメントS,Sの前方主桁1,1の双方
に跨って組込まれ、該既設の鋼製セグメントS,Sの前
方主桁1,1と後から結合される該鋼製セグメントSの
後方主桁1aとの対向する夫々のボルト孔5,5…を芯
合せしてボルト6,6…にて結合する。従って、組立て
られる各鋼製セグメントS,S…は所謂千鳥状に組込み
されてトンネル覆工工事が行われる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来型の鋼製セグ
メントの接合装置は、既に組込まれている鋼製セグメン
トに対して後から組込まれる鋼製セグメントを、トンネ
ルの円周方向に於ては双方の端面板を当接し、トンネル
軸方向に於ては前方主桁に対して後方主桁を夫々当接
し、且つ、夫々のボルト孔の芯合せを為してボルトにて
双方の隣接せる鋼製セグメントを結合しているので、こ
の継手装置の剛性が低く、且つ、その強度も弱い。更
に、この継手装置では鋼製セグメントの円弧梁としての
曲げモーメントを受けた場合、前記結合用のボルトに引
張力が作用すれば、最初に端面板が曲げ降伏することが
知られている。このため、従来型の鋼製セグメントの継
手装置は強度が著しく低かった。更に、継手装置の目開
き及び該鋼製セグメントの変形が大であって、防水性に
も欠陥があった。
【0005】そこで、鋼製セグメントの継手装置を高剛
性及び高強度に構成し、且つ、この高剛性及び高強度の
鋼製セグメントの継手装置に対応できる鋼製セグメント
を得るために解決せらるべき技術的課題が生じてくるの
であり、本発明は該課題を解決することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記目的を
達成するために提案せられたものであり、鋼製セグメン
トの前方主桁及び後方主桁の端部内側面に前方内主桁及
び後方内主桁を夫々固設して、該前後内主桁を前記前後
主桁より外方へ突設せしめ、更に、該内主桁の先端部に
継手板を固設して凸型継手部を形成し、且つ、該内主桁
及び継手板には夫々ボルト孔を開穿し、一方、該凸型継
手部に外嵌する継手部を形成するために鋼製セグメント
の前方主桁及び後方主桁の端部内側面であって、前記内
主桁の突出量に適合する部位に端部リブを架設して凹型
継手部を形成し、且つ、該凹型継手部の前記前後主桁に
は前記内主桁に設けたボルト孔に対向する個所に、又、
前記端部リブには前記継手板に設けたボルト孔に対向す
る個所に夫々ボルト孔を開穿し、之等の鋼製セグメント
をトンネル覆工体として組立てるとき、トンネル円周方
向にて相互に隣接する鋼製セグメントは前記凹凸型継手
部を嵌合し、対向する夫々のボルト孔を芯合せし、ボル
ト締結して隣接せる双方の鋼製セグメントを結合するこ
とを特徴とする鋼製セグメントの継手装置、及び該継手
装置に用いる前記凸型継手部及び凹型継手部を有する鋼
製セグメントを提供せんとするものである。
【0007】
【作用】この発明の鋼製セグメントはトンネルの円周方
向へ組込まれるとき、既に組込まれている鋼製セグメン
トの凸型継手部に対しては凹型継手部を、又、凹型継手
部に対しては凸型継手部を夫々対峙させて嵌合させる。
そして、凸型継手部の前後内主桁を外嵌している凹型嵌
合部の前後主桁は前記前後内主桁に対し、夫々対向する
ボルト孔を芯合せしてボルトを挿通し、該ボルトにてト
ンネル円周方向及び軸方向の隣接せる鋼製セグメントを
結合する。このとき、トンネル円周方向の凸型継手部の
継手板と之に当接する凹型継手部の端部リブに設けたボ
ルト孔も芯合せし、ボルトを挿通して結合する。
【0008】又、該鋼製セグメントがトンネル軸方向へ
順次組込まれる際は、前記凹凸型継手部の結合部位が隣
接の鋼製セグメントの前記凹凸型継手部の結合部位と合
致しないように所謂千鳥状に組込まれる。更に、本発明
の各鋼製セグメントは現場の情況に合せて種々の組合せ
が可能となる。斯くして、トンネル軸方向に於ける鋼製
セグメントの凸型継手部の内主桁とトンネル軸方向に結
合せらるべき他の鋼製セグメントの後方主桁にて、前記
凸型継手部に外嵌されたトンネル円周方向の他の鋼製セ
グメントの凹型継手部の前方主桁をサンドイッチして、
之等の継手部位を三重と為し、更に、適本のボルトにて
締結することにより、該継手部は高剛性、高強度を保持
することになる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を夫々添付の図1乃
至図10に従って詳述する。図に於て10は鋼製セグメ
ントであり、該鋼製セグメント10は前方主桁11及び
後方主桁11aを有し、更に、図1及び図2に於ては該
前方主桁11及び後方主桁11aの端部は開放され、該
開放部の内側面に前後の内主桁12,12を固設してあ
る。更に、該内主桁12,12は該前後主桁11,11
aより外方へ突設し、その先端部に継手板13を固設し
て凸型継手部14を構成している。又、該内主桁12,
12の内側端部には補強板14aが架設されており、更
に、該凸型継手部14の内主桁12,12には適宜数の
ボルト孔15,15…が開穿され、継手板13にも適宜
数のボルト孔16,16…が夫々開穿されている。図1
に於ては、前後の各内主桁12,12には夫々6個のボ
ルト孔15,15,15,15,15,15が開穿さ
れ、そして、継手板13には2個のボルト孔16,16
が開穿されているが之に限定せらるべきではない。
【0010】又、図1及び図2に於て、前記前方主桁1
1及び後方主桁11aの左端部内側面には、前記内主桁
12,12の突出量に相当する部位に端部リブ17を架
設して前記凸型継手部14に対応した凹型継手部18を
構成している。更に、該凹型継手部18の前記前後主桁
11,11aには夫々前記内主桁12,12に設けたボ
ルト孔15,15…に対応したボルト孔15a,15a
…を開穿し、更に、該端部リブ17にも前記端面板13
に設けたボルト孔16,16…に対応したボルト孔16
a,16a…が開穿されている。又、前記前後の主桁1
1,11aの中間部にも、前記凹凸型の各継手部位の前
後主桁11,11a及び内主桁12,12に設けたボル
ト孔15,15…及び15a,15a…に対応して中間
ボルト孔15b,15b…が開穿されており、更に、そ
の左右にもボルト孔19,19…が開穿されている。
【0011】又、之等前方主桁11と後方主桁11aと
の間には所々に適宜数のリブ20,20…が架設されて
おり、更に、背面にはスキンプレート21が張設されて
いる。而して、該スキンプレート21は前記凹凸型継手
部14及び18の嵌合に支障を来すことがないように形
成されていることは当然である。そこで、本発明の鋼製
セグメント10,10…を順次組立てる場合は、例えば
図3に於て一つの鋼製セグメント10をA1 に組込んで
あるとき、このA1位置の鋼製セグメント10は、同図
に於て上方部位に凹型継手部18が位置している。そこ
で、トンネル円周方向へ結合せらるべき他の鋼製セグメ
ント10をA2 の位置に並設するとき、該A2 位置の鋼
製セグメント10の下方部位に凸型継手部14が位置し
て前記凹型継手部18に内嵌する。然るときは、凸型継
手部14の継手板13と凹型継手部18の端部リブ17
とが当接するので、対向する夫々のボルト孔16,16
…及び16a,16a…を芯合せてボルト22,22…
にて結合する。このとき、A1 部位の鋼製セグメント1
0の前後主桁11,11aは、A2 位置の鋼製セグメン
ト10の前後主桁11,11aと夫々一直線上に並設さ
れる。そこで、図3に於て凹凸型継手部18,14の嵌
合部は、右側のA3 に位置する鋼製セグメント10に対
しては、該鋼製セグメント10の前方主桁11に設けた
中間ボルト孔15b,15b…に合致する位置となる。
依って、A1 の位置にある鋼製セグメント10の前記凹
型継手部18部位の後方主桁11aは、前記A2 位置の
鋼製セグメント10の凸型継手部14部位の内主桁12
と、前記A3 位置の鋼製セグメント10の前方主桁11
の中間部間にサンドイッチされた状態となり、依って、
対向するボルト孔15…,15a…,15b…を夫々芯
合せしてボルト22,22…にて結合する。而も、この
ような組立ては前述せる如く千鳥状に組込まれ、更にト
ンネル軸方向にて隣接せる前後の各主桁11,11aに
設けたボルト孔19,19…にも夫々ボルト22,22
…を挿入して夫々締結する。
【0012】斯くの如くして結合された鋼製セグメント
10,10…の各主桁は剛結され、トンネル外方からの
荷重等によって主桁に発生する曲げモーメント、軸力或
は剪断力等は前記継手部に伝達される。而して、該継手
部は前述の構成により高剛性となり、且つ、強度も大と
なる。又、図5及び図6に示すものは他の実施例の鋼製
セグメント10aであるが、前記図1及び図2に示した
鋼製セグメント10と殆ど同一構成であるので、対象部
位は同一符号を付してその説明を省略する。そこで、前
記鋼製セグメント10と異なる部分を説明すれば、1つ
は後述の図7に示すセグメント10bの左右に設けた凸
型継手部14b,14bに外嵌するための凹型継手部1
8の前後主桁11,11a及び端部リブ17の端面を斜
設24,24,24した点である。又もう一つは、図1
に示すセグメント10は15bが1箇所で、図5に示す
セグメント10aは15bが2箇所ある。セグメント1
0aは、隣接するセグメントが後述する図7に示すセグ
メント10bの場合に対応するものであり、このように
隣接するセグメントの形状により適宜15bを設けるこ
とができる。
【0013】更に、他の実施例を図7及び図8に従って
説明する。同図は、前記図1及び図5に示す鋼製セグメ
ント10,10aと実質的に同一である鋼製セグメント
10bを示す。そこで、図1に示す鋼製セグメント10
の部分と対象する部分は同一の符号を付して説明を省略
する。唯、異る点は、前方主桁11及び後方主桁11a
の円弧方向の長さが非常に短かく、且つ、図7に於て下
端縁が上端縁に比し、やや長く形成されて全体が略梯形
状を呈している。そして、正面視に於て円弧方向が前記
前後の主桁11,11aより長く形成すると共に、全体
が略梯形状に形成された前後の内主桁12,12の夫々
の外側面中央部に前記前後の主桁11,11aを夫々固
設すると共に、該前後の内主桁12,12の左右端部に
継手板13,13を固設してある。而して、該左右継手
板13,13は斜設されている。又、前記内主桁にはボ
ルト孔15,15…及び前記継手板13,13にはボル
ト孔16,16…を夫々開穿して該前後の主桁11,1
1aの左右両側に夫々凸型継手部14b,14bを形成
している。そこで、前記図1及び図5に示す鋼製セグメ
ント10,10aの凹型継手部18の前後主桁11,1
1a及び端部リブ17を前記図7に示す鋼製セグメント
10bの凸型継手部14bに外嵌できるように構成した
ものを備えておけば、図1、図5及び図7に示す各鋼製
セグメント10,10a,10bを任意に組合せてトン
ネル覆工を為すことができる。
【0014】図10は前記図1、図5及び図7に示す各
鋼製セグメント10,10a,10bを用いてトンネル
覆工を為した一例を示す正面図である。即ち、同図に於
て上方中心部に前記図7に示す鋼製セグメント10bが
配設されて、その左右の凸型継手部14b,14bに、
前記図5に示す鋼製セグメント10a,10aの凹型継
手部18,18を夫々外嵌し、図7に示す鋼製セグメン
ト10bの左右の継手板13,13と前記図5に示す鋼
製セグメント10a,10aの端部リブ17,17とを
夫々当接せしめ、ボルト22,22…にて相互に結合し
ている。更に、図5に示す前記左右に配設した鋼製セグ
メント10a,10aの他端部に設けてある凸型継手部
14,14には図1に示す鋼製セグメント10,10の
凹型継手部18,18を夫々外嵌し、前述と同様にボル
ト締結にて相互に結合する。次に図9の下方中央部に於
て、前記図1に示す鋼製セグメント10,10を夫々結
合するのであるが、図9に於て右側の該鋼製セグメント
10は両端部に夫々凹型継手部18,18が形成されて
いるものを用いている。そこで、図1に示す前記左側の
鋼製セグメント10の凸型継手部14に右側の鋼製セグ
メント10の前記凹型継手部18を嵌合して前述同様に
ボルト締結にて相互に結合する。この場合、セグメント
を組み立ててリングを形成する順序において、10bセ
グメントは最終となり、トンネル内方から所定の位置へ
移動する。このとき、10bの継手板13と10aの継
手板17は、それぞれ同一の角度で斜めに設けてあり、
トンネル内方からの組立に対応できる形状となってい
る。更に、トンネル軸方向に上記鋼製セグメント10,
10a,10bを組込んで行く場合は、前記凹凸型継手
部が前後に合致しないように所謂千鳥状に組立てられる
ことは当然である。(図10参照)尚、この発明は、こ
の発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことが
でき、そして、この発明が該改変されたものに及ぶこと
は当然である。
【0015】
【発明の効果】本発明は、上記一実施例に詳述せる如
く、鋼製セグメントに凹凸型継手部を形成してトンネル
円周方向に隣接せる鋼製セグメントを該凹凸型継手部を
相互に嵌合してボルト結合を為すと共に、トンネル軸方
向にも千鳥状に順次組込んで行くので主桁及び内主桁相
互の添接効果により前後の主桁の剛性及び強度が大とな
り、更に、鋼製セグメントも任意の形状に形成したもの
を用いることも可能であるため、従来のシールド工法の
施工と同一の施工法にて継手性能に優れたトンネル覆工
が可能となる等、正に諸種の著大なる効果を奏する発明
である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の鋼製セグメントを背面からみた一部切
欠斜面図。
【図2】図1の表面図。
【図3】図1の鋼製セグメントを用いてトンネル覆工を
為したときのトンネル内面からみた一部切欠表面図。
【図4】図3のX−X線断面図。
【図5】他の実施例の鋼製セグメントを背面よりみた一
部切欠斜面図。
【図6】図5の表面図。
【図7】更に他の実施例の鋼製セグメントを背面よりみ
た斜面図。
【図8】図7の表面図。
【図9】図1、図5、図7に示す鋼製セグメントを組合
せてトンネル覆工を為した状態の正面図。
【図10】図9のY−Y線断面図。
【図11】従来型の鋼製セグメントの表面からみた斜面
図。
【図12】図11の鋼製セグメントを用いてトンネル覆
工を為したときのトンネル内面よりみた一部切欠表面
図。
【図13】図12のZ−Z線断面図。
【符号の説明】
10,10a,10b 鋼製セグメント 11 前方主桁 11a 後方主桁 12 内主桁 13 継手板 14,14b 凸型継手部 15,15a,15b,16,16a ボルト孔 17 端部リブ 18 凹型継手部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E21D 11/14 E21D 11/04

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 鋼製セグメントの前方主桁及び後方主桁
    の端部内側面に前方内主桁及び後方内主桁を夫々固設し
    て、該前後内主桁を前記前後主桁より外方へ突設せし
    め、更に、該内主桁の先端部に継手板を固設して凸型継
    手部を形成し、且つ、該内主桁及び継手板には夫々ボル
    ト孔を開穿し、一方、該凸型継手部に外嵌する継手部を
    形成するために鋼製セグメントの前方主桁及び後方主桁
    の端部内側面であって、前記内主桁の突出量に適合する
    部位に端部リブを架設して凹型継手部を形成し、且つ、
    該凹型継手部の前記前後主桁には前記内主桁に設けたボ
    ルト孔に対向する個所に、又、前記端部リブには前記継
    手板に設けたボルト孔に対向する個所に夫々ボルト孔を
    開穿し、之等の鋼製セグメントをトンネル覆工体として
    組立てるとき、トンネル円周方向にて相互に隣接する鋼
    製セグメントは前記凹凸型継手部を嵌合し、対向する夫
    々のボルト孔を芯合せし、ボルト締結して隣接せる双方
    の鋼製セグメントを結合することを特徴とする鋼製セグ
    メントの継手装置。
  2. 【請求項2】 前記凸型継手部を鋼製セグメントの片側
    又は両側に設けて成る請求項1記載の鋼製セグメント継
    手装置に用いる鋼製セグメント。
  3. 【請求項3】 前記凹型継手部を鋼製セグメントの片側
    又は両側に設けて成る請求項1記載の鋼製セグメント継
    手装置に用いる鋼製セグメント。
  4. 【請求項4】 前記鋼製セグメントの片側へ前記凸型継
    手部を設け、他側に凹型継手部を設けて成る請求項1記
    載の鋼製セグメント継手装置に用いる鋼製セグメント。
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