JP2904366B2 - 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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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、外形寸法が一
般鋼製セグメントと略同一の前方主桁及び後方主桁並び
に左右の端面板にて構成されると共に、該前後の主桁及
び左右の端面板の高さは同一に形成され、且つ、前記前
後の主桁及び左右の端面板には夫々ボルト孔が開穿され
ている鋼製セグメントをトンネル覆工体として組立てて
相互に結合する鋼製セグメントの継手装置に於て、鋼製
セグメントは前記前方主桁及び後方主桁の内側面に該前
方主桁及び後方主桁と上下の高さが略同一に形成された
前方内主桁及び後方内主桁を夫々重合して固設し、更
に、該前後の内主桁及び該内主桁と重合する前記前後主
桁に夫々適宜数のボルト孔を貫設して継手部が形成され
ており、該鋼製セグメントをトンネル円周方向にては前
記端面板に設けられた対向するボルト孔を芯合せしてボ
ルト締結し、更に、トンネル軸方向にては、前記継手部
のボルト孔を前記前後主桁の端部に前記継手部のボルト
孔に対応して開穿されたボルト孔と芯合せしてボルト結
合することにより、トンネル円周方向並びに軸方向の隣
接せる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、及び前記前後の内主桁は、その
中央部に補強板が介装されている鋼製セグメント並び
に、外形寸法が一般鋼製セグメントより小形に形成され
ると共に、前後主桁の両端面に端面板を斜設して、正面
視が略梯形状に形成され、且つ、該前後主桁の端部近傍
及び左右の端面板に夫々適宜数のボルト孔を開穿して外
形が略ブロック状の継手体とした鋼製セグメントを形成
し、更に、該継手体の前記端面板の斜面に合致できるよ
うに請求項1記載の鋼製セグメントの前記端面板を斜設
して第2鋼製セグメントを構成し、該第2鋼製セグメン
トをトンネル円周方向にては前記継手体の端面板に該第
2鋼製セグメントの端面板を当接し、対向して設けられ
ているボルト孔を芯合せしてボルト締結し、更に、トン
ネル軸方向にては、前記継手体の主桁端部に設けられた
ボルト孔を前記第2鋼製セグメントの主桁に設けられた
対応するボルト孔に芯合せしてボルト結合することによ
り、トンネル円周方向並びに軸方向の隣接せる鋼製セグ
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、及び前記継手体はその前後主桁の中央部に補強
板を介装して成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は、既に組込まれている鋼製セグメ
ントの端面板を夫々当接し、相互に対向するボルト孔に
ボルトを挿通して双方の鋼製セグメントを結合する。そ
して、前後の主桁と略同一高さに形成されている前後の
内主桁を固設して前後の各主桁と重合して形成している
継手部の前方主桁に後から結合される鋼製セグメントの
後方主桁の端部を当接し、そして、相互に対向するボル
ト孔を芯合せしてボルトにて結合する。斯くして、トン
ネル軸方向に結合される鋼製セグメントは前記継手部が
前後位置に於て相互に合致しないように所謂千鳥状に結
合される。
【0008】又、本発明の請求項1記載の鋼製セグメン
ト又は請求項3記載の第2の鋼製セグメント或はブロッ
ク型の継手体を構成する鋼製セグメントは様々の組合せ
が可能となり、現場の状況に応じて任意に結合すること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の一実施例を添付の図1乃至図
10に従って詳述する。図1及び図2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、その両端部には夫々端
面板12,12が固設されている。又、前記前方主桁1
1及び後方主桁11a間には所々にリブ13,13…が
介装されており、背面にはスキンプレート14が張設さ
れている。
【0010】而して、図1及び図2に示す如く、前記リ
ブ13,13…の間の前方主桁11及び後方主桁11a
の内側面に該前方主桁11及び後方主桁11aと上下の
高さが略同一に形成された前方内主桁15及び後方内主
桁15aを溶接等の手段にて固設する。更に、該前方内
主桁15及び後方内主桁15aの中央部に補強板16を
介装して全体を略I字型に形成され、之を前記の前後の
主桁内側面に固設して接合部17を形成している。
【0011】又、前記前後の主桁11,11aの両端部
近傍には夫々6個のボルト孔18が開穿されている。而
して、該ボルト孔18は前後主桁11,11aに3個宛
を夫々巾方向2列に設けてある。その他適宜のボルト孔
18a,18a…が開穿される。更に、前記端面板1
2,12にも夫々適宜数のボルト孔18b,18b…が
開穿されている。
【0012】又、前記継手部17に於ては、前記補強板
16の左右に夫々前述せる3個宛2列の2組のボルト孔
19が開穿されている。従って、該ボルト孔19の群は
夫々片側づつ前記前後主桁11,11aに夫々設けたボ
ルト孔18に対応して開穿せられている。而して、之等
のボルト孔の数等は上記に限定せらるべきではない。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1
0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継手部17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の端面板12と前記A
1 位置の鋼製セグメント10の端面板12とが当接す
る。そこで、対向する夫々のボルト孔18b,18b…
を芯合せてボルト20,20…にて結合する。このと
き、A1 部位の鋼製セグメント10の前後主桁11,1
1aは、A2 位置の鋼製セグメント10の前後主桁1
1,11aと夫々一直線上に並設される。そこで、図3
に於て継手部17には右側のA3 位置に於てはトンネル
円周方向にボルト20,20…にて結合される2個の鋼
製セグメント10,10の夫々の前記結合部位の前方主
桁11,11が当接し、該継手部17の中間の補強板1
6の左右の各ボルト孔19,19…と之に対向する前記
3 位置の鋼製セグメント10,10の端部に設けた夫
々のボルト孔18,18…とを芯合せしてボルト20,
20…にて結合する。
【0013】又、トンネル軸方向に於て、前記A1 位置
の前記鋼製セグメント10の継手部17に対する結合
は、該継手部17の前方部A4 の位置に於ける鋼製セグ
メント10,10が前記A3 の位置に於ける鋼製セグメ
ント10,10と同一の結合方式で結合される。従っ
て、該継手部17がトンネル軸方向に組立てられると
き、相互に合致しないように組立てられる所謂千鳥状の
組立方式となる。
【0014】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第2
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、後述の図7に示す継手体10bの左右に斜設された
端面板12a,12aに対応する端面板12bに形成し
た点である。
【0015】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と実質的に同一の鋼製セグメントであ
る継手体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おり、全体の外形が略ブロック
状に形成され、左右の端面板12a,12aは斜設さ
れ、適宜数の前記ボルト孔18b,18b…が開穿され
ている。又、該前後の主桁11,11aの両端部即ち、
補強板16の左右に夫々前述のボルト孔18,18…が
開穿されている。斯くして、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。
【0016】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。同図に於て、上
方中心部に前記図7に示す継手体を構成する鋼製セグメ
ント10bが配設され、その左右に前記図5に示す第2
鋼製セグメント10a,10aの夫々の端部が結合され
ている。即ち、該継手体を構成する鋼製セグメント10
bの左右端面の端面板12a,12aには前記第2鋼製
セグメント10a,10aの端面板12b,12bが夫
々当接して対向するボルト孔にボルト20,20…を夫
々挿通してボルト結合され、更に、前記左右の該第2鋼
製セグメント10a,10aの他端面の端面板12,1
2には、請求項1記載の鋼製セグメント10,10の端
面板12,12が夫々当接し、ボルト結合されると共に
該鋼製セグメント10,10の他端面の端面板12,1
2は夫々図9の中心下端部にて当接されボルト結合され
ている。更に、トンネル軸方向に上記鋼製セグメント1
0,10a,10bを組込んで行く場合は、前記継手部
17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。
【0017】
【発明の効果】本発明は、上記一実施例に詳述せる如
く、鋼製セグメントの前方主桁と後方主桁の夫々の内側
面に、之等前後の主桁と略同一高さに形成された前方内
主桁と後方内主桁とを夫々重合して固設し、更に、該前
後の内主桁及び該内主桁と重合する前後の主桁に夫々適
宜数のボルト孔を開穿して継手部が形成され、そして、
トンネル円周方向に於て夫々当接する端面板をボルト結
合し、更に、トンネル軸方向に於ては前記継手部が前後
に合致しないように千鳥状に順次組込まれて鋼製セグメ
ントが相互に結合される。このとき、前記前後の内主桁
と前後の主桁とは略同一高さに形成されているので該主
桁及び内主桁相互が高さ方向に於て略全面に及んで重合
されて結合することになり、該鋼製セグメントの接合部
に於て何れの方向からの負荷に対しても充分な耐力を有
することになり、依って、前後の主桁の剛性及び強度が
著しく大となる。更に、鋼製セグメントも任意の形状に
形成したものが用いられ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 端面板 15 前方内主桁 15a 後方内主桁 16 補強板 17 継手部 18,18a,18b,19 ボルト孔 20 ボルト
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

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 外形寸法が一般鋼製セグメントと略同一
    の前方主桁及び後方主桁並びに左右の端面板にて構成さ
    ると共に、該前後の主桁及び左右の端面板の高さは同
    一に形成され、且つ、前記前後の主桁及び左右の端面板
    には夫々ボルト孔が開穿されている鋼製セグメントをト
    ンネル覆工体として組立てて相互に結合する鋼製セグメ
    ントの継手装置に於て、鋼製セグメントは前記前方主桁
    及び後方主桁の内側面に該前方主桁及び後方主桁と上下
    の高さが略同一に形成された前方内主桁及び後方内主桁
    を夫々重合して固設し、更に、該前後の内主桁及び該内
    主桁と重合する前記前後主桁に夫々適宜数のボルト孔を
    貫設して継手部が形成されており、該鋼製セグメントを
    トンネル円周方向にては前記端面板に設けられた対向す
    るボルト孔を芯合せしてボルト締結し、更に、トンネル
    軸方向にては、前記継手部のボルト孔を前記前後主桁の
    端部に前記継手部のボルト孔に対応して開穿されたボル
    ト孔と芯合せしてボルト結合することにより、トンネル
    円周方向並びに軸方向の隣接せる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】 前記前後の内主桁は、その中央部に補強
    板が介装されて略I型に形成されたことを特徴とする請
    求項1記載の鋼製セグメント。
  3. 【請求項3】 外形寸法が一般鋼製セグメントより小形
    に形成されると共に、前後主桁の両端面に端面板を斜設
    して、正面視が略梯形状に形成され、且つ、該前後主桁
    の端部近傍及び左右の端面板に夫々適宜数のボルト孔を
    開穿して外形が略ブロック状の継手体とした鋼製セグメ
    ントを形成し、更に、該継手体の前記端面板の斜面に合
    致できるように請求項1記載の鋼製セグメントの前記端
    面板を斜設して第2鋼製セグメントを構成し、該第2鋼
    製セグメントをトンネル円周方向にては前記継手体の端
    面板に該第2鋼製セグメントの端面板を当接し、対向し
    て設けられているボルト孔を芯合せしてボルト締結し、
    更に、トンネル軸方向にては、前記継手体の主桁端部に
    設けられたボルト孔を前記第2鋼製セグメントの主桁に
    設けられた対応するボルト孔に芯合せしてボルト結合す
    ることにより、トンネル円周方向並びに軸方向の隣接せ
    る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。
  4. 【請求項4】 前記継手体は、その前後主桁の中央部に
    補強板を介装して成る請求項3記載の鋼製セグメント。
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