JP3597399B2 - 耐震性地中構造物 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐震性地中構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、開削トンネルは地中に掘った穴に構築される。図３は、矩形状の地中構造物本体１を地中に掘った穴Ｈに構築したものの従来例を示している。図３において、地中構造物本体１の上スラブ１ａには、地中構造物本体１を埋設状態におくための土や砂等２が隙間なく被せられている。これら土や砂等２は、地中構造物本体１の上スラブ１ａに載せられるので、以下「上載土２」ということにし、地中構造物本体１の上スラブ１ａ以外の外壁面に対応する穴Ｈの土や砂のことを「周辺埋設土３」と便宜上いうことにする。なお、図３、図４に符号１ｂで示すものは、地中構造物本体１内の空間部であって、この中を車や電車が通れるようになっている。
【０００３】
地中構造物本体１は矩形状であるからその上スラブ１ａは平面形状をしている。このような平面形状の上スラブ１ａを有する地中構造物本体１を穴Ｈに構築してから上載土２を被せて埋設すると、上載土２は、上スラブ１ａで受け止められる。そして、地中構造物本体１は、通常、地中深く埋設されるので、上スラブ１ａに掛かる上載土２の重量はかなり重い。このため、地中構造物本体１は、上スラブ１ａを介して上載土２によって下方に押圧される。すなわち、上載土２は、その重量が土圧として地中構造物本体１の上スラブ１ａに直接作用する。
【０００４】
一方、地中構造物本体１はコンクリートでできているため、一般には、地中構造物本体１周りにある上載土２や周辺埋設土３よりも剛性が高い。したがって、地中構造物本体１を含む地面が、例えば地震によって図３の矢印４で示すような横揺れをすると、そのときの慣性力によって上載土２は、図４で示すように地中構造物本体１に対して相対的に位置ずれを起こす。
【０００５】
このような位置ずれを生じると、上載土２の重量は、単なる土圧として上スラブ１ａに作用するのではなく、せん断土圧（矢印４と逆の方向に上スラブ１ａを水平方向に引っ張る力）として作用してしまう。このため、上載土２と上スラブ１ａとの間では、大きな摩擦力を生ずる。この摩擦力が、地中構造物本体１に大きなせん断変形を生じさせてしまう虞れがある。
【０００６】
そこで、従来は、地中構造物本体１に用いられる鉄筋の数を増やしたり、コンクリートの使用量を増やしたりすることにより地中構造物本体１の強度を高め、これによって地中構造物本体１が地震時に損傷を受けるのを防止してきた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の地中構造物本体１においては、上述のように鉄筋の数やコンクリートの使用量を増やすことにより、強度を上げる必要があるので、コストアップになるという問題があった。
【０００８】
本発明の目的は、かかる従来の問題点を解決するためになされたもので、地震時に大きな摩擦力が地中構造物本体に伝わるのを防止できると共に、直土圧が極度に増大するのを防止でき、これにより強度を増大させる必要がなく、コストアップを従来より抑えた地中構造物を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐震性地中構造物であり、前述の技術的課題を解決するために以下のように構成されている。すなわち、埋設状態にある地中構造物本体と、この地中構造物本体の上スラブ上に布設された低摩擦材からなる滑り部とから構成され、前記滑り部が前記上スラブの上面より広い範囲に亘って布設されることにより、前記滑り部の端部が前記地中構造物本体から所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記滑り部と前記地中構造物との間の摩擦力が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合に前記上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さく、
前記滑り部の端部と前記地中構造物との間の前記所定の距離は、地震発生時に前記滑り部の端部に発生する地盤応力が、前記滑り部の端部から前記地盤内に分散された際に、この分散された前記地盤応力が、前記地中構造物本体に作用するのを抑制する距離であることを特徴とする。
【００１０】
この耐震性地中構造物は、地震時に上スラブと上載土の間に生じる摩擦力が極端に大きくならない。また、滑り部の端部が地中構造物本体から離れているので、滑り部の端部に発生する地盤応力の地盤内における分散力が地中構造物本体に作用するのを防止でき、これにより、地中構造物に作用する直土圧が増加するのを防止できる。これらにより、地中構造物本体に作用する地震時の土圧荷重を小さくすることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る耐震性地中構造物の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明に係る耐震性地中構造物Ａ１を示す。この耐震性地中構造物Ａ１は、地中構造物本体１と、その上スラブ１ａの上面に配置された低摩擦材からなる滑り部５とから構成されており、地中構造物本体１は滑り部５とともに埋設される。滑り部５は、地中構造物本体１の上スラブ１ａの上面より広い範囲に亘って布設されており、滑り部５の端部５ａが地中構造物本体１から所定の距離Ｌだけ離れている。
【００１３】
なお、ここでいう低摩擦材は、この低摩擦材と地中構造物本体１との間に発生する摩擦力が、地中構造物本体１に上載土２を直接載せた場合に上載土２と地中構造物本体１との間に発生する摩擦力よりも小さくなるような材料で形成されたものである。
【００１４】
本実施の形態の耐震性地中構造物Ａ１が上述の従来技術（図３、図４）と異なる点は、地中構造物本体１の上スラブ１ａ上に地中構造物本体１の上スラブ１ａの上面より広い範囲に亘って滑り部５を被せ、この状態で地中構造物本体１を埋設した点にある。これ以外の構成は、図３に示された従来の地中構造物１の場合と同一であるので、同一の部分には同一の符号を付けて詳細な説明を省略する。
【００１５】
埋設状態にある地中構造物本体１が例えば地震等の振動によって上載土２と位置ずれを生じた際に、滑り部５とこの滑り部５が被される上スラブ１ａとの間で生ずる摩擦力が滑り部５を上スラブ１ａに被せなかったときの摩擦力、すなわち上スラブ１ａに上載土２を直接被せたときに両者間で生ずる摩擦力よりも小さくなるように、上スラブ１ａとの間の摩擦係数が、すなわち滑り部５の材質やその状態が、設定されたものであればよい。また、この滑り部５は、長期間、地中で存在しなければならないものであるので、熱や寒さ、湿気その他の外的要因に耐え得るようになっている。
【００１６】
このような耐震性地中構造物Ａ１を地中に埋設すると、滑り部５と地中構造物本体１との間で生じる摩擦力の方が、地中構造物本体１と上載土２との間で生じる摩擦力よりも小さくなる。
【００１７】
その結果、例えば地震の発生によって横方向への位置ずれを生じるほどに耐震性地中構造物Ａ１が揺れて、そのときの慣性力の影響で地中構造物本体１がその周囲の上載土２や周辺埋設土３に対して位置ずれを生じたとしも、上スラブ１ａと滑り部５との間で生じる摩擦力は小さくなるので、地中構造物本体１の強度を従来ほど増大することなく、すなわち、地中構造物本体１に使用する鉄筋やコンクリートの使用量を従来ほど増やすことなく、地中構造物本体１の地震時の損傷を防止することができる。
【００１８】
また、このときには、図２に示すように、滑り部５の端部５ａに地盤応力Ｐが発生し、この地盤応力Ｐが所定の角度θで周辺埋設土３に分散される。そして、本実施の形態では、滑り部５の端部５ａが地中構造物本体１から所定の距離Ｌだけ離れているので、地盤応力Ｐの分散力が地中構造物本体１に作用するのを防止することができ、これにより、周辺埋設土３から地中構造物本体１に作用する直土圧Ｑが増大するのを防止できる。
【００１９】
なお、滑り部５の端部５ａと地中構造物本体１との距離Ｌが小さいと地盤応力Ｐの分散力が地中構造物本体１に作用してしまうので、距離Ｌを適切に設定する必要がある。
【００２０】
このように、本発明に係る耐震性地中構造物においては、地震時に地中構造物本体１に作用する摩擦力が小さくなると共に、滑り部５の端部５ａに発生する地盤応力Ｐの分散力が地中構造物本体１に作用するのを防止できるので、地中構造物本体１の鉄筋の数やコンクリートの使用量を従来ほど増やすことなく、実質的に地中構造物本体１の強度を高めたと同じにできるので、コストダウンを図ることができる。
【００２１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の耐震性地中構造物によれば、地震時に発生する地中構造物と上載土との摩擦力を小さくできると共に、滑り部の端部に生じる地盤応力が地中構造物に作用するのを防止することにより、周辺地盤から地中構造物に作用する直土圧が増大するのを防止できるので、地中構造物が使用する鉄筋の数やコンクリートの使用量を従来ほど増やして強度を高める必要がないため、コストダウンを図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る耐震性地中構造物を示す断面図である。
【図２】本発明に係る耐震性地中構造物の地震時の作用を説明する断面図である。
【図３】従来例に係る地中構造物を示す断面図である。
【図４】従来例に係る地中構造物の地震時の作用を示す断面図である。
【符号の説明】
Ａ１ 耐震性地中構造物
１ 地中構造物本体
１ａ 上スラブ
２ 上載土
５ 滑り部
５ａ 端部

Claims (1)

1. 埋設状態にある地中構造物本体と、この地中構造物本体の上スラブ上に布設された低摩擦材からなる滑り部とから構成され、前記滑り部が前記上スラブの上面より広い範囲に亘って布設されることにより、前記滑り部の端部が前記地中構造物本体から所定の距離だけ離れた位置に配置され、前記滑り部と前記地中構造物との間の摩擦力が、前記地中構造物本体に上載土を直接載せた場合に前記上載土と前記地中構造物本体との間で生じる摩擦力よりも小さく、
   前記滑り部の端部と前記地中構造物との間の前記所定の距離は、地震発生時に前記滑り部の端部に発生する地盤応力が、前記滑り部の端部から前記地盤内に分散された際に、この分散された前記地盤応力が、前記地中構造物本体に作用するのを抑制する距離であることを特徴とする耐震性地中構造物。

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