JP3777483B2 - セグメント - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば道路、鉄道、放水路、上下水道用等のシールドトンネルに用いられる一次覆工用セグメントとして好適なセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は本出願人の一部により既に提案されている従来のコンクリートセグメントの全体構成を示す斜視図、図１３はその継手部を拡大して示す縦断面図である（特願平7-187351号）。
このコンクリートセグメントは、セグメント１相互の継手面１ａ，１ｂの幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合する断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具（あり）２と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）３とで形成された埋め込み金具を設け、かつこれら埋め込み金具は各セグメント本体の主構造材４，５にそれぞれ結合し、各セグメントの結合（組立）は雄金具２と雌金具３の位置合わせを行なってから挿入する側のセグメントをトンネル軸方向に押し込むことにより行われる。
【０００３】
また、従来のこの種コンクリートセグメントの継手の他の例として特開平7-269297号公報のものがある。
この公報のコンクリートセグメントは、セグメント相互の継手面の幅方向に、各セグメント本体の主構造材にそれぞれ結合された断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）で形成された埋め込み金具を設け、各セグメントの結合時（組立時）は、別体からなる断面Ｈ形の条鋼からなる雄金具（あり）を用い、雄金具の各フランジを各雌金具のあり溝にトンネル軸方向より押し込むことにより行われる。またこの公報のコンクリートセグメントは、雄雌金具の引張荷重作用面の双方あるいは一方にテーパを形成し、結合時に楔効果が得られるようにしている。
【０００４】
ここで、従来のあり継ぎ式継手の引張強度を確認するために行った実験結果について図１４および図１５に基づき説明する。図１４は引張強度試験に用いた雄金具の試験体Ａの諸元を示す説明図、図１５は実験結果であり、試験体Ａにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【０００５】
図１４に示すように、ここでは試験体Ａとして、材質ＳＳ４００を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ９mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、ウェブ長さ２５mmとし、フランジ上面の両側とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。なお、以下で説明する実験（試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）はすべて直径４８００mm、幅１０００mm、厚さ２００mmの下水道用コンクリートセグメントの継手に関するものである。セグメントの諸元、設計条件が変われば、継手金具の寸法は当然変わるが、本発明の効果は全く変わらない。
【０００６】
試験体Ａは、図１５に示すようにａ点までは弾性変形（直線部）し、ａ点から引張強さの最大点であるｊ点までは、降伏点となるａ点にて若干の線形的な変化態様を示すものの基本的に弾性変形の線に沿うような連続的な塑性変形曲線となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セグメント１相互の継手面１ａ，１ｂにそれぞれ雄金具２と雌金具３とからなる埋め込み金具を設けたもの、換言すれば雄雌金具の引張荷重作用面にテーパが形成されていない前者のものにあっては、製造、組立精度が悪い場合、結合時に雄雌金具間に空隙が発生したり、或いは断面Ｔ形の雄金具に大きな引張力が作用し、これが設計上の弱点となり易い。
【０００８】
また、雄雌金具の引張荷重作用面にテーパを形成した後者のものにあっては、製造上あるいは組立上の精度いかんによっては結合時（組立時）に断面Ｈ形の雄金具の雌金具への嵌合部（Ｔ字部）に大きな引張力が作用し、多くの場合、引張変形能が小さいために、雄金具のＴ字部が降伏してしまい、継手部には大きな張力が残存する。このような状態下において外力が作用すると、セグメントリングの構造上の弱点となり易い。更に嵌合時にも大きな押し込み力を要するため、セグメント１ピースあたり２ヶ所の継手のうち片方のみに押し込み荷重が作用し（いわゆる偏荷重）、嵌合がスムーズに行われない可能性があった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、あり継ぎ方式のセグメント間継手において、本来の剛性を失うことなく、継手部に引張力が作用したとき、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間、雄金具（あり）のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形を可能とすることができるセグメントを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセグメントは、下記の構成からなるものである。すなわち、セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面のいずれか一方における雄金具のウェブを挟む両側部に突条を設け、この突条を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。なお、この突条は必ずしも幅方向全長にわたらないでも良い。また、断続的に設けても良い。
この請求項１の発明において、埋め込み金具の雄金具のウェブを挟む両側部に設けた突条からなる支点部は、引張荷重が加わる当初の荷重を受けて引張変位開始点から所定量変位するまでの間の変形を容易にして見掛け上の継手部引張剛性を小さくする。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具間の位置関係が適正になっていない場合でも、雄金具のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形して、嵌合時の引張力を吸収させることができ、かつ残存引張力も小さくすることができる。
また、突条からなる支点部による変形を積極的に利用することにより、結合時に雄雌金具間に空隙が発生するのを防止することができ、それにより、止水性の確保が容易となる。
更に、引張荷重作用点から突条までの距離に基づくモーメントにより、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形が容易に行われる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができる。
これらのことから、設計上も不利となることがない。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面矢印形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成し、雄金具の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
この請求項２の発明において、引張荷重が作用すると、比較的小さな荷重で塑性変形が始まり雄金具は雌金具に対する接触面が当初の山形フランジ両側縁部から山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。したがって、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、該突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。なお、この突条は必ずしも幅方向全長にわたらないでも良い。
この請求項３の発明において、引張荷重が作用すると、雌金具は雄金具に対する接触面が当初の山形フランジの両側縁部から山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。したがって、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができ、設計的自由度が拡大する。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を介在設置し、該弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
この請求項４の発明においては、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間の変位を弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属により行わせることができるので、雄雌金具間に引張荷重が作用すると、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間は弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属が雄金具のウェブ降伏力よりもより小さな引張力で変形し、当該介在物の変形が完了すると、Ｔ字形金物の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。従って、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまでの変位を大きくすることができ、設計自由度が大きくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
以下、図示実施形態に基づき本発明を説明する。
なお、本発明の継手は、コンクリートセグメント、鋼製セグメント、合成セグメント等、いずれの形式のセグメントにも適用可能であるが、以下の実施形態ではコンクリートセグメントに適用した場合の例について説明する。
図１は本発明の実施形態１に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具（あり）の試験体Ｂの諸元を示す説明図、図２は試験体Ｂにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図３は試験体Ｂの引張強度試験時の変形態様の説明図である。なお、雄金具（あり）と雌金具（あり溝）の接続態様、およびこれらと各セグメント本体の主構造材との結合態様については基本的に前述の図１２と同様であるので、これらの関係については説明を省略する。
【００１６】
本実施形態のコンクリートセグメントは、セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合する埋め込み金具を、基本的に断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具（あり）２Ａと断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）３とから形成するとともに、雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部に突条２ｂ，２ｃを設け、これら突条２ｂ，２ｃを引張荷重が加わった当初の支点部として構成したものである。
【００１７】
図１に示すように、ここでは試験体Ｂとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ５mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mm、各突条の厚さはそれぞれ２mm、各突条の高さはそれぞれ３mmとし、フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００１８】
試験体Ｂは、図２及び図３に示すように第１変曲点ａまでは、引張荷重作用点から各突条２ｂ，２ｃまでのそれぞれの距離に基づくモーメントにより、フランジ部が弾性変形し、ａ点から第２変曲点ｂすなわち雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでは、前記モーメントによってフランジ部が塑性変形する。つまり引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する。
【００１９】
また、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触した第２変曲点ｂから引張強さの最大点ｊに至る途中のｃ点においては、フランジ部の変形は雌金具によりおさえられ、ウェブ部の引張特性が発揮される。更に引張強さの最大点ｊを超えて破断に至る下降曲線途中のｄ点においては、フランジ部が雌金具より抜け出すような変形となる。なお、フランジ部が雌金具より抜け出すような変形となったのは、本試験において、雌金具のリップ部のスリット間隔を１０mmと大きく設定したためである。したがって、実際のセグメントへの適用に当たっては、雄金具のウェブ部と雌金具のリップ部との間隔を試験例よりも狭くなるように設定した。
【００２０】
また、ｄ点から先の下降曲線のどこで破断が起こったかは確認していないが、そのことは重要ではない。本試験の目的は、弾性変形を含む上昇曲線が段階的に変位していること、特に引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形していることと、引張強さの最大点ｊが設計値どおりの値になっているかを確認することにあり、破断点を確認しなくても所期の目的は達成できる。
【００２１】
このように、本実施形態のコンクリートセグメントにおいては、あり継ぎ式継手の雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部に設けた突条２ｂ，２ｃを、引張荷重が加わった当初の支点部として構成することにより、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形させることができる。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に、雄雌金具間の距離が適正な場合よりも小さめになっていても、その寸法分だけは小さな引張力で変形させることができ、嵌合時に雄金具に大きな引張力を生じさせることが無い。
【００２２】
また、引張荷重が加わった当初の支点部となる突条２ｂ，２ｃの設定位置を、雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部としたことにより、引張荷重作用点から突条間に距離をおくことができ、この距離に基づくモーメントによって、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形を容易に行わせることができる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができ、これによって嵌合時の押し込み力を小さくできて、嵌合作業をスムーズに行わせることができる。
【００２３】
なお、ここでは引張荷重が加わった当初の支点部となる突条を雄金具側に設けたものを例に挙げて説明したが、この突条を雌金具側に設けても同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００２４】
実施形態２．
図４は本発明の実施形態２に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｃの諸元を示す説明図、図５は試験体Ｃにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【００２５】
この実施形態のコンクリートセグメントは、前述の実施形態１で説明した雄金具側の各突条の内側面を傾斜面２ｄ，２ｅに形成して、各突条先端が鋭角となるように構成したものであり、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。
【００２６】
図４に示すように、ここでも試験体Ｃとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ５mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mm、各突条の基部厚さはそれぞれ２mm、各突条の高さはそれぞれ３mmとし、フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００２７】
試験体Ｃの引張強度試験時の変形態様は、前述の実施形態１の試験体Ｂとほぼ同様であった（図３参照）。ただ、各突条先端が鋭角となっていること、及びこれによって引張荷重作用点から各突条までのそれぞれの距離が前述の試験体Ｂよりも若干長くなっていることにより、図５に示す如く第１変曲点ａまでのフランジ部の弾性変形の変位量が試験体Ｂよりも若干大きくなっていて、その分、以後の塑性変形点ｂ，ｃ，ｊ，ｄにおける変位量も試験体Ｂよりも若干大きくなっていることが試験結果から判明した。
【００２８】
したがって、この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する量を、前述の試験体Ｂよりも若干大きくすることができる。
【００２９】
なお、この実施形態においても鋭角状の突条を雌金具側に設けてもよいことは言うまでもない。
【００３０】
実施形態３．
図６は本発明の実施形態３に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｄの諸元を示す説明図、図７は試験体Ｄにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図８は試験体Ｄの引張強度試験時の変形態様の説明図であり、各図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。
【００３１】
この実施形態のコンクリートセグメントは、雄金具２Ｂを断面矢印形の条鋼から形成し、雄金具の山形フランジ２ｆの両側縁部２ｇ，２ｈを引張荷重が加わった当初の支点部としたものであり、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。
【００３２】
図６に示すように、ここでも試験体Ｄとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、山形フランジ厚さ５mm、山形フランジの両片の幅をそれぞれ３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mmとし、山形フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００３３】
試験体Ｄは、図７及び図８に示すように第１変曲点ｅまでは、引張荷重作用点から山形フランジ２ｆの両側縁部２ｇ，２ｈまでのそれぞれの距離に基づくモーメントにより、山形フランジ２ｆが弾性変形し、ｅ点から第２変曲点ｆすなわち雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでは、前記モーメントによって山形フランジ部が潰れるように塑性変形する。つまり引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形し、接触面が当初の山形フランジ両側縁部２ｇ，２ｈから山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大する。
【００３４】
また、雄雌金具の本来の引張荷重作用面（所定の接触面積）相互が接触した第２変曲点ｆから引張強さの最大点ｊに至る途中のｇ点においては、山形フランジ部の塑性変形はなくなって、ウェブ部が伸び変形し、ウェブ部の引張剛性が発揮される。更に引張強さの最大点ｊを超えて破断に至る下降曲線途中のｈ点においては、山形フランジの両側縁部が反り、この山形フランジ両側縁部が雌金具の引張荷重作用面より浮き上がるような変形となる。なお、ここでもｈ点から先の下降曲線のどこで破断が起こったかは確認していないが、そのことは重要ではない
【００３５】
この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、雄金具２Ｂを断面矢印形の条鋼から形成して、その山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する量を、前述の試験体Ａ，Ｂの２倍程度まで大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００３６】
なお、ここでは引張荷重が加わった当初の支点部を雄金具側の山形フランジ両側縁部としたものを例に挙げて説明したが、この山形フランジを雌金具側に設けてもよい。この場合、埋め込み金具は、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて前述の雄金具の山形フランジ２ｆのように間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、この突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部とする。
【００３７】
この引張荷重が加わった当初の支点部を雌側配置としたものにおいては、引張荷重が作用すると、雌金具は雄金具に対する接触面が当初の突条先端縁から突条内側面へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。
【００３８】
この支点部を雌側配置とした場合、突条の幅を試験体Ｄの山形フランジの幅ほど大きくできないため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変形量が、試験体Ｄよりも若干小さくなるが、ほぼ同等の効果が得られる。
【００３９】
実施形態４．
図９は本発明の実施形態４に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる弾性体付き雄金具の試験体Ｅの諸元を示す説明図、図１０は弾性体付き試験体Ｅにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図１１は弾性体付き試験体Ｅの引張強度試験時の変形態様の説明図であり、各図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。
【００４０】
この実施形態のコンクリートセグメントは、雄金具２Ｃを断面Ｔ形の条鋼から形成するとともに、雌金具３を断面Ｃ形の条鋼から形成し、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体７を介在設置し、弾性体７を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
【００４１】
図９に示すように、ここでも試験体Ｅとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ９mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部（弾性体下面）までのウェブ高さ２５mmとし、かつ弾性体７として厚さ５mmのゴムを用い、フランジ両側の上面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００４２】
試験体Ｂおよび弾性体（ゴム）７は、図２及び図３に示すように変曲点ｉまでは、主にゴム７が圧縮変形し、外側にはみ出していく。つまり引張荷重による引張変位開始点から変曲点ｉまでの間はウェブ降伏力よりも小さな引張力でゴム７が圧縮変形する。
【００４３】
また、ゴム７の圧縮変形がほぼ完了した変曲点ｉから引張強さの最大点ｊまではウェブ部の伸びも加わる。
【００４４】
この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、雄雌金具の引張荷重作用面間にゴム７を介在設置し、ゴム７を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間を、ウェブ降伏力よりもはるかに小さな引張力で変形させることができる。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具の位置関係（距離）に誤差が生じても、この誤差に相当する変位は、小さな引張力で生じさせることができる。従って、雄金具に大きな引張力を生じさせない。更にゴム７の厚さ又は硬さを変えるだけで、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を簡単に調整することができる。
【００４５】
なお、ここでは雄雌金具の引張荷重作用面間に介在設置した弾性体を引張荷重が加わった当初の支点部としたものを例に挙げて説明したが、弾性体（コイルばね、板ばね等も含む）に代えて柔らかい金属（例えば鉛、銅、アルミニウムなど）または、プラスチックのような非金属を用いてもよく、このような場合でも同等の効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面のいずれか一方における雄金具のウェブを挟む両側部に突条を設け、この突条を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具の位置関係（距離）に誤差が生じても、この誤差に相当する変位は、小さな引張力で生じさせることができる。従って、雄金具に大きな引張力を生じさせない。また残存引張力も小さくすることができる。
また、支点部による変形を積極的に利用することにより、結合時に雄雌金具間に空隙が発生するのを防止することができ、止水性の確保が容易となる。
更に、引張荷重作用点から突条までの距離に基づくモーメントにより、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形が容易に行われる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができる。
これらのことから、設計上も不利となることがない。
【００４８】
また、請求項２の発明によれば、埋め込み金具を、断面矢印形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成し、雄金具の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００４９】
また、請求項３の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、該突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができ、設計的自由度が拡大する。
【００５０】
また、請求項４の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属を介在設置し、該弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、雄雌金具の嵌合時に雄金具に大きな引張力が作用しても、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間は弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属が雄金具のウェブ降伏力よりもより小さな引張力で変形して、嵌合時の引張力を吸収する。
更に、弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属の厚さまたは硬さを変えるだけで、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｂの諸元を示す説明図である。
【図２】試験体Ｂにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図３】試験体Ｂの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｃの諸元を示す説明図である。
【図５】試験体Ｃにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｄの諸元を示す説明図である。
【図７】試験体Ｄにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図８】試験体Ｄの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる弾性体付き雄金具の試験体Ｅの諸元を示す説明図である。
【図１０】弾性体付き試験体Ｅにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図１１】弾性体付き試験体Ｅの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図１２】従来のコンクリートセグメントの全体構成を示す斜視図である。
【図１３】従来のコンクリートセグメントの継手部を拡大して示す縦断面図である。
【図１４】従来のコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いた雄金具の試験体Ａの諸元を示す説明図である。
【図１５】試験体Ａにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ セグメント
１ａ，１ｂ 継手面
２Ａ，２Ｃ 断面Ｔ形の雄金具（あり）
２ｂ，２ｃ 突条（支点部）
２Ｂ 断面矢印形の雄金具（あり）
２ｆ 山形フランジ
２ｇ，２ｈ 山形フランジの側縁部（支点部）
３ 断面Ｃ形の雌金具（あり溝）
４，５ 主構造材
７ 弾性体（支点部）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば道路、鉄道、放水路、上下水道用等のシールドトンネルに用いられる一次覆工用セグメントとして好適なセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は本出願人の一部により既に提案されている従来のコンクリートセグメントの全体構成を示す斜視図、図１３はその継手部を拡大して示す縦断面図である（特願平7-187351号）。
このコンクリートセグメントは、セグメント１相互の継手面１ａ，１ｂの幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合する断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具（あり）２と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）３とで形成された埋め込み金具を設け、かつこれら埋め込み金具は各セグメント本体の主構造材４，５にそれぞれ結合し、各セグメントの結合（組立）は雄金具２と雌金具３の位置合わせを行なってから挿入する側のセグメントをトンネル軸方向に押し込むことにより行われる。
【０００３】
また、従来のこの種コンクリートセグメントの継手の他の例として特開平7-269297号公報のものがある。
この公報のコンクリートセグメントは、セグメント相互の継手面の幅方向に、各セグメント本体の主構造材にそれぞれ結合された断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）で形成された埋め込み金具を設け、各セグメントの結合時（組立時）は、別体からなる断面Ｈ形の条鋼からなる雄金具（あり）を用い、雄金具の各フランジを各雌金具のあり溝にトンネル軸方向より押し込むことにより行われる。またこの公報のコンクリートセグメントは、雄雌金具の引張荷重作用面の双方あるいは一方にテーパを形成し、結合時に楔効果が得られるようにしている。
【０００４】
ここで、従来のあり継ぎ式継手の引張強度を確認するために行った実験結果について図１４および図１５に基づき説明する。図１４は引張強度試験に用いた雄金具の試験体Ａの諸元を示す説明図、図１５は実験結果であり、試験体Ａにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【０００５】
図１４に示すように、ここでは試験体Ａとして、材質ＳＳ４００を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ９mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、ウェブ長さ２５mmとし、フランジ上面の両側とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。なお、以下で説明する実験（試験体Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ）はすべて直径４８００mm、幅１０００mm、厚さ２００mmの下水道用コンクリートセグメントの継手に関するものである。セグメントの諸元、設計条件が変われば、継手金具の寸法は当然変わるが、本発明の効果は全く変わらない。
【０００６】
試験体Ａは、図１５に示すようにａ点までは弾性変形（直線部）し、ａ点から引張強さの最大点であるｊ点までは、降伏点となるａ点にて若干の線形的な変化態様を示すものの基本的に弾性変形の線に沿うような連続的な塑性変形曲線となっている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、セグメント１相互の継手面１ａ，１ｂにそれぞれ雄金具２と雌金具３とからなる埋め込み金具を設けたもの、換言すれば雄雌金具の引張荷重作用面にテーパが形成されていない前者のものにあっては、製造、組立精度が悪い場合、結合時に雄雌金具間に空隙が発生したり、或いは断面Ｔ形の雄金具に大きな引張力が作用し、これが設計上の弱点となり易い。
【０００８】
また、雄雌金具の引張荷重作用面にテーパを形成した後者のものにあっては、製造上あるいは組立上の精度いかんによっては結合時（組立時）に断面Ｈ形の雄金具の雌金具への嵌合部（Ｔ字部）に大きな引張力が作用し、多くの場合、引張変形能が小さいために、雄金具のＴ字部が降伏してしまい、継手部には大きな張力が残存する。このような状態下において外力が作用すると、セグメントリングの構造上の弱点となり易い。更に嵌合時にも大きな押し込み力を要するため、セグメント１ピースあたり２ヶ所の継手のうち片方のみに押し込み荷重が作用し（いわゆる偏荷重）、嵌合がスムーズに行われない可能性があった。
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、あり継ぎ方式のセグメント間継手において、本来の剛性を失うことなく、継手部に引張力が作用したとき、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間、雄金具（あり）のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形を可能とすることができるセグメントを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセグメントは、下記の構成からなるものである。すなわち、セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面のいずれか一方における雄金具のウェブを挟む両側部に突条を設け、この突条を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。なお、この突条は必ずしも幅方向全長にわたらないでも良い。また、断続的に設けても良い。
この請求項１の発明において、埋め込み金具の雄金具のウェブを挟む両側部に設けた突条からなる支点部は、引張荷重が加わる当初の荷重を受けて引張変位開始点から所定量変位するまでの間の変形を容易にして見掛け上の継手部引張剛性を小さくする。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具間の位置関係が適正になっていない場合でも、雄金具のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形して、嵌合時の引張力を吸収させることができ、かつ残存引張力も小さくすることができる。
また、突条からなる支点部による変形を積極的に利用することにより、結合時に雄雌金具間に空隙が発生するのを防止することができ、それにより、止水性の確保が容易となる。
更に、引張荷重作用点から突条までの距離に基づくモーメントにより、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形が容易に行われる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができる。
これらのことから、設計上も不利となることがない。
【００１２】
また、本発明の請求項２に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面矢印形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成し、雄金具の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
この請求項２の発明において、引張荷重が作用すると、比較的小さな荷重で塑性変形が始まり雄金具は雌金具に対する接触面が当初の山形フランジ両側縁部から山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。したがって、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００１３】
また、本発明の請求項３に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、該突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。なお、この突条は必ずしも幅方向全長にわたらないでも良い。
この請求項３の発明において、引張荷重が作用すると、雌金具は雄金具に対する接触面が当初の山形フランジの両側縁部から山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。したがって、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができ、設計的自由度が拡大する。
【００１４】
また、本発明の請求項４に係るセグメントは、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を介在設置し、該弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
この請求項４の発明においては、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間の変位を弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属により行わせることができるので、雄雌金具間に引張荷重が作用すると、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間は弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属が雄金具のウェブ降伏力よりもより小さな引張力で変形し、当該介在物の変形が完了すると、Ｔ字形金物の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。従って、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまでの変位を大きくすることができ、設計自由度が大きくなる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
以下、図示実施形態に基づき本発明を説明する。
なお、本発明の継手は、コンクリートセグメント、鋼製セグメント、合成セグメント等、いずれの形式のセグメントにも適用可能であるが、以下の実施形態ではコンクリートセグメントに適用した場合の例について説明する。
図１は本発明の実施形態１に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具（あり）の試験体Ｂの諸元を示す説明図、図２は試験体Ｂにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図３は試験体Ｂの引張強度試験時の変形態様の説明図である。なお、雄金具（あり）と雌金具（あり溝）の接続態様、およびこれらと各セグメント本体の主構造材との結合態様については基本的に前述の図１２と同様であるので、これらの関係については説明を省略する。
【００１６】
本実施形態のコンクリートセグメントは、セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合する埋め込み金具を、基本的に断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具（あり）２Ａと断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具（あり溝）３とから形成するとともに、雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部に突条２ｂ，２ｃを設け、これら突条２ｂ，２ｃを引張荷重が加わった当初の支点部として構成したものである。
【００１７】
図１に示すように、ここでは試験体Ｂとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ５mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mm、各突条の厚さはそれぞれ２mm、各突条の高さはそれぞれ３mmとし、フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００１８】
試験体Ｂは、図２及び図３に示すように第１変曲点ａまでは、引張荷重作用点から各突条２ｂ，２ｃまでのそれぞれの距離に基づくモーメントにより、フランジ部が弾性変形し、ａ点から第２変曲点ｂすなわち雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでは、前記モーメントによってフランジ部が塑性変形する。つまり引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する。
【００１９】
また、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触した第２変曲点ｂから引張強さの最大点ｊに至る途中のｃ点においては、フランジ部の変形は雌金具によりおさえられ、ウェブ部の引張特性が発揮される。更に引張強さの最大点ｊを超えて破断に至る下降曲線途中のｄ点においては、フランジ部が雌金具より抜け出すような変形となる。なお、フランジ部が雌金具より抜け出すような変形となったのは、本試験において、雌金具のリップ部のスリット間隔を１０mmと大きく設定したためである。したがって、実際のセグメントへの適用に当たっては、雄金具のウェブ部と雌金具のリップ部との間隔を試験例よりも狭くなるように設定した。
【００２０】
また、ｄ点から先の下降曲線のどこで破断が起こったかは確認していないが、そのことは重要ではない。本試験の目的は、弾性変形を含む上昇曲線が段階的に変位していること、特に引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形していることと、引張強さの最大点ｊが設計値どおりの値になっているかを確認することにあり、破断点を確認しなくても所期の目的は達成できる。
【００２１】
このように、本実施形態のコンクリートセグメントにおいては、あり継ぎ式継手の雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部に設けた突条２ｂ，２ｃを、引張荷重が加わった当初の支点部として構成することにより、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形させることができる。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に、雄雌金具間の距離が適正な場合よりも小さめになっていても、その寸法分だけは小さな引張力で変形させることができ、嵌合時に雄金具に大きな引張力を生じさせることが無い。
【００２２】
また、引張荷重が加わった当初の支点部となる突条２ｂ，２ｃの設定位置を、雄金具２Ａ側の引張荷重作用面となるフランジ２ａ下面の両側部としたことにより、引張荷重作用点から突条間に距離をおくことができ、この距離に基づくモーメントによって、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形を容易に行わせることができる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができ、これによって嵌合時の押し込み力を小さくできて、嵌合作業をスムーズに行わせることができる。
【００２３】
なお、ここでは引張荷重が加わった当初の支点部となる突条を雄金具側に設けたものを例に挙げて説明したが、この突条を雌金具側に設けても同等の作用効果を奏することは言うまでもない。
【００２４】
実施形態２．
図４は本発明の実施形態２に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｃの諸元を示す説明図、図５は試験体Ｃにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【００２５】
この実施形態のコンクリートセグメントは、前述の実施形態１で説明した雄金具側の各突条の内側面を傾斜面２ｄ，２ｅに形成して、各突条先端が鋭角となるように構成したものであり、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。
【００２６】
図４に示すように、ここでも試験体Ｃとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ５mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mm、各突条の基部厚さはそれぞれ２mm、各突条の高さはそれぞれ３mmとし、フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００２７】
試験体Ｃの引張強度試験時の変形態様は、前述の実施形態１の試験体Ｂとほぼ同様であった（図３参照）。ただ、各突条先端が鋭角となっていること、及びこれによって引張荷重作用点から各突条までのそれぞれの距離が前述の試験体Ｂよりも若干長くなっていることにより、図５に示す如く第１変曲点ａまでのフランジ部の弾性変形の変位量が試験体Ｂよりも若干大きくなっていて、その分、以後の塑性変形点ｂ，ｃ，ｊ，ｄにおける変位量も試験体Ｂよりも若干大きくなっていることが試験結果から判明した。
【００２８】
したがって、この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する量を、前述の試験体Ｂよりも若干大きくすることができる。
【００２９】
なお、この実施形態においても鋭角状の突条を雌金具側に設けてもよいことは言うまでもない。
【００３０】
実施形態３．
図６は本発明の実施形態３に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｄの諸元を示す説明図、図７は試験体Ｄにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図８は試験体Ｄの引張強度試験時の変形態様の説明図であり、各図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。
【００３１】
この実施形態のコンクリートセグメントは、雄金具２Ｂを断面矢印形の条鋼から形成し、雄金具の山形フランジ２ｆの両側縁部２ｇ，２ｈを引張荷重が加わった当初の支点部としたものであり、それ以外の構成は前述の実施形態１のものと同様である。
【００３２】
図６に示すように、ここでも試験体Ｄとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、山形フランジ厚さ５mm、山形フランジの両片の幅をそれぞれ３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部までのウェブ高さ２５mmとし、山形フランジ両側の上下面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００３３】
試験体Ｄは、図７及び図８に示すように第１変曲点ｅまでは、引張荷重作用点から山形フランジ２ｆの両側縁部２ｇ，２ｈまでのそれぞれの距離に基づくモーメントにより、山形フランジ２ｆが弾性変形し、ｅ点から第２変曲点ｆすなわち雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでは、前記モーメントによって山形フランジ部が潰れるように塑性変形する。つまり引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間はウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形し、接触面が当初の山形フランジ両側縁部２ｇ，２ｈから山形フランジ内方へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大する。
【００３４】
また、雄雌金具の本来の引張荷重作用面（所定の接触面積）相互が接触した第２変曲点ｆから引張強さの最大点ｊに至る途中のｇ点においては、山形フランジ部の塑性変形はなくなって、ウェブ部が伸び変形し、ウェブ部の引張剛性が発揮される。更に引張強さの最大点ｊを超えて破断に至る下降曲線途中のｈ点においては、山形フランジの両側縁部が反り、この山形フランジ両側縁部が雌金具の引張荷重作用面より浮き上がるような変形となる。なお、ここでもｈ点から先の下降曲線のどこで破断が起こったかは確認していないが、そのことは重要ではない
【００３５】
この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、雄金具２Ｂを断面矢印形の条鋼から形成して、その山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間のウェブ降伏力よりも小さな引張力で変形する量を、前述の試験体Ａ，Ｂの２倍程度まで大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００３６】
なお、ここでは引張荷重が加わった当初の支点部を雄金具側の山形フランジ両側縁部としたものを例に挙げて説明したが、この山形フランジを雌金具側に設けてもよい。この場合、埋め込み金具は、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて前述の雄金具の山形フランジ２ｆのように間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、この突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部とする。
【００３７】
この引張荷重が加わった当初の支点部を雌側配置としたものにおいては、引張荷重が作用すると、雌金具は雄金具に対する接触面が当初の突条先端縁から突条内側面へと次第に拡大していき、所定の接触面積まで拡大すると、本来の継手剛性が機能して引張荷重を受ける。
【００３８】
この支点部を雌側配置とした場合、突条の幅を試験体Ｄの山形フランジの幅ほど大きくできないため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変形量が、試験体Ｄよりも若干小さくなるが、ほぼ同等の効果が得られる。
【００３９】
実施形態４．
図９は本発明の実施形態４に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる弾性体付き雄金具の試験体Ｅの諸元を示す説明図、図１０は弾性体付き試験体Ｅにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図、図１１は弾性体付き試験体Ｅの引張強度試験時の変形態様の説明図であり、各図中、前述の実施形態１に相当する部分には同一符号を付してある。
【００４０】
この実施形態のコンクリートセグメントは、雄金具２Ｃを断面Ｔ形の条鋼から形成するとともに、雌金具３を断面Ｃ形の条鋼から形成し、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体７を介在設置し、弾性体７を引張荷重が加わった当初の支点部としたものである。
【００４１】
図９に示すように、ここでも試験体Ｅとして、材質ＳＳ４００の雄金具を用い、長さ２０mm、フランジ厚さ９mm、フランジ幅３０mm、ウェブ厚さ６mm、支点部（弾性体下面）までのウェブ高さ２５mmとし、かつ弾性体７として厚さ５mmのゴムを用い、フランジ両側の上面とウェブ両側面のそれぞれに歪みセンサ６を取り付けた。
【００４２】
試験体Ｂおよび弾性体（ゴム）７は、図２及び図３に示すように変曲点ｉまでは、主にゴム７が圧縮変形し、外側にはみ出していく。つまり引張荷重による引張変位開始点から変曲点ｉまでの間はウェブ降伏力よりも小さな引張力でゴム７が圧縮変形する。
【００４３】
また、ゴム７の圧縮変形がほぼ完了した変曲点ｉから引張強さの最大点ｊまではウェブ部の伸びも加わる。
【００４４】
この実施形態のコンクリートセグメントにおいては、雄雌金具の引張荷重作用面間にゴム７を介在設置し、ゴム７を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間を、ウェブ降伏力よりもはるかに小さな引張力で変形させることができる。このため、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具の位置関係（距離）に誤差が生じても、この誤差に相当する変位は、小さな引張力で生じさせることができる。従って、雄金具に大きな引張力を生じさせない。更にゴム７の厚さ又は硬さを変えるだけで、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を簡単に調整することができる。
【００４５】
なお、ここでは雄雌金具の引張荷重作用面間に介在設置した弾性体を引張荷重が加わった当初の支点部としたものを例に挙げて説明したが、弾性体（コイルばね、板ばね等も含む）に代えて柔らかい金属（例えば鉛、銅、アルミニウムなど）または、プラスチックのような非金属を用いてもよく、このような場合でも同等の効果が得られる。
【００４６】
【発明の効果】
以上述べたように、請求項１の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面のいずれか一方における雄金具のウェブを挟む両側部に突条を設け、この突条を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、製造上あるいは組立上の理由から雄雌金具の嵌合時に雄雌金具の位置関係（距離）に誤差が生じても、この誤差に相当する変位は、小さな引張力で生じさせることができる。従って、雄金具に大きな引張力を生じさせない。また残存引張力も小さくすることができる。
また、支点部による変形を積極的に利用することにより、結合時に雄雌金具間に空隙が発生するのを防止することができ、止水性の確保が容易となる。
更に、引張荷重作用点から突条までの距離に基づくモーメントにより、雄雌金具の本来の引張荷重作用面相互が接触するまでの変形が容易に行われる。このため、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の剛性を小さくすることができる。
これらのことから、設計上も不利となることがない。
【００４８】
また、請求項２の発明によれば、埋め込み金具を、断面矢印形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成し、雄金具の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができる。このため、設計的自由度が拡大する。
【００４９】
また、請求項３の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、該突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を大きくすることができ、設計的自由度が拡大する。
【００５０】
また、請求項４の発明によれば、埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属を介在設置し、該弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属を引張荷重が加わった当初の支点部としたので、雄雌金具の嵌合時に雄金具に大きな引張力が作用しても、引張荷重による引張変位開始点から所定量変位するまでの間は弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属が雄金具のウェブ降伏力よりもより小さな引張力で変形して、嵌合時の引張力を吸収する。
更に、弾性体あるいは柔らかい金属またはプラスチックのような非金属の厚さまたは硬さを変えるだけで、引張荷重による引張変位開始点から本来の継手部引張剛性が機能するまで（所定量変位するまで）の間の変位量を簡単に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｂの諸元を示す説明図である。
【図２】試験体Ｂにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図３】試験体Ｂの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｃの諸元を示す説明図である。
【図５】試験体Ｃにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる雄金具の試験体Ｄの諸元を示す説明図である。
【図７】試験体Ｄにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図８】試験体Ｄの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係るコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いられる弾性体付き雄金具の試験体Ｅの諸元を示す説明図である。
【図１０】弾性体付き試験体Ｅにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【図１１】弾性体付き試験体Ｅの引張強度試験時の変形態様の説明図である。
【図１２】従来のコンクリートセグメントの全体構成を示す斜視図である。
【図１３】従来のコンクリートセグメントの継手部を拡大して示す縦断面図である。
【図１４】従来のコンクリートセグメントの継手部の引張強度試験に用いた雄金具の試験体Ａの諸元を示す説明図である。
【図１５】試験体Ａにおける引張荷重(tf)と雄金具、雌金具それぞれの標点間変位(mm)の関係を示す図である。
【符号の説明】
１ セグメント
１ａ，１ｂ 継手面
２Ａ，２Ｃ 断面Ｔ形の雄金具（あり）
２ｂ，２ｃ 突条（支点部）
２Ｂ 断面矢印形の雄金具（あり）
２ｆ 山形フランジ
２ｇ，２ｈ 山形フランジの側縁部（支点部）
３ 断面Ｃ形の雌金具（あり溝）
４，５ 主構造材
７ 弾性体（支点部）
Claims (4)
- セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、
前記埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面のいずれか一方における雄金具のウェブを挟む両側部に突条を設け、該突条を引張荷重が加わった当初の支点部としたことを特徴とするセグメント。 - セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、
前記埋め込み金具を、断面矢印形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成し、前記雄金具の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたことを特徴とするセグメント。 - セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、
前記埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、該雌金具側の引張荷重作用面となるリップ部内面に、前記雄金具側の引張荷重作用面となるフランジ内面の両側部に向けて間隔が広がる山形フランジ状の突条を設け、該突条の山形フランジの両側縁部を引張荷重が加わった当初の支点部としたことを特徴とするセグメント。 - セグメント相互の継手面の幅方向に、セグメント間で係合してこれらを結合するありとあり溝からなる埋め込み金具をそれぞれ設け、これら埋め込み金具と各セグメント本体の主構造材とをそれぞれ結合してなるセグメントにおいて、
前記埋め込み金具を、断面Ｔ形の条鋼からなる雄金具と断面Ｃ形の条鋼からなる雌金具とから形成するとともに、これら雄雌金具の引張荷重作用面間に弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を介在設置し、該弾性体あるいは柔らかい金属又は、プラスチックのような非金属を引張荷重が加わった当初の支点部としたことを特徴とするセグメント。
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-
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