JP3894697B2 - コンクリートセグメント用連結金具 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、一方のコンクリートセグメントに設けられる被連結金具に対して連結可能な金具本体が、前記被連結金具に対向する対向面と、その対向面の左右横側部から前記対向面の裏側へ延びる左右一対の横側壁と、その左右一対の横側壁のほぼ中央に位置して前記対向面の裏側へ膨出するボス部とを一体的に備え、前記対向面に開口して前記金具本体の厚み方向へ貫通するボルト挿通孔が、前記ボス部のほぼ中央に設けられ、前記対向面の裏側から前記ボルト挿通孔に挿通するボルトにより前記被連結金具と連結することにより、前記金具本体が設けられる他方のコンクリートセグメントを前記一方のコンクリートセグメントに連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種のコンクリートセグメント用連結金具としては、従来、図10に示すような構成のものが多用されている。
この公知の連結金具K1は、一方のコンクリートセグメントS2に埋設される被連結金具K2に対して連結可能な金具本体1Aが、その全面にわたってほぼ同じ肉厚TAを有する状態に構成されていて、その金具本体1Aが、被連結金具K2に対向する対向面5Aと、その対向面5Aの左右横側部から前記対向面5Aの裏側へ延びる左右一対の横側壁2Aと、その左右一対の横側壁2Aのほぼ中央に位置し、かつ、前記対向面5Aに開口して金具本体1Aの厚み方向へ貫通する上下一対のボルト挿通孔9A,10Aなどを備え、前記対向面5Aの裏側から前記ボルト挿通孔9A,10AにボルトBを挿通して被連結金具K2に螺合することにより、金具本体1Aが設けられる他方のコンクリートセグメントS1を前記一方のコンクリートセグメントS2に連結するように構成されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、金具本体1Aのボルト挿通孔9A,10AにボルトBを挿通して被連結金具K2に螺合し、両コンクリートセグメントS1,S2を連結して、例えば、トンネルの横穴周壁を構築した場合、図10の(イ)に示すように、上方から土圧などの大きな圧力Pが掛かって、ボルトBに対してそのボルトBを被連結金具K2側へ引張ろうとする力が作用すると、金具本体1Aが、被連結金具K2側に引張られることになる。
その場合、金具本体1Aの肉厚TAが薄いと、図10の(ロ)に示すように、平面視において左右の横側壁2Aが内方へ入り込むように変形し、かつ、金具本体1Aが、被連結金具K2側に突出するように変形して、両コンクリートセグメントS1,S2間に隙間が生じる、いわゆる目開き現象が発生する。
この目開き現象を防止するには、金具本体1Aの肉厚TAを厚くすればよいが、金具本体1Aの肉厚TAを厚くすると、連結金具K1が重量化し、かつ、コストアップを招くことになる。
【0004】
また、目開き現象を防止しながら、連結金具K1の重量化やコストアップを抑制する手段として、金具本体1Aの肉厚TAを比較的薄くし、その金具本体1Aに対向面5Aの裏側に膨出するボス部を一体的に設け、そのボス部にボルト挿通孔9A,10Aを設けることが考えられる。
しかし、単に金具本体1Aの裏側にボス部を設けて、そのボス部にボルト挿通孔9A,10Aを設けるだけでは、所望の目的を達成することができず、例えば、ボス部の厚みが薄いと、上述した目開き現象が発生し、逆に厚過ぎると、連結金具K1の重量化やコストアップを招くことになる。
【0005】
本発明は、金具本体の裏側にボス部を設けることを前提として、種々の実験を重ねた結果に完成したもので、その目的は、連結金具の重量化やコストアップを抑制しながら、しかも、金具本体や横側壁などの変形を効果的に阻止して、両コンクリートセグメント間における目開き現象の発生を防止することのできるコンクリートセグメント用連結金具の提供にある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項1の発明の特徴構成は、図1と、図6および図7に例示するごとく、一方のコンクリートセグメントS2に設けられる被連結金具K2に対して連結可能な金具本体1が、前記被連結金具K2に対向する対向面5と、その対向面5の左右横側部から前記対向面5の裏側へ延びる左右一対の横側壁2aと、その左右一対の横側壁2aのほぼ中央に位置して前記対向面5の裏側へ膨出するボス部7,8とを一体的に備え、前記対向面5に開口して前記金具本体1の厚み方向へ貫通するボルト挿通孔9,10が、前記ボス部7,8のほぼ中央に設けられ、前記対向面5の裏側から前記ボルト挿通孔9,10に挿通するボルトBにより前記被連結金具K2と連結することにより、前記金具本体1が設けられる他方のコンクリートセグメントS1を前記一方のコンクリートセグメントS2に連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具K1であって、前記左右一対の横側壁2a間の一側に作業用開口部4を有する状態で前記対向面5の裏側に作業空間3を形成する空間形成用部材2が、前記左右一対の横側壁2aに連続して前記金具本体1と一体的に設けられ、前記空間形成用部材2の肉厚T2が、前記金具本体1よりも薄く構成され、前記空間形成用部材2の肉厚T2よりも厚い肉厚T3を有する鍔部14が、前記作業用開口部4の縁に一体的に設けられているところにある。
【0009】
請求項2の発明の特徴構成は、図4および図5に例示するごとく、前記金具本体1の横側部から前記空間形成用部材2の横側部にわたって、アンカー用棒状体17,18を螺合する雌ねじ部19,20を備えた膨出部15,16が、前記金具本体1および空間形成用部材2と一体的に設けられているところにある。
【0010】
請求項3の発明の特徴構成は、図6に例示するごとく、前記ボス部7,8が、前記左右一対の横側壁2aのほぼ中央に位置して上下方向に一対設けられ、その一対のボス部7,8のそれぞれに前記ボルト挿通孔9,10が設けられ、前記一対のボス部7,8が、前記金具本体1と一体的に構成された連結用補強リブ13によって互いに連結され、前記一対のボス部7,8のそれぞれが、補強用リブ11,12によって前記金具本体1と一体的に連結されているところにある。
【0011】
なお、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【0016】
〔作用及び効果〕
請求項1の発明の特徴構成によれば、左右一対の横側壁間の一側に作業用開口部を有する状態で対向面の裏側に作業空間を形成する空間形成用部材が、左右一対の横側壁に連続して金具本体と一体的に設けられているので、例えば、その連結金具をコンクリートセグメントに埋設する際、中子などを用いて連結金具の裏側に作業用の空間を形成する必要がなく、コンクリートセグメントへの取付作業を簡略化することができる。
そして、その作業空間を形成するための空間形成用部材の肉厚が、金具本体よりも薄く構成され、空間形成用部材の肉厚よりも厚い肉厚を有する鍔部が、作業用開口部の縁に一体的に設けられているので、空間形成用部材の肉厚を全体にわたって厚くするのに比較して、連結金具を軽量化し、かつ、コストダウンを図ることができ、しかも、作業用開口部の開口縁に一体的に設けられた鍔部により空間形成用部材の変形を効果的に阻止して、金具本体の剛性向上にも寄与することになる。
【0017】
請求項2の発明の特徴構成によれば、金具本体の横側部から空間形成用部材の横側部にわたって、アンカー用棒状体を螺合する雌ねじ部を備えた膨出部が、前記金具本体および空間形成用部材と一体的に設けられているので、その膨出部に設けられた雌ねじ部にアンカー用棒状体を螺合して、そのアンカー用棒状体と一緒に金具本体をコンクリートセグメントに埋設することにより、コンクリートセグメントに対する金具本体の取付けが強固となり、かつ、そのための膨出部を利用して、金具本体と空間形成用部材との連結強度の向上を図ることができる。
【0018】
請求項3の発明の特徴構成によれば、前記ボス部が、左右一対の横側壁のほぼ中央に位置して上下方向に一対設けられ、その一対のボス部のそれぞれにボルト挿通孔が設けられているので、合計2本のボルトによって連結金具と被連結金具とを強固に連結することができ、しかも、その一対のボス部が、金具本体と一体的に構成された連結用補強リブによって互いに連結され、かつ、その一対のボス部のそれぞれが、補強用リブによって前記金具本体と一体的に連結されているので、ボルトが挿通される上下一対のボス部と金具本体との連結も強固で、最終的に、両コンクリートセグメントを確実、強固に連結することが可能となる。
【0019】
【発明の実施の形態】
本発明によるコンクリートセグメント用連結金具の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の連結金具は、例えば、複数のトンネル用のコンクリートセグメントを順次連結して、トンネルの横穴周壁を構築する際に使用されるもので、図1および図2に示すように、その連結金具K1は、一方のコンクリートセグメントS2の連結端面側に埋設される被連結金具K2と対をなすように構成されて、他方のコンクリートセグメントS1の連結端面側に埋設され、両連結金具K1,K2を介して、両コンクリートセグメントS1,S2を互いに連結するように構成されている。
【0020】
前記連結金具K1は、全体が鋳鉄製で、図3〜図5にも示すように、他方のコンクリートセグメントS1の連結端面側に位置する金具本体1と、空間形成用部材2とを一体化して構成され、金具本体1と空間形成用部材2との間に作業空間3が形成され、空間形成用部材2の下方には、作業空間3に連通する矩形の作業用開口部4が設けられ、かつ、金具本体1の外側面が、被連結金具K2に対向して接触する対向面としての接触面5に構成されて、その接触面5が、他方のコンクリートセグメントS1の連結端面6とほぼ面一になる状態で、連結金具K1がコンクリートセグメントS1に埋設されている。
【0021】
前記金具本体1には、図6および図7に示すように、作業空間3の内方に向けて接触面5の裏側へ膨出する上下一対のボス部、つまり、上側ボス部7と下側ボス部8とが、前記接触面5の左右横側部から接触面5の裏側へ一体的に延びる左右一対の横側壁、つまり、空間形成用部材2の両横側壁2aのほぼ中央に位置する状態で一体的に設けられている。
これら両ボス部7,8は円柱状で、上側ボス部7のほぼ中央には上側ボルト挿通孔9が、下側ボス部8のほぼ中央には下側ボルト挿通孔10が、それぞれ接触面5に開口し、かつ、作業空間3に連通する状態で、金具本体1の厚み方向へ貫通するように設けられ、前記作業用開口部4と作業空間3を利用して各ボルト挿通孔9,10にボルトBを挿通するとともに、そのボルトBを被連結金具K2に螺合して連結できるように構成されている。
【0022】
前記上側ボルト挿通孔9の軸心L1と下側ボルト挿通孔10の軸心L2とは、それぞれ接触面5とほぼ直交し、かつ、互いに平行になるように構成され、上下のボス部7,8における各ボルト挿通孔9,10の貫通方向での厚みをTとし、各ボルト挿通孔9,10の軸心L1,L2の方向視において、各ボルト挿通孔9,10の中心から前記左右一対の横側壁2aの内面までのそれぞれの長さをLとして、その厚みTと長さLとの比が、1.5≧(T/L)≧1.0の範囲に設定されている。
前記上側ボス部7は、金具本体1と一体的に構成された3つの上側補強用リブ11によって金具本体1に一体化されて連結され、同様に、下側ボス部8も、金具本体1と一体的に構成された3つの下側補強用リブ12によって金具本体1に一体化されて連結され、更に、上側ボス部7と下側ボス部8も、金具本体1と一体的に構成された連結用補強リブ13によって互いに連結されている。
【0023】
このように、連結金具K1の金具本体1は、2本のボルトBによって被連結金具K2に連結されるので、ボルトBによる締付け力に充分に耐え得るように、金具本体1の肉厚T1が、全体にわたって比較的厚く構成され、それに対して、空間形成用部材2の方は、作業空間3を形成するのが主たる目的であるため、連結金具K1全体の軽量化を図るため、その肉厚T2が金具本体1の肉厚T1よりも薄く構成されている。
その空間形成用部材2の作業用開口部4の近傍においては、両ボルト挿通孔9,10の軸心L1,L2の方向視において、前記作業用開口部4が、開口縁側ほど除々に幅広になるように構成され、かつ、その作業用開口部4の開口縁には、空間形成用部材の肉厚T2よりも厚い肉厚T3を有する補強用の鍔部14が一体的に設けられている。
【0024】
前記連結金具K1の左右横側部、具体的には、両ボルト挿通孔9,10の軸心L1,L2の方向視において、上方に位置する上側ボルト挿通孔9の左右に横外側方に膨出する一対の上側膨出部15が設けられ、下方に位置する下側ボルト挿通孔10の左右にも横外側方に膨出する一対の下側膨出部16が設けられて、この合計4つの膨出部15,16が、金具本体1と空間形成用部材2との並び方向に沿って、金具本体1の横側部から空間形成用部材2の横側部にまで延設され、金具本体1および空間形成用部材2と一体的に構成されている。
各膨出部15,16は、空間形成用部材2の端部近傍において、その空間形成用部材2の端部から若干突出する位置で終端し、その空間形成用部材2側の終端面に開口する状態で、左右一対の上側膨出部15には、上側アンカー用棒状体17を螺合する上側雌ねじ部19が、左右一対の下側膨出部16には、下側アンカー用棒状体18を螺合する下側雌ねじ部20がそれぞれ設けられている。
【0025】
このような構成の連結金具K1は、鋳造によって製造され、前記接触面5が平滑化され、かつ、各上側膨出部15の端部に上側雌ねじ部19が、各下側膨出部16に下側雌ねじ部20が形成された後、各上側雌ねじ部19に上側アンカー用棒状体17が、各下側雌ねじ部20に下側アンカー用棒状体18が螺合されて、金具本体1の接触面5を他方のコンクリートセグメントS1の連結端面6とほぼ面一にした状態で、コンクリートセグメントS1に埋設されている。
他方、前記被連結金具K2も、全体が鋳鉄製で、上側袋ナット部21と、下側袋ナット部22、ならびに、上側袋ナット部21に連設の上側アンカー部23と下側袋ナット部22に連設の下側アンカー部24とを備え、上側と下側の袋ナット部21,22の外側面をコンクリートセグメントS2の連結端面25とほぼ面一にした状態でコンクリートセグメントS2に埋設されている。
【0026】
以上のような構成からなる連結金具K1と被連結金具K2とを用いて両コンクリートセグメントS1,S2を連結するには、両連結端面6,25を互いに対向させて、連結金具K1の下方に設けられた作業用開口部4から作業空間3内にボルトBを挿入し、その作業空間3を利用して上側と下側のボルト挿通孔9,10にボルトBを挿通するとともに、被連結金具K2の上側と下側の袋ナット部21,22に螺合させる。
この各袋ナット部21,22へのボルトBの螺合も、作業空間3と作業用開口部4を利用し、かつ、レンチなどの適当な工具を用いて行うのであり、前記作業用開口部4が、上述したように両ボルト挿通孔9,10の軸心L1,L2の方向視において、開口縁側ほど除々に幅広になるように構成されているので、レンチによる螺合作業を容易に行うことができ、連結金具K1の接触面5が、被連結金具K2の上側と下側の袋ナット部21,22の外側面に接触するとともに、両連結端面6,25どうしが互いに接触して、両コンクリートセグメントS1,S2が連結されるのである。
【0027】
〔別実施形態〕
(1)先の実施形態では、金具本体1の裏面側に空間形成用部材2を一体的に連設して連結金具K1を構成した例を示したが、空間形成用部材2については、必ずしも必要なものではなく、空間形成用部材2をなくして連結金具K1を構成することもできる。
その例を図8に基づいて説明するが、重複説明を避けるため、先の実施形態と同じ部品や同じ作用を有する部品については、同じ符号を付すことにより説明を省略し、主として先の実施形態と異なる構成についてのみ説明する。
【0028】
この図8に示す別の実施形態では、先の実施形態のような空間形成用部材2がなく、金具本体1の裏側に位置する作業空間3については、連結金具K1をコンクリートセグメントS1に埋設する際に中子などを用いて形成される。
したがって、この連結金具K1は、接触面5を備えた金具本体1と、その金具本体1の左右横側部から接触面5の裏側へ延びる左右一対の横側壁2aおよび上側壁とで構成され、かつ、先の実施形態と同様に、金具本体1の裏側には、円柱状の上側ボス部7と下側ボス部8とが一体的に設けられ、各ボス部7,8には、それぞれボルト挿通孔9,10が設けられている。
【0029】
そして、上側ボス部7は、金具本体1と一体的に構成された3つの上側補強用リブ11によって、また、下側ボス部8は、金具本体1と一体的に構成された3つの下側補強用リブ12によって、それぞれ金具本体1に一体化されて連結され、かつ、上側ボス部7と下側ボス部8も、金具本体1と一体的に構成された連結用補強リブ13によって互いに連結されるとともに、上下のボス部7,8における各ボルト挿通孔9,10の貫通方向での厚みTと、各ボルト挿通孔9,10の軸心L1,L2の方向視において、各ボルト挿通孔9,10の中心から左右一対の横側壁2aの内面までの長さLとの比が、1.5≧(T/L)≧1.0の範囲に設定されている。
【0030】
(2)これまでの実施形態では、金具本体1の裏面に設けるボス部として、上下一対のボス部7,8を設けた例を示したが、ボス部の数については、金具本体1の大きさなどに応じて変更可能であり、3つ以上設けることもできる。また、円柱状のボス部をひとつ設けて、そのボス部にボルト挿通孔をひとつだけ設けることも、更に、上下方向に長い楕円形のボス部をひとつ設けて、そのボス部の上下にボルト挿通孔を2つ設けることも可能である。
【0031】
(3)これまでの実施形態では、連結金具K1を鋳鉄で構成した例を示したが、例えば、金属材料を用いて機械加工により製造することもできる。
【0032】
(4)これまでの実施形態では、被連結金具K2を上側袋ナット部21と下側袋ナット部22とを有する棒状体で構成した例を示したが、これに限らず、連結金具K1の接触面5と接当する面を備え、その裏面と下方とが開口する箱形の被連結金具とし、この被連結金具の前記接当する面における前記ボルト挿通孔9,10に対向する位置に設けた貫通孔にボルトを挿通してナットにより連結するように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】コンクリートセグメント用連結金具と被連結金具の一部切欠き側面図
【図2】コンクリートセグメント用連結金具と被連結金具の斜視図
【図3】コンクリートセグメント用連結金具の斜視図
【図4】コンクリートセグメント用連結金具の一部切欠き側面図
【図5】コンクリートセグメント用連結金具の底面図
【図6】コンクリートセグメント用連結金具の縦断背面図
【図7】図6のA−A線におけるコンクリートセグメント用連結金具の断面図
【図8】別の実施形態によるコンクリートセグメント用連結金具の一部切欠き側面図
【図9】コンクリートセグメント用連結金具の実験結果を示す図表
【図10】従来のコンクリートセグメント用連結金具の説明図
【符号の説明】
1 金具本体
2 空間形成用部材
2a 横側壁
3 作業空間
4 作業用開口部
5 対向面
7,8 ボス部
9,10 ボルト挿通孔
11,12 補強用リブ
13 連結用補強リブ
14 鍔部
15,16 膨出部
17,18 アンカー用棒状体
19,20 雌ねじ部
B ボルト
K1 連結金具
K2 被連結金具
L ボルト挿通孔から横側壁内面までの長さ
L1,L2 ボルト挿通孔の軸心
S1 他方のコンクリートセグメント
S2 一方のコンクリートセグメント
T ボス部の厚み
T1 金具本体の肉厚
T2 空間形成用部材の肉厚
T3 鍔部の肉厚
Claims (3)
- 一方のコンクリートセグメントに設けられる被連結金具に対して連結可能な金具本体が、前記被連結金具に対向する対向面と、その対向面の左右横側部から前記対向面の裏側へ延びる左右一対の横側壁と、その左右一対の横側壁のほぼ中央に位置して前記対向面の裏側へ膨出するボス部とを一体的に備え、
前記対向面に開口して前記金具本体の厚み方向へ貫通するボルト挿通孔が、前記ボス部のほぼ中央に設けられ、
前記対向面の裏側から前記ボルト挿通孔に挿通するボルトにより前記被連結金具と連結することにより、前記金具本体が設けられる他方のコンクリートセグメントを前記一方のコンクリートセグメントに連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具であって、
前記左右一対の横側壁間の一側に作業用開口部を有する状態で前記対向面の裏側に作業空間を形成する空間形成用部材が、前記左右一対の横側壁に連続して前記金具本体と一体的に設けられ、
前記空間形成用部材の肉厚が、前記金具本体よりも薄く構成され、
前記空間形成用部材の肉厚よりも厚い肉厚を有する鍔部が、前記作業用開口部の縁に一体的に設けられているコンクリートセグメント用連結金具。 - 前記金具本体の横側部から前記空間形成用部材の横側部にわたって、アンカー用棒状体を螺合する雌ねじ部を備えた膨出部が、前記金具本体および空間形成用部材と一体的に設けられている請求項1に記載のコンクリートセグメント用連結金具。
- 前記ボス部が、前記左右一対の横側壁のほぼ中央に位置して上下方向に一対設けられ、
その一対のボス部のそれぞれに前記ボルト挿通孔が設けられ、
前記一対のボス部が、前記金具本体と一体的に構成された連結用補強リブによって互いに連結され、
前記一対のボス部のそれぞれが、補強用リブによって前記金具本体と一体的に連結されている請求項1または2に記載のコンクリートセグメント用連結金具。
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