JP4017726B2

JP4017726B2 - Connection structure of piece members that make up the underground structure

Info

Publication number: JP4017726B2
Application number: JP01763998A
Authority: JP
Inventors: 和義佐藤; 良幸濱田; 倫也竹田
Original assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc; Kato Construction Co Ltd
Current assignee: JFE Metal Products and Engineering Inc; Kato Construction Co Ltd
Priority date: 1998-01-14
Filing date: 1998-01-14
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2018-01-14
Also published as: JPH11200790A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、地中に立杭やトンネルなどを構築するための地下沈設体を構成するピース部材、たとえばセグメントピースと呼ばれるものなどの連結構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、地下に地下鉄を建設する場合などに構築される発進立杭や到達立杭と呼ばれる立杭は、中空筒体として地下に構築される。この建築の一方法には、中空筒体を縦にして上方から圧入力を加え、且つ、中空筒体の内部の地盤を掘削することによって行われるものがある。
【０００３】
この中空筒体は、多数のピース部材が連結されて構成される。すなわち、中空筒体を筒体の軸方向に複数のリング状に分割し、且つ、このリングを更に周方向に分割した形状を有するピース部材を、周方向や軸方向に連結しながら中空筒体を構成し、圧入や掘削を行う。
【０００４】
図８（Ａ）に、このようなピース部材１の一種である鋼製セグメントピースを示す。
【０００５】
この鋼製セグメントピースは、主桁３、継手板５、縦リブ７、スキンプレート９を有して構成される。すなわち主桁３は、筒体の周方向に長く、上下一対が略平行に配置される。この両主桁３の両端部を、左右一対が略平行に配置される継手板５によって接続する。
【０００６】
更に、主桁３の中間部分には、複数の略平行な縦リブ７が接続される。そして、これら主桁３、継手板５、及び縦リブ７の外側にスキンプレート９が張り渡される。これら各部材３、５、７、９の接合は溶接によって行われる。また、主桁３と継手板５とにはボルト孔１１が形成され、隣接する鋼製セグメントピース同士が前記ボルト孔を連通させボルト締結されることで連結される。
【０００７】
なお、図示の鋼製セグメントピースには、継手板５の中央部分を接続する複数の補強桁１３が主桁５と平行に設けられる。更に、この鋼製セグメントピース１の内側には、当て板１４が取り付けられ、掘削重機のバケットなどが接触した際にバケットが補強桁１３など引っかかり姿勢が傾いてしまうことなどを防止する。
【０００８】
さて、以上のような鋼製セグメントピースを連結して構築した地下沈設体（図２参照）に対し地震などによる水平力が加わると、地下沈設体を構成する中空筒体１５に対し図中のような曲げモーメントＭが加わる。この曲げモーメントＭによって各鋼製セグメントピース１の連結部すなわち主桁３と主桁３の合わせ面が開いてしまう（図８（Ｂ））恐れがあり、連結強度が十分ではなかった。
【０００９】
このように連結強度が弱いため、一般に、鋼製セグメントピースやコンクリートセグメントピースなどのピース部材によって構成される地下沈設体は、いわば、掘削時の土留め材やコンクリートを打設するための型枠材として考えられており、最終的に建設される地下の構造物の強度としては強度計算上に含まれないことが多かった。すなわち、仮設のためのものであり、本設のためのものではなかった。
【００１０】
そこで、合わせ面が開かず、連結強度が向上するように、ボルト孔１１の数を増やし連結強度を高めることが考えられる。
また、連結強度を高める他の手段として、図９に示すように添接板（図示せず）を用いる摩擦接合による連結継手を有するピース部材１が提案されている（特開平２−１１２５２１）。
【００１１】
すなわち、主桁３の先端や縦リブ７の先端を、それぞれ縦リブ７や主桁３から突出させ、この突出した部分１７に多数のボルト孔１１を開け、ピース部材１同士の連結に際しては、これら突出した部分１７を突き合わせ、突き合わせた部分に左右から添接板（図示せず）を重ねてサンドイッチ構造にした後、添接板に形成されたボルト孔から前記ボルト孔１１へボルトを貫通させ、多数のボルト締結によって連結を行うものである。
【００１２】
以上の説明は、おもに主桁３同士の合わせ面における連結強度について説明したが、継手板５同士の合わせ面における連結強度についても同様に強度を高める要請も存在する。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボルトの数を増やして連結強度を高めるやり方では、ピース部材同士を連結させる現場作業において締結するボルトの数が増え、作業が困難になってしまうものであった。また、添接板を用いる摩擦接合によって連結を行うやり方（図９）では、多数の添接板が必要となり部品点数が増え、やはり現場作業が困難になつてしまうものであった。
【００１４】
この発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、ボルトの数をあまり増やさずに済み、部品点数を増加させることなく、よって現場作業を容易にし、しかも連結強度を向上できる地下沈設体を構成するピース部材の連結構造を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、第一の発明は、複数のピース材を連結して構成する中空筒体を、地下に沈設して地下沈設体を構築するための前記連結の構造において、隣接するピース部材の一方にＵ字断面形状を有する雌連結部を設け、ピース部材の他方に前記Ｕ字形状に嵌合するＩ字断面形状を有する雄連結部を設けたことを特徴とする地下沈設体を構成する地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００１６】
第二の発明は、さらに、前記沈設体の沈設は、中空筒体を縦にして上方から圧入力を加え、且つ内部の地盤を掘削することで行い、前記雌連結部はピース部材の上端に上向きに設けられ、前記雄連結部はピース部材の下端に下向きに設けられ、前記雌連結部と前記雄連結部とには、水平方向にボルト孔が貫通して設けられ、両者の前記嵌合後にボルト締結がなされることを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００１７】
第三の発明は、さらに、前記ピース部材は、前記中空筒体を筒体の軸方向に複数のリング状に分割し、且つ該リングを周方向に分割した形状を有し、筒体の周方向に長く上下一対が略平行に配置される主桁と、両主桁の両端部を接続する左右一対が略平行に配置される継手板と、両主桁の中間部分に接続される複数の略平行な縦リブと、これら主桁、継手板、および縦リブの外側に張りわたされるスキンプレートと、を有して構成され、前記雌連結部は、Ｕ字断面形状のＵ字を構成する左右の辺の一方が下方に伸びた伸長部を形成し、この伸長部が前記スキンプレートの一方の端部に接合されて設けられており、前記雄連結部は、前記スキンプレートの他方の端部が延長されて設けられたことを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００１８】
第四の発明は、さらに、前記伸長部の接合は、溶接、またはボルトによって行われることを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００１９】
第五の発明は、さらに、前記雌連結部のＵ字を構成する左右の辺のうちピース部材の内側に位置する辺には、中空筒体の円周方向に所定間隔で、連結されるピース部材の縦リブが挿通される切り欠きが形成されていることを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００２０】
第六の発明は、さらに、下面または上面が、中空筒体の内側に向かって高くなるように傾斜していることを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００２１】
第七の発明は、さらに、前記主桁の下面または上面の傾斜は、傾斜板、または充填材によって形成されたことを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００２２】
第八の発明は、さらに、前記主桁の下面または上面の傾斜は、主桁の肉厚をテーパ状にすることで形成されたことを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造。
【００２３】
第九の発明は、さらに、前記主桁の下面または上面の傾斜は、主桁を斜めに設けることで形成されたことを特徴とする地下沈設体を構成するピース部材の連結構造である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
この発明の一実施形態を図１及至図４においていて説明する。
図２の全体図に示すように、この実施形態において地下沈設体を構成するための中空筒体１５は、円筒形状を有する。この中空筒体１５は、筒体の軸を縦にして、上方から図示しない圧入装置により圧入力を加え、且つ、中空筒体の内部の地盤を図示しない掘削重機によりよって掘削することで、地下に沈設される。沈設された後に、中空筒体１５の内周面に別の型枠（図示せず）を設け、この型枠と中空筒体１５との間に鉄筋籠を配置しコンクリートを打設することで地下に構造物である立坑が建設される。
【００２５】
この中空筒体１５は多数のピース部材１が連結されて構成される。すなわち、中空筒体１５は筒体の軸方向、すなわち上下方向に多数のリング状に分割されている。各リングは、更に周方向に分割され更にピース部材１となっている。
【００２６】
このピース部材１は、図１に示すように、この実施形態においては鋼製セグメントピースと呼ばれるものである。すなわち、主桁３は、筒体の周方向に長く湾曲して伸び、上下一対が略平行に配置される。この両主桁３の両端部を、左右一対が略平行に配置される継手板５によって接続する。主桁３の中間部分には、複数の略平行な縦リブ７が接続される。
【００２７】
また、継手板５の中央部分を接続する複数の補強桁１３が主桁５と平行に設けられる。そして、これら主桁３、継手板５、縦リブ７、補強桁１３の外側にスキンプレート９が張り渡される。更に、縦リブ７と補強桁１３の内側には、当て板１４が取り付けられ、掘削重機のバケットなどが接触による不都合を防止する。これら各部材３、５、７、９、１３の接合は溶接によって行われる。
【００２８】
さて、継手板５には従来と同様にボルト孔１１が形成され、ボルト締結によって周方向の連結が行われる。
【００２９】
そして、軸方向の連結は、雌連結部２１と雄連結部２５とによって行われる。雌連結部２１は、スキンプレート９の上端部に設けられる。すなわち、この雌連結部２１はＵ字断面形状を有し、Ｕ字を構成する左右の辺のうち、外側の辺が下方に伸びて伸長部２３を形成し、この伸長部２３がスキンプレート９の上端部の外側に重ねられ、溶接２２によって接合され、Ｕ字は上向きになる。
【００３０】
さらに、スキンプレート９の下端部には雄連結部２５が設けられる。雄連結部２５は、スキンプレート９の下端部２７が、下側の主桁３よりも更に下方へ延長されることで、Ｉ字断面形状の部分として設けられる。また、この延長された長さと同じ長さで、継手板５の下端も下方へ延長される。
【００３１】
この継手板５の延長部分においては、スキンプレート９に沿って切り欠き２９が設けられ、連結の際に雌連結部２１が嵌合できる構成になっている。同様に、縦リブ７の下端も下方へ延長される。従って、下側の主桁３は、上方へ後退した形になっている。
【００３２】
また、図３または図４に示すように、この実施形態におけるＵ字は、左右の辺３１、３３と底辺３５の三辺で構成される。この底辺３５と伸長部２３とが形成する逆Ｌ字によって、スキンプレート９と上側の主桁３との接合部が構成する角部に、ぴったりと接触する。左右の辺３１、３３は平行な湾曲する２枚の板材によって構成される。
【００３３】
このうち、図中右の辺３３、すなわちピース部材１の内側に位置する辺には、この辺３３を断面とする前記板材の円周方向に所定間隔で切り欠き３７が形成されている。この所定間隔、及び切り欠き３７の大きさは、連結されるピース部材１、すなわち図中上側の鋼製セグメントピースの縦リブ７が挿通され得る寸法となっている。
【００３４】
雌連結部２１のＵ字を構成する左右の辺３１、３３、及び雄連結部２５のＩ字断面形状の部分には、ボルト孔３９が形成される。これらボルト孔３９は、Ｕ字断面にＩ字断面が嵌合した際に、互いに連通する位置及び大きさが採用される。
【００３５】
この実施形態において上側及び下側の主桁３の下面には傾斜板４１が溶接４２される。すなわち、主桁３とスキンプレート９とが形成する角部の内側を覆うようにして傾斜板４１が溶接され、したがってこの傾斜板４１はピース部材１の内側に向かって高くなるように傾斜する。そして、傾斜板４１、主桁３、及びスキンプレート９によって囲まれる三角形断面内には充填材４３が充填され、剛性が高められる。この充填材４３は、例えば、後に打設されるコンクリートと同じ成分である。
【００３６】
ボルト締結を行うボルト４５のボルトヘッドの突出寸法４６は、フリクションカット幅４８よりも小さいものとすることが望ましい。すなわち、すなわち中空筒体１５を構成する鋼製セグメントピースのうち最下段に位置する鋼製セグメントピースの下縁には、フリクションカット５０（図２）と呼ばれる拡径された部分があり、このフリクションカット５０によって中空筒体１５の側面は地盤との摩擦が小さくなり、圧入力を小さくすることが可能である。
【００３７】
このフリクションカット４８の拡径した寸法すなわちフリクションカット幅４８は、通常３センチ程度であるが、この範囲内にボルトヘッドの突出寸法４６を治めることにより、ボルトヘッドと周囲の地盤との不必要な摩擦を避けることが可能となる。
【００３８】
（連結作業）
ピース部材１である鋼製セグメントピースの周方向の連結は、従来と同様に継手板５に開けられたボルト孔１１によるボルト締結で行う。軸方向の連結は、下側の鋼製セグメントピースに設けられた雌連結部２１のＵ字断面形状へ、上側の鋼製セグメントピースに設けられた雄連結部２５のＩ字断面形状が嵌合され、上側の鋼製セグメントピースの縦リブ７が下側の鋼製セグメントピースの切り欠き３７に挿通される。その後、連通するボルト孔３９にボルト４５が通されナット４７によってボルト締結が行われる。
【００３９】
（実施形態の効果）
以上の実施形態によれば、以下の作用効果を得る。
すなわち、一方の鋼製セグメントピースのスキンプレート９の上端に設けたＵ字断面形状を有する雌連結部２１に対し、他方の鋼製セグメントピースのスキンプレートの下端に設けたＩ字断面形状を有する雄連結部２５を嵌合させることにより、連結強度を高めることができる。
【００４０】
特に、鋼製セグメントピースによって構成される中空筒体１５全体に地震時の横揺れなどによって加わる曲げモーメントＭに対する強度を高めることができる。しかも、従来のようにボルトの数をそれほど増加する必要もない。また、ボルトの数が少なくなるだけでなく、従来（図９）のような添接板も必要なく、よって、部品点数を増加しないので、現場作業を容易なものにできる。
【００４１】
また、中空筒体１５の沈設が圧入力と掘削によって行われる場合であっても、圧入力は上向きのＵ字断面形状の雌連結部２１と下向きのＩ字断面形状の雄連結部２５によって十分に伝達される。
【００４２】
また、雌連結部２１は、従来とほぼ同様の構成を有する鋼製セグメントピースのスキンプレート９の端部に接合することができ、従来の構造を大幅に変更する必要がない。さらに、雄連結部２５はスキンプレート９の他方の端部を延長することで設けられ、別途の金具などを溶接するなどの必要がない。よって、連結構造を簡略化できる。
【００４３】
また、雄連結部２５側の鋼製セグメントピース１の縦リブ７が、他方の鋼製セグメントピース１の雌連結部２１切り欠き３７に挿通されることで、連結される鋼製セグメントピース１同士で縦リブ７を連続した構成とすることができ、中空筒体１５全体の強度を維持できる。
【００４４】
また、主桁３の下面に設けられた傾斜板４１の働きにより、主桁３の下面に空気が溜まってしまい、後にコンクリートを打設する際に、打設されたコンクリートが空気によって押し退けられ、コンクリートに強度上不完全な部分が生じるのを防止できる。
【００４５】
（他の実施形態）
以上の実施形態においては、雌連結部２１は、Ｕ字から下方に伸長部２３が形成され、よって全体としてμの形をしているが、他の実施形態においては、たとえば図５（Ａ）に示すようにＵ字の左右の辺３１、３３からそれぞれ下方へ伸長部２３、５１を延ばし、全体としてＨ字断面形状を有するものとしても良い。Ｈ字の下側が、鋼製セグメントピースのスキンプレート９の上端を挟持志、溶接２２によって接合される。
【００４６】
あるいは、図５（Ｂ）に示すように、Ｕ字の底辺３５から側方に向かって水平な伸長部５３を形成し、この伸長部５３を下側の鋼製セグメントピースの主桁３に重ねた状態で接合することも可能である。
【００４７】
また、以上の実施形態においては、傾斜板４１と充填材４３は主桁３の下面にのみ設けられるものであったが、他の実施形態においては、図５（Ａ）に示すように主桁３の下面のみならず上面にも傾斜板５５と充填材４３を設けることが可能である。
【００４８】
一般に、中空筒体１５の地盤への圧入は、水中（泥水中）で行われることが多く、主桁３の上部に泥が溜まりやすい。泥が溜まったままで残されると、後にコンクリートを打設する際に、泥によってコンクリートが押し退けられ強度の弱い部分が生じてしまう。しかしながら、以上のように傾斜板５５と充填材４３によって主桁３の上面にも下向きの傾斜を形成することで、泥が自重により傾斜面を流れ、溜まらないようにすることが可能である。
【００４９】
また、図５（Ｂ）に示すように、ひとつの鋼製セグメントにおいて上下で一対設けられる主桁３のいずれか一方には、下面にのみ傾斜を形成し、他方には上面及び下面に傾斜を形成することが可能である。
【００５０】
また、以上の実施形態においては傾斜は、傾斜板４１、５５と充填材４３によって形成されるものであったが、他の実施形態においては充填材４３を用いず傾斜板のみで傾斜を形成するとも可能である（図６（Ａ））。あるいは、充填材４３のみで傾斜を形成することも可能である（図６（Ｂ））。また、主桁３の肉厚をテーパー状にし、中空筒体１５の内側に向かって薄くすることで、傾斜を形成することが可能である（図６（Ｃ））。
【００５１】
また、主桁３をスキンプレート９に対し斜めに溶接して設けることで傾斜を形成することも可能である（図６（Ｄ））。また、これら図６（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）による傾斜を形成する手段は、主桁３の下面のみならず上面、あるいは下面及び上面に施すことが可能である。
【００５２】
また、以上の実施形態においては、雌連結部２１及び雄連結部２５はスキンプレート９の端部に設けられるものであったが、他の実施形態においては、たとえば図７に示すように、スキンプレート９ではなく他の部材、例えば主桁３に設けることが可能である。
【００５３】
すなわち、鋼製セグメントピースの下側に設ける主桁３の下面に雄連結部２５を一体的に設け、上側の主桁３の上面に雌連結部２１を一体的に設けることができる。また、雄連結部２５と雌連結部２１が嵌合した状態で、雌連結部２１の外側に上側の鋼製セグメントピースのスキンプレート９が接触するようにすれば、４枚の部材（９、３１、２７、３３）が重なり合う事になり、これら４枚の部材に貫通する位置にそれぞれボルト孔を形成し、ボルト４５を挿通することでボルト締結が強固に行われる。
【００５４】
また、以上の実施形態においてはピース部材として鋼製セグメントピースを例に説明したが、他の実施形態においてはコンクリートセグメントピースに対し、雌連結部や雄連結部を設け本発明を実施することが可能である。これらの連結部は金具（鋼製）とすることが望ましい。
【００５５】
また、以上の実施形態においてピース部材はセグメントピースとして説明したが、他の実施形態においては必ずしもセグメントピースに限らず中空筒体１５を構成する他のピース部材、たとえばライナープレートと呼ばれるものであっても良い。
【００５６】
また、以上の実施形態においては図２に示すように軸方向の連結を行う連結線５７、すなわち主桁３と主桁３が連結される線は周方向に連続し、周方向の連結線５９、すなわち継手板５と継手板５の連結する線は千鳥状に位置するものであったが、他の実施形態においては、両連結線５７、５９の関係を逆にすることが可能である。
【００５７】
すなわち、軸方向の連結線５９を軸方向に直線的に連続させ、周方向の連結線５７を上下にずらして千鳥状に配置することが可能である。この場合には、中空筒体全体に曲げモーメントＭが加わった際の強度をより大きくすることが可能となる。
【００５８】
また、以上の実施形態においては雌連結部２１は鋼製セグメントピースのスキンプレート９に対し溶接によって接合されるものであったが、他の実施形態においてはボルト締結によって接合されるものであっても良い。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように、第一及至第九の発明のうちいずれか１つの発明によれば、ピース部材の一方に設けたＵ字断面形状を有する雌連結部に対し、ピース部材の他方に設けたＩ字断面形状を有する雄連結部を嵌合させることにより、連結強度を高めることができ、従来のようにボルトの数を増加する必要もなく、部品点数を増加する必要もないので、現場作業を容易なものにできる。
特に、ピース部材によって構成される中空筒体の全体に加わる曲げモーメントに対して強度が向上する。
【００６０】
第二の発明によれば、更に、沈設が圧入力と掘削によって行われる場合であっても、圧入力はＵ字断面形状の雌連結部とＩ字断面形状の雄連結部によって十分に伝達される。また水平方向に行われるボルト締結により、より完全な連結が行われる。
【００６１】
第三の発明によれば、更に、雌連結部のＵ字断面形状のＵ字から下方に伸びた伸長部を、ピース部材を構成するスキンプレートの一方の端部に接合することで、従来のピース部材の構造を大幅に変更することなく連結部を設けることができる。雄連結部はスキンプレートの他方の端部を延長することで設けられ、別途の金具などの溶接するなどの必要がなく、構造を簡略化できる。
【００６２】
第五の発明によれば、更に、連結される側のピース部材の縦リブが、雌連結部のＵ字に形成された切り欠きに挿通されることで、連結されるピース材同士で縦リブを連続した構成とすることができ、ピース部材によって構成される中空筒体全体の強度を維持できる。
【００６３】
第六乃至第九の発明のうちいずれか１つの発明によれば、更に、主桁の下面に空気が溜まり、あるいは主桁の上面に泥が溜まり、よって後に中空筒体のいわば型枠としてコンクリートを打設する際に、打設されたコンクリートが空気や泥によって押し退けられ強度上不完全な部分が生じるのを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態に係る連結構造を有する鋼製セグメントピースの全体斜視図である。
【図２】図１の鋼製セグメントピースによって構成される中空筒体を示す斜視図である。
【図３】図１の鋼製セグメントピースによる連結構造を示す拡大斜視図である。
【図４】図３の連結前の状態を示す斜視図である。
【図５】（Ａ）他の実施形態における連結構造を示す端面図である。
（Ｂ）その他の実施形態における連結構造の端面図である。
【図６】（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）（Ｄ）はそれぞれ、主桁の下面に傾斜を形成する方法を示す端面図である。
【図７】更に他の実施形態における連結構造を示す端面図である。
【図８】（Ａ）は従来の連結構造を有する鋼製セグメントピースの斜視図
（Ｂ）は（Ａ）の連結構造における問題点を示す部分図である。
【図９】更に他の従来例における連結構造を有するピース部材の斜視図である。
【符号の説明】
１鋼製セグメントピース（ピース部材）
３主桁５継手板
７縦リブ９スキンプレート
１１、３９ボルト孔１５中空筒体
２１雌連結部２３伸長部
２５雄連結部４１、５５傾斜板
４３充填材[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a connecting structure such as a piece member, for example, a so-called segment piece, which constitutes an underground subsidized body for constructing a standing pile or tunnel in the ground.
[0002]
[Prior art]
For example, a standing stake or a standing stake built when a subway is constructed underground is constructed underground as a hollow cylinder. One method of this construction is carried out by making a hollow cylinder vertically and applying pressure input from above and excavating the ground inside the hollow cylinder.
[0003]
The hollow cylinder is configured by connecting a large number of piece members. That is, the hollow cylinder is divided into a plurality of rings in the axial direction of the cylinder, and the piece member having a shape obtained by further dividing the ring in the circumferential direction is connected in the circumferential direction or the axial direction. And press-fitting and excavating.
[0004]
FIG. 8A shows a steel segment piece which is a kind of such piece member 1.
[0005]
This steel segment piece includes a main beam 3, a joint plate 5, vertical ribs 7, and a skin plate 9. That is, the main girder 3 is long in the circumferential direction of the cylindrical body, and a pair of upper and lower sides are arranged substantially in parallel. Both ends of both main girders 3 are connected by a joint plate 5 in which a pair of left and right are arranged substantially in parallel.
[0006]
Further, a plurality of substantially parallel vertical ribs 7 are connected to an intermediate portion of the main beam 3. A skin plate 9 is stretched over the main beam 3, the joint plate 5, and the vertical rib 7. These members 3, 5, 7, and 9 are joined by welding. Further, bolt holes 11 are formed in the main beam 3 and the joint plate 5, and adjacent steel segment pieces are connected to each other by connecting the bolt holes and fastening with bolts.
[0007]
In the illustrated steel segment piece, a plurality of reinforcing girders 13 that connect the central portion of the joint plate 5 are provided in parallel with the main girder 5. Further, a backing plate 14 is attached to the inside of the steel segment piece 1 to prevent the bucket from being caught by the reinforcing girder 13 or the like when the bucket of a heavy excavator comes into contact with the bucket.
[0008]
Now, when a horizontal force by an earthquake or the like is applied to the underground subsidence body (see FIG. 2) constructed by connecting the steel segment pieces as described above, the hollow cylinder 15 constituting the subsidence body is shown in FIG. Such a bending moment M is applied. This bending moment M may open the connecting portion of each steel segment piece 1, that is, the mating surface of the main beam 3 and the main beam 3 (FIG. 8B), and the connection strength is not sufficient.
[0009]
Since the connection strength is weak in this way, in general, an underground subsidized body constituted by piece members such as steel segment pieces and concrete segment pieces is a formwork for placing earth retaining materials and concrete during excavation. The strength of underground structures that are finally constructed is often not included in the strength calculation. In other words, it was for temporary use, not for main use.
[0010]
Therefore, it is conceivable to increase the number of bolt holes 11 and increase the connection strength so that the mating surfaces are not opened and the connection strength is improved.
As another means for increasing the connection strength, there has been proposed a piece member 1 having a connection joint by friction bonding using an attachment plate (not shown) as shown in FIG. 9 (Japanese Patent Laid-Open No. 2-112521).
[0011]
That is, the front end of the main girder 3 and the front end of the vertical rib 7 are protruded from the vertical rib 7 and the main girder 3, respectively, a number of bolt holes 11 are opened in the protruding portion 17, and when connecting the piece members 1 to each other, These protruding portions 17 are abutted, and a joining plate (not shown) is overlapped on the abutting portion from the left and right to form a sandwich structure, and then a bolt is passed through the bolt hole 11 from the bolt hole formed in the attaching plate. The connection is made by fastening a large number of bolts.
[0012]
Although the above description mainly explained the connection strength at the mating surface of the main girders 3, there is also a demand for increasing the strength of the connection strength at the mating surface of the joint plates 5 as well.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method of increasing the connection strength by increasing the number of bolts, the number of bolts to be fastened in the field work for connecting the piece members to each other increases, and the operation becomes difficult. Further, in the method of connecting by friction welding using an attachment plate (FIG. 9), a large number of attachment plates are required, and the number of parts is increased, which also makes field work difficult.
[0014]
The present invention has been made to solve the above problems, and it is not necessary to increase the number of bolts so much, without increasing the number of parts, thereby facilitating field work and improving the connection strength. It aims at providing the connection structure of the piece member which comprises a body.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the first invention is the above-mentioned connection structure for constructing an underground subsidence body by substituting a hollow cylindrical body configured by connecting a plurality of piece members in the basement, An underground subsidence characterized in that a female connecting part having a U-shaped cross-sectional shape is provided on one of the piece members to be provided, and a male connecting part having an I-shaped cross-sectional shape fitted to the U-shaped is provided on the other of the piece members It is the connection structure of the piece member which comprises the underground installation body which comprises a body.
[0016]
According to a second aspect of the present invention, the sinking body is set by vertically applying a pressure input from above with a hollow cylindrical body and excavating the internal ground, and the female connecting portion is located at the upper end of the piece member. Provided upward, the male connecting portion is provided downward at the lower end of the piece member, and the female connecting portion and the male connecting portion are provided with a bolt hole penetrating in the horizontal direction, and the fitting of both It is the connection structure of the piece member which comprises the underground installation body characterized by the bolt fastening being made | formed later.
[0017]
According to a third aspect of the present invention, the piece member has a shape in which the hollow cylinder is divided into a plurality of rings in the axial direction of the cylinder, and the ring is divided in the circumferential direction. A main girder that is long in the direction and arranged in a substantially parallel manner, a joint plate in which a pair of left and right that connects both ends of both main girders is arranged in parallel, and a plurality of pieces that are connected to the middle part of both main girder A substantially parallel vertical rib and a main plate, a joint plate, and a skin plate stretched outside the vertical rib are configured, and the female connecting portion forms a U-shaped U-shaped cross-section. One of the left and right sides forms an extended portion extending downward, and the extended portion is provided to be joined to one end of the skin plate, and the male connecting portion is connected to the other end of the skin plate. Of the piece member constituting the underground substituting body, characterized in that the portion is provided extended. Quite an elephant.
[0018]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a piece member connecting structure constituting an underground subsidized body, wherein the extension portion is joined by welding or a bolt.
[0019]
In the fifth aspect of the present invention, the pieces that are connected to the side located inside the piece member among the left and right sides constituting the U-shape of the female connecting portion are connected at predetermined intervals in the circumferential direction of the hollow cylindrical body. It is the connection structure of the piece member which comprises the notch into which the vertical rib of a member is penetrated, and comprises the underground installation body characterized by the above-mentioned.
[0020]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the connecting structure for piece members constituting the underground structure, wherein the lower surface or the upper surface is inclined so as to become higher toward the inside of the hollow cylinder.
[0021]
The seventh invention is a connecting structure for piece members constituting an underground subsidized body, wherein the slope of the lower surface or the upper surface of the main girder is formed by an inclined plate or a filler.
[0022]
According to an eighth aspect of the present invention, there is further provided a connecting structure for piece members constituting an underground subsidized body, wherein the inclination of the lower surface or the upper surface of the main beam is formed by tapering the thickness of the main beam. .
[0023]
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a piece member connecting structure constituting an underground subsidized body, wherein the slope of the lower surface or the upper surface of the main beam is formed by providing the main beam obliquely.
[0024]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
As shown in the overall view of FIG. 2, in this embodiment, the hollow cylinder 15 for constituting the underground structure has a cylindrical shape. This hollow cylinder 15 has a cylinder axis in the vertical direction, is subjected to pressure input from above by a press-fitting device (not shown), and excavates the ground inside the hollow cylinder by an excavation heavy machine (not shown). To be laid. After being laid, another mold (not shown) is provided on the inner peripheral surface of the hollow cylinder 15, and a rebar is placed between the mold and the hollow cylinder 15 to place concrete. A shaft that is a structure will be built underground.
[0025]
The hollow cylinder 15 is configured by connecting a large number of piece members 1. That is, the hollow cylinder 15 is divided into a large number of rings in the axial direction of the cylinder, that is, in the vertical direction. Each ring is further divided in the circumferential direction to form a piece member 1.
[0026]
As shown in FIG. 1, the piece member 1 is called a steel segment piece in this embodiment. That is, the main girder 3 is curved and extended long in the circumferential direction of the cylindrical body, and a pair of upper and lower is arranged substantially in parallel. Both ends of both main girders 3 are connected by a joint plate 5 in which a pair of left and right are arranged substantially in parallel. A plurality of substantially parallel vertical ribs 7 are connected to an intermediate portion of the main beam 3.
[0027]
A plurality of reinforcing girders 13 that connect the central portion of the joint plate 5 are provided in parallel with the main girder 5. A skin plate 9 is stretched over the main girder 3, the joint plate 5, the vertical rib 7, and the reinforcing girder 13. Further, a backing plate 14 is attached to the inside of the vertical rib 7 and the reinforcing girder 13 to prevent inconvenience due to contact of a bucket of a heavy excavator. These members 3, 5, 7, 9, and 13 are joined by welding.
[0028]
Now, bolt holes 11 are formed in the joint plate 5 as in the prior art, and circumferential connection is performed by bolt fastening.
[0029]
The axial connection is performed by the female connecting portion 21 and the male connecting portion 25. The female connecting portion 21 is provided at the upper end portion of the skin plate 9. That is, the female connecting portion 21 has a U-shaped cross-sectional shape, and of the left and right sides constituting the U-shape, the outer side extends downward to form the extended portion 23, and the extended portion 23 is the skin plate 9. Are overlapped on the outer side of the upper end of each other, joined by welding 22, and the U-shape is directed upward.
[0030]
Further, a male connecting portion 25 is provided at the lower end portion of the skin plate 9. The male connecting portion 25 is provided as a portion having an I-shaped cross section by the lower end portion 27 of the skin plate 9 extending further downward than the lower main beam 3. Further, the lower end of the joint plate 5 is also extended downward with the same length as the extended length.
[0031]
In the extended portion of the joint plate 5, a notch 29 is provided along the skin plate 9 so that the female connecting portion 21 can be fitted when connecting. Similarly, the lower end of the vertical rib 7 is also extended downward. Therefore, the lower main girder 3 has a shape retreated upward.
[0032]
Further, as shown in FIG. 3 or FIG. 4, the U-shape in this embodiment includes three sides, that is, left and right sides 31 and 33 and a bottom side 35. Due to the inverted L shape formed by the bottom 35 and the elongated portion 23, the corner portion formed by the joint portion between the skin plate 9 and the upper main girder 3 is brought into close contact. The left and right sides 31 and 33 are constituted by two parallel curved plates.
[0033]
Of these, notches 37 are formed at predetermined intervals in the circumferential direction of the plate member having the side 33 as a cross section at the right side 33 in the drawing, that is, the side located inside the piece member 1. The predetermined interval and the size of the notch 37 are such that the piece member 1 to be connected, that is, the vertical rib 7 of the steel segment piece on the upper side in the drawing can be inserted.
[0034]
Bolt holes 39 are formed in the left and right sides 31 and 33 constituting the U-shape of the female connecting portion 21 and the I-shaped cross-sectional portions of the male connecting portion 25. These bolt holes 39 adopt positions and sizes communicating with each other when the I-shaped section is fitted to the U-shaped section.
[0035]
In this embodiment, inclined plates 41 are welded 42 to the lower surfaces of the upper and lower main girders 3. That is, the inclined plate 41 is welded so as to cover the inside of the corner portion formed by the main girder 3 and the skin plate 9, and thus the inclined plate 41 is inclined so as to become higher toward the inner side of the piece member 1. The triangular cross section surrounded by the inclined plate 41, the main girder 3, and the skin plate 9 is filled with the filler 43, and the rigidity is increased. This filler 43 is, for example, the same component as concrete to be placed later.
[0036]
It is desirable that the projection dimension 46 of the bolt head of the bolt 45 that performs bolt fastening is smaller than the friction cut width 48. That is, in other words, the lower edge of the steel segment piece located at the lowermost stage among the steel segment pieces constituting the hollow cylinder 15 has an enlarged diameter portion called a friction cut 50 (FIG. 2). The cut 50 reduces the friction between the side surface of the hollow cylindrical body 15 and the ground, and the pressure input can be reduced.
[0037]
The diameter of the friction cut 48, that is, the friction cut width 48, is usually about 3 cm. However, by controlling the projecting dimension 46 of the bolt head within this range, the bolt head and the surrounding ground are unnecessary. Friction can be avoided.
[0038]
(Consolidation work)
The steel segment pieces as the piece member 1 are connected in the circumferential direction by fastening bolts by bolt holes 11 opened in the joint plate 5 as in the conventional case. In the axial connection, the I-shaped cross-section of the male connecting portion 25 provided in the upper steel segment piece is fitted to the U-shaped cross-sectional shape of the female connecting portion 21 provided in the lower steel segment piece. Then, the vertical ribs 7 of the upper steel segment piece are inserted into the notches 37 of the lower steel segment piece. Thereafter, the bolt 45 is passed through the communicating bolt hole 39 and the bolt 47 is fastened by the nut 47.
[0039]
(Effect of embodiment)
According to the above embodiment, the following effects are obtained.
That is, it has an I-shaped cross section provided at the lower end of the skin plate of the other steel segment piece with respect to the female connecting portion 21 having a U-shaped cross section provided at the upper end of the skin plate 9 of one steel segment piece. By fitting the male connecting portion 25, the connection strength can be increased.
[0040]
In particular, it is possible to increase the strength against the bending moment M applied to the entire hollow cylinder 15 constituted by the steel segment pieces by rolling or the like during an earthquake. Moreover, it is not necessary to increase the number of bolts as much as in the prior art. Further, not only the number of bolts is reduced, but also a connecting plate as in the prior art (FIG. 9) is not required, and therefore the number of parts is not increased, so that field work can be facilitated.
[0041]
Further, even when the hollow cylinder 15 is set by pressure input and excavation, the pressure input is sufficiently performed by the upward U-shaped female connecting portion 21 and the downward I-shaped male connecting portion 25. Is transmitted to.
[0042]
Moreover, the female connection part 21 can be joined to the edge part of the skin plate 9 of the steel segment piece which has the structure substantially the same as the past, and it is not necessary to change the conventional structure significantly. Further, the male connecting portion 25 is provided by extending the other end portion of the skin plate 9, and it is not necessary to weld a separate metal fitting or the like. Therefore, the connection structure can be simplified.
[0043]
Moreover, the steel segment pieces 1 connected by the vertical rib 7 of the steel segment piece 1 on the male connection portion 25 side being inserted through the female connection portion 21 notch 37 of the other steel segment piece 1. Thus, the vertical ribs 7 can be made continuous, and the strength of the entire hollow cylinder 15 can be maintained.
[0044]
In addition, due to the action of the inclined plate 41 provided on the lower surface of the main girder 3, air accumulates on the lower surface of the main girder 3, and when placing concrete later, the placed concrete is pushed away by the air, It is possible to prevent the occurrence of imperfect parts in the concrete.
[0045]
(Other embodiments)
In the above embodiment, the female connecting portion 21 has the extending portion 23 formed downward from the U-shape, and thus has the shape of μ as a whole. In other embodiments, for example, FIG. As shown in FIG. 3, the extending portions 23 and 51 may be extended downward from the left and right sides 31 and 33 of the U-shape, respectively, so as to have an H-shaped cross section as a whole. The lower side of the H shape is joined by welding 22 with the upper end of the skin plate 9 of the steel segment piece held between.
[0046]
Alternatively, as shown in FIG. 5 (B), a horizontal extending portion 53 is formed laterally from the U-shaped base 35, and this extending portion 53 is overlapped with the main girder 3 of the lower steel segment piece. It is also possible to join in the state.
[0047]
In the above embodiment, the inclined plate 41 and the filler 43 are provided only on the lower surface of the main girder 3, but in other embodiments, the main girder is as shown in FIG. It is possible to provide the inclined plate 55 and the filler 43 not only on the lower surface of 3 but also on the upper surface.
[0048]
In general, the press-fitting of the hollow cylinder 15 into the ground is often performed in water (muddy water), and mud tends to accumulate in the upper part of the main girder 3. If the mud remains, the concrete will be pushed away by the mud when the concrete is placed later, resulting in a weak portion. However, by forming a downward slope on the upper surface of the main girder 3 by the inclined plate 55 and the filler 43 as described above, it is possible to prevent mud from flowing on the inclined surface by its own weight and not accumulating.
[0049]
Further, as shown in FIG. 5 (B), one of the main girders 3 provided at the top and bottom in one steel segment is inclined only on the lower surface, and the other is inclined on the upper and lower surfaces. It is possible to form.
[0050]
In the above embodiment, the inclination is formed by the inclined plates 41 and 55 and the filler 43. However, in other embodiments, the inclination is formed only by the inclined plate without using the filler 43. Is also possible (FIG. 6A). Alternatively, it is possible to form the slope only with the filler 43 (FIG. 6B). Moreover, it is possible to form an inclination by making the thickness of the main girder 3 into a taper shape and making it thin toward the inner side of the hollow cylinder 15 (FIG. 6C).
[0051]
Further, it is possible to form an inclination by providing the main beam 3 by being obliquely welded to the skin plate 9 (FIG. 6D). 6A, 6B, 6C, and 6D can be applied not only to the lower surface of the main girder 3, but also to the upper surface, or the lower surface and the upper surface.
[0052]
Further, in the above embodiment, the female connecting portion 21 and the male connecting portion 25 are provided at the end of the skin plate 9, but in other embodiments, as shown in FIG. Instead of the plate 9, other members, for example, the main beam 3 can be provided.
[0053]
That is, the male connecting portion 25 can be integrally provided on the lower surface of the main girder 3 provided on the lower side of the steel segment piece, and the female connecting portion 21 can be integrally provided on the upper surface of the upper main girder 3. If the skin plate 9 of the upper steel segment piece is in contact with the outer side of the female connecting portion 21 in a state where the male connecting portion 25 and the female connecting portion 21 are fitted, four members (9, 31, 27, 33) overlap each other, bolt holes are respectively formed at positions penetrating these four members, and bolts 45 are inserted, so that bolt fastening is firmly performed.
[0054]
Moreover, although the steel segment piece was demonstrated to the example in the above embodiment as a piece member, in other embodiment, a female connection part and a male connection part are provided with respect to a concrete segment piece, and this invention can be implemented. Is possible. These connecting portions are preferably metal fittings (made of steel).
[0055]
In the above embodiment, the piece member has been described as a segment piece. However, in other embodiments, the piece member is not necessarily limited to the segment piece, and is referred to as another piece member constituting the hollow cylindrical body 15, for example, a liner plate. Also good.
[0056]
In the above embodiment, as shown in FIG. 2, the connecting line 57 for connecting in the axial direction, that is, the line connecting the main beam 3 and the main beam 3 is continuous in the circumferential direction, and the connecting line 59 in the circumferential direction. That is, the connecting line between the joint plate 5 and the joint plate 5 is located in a staggered manner, but in other embodiments, the relationship between the two connection lines 57 and 59 can be reversed.
[0057]
That is, the axial connection lines 59 can be linearly continuous in the axial direction, and the circumferential connection lines 57 can be shifted up and down and arranged in a staggered manner. In this case, the strength when the bending moment M is applied to the entire hollow cylinder can be further increased.
[0058]
Moreover, in the above embodiment, although the female connection part 21 was joined by welding with respect to the skin plate 9 of a steel segment piece, in other embodiment, it was joined by bolt fastening. Also good.
[0059]
【The invention's effect】
As described above, according to any one of the first to ninth inventions, the female connecting portion having the U-shaped cross-sectional shape provided on one of the piece members is provided on the other of the piece members. By fitting a male connection part with an I-shaped cross-section, the connection strength can be increased, and there is no need to increase the number of bolts and the number of parts as in the prior art. Can be made easy.
In particular, the strength is improved with respect to a bending moment applied to the entire hollow cylindrical body constituted by the piece members.
[0060]
According to the second aspect of the present invention, even when the sinking is performed by pressure input and excavation, the pressure input is sufficiently transmitted by the U-shaped cross-sectional female connecting portion and the I-shaped cross-sectional male connecting portion. The Further, a more complete connection is achieved by the bolt fastening performed in the horizontal direction.
[0061]
According to the third aspect of the present invention, the extension portion extending downward from the U-shape of the U-shaped cross-section of the female connecting portion is further joined to one end of the skin plate constituting the piece member, thereby The connecting portion can be provided without significantly changing the structure of the piece member. The male connecting portion is provided by extending the other end of the skin plate, and it is not necessary to weld a separate metal fitting or the like, and the structure can be simplified.
[0062]
According to the fifth aspect of the present invention, the vertical ribs of the piece members to be connected are further inserted into the notches formed in the U-shape of the female connecting portion, so that the vertical ribs between the connected piece materials are Can be made into a continuous configuration, and the strength of the entire hollow cylinder configured by the piece member can be maintained.
[0063]
According to any one of the sixth to ninth inventions, air is further accumulated on the lower surface of the main girder, or mud is accumulated on the upper surface of the main girder. It is possible to prevent the cast concrete from being pushed away by air or mud and causing incomplete parts in strength.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall perspective view of a steel segment piece having a connection structure according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a hollow cylinder constituted by the steel segment piece of FIG. 1;
FIG. 3 is an enlarged perspective view showing a connecting structure using the steel segment pieces of FIG. 1;
4 is a perspective view showing a state before connection in FIG. 3; FIG.
FIG. 5A is an end view showing a connection structure in another embodiment.
(B) It is an end elevation of the connection structure in other embodiments.
FIGS. 6A, 6B, 6C, and 6D are end views showing a method of forming a slope on the lower surface of the main girder, respectively.
FIG. 7 is an end view showing a connection structure in still another embodiment.
8A is a perspective view of a steel segment piece having a conventional connection structure, and FIG. 8B is a partial view showing problems in the connection structure of FIG. 8A.
FIG. 9 is a perspective view of a piece member having a connecting structure in still another conventional example.
[Explanation of symbols]
1 Steel segment piece (piece member)
3 Main girder 5 Joint plate 7 Vertical rib 9 Skin plate 11, 39 Bolt hole 15 Hollow cylinder 21 Female connecting portion 23 Elongating portion 25 Male connecting portion 41, 55 Inclined plate 43 Filler

Claims

A hollow cylinder configured by connecting a plurality of piece members is a connection structure for constructing an underground subsidized body by submerging it underground.
The piece member has a shape in which the hollow cylinder is divided into a plurality of rings in the axial direction of the cylinder, and the ring is divided in the circumferential direction. A pair of left and right main beams connected to both ends of the two main beams, a plurality of substantially parallel vertical ribs connected to the middle part of the two main beams, and A main plate, a joint plate, and a skin plate stretched outside the vertical rib,
Female coupling portion having a U-shaped cross-sectional shape provided on one of the adjacent said piece members forms an extension of one of the left and right sides of the U-shaped of the U-shaped cross section is extended downwardly, the A male connecting portion having an I-shaped cross-section that is fitted to one end of the skin plate and is fitted to the U-shape provided on the other of the piece members is provided on the skin. coupling structure of piece members which the other end of the plate constituting the underground sinking body, characterized in that provided is extended.

The sinking body is set by vertically applying a pressure input from above with a hollow cylindrical body and excavating the ground, and the female connection portion is provided upward at the upper end of the piece member, and the male connection The part is provided downward at the lower end of the piece member, the female connecting part and the male connecting part are provided with a bolt hole penetrating in the horizontal direction, and the bolt fastening is performed after the fitting of both. The connection structure of the piece member which comprises the underground installation body of Claim 1 characterized by the above-mentioned.

The joining structure of the piece member which comprises the underground installation body of Claim 1 or 2 characterized by joining the said expansion | extension part by welding or a volt | bolt.

Of the left and right sides constituting the U-shape of the female connecting portion, the sides positioned inside the piece member are inserted with the longitudinal ribs of the piece members to be connected at predetermined intervals in the circumferential direction of the hollow cylindrical body. The notch is formed, The connection structure of the piece member which comprises the underground installation body of any one of Claim 1 thru | or 3 characterized by the above-mentioned.

The subsidence body according to any one of claims 1 to 4, wherein the main girder is inclined so that a lower surface or an upper surface thereof becomes higher toward the inner side of the hollow cylindrical body. Piece member connection structure.

6. The connecting structure of piece members constituting an underground subsidence body according to claim 5, wherein the inclination of the lower surface or the upper surface of the main girder is formed by an inclined plate or a filler.

6. The connecting structure of piece members constituting an underground subsidence body according to claim 5, wherein the inclination of the lower surface or the upper surface of the main girder is formed by tapering the thickness of the main girder.

The connecting structure for connecting piece members constituting an underground subsidence body according to claim 5, wherein the inclination of the lower surface or the upper surface of the main beam is formed by providing the main beam obliquely.