JP4058189B2

JP4058189B2 - コンクリート部材の継手構造

Info

Publication number: JP4058189B2
Application number: JP07486399A
Authority: JP
Inventors: 達也岡本; 義和木戸; ▲のぼる▼ 田代
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 1999-03-19
Filing date: 1999-03-19
Publication date: 2008-03-05
Anticipated expiration: 2019-03-19
Also published as: JP2000265788A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル覆工用コンクリートセグメントあるいは、その他のプレキャストコンクリート部材の継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルを構築する方法としては、掘削内面側にセグメントを組立てる、いわゆるシールド工法が一般的である。このシールド工法に用いるセグメントは、従来、ボルト継手を有し、相隣るセグメントを突き合わせて、ボルトによって結合する連結構造が一般的である。そのため、ボルト締結作業のために必要なボルトボックスの充填処理や継手金物の防錆処理が必要となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のセグメント等におけるボルト継手は、相隣るセグメントを突き合わせて、ボルトによって結合した連結構造であるので次の課題がある。
▲１▼ 二次覆工を行わない場合、継手金物がトンネル内面に露出しており、防食処理が必要となる。また、ボルト締結作業に必要なボルトボックスの孔埋めが必要となる。
▲２▼ 特に、下水道，排水路，放水路などの水関係の用途の場合、トンネル内への流入水により、継手金物やボルトが腐食しやすい環境下にある。また、内面平滑性が確保され、所定の粗度係数の確保も要求される。このため、二次覆工が必要となっている。
▲３▼ ボルト継手は、ボルト締結に多くの時間を要し、セグメント組立に熟練を必要とする。
【０００４】
本発明は、前記従来の欠点に鑑みてなされたもので、各種コンクリート部材、例えばトンネル覆工用セグメントなどにおいて、継手金物や継手ボルトがトンネル内外面に露出しない覆工構造を構築できるようにした、リングばねを用いた継手構造を提案する。
【０００５】
なお、本発明はトンネル部材への適用例としてセグメント継手の実施形態で説明するが、例えば、プレキャスト板の継手部材など他の用途への適用も本発明の対象に含まれる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するため本発明は次のように構成した。
第１の発明は、連結すべき２つのコンクリート部材に、互いに係合する雄金具と雌金具を設けてなる継手構造であって、前記雄金具は一方のコンクリート部材の連結端部に設けた雄側当接プレートから突出する軸部と、この軸部の先端に設けてあり、前側に先細りテーパ部を有する頭部とから構成し、前記雌金具は、他方のコンクリート部材の連結端部に設けた開口を有する雌側当接プレートと、この雌側当接プレートの背面側に筒先端を固着してあり、その内側に雄金具の受入れ凹部を形成し、かつ内面に所定突出寸法の係止突起を有する筒体と、前記係止突起と前記雌側当接プレートとで形成されるリングばね収容部に拡径方向に伸縮可能に収容され、周方向の所定箇所が切離されており、かつ雄金具の挿入側内縁に挿入ガイド曲面を有するリングばねとから構成され、雄金具の挿入時において、その頭部に前記リングばねが係合して、雄金具の抜け出しを阻止する構成とし、前記雌側と雄側の各当接プレートには、雄雌金具の連結時互いに嵌り合うことで、両金具の軸直角方向に対するせん断抵抗力を有する凸部と凹部が設けられ、前記凸部と凹部は、それぞれ半球状に構成され、また前記開口の周囲に２箇所に亘り点在されていることを特徴とする。
第２の発明は、前記雄金具の軸部と、前記雌金具の筒体に、それぞれコンクリートに埋設のアンカー筋が結合されている構成を特徴とする。
第３の発明は、前記雄金具の軸部先端の外周に、頭部に係合したリングばねの内周縁が嵌合するくびれ部が形成され、かつ雄雌金具の軸線直角方向のせん断力は、施工代の間隙を介して雄金具の軸部が、雌側当接プレートの開口内周縁に係合することで負担される構成を特徴とする。
第４の発明は、前記リングばね収容部に収容されるリングばねが、周方向の１箇所が切離されている、ばねである構成を特徴とする。
第５の発明は、前記リングばね収容部に収容されるリングばねが、環状配置の複数の割り駒部材と、この割り駒部材を環状に保持する拡縮弾性保持部材とからなる構成を特徴とする。
第６の発明は、前記割り駒部材を環状に保持する拡縮弾性部材が、１箇所が切離された環状ばね片又は、円周方向１箇所あるいは複数箇所、折曲げ開閉部を有する非切離の環状ばね片である構成を特徴とする。
第７の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の発明において、前記ばね収容部内に、複数の仕切り係止突起によって軸方向に仕切られて複数のリングばね分割収容部が形成され、前記リングばねは、軸方向に分割された複数分割リングばねで構成され、各複数分割リングばね間隔と係合する複数の係合凹部間隔を等間隔にせず、複数分割リングばねの一部が複数の係合凹部のいずれかに係合することで、雄、雌金具が結合する構成としたことを特徴とする。
【０００７】
本発明によると、相隣るコンクリート部材の連結端部を近づけることで、雄金具がリングばねを押広げながら雌金具内に挿入され、かつ雌金具内において、雄金具の頭部が前記リングばねに係合して、その抜け出しが阻止される。このようにして、雄，雌金具による両コンクリート部材の連結操作が容易、確実であり、かつ前記雄，雌金具はコンクリート部材の内外面に露出せず、しかも構成は簡潔である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施形態を図を参照して説明する。
図１〜図５は第１実施形態に係る継手構造を示す。
【０００９】
第１実施形態において、雌金具２は一方のコンクリート部材４に設けられ、図１のように構成されている。雄金具１は他方のコンクリート部材３に設けられ、図２のように構成されている。
【００１０】
図１において、雌金具２は、次の部材から構成される。すなわち、一方のコンクリート部材４の連結端部５に設けられ、開口６を有する鋼板製の雌側当接プレート７と、この雌側当接プレート７の背面側に筒先端８が固着されており、筒内面に雄金具の受入れ凹部１０が形成され、内面に所定突出寸法の係止突起１１を有する筒体１２と、前記係止突起１１と前記雌側当接プレート７とで形成されるリングばね収容部１３に拡径方向に伸縮可能に収容され、周方向の１箇所に切離部１４が設けられ、かつ雄金具の挿入側内縁に挿入ガイド曲面１５を有するリングばね（以下、第１実施形態に係るリングばねを第１リングばねという）１６とから雌部材２が構成される。
【００１１】
前記筒体１２の後端は、ゴム又はプラスチック製のキャップ１７で閉じられている。また、雌側当接プレート７の前面には対称配置となるように２つの凸部１８が設けられている。筒体１２の外周には、アンカー筋１９の端部が溶接されており、アンカー筋１９を介して雌金具２はコンクリート部材４に埋設され、強固に一体化される。また、係止突起１１は鋼板を環状に打抜いて構成され、雌側当接プレート７と平行に配設され、その外周縁を筒体１２の内面に溶接して固定される。
【００１２】
第１リングばね１６に設けられる雄金具の挿入ガイド曲面１５はＲ加工で形成され、これと反対の面は矩形角形状に形成されている。前記Ｒ加工の挿入ガイド曲面１５は、雄金具を係合しやすいようにするためであり、反対の面の矩形角形状は、雄金具の係合後に、当該雄金具が引き抜かれないように雄金具の頭部と第１リングばね１６を確実に係合させるためである。
【００１３】
図２において、雄金具１は、他方のコンクリート部材３の連結端部２０に設けた鋼板製の雄側当接プレート２１から突出する軸部２２と、軸部２２の先端に径大の頭部２３を有した構成であり、頭部２３の前側に先細りテーパ部２４を設けて構成される。
【００１４】
前記雄金具１の軸部２２の外周には、アンカー筋２５の端部が溶接されており、アンカー筋２５を介して雄金具１はコンクリート部材３に埋設され、強固に一体化される。
【００１５】
前記雄側当接プレート２１の前面には、前記雌側当接プレート７の凸部１８に相対して、この凸部１８が嵌る２つの凹部２８が対称配置で設けられている。この雌側と雄側の各当接プレート７，２１の凸部１８と凹部２８とが嵌り合うことによって、雄，雌金具１，２の係合後、この部分でせん断抵抗を受け持たせるものである。また、この凹部２８と凸部１８の噛み合いにより、雄金具１と雌金具２の連結時の位置合わせにもなり、組立施工性が向上するものである。
【００１６】
第１実施形態に係る雄金具１と雌金具２の係合手順は、図３，図４に示す通りである。雄金具１が雌金具２に係合し始めると、まず雄金具１の頭部２３の先細りテーパ部２４が雌金具２内の第１リングばね１６に当り、第１リングばね１６がその切離部１４を介して拡径することにより雄金具１が挿入されていき、最終的に係合する。係合した後は、雄金具１の頭部２３の係合凸部２６と第１リングばね１６の角面２７が係合し、両コンクリート部材３，４の継手面が結合される。
【００１７】
また、このとき、継手面のせん断に対しては、雌側と雄側の当接プレート７，２１の凸部１８と凹部２８が噛み合うことで、この部分がせん断抵抗を有する。凸部１８と凹部２８の噛み合わせにより調芯機能も有する。
【００１８】
図６には第２実施形態に係る継手構造が示されている。
第２実施形態では、雄金具１の軸部２２ａの構造が第１実施形態のそれと異なっている。つまり、この雄金具１の軸部２２ａは、第１実施形態の軸部２２より若干大径に設けられ、かつ軸部２２ａの先端外周には、頭部２３に係合した第１リングばね１６の内周縁２９が嵌合するくびれ部３０が形成されている。他の構成は第１実施形態と同じである。
【００１９】
第２実施形態にあっては、雄金具１を雌金具２に係合したとき、第１リングばね１６の内周縁２９が軸部２２ａ先端のくびれ部３０に嵌合し、かつこの軸部２２ａを第１実施形態の軸部２２よりも大径に設けてあるので、この大径の軸部２２ａと、雌側当接プレート７の開口６の内周縁３１とが小間隙を有して近接している。
【００２０】
第２実施形態では、雄金具１と雌金具２を係合した後、継手面に作用するせん断に対しては、第１実施形態の軸部２２よりも大径の、つまりせん断強度が大きい軸部２２ａが小間隙を有して近接する雌側当接プレート７の開口内周縁３１に係合することでせん断抵抗を発揮する。したがって、第２実施形態の継手構造にあっては、第１実施形態における雌雄の各当接プレート７，２１に設ける凸部１８と凹部２８の噛み合い構造を省略することができる。
【００２１】
図７には、第３実施形態に係る継手構造が示されている。
第３実施形態では、雌金具２のリングばね（以下これを第２リングばねという）３２の構造が、第１，第２実施形態のものと異なっている。つまり、この第２リングばね３２は環状配置の複数の割り駒部材３３と、この割り駒部材３３を環状に保持する拡縮弾性保持部材である１箇所が切離された切離部３４のある環状ばね片３５とから構成されている。他の構成は、第１，第２実施形態と同じである。
【００２２】
第３実施形態にあっては、雄金具１を雌金具２に挿入するとき、頭部２３は環状ばね片３５を押し拡げながら、環状配置の複数の割り駒部材３３を拡径し、挿入されて係合する。係合した後は、雄金具１の頭部２３の係合凸部２６と、雌金具２の前記環状ばね片３５の弾発力で縮径された環状配置の複数の割り駒部材３３の角面２７が係合し、両コンクリート部材３，４の継手面が結合される。
【００２３】
図８には第４実施形態に係る継手構造が示されている。
第４実施形態では、雌金具２のリングばね（以下これを第３リングばねという）３６の構造に関し、環状配置の複数の割り駒部材３３を拡縮自在に保持する非切離環状ばね片３７が、第３実施形態における切離型の環状ばね片３５と若干相違している。つまり非切離環状ばね片３７は、図示のように円周方向に複数箇所等間隔で、山形の折曲げ開閉部３８が外方に突出して形成されている。
【００２４】
第４実施形態に係る第３リングばね３６では、雄金具１を雌金具２に挿入するとき、頭部２３は、非切離環状ばね片３７の折曲げ開閉部３８を押開きながら環状配置の複数の割り駒部材３３を拡径し、挿入されこれに係合される。他の構成は第３実施形態と同じである。
【００２５】
図９には、第５実施形態に係る継手構造が示されている。
第５実施形態では、雌金具２のリングばね（以下これを第４リングばねという）３９の構造及び、これに係合する雄金具１の軸部先端の構造が第１〜第４実施形態と異なっている。
【００２６】
第５実施形態では、雌側当接プレート７と係止突起１１で構成されるリングばね収容部１３が、当該係止突起１１と平行に配置され外周縁が筒体１２の内面に溶接される複数の仕切り係止突起４０で仕切られて、複数のリングばね分割収容部４１が形成され、この各分割収容部４１に軸方向に複数分割された複数分割リングばね４２がそれぞれ拡縮自在に収容されている。
【００２７】
一方、雄金具１の軸部２２の先端、つまり、頭部２３の首部に、複数の環状係合凹部４３が複数の環状係合凸部４４を介して形成されている。各環状係合凸部４４の外周縁には挿入側が先細状に傾斜したテーパガイド面４５が形成されている。また、これに対応して、複数分割リングばね４２の雄金具挿入側内縁にはガイド曲面４６が形成されている。
【００２８】
第５実施形態にあっては、雄金具１を雌金具２に挿入するとき、その頭部２３と複数の環状係合凸部４４が複数分割リングばね４２を順次押広げながら進入し、図示のように各複数分割リングばね４２が雄金具１の環状係合凹部４３に係合することで雄，雌金具１，２が連結される。
【００２９】
とくに、第５実施形態においては、請求項８に対応する構成として、各複数分割リングばね４２の間隔および、環状係合凹部４３の間隔は等間隔に設けないで、非等間隔に設けるのがよい（但し、図示省略する）。この場合は、複数分割リングばね４２のすべてでなく、その一部が複数の環状係合凹部４３のいずれかに係合することで雄，雌金具１，２の連結が確保される。
【００３０】
本発明の継手構造において、雌金具のリングばねの構造と、これに係合する雄金具の軸部先端の構造は図示例に限定されず、適宜設計変更して実施することが可能である。
【００３１】
【発明の効果】
本発明に係るコンクリート部材の継手構造によると次の効果が奏される。
▲１▼ 継手金物である雄雌金具がコンクリート部材の内面（例えばトンネル部材に適用した場合、トンネル内面）に露出せず、防食処理の必要が無くなる。また、ボルトボックスも不要となるので、その孔埋めも不要である。
▲２▼ ボルトボックスの欠損部がトンネル内面に無いので、平滑性が確保され、下水道等で必要とされる粗度係数を確保できる。
▲３▼ 継手構造がワンタッチ構造であり、従来のボルト結合に比べ、コンクリート部材（例えばセグメント）組立が効率よく行われ、経済性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は第１実施形態に係る雌金具の縦断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）のイ−イ断面図である。
【図２】（Ｂ）は第１実施形態に係る雄金具の縦断側面図、（Ａ）は図（Ｂ）のロ−ロ断面図である。
【図３】第１実施形態に係る雄雌金具の縦断側面図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は第１実施形態に係る雄雌金具の挿入手順を示す縦断側面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は、各々図４（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）のハ−ハ，ニ−ニ，ホ−ホ断面図である。
【図６】第２実施形態に係る雄雌金具の縦断側面図である。
【図７】（Ａ）は第３実施形態に係る雌金具の縦断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）のヘ−ヘ断面図である。
【図８】（Ａ）は第４実施形態に係る雌金具の縦断側面図、（Ｂ）は図（Ａ）のト−ト断面図である。
【図９】（Ａ）は第５実施形態に係る雌金具の縦断側面図、（Ｂ）は同じく雄金具の横断平面図である。
【符号の説明】
１雄金具
２雌金具
３コンクリート部材
４コンクリート部材
５連結端部
６開口部
７雌側当接プレート
８筒先端
１０受入れ凹部
１１係止突起
１２筒体
１３リングばね収容部
１４切離部
１５挿入ガイド曲面
１６第１リングばね
１７キャップ
１８凸部
１９アンカー筋
２０連結端部
２１雄側当接プレート
２２軸部
２３頭部
２４先細りテーパ部
２５アンカー筋
２６係合凸部
２７角面
２８凹部
２９内周面
３０くびれ部
３１開口内周縁
３２第２リングばね
３３割り駒部材
３４切離部
３５環状ばね片
３６第３リングばね
３７非切離環状ばね片
３８折曲げ開閉部
３９第４リングばね
４０仕切り係止突起
４１リングばね分割収容部
４２複数分割リングばね
４３環状係合凹部
４４環状係合凸部
４５テーパガイド面
４６ガイド曲面

Claims

連結すべき２つのコンクリート部材に、互いに係合する雄金具と雌金具を設けてなる継手構造であって、前記雄金具は一方のコンクリート部材の連結端部に設けた雄側当接プレートから突出する軸部と、この軸部の先端に設けてあり、前側に先細りテーパ部を有する頭部とから構成し、前記雌金具は、他方のコンクリート部材の連結端部に設けた開口を有する雌側当接プレートと、この雌側当接プレートの背面側に筒先端を固着してあり、その内側に雄金具の受入れ凹部を形成し、かつ内面に所定突出寸法の係止突起を有する筒体と、前記係止突起と前記雌側当接プレートとで形成されるリングばね収容部に拡径方向に伸縮可能に収容され、周方向の所定箇所が切離されており、かつ雄金具の挿入側内縁に挿入ガイド曲面を有するリングばねとから構成され、雄金具の挿入時において、その頭部に前記リングばねが係合して、雄金具の抜け出しを阻止する構成とし、
前記雌側と雄側の各当接プレートには、雄雌金具の連結時互いに嵌り合うことで、両金具の軸直角方向に対するせん断抵抗力を有する凸部と凹部が設けられ、
前記凸部と凹部は、それぞれ半球状に構成され、また前記開口の周囲に２箇所に亘り点在されていることを特徴とするコンクリート部材の継手構造。
前記雄金具の軸部と、前記雌金具の筒体には、それぞれコンクリートに埋設のアンカー筋が結合されている請求項１記載のコンクリート部材の継手構造。
前記雄金具の軸部先端の外周には、頭部に係合したリングばねの内周縁が嵌合するくびれ部が形成され、かつ雄雌金具の軸線直角方向のせん断力は、施工代の間隙を介して雄金具の軸部が、雌側当接プレートの開口内周縁に係合することで負担される請求項１又は２に記載のコンクリート部材の継手構造。
前記リングばね収容部に収容されるリングばねは、周方向の１箇所が切離されているばねである請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート部材の継手構造。
前記リングばね収容部に収容されるリングばねは、環状配置の複数の割り駒部材と、この割り駒部材を環状に保持する拡縮弾性保持部材とからなる請求項１〜３のいずれかに記載のコンクリート部材の継手構造。
前記割り駒部材を環状に保持する拡縮弾性部材は、１箇所が切離された環状ばね片又は、円周方向１箇所あるいは複数箇所、折曲げ開閉部を有する非切離の環状ばね片で構成されている請求項５記載のコンクリート部材の継手構造。
前記ばね収容部内は、複数の仕切り係止突起によって軸方向に仕切られて複数のリングばね分割収容部が形成され、前記リングばねは、軸方向に分割された複数分割リングばねで構成され、各複数分割リングばね間隔と係合する複数の係合凹部間隔を等間隔にせず、複数分割リングばねの一部が複数の係合凹部のいずれかに係合することで、雄、雌金具が結合する構成とした請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート部材の継手構造。