JP4116727B2 - 鋼製セグメント - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールドトンネルに使用される鋼製セグメント(および合成セグメント)に係り、特に設計値通りのセグメントを容易に製作できるよう合理的に構成された鋼製セグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼製セグメントは通常、主桁と継手板とスキンプレートで、一面が開放された直方体に組まれ、かつ内部に縦リブが配置され、これら各部材の接合部が隅肉溶接により固着されて、所要の寸法精度のセグメントが構成される。合成セグメントにあっては、このように組まれた鋼殻の内部にコンクリートを充填して構成される。
【0003】
鋼製セグメント(合成セグメントも同じ)は、断面が円形又は矩形のトンネル円周方向とトンネル軸方向に隣接するセグメント同士の主桁と継手板を介してボルトを用いて連結することによりトンネル内壁として仕上げられる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来の鋼製セグメントは、前述のように主桁と継手板と縦リブとスキンプレートとを組立て、接合部を溶接して直方体(鋼殻)を構成しているが、セグメント同士の接続は前述の如く、トンネル周方向に隣接する主桁同士は継手板を介したボルトにより接続され、また、トンネル軸方向に隣接する主桁同士はボルトにより接続されていた。近年、シールドトンネルの利用分野の拡大に伴い、断面が円形のシールドトンネル内部に水圧が作用する場合やシールドトンネルの断面が楕円形や矩形の異形断面となる場合に、トンネル周方向の主桁同士の継手に従来のシールドトンネルとは異なり大きな引張力が作用するようになってきた。そこで、トンネル周方向の主桁同士の継手に摩擦接合を適用する例が現れるようになったが、摩擦接合では主桁と添接板の位置を高い精度で合わせて多数のボルトを挿通して締付ける必要がある。さらに、シールドトンネルを完成させるためには多数のセグメントを連結していくことが必要であるため、この摩擦接合による接合を行うには、セグメントに非常に高い製作精度が要求される。
【0005】
本発明は、主桁同士を摩擦接合する場合に必要となる主桁同士と継手板の位置精度を確保することが容易となる構成セグメント(又は合成セグメント)を提供することを目的とする。
この観点から、鋼製セグメントの製作に際し、主桁とそれ以外のセグメント構成部材を構造力学設計上分離して設計し、結果、部材の高い寸法精度と、溶接の高度の熟練が要求されず、設計値通りのセグメントを容易に製作できる構成とする。
▲1▼ 添接板を当接する範囲において、主桁とスキンプレートおよび主桁と継手板を接合しない。
これにより、シールドトンネルの工事現場で鋼製セグメントが配置されたときに発生するトンネル周方向に相隣る主桁同士の位置のずれを、両方の主桁を互いに近づくように力を加えて変形させることにより確実に摩擦接合を行うことが可能となる。
▲2▼ 主桁は、鋼製セグメントの外形の内側に配置されることによって、この主桁には高い寸法精度が要求されることがない。
本発明は、前記の要求を満足できる鋼製セグメントを提供することを目的とする。
【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、
側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成され、
トンネル周方向に相隣るセグメントを連結するための添接板を、前記継手板に開孔されてなる挿通孔内に挿通させ、前記主桁の側面に当該添接板を当接して摩擦接合させる鋼製セグメントであって、
前記主桁は、その両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しているとともに、前記添接板を当接する範囲において、前記継手板と前記スキンプレートに対し、非固定的に配設されていることを特徴とする。
第2の発明は、第1の発明において、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有することを特徴とする。
第3の発明は、第2の発明において、 前記外側主桁がL字形の継手部を有し、かつ前記継手板に止水構造が付設されていることを特徴とする。
第4の発明は、第1〜第3の発明において、前記スキンプレートと前記側板とが一体加工で形成されていることを特徴とする。
第5の発明は、第1〜第3の発明において、前記スキンプレートと前記継手板とが一体加工で形成されていることを特徴とする。
第6の発明は、第1〜第3の発明において、前記スキンプレートと前記側板と前記継手板とが一体加工で形成されていることを特徴とする。
第7の発明は、側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔されてなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合することを特徴とする。
第8の発明は、側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させ、
前記トンネル周方向に隣接配置させた鋼製セグメントの継手板同士をボルト接合することを特徴とする。
第9の発明は、側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させ、
さらに他の前記鋼製セグメントを、トンネル軸方向に隣接させて配置し、
前記トンネル軸方向に隣接配置させた鋼製セグメントの外側主桁同士をボルト接合することを特徴とする。
第10の発明は、側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させ、
前記トンネル周方向に隣接配置させた鋼製セグメントの継手板同士をボルト接合し、
さらに他の前記鋼製セグメントを、トンネル軸方向に隣接させて配置し、
前記トンネル軸方向に隣接配置させた鋼製セグメントの外側主桁同士をボルト接合すること
を特徴とする。
【0007】
第1〜第3の発明にあっては、セグメントの主桁とそれ以外の構成部材とが構造力学的に設計上分離されているので、結果、主桁端部と継手板およびスキンプレートとの溶接が難しい箇所の溶接が不要であり、溶接の高い熟練や部材の寸法精度が要求されることがなく、設計値通りのセグメントを容易に製作できる。さらに、主桁と他の部材を構造的に分離設計できることは、セグメントに作用させる引張力を主桁に負担させ、他の部材に作用させない構成を可能とし、それに伴ない主桁のみを構造材として板厚と強度があるものを使用し、他の部材は主桁よりも薄い板厚で、強度の低い鋼材の使用を可能とし、それによりセグメント設計の自由度が飛躍的に向上し、部材の寸法精度要求も大幅に緩和され、セグメント製作上有利となる。
【0008】
第4〜第6の発明によると、スキンプレートと側板、スキンプレートと継手板、スキンプレートと側板と継手板とがそれぞれ一体成形される。これにより、第1発明の作用効果に加えて鋼製セグメントの製作効率が一層向上する。
【0009】
【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2は第1実施形態に係る鋼製セグメント1を示す。この鋼製セグメント1は、側板2と継手板3を矩形に組み、この側板2と継手板3の下端にスキンプレート4を固着して直方体を形成し、その内部に主桁5と縦リブ6を配置して構成される。主桁5はセグメントに作用する土圧および水圧から算定される発生断面力に抵抗できるように、鋼材の材質と板厚とが決定される。また、縦リブ6はシールドマシンのジャッキ推力に抵抗できるように、鋼材の材質と板厚とが決定される。さらに、スキンプレート4はセグメントに作用する土水圧に抵抗できるように鋼材の材質と板厚とが決定されるか、または、予め決められた鋼材の材質と板厚とされる。
側板2と継手板3は、一般的には予め決められた鋼材の材質と板厚とされる。そのため主桁5と縦リブ6は、一般的にはスキンプレート4、側板2、継手板3に比較すると鋼材の材質が同じであれば板厚の大きい部材となる。
図1または図2は、矩形のシールドトンネルに用いられるセグメントの一例を示した図であり、シールドトンネルの形状が円形または楕円形または多重円形などの異形断面をしている場合には、必要に応じて主桁方向に彎曲したセグメントが用いられる。
【0010】
さらに説明すると、側板2と継手板3とは、その両端縁同士が接合されて、隅肉溶接により平面からみて矩形に形成され、さらに、側板2と継手板3の下端縁がスキンプレート4の4辺に当てがわれ、隅肉溶接で固着されて一面解放の直方体が形成されている。
ここでも前述したと同様に、シールドトンネルの断面形状によりセグメントには、断面を形成するために必要とされる彎曲が主桁方向に与えられる。
【0011】
前記側板2には、トンネル軸方向に隣接して配置する鋼製セグメント1間を連結するため、せん断力により両セグメントを一体化させる連結ボルト(図示せず)を挿通するためのボルト挿通孔7が複数開孔されている。また、継手板3にはトンネル周方向に隣接する鋼製セグメントを連結するための、添接板(図示せず)を挿通する添接板挿通孔10が2孔で1組をなして(図示の形態)、または2孔を連続させた1孔(図示せず)が開孔されている。さらに、継手板3の外面上下部または上部、または下部には止水のためパッキンを設置するための嵌合溝11が凹状に形成されている。
この嵌合溝11は、上部または下部の一方のみに設けられる場合もある。また、必要であれば側板2にも嵌合溝11を外面上下部または下部の任意の位置に設けることができる。
【0012】
一方、主桁5と縦リブ6は、前記側板2と継手板3とスキンプレート4からなる直方体の内側に配置されている。主桁5は互いに平行な2枚の厚い板厚の鋼板からなり、その両端は、2つの孔で1組をなす添接板挿通孔10の中間部位において、かつ継手板3の内側面に当接する位置まで伸長しているが、この主桁5の端面は継手板3に対して固着されておらずフリーであり、かつ主桁5の端部下面(つまり、添接板を接合する範囲の下面)もスキンプレート4に対して固着されておらずフリーである。主桁5の両端部には複数のボルト挿通孔12が開孔されている。主桁5の他の部位はスキンプレート4に対して隅肉溶接で固着されている。
【0013】
縦リブ6は主桁5に対し直角に配置され、その両端面は側板2または主桁5に隅肉溶接で固着され、縦リブ6の下端面とスキンプレート4との当接面も隅肉溶接で固着されている。図1または図2では、2組の縦リブ6が配置される場合を図示しているが、構造力学上の設計において必要であれば、2組以上の縦リブ6を配置しても本発明の作用効果になんらの問題も起こさない。
【0014】
第1実施形態の鋼製セグメント1において、トンネル周方向のセグメント間を連結するには、相隣るセグメントの継手板3をメタルタッチで面接触させたうえ、両継手板3の添接板挿通孔10に2枚1組の添接板を挿通し(特開平9−29179号参照)、その両端部を両セグメント内の主桁5の端部両側面に当てがい、ボルト挿通孔12を介して両部材を厚み方向に貫通する締結ボルトにより、両部材を摩擦接合で一体的に連結できる。
【0015】
第1実施形態の鋼製セグメント1では、前記トンネル周方向の連結に際し主桁5の端部が継手板3に対してフリーであるので、セグメント覆工の組立て現場において、トンネル周方向に相隣る鋼製セグメント1がトンネル軸方向に位置ずれがしても、相隣るセグメント1の主桁5同士は、添接板と一体にその位置ずれした分だけトンネル軸方向に対し、セグメント鋼殻本体とは別個に可動的であり、それ故に、この場合でもセグメント鋼殻の変位に拘束されず、主桁5の通り芯を合わせて円滑にセグメント間を連結できる。
【0016】
また、主桁5の端部が継手板3に対してフリーであって溶接しないので、両部材間を溶接する場合に比べて、溶接熱による継手板3の変形や寸法精度の低下、溶接技術の熟練等が要求されず、セグメント製作上の利点が多い。
【0017】
さらに、鋼製セグメント1の各部材は分離しているので、それぞれ板厚の異なる材質を選択使用できる。
【0018】
第1実施形態に係る鋼製セグメント1で構築されたトンネル内周壁には、用途により内圧又は外圧が作用し、特に、内圧が作用する場合において、前記鋼製セグメント1には引張力が作用するが、その引張力は、主として構造材である主桁5が負担し、副次的にスキンプレート4にも引張力が作用する場合もあるものの、縦リブ6と継手板3と側板2とには引張力は作用しない。
【0019】
つまり、トンネル周方向に隣り合う鋼製セグメント1間は、それぞれの側板2がメタルタッチで水密的に接合され、かつ各セグメント1における各主桁5間が、各継手板3を挿通し、両セグメント間に跨って配設される添接板を介して、ボルト締結による摩擦接合で連結されるので、それ故に、鋼製セグメント1に作用する引張力は構造材である主桁5で負担され、継手板3と側板2は負担しない。
【0020】
継手板3と、側板2と、スキンプレート4が鋼製セグメント1に作用する引張力を負担しないということは、これらの部材を主桁5よりも薄い鋼板で製作できるということであり、具体的には主桁5と縦リブ6以外の部材には、前述のとおりプレスで曲げ成形可能な薄鋼板が使用されても不具合は生じない。
【0021】
図3,図4には第2実施形態が示されている。この第2実施形態では、スキンプレート4と、両側の側板2がプレス成形が可能な薄鋼板を用いて一体に曲げ成形されており、これにより両部材間の隅肉溶接が不要となり、水密性も確実となる。継手板3はスキンプレート4および両側の側板2とは別部材で構成されており、その板厚は同じであっても、また、違っていても不具合は生じない。そして、前記一体成形のスキンプレート4と側板2を除き、これらと主桁5と、縦リブ6と、継手板3のそれぞれの接続部は、所定長の隅肉溶接で固定されている。他の構成は第1実施形態と同じである。
【0022】
図5,図6には第3実施形態が示されている。この第3実施形態では、スキンプレート4と、両側の継手板3がプレス成形が可能な薄鋼板を用いて一体に曲げ成形されており、これにより両部材間の隅肉溶接が不要となり、水密性も確実となる。側板2は別部材で構成され、その板厚はスキンプレート4および両側の側板2と同じであっても、また、違っていても不具合は生じない。そして、前記一体成形のスキンプレート4と継手板3とを除き、これらと主桁5と縦リブ6と側板2のそれぞれの接続部は、所定長の隅肉溶接で固定されている。他の構成は第1実施形態と同じである。
【0023】
図7,図8には第4実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第4実施形態では、主桁5と同様に、側板2(この板厚の厚い側板を以下外側主桁13と称する)も鋼製セグメント1に作用する引張力を負担するように構造力学的に設計されている。そのため主桁3と側板2と継手板3は、構造力学上必要とされる耐力が発揮できる鋼板厚さとなっている。
【0024】
第4実施形態の鋼製セグメント1は、外側主桁13と主桁5が設けられているので、この構成を有しない第1〜第3実施形態よりも剛性と強度が向上しており、鋼製セグメントがより大きい引張りや曲げを受ける箇所でのトンネル覆工を施工するのに適している。
【0025】
第4実施形態では、外側主桁13にも鋼製セグメント1に作用する引張力と圧縮力、特に、トンネル内圧に対する引張力を負担させるため、板厚の大きい剛な継手板15に連結ボルト挿通孔14を設け、連結ボルトと継手板15を介して、トンネル周方向に相隣る外側主桁13同士が引張力を伝達する。他の構成は第1〜第3実施形態と同じである。
【0026】
第4実施形態において、トンネル周方向に相隣るセグメント間は、第1〜第3実施形態と同様に、継手板15に2つの孔を1組として開孔するが、2つの孔を連結して1つの孔として開孔された添接板挿通孔10に連結板(図示せず)を挿入し、添接板を継手板15の内面に対してフリーな主桁5に当てがい、両部材の当接部を貫通する連結ボルトを締結することで摩擦接合する。これにより、トンネル周方向に相隣る鋼製セグメント同士がトンネル軸方向に位置ずれしていても、主桁5同士は通り芯の合った状態で連結できる。
【0027】
第4実施形態では、前記の添接板によるセグメント間の連結に加え、トンネル周方向に相隣るセグメントの継手板15が、これに開孔のボルト挿通孔14に挿入する連結ボルト(図示せず)で連結されるので、セグメントにトンネル内圧が作用したときこの連結ボルトが引張負荷に耐えるボルトとして機能し、その力は板厚の厚い継手板15に伝わり、外側主桁13で受けられる。
【0028】
さらに、トンネル軸方向に千鳥状配置で相隣るセグメントの外側主桁13間も、これに開孔のボルト挿通孔8に挿入する連結ボルト(図示せず)で連結されるので、鋼製セグメント1間にトンネル周方向の引張力が作用したときは、このトンネル軸方向連結ボルトが、相隣るセグメント1の外側主桁13間を摩擦接合で連結しトンネル周方向に作用する引張力に対して引張負荷に耐えるボルトとして機能し、相隣る外側主桁13間で力を伝達する。
【0029】
このように、第4実施形態では、第1〜第3実施形態と共通な構成による共通の利点を有することに加え、鋼製セグメント引張剛性がより一層向上しており、より大きな引張力が作用するトンネル覆工に施工するのに適している。
【0030】
図9,図10には第5実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第5実施形態は、スキンプレート16が外側主桁13と同じ板厚の鋼板で形成され、かつ両部材が一体に曲げ成形されている点が、図7,図8の第4実施形態と相違し、他の構成は第4実施形態と同じである。
【0031】
図11,図12には第6実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第6実施形態では、スキンプレート16が継手板15と同じ板厚の鋼板で形成され、かつ両部材が一体に曲げ成形されている点が、図9,図10の第5実施形態と相違し、他の構成は第4実施形態と同じである。
【0032】
第5,第6実施形態では、外側主桁13や継手板15が、これらと同一板厚のスキンプレート16と一体成形されているので、図5,図6に示される第3実施形態の鋼製セグメント1における切離形の各部材を溶接接合する方式よりも製作上有利であり、かつ水密性も正確であるという利点がある。
【0033】
なお、図示省略するが、1枚のフラットな適正板厚の鋼板をプレスで打抜いて、矩形本体部(これがスキンプレートとなる)と、その長辺に帯状突出部(これがセグメントの側板又は外側主桁となる)を有し、短辺に帯状突出部(これがセグメントの継手板となる)を有する形状に打抜き成形し、前記矩形本体の各辺を折曲げ線として、前記2組の帯状突出部を直角に折曲げて立ち上げ、各帯状突出部の接合部を溶接接合することでスキンプレートと側板と継手板とからなる直方体(鋼殻)を成形することもできる。
【0034】
図13,図14には第7実施形態が示されている。この第7実施形態は、一部が図1,図2に示す第1実施形態と共通し、他の一部が図7,図8に示す第4実施形態と共通している。つまり、側板が第4実施形態と同様に、構造力学上必要な耐力部材として設計され(これを前述のとおり外側主桁13という)、継手板3は、第1実施形態と同様に主桁5および外側主桁13よりも板厚の薄い鋼材で成形されている。
【0035】
第7実施形態では、前記の構成に加え、さらに外側主桁13の長手方向の端部に、当該外側主桁13と同じか外側主桁13よりも大きい板厚の補強継手板17が、外側主桁13の全断面積で溶け込み溶接により固着されており、この補強継手板17は、板厚の薄い継手板3の端部内面に当てがわれ、止水のための隅肉溶接により固着されている。
【0036】
第7実施形態のセグメントでは、トンネル周方向に相隣るセグメント間は、第1〜第4実施形態と同様に継手板3に開孔の添接板挿通孔10に添接板を挿通し、その両端を両主桁5の側面に当接し、連結ボルトで摩擦接合する。これによりトンネル周方向に相隣る鋼製セグメント同士がトンネル軸方向に位置ずれしていても、主桁5同士では通り芯の合った状態で連結できる。
【0037】
第7実施形態では、前記の添接板による連結に加え、トンネル周方向に相隣るセグメントの継手板3の間および、各継手板3に当接配置される補強継手板17の間が、この各部材に開孔のボルト挿通孔14,19に挿入する連結ボルト(図示せず)で連結されるので、セグメントにトンネル内圧が作用したとき、この連結ボルトが引張負荷に耐えるボルトとして機能し、その力は板厚の厚い補強継手板17に伝わり、相隣る外側主桁13間で伝達する。したがって、継手板3には力が作用せず、この継手板3が薄板であっても不具合はなく、引張剛性の高い鋼製セグメントを製作できる。
【0038】
第7実施形態では、前記の作用に加え、鋼製セグメント1におけるトンネル周方向の引張力に対しては、図7〜図12に示す第3〜第5実施形態と同様に外側主桁13に開孔のボルト挿通孔7に挿入する連結ボルト(図示せず)が引張負荷に耐えるボルトとして作用し、相隣る外側主桁13同士の間で伝達する。
【0039】
このように、第7実施形態では、第1〜第3実施形態および、第4,第5実施形態に共通な構成による共通の利点を有する。つまり、継手板3を板厚の薄い鋼材を使用しても引張剛性の高い鋼製セグメントを製作できる。
【0040】
図15には第8実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第8実施形態は、スキンプレート4と側板2が一体成形されている点で、図13,図14に示すような各部材が分離形の第7実施形態と相違し、他の構成は第7実施形態と同じである。
【0041】
図16,図17には第9実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第9実施形態では、図13,図14に示す第7実施形態の鋼製セグメント1の隅肉溶接18で接合された主桁5と補強継手板17の内隅部に、3角形の補強板20が当てがわれ隅肉溶接で固定されている。他の構成は図15の第7実施形態と同じである。
【0042】
この第9実施形態の鋼製セグメント1は、主桁5と補強継手板17との隅部が補強され、鋼製セグメント1の矩形をくずす方向の力に対して主桁5がより強力に抵抗できる。
【0043】
図18には、第10実施形態に係る鋼製セグメント1が示されている。この第10実施形態では、図16,図17に示す第9実施形態と同様に、主桁5と補強継手板17との内角部が3角形の補強板20で補強されている。また、図15に示す第8実施形態と同様にスキンプレート4と側板2が一体成形されており、他の構成は前記各実施形態と同じである。
【0044】
この第10実施形態によると、前記第9と第10実施形態の特長とする構成による相乗作用が奏される。なお、本発明において、鋼製セグメントの内部に配置される摩擦接合継手を有する主桁5は一本以上有れば良いが、実用的には3本程度までが望ましい。
【0045】
【発明の効果】
鋼製セグメントにおいて、すべての主桁を摩擦接合で接合しようとすると鋼製セグメントには高い精度が要求され、また、鋼製セグメントの内部に配置した主桁を摩擦接合するためには、スキンプレートと主桁が継手部まで連結されていると主桁を移動させることができないためやはり高い精度が要求されるが、本発明では、継手部において、主桁とスキンプレートと継手板との連結を解除することにより、主桁の移動が可能となり、施工の誤差および鋼製セグメントの加工の誤差を吸収することが可能であり、よって、部材の高い寸法精度が要求されず、また溶接の高い熟練度も要求されず、設計値通りのセグメントを容易に製作できるという効果がある。
【0046】
また、側板を兼ねる外側主桁は要求性能から見て、全長にわたってスキンプレートと連結されていることが必要であるため、継手部を摩擦接合とすると上記の誤差を吸収することが出来ないが、本発明では、側板を兼ねる外側主桁の継手部を引張ボルト継手とすることでセグメント同士を接続するための誤差を吸収することが可能となる。なお、主桁と添接板との接合を締結ボルトを用いた摩擦接合継手とするときは、引張ボルト継手に比較してより一層引張や曲げを受けた場合に高い剛性および強度を経済的に実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図2】(A)は図1のA−A断面図、(B)は図1のB−B断面図である。
【図3】第2実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図4】図3のC−C断面図である。
【図5】第3実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図6】(A)は図5のD−D断面図、(B)は図5のE−E断面図である。
【図7】第4実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図8】図7のF−F断面図である。
【図9】第5実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図10】図9のG−G断面図である。
【図11】第6実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図12】図11のH−H断面図である。
【図13】第7実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図14】(A)は図13のI−I断面図、(B)は図13のJ−J断面図である。
【図15】第8実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図16】第9実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【図17】(A)は図16のK−K断面図、(B)は図16のL−L断面図である。
【図18】第10実施形態に係る鋼製セグメントの斜視図である。
【符号の説明】
1 鋼製セグメント
2 側板
3 継手板
4 スキンプレート
5 主桁
6 縦リブ
7 ボルト挿通孔
8 ボルト挿通孔
10 添接板挿通孔
11 パッキン嵌合溝
12 ボルト挿通孔
13 外側主桁
14 連結ボルト挿通孔
15 継手板
16 スキンプレート
17 補強継手板
18 隅肉溶接
19 ボルト挿通孔
20 3角形補強板
Claims (10)
- 側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成され、
トンネル周方向に相隣るセグメントを連結するための添接板を、前記継手板に開孔されてなる挿通孔内に挿通させ、前記主桁の側面に当該添接板を当接して摩擦接合させる鋼製セグメントであって、
前記主桁は、その両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しているとともに、前記添接板を当接する範囲において、前記継手板と前記スキンプレートに対し、非固定的に配設されていることを特徴とする鋼製セグメント。 - 前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有することを特徴とする請求項1記載の鋼製セグメント。
- 前記外側主桁がL字形の継手部を有し、かつ前記継手板に止水構造が付設されていることを特徴とする請求項2記載の鋼製セグメント。
- 前記スキンプレートと前記側板とが一体加工で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼製セグメント。
- 前記スキンプレートと前記継手板とが一体加工で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼製セグメント。
- 前記スキンプレートと前記側板と前記継手板とが一体加工で形成されていることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の鋼製セグメント。
- 側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔されてなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させることを特徴とする鋼製セグメントの接合方法。 - 側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させ、
前記トンネル周方向に隣接配置させた鋼製セグメントの継手板同士をボルト接合することを特徴とする鋼製セグメントの接合方法。 - 側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合さ せ、
さらに他の前記鋼製セグメントを、トンネル軸方向に隣接させて配置し、
前記トンネル軸方向に隣接配置させた鋼製セグメントの外側主桁同士をボルト接合することを特徴とする鋼製セグメントの接合方法。 - 側板と継手板との両端縁同士を接合して矩形に組み、前記側板と前記継手板の下端にスキンプレートを固着して直方体を形成し、当該直方体の内部に前記側板と互いに平行な主桁を配置して構成される鋼製セグメント同士を接合する方法において、
前記主桁の両端が前記継手板の内側面に当接する位置まで伸長しており、前記主桁の両端が前記継手板と前記スキンプレートに対し非固定に配設され、更に前記継手板に挿通孔が開孔され、前記側板に代えて、トンネル内圧に対する引張力を負担可能に構成された外側主桁を有してなる前記鋼製セグメントを、トンネル周方向に隣接させて配置し、
当該隣接配置させた鋼製セグメントの前記挿通孔内に、添接板を挿通するとともに、非固定とされている範囲の前記主桁の端部側面に対して当該添接板を当接させて摩擦接合させ、
前記トンネル周方向に隣接配置させた鋼製セグメントの継手板同士をボルト接合し、
さらに他の前記鋼製セグメントを、トンネル軸方向に隣接させて配置し、
前記トンネル軸方向に隣接配置させた鋼製セグメントの外側主桁同士をボルト接合することを特徴とする鋼製セグメントの接合方法。
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