JP4235080B2 - プレキャストコンクリート部材の接合構造 - Google Patents

Description

本発明は、シールドトンネルを構成するセグメント等のプレキャストコンクリート部材どうしを接合するプレキャストコンクリート部材の接合構造に関する。

周知のように、シールド工法は、シールド掘削機で地山を掘削しつつ、シールド掘削機のスキンプレート内で、複数のセグメントを、構築すべきトンネルの周方向と、トンネルの軸方向とで互いに接合していくことによってトンネルを構築していく工法である。
セグメントの一例としてのＲＣセグメントは、トンネルの内面形状に対応して湾曲する弓形断面のプレキャストコンクリート部材であって、二次覆工省略型として使用されているものがある。

上記のようなセグメントどうしを接合する場合、セグメント継手が使用される。このセグメント継手の一例として特許文献１に記載のものが知られている。このセグメント継手は、例えば図５に示すような構成となっている。
すなわちまず、セグメント継手１は、ボルトボックス２ａを備えた継手板２と、インサート継手３とボルト４とを備えている。
そして、一方のセグメント５の接合面５ａに設けられた凹部５ｂに、継手板２およびボルトボックス２ａが設られており、他方のセグメント６の接合面６ａにインサート継手３が埋設されている。セグメント５，６どうしは、それらの接合面５ａ，６ａどうしを当接した状態で、継手板２に形成されたボルト挿通孔にボルト４を挿通するとともに、インサート継手３に形成されたねじ孔にねじ込むことによって、接合されている。
また、前記凹部５ｂに設けられたボルトボックス２ａを備えた継手板２はセグメント５に設けられた鉄筋７，７によって支持されており、インサート継手３にはせん断補強筋８が溶接されている。そして、このようなセグメントどうしの接合構造では、せん断力をボルトのねじ部の有効断面積で伝達している。
なお、上記のようなセグメント継手１は、セグメントをリング状に接合する際や、セグメントをリング状に接合してなるセグメントリングどうしを接合する際に使用される。図５に示す構造は、セグメント継手１をセグメントリングどうしを接合する際に使用したものを示している。この場合、セグメント継手１は、リング継手と称されている。

ところで、近年コスト削減の要請から、セグメント桁高は薄くなってきているが、せん断補強筋を含む鉄筋量の増大、セグメント継手、リング継手（セグメント継手）の耐力向上が求められてきている。
しかし、図５に示すセグメント継手および接合構造においては、せん断力をボルトのねじ部の有効断面積で伝達しているため、耐力不足が生じる場合がある。この場合、ボルトに求められるせん断耐力が小さいため、ねじ部の有効断面積で不足した場合は、ボルトの強度区分を上げることによって対応しているが、これにも限界ある。また、ボルト径を大きくすることによりねじ部の有効断面積を大きくすることも考えられるが、これに伴いボルト頭部も大きくなるため、ボルトボックスを大きくする必要がある。ボルトボックスは、セグメントのコンクリート部の断面欠損となるため、ボルトボックスが大きくなると強度上好ましくないという問題がある。

また、図５に示す接合構造において、せん断補強筋を多くすると、これらせん断補強筋をインサート継手に溶接する際に生じる溶接ひずみが大きくなってしまい、インサート継手の精度（位置精度や寸法精度）を確保するのが困難となる。また、せん断補強筋の径を大きくすることも考えられるが、この場合、鉄筋の曲げ加工径が大きくなり、せん断補強筋を所定の位置に配筋できないという問題がある。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ボルトの強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができ、また、インサート継手の精度を確保できるプレキャストコンクリート部材の接合構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、
一方のプレキャストコンクリート部材１０に、その接合面１０ａとほぼ面一となるように設けられ、ボルト１５の挿通孔１３ｂが形成された継手板１３と、他方のプレキャストコンクリート部材１１に埋設され、前記挿通孔１３ｂに挿通されたボルト１５がねじ込まれるねじ孔２０が接合面１１ａに開口して形成されたインサート継手１４とを備え、前記インサート継手１４のねじ孔２０の入口部には、このねじ孔２０より大径の大径孔２０ａが形成されており、前記ボルト１５の基端部には、該ボルト１５のねじ部１５ａより大径でかつ前記大径孔２０ａに嵌合する大径軸部１５ｂが形成されているプレキャストコンクリート部材継手によって、プレキャストコンクリート部材どうしを接合したプレキャストコンクリート部材の接合構造であって、
一方の前記プレキャストコンクリート部材１０の接合面１０ａと、他方の前記プレキャストコンクリート部材１１の接合面１１ｂとが互いに当接しており、
一方の前記プレキャストコンクリート部材１０には、前記プレキャストコンクリート部材継手１２の継手板１３が前記接合面１０ａとほぼ面一となるように設けられており、
他方のプレキャストコンクリート部材１１には、前記プレキャストコンクリート部材継手１２のインサート継手１４が、ねじ孔２０を接合面１１ａに開口するようにして埋設されており、
前記継手板１３の挿通孔１３ｂにはボルト１５が挿通されており、このボルト１５の大径軸部１５ｂが前記ねじ孔２０の入口部に形成された大径孔２０ａに嵌合されるとともに、ボルト１５のねじ部１５ａが前記ねじ孔２０にねじ込まれており、
互いに接合されるプレキャストコンクリート部材１０，１１はセグメントリング１０，１１であり、
前記他方のプレキャストコンクリート部材１１であるセグメントリング１１には、せん断補強筋２１が前記インサート継手１４の周囲に、複数配筋されるとともに、セグメントリング１１の主鉄筋２５に係止または固定した状態で設けられており、
前記せん断補強筋２１は、第１せん断補強筋２２と第２せん断補強筋２３とから構成され、
前記第１せん断補強筋２２は、略コ字状に形成されており、複数が同一の向きで束ねられた状態で配筋されており、
前記第２せん断補強筋２３は、略Ｕ字状のＵ字筋２３ａとこのＵ字筋２３ａの両端部に互いに平行にかつＵ字筋２３ａと直交するように形成された平行筋２３ｂ，２３ｂとから構成され、前記インサート継手１４の周囲に二つ配筋されており、
前記両第２せん断補強筋２３，２３は、それらのＵ字筋２３ａ，２３ａ内に前記インサート継手１４が配置され、かつ、Ｕ字筋２３ａ，２３ａどうしがその開口を互いに対向させて配置され、平行筋２３ｂ，２３ｂがセグメントリングの平行離間して配筋された主鉄筋２５，２５に直交した状態で配筋されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、継手板が設けられた一方のプレキャストコンクリート部材の接合面と、インサート継手が埋設された他方のプレキャストコンクリート部材の接合面とを当接しておき、継手板の挿通孔にボルトを挿通し、このボルトの大径軸部をインサート継手のねじ孔の入口部に形成された大径孔に嵌合するとともに、ボルトのねじ部を前記ねじ孔にねじ込むことによって、継手板とインサート継手とを連結し、これによってプレキャストコンクリート部材どうしを接合する。
この際、ボルトの大径軸部がインサート継手のねじ孔の大径孔に嵌合しているので、この大径軸部の軸断面積でせん断力を伝達でき、よって、ボルトの強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができる。

また、ボルトの大径軸部がインサート継手のねじ孔の大径孔に嵌合しているので、この大径軸部の軸断面積でせん断力を伝達でき、よって、ボルトの強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができる。

また、せん断補強筋がインサート継手の周囲に、複数配筋されるとともに、セグメントリングの主鉄筋に係止または固定した状態で設けられており、従来のように、インサート継手に溶接していないので、インサート継手に溶接ひずみが生じることがなく、よって、インサート継手の精度（位置精度や寸法精度）を容易に確保できる。

また、第１せん断補強筋は、複数が束ねられた状態で配筋されているので、せん断補強筋の径を大きくすることなく、せん断耐力を確保できる。また、第１せん断補強筋が略コ字状に形成されており、同一の向きとなっているので、セグメントリング中に平行に配筋された主鉄筋に係止または固定した状態で配筋でき、よって、第１せん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。
また、二つの第２せん断補強筋は、それらのＵ字筋内にインサート継手が配置され、かつ、Ｕ字筋どうしがその開口を互いに対向させて配置され、平行筋がセグメントリングに平行離間して配筋された主鉄筋に直交した状態で配筋されているので、インサート継手の周囲に容易に配筋できるとともに、セグメントリングの主鉄筋にも係止または固定した状態で配筋でき、よって、第２せん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。
したがって、第１せん断補強筋と第２せん断補強筋とから構成されるせん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実にしかも効果的に配筋できる。

本発明によれば、プレキャストコンクリート部材継手が、一方のプレキャストコンクリート部材に設けられる継手板と、他方のプレキャストコンクリート部材に埋設されるインサート継手とを備え、前記インサート継手のねじ孔の入口部に、このねじ孔より大径の大径孔が形成され、前記ボルトの基端部に、該ボルトのねじ部より大径でかつ前記大径孔に嵌合する大径軸部が形成されているので、一方のプレキャストコンクリート部材の接合面と、他方のプレキャストコンクリート部材の接合面とを当接しておき、継手板の挿通孔にボルトを挿通し、このボルトの大径軸部をインサート継手のねじ孔の入口部に形成された大径孔に嵌合するとともに、ボルトのねじ部を前記ねじ孔にねじ込むことによって、継手板とインサート継手とを連結し、これによってプレキャストコンクリート部材どうしを接合できる。
この際、ボルトの大径軸部がインサート継手のねじ孔の大径孔に嵌合しているので、この大径軸部の軸断面積でせん断力を伝達でき、よって、ボルトの強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができる。

また、プレキャストコンクリート部材がセグメントリングである場合は、プレキャストコンクリート部材継手をリング継手として、セグメントリングどうしの接合に使用することによって、上記と同様に、ボルトの強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができる。
また、せん断補強筋を、インサート継手に溶接することなく、インサート継手の周囲に、複数配筋するとともに、セグメントリングの主鉄筋に係止または固定した状態で設けているので、インサート継手に溶接ひずみが生じることがなく、よって、インサート継手の精度（位置精度や寸法精度）を容易に確保できる。

さらに、せん断補強筋を第１せん断補強筋と第２せん断補強筋とで構成し、第１せん断補強筋を複数が束ねられた状態で配筋したので、せん断補強筋の径を大きくすることなく、せん断耐力を確保でき、また、第１せん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。また、二つの第２せん断補強筋を、インサート継手の周囲に容易に配筋できるとともに、セグメントリングの主鉄筋にも係止または固定した状態で配筋でき、よって、第２せん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。
したがって、第１せん断補強筋と第２せん断補強筋とから構成されるせん断補強筋を所定の位置に容易かつ確実にしかも効果的に配筋できる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明に係るプレキャストコンクリート部材継手を用いてプレキャストコンクリート部材どうしを接合した状態を示す要部の断面図である。
図１において、互い接合するプレキャストコンクリート部材１０，１１は、セグメントリング１０，１１である。また、これらセグメントリング１０，１１を接合する際に使用されるプレキャストコンクリート部材継手１２は、リング継手１２である。
なお、セグメントリング１０，１１は、トンネル内面の形状に対応して湾曲した形成されたセグメントを複数周方向にリング状に接合して組み立てることによって形成され、それらのセグメントリングが軸方向に多数接続されてトンネルの全面を覆工するためのものである。

前記リング継手１２は、ボルトボックス１３ａを備えた継手板１３と、インサート継手１４と、ボルト１５とを備えている。
継手板１３は矩形板状のものであり、その表面は一方のセグメントリング１０の接合面１０ａと面一となるようにして、凹所１０ｂに設けられている。また、継手板１３にはボルトを挿通する挿通孔１３ｂが形成されている。
なお、凹部１０ｂは接合面１０ａの所定の箇所を切り欠いて形成されたものであり、接合面１０ａに複数所定間隔で形成され、各凹部１０ｂにそれぞれ継手板１３が設けられている。ボルトボックス１３ａは継手板１３の背面側に形成されたものであり、このボルトボックス１３ａにレンチ等の工具を差し込んでボルト１５を締め込むようになっている。また、ボルトボックス１３ａはセグメントリング１０に設けられた鉄筋１７，１７によって支持されており、これによって継手板１３は凹部１０ｂに固定されている。

前記インサート継手１４は円柱状のものであり、その内部にはねじ孔２０がインサート継手１４と同軸に形成されている。このねじ孔２０はインサート継手１４の基端面（図１では左端面）に開口しており、このねじ孔２０の入口部には、このねじ孔２０より大径の大径孔２０ａがねじ孔２０と同軸に形成されている。
このような構成のインサート継手１４は、他方のセグメントリング１１に、前記ねじ孔２０の入口部の大径孔２０ａが接合面１１ａに開口するようにして埋設されている。

前記ボルト１５は、インサート継手１４のねじ孔２０にねじ込まれるねじ部１５ａを有している。また、ボルト１５の基端部には、ボルト１５のねじ部１５ａより大径でかつ前記大径孔２０ａに嵌合する大径軸部１５ｂがねじ部１５ａと同軸に形成されている。なお、前記継手板１３に形成された挿通孔１３ｂは、ボルト１５の大径軸部１５ｂの直径とほぼ同径か若干大きめに形成されている。

そして、セグメントリング１０，１１どうしは、それらの接合面１０ａ，１０ｂが互いに当接した状態で接合されている。この状態において、一方のセグメントリング１０に設けられている継手板１３は、他方のセグメントリング１１の接合面１１ａの一部に当接しており、この継手板１３の挿通孔１３ｂと他方のセグメントリング１１に埋設されているインサート継手１４のねじ孔２０とが同軸となるようにセグメントリング１１の位置が調整されている。
継手板１３の挿通孔１３ｂにはボルト１５が挿通されており、このボルト１５の大径軸部１５ｂがインサート継手１４のねじ孔２０の入口部に形成された大径孔２０ａに嵌合されるともに、ねじ部１５ａがねじ孔２０にねじ込まれている。これによって、継手板１３とインサート継手１４とが連結され、セグメントリング１０，１１が接合されている。
このように、ボルト１５の大径軸部１５ｂがインサート継手１４のねじ孔２０の大径孔２０ａに嵌合しているので、この大径軸部１５ｂの軸断面積でせん断力を伝達でき、よって、ボルト１５の強度区分やボルト径を大きくすることなく、せん断耐力を向上させることができる。

ここで、本発明に係る上記のような大径軸部を備えたボルトによる改良型インサート継手と、従来のボルトによる従来型インサート継手において、Ｍ２２のボルトを例にとって許容せん断力を、「トンネル標準示方書（平成８年）社団法人土木学会」による許容応力度を基に算出した結果を表１に示す。

表１に示すように、本発明に係る改良型インサート継手では、従来型インサート継手に比して、いずれのボルトの強度区分においても許容せん断力が大きいのが分る。

また、図２〜図４に示すように、他方のセグメントリング１１には、せん断補強筋２１がインサート継手１４の周囲に、複数配筋されている。また、これらせん断補強筋２１はセグメントリング１１の主鉄筋２５，２５に係止または固定した状態で設けられている。
前記せん断補強筋２１は、第１せん断補強筋２２と第２せん断補強筋２３との２種類で構成されている。

第１せん断補強筋２２は、図２および図３に示すように、略コ字状に形成されており、複数が同一の向きで束ねられた状態で配筋されている。第１せん断補強筋２２はインサート継手１４の両側（径方向の両側）に対称的に複数本ずつ束ねられて配筋されており、第１せん断補強筋２２の一方の横筋２２ａが、セグメントリング１１の一方の側に配筋された主鉄筋２５に係止または固定されており、他方の横筋２２ａが、セグメントリング１１の他方の側に配筋された主鉄筋２５に係止または固定されている。また、横筋２２ａ，２２ａを繋ぐ縦筋２２ｂは主鉄筋２５，２５を連結するとともに、インサート継手１４の側方を横切るようにして配筋されている。

また、第２せん断補強筋２３は図２および図４に示すように、略Ｕ字状のＵ字筋２３ａとこのＵ字筋２３ａの両端部に互いに平行にかつＵ字筋２３ａと直交するように形成された平行筋２３ｂ，２３ｂとから構成されている。このような第２せん断補強筋２３は、インサート継手１４の周囲に二つ配筋されている。
一方の第２せん断補強筋２３は、そのＵ字筋２３ａ内にインサート継手１４が配置されており、Ｕ字筋２３ａの開口は一方の主鉄筋（図２および図４では上側の主鉄筋）２５側に開口している。そして、このＵ字筋２３ａの両端に形成された平行筋２３ｂ，２３ｂは一方の主鉄筋２５に係止または固定されている。
他方の第２せん断補強筋２３は、そのＵ字筋２３ａ内にインサート継手１４が配置されており、Ｕ字筋２３ａの開口は他方の主鉄筋（図２および図４では下側の主鉄筋）２５側に開口している。そして、このＵ字筋２３ａの両端に形成された平行筋２３ｂ，２３ｂは他方方の主鉄筋２５に係止または固定されている。また、図４に示すように、この他方の第２せん断補強筋２３は、一方の第１せん断補強筋２３より右側に配筋されている、つまりインサート継手１４の軸方向右側に配筋されている。

このように、第１せん断補強筋２２と第２せん断補強筋２３との２種類のせん断補強筋２１がインサート継手１４の周囲に、複数配筋されるとともに、セグメントリング１１の主鉄筋２５，２５に係止または固定した状態で設けられており、従来のように、インサート継手１４に溶接していないので、インサート継手１４に溶接ひずみが生じることがなく、よって、インサート継手１４の精度（位置精度や寸法精度）を容易に確保できる。

また、第１せん断補強筋２２は、複数が束ねられた状態で配筋されているので、せん断補強筋２２の径を大きくすることなく、せん断耐力を確保できる。また、第１せん断補強筋２２が略コ字状に形成されており、同一の向きとなっているので、セグメントリング１１中に平行に配筋された主鉄筋２５，２５に係止または固定した状態で配筋でき、よって、第１せん断補強筋２２を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。
また、二つの第２せん断補強筋２３，２３は、それらのＵ字筋２３ａ，２３ａ内にインサート継手１４が配置され、かつ、Ｕ字筋２３ａ，２３ａどうしがその開口を互いに対向させて配置され、平行筋２３ｂ，２３ｂがセグメントリング１１に平行離間して配筋された主鉄筋２５，２５に直交した状態で配筋されているので、インサート継手１４の周囲に容易に配筋できるとともに、セグメントリング１１の主鉄筋２５，２５にも係止または固定した状態で配筋でき、よって、第２せん断補強筋２３を所定の位置に容易かつ確実に配筋できる。
したがって、第１せん断補強筋２２と第２せん断補強筋２３とから構成されるせん断補強筋２１を所定の位置に容易かつ確実にしかも効果的に配筋できる。

本発明に係るプレキャストコンクリート部材の接合構造の一例を示すもので、要部の側断面図である。 同、正断面図である。 図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。 図２におけるＡ−Ａ線断面図である。 従来のセグメントの接合構造の一例を示す要部の側断面図である。

符号の説明

１０，１１ セグメントリング（プレキャストコンクリート部材）
１０ａ，１１ａ 接合面
１２ リング継手（プレキャストコンクリート部材継手）
１３ 継手板
１３ｂ 挿通孔
１４ インサート継手
１５ ボルト
１５ａ ねじ部
１５ｂ 大径軸部
２０ ねじ孔
２０ａ 大径孔
２１ せん断補強筋
２２ 第１せん断補強筋
２３ 第２せん断補強筋
２３ａ Ｕ字筋
２３ｂ，２３ｂ 平行筋
２５ 主鉄筋

Claims (1)

1. 一方のプレキャストコンクリート部材に、その接合面とほぼ面一となるように設けられ、ボルトの挿通孔が形成された継手板と、他方のプレキャストコンクリート部材に埋設され、前記挿通孔に挿通されたボルトがねじ込まれるねじ孔が接合面に開口して形成されたインサート継手とを備え、前記インサート継手のねじ孔の入口部には、このねじ孔より大径の大径孔が形成されており、前記ボルトの基端部には、該ボルトのねじ部より大径でかつ前記大径孔に嵌合する大径軸部が形成されているプレキャストコンクリート部材継手によって、プレキャストコンクリート部材どうしを接合したプレキャストコンクリート部材の接合構造であって、
   一方の前記プレキャストコンクリート部材の接合面と、他方の前記プレキャストコンクリート部材の接合面とが互いに当接しており、
   一方の前記プレキャストコンクリート部材には、前記プレキャストコンクリート部材継手の継手板が前記接合面とほぼ面一となるように設けられており、
   他方のプレキャストコンクリート部材には、前記プレキャストコンクリート部材継手のインサート継手が、ねじ孔を接合面に開口するようにして埋設されており、
   前記継手板の挿通孔にはボルトが挿通されており、このボルトの大径軸部が前記ねじ孔の入口部に形成された大径孔に嵌合されるとともに、ボルトのねじ部が前記ねじ孔にねじ込まれており、
   互いに接合される前記プレキャストコンクリート部材はセグメントリングであり、
   前記他方のプレキャストコンクリート部材であるセグメントリングには、せん断補強筋が前記インサート継手の周囲に、複数配筋されるとともに、セグメントリングの主鉄筋に係止または固定した状態で設けられており、
   前記せん断補強筋は、第１せん断補強筋と第２せん断補強筋とから構成され、
   前記第１せん断補強筋は、略コ字状に形成されており、複数が同一の向きで束ねられた状態で配筋されており、
   前記第２せん断補強筋は、略Ｕ字状のＵ字筋とこのＵ字筋の両端部に互いに平行にかつＵ字筋と直交するように形成された平行筋とから構成され、前記インサート継手の周囲に二つ配筋されており、
   前記両第２せん断補強筋は、それらのＵ字筋内に前記インサート継手が配置され、かつ、Ｕ字筋どうしがその開口を互いに対向させて配置され、平行筋がセグメントリングの平行離間して配筋された主鉄筋に直交した状態で配筋されていることを特徴とするプレキャストコンクリート部材の接合構造。

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