JP4249101B2 - 可撓セグメント - Google Patents

Description

本発明は、シールド、ボックスカバート、沈埋函等の地下埋設管路に用いられる可撓セグメントに関する。

地中に埋設されるボックスカバートやトンネルにおいては、地下埋設管路が地層の境目や地盤急変部における不等沈下や地震時に発生する曲げねじれにより漏水や破損を生じさせないように、管路と管路との間に可撓セグメントを配置している。

この種の可撓セグメントは、一対の主リングと、主リングの間に配置されたゴムリングを有する。ゴムリングは、一方のフランジ部から他方のフランジ部まで同一厚さであり、フランジ部を主リングに固定手段により固着される。

可撓セグメントは、一方の主リングを一方の管路に連結し、他方の主リングを他方の管路に連結することにより管路と管路の間に組み込まれ、管路と管路の間に配置されたゴムリングの可撓性により管路の沈下等により発生する応力および変位を吸収することで管路の漏水や破損を防ぐようにしている。

しかるに、上記可撓セグメントは、ゴムリングがフランジ部からフランジ部まで同一厚さであるので、埋設した管路が地層の境目や地盤急変部における不等沈下や地震時に発生する曲げねじれにより変位を生じた時、ゴムリングが管路の変位に追従できず、埋設した管路の安全性を確保できないという問題をもたらす。
特開平９−１３７６９４号公報

本発明は、埋設した管路と管路の間に配置され、管路の沈下や地震時に発生する曲げねじれ等の応力および変位を吸収できる可撓セグメントを提供することを課題としている。

本発明の可撓セグメントは、一対の主リングと、主リングの間に配置されたゴムリングとを有し、ゴムリングは、基端側上面に周方向溝を設けたフランジ部と、これらフランジ部間にあって断面角形状に突出し内面に周方向凹部を形成した中央部とを備え、ゴムリングは、各フランジ部の周方向溝に主リングの主桁を嵌合した状態でフランジ部を主リングに固定手段により固着されている。

本発明によれば、ゴムリングが、フランジ部および中央部に薄肉部分を有するので、管路に偏心や伸縮が生じた場合、ゴムリングが薄肉部分を枢軸としたリンク構造を形成することにより、ゴムリングを大きく変形させることなく管路に追従して変形させることができ、管路の沈下や地震時に発生する曲げねじれ等の応力および変位を吸収し、管路の漏水や破損を防ぐことができる。

以下本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明の好ましい実施の形態の可撓セグメントの断面図を示す。この可撓セグメント１は、、一対の主リング２，２と、主リング２，２の間に配置されたゴムリング３と有する。

上記主リング２は、図１に示すように、外板４と、外板４の両端から半径方向内方に延びる主桁５ａ．５ｂと、内側主桁５ｂから外板４に平行に延びる内板６とを有する。

上記ゴムリング３は、図２に示すように、フランジ部７，７と、これらフランジ部７，７間にあって断面角形状に半径方向外方に突出する中央部８とを有する。中央部８は、その内面側に周方向に延びる凹陥部９を有する。図示の実施形態における凹陥部９は、最深部９ａが断面円弧状をなす断面略Ｖ字形状に形成されている。これにより、中央部８は、頂部中央が薄肉部８ａとされ、両肩部分に断面三角形状の肉盛り補強部８ｂ，８ｂを形成している。フランジ部７，７の中央部８に連なる部位に環状溝１０，１０が形成されている。フランジ部７の環状溝１０に主リング２の内側主桁５ｂの内端が嵌入する。フランジ部７，７の上面の環状溝１０より外側の部位に周方向に延びる２条のシール用突部１１，１１が形成されている。

また、前記ゴムリング３は、その内側部分に、一方のフランジ部７から中央部８の凹陥部９に沿い他方のフランジ部７まで延びる補強シート１２が埋設されている。この補強シート１２は好ましくは引張りに対し強靱な布が用いられ、前記フランジ部７，７の肉厚端部内で袋状に折り返されて、その折り返し端１２ａ，１２ａは中央部８の肉盛り補強部８ｂ，８ｂ内に延び、引張り力に対する耐力の増強が図られている。

さらに、可撓セグメント１は、主リング２の内側主桁５ｂ，５ｂの間のゴムリング３の中央部８の半径方向外方に目地材１３を配置し、目地材１３を覆うように主リング２，２の外板４，４に跨がってスキンプレート１４が配置されている。

なお、図１において、符号１５はゴムリング３のフランジ部７の下側に配置されたゴム押え板、１６はゴムリング３を主リング２に固定するためのボルトナットの固定手段である。

可撓セグメント１を組み立ては、一対の主リング２，２を主桁５ｂの間にゴムリング３の中央部８を通す間隔を置くように配置し、ゴムリング３をフランジ部７に設けた環状溝１０が主リング２の主桁５ｂに対応するように配置し、ゴムリング３をフランジ部７に設けた環状溝１０に主リング２の主桁５ｂが嵌入するように主リング２の方向に移動させ、
ゴムリング３のフランジ部７にゴム押え板１５を配置し、固定手段１６によりゴムリング
３をフランジ部７を主リング２の内板６に固定する。このときフランジ部７に設けたシール用突部１１，１１が内板６に対して押し潰されて主リング２とゴムリング３の接合面のシール性が確保される。

ゴムリング３が主リング２，２に取り付けられたら、主リング２，２の間に目地材１３を設置し、ゴムリング３の中央部８の外面をカバーし、主リング２，２の外板４，４に跨がってスキンプレート１４を固着して目地材１３を被覆する。

次に作用を説明する。

図３はゴムリング３の外面に土圧や地下水圧が加わった場合の荷重の分散を示す説明図であり、ゴムリング３の中央部８の外面に加わる荷重は、中央部８の左右の肩部の肉盛り補強部８ｂ，８ｂを介してフランジ部６，６方向へ伝播し、フランジ部６，６を押し込む力として受ける。そのため、ゴムリング３のフランジ部６に大きな引っ張り力が作用することがなくゴムリング３は主リング２に確実に固定される。

図４はゴムリング３の内面に流体の内圧が加わった場合の力の分散を示す説明図であり、ゴムリング３の中央部８の凹陥部９の内面でその内圧を受けるのでフランジ部６，６を引張る力となって受ける。この場合、ゴムリング３に補強シート１２が内設されているので、ゴムリング３のフランジ部６に大きな引っ張り力が作用することがなく、ゴムリング３は主リング２に確実に固定される。

可撓セグメント１のゴムリング３は、図５（Ａ）に模式的に示すリンク機構とみなすことができる。すなわち、ゴムリング３は、中央部８の薄肉部８およびフランジ部７の環状溝１０を枢軸とすると、中央部８の薄肉部８ａを挟んた両側部分をリンク２０，２０とみなすことができる。

ゴムリング３は、可撓セグメント１に伸縮する方向の力が作用するとき、中央部８の薄肉部８およびフランジ部７の環状溝１０を枢軸とすることで、図５（Ｂ）に示す２点鎖線の位置から実線位置に移動する。すなわち、ゴムリング３は、伸縮する方向の力に対して大きく変形することなくスムーズに追従して変形できる。このことは、ゴムリング３に土圧や地下水圧等の外側から荷重が加えられたとき、その荷重をゴムリング３のフランジ部６に押し込む方向の力として受けるため、ゴムリング３のフランジ部６に大きな引っ張り力を加えることがない。

また、ゴムリング３は、可撓セグメント１に偏心する方向の力が作用するとき、中央部８の薄肉部８およびフランジ部７の環状溝１０を枢軸とすることで、図５（Ｃ）に示す２点鎖線の位置から実線位置に移動する。すなわち、ゴムリング３は、偏心する方向の力に対して大きく変形することなくスムーズに追従して変形できる。

図６は本発明の可撓セグメント１をマンホール等の構成部材３０と、シールド、ボックスカバート、沈埋函等の管路３１との間にが配置した実施例を示す。この場合、可撓セグメント１は、コンクリートによるマンホール等の構成部材３０およびシールド、ボックスカバート、沈埋函等の管路３１の成形時に一体的になるように埋設される。この場合可撓セグメント１の上側および下側に目地材３２，３３が配置される。

なお、本発明の可撓セグメント１は、シールド工法によるトンネルに設置する場合には、各可撓セグメント１はトンネルの標準セグメントと同様に円弧状に成形され、標準セグメントと同様にリング状に組み立てられる。この際、円弧状ゴムリング３は、隣接する円弧状ゴムリング３に接着接合され、全体としてる円形ゴムリングを構成する。

本発明は、地中に埋設される上水、下水、その他の管路を含む埋設管に適用可能であり、管路の不等沈下による曲げ、ねじれ等の応力および変位や管路の地震時に発生する曲げねじれ等の応力および変位を吸収し、埋設された管路の安全を確保する。

本発明の可撓セグメントを示す断面図である。 本発明の可撓セグメントに組み込まれるゴムリングを示す断面図である。 本発明の可撓セグメントのゴムリングに外圧が負荷された場合の荷重の分散状態を示す図である。 本発明の可撓セグメントのゴムリングに内圧が負荷された場合の荷重の分散状態を示す図である。 （Ａ）〜（Ｃ）は本発明におけるゴムリングの作用原理を示す説明図である。 本発明の可撓セグメントの使用状態を示す図である。

符号の説明

１ 可撓セグメント
２ 主リング
３ ゴムリング
７ フランジ部
８ 中央部
８ａ 薄肉部
５ｂ 肉盛り補強部
９ 凹陥部
１０ 周方向溝
１１ シール用突部
１２ 補強シート

Claims (5)

1. 一対の主リングと、主リングの間に配置されたゴムリングとを有し、ゴムリングは、基端側上面に周方向溝を設けたフランジ部と、これらフランジ部間にあって断面角形状に突出し内面に周方向凹部を形成した中央部とを備え、ゴムリングは、各フランジ部の周方向溝に主リングの主桁を嵌合した状態でフランジ部を主リングに固定手段により固着されたことを特徴とする可撓セグメント。
2. 前記ゴムリングの中央部の上方に目地材を配置し、一対の主リングに跨ってスキンプレートを配置したことを特徴とする請求項１に記載の可撓セグメント。
3. 前記ゴムリングの中央部の凹部は断面略Ｖ字形状であり、中央部の肩部分が肉盛り補強部を形成することを特徴とする請求項１または２に記載の可撓セグメント。
4. 前記ゴムリングに一方のフランジ部から他方のフランジ部まで連続して補強シートを埋設したことを特徴とする請求項１ないしし３のいずれか１項に記載の可撓セグメント。
5. 前記補強シートは、その端部を前記フランジ部内で袋状に折り返されて埋設されたことを特徴とする請求項４に記載の可撓セグメント。

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