JP4344552B2 - セグメントの連結部構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの周方向に隣接して組付けられる複数のセグメントの連結部位に嵌合部材と被嵌合部材とで成る連結手段が配置されると共に、前記嵌合部材が、板状の支持体の先端に対して該支持体の板厚より大径で、かつ、該支持体の板幅方向に沿う姿勢の軸芯を有する棒状の嵌合体を備えて構成され、前記被嵌合部材が、前記嵌合部材が嵌り込む被嵌合空間を有し、かつ、前記支持体が挿通するよう嵌合空間の軸芯に沿うスリットを形成した筒状体を備えて構成され、この筒状体の被嵌合空間の開口側から前記嵌合体を挿入することによりセグメント同士を連結するセグメントの連結部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のように構成されたセグメントの連結部構造として、セグメント（２）の周方向で対向する連結面（２ａ）の一方に備えたメス型連結具（５）（本発明の被嵌合部材）と、連結面（２ａ）の他方に備えたオス型連結具（６）（本発明の嵌合部材）とで構成された連結構造（１）が存在する。この連結構造（１）では、メス型連結具（５）のアンカー部（５ａ）をセグメント（２）に埋設し、スリット（９）と嵌合孔（４）（本発明の被嵌合空間）とを形成した截頭円錐形の筒状となる本体部（５ｂ）を連結面（２ａ）の側に露出し、又、オス型連結具（６）のアンカー部（６ａ）をセグメント（２）に埋設し、截頭円錐形の本体部（６ｂ）を連結面（２ａ）の側に露出している。そして、セグメント（２）を連結する際には、セグメント（２）をトンネル軸方向に移動させることにより、両セグメント（２）の連結面（２ａ）を接触させた状態でオス型連結具（６）の本体部（６ｂ）をメス型連結具（５）の本体部（５ｂ）の嵌合孔（４）に挿入して連結状態に達するよう構成されている（例えば、特許文献１参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００３】
又、本発明に関連する技術として、セグメントの対向する面の一方に備えた雌部材（１）（本発明の被嵌合部材）と、セグメントの対向する面の他方に備えた雄部材（２）とで構成された締結具が存在する。この締結具では雌部材（１）に対してスリットを有した収容穴（１Ａ）が形成され、この雌部材（１）の取着穴（１Ｃ）に螺設した背筋（Ｋ）をセグメントに埋設固着するよう構成され、雄部材（２）に対して広幅部位（２ａ）を突設し、埋設部（２Ｂ）の取着穴（２Ｃ）に螺設した背筋（Ｋ）をセグメントに埋設固着するよう構成されている。そして、セグメントを連結する際には雌部材（１）と雄部材（２）とを対向させた状態で相対的に移動させることにより雌部材（１）の収容穴（１Ａ）に雄部材（２）の広幅部位（２ａ）が入り込んで連結状態に達するよう構成されている（例えば、特許文献２参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０１００１１号明細書
【特許文献２】
特開２００２‐２９５１８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたメス型連結具について考えるに、この特許文献１のメス型連結具は軸芯に沿う方向視で、略円形となる筒状の部材に対して軸芯に沿う方向にスリットを形成した構造であるので、このメス型連結具の本体部に対してオス型連結具の本体部を挿入した連結状態において、メス型連結具とオス型連結具とを引き離す方向に強い力が作用した場合には、メス型連結具の本体部のスリットの部位が拡大する方向に本体部が変形して適正な連結状態を維持できないことも考えられる。このようにスリットの部位が拡大する理由としては、夫々を引き離す方向に力が作用した場合には、円筒状に形成されたメス型連結具の本体部の内周面のうち、スリットが形成された側に対して、円柱状に形成されたオス型連結部の本体部の外面が圧接し、この圧接力がメス型連結具に対してスリット部の間隔を拡大させる方向への分力を発生させることに起因している。
【０００６】
この不都合を解消するために、高強度、高弾性となる性質の材料を用いることも考えられるが、製造工程の複雑化や製造コストの上昇を招くものとなる。特に、メス型連結具に対して前述した分力に起因して大きい曲げモーメントが作用した場合には、既存の材料では弾性域を超え、塑性変形を生ずることや破壊することもある。この塑性変形や破壊を防止するために大きい肉厚の連結具を用いることも考えられるが、連結具の大型化を招来するものであった。
【０００７】
そこで、特許文献２に記載されるように、雌部材に対して略矩形となる収容穴を形成し、この収容穴に対して雄部材を収容して連結するものを用いることも考えられる。この特許文献２のように略平坦となる姿勢（引き離し方向に作用する力の方向と直交する姿勢）の部位にスリットを形成したものでは、引き離し方向に強い力が作用した場合にも、スリットを拡大させる方向への分力が殆ど作り出されないと云う良好な面がある。しかしながら、このような構造の連結具を用いたもので、メス型連結具とオス型連結具とを引き離す方向に強い力が作用した場合には、スリットを拡大させる不都合は抑制される反面、収容穴のコーナの部位に対して応力が集中し、この部位にクラックを発生させる等、雌部材を破損させる不都合に繋がりやすく改善の余地がある。
【０００８】
又、周方向の端部に嵌合部材と被嵌合部材とを備えたセグメントを考えるに、このセグメントの製造時には、嵌合部材と被嵌合部材とセグメントとの相対的な位置関係が適正な位置から微妙に変化することもある。この変化量は予め想定された誤差として許容される必要性があり、特に、セグメントの組付け時にはセグメント同士が連結手段の部位でトンネル軸と平行する軸芯で僅かに折れ曲がる方向に向けて僅かに変位させることが必要となる。このことを考えると、特許文献２のようにセグメントの連結部位において、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位量が殆ど得られないものと比較して、特許文献１のようにメス型連結具とオス型連結具との間で折れ曲がり方向への変位が許される技術が有効と考えられる。又、ＲＣセグメントの場合には、製作誤差や施工誤差がラフに設定されることも多く、連結具に対して異常な力を更に強く作用させる点において改善の余地があった。
【０００９】
本発明の目的は、セグメント同士を引き離す方向に力が作用した場合にも、連結状態を維持しながら、セグメントの組付け時には、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許す連結部構造を合理的に構成する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
トンネルの周方向に隣接して組付けられる複数のセグメントの連結部位に嵌合部材と被嵌合部材とで成る連結手段が配置されると共に、前記嵌合部材が、板状の支持体の先端に対して該支持体の板厚より大径で、かつ、該支持体の板幅方向に沿う姿勢の軸芯を有する棒状の嵌合体を備えて構成され、前記被嵌合部材が、前記嵌合部材が嵌り込む被嵌合空間を有し、かつ、前記支持体が挿通するよう前記被嵌合空間の軸芯に沿うスリットを形成した筒状体を備えて構成され、この筒状体の被嵌合空間の開口側から前記嵌合体を挿入することによりセグメント同士を連結するセグメントの連結部構造において、前記被嵌合空間の軸芯と直交する仮想平面で前記筒状体を切断した際における該筒状体の断面において、前記スリットと対向する側に位置する第１内周部が設定された半径となる円弧状に形成され、前記スリットが形成された側で前記スリットを挟む領域に位置する第２内周部が、前記半径より大きい値の半径となる円弧状に形成されている点にある。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、被嵌合部材の筒状体に対して嵌合部材の嵌合体を挿入して連結した状態において、夫々を引き離す方向に強い力が作用した場合には、筒状体の内周面のうち、スリットが形成された側の第２内周部に対して嵌合体が圧接することになる。この第２内周部はスリットと対向する側に位置する第１内周部の半径より大きい値の半径の円弧状に形成されているので、例えば、筒状体全体を円筒状に形成したものと比較して、スリットを拡大させる方向に筒状体に作用する分力を小さくでき、しかも、被嵌合空間の断面形状を矩形に形成したものと比較するとコーナ部が存在しないので、応力集中による破損も抑制される。更に、断面形状が異なる２つの円弧状を組み合わせた形状に筒状体の内面が形成されているので、この筒状体によって形成される被嵌合空間に挿入した嵌合体は、その軸芯周りに回転できるものであり、この回転によりセグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許す。その結果、セグメント同士を引き離す方向に力が作用した場合には、被嵌合部材の筒状体の大型化を招来することなく、連結手段の変形や破壊を回避して連結状態を維持するものでありながら、セグメントの組付け時には、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許して組立性能を高くする連結部構造が合理的に構成された。
【００１２】
本発明の請求項２に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載のセグメントの連結部構造において、前記被嵌合空間の軸芯に沿う方向視において、前記第１内周部と前記第２内周部とで挟まれる位置において前記第１内周部の円弧状内周面の両端部と前記第２内周部の円弧状内周面の両端部とを略直線状に結ぶ内壁部を形成してある点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、第１内周部の円弧状内周面の端部と第２内周部の円弧状内周面の端部とを略直線的に結ぶ形状となるので、第１内周部の円弧状内周面の端部と第２内周部の円弧状内周面の端部とを直接結ぶ断面形状と比較して、筒状体の内周を滑らかに形成するものとなり、被嵌合部材と嵌合部材とを引き離す方向に力が作用し、この力に起因する分力によってスリットを拡大する方向に筒状体を変形させる力が作用した場合にも、応力集中を回避できるものとなる。その結果、被嵌合部材の筒状体を一層破壊し難いものとなった。
【００１４】
本発明の請求項３に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１又は２記載のセグメントの連結部構造において、前記嵌合体が、前記前記挿入方向での先端側を後端側より小径化する形状に成形され、前記筒状体の被嵌合空間が、前記嵌合体の挿入方向での上手側が下手側より開口径が大径化する形状に形成されている点にある。
【００１５】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状体の被嵌合空間に対して嵌合体を挿入した場合には深く挿入するほど筒状体の内面に対して被嵌合体の外面が密着し、連結部位におけるガタツキを完全に取り除くことも可能となる。その結果、強固な連結状態を実現するものとなった。
【００１６】
本発明の請求項４に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造において、前記複数のセグメントの周方向で対向する面の一方に対して前記嵌合部材を固設し、前記複数のセグメントの対向する面の他方に対して前記被嵌合部材を固設すると共に、前記嵌合部材の軸芯と、前記被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定してある点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、セグメントをトンネル軸に沿って移動させることにより、セグメントの周方向での端部に配置された被嵌合部材と嵌合部材とが嵌合状態に達し、セグメント同士を連結する。その結果、セグメントの組付け時の移動操作によってセグメント同士の連結を実現するものとなった。
【００１８】
本発明の請求項５に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造において、前記複数のセグメントの周方向で対向する面の夫々に対して前記被嵌合部材を固設し、かつ、この被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定すると共に、前記嵌合部材が、前記支持体の両端部夫々に対して前記嵌合部材を平行姿勢で形成してある点にある。
【００１９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、セグメントの連結面を突き合わせた状態で、夫々のセグメントの被嵌合部材に対して、嵌合部材を挿入することにより、この嵌合部材を構成する一対の嵌合体が被嵌合部材の筒状体に挿入され、この一対の嵌合体同士を連結する板状の支持体によってセグメント同士を連結するものとなる。その結果、セグメントを適正な組付け位置に配置した状態でセグメント同士を連結できるものとなった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、トンネルの内周に配置されるトンネルリングＴＲが、複数のコンクリート製の複数のセグメントＳを周方向に隣接して組付けることによって形成されている。夫々のセグメントＳは周方向の端部に配置した連結手段によってボルトレスで連結されている。
【００２１】
図１〜図６に示すように、前記連結手段は、前記セグメントＳの周方向で対向する面の一方に固設された鉄製の嵌合部材Ｍと、前記セグメントＳの周方向で対向する面の他方に固設された鉄製の被嵌合部材Ｆとで構成されている。この連結手段は、前記嵌合部材Ｍの嵌合体軸芯Ｘと、被嵌合部材Ｆの筒状体軸芯Ｙとをトンネル軸芯Ｚに平行する姿勢に設定し、隣接するセグメントＳをトンネル軸Ｚに沿って相対移動させることによりセグメントＳ同士を連結する機能を有している。
【００２２】
〔嵌合部材〕
前記嵌合部材Ｍは、アンカー部材１と一体形成した板状の支持体２の先端に対して該支持体２の板厚より大径で、かつ、該支持体２の板幅方向に沿う姿勢の軸芯Ｘ（前記嵌合体軸芯Ｘ）を有する棒状の嵌合体３を一体形成して成っている。前記嵌合体軸芯Ｘは、支持体２の板幅方向と平行姿勢で、嵌合体３の略中央位置を通過する位置に設定されている。
【００２３】
前記嵌合体３は、全体的に挿入方向での先端側を後端側より小径化する截頭円錐形に近似する形状に成形され、嵌合体軸芯Ｘと直交する姿勢の仮想平面で切断した何れの箇所の断面においても図７に示す形状となるよう成形されている。つまり、この嵌合体３において支持体２と反対側（対向する側）に支持体２の延出方向に対して直交する姿勢の平面Ａｔを形成し、この平面Ａｔを挟む領域に円弧状の一対の第１嵌合部Ａ１を形成し、この第１嵌合部Ａ１の外端部には支持体２の延出方向と平行する姿勢の平面Ａｓを形成し、更に、支持体２の側において支持体２を挟む領域に位置する第２嵌合部Ａ２を形成している。
【００２４】
前記第１嵌合部Ａ１は、嵌合体３の略中央部を中心として支持体２と反対側に位置する領域ａ１において半径Ｒ１となる円滑な面として形成され、前記第２嵌合部Ａ２は、支持体２が位置する側の円弧状の領域ａ２において嵌合体３の外部を中心とする半径Ｒ２となる円滑な面として形成されている。そして、第１嵌合部Ａ１の半径Ｒ１と比較して、第２嵌合部Ａ２の半径Ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定している。又、この嵌合体３の断面の略中央位置を通過し、嵌合体３の長手方向に沿う姿勢となるよう前記嵌合体軸芯Ｘが設定されている。
【００２５】
更に、前記アンカー部材１にはアンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部４が形成され、このアンカー部材１と、雌ネジ部４に螺合連結したアンカー筋ＲｅとがセグメントＳのコンクリートに埋設されている。
【００２６】
〔被嵌合部材〕
前記被嵌合部材Ｆは、アンカー部材１１と有底の筒状体１２とを一体形成して成り、この筒状体１２は、前記嵌合体３が嵌り込む被嵌合空間Ｖを有し、かつ、この被嵌合空間Ｖの長手方向に沿う姿勢のスリット１３と、底壁１４とを備えている。前記筒状体軸芯Ｙは、筒状体１２の長手方向と平行姿勢で筒状体１２の中央（被嵌合空間Ｖの中央）を通過する位置に設定されている。
【００２７】
前記被嵌合空間Ｖは、前記嵌合体３の挿入方向での上手側（開口側）の開口径（内径）ほど、下手側の開口径（内径）より大径化する内面形状に形成され、図６（ロ）に示すように、開口側における筒状体１２の厚みＴ１を、底壁側の筒状体１２の厚みＴ２より厚く設定している。又、図２に示すように、前記スリット１３の長さＬを、前記開口から前記底壁１４の内面位置までの距離と等しく設定し、前記底壁１４の中央部には円形の孔部１４Ａを形成している。尚、スリット１３の長さＬを、開口から底壁１４の内面位置より短い長さに設定して良く、この筒状体１２を底壁１４を備えない形状に形成しても良い。
【００２８】
図８に示すように、前記筒状体軸芯Ｙと直交する仮想平面で前記筒状体１２を切断した際における該筒状体１２の断面において、前記スリット１３と反対側（対向する側）に位置する第１内周部Ｂ１の半径ｒ１と比較して、スリット１３の側においてスリット１３を挟む領域に位置する第２内周部Ｂ２の半径ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定してる。
【００２９】
つまり、第１内周部Ｂ１は、被嵌合空間Ｖの略中央部を中心としてスリット１３の反対側に位置する半円状（円弧状）の領域ｂ１において半径ｒ１となる円滑な面として形成されている。第２内周部Ｂ２は、スリット１３が位置する側の円弧状の領域ｂ２において被嵌合空間Ｖの外部を中心とする半径ｒ２となる円滑な面として形成されている。そして、半径ｒ１より半径ｒ２の値を大きく設定している。尚、この筒状体１２の開口空間の略中央位置を通過し、筒状体１２の長手方向に沿う姿勢となる筒状体軸芯Ｙが想定されている。
【００３０】
前記アンカー部材１１には、アンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部１５が形成され、このアンカー部材１１と、雌ネジ部１５に螺合するアンカー筋Ｒｅとがセグメントのコンクリートに埋設されている。
【００３１】
又、筒状体１２に嵌合体３が嵌合した状態において、夫々が良好な嵌合状態を維持するよう、図７〜図９に示すように、密接部位における第１嵌合部Ａ１の半径Ｒ１の値と、第１内周部Ｂ１の半径ｒ１との値を一致させ、かつ、第２嵌合部Ａ２の半径Ｒ２の値と、第２内周部Ｂ２の半径ｒ２との値を一致させている。
【００３２】
〔連結のための操作〕
前記セグメントＳの連結面同士が密接する状態で嵌合部材Ｍと被嵌合部材Ｆとが嵌合するよう、夫々が位置を設定してセグメントＳの連結面に配置されている。そして、セグメント同士を連結する際には、図２に示すように、嵌合体軸芯Ｘと筒状体軸芯Ｙとを同一軸芯状に配置し、夫々が嵌合する方向に相対移動させることにより、図３、図４、図９に示すように、筒状体１２の被嵌合空間Ｖに対して嵌合体３が嵌り込み、夫々が密接状態に達して連結が完了する。
【００３３】
このように連結を行う際、あるいは、連結を行った後において、セグメントＳの製作誤差等に起因して、セグメント同士がトンネル軸芯Ｚと平行する軸芯で折れ曲がり方向に変位する場合でも、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの内部で嵌合体３が僅かに回転できるので、無理な力を作用させることなく、セグメント同士の姿勢変化を許すものとなっており、しかも、セグメント同士を引き離す方向に強い力が作用した場合には、嵌合体３の第２嵌合部Ａ２と筒状体１２の第２内周部Ｂ２とが圧接するものの、夫々の半径の値が大きいため、筒状体１２のスリット１３を拡大する方向への分力が小さく、スリット１３を拡大させず、変形や破壊を招くことなく強固な連結状態を維持するのである。
【００３４】
特に、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とが滑らかに連なる形状となるよう被嵌合空間Ｖが形成されているので、嵌合体３と筒状体１２との間で大きな力が作用して、筒状体１２に大きな応力が作用することがあっても、その応力が特定の部位に集中する現象を回避して筒状体１２の破壊を阻止するものとなっている。更に、筒状体１２に対して底壁１４を形成し、しかも、筒状体１２の開口の側の厚みＴ１を底壁１４の側の厚みＴ２より厚くしたので、被嵌合部材Ｆ全体を大型化、重量化を招くことなく強度を高めるものにして、嵌合体３からスリット１３を拡大する方向に強い力が作用した場合でも、筒状体１２の変形や破壊を阻止するものとなっている。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する（この第２の実施の形態では前記第１実施の形態と同じ機能を有するものには、第１実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００３６】
図１０〜図１２に示すように、連結手段は、複数のセグメントＳの周方向で対向する面の夫々に対して固設された鉄製の被嵌合部材Ｆと、一対の被嵌合部材Ｆに嵌合してセグメントＳを連結する鉄製の嵌合部材Ｍとでコッター式に構成されている。この連結手段は、嵌合部材Ｍの嵌合体軸芯Ｘと、被嵌合部材Ｆの筒状軸芯Ｙとをトンネル軸芯Ｚに平行する姿勢に設定し、嵌合部材Ｍの嵌合体３を筒状体１２に挿入することより夫々のセグメントＳを連結するよう機能する。
【００３７】
〔嵌合部材〕
前記嵌合部材Ｍは、板状の支持体２の両端部に対して該支持体２の板厚より大径で、かつ、該支持体２の板幅方向に沿う姿勢の軸芯Ｘ（嵌合体軸芯Ｘ）を有する棒状の嵌合体３を一体形成したものである。前記嵌合体軸芯Ｘは、支持体２の板幅方向と平行姿勢で、嵌合体３の略中央位置を通過する位置に設定されている。
【００３８】
前記嵌合体３は、全体的に挿入方向での先端側を後端側より大径化する截頭円錐形に近似する形状に成形されている。又、この第２の実施の形態においても第１の実施の形態で説明したものと同様に嵌合体３の断面形状が設定され、その略中心位置に軸芯Ｘの位置が設定されている。
【００３９】
更に、前記アンカー部材１にはアンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部４が形成され、このアンカー部材１と、雌ネジ部４に螺合連結したアンカー筋ＲｅとがセグメントＳのコンクリートに埋設されている。
【００４０】
〔被嵌合部材〕
前記被嵌合部材Ｆは、第１の実施の形態で説明したものと基本的に同じ構造を具備している。
【００４１】
〔連結のための操作〕
前記被嵌合部材Ｆの筒状体１２は、セグメントＳの連結面同士を接触させた状態で、夫々のスリット同士の間に隙間が形成されるよう相対的な位置関係を設定してあり、セグメント同士を連結する際には、図１０において仮想線で示すように、嵌合体軸芯Ｘと筒状体軸芯Ｙとを同一軸芯状に配置し、嵌合部材Ｍを被嵌合部材Ｆの側に移動させることにより、図１０に実線で示す状態、及び、図１１示す如く、筒状体１２の被嵌合空間Ｖに対して嵌合体３が密接する状態で嵌り込んで連結が完了する。
【００４２】
そして、このように連結を行う際、あるいは、連結を行った後において、セグメントＳの製作誤差等に起因して、セグメント同士がトンネル軸芯Ｚと平行する軸芯で折れ曲がり方向に変位する場合でも、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの内部で嵌合体３が僅かに回転できるので、無理な力が作用させることなく、セグメント同士の姿勢変位を許すものとなりっており、しかも、セグメント同士を引き離す方向に強い力が作用した場合には、嵌合体３の第２嵌合部Ａ２と筒状体１２の第２内周部Ｂ２とが圧接するものの、夫々の半径の値が大きいため、筒状体１２のスリット１３を拡大する方向への分力が小さく、スリット１３を拡大させず、変形や破壊を招くことなく強固な連結状態を維持するのである。
【００４３】
又、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とが滑らかに連なる形状となるよう被嵌合空間Ｖが形成されているので、嵌合体３と筒状体１２との間で大きな力が作用して、筒状体１２に大きな応力が作用することがあっても、その応力が特定の部位に集中する現象を回避して筒状体１２の破壊を阻止するものとなっている。更に、筒状体１２に対して底壁１４を形成し、しかも、筒状体１２の開口の側の厚みＴ１を底壁１４の側の厚みＴ２より厚くしたので、被嵌合部材Ｆ全体を大型化、重量化を招くことなく強度を高めるものにして、嵌合体３からスリット１３を拡大する方向に強い力が作用した場合でも、筒状体１２の変形や破壊を阻止するものとなっている。
【００４４】
〔別実施の形態〕
本発明は上記第１、第２実施の形態以外に、例えば、以下のように構成することが可能である（この別実施の形態では前記第１実施の形態と同じ機能を有するものには、第１実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００４５】
（イ）図１３に示すように、前記被嵌合部材Ｆの筒状体１２の筒状体軸芯Ｙに沿う方向視において、第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とで挟まれる位置において第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の両端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の両端部とを略直線状に結ぶ内壁部Ｂ３を形成する。つまり、第１内周部Ｂ１は、被嵌合空間Ｖの略中央部を中心としてスリット１３と反対側に位置する半円状（円弧状）の領域ｂ１において半径ｒ１となる円滑な面として形成されている。第２内周部Ｂ２は、スリット１３が位置する側の円弧状の領域ｂ２において被嵌合空間Ｖの外部を中心とする半径ｒ２となる円滑な面として形成されている。内壁部Ｂ３は、第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２との中間位置の領域ｂ３において平面として形成されている。そして、同図から明らかなように第１内周部Ｂ１の半径ｒ１と比較して第２内周部Ｂ２の半径ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定しているのである。
【００４６】
この構成によると、第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の端部とを内壁部Ｂ３で結ぶ形態となるので、この構造は、第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の端部とを直接結ぶ断面形状の構造のものと比較して、筒状体１２の内周を滑らかに形成するものとなり、被嵌合部材Ｆと嵌合部材Ｍとを引き離す方向に力が作用し、この力に起因する分力によってスリットを拡大する方向に筒状体を変形させる力が作用した場合にも、筒状体１２に対する応力集中を回避して、筒状体１２を破壊し難いものになる。
【００４７】
（ロ）コンクリートで成るセグメントに代えて、鋼板や鋳鉄で製作されたセグメントに対して本発明の連結部構造を用いる場合も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のトンネルリングを構成する複数のセグメントを示す斜視図
【図２】 第１の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す断面図
【図３】 第１の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す縦断面図
【図４】 第１の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す横断面図
【図５】 第１の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す斜視図
【図６】 第１の実施の形態の筒状体のスリットの形状を示す側面図及び筒状体の断面形状を示す断面図
【図７】 第１の実施の形態の嵌合体の形状を示す図
【図８】 第１の実施の形態の筒状体の被嵌合空間の形状を示す図
【図９】 第１の実施の形態の嵌合状態の筒状体と嵌合体とを示す図
【図１０】 第２の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す縦断面図
【図１１】 第２の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す横断面図
【図１２】 第２の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す斜視図
【図１３】 別実施の形態の筒状体の嵌合空間の形状を示す図
【符号の説明】
２ 支持体
３ 嵌合体
１２ 筒状体
１３ スリット
Ｆ 被嵌合部材
Ｍ 嵌合部材
Ｓ セグメント
Ｖ 被嵌合空間
Ｘ 軸芯
Ｙ 軸芯
Ｚ トンネル軸芯
Ｂ１ 第１内周部
Ｂ２ 第２内周部
Ｂ３ 内壁部
ｒ１ 第１内周部の半径
ｒ２ 第２内周部の半径
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの周方向に隣接して組付けられる複数のセグメントの連結部位に嵌合部材と被嵌合部材とで成る連結手段が配置されると共に、前記嵌合部材が、板状の支持体の先端に対して該支持体の板厚より大径で、かつ、該支持体の板幅方向に沿う姿勢の軸芯を有する棒状の嵌合体を備えて構成され、前記被嵌合部材が、前記嵌合部材が嵌り込む被嵌合空間を有し、かつ、前記支持体が挿通するよう嵌合空間の軸芯に沿うスリットを形成した筒状体を備えて構成され、この筒状体の被嵌合空間の開口側から前記嵌合体を挿入することによりセグメント同士を連結するセグメントの連結部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、上記のように構成されたセグメントの連結部構造として、セグメント（２）の周方向で対向する連結面（２ａ）の一方に備えたメス型連結具（５）（本発明の被嵌合部材）と、連結面（２ａ）の他方に備えたオス型連結具（６）（本発明の嵌合部材）とで構成された連結構造（１）が存在する。この連結構造（１）では、メス型連結具（５）のアンカー部（５ａ）をセグメント（２）に埋設し、スリット（９）と嵌合孔（４）（本発明の被嵌合空間）とを形成した截頭円錐形の筒状となる本体部（５ｂ）を連結面（２ａ）の側に露出し、又、オス型連結具（６）のアンカー部（６ａ）をセグメント（２）に埋設し、截頭円錐形の本体部（６ｂ）を連結面（２ａ）の側に露出している。そして、セグメント（２）を連結する際には、セグメント（２）をトンネル軸方向に移動させることにより、両セグメント（２）の連結面（２ａ）を接触させた状態でオス型連結具（６）の本体部（６ｂ）をメス型連結具（５）の本体部（５ｂ）の嵌合孔（４）に挿入して連結状態に達するよう構成されている（例えば、特許文献１参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００３】
又、本発明に関連する技術として、セグメントの対向する面の一方に備えた雌部材（１）（本発明の被嵌合部材）と、セグメントの対向する面の他方に備えた雄部材（２）とで構成された締結具が存在する。この締結具では雌部材（１）に対してスリットを有した収容穴（１Ａ）が形成され、この雌部材（１）の取着穴（１Ｃ）に螺設した背筋（Ｋ）をセグメントに埋設固着するよう構成され、雄部材（２）に対して広幅部位（２ａ）を突設し、埋設部（２Ｂ）の取着穴（２Ｃ）に螺設した背筋（Ｋ）をセグメントに埋設固着するよう構成されている。そして、セグメントを連結する際には雌部材（１）と雄部材（２）とを対向させた状態で相対的に移動させることにより雌部材（１）の収容穴（１Ａ）に雄部材（２）の広幅部位（２ａ）が入り込んで連結状態に達するよう構成されている（例えば、特許文献２参照・番号は文献中のものを引用）。
【０００４】
【特許文献１】
特許第３０１００１１号明細書
【特許文献２】
特開２００２‐２９５１８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に記載されたメス型連結具について考えるに、この特許文献１のメス型連結具は軸芯に沿う方向視で、略円形となる筒状の部材に対して軸芯に沿う方向にスリットを形成した構造であるので、このメス型連結具の本体部に対してオス型連結具の本体部を挿入した連結状態において、メス型連結具とオス型連結具とを引き離す方向に強い力が作用した場合には、メス型連結具の本体部のスリットの部位が拡大する方向に本体部が変形して適正な連結状態を維持できないことも考えられる。このようにスリットの部位が拡大する理由としては、夫々を引き離す方向に力が作用した場合には、円筒状に形成されたメス型連結具の本体部の内周面のうち、スリットが形成された側に対して、円柱状に形成されたオス型連結部の本体部の外面が圧接し、この圧接力がメス型連結具に対してスリット部の間隔を拡大させる方向への分力を発生させることに起因している。
【０００６】
この不都合を解消するために、高強度、高弾性となる性質の材料を用いることも考えられるが、製造工程の複雑化や製造コストの上昇を招くものとなる。特に、メス型連結具に対して前述した分力に起因して大きい曲げモーメントが作用した場合には、既存の材料では弾性域を超え、塑性変形を生ずることや破壊することもある。この塑性変形や破壊を防止するために大きい肉厚の連結具を用いることも考えられるが、連結具の大型化を招来するものであった。
【０００７】
そこで、特許文献２に記載されるように、雌部材に対して略矩形となる収容穴を形成し、この収容穴に対して雄部材を収容して連結するものを用いることも考えられる。この特許文献２のように略平坦となる姿勢（引き離し方向に作用する力の方向と直交する姿勢）の部位にスリットを形成したものでは、引き離し方向に強い力が作用した場合にも、スリットを拡大させる方向への分力が殆ど作り出されないと云う良好な面がある。しかしながら、このような構造の連結具を用いたもので、メス型連結具とオス型連結具とを引き離す方向に強い力が作用した場合には、スリットを拡大させる不都合は抑制される反面、収容穴のコーナの部位に対して応力が集中し、この部位にクラックを発生させる等、雌部材を破損させる不都合に繋がりやすく改善の余地がある。
【０００８】
又、周方向の端部に嵌合部材と被嵌合部材とを備えたセグメントを考えるに、このセグメントの製造時には、嵌合部材と被嵌合部材とセグメントとの相対的な位置関係が適正な位置から微妙に変化することもある。この変化量は予め想定された誤差として許容される必要性があり、特に、セグメントの組付け時にはセグメント同士が連結手段の部位でトンネル軸と平行する軸芯で僅かに折れ曲がる方向に向けて僅かに変位させることが必要となる。このことを考えると、特許文献２のようにセグメントの連結部位において、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位量が殆ど得られないものと比較して、特許文献１のようにメス型連結具とオス型連結具との間で折れ曲がり方向への変位が許される技術が有効と考えられる。又、ＲＣセグメントの場合には、製作誤差や施工誤差がラフに設定されることも多く、連結具に対して異常な力を更に強く作用させる点において改善の余地があった。
【０００９】
本発明の目的は、セグメント同士を引き離す方向に力が作用した場合にも、連結状態を維持しながら、セグメントの組付け時には、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許す連結部構造を合理的に構成する点にある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
トンネルの周方向に隣接して組付けられる複数のセグメントの連結部位に嵌合部材と被嵌合部材とで成る連結手段が配置されると共に、前記嵌合部材が、板状の支持体の先端に対して該支持体の板厚より大径で、かつ、該支持体の板幅方向に沿う姿勢の軸芯を有する棒状の嵌合体を備えて構成され、前記被嵌合部材が、前記嵌合部材が嵌り込む被嵌合空間を有し、かつ、前記支持体が挿通するよう前記被嵌合空間の軸芯に沿うスリットを形成した筒状体を備えて構成され、この筒状体の被嵌合空間の開口側から前記嵌合体を挿入することによりセグメント同士を連結するセグメントの連結部構造において、前記被嵌合空間の軸芯と直交する仮想平面で前記筒状体を切断した際における該筒状体の断面において、前記スリットと対向する側に位置する第１内周部が設定された半径となる円弧状に形成され、前記スリットが形成された側で前記スリットを挟む領域に位置する第２内周部が、前記半径より大きい値の半径となる円弧状に形成されている点にある。
【００１１】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、被嵌合部材の筒状体に対して嵌合部材の嵌合体を挿入して連結した状態において、夫々を引き離す方向に強い力が作用した場合には、筒状体の内周面のうち、スリットが形成された側の第２内周部に対して嵌合体が圧接することになる。この第２内周部はスリットと対向する側に位置する第１内周部の半径より大きい値の半径の円弧状に形成されているので、例えば、筒状体全体を円筒状に形成したものと比較して、スリットを拡大させる方向に筒状体に作用する分力を小さくでき、しかも、被嵌合空間の断面形状を矩形に形成したものと比較するとコーナ部が存在しないので、応力集中による破損も抑制される。更に、断面形状が異なる２つの円弧状を組み合わせた形状に筒状体の内面が形成されているので、この筒状体によって形成される被嵌合空間に挿入した嵌合体は、その軸芯周りに回転できるものであり、この回転によりセグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許す。その結果、セグメント同士を引き離す方向に力が作用した場合には、被嵌合部材の筒状体の大型化を招来することなく、連結手段の変形や破壊を回避して連結状態を維持するものでありながら、セグメントの組付け時には、セグメント同士の折れ曲がり方向への変位を許して組立性能を高くする連結部構造が合理的に構成された。
【００１２】
本発明の請求項２に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１記載のセグメントの連結部構造において、前記被嵌合空間の軸芯に沿う方向視において、前記第１内周部と前記第２内周部とで挟まれる位置において前記第１内周部の円弧状内周面の両端部と前記第２内周部の円弧状内周面の両端部とを略直線状に結ぶ内壁部を形成してある点にある。
【００１３】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、第１内周部の円弧状内周面の端部と第２内周部の円弧状内周面の端部とを略直線的に結ぶ形状となるので、第１内周部の円弧状内周面の端部と第２内周部の円弧状内周面の端部とを直接結ぶ断面形状と比較して、筒状体の内周を滑らかに形成するものとなり、被嵌合部材と嵌合部材とを引き離す方向に力が作用し、この力に起因する分力によってスリットを拡大する方向に筒状体を変形させる力が作用した場合にも、応力集中を回避できるものとなる。その結果、被嵌合部材の筒状体を一層破壊し難いものとなった。
【００１４】
本発明の請求項３に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１又は２記載のセグメントの連結部構造において、前記嵌合体が、前記前記挿入方向での先端側を後端側より小径化する形状に成形され、前記筒状体の被嵌合空間が、前記嵌合体の挿入方向での上手側が下手側より開口径が大径化する形状に形成されている点にある。
【００１５】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、筒状体の被嵌合空間に対して嵌合体を挿入した場合には深く挿入するほど筒状体の内面に対して被嵌合体の外面が密着し、連結部位におけるガタツキを完全に取り除くことも可能となる。その結果、強固な連結状態を実現するものとなった。
【００１６】
本発明の請求項４に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造において、前記複数のセグメントの周方向で対向する面の一方に対して前記嵌合部材を固設し、前記複数のセグメントの対向する面の他方に対して前記被嵌合部材を固設すると共に、前記嵌合部材の軸芯と、前記被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定してある点にある。
【００１７】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、セグメントをトンネル軸に沿って移動させることにより、セグメントの周方向での端部に配置された被嵌合部材と嵌合部材とが嵌合状態に達し、セグメント同士を連結する。その結果、セグメントの組付け時の移動操作によってセグメント同士の連結を実現するものとなった。
【００１８】
本発明の請求項５に係るセグメントの連結部構造の特徴、作用・効果は次の通りである。
〔特徴〕
請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造において、前記複数のセグメントの周方向で対向する面の夫々に対して前記被嵌合部材を固設し、かつ、この被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定すると共に、前記嵌合部材が、前記支持体の両端部夫々に対して前記嵌合部材を平行姿勢で形成してある点にある。
【００１９】
〔作用・効果〕
上記特徴によると、セグメントの連結面を突き合わせた状態で、夫々のセグメントの被嵌合部材に対して、嵌合部材を挿入することにより、この嵌合部材を構成する一対の嵌合体が被嵌合部材の筒状体に挿入され、この一対の嵌合体同士を連結する板状の支持体によってセグメント同士を連結するものとなる。その結果、セグメントを適正な組付け位置に配置した状態でセグメント同士を連結できるものとなった。
【００２０】
【発明の実施の形態】
〔第１の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、トンネルの内周に配置されるトンネルリングＴＲが、複数のコンクリート製の複数のセグメントＳを周方向に隣接して組付けることによって形成されている。夫々のセグメントＳは周方向の端部に配置した連結手段によってボルトレスで連結されている。
【００２１】
図１〜図６に示すように、前記連結手段は、前記セグメントＳの周方向で対向する面の一方に固設された鉄製の嵌合部材Ｍと、前記セグメントＳの周方向で対向する面の他方に固設された鉄製の被嵌合部材Ｆとで構成されている。この連結手段は、前記嵌合部材Ｍの嵌合体軸芯Ｘと、被嵌合部材Ｆの筒状体軸芯Ｙとをトンネル軸芯Ｚに平行する姿勢に設定し、隣接するセグメントＳをトンネル軸Ｚに沿って相対移動させることによりセグメントＳ同士を連結する機能を有している。
【００２２】
〔嵌合部材〕
前記嵌合部材Ｍは、アンカー部材１と一体形成した板状の支持体２の先端に対して該支持体２の板厚より大径で、かつ、該支持体２の板幅方向に沿う姿勢の軸芯Ｘ（前記嵌合体軸芯Ｘ）を有する棒状の嵌合体３を一体形成して成っている。前記嵌合体軸芯Ｘは、支持体２の板幅方向と平行姿勢で、嵌合体３の略中央位置を通過する位置に設定されている。
【００２３】
前記嵌合体３は、全体的に挿入方向での先端側を後端側より小径化する截頭円錐形に近似する形状に成形され、嵌合体軸芯Ｘと直交する姿勢の仮想平面で切断した何れの箇所の断面においても図７に示す形状となるよう成形されている。つまり、この嵌合体３において支持体２と反対側（対向する側）に支持体２の延出方向に対して直交する姿勢の平面Ａｔを形成し、この平面Ａｔを挟む領域に円弧状の一対の第１嵌合部Ａ１を形成し、この第１嵌合部Ａ１の外端部には支持体２の延出方向と平行する姿勢の平面Ａｓを形成し、更に、支持体２の側において支持体２を挟む領域に位置する第２嵌合部Ａ２を形成している。
【００２４】
前記第１嵌合部Ａ１は、嵌合体３の略中央部を中心として支持体２と反対側に位置する領域ａ１において半径Ｒ１となる円滑な面として形成され、前記第２嵌合部Ａ２は、支持体２が位置する側の円弧状の領域ａ２において嵌合体３の外部を中心とする半径Ｒ２となる円滑な面として形成されている。そして、第１嵌合部Ａ１の半径Ｒ１と比較して、第２嵌合部Ａ２の半径Ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定している。又、この嵌合体３の断面の略中央位置を通過し、嵌合体３の長手方向に沿う姿勢となるよう前記嵌合体軸芯Ｘが設定されている。
【００２５】
更に、前記アンカー部材１にはアンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部４が形成され、このアンカー部材１と、雌ネジ部４に螺合連結したアンカー筋ＲｅとがセグメントＳのコンクリートに埋設されている。
【００２６】
〔被嵌合部材〕
前記被嵌合部材Ｆは、アンカー部材１１と有底の筒状体１２とを一体形成して成り、この筒状体１２は、前記嵌合体３が嵌り込む被嵌合空間Ｖを有し、かつ、この被嵌合空間Ｖの長手方向に沿う姿勢のスリット１３と、底壁１４とを備えている。前記筒状体軸芯Ｙは、筒状体１２の長手方向と平行姿勢で筒状体１２の中央（被嵌合空間Ｖの中央）を通過する位置に設定されている。
【００２７】
前記被嵌合空間Ｖは、前記嵌合体３の挿入方向での上手側（開口側）の開口径（内径）ほど、下手側の開口径（内径）より大径化する内面形状に形成され、図６（ロ）に示すように、開口側における筒状体１２の厚みＴ１を、底壁側の筒状体１２の厚みＴ２より厚く設定している。又、図２に示すように、前記スリット１３の長さＬを、前記開口から前記底壁１４の内面位置までの距離と等しく設定し、前記底壁１４の中央部には円形の孔部１４Ａを形成している。尚、スリット１３の長さＬを、開口から底壁１４の内面位置より短い長さに設定して良く、この筒状体１２を底壁１４を備えない形状に形成しても良い。
【００２８】
図８に示すように、前記筒状体軸芯Ｙと直交する仮想平面で前記筒状体１２を切断した際における該筒状体１２の断面において、前記スリット１３と反対側（対向する側）に位置する第１内周部Ｂ１の半径ｒ１と比較して、スリット１３の側においてスリット１３を挟む領域に位置する第２内周部Ｂ２の半径ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定してる。
【００２９】
つまり、第１内周部Ｂ１は、被嵌合空間Ｖの略中央部を中心としてスリット１３の反対側に位置する半円状（円弧状）の領域ｂ１において半径ｒ１となる円滑な面として形成されている。第２内周部Ｂ２は、スリット１３が位置する側の円弧状の領域ｂ２において被嵌合空間Ｖの外部を中心とする半径ｒ２となる円滑な面として形成されている。そして、半径ｒ１より半径ｒ２の値を大きく設定している。尚、この筒状体１２の開口空間の略中央位置を通過し、筒状体１２の長手方向に沿う姿勢となる筒状体軸芯Ｙが想定されている。
【００３０】
前記アンカー部材１１には、アンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部１５が形成され、このアンカー部材１１と、雌ネジ部１５に螺合するアンカー筋Ｒｅとがセグメントのコンクリートに埋設されている。
【００３１】
又、筒状体１２に嵌合体３が嵌合した状態において、夫々が良好な嵌合状態を維持するよう、図７〜図９に示すように、密接部位における第１嵌合部Ａ１の半径Ｒ１の値と、第１内周部Ｂ１の半径ｒ１との値を一致させ、かつ、第２嵌合部Ａ２の半径Ｒ２の値と、第２内周部Ｂ２の半径ｒ２との値を一致させている。
【００３２】
〔連結のための操作〕
前記セグメントＳの連結面同士が密接する状態で嵌合部材Ｍと被嵌合部材Ｆとが嵌合するよう、夫々が位置を設定してセグメントＳの連結面に配置されている。そして、セグメント同士を連結する際には、図２に示すように、嵌合体軸芯Ｘと筒状体軸芯Ｙとを同一軸芯状に配置し、夫々が嵌合する方向に相対移動させることにより、図３、図４、図９に示すように、筒状体１２の被嵌合空間Ｖに対して嵌合体３が嵌り込み、夫々が密接状態に達して連結が完了する。
【００３３】
このように連結を行う際、あるいは、連結を行った後において、セグメントＳの製作誤差等に起因して、セグメント同士がトンネル軸芯Ｚと平行する軸芯で折れ曲がり方向に変位する場合でも、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの内部で嵌合体３が僅かに回転できるので、無理な力を作用させることなく、セグメント同士の姿勢変化を許すものとなっており、しかも、セグメント同士を引き離す方向に強い力が作用した場合には、嵌合体３の第２嵌合部Ａ２と筒状体１２の第２内周部Ｂ２とが圧接するものの、夫々の半径の値が大きいため、筒状体１２のスリット１３を拡大する方向への分力が小さく、スリット１３を拡大させず、変形や破壊を招くことなく強固な連結状態を維持するのである。
【００３４】
特に、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とが滑らかに連なる形状となるよう被嵌合空間Ｖが形成されているので、嵌合体３と筒状体１２との間で大きな力が作用して、筒状体１２に大きな応力が作用することがあっても、その応力が特定の部位に集中する現象を回避して筒状体１２の破壊を阻止するものとなっている。更に、筒状体１２に対して底壁１４を形成し、しかも、筒状体１２の開口の側の厚みＴ１を底壁１４の側の厚みＴ２より厚くしたので、被嵌合部材Ｆ全体を大型化、重量化を招くことなく強度を高めるものにして、嵌合体３からスリット１３を拡大する方向に強い力が作用した場合でも、筒状体１２の変形や破壊を阻止するものとなっている。
【００３５】
〔第２の実施の形態〕
以下、本発明の第１の実施の形態を図面に基づいて説明する（この第２の実施の形態では前記第１実施の形態と同じ機能を有するものには、第１実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００３６】
図１０〜図１２に示すように、連結手段は、複数のセグメントＳの周方向で対向する面の夫々に対して固設された鉄製の被嵌合部材Ｆと、一対の被嵌合部材Ｆに嵌合してセグメントＳを連結する鉄製の嵌合部材Ｍとでコッター式に構成されている。この連結手段は、嵌合部材Ｍの嵌合体軸芯Ｘと、被嵌合部材Ｆの筒状軸芯Ｙとをトンネル軸芯Ｚに平行する姿勢に設定し、嵌合部材Ｍの嵌合体３を筒状体１２に挿入することより夫々のセグメントＳを連結するよう機能する。
【００３７】
〔嵌合部材〕
前記嵌合部材Ｍは、板状の支持体２の両端部に対して該支持体２の板厚より大径で、かつ、該支持体２の板幅方向に沿う姿勢の軸芯Ｘ（嵌合体軸芯Ｘ）を有する棒状の嵌合体３を一体形成したものである。前記嵌合体軸芯Ｘは、支持体２の板幅方向と平行姿勢で、嵌合体３の略中央位置を通過する位置に設定されている。
【００３８】
前記嵌合体３は、全体的に挿入方向での先端側を後端側より大径化する截頭円錐形に近似する形状に成形されている。又、この第２の実施の形態においても第１の実施の形態で説明したものと同様に嵌合体３の断面形状が設定され、その略中心位置に軸芯Ｘの位置が設定されている。
【００３９】
更に、前記アンカー部材１にはアンカー筋Ｒｅが螺合する雌ネジ部４が形成され、このアンカー部材１と、雌ネジ部４に螺合連結したアンカー筋ＲｅとがセグメントＳのコンクリートに埋設されている。
【００４０】
〔被嵌合部材〕
前記被嵌合部材Ｆは、第１の実施の形態で説明したものと基本的に同じ構造を具備している。
【００４１】
〔連結のための操作〕
前記被嵌合部材Ｆの筒状体１２は、セグメントＳの連結面同士を接触させた状態で、夫々のスリット同士の間に隙間が形成されるよう相対的な位置関係を設定してあり、セグメント同士を連結する際には、図１０において仮想線で示すように、嵌合体軸芯Ｘと筒状体軸芯Ｙとを同一軸芯状に配置し、嵌合部材Ｍを被嵌合部材Ｆの側に移動させることにより、図１０に実線で示す状態、及び、図１１示す如く、筒状体１２の被嵌合空間Ｖに対して嵌合体３が密接する状態で嵌り込んで連結が完了する。
【００４２】
そして、このように連結を行う際、あるいは、連結を行った後において、セグメントＳの製作誤差等に起因して、セグメント同士がトンネル軸芯Ｚと平行する軸芯で折れ曲がり方向に変位する場合でも、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの内部で嵌合体３が僅かに回転できるので、無理な力が作用させることなく、セグメント同士の姿勢変位を許すものとなりっており、しかも、セグメント同士を引き離す方向に強い力が作用した場合には、嵌合体３の第２嵌合部Ａ２と筒状体１２の第２内周部Ｂ２とが圧接するものの、夫々の半径の値が大きいため、筒状体１２のスリット１３を拡大する方向への分力が小さく、スリット１３を拡大させず、変形や破壊を招くことなく強固な連結状態を維持するのである。
【００４３】
又、筒状体１２の被嵌合空間Ｖの第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とが滑らかに連なる形状となるよう被嵌合空間Ｖが形成されているので、嵌合体３と筒状体１２との間で大きな力が作用して、筒状体１２に大きな応力が作用することがあっても、その応力が特定の部位に集中する現象を回避して筒状体１２の破壊を阻止するものとなっている。更に、筒状体１２に対して底壁１４を形成し、しかも、筒状体１２の開口の側の厚みＴ１を底壁１４の側の厚みＴ２より厚くしたので、被嵌合部材Ｆ全体を大型化、重量化を招くことなく強度を高めるものにして、嵌合体３からスリット１３を拡大する方向に強い力が作用した場合でも、筒状体１２の変形や破壊を阻止するものとなっている。
【００４４】
〔別実施の形態〕
本発明は上記第１、第２実施の形態以外に、例えば、以下のように構成することが可能である（この別実施の形態では前記第１実施の形態と同じ機能を有するものには、第１実施の形態と共通の番号、符号を付している）。
【００４５】
（イ）図１３に示すように、前記被嵌合部材Ｆの筒状体１２の筒状体軸芯Ｙに沿う方向視において、第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２とで挟まれる位置において第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の両端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の両端部とを略直線状に結ぶ内壁部Ｂ３を形成する。つまり、第１内周部Ｂ１は、被嵌合空間Ｖの略中央部を中心としてスリット１３と反対側に位置する半円状（円弧状）の領域ｂ１において半径ｒ１となる円滑な面として形成されている。第２内周部Ｂ２は、スリット１３が位置する側の円弧状の領域ｂ２において被嵌合空間Ｖの外部を中心とする半径ｒ２となる円滑な面として形成されている。内壁部Ｂ３は、第１内周部Ｂ１と第２内周部Ｂ２との中間位置の領域ｂ３において平面として形成されている。そして、同図から明らかなように第１内周部Ｂ１の半径ｒ１と比較して第２内周部Ｂ２の半径ｒ２が大きくなるよう、その断面形状を設定しているのである。
【００４６】
この構成によると、第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の端部とを内壁部Ｂ３で結ぶ形態となるので、この構造は、第１内周部Ｂ１の円弧状内周面の端部と第２内周部Ｂ２の円弧状内周面の端部とを直接結ぶ断面形状の構造のものと比較して、筒状体１２の内周を滑らかに形成するものとなり、被嵌合部材Ｆと嵌合部材Ｍとを引き離す方向に力が作用し、この力に起因する分力によってスリットを拡大する方向に筒状体を変形させる力が作用した場合にも、筒状体１２に対する応力集中を回避して、筒状体１２を破壊し難いものになる。
【００４７】
（ロ）コンクリートで成るセグメントに代えて、鋼板や鋳鉄で製作されたセグメントに対して本発明の連結部構造を用いる場合も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 第１の実施の形態のトンネルリングを構成する複数のセグメントを示す斜視図
【図２】 第１の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す断面図
【図３】 第１の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す縦断面図
【図４】 第１の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す横断面図
【図５】 第１の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す斜視図
【図６】 第１の実施の形態の筒状体のスリットの形状を示す側面図及び筒状体の断面形状を示す断面図
【図７】 第１の実施の形態の嵌合体の形状を示す図
【図８】 第１の実施の形態の筒状体の被嵌合空間の形状を示す図
【図９】 第１の実施の形態の嵌合状態の筒状体と嵌合体とを示す図
【図１０】 第２の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す縦断面図
【図１１】 第２の実施の形態の嵌合状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す横断面図
【図１２】 第２の実施の形態の分離状態の嵌合部材と被嵌合部材とを示す斜視図
【図１３】 別実施の形態の筒状体の嵌合空間の形状を示す図
【符号の説明】
２ 支持体
３ 嵌合体
１２ 筒状体
１３ スリット
Ｆ 被嵌合部材
Ｍ 嵌合部材
Ｓ セグメント
Ｖ 被嵌合空間
Ｘ 軸芯
Ｙ 軸芯
Ｚ トンネル軸芯
Ｂ１ 第１内周部
Ｂ２ 第２内周部
Ｂ３ 内壁部
ｒ１ 第１内周部の半径
ｒ２ 第２内周部の半径
Claims (5)
- トンネルの周方向に隣接して組付けられる複数のセグメントの連結部位に嵌合部材と被嵌合部材とで成る連結手段が配置されると共に、前記嵌合部材が、板状の支持体の先端に対して該支持体の板厚より大径で、かつ、該支持体の板幅方向に沿う姿勢の軸芯を有する棒状の嵌合体を備えて構成され、前記被嵌合部材が、前記嵌合部材が嵌り込む被嵌合空間を有し、かつ、前記支持体が挿通するよう前記被嵌合空間の軸芯に沿うスリットを形成した筒状体を備えて構成され、この筒状体の被嵌合空間の開口側から前記嵌合体を挿入することによりセグメント同士を連結するセグメントの連結部構造であって、
前記被嵌合空間の軸芯と直交する仮想平面で前記筒状体を切断した際における該筒状体の断面において、前記スリットと対向する側に位置する第１内周部が設定された半径となる円弧状に形成され、前記スリットが形成された側で前記スリットを挟む領域に位置する第２内周部が、前記半径より大きい値の半径となる円弧状に形成されているセグメントの連結部構造。 - 前記被嵌合空間の軸芯に沿う方向視において、前記第１内周部と前記第２内周部とで挟まれる位置において前記第１内周部の円弧状内周面の両端部と前記第２内周部の円弧状内周面の両端部とを略直線状に結ぶ内壁部を形成してある請求項１記載のセグメントの連結部構造。
- 前記嵌合体が、前記挿入方向での先端側を後端側より小径化する形状に成形され、前記筒状体の被嵌合空間が、前記嵌合体の挿入方向での上手側が下手側より開口径が大径化する形状に形成されている請求項１又は２記載のセグメントの連結部構造。
- 前記複数のセグメントの周方向で対向する面の一方に対して前記嵌合部材を固設し、前記複数のセグメントの対向する面の他方に対して前記被嵌合部材を固設すると共に、前記嵌合部材の軸芯と、前記被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定してある請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造。
- 前記複数のセグメントの周方向で対向する面の夫々に対して前記被嵌合部材を固設し、かつ、この被嵌合部材の被嵌合空間の軸芯をトンネル軸芯と平行する姿勢に設定すると共に、前記嵌合部材が、前記支持体の両端部夫々に対して前記嵌合部材を平行姿勢で形成してある請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結部構造。
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