JP4346755B2 - 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、トンネル等の構築に用いられる鋼板製のセグメントに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
鋼製セグメントとして、図10に示すように、トンネル構築方向の前後一対の円弧状の主桁板1,1と、ボルト挿通孔2aを有する左右一対の継手板2,2(図10では右又は左の1個の継手板2しか示されていない。)とをほぼ四角形に結合し、主桁板1,1と継手板2,2の外周側にスキンプレート3を円弧状に張設したものが知られている。
【0003】
この従来の鋼製セグメントSは、互いに突き合わされた継手板2,2のボルト挿通孔2a,2aにボルト5を挿通させてナット6を締め付けることにより、2枚の鋼製セグメントS,Sどうしを周方向に一体に接合する構造となっている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鋼製セグメントSは、上に述べたようにボルト5の締付力を継手板2が直接受ける構造のため、強固な接合力を得にくいという問題点がある。
このため、継手板2の厚さを厚くしたり、ボルト挿通孔2aの数を多くして多数のボルト5で接合するなどの手段が講じられている。
しかし、接合強度を継手板2の厚さのみに依存する前者の場合は合理性に欠け、製造コストが高くなる。また後者の場合は、多数のボルト挿通孔2aの形成によって継手板2の強度が弱まる矛盾が生じ、また多数のボルト5を使用する関係から接合に手間がかかる。
【0005】
ところで、鋼製セグメントSで構築されたトンネルが水路であって、その中心から外方に向う水圧によってセグメントSに周方向の大きい引張力がかかるような場合であると、前記の欠陥は大きくなり、継手板2の局部的な変形等によって止水性が著しく低下する。
【0006】
本発明の課題は上記従来の問題点を解決することであり、強い接合強度で周方向に接合することができる鋼製セグメントを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、作業性の良い鋼製セグメントを提供することである。
本発明の別の目的は、良好な止水性が得られる鋼製セグメントを提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の少なくとも1つの目的を達成するために、請求項1記載の発明は、前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、上記継手板の内側に、前記一対の主桁板間にわたって延びる複数の補強板が、前記スキンプレートとほぼ平行となるように継手板と主桁板に固定して設けられるとともに、これら補強板の相互間が前記ボルト挿通孔に連通するボルト挿通隙間とされ、該ボルト挿通隙間と前記ボルト挿通孔とを連続して貫通するようにしてボルトが挿入されるとともに、前記補強板が前記ボルトの頭部又は該ボルトに螺着されたナットを受けることを特徴とする。
【0008】
この手段では、補強板によって形成された一方のボルト挿通隙間から、互いに当接された継手板のボルト挿通孔及び他方のボルト挿通隙間にボルトを挿通させて締め付け、2枚の鋼製セグメントを周方向に接合する。
この接合状態では、補強板が継手板を補強してボルトの締付力を直接受けるとともに、継手板と主桁板との結合力と結合面積を大きくする。したがって、強固な接合力が得られる上、引張力等による継手板の変形が防止される。
補強板は、通常、主桁板と継手板及びスキンプレートと同様に鋼製とされ、また主桁板等に溶接によって固定される。
【0011】
請求項1記載の鋼製セグメントにおいて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設け、補強板を、継手板と主桁板の他に補強桁板に固定して設けることが好ましい(請求項2)。
この構成では、補強桁板がセグメント全体の強度を高め、また継手板を直接補強する。したがって、一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止されるようになる。
【0012】
請求項1記載の鋼製セグメントにおいて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けるとともに、上記補強桁板と主桁板との間に中間板を補強桁板及び主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設け、主桁板と中間板の間の補強板を、継手板と主桁板の他に中間板に固定し、また補強桁板と中間板の間の補強板を、継手板と補強桁板及び中間板に固定した構成とすることができる(請求項3)。
この構成では、補強桁板がセグメント全体の強度を高め、また継手板を直接補強する一方、中間板が継手板に対する補強板の結合力を高める。したがって、より一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止されるようになる。この構成は、多数のボルトによる接合を必要とする大形の鋼製セグメントに有効である。
【0013】
請求項1ないし3のいずれか1つに記載の鋼製セグメントにおいて、ボルト挿通孔を、主桁板の円弧の径方向に間隔をあけて2個以上設けることができる(請求項4)。この構成では、一層多数のボルトで継手板どうしを緊密に接合できるようになる。
【0015】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図1と図2は本発明に係る鋼製セグメントの第1の実施の形態を示す。この鋼製セグメントSaの基本構造は図10の従来の鋼製セグメントSと同じであり、前後(図1で左右方向、図2では紙面に垂直な方向)一対の円弧状の主桁板1と、2個のボルト挿通孔2aを有する左右一対の継手板2とがほぼ四角形に結合され、主桁板1,1と継手板2,2の外周側にスキンプレート3が円弧状に張設されている。
【0016】
符号10は補強板である。補強板10は、セグメントの厚さ方向(図2で上下方向)に間隔をあけた状態で主桁板1,1と継手板2とに固定されて各継手板2の内側にスキンプレート3とほぼ平行に2枚宛設けられている。補強板10,10の間はボルト挿通孔2aに連通したボルト挿通隙間Cとなっている。
【0017】
補強板10は、継手板2を直接補強するとともに、主桁板1に対する継手板2の結合力と結合面積を大きくしており、ボルト5の頭部5a又はボルト5に螺着されたナット6を受けることができるようにされている。
【0018】
上記の構成とされた鋼製セグメントSaを周方向に接合するには、図2に示すように、2枚の鋼製セグメントSaの継手板2,2どうしを互いに当接させて、ボルト5を、一方の鋼製セグメントSaのボルト挿通隙間Cから、ボルト挿通孔2a、他方の鋼製セグメントSaのボルト挿通孔2a、ボルト挿通隙間Cの順に挿通させてナット6を螺着し、そのナット6を締め付けて行う。
【0019】
上記で、補強板10,10は、ボルト5の締付力を受けて継手板2に伝える。継手板2は、前述のように、補強板10,10によって直接補強されるとともに、主桁板1に対する結合力と結合面積を大きくされているため、変形しにくく、強固な接合力が得られる。このため止水性が向上する。
また、継手板2の変形を防止するだけの目的で多数のボルト5を使用する必要がないので、ボルト5の使用本数を最低限度に抑えること可能となり、作業性が向上する。
【0020】
図3と図4は本発明に係る鋼製セグメントの第2の実施例の形態を示す。この鋼製セグメントSbは、主桁板1,1の中間に、1枚の円弧状の補強桁板12が主桁板1,1と平行にされた状態で継手板2,2とスキンプレート3に固定して設けられ、また補強板5は、主桁板1と補強桁板12との間に主桁板1と継手板2及び補強桁板12に固定して設けられている。継手板2は4個のボルト挿通孔2aを有する。
この鋼製セグメントSbの他の構造及び接合操作は図1及び図2の鋼製セグメントSaと同じであるので、同一部材等に同一の符号を付して説明を省略する。
【0021】
この鋼製セグメントSbにおいては、補強桁板12がセグメント全体の強度を強化するとともに、継手板2の補強に直接働く。したがって、一層大きい接合力を得ることができ、しかも継手板2の変形が防止されて止水性が良くなる。
【0022】
図4と図5は本発明に係る鋼製セグメントの第3の実施の形態を示す。この鋼製セグメントScの場合は、主桁板1,1の間に2枚の円弧状の補強桁板12が設けられ、また継手板2のボルト挿通孔2aの数が2個とされている以外は、図3及び図4の鋼製セグメントSbと同じである。
この鋼製セグメントScにおいては、補強桁板12の数が増えた分、セグメント全体と継手板2の強度が大きくなる。
【0023】
図6と図7は本発明に係る鋼製セグメントの第4の実施の形態を示す。この鋼製セグメントSdは、図5及び図6の鋼製セグメントScの主桁板1と補強桁板12の中間に、中間板14を主桁板1及び補強桁板12と平行にして継手板2とスキンプレート3に固定し、また上下4枚の補強板10を、主桁板1と継手板2及び中間板14、又は補強桁板12と継手板2及び中間板14に固定して設けた構造となっている。なお、継手板2には、8個のボルト挿通孔2aが、主桁板1の円弧の径方向(図8で上下方向、セグメントの厚さ方向)に4個宛2段に分けて形成されている。
【0024】
この鋼製セグメントSdにおいては、中間板14が継手板2に対する補強板10の結合力を強くする。したがって、継手板2が一層強化されて変形しにくくなり、より大きい接合力を得ることができるようになる。
【0025】
図9は、補強板の別の例を示す。この補強板16はパイプ17を一体に有しており、前記鋼製セグメントSa,Sb,Sc,Sdの上下一対の補強板10に替えて、パイプ17を継手板2のボルト挿通孔2aに直通させてスキンプレート3と平行にされた状態で、周囲の継手板2や主桁板1等に鋼製セグメントSa,Sb,Sc,Sdの補強板10と同様に固定して設けられる。
【0026】
補強板16を用いた鋼製セグメントの場合は、互いに継手板2を当接させた一方の鋼製セグメントの補強板16のパイプ17から、ボルト挿通孔2a、他方の鋼製セグメントのボルト挿通孔2a、パイプ17の順に挿通させてナット6を螺着し、そのナット6を締め付けて2枚の鋼製セグメントを接合する。パイプ17は、ボルト5の頭部5a又はナット6を受け、補強板16と協働して継手板2を強化し、また変形を防止する。
したがって、この鋼製セグメントにおいても強い接合力と高い止水性が得られる。
【0027】
本発明において、補強板10.16、ボルト挿通孔2a、補強桁板12、中間板14の数と配置構造は図のものに限られるものではなく、種々変更することができる。また、1つの鋼製セグメントに補強板10と補強板16の両方を設けることもできる。
補強板10.16、パイプ17、補強桁板12、中間板14は、主桁板1と継手板2及びスキンプレート3と同様に、通常鋼製とされ、上記各部材は溶接によって相互に固定されるが、ボルト等の他の結合手段で結合する場合もあり得る。なお、補強桁板12と中間板14の両方又はいずれか一方をスキンプレート3に固定しないこともある。
【0028】
また、本発明は、主桁板1,1と継手板2,2及びスキンプレート3で形成された鋼殻にコンクリートを充填したコンクリート中詰め鋼製セグメントにも実施することができる。この場合は、補強板10,16の部分にボルトボックスが形成される。ナット6を袋ナットとして補強板10やパイプ17に溶接することもある。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼製セグメントどうしを周方向に接合する継手板が水圧等による周方向の引張力によって変形しにくく、大きく安定した接合力と止水性が得られる上、作業性の良い鋼製セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る鋼製セグメントの第1の実施の形態を示す一部破断の外観図である。
【図2】 図1の鋼製セグメントの接合状態を示す断面図である。
【図3】 本発明に係る鋼製セグメントの第2の実施の形態を示す平面図である。
【図4】 図3の(IV−IV)部分の断面図である。
【図5】 本発明に係る鋼製セグメントの第3の実施の形態を示す平面図である。
【図6】 図5の(VI−VI)部分の断面図である。
【図7】 本発明に係る鋼製セグメントの第4の実施の形態を示す平面図である。
【図8】 図7の(VIII−VIII)部分の断面図である。
【図9】 補強板の別の例を示す外観図である。
【図10】 従来の鋼製セグメントの接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
Sa,Sb,Sc,Sd 鋼製セグメント 1 主桁板
2 継手板 2a ボルト挿通孔
3 スキンプレート 5 ボルト
5a 頭部 6 ナット
10 補強板 12 補強桁板
14 中間板 16 補強板
17 パイプ C ボルト挿通隙間
Claims (4)
- 前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、
上記継手板の内側に、前記一対の主桁板間にわたって延びる複数の補強板が、前記スキンプレートとほぼ平行となるように継手板と主桁板に固定して設けられるとともに、これら補強板の相互間が前記ボルト挿通孔に連通するボルト挿通隙間とされ、
該ボルト挿通隙間と前記ボルト挿通孔とを連続して貫通するようにしてボルトが挿入されるとともに、前記補強板が前記ボルトの頭部又は該ボルトに螺着されたナットを受けることを特徴とする鋼製セグメント。 - 一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、補強板は、継手板と主桁板の他に補強桁板に固定されたことを特徴とする請求項1に記載の鋼製セグメント。
- 一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられるとともに、上記補強桁板と主桁板との間に中間板が補強桁板及び主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、主桁板と中間板の間の補強板は、継手板と主桁板の他に中間板に固定され、また補強桁板と中間板の間の補強板は、継手板と補強桁板及び中間板に固定されたことを特徴とする請求項1に記載の鋼製セグメント。
- ボルト挿通孔は、主桁板の円弧の径方向に間隔をあけて2個以上設けられたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の鋼製セグメント。
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