JP4369029B2 - Flexible joint - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中や水中に埋設されるボックスカルバートやシールドトンネル等の管体に取り付けられ、隣接する管体間の各方向の相対変位を許容しつつ止水機能を発揮する可撓性継手に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から、筒状剛性部材であるボックスカルバート等の管体同士の連結部において、地盤沈下や地震等により発生する管体間の相対変位に追従し、かつ、地下水等が構造物内に侵入し、若しくは流出することを防止するための可撓性継手が使用されている。
【0003】
例えば、ボックスカルバート用の可撓性継手として、図3に示すように、可撓性継手本体を構成する弾性部材11の両端を管体との取付部とし、両取付部間を蛇腹状としたものが知られている。なお、可撓性継手が取り付けられる管体はコンクリート製の筒状剛性部材31であり、一般的には筒状剛性部材31の端部に断面形状がL字状の鋼製枠体32が埋め込まれている。
【0004】
そして、弾性部材11の両端における取付部をそれぞれ隣接する筒状剛性部材31のL字状鋼製枠体32に押え金具12を介して締結具(ナット)13で水密に連結することにより、図3に示すような可撓性継手が構成されるのである。即ち、ここにおける可撓性継手は、弾性部材11によって筒状剛性部材31の各方向への相対変位を許容しているのであり、また、地下水等の水圧が作用すると、初め蛇腹状の弾性部材11が図3の点線で示すように半円状に変形して止水機能を発揮するのである。
【0005】
ここで、弾性部材11とL字状鋼製枠体32との固定力は、締結具(ナット)13によって発生する両者の摩擦力で決定され、止水機能は、取付部付近の断面図である図4(A)に示すように、弾性部材11におけるL字状鋼製枠体32との接触部に設けられた凸帯11Aにより発揮される。
【0006】
一方、シールドトンネル等に使用するゴム製可撓伸縮継手には、図4(B)に示すように、トンネル用セグメントと接続される筒状剛性部材31との取付部において、端部側が肉厚となされた弾性部材21及び当該取付部形状に合致する押え金具22を使用した可撓性継手もある。
【0007】
この場合、弾性部材21と筒状剛性部材31との固定力及び止水力は、締結具(ナット)23によって発生する両者の摩擦力及び弾性部材21に形成された傾斜面21Aの存在により生じる引抜力の水平・垂直方向の分力の総和で決定されることとなる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図4(A)に示す可撓性継手では、固定力及び止水力が、弾性部材11とL字状鋼製枠体32との接触部の仕上げ状態や締結具(ナット)13の締付力、弾性部材11のクリープ等によって影響を受け易く、性能が必ずしも一定しない場合があることから、安全性を必要以上に大きく見込んだ過剰設計としなければならなかった。
【0009】
一方、図4(B)に示す可撓性継手ではこのような影響を回避することができるものの、押え金具22を弾性部材21の取付部形状に合わせて製作しなければならず、生産性及び経済性が悪いという問題があった。また、弾性部材21に引抜力が加わると傾斜面21Aによって押え金具22が持ち上がり、傾斜面21Aに近い部分の平坦面21Bで摩擦力が低下する懸念があることから、やはり過剰設計となっていた。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、このような従来の可撓性継手を改良し、生産性及び経済性を悪化させることなく、常に十分な固定力及び止水力が得られる信頼性の高い可撓性継手を提供することを目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたものであって、その要旨は、可撓性継手本体を構成する弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有し、押え金具が当該傾斜面内に配置されている可撓性継手に係るものである。そして好ましくは、押え金具を厚みの変化のない平板状としたものである。
【0012】
ここで、弾性部材は押え金具を介して、締結具によって筒状剛性部材に取り付けられるが、押え金具と締結具とは面接触していることが好ましい。このようにするには、例えば、押え金具と締結具との間にテーパーワッシャーを介在させて押え金具と締結具との接触面の傾斜を補正すればよい。また、押え金具における締結具との接触面に切り込みを設けることにより、接触面の傾斜を補正することもできる。
【0013】
なお、押え金具の外側で、弾性部材に突起を設けておくことがより一層好ましい。押え金具のストッパーとなり、また、押え金具取り付け時のガイドとなるからである。
【0014】
【発明の実施の形態】
本発明の可撓性継手は、少なくとも継手本体を構成する弾性部材と、その押え金具と、締結具とからなる。この弾性部材としては、例えば、ゴム板又はゴムに補強繊維を埋設した板状体が好適に使用できる。また、押え金具にはメッキ鋼板やステンレス板等が好適に使用でき、締結具には通常、ボルト・ナットを使用するが、これらに限定されるものではない。
【0015】
即ち、従来のものと同様、筒状剛性部材であるボックスカルバート等の管体同士の連結部において、平板状の弾性部材を略Ω状や蛇腹状に折り曲げるか、当初から弾性部材を略Ω状や蛇腹状に成形しておき、押え金具を介して締結具で筒状剛性部材に取り付けるのである。従って、地殻変動等による管体間の相対変位の発生を許容することができ、弾性部材と筒状剛性部材との密着面において止水性を有することとなる。
【0016】
本発明の可撓性継手に特徴的な点は、弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が、端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有していることにある。そして、押え金具はその傾斜面内に配置されるのである。ここで傾斜面を設けるのは、押え金具に対しくさび効果を持たせて引き抜き難くするためである。即ち、図4(A)に示した従来の可撓性継手のような摩擦による固定力だけでなく、押え金具との接触面を傾斜させたことに伴って生じる引き抜き抵抗を利用することにより、締結具の緩みや弾性部材のクリープ等が発生した場合であっても引き抜き難くし、頼性をより一層向上させたものである。
【0017】
また、本発明では押え金具を傾斜面内に配置していることから、押え金具の形状が極めて単純なものとなり、生産性及び経済性に優れたものとなっている。即ち、図4(B)に示した従来の押え金具は、傾斜面と平坦面とで構成された断面形状であることから形状が複雑なだけでなく、傾斜面によって水平移動が拘束されてしまうことから締結ボルトの貫通孔の位置を正確に設けておく必要がある。従って、押え金具の製造コストが非常に高くなってしまう。
【0018】
一方、本発明のように弾性部材の傾斜面のみに押え金具を配置すれば、傾斜面と平坦面のような不連続部がなくなって、押え金具が単なる板状体でよくなるだけでなく、傾斜面を滑らせることにより、ボルト貫通孔の位置合わせが容易にできるのである。そして特に、厚みに変化のない平板状のものとすれば、特別の加工をしない安価な材料を用いて押え金具とすることができる。
【0019】
但し、締結具に曲げ応力が発生しないように、押え金具と締結具とを面接触させることが好ましい。そのためには、例えば、押え金具の形状を弾性部材とは逆に、端部側に向かって徐々に厚みが減る傾斜面を有するものとしたり、肉厚を変化させない場合には、押え金具と締結具との間にテーパーワッシャーを介在させたり、押え金具における締結具との接触面に切り込みを設けて、押え金具と締結具との接触面の傾斜を補正すればよい。
【0020】
なお、弾性部材の傾斜面の角度は特に限定されるものではないが、好ましくは5°から20°である。5°未満であるとくさび効果が十分発揮できない場合があり、20°を越えると押え金具と締結具との接触面の傾斜補正が難しくなるからである。
【0021】
また、押え金具の外側で、弾性部材に突起を設ければ、突起が障害となって弾性部材が一層引き抜き難くなる。突起は特に、弾性部材の傾斜面の角度が比較的小さい場合に有効なものとなる。なお、突起の高さは特に限定されるものではないが、押え金具との十分な引っ掛かりを考慮すれば、5mm以上としておくことが好ましい。
【0022】
このような本発明の可撓性継手は、ボックスカルバートやシールドトンネル等の地下水位以下で掘削されるトンネルの継手部分や、建築物の地下部分において地下水位となる継手部分、更には、水路や貯水池、タンク等の液体が内部に存在する土木建築構造物の継手部分等に幅広く使用できるものであり、角型であるか円型であるかにかかわらず、あらゆる用途において、経済的で信頼性の非常に高い可撓性継手となる。
【0023】
なお、ボックスカルバート等の用途においては、筒状剛性部材が鉄筋コンクリート等の単体のものにも、筒状剛性部材の端部に鋼製枠体を埋め込んだものにも適用できる。ここで後者の場合、二つの鋼製枠体にそれぞれ可撓性継手の取付部を予め固定しておくことで、鋼製枠体の製造と同時に隣接する鋼製枠体の相互を可撓性継手によって所期通り連結することができ、筒状剛性部材の製造後に可撓性継手を別途取り付けるといったことが不要になる。従って、その取り付け作業のために筒状剛性部材の連結部近辺で地面の掘削等を行う必要がなくなり、可撓性継手を所定の周長のエンドレス構造とすることができるので、現場施工による継ぎ目が発生することがなく止水性能の信頼性が一層向上する。
【0024】
一方、シールドトンネル等の用途においては、一般セグメントに接続される一組の筒状剛性部材の間に弾性部材を取り付け、両端フランジの管状可撓性継手として、シールドトンネル等の継ぎ目に組み込まれる。
【0025】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面により説明する。
図1は、本発明の可撓性継手を示す斜視図である。ここで、筒状剛性部材31は鉄筋コンクリートの端部に鋼製枠体32をアンカーボルト33で埋め込んだボックスカルバートである。また、可撓性継手本体となる弾性部材1は、厚さ10mmのゴム板であり、その内部には、ナイロン繊維又はポリエステル繊維からなる厚さ0.7mmから1.0mmの繊維補強材1Cが挿入されて強度部材とされている。
【0026】
そして、弾性部材1の両端は筒状剛性部材31における鋼製枠体32との水密取付部となっており、ここにアンカーボルト33の貫通孔が設けられている。また、弾性部材1と押え金具2とが密着するように、押え金具2は弾性部材1との接触面が平坦となっており、テーパーワッシャー4まで貫通したアンカーボルト33に締結具(ナット)3を締め込むことによって、弾性部材1を鋼製枠体32に圧着している。
【0027】
なお、弾性部材1の外形は、図1に示すように略Ω状となっており、地殻変動等によって隣接する筒状剛性部材31間に相対変位が生じても、その変位を十分許容することができる。但し、弾性部材1の外形の初期状態は蛇腹状のものであってもよく、外形は製造時の簡便さや取付作業性等を考慮して決定されるので、可撓性や止水性に影響を及ぼすものではない。
【0028】
図2は、本発明の可撓性継手を示す断面図である。図2に示すように、弾性部材1の両端側における筒状剛性部材31との取付部は、端部側に向かって徐々に厚みが増し、角度θ=5°の傾斜面1Aとなっている。そして、傾斜面1Aの先には突起1Bが設けられ、高さH=5mmの段差が形成されている。
【0029】
また、押え金具2は、弾性部材1の傾斜面1A内に配置され、くさび効果が得られるようになっている。しかも、突起1Bの存在により、弾性部材1の固定力が一層向上している。そして、押え金具2は、幅65mm、厚さ16mmで、単なるSS400(又はSUS304若しくはSM490A)の平板であることから、生産性及び経済性に優れたものとなっており、アンカーボルト33との位置調整も傾斜面1Aに沿って横移動させてやればよいので、極めて簡単に行える。
【0030】
ここで、押え金具2による圧着力は、弾性部材1と押え金具2を貫通し、筒状剛性部材31に埋設されているアンカーボルト33の締付力によって得られる。即ち、弾性部材1と鋼製枠体32との接触面の摩擦及びアンカーボルト33の軸力によって引き抜き抵抗が発揮されるのである。
【0031】
但し、このままの状態で締結具(ナット)3を締め付けると、押え金具2の上面が傾斜していることから、アンカーボルト33に曲げ応力が発生してしまう。そこで、押え金具2と締結具(ナット)3との接触面の傾斜を補正して両者を面接触させ、アンカーボルト33に曲げ応力が発生しないようにすると共に、アンカーボルト33の締付力が弾性部材1の取付部に均等に作用するようにすべく、図2(A)に示す例では、テーパーワッシャー4を介在させている。
【0032】
なお、図2(B)に示すように、押え金具2に傾斜補正用の切り込み2Aを設けても、全く同様の効果が得られる。
【0033】
【発明の効果】
本発明の可撓性継手は、継手本体を構成する弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有し、押え金具が当該傾斜面内に配置されているので、くさび効果を有しつつ、押え金具の形状を極めて単純な板状とすることができ、生産性及び経済性に優れたものとなっている。しかも、傾斜面を滑らせて容易に押え金具の位置合わせができる。
【0034】
言い替えれば、生産性及び経済性を悪化させることなく、摩擦力に加えて締結具の締付力も固定力として作用させることにより、締結具の緩みや弾性部材のクリープが発生した場合であっても十分な固定力及び止水力が得られるようにしたものであって、信頼性の非常に高い可撓性継手となっている。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明の可撓性継手を示す斜視図である。
【図2】図2は、本発明の可撓性継手を示す断面図である。
【図3】図3は、従来の可撓性継手を示す断面図である。
【図4】図4は、従来の可撓性継手の取付部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
1‥弾性部材
1A‥傾斜面
1B‥突起
1C‥繊維補強材
2‥押え金具
2A‥切り込み
3‥締結具
4‥テーパーワッシャー
11‥弾性部材
11A‥凸帯
12‥押え金具
13‥締結具
21‥弾性部材
21A‥傾斜面
21B‥平坦面
22‥押え金具
23‥締結具
31‥筒状剛性部材
32‥鋼製枠体
33‥アンカーボルト[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a flexible joint that is attached to a tube body such as a box culvert or shield tunnel buried in the ground or underwater, and exhibits a water stop function while allowing relative displacement in each direction between adjacent tube bodies. It is about.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, at the joints between tubular bodies such as box culverts, which are cylindrical rigid members, follow the relative displacement between the tubular bodies caused by ground subsidence, earthquakes, etc., and groundwater or the like has entered the structure. Or, a flexible joint is used to prevent outflow.
[0003]
For example, as a flexible joint for a box culvert, as shown in FIG. 3, both ends of the
[0004]
And the attachment part in the both ends of the
[0005]
Here, the fixing force between the
[0006]
On the other hand, as shown in FIG. 4B, the rubber flexible expansion joint used for a shield tunnel or the like has a thick wall at the end portion in the attachment portion with the tubular
[0007]
In this case, the fixing force and the water stopping force between the
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the flexible joint shown in FIG. 4 (A), the fixing force and the water stopping force are such that the finished state of the contact portion between the
[0009]
On the other hand, in the flexible joint shown in FIG. 4B, such an influence can be avoided, but the presser fitting 22 must be manufactured according to the shape of the mounting portion of the
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, the present invention improves such a conventional flexible joint, and provides a highly reliable flexible joint that can always obtain sufficient fixing force and water stopping power without deteriorating productivity and economy. It is intended to do.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has been made in order to solve the above problems, and the gist of the present invention is that the attachment portions with the cylindrical rigid member on both ends of the elastic member constituting the flexible joint body are on the end side. The present invention relates to a flexible joint that has an inclined surface that gradually increases in thickness, and the presser fitting is disposed in the inclined surface. Preferably, the presser fitting is a flat plate having no change in thickness.
[0012]
Here, the elastic member is attached to the cylindrical rigid member by the fastener via the presser fitting, but the presser fitting and the fastener are preferably in surface contact. To do this, for example, a taper washer is interposed between the presser fitting and the fastener to correct the inclination of the contact surface between the presser fitting and the fastener. Moreover, the inclination of a contact surface can also be correct | amended by providing a notch in the contact surface with the fastener in a presser fitting.
[0013]
It is even more preferable to provide a protrusion on the elastic member outside the presser fitting. This is because it serves as a stopper for the presser fitting and a guide for attaching the presser fitting.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The flexible joint of the present invention comprises at least an elastic member constituting the joint body, a presser fitting, and a fastener. As this elastic member, for example, a rubber plate or a plate-like body in which reinforcing fibers are embedded in rubber can be suitably used. In addition, a plated steel plate, a stainless steel plate, or the like can be suitably used as the presser fitting, and bolts and nuts are usually used as fasteners, but are not limited thereto.
[0015]
That is, as in the conventional case, at the connection part between tubular bodies such as box culverts which are cylindrical rigid members, the flat elastic member is bent into a substantially Ω shape or a bellows shape, or the elastic member is formed into a substantially Ω shape from the beginning. It is molded into a bellows shape and attached to the cylindrical rigid member with a fastener through a presser fitting. Therefore, the occurrence of relative displacement between the tubular bodies due to crustal movement or the like can be allowed, and water tightness is provided on the contact surface between the elastic member and the cylindrical rigid member.
[0016]
A characteristic point of the flexible joint of the present invention is that the attachment portions with the cylindrical rigid member on both ends of the elastic member have inclined surfaces that gradually increase in thickness toward the end. is there. The presser fitting is arranged in the inclined surface. The reason why the inclined surface is provided is to make it difficult to pull out by giving a wedge effect to the presser fitting. That is, by utilizing not only the fixing force due to friction as in the conventional flexible joint shown in FIG. 4 (A), but also the pullout resistance generated by inclining the contact surface with the presser fitting, Even when loosening of the fastener or creep of the elastic member occurs, it is difficult to pull out and the reliability is further improved.
[0017]
Further, in the present invention, since the presser fitting is arranged in the inclined surface, the shape of the presser fitting becomes extremely simple, and the productivity and economy are excellent. That is, since the conventional presser fitting shown in FIG. 4B has a cross-sectional shape composed of an inclined surface and a flat surface, the shape is not only complicated but also the horizontal movement is restricted by the inclined surface. Therefore, it is necessary to accurately provide the position of the through hole of the fastening bolt. Therefore, the manufacturing cost of the presser fitting becomes very high.
[0018]
On the other hand, if the presser fitting is disposed only on the inclined surface of the elastic member as in the present invention, the discontinuous portions such as the inclined surface and the flat surface are eliminated, and the presser fitting is not simply a plate-like body, By sliding the surface, it is possible to easily align the bolt through holes. In particular, if a flat plate having no change in thickness is used, a press fitting can be obtained using an inexpensive material that is not specially processed.
[0019]
However, it is preferable that the presser fitting and the fastener are brought into surface contact so that bending stress is not generated in the fastener. For that purpose, for example, the shape of the presser fitting is opposite to the elastic member, and it has an inclined surface where the thickness gradually decreases toward the end, or when the thickness is not changed, it is fastened with the presser fitting. A taper washer may be interposed between the presser and the contact surface between the presser fitting and the fastener may be cut to correct the inclination of the contact surface between the presser fixture and the fastener.
[0020]
The angle of the inclined surface of the elastic member is not particularly limited, but is preferably 5 ° to 20 °. If the angle is less than 5 °, the wedge effect may not be sufficiently exhibited. If the angle exceeds 20 °, it is difficult to correct the inclination of the contact surface between the presser fitting and the fastener.
[0021]
Further, if a protrusion is provided on the elastic member outside the presser fitting, the protrusion becomes an obstacle and the elastic member becomes more difficult to pull out. The protrusion is particularly effective when the angle of the inclined surface of the elastic member is relatively small. Although the height of the protrusion is not particularly limited, it is preferable to set the height to 5 mm or more in consideration of sufficient catching with the presser fitting.
[0022]
Such a flexible joint of the present invention is a joint part of a tunnel excavated below the groundwater level such as a box culvert or a shield tunnel, a joint part that becomes a groundwater level in the underground part of a building, a water channel, It can be used widely in joints of civil engineering structures where liquids such as reservoirs and tanks are present, and is economical and reliable in all applications, whether square or circular. Very flexible joint.
[0023]
In applications such as box culverts, the cylindrical rigid member can be applied to a single member such as reinforced concrete or a steel frame member embedded in the end of the cylindrical rigid member. Here, in the latter case, each of the adjacent steel frames can be made flexible at the same time as the manufacture of the steel frame by fixing the attachment portions of the flexible joints to the two steel frames in advance. The joints can be connected as expected, and it is not necessary to separately attach a flexible joint after manufacturing the cylindrical rigid member. Therefore, it is not necessary to perform excavation of the ground in the vicinity of the connecting portion of the cylindrical rigid member for the attachment work, and the flexible joint can be made into an endless structure with a predetermined circumferential length. The reliability of the water stop performance is further improved.
[0024]
On the other hand, in applications such as shield tunnels, an elastic member is attached between a pair of cylindrical rigid members connected to a general segment, and is incorporated into a seam such as a shield tunnel as a tubular flexible joint of both end flanges.
[0025]
【Example】
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a flexible joint of the present invention. Here, the cylindrical
[0026]
And both ends of the
[0027]
The outer shape of the
[0028]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the flexible joint of the present invention. As shown in FIG. 2, the attachment portions with the cylindrical
[0029]
The
[0030]
Here, the pressing force by the presser fitting 2 is obtained by the tightening force of the
[0031]
However, if the fastener (nut) 3 is tightened in this state, bending stress is generated in the
[0032]
As shown in FIG. 2 (B), the same effect can be obtained even if the presser fitting 2 is provided with a
[0033]
【The invention's effect】
The flexible joint of the present invention has an inclined surface in which the attachment portions with the cylindrical rigid member on both ends of the elastic member constituting the joint main body gradually increase in thickness toward the end side, Since it is arranged in the inclined surface, the shape of the presser fitting can be made into a very simple plate shape while having a wedge effect, which is excellent in productivity and economy. In addition, the presser fitting can be easily aligned by sliding the inclined surface.
[0034]
In other words, even if loosening of the fastener or creeping of the elastic member occurs by causing the fastening force of the fastener to act as a fixing force in addition to the frictional force without deteriorating productivity and economy. A sufficient fixing force and water stopping force can be obtained, and this is a highly reliable flexible joint.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a flexible joint of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the flexible joint of the present invention.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a conventional flexible joint.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the vicinity of a mounting portion of a conventional flexible joint.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (6)
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