JP4444555B2 - 土木構造物の継手構造 - Google Patents
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- E01D19/00—Structural or constructional details of bridges
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- E01D2101/00—Material constitution of bridges
- E01D2101/20—Concrete, stone or stone-like material
- E01D2101/24—Concrete
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シールドトンネルの覆工用として使用されるコンクリートセグメント等のセグメント、スラブ、壁体、橋梁構造物等の土木構造物同士を接合するための土木構造物の継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の土木構造物同士を接合するための継手構造として、例えば、図６に示すセグメントの継手構造が知られている。この継手構造は、ボルト孔１を有する円筒状のボルト挿通部２の両側に支持部３を介して鉄筋連結部４を設け、該鉄筋連結部４に棒状のアンカー筋５を連結した構造の継手６が、セグメントＳの接合部に、前記ボルト挿通部２の先端面２ａをセグメントＳの接合面Ｓａに露出させ、前記アンカー筋５，５をセグメントＳのボルトボックスＨの両側に位置させた状態で埋設されており、隣接するセグメント同士を接合する際には、両セグメントＳ，Ｓを、ボルト挿通部２，２の軸線が一致した状態で相互に突き合わせると共に、各セグメントＳ，Ｓに設けた一方のセグメントＳのボルトボックスＨから前記各ボルト挿通部２，２のボルト孔１，１にボルト７を挿入し、他方のセグメントＳのボルトボックスＨから挿入したナット８を前記ボルト７に螺合して締め付けることにより、両セグメントＳ，Ｓを接合するようになっている。
また、特許文献１には、本体板１６、支持板１７、アンカー鉄筋１８がコンクリート本体１０に埋設され、接合面でボルト締結可能なコンクリート構造物が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−１０９８９４号公報（第１−２頁、図４−５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるような前記従来のセグメントの継手構造では、前記ボルト挿通部２に挿通したボルト７とこれに螺合したナット８とを過大に締め付けると、ボルト挿通部２と支持部３と鉄筋連結部４とで構成される継手ヘッドに対し、前記ボルト７の軸方向へ継手ヘッドをセグメントＳから脱出させようとする大きな力が作用するため、前記ボルト挿通部２の周囲のセグメントＳに応力集中が発生し、これに起因して、前記セグメントＳのボルトボックスＨにおける前記ボルト挿通部２の周辺に、該ボルト挿通部２の放射方向に延びるひび割れが生じるおそれがあった。
また、特許文献１に記載のコンクリート構造物においては、ボルトを過大に締め付けると、支持板１７からコンクリート本体１０に大きな力が作用し、コンクリート本体１０に応力集中が発生し、ひび割れが生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、土木構造物に埋設された継手をボルトで締結して土木構造物同士を接合する際、ボルトの締め付け力により土木構造物にひび割れが生じるのを有効に防止することができる土木構造物の継手構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る土木構造物の継手構造は、隣接された土木構造物同士を、それらの接合面を互いに突き合わせ、かつ各接合面の近傍の接合部に埋設された継手をボルトで締結することによって接合する継手構造において、前記継手のうち少なくとも一方は、前記ボルトが挿通されるボルト孔を有する締結部と、該締結部の外周部の両側に突出して設けられた支持部と、該各支持部の先端部に設けられたアンカー筋取付部とを有する継手ヘッドと、該継手ヘッドの前記アンカー筋取付部に結合された複数のアンカー筋とを備え、前記土木構造物における前記少なくとも一方の継手の埋設部には、前記接合面側に、前記締結部の外周面と、前記支持部の前面と、前記アンカー筋取付部の前面とを含む前記継手ヘッドの前面との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に係る土木構造物の継手構造は、請求項１に記載の継手構造において、前記継手のうちの他方は、前記ボルトが螺合されるねじ孔を有する締結部の軸端にアンカー筋を一体に結合したインサートナットからなり、前記土木構造物における前記他方の継手の埋設部には、前記インサートナットの端部側の外周との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に係る土木構造物の継手構造は、請求項２に記載の継手構造において、前記他方の継手の埋設部に設けられた緩衝ゾーンが、前記他方の継手の締結部の外周に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る土木構造物の継手構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の継手構造において、緩衝ゾーンには、緩衝部材が装着されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に係る土木構造物の継手構造は、請求項１〜４のいずれかに記載の土木構造物の継手構造において、前記土木構造物が、トンネルの覆工を形成するためのセグメントであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る土木構造物の継手構造について図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０を示す。この土木構造物の継手構造１０（以下、単に、継手構造１０と称する場合がある。）は、図４に示すように、シールドトンネルの覆工用等に使用される土木構造物の一種であるコンクリートセグメント（セグメント）１１の円弧方向における両端部１１ａ，１１ａに設けた複数のボルトボックス１２と、軸方向（覆工するトンネルの軸方向）の両端部１１ｂ，１１ｂに設けた複数のボルトボックス１３の一方もしくは両方に対応して埋設された継手１４を備えている。
【００１３】
前記継手１４は、中心軸線上にボルト孔１５ａを設けたボルト挿通部（締結部）１５と、該ボルト挿通部１５の外周部の両側（図１、図３で上下側）に突出して設けられ、正面視（図３）で上下に一直線状に配された一対の支持部１６，１６と、該支持部１６，１６の先端部（自由端部）に設けたアンカー筋取付部１７，１７とを、ダクタイル鋳鉄等の高剛性を有する鋳鉄の鋳造によって一体に形成されてなる継手ヘッド１８を備えており、前記各アンカー筋取付部１７，１７の後端部（図１で右端部）に、軸部を前記ボルト挿通部１５（ボルト孔１５ａ）の軸線に平行な方向に延長したアンカー筋１９，１９が固定されている。
【００１４】
前記ボルト挿通部１５とアンカー筋取付部１７は、相互に平行に設けられ、共に、前端側（図１、図２で左端側）が後端側（図１，図２で右端側）より僅かに大径になるようなテーパを外周に設けた円筒状体に形成され、アンカー筋取付部１７がボルト挿通部１５に対してその軸線方向の後方側（図１で右側）へ位置をずらされて設けられ、また、それらを連結する前記支持部１６，１６は、前記ボルト孔１５ａの軸方向に板面を沿わせた板体部１６ａの前端に、板体部１６ａに直交する補強部１６ｂを結合して横断面をＴ字状に形成されており、補強部１６ｂは、そのアンカー筋取付部１７，１７側（先端側）に行くに従って前記ボルト挿通部１５の軸方向の後端側（図１で右端側）へ偏るように傾斜されている。
【００１５】
また、前記アンカー筋１９は、横断面が円形の直線状軸部の外周に、その軸方向に直交する環状の突条部を軸方向に間隔をあけて複数個設けると共に、軸方向に沿う突条部を周方向に間隔をあけて複数個設けてなる従来周知のねじふし鉄筋で構成されており、その前端部に形成された雄ねじ部が前記アンカー筋取付部１７の後部に設けたねじ孔に螺合されることにより、アンカー筋取付部１７に一体的に連結、固定されている。アンカー筋１９のアンカー筋取付部１７への固定はいわゆる鋳包みによって一体に連結したものとしてもよい。
【００１６】
前記構成の継手１４は、前記セグメント１１の円弧方向の端部１１ａに埋設されるものでは、図１に示すように、セグメント１１の端部１１ａにおいて、セグメント１１の内面１１ｃ側に開口部１２ａ（図２、図３参照）を有する有底のボルトボックス１２の前壁１２ｂとセグメント１１の接合面１１ｄとの間に前記継手ヘッド１８が位置されると共に、各アンカー筋１９，１９がボルトボックス１２を挟むようにその両側（図１、図３で上下側）に位置され、かつボルト挿通部１５の前端面１５ｂがセグメント１１の接合面１１ｄに合わせられ、ボルト挿通部１５の後端面１５ｃがボルトボックス１２内に露出されてセグメント１１内に埋設されている。
【００１７】
そして、セグメント１１における前記継手ヘッド１８の埋設部においては、前記ボルト挿通部１５の前端側の外周面１５ｄと、前記支持部１６（補強部１６ｂ）の前面１６ｃ、前記アンカー筋取付部１７の前面１７ａを含む継手ヘッド１８の前面との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーン２０がセグメント１１に設けられている。この緩衝ゾーン２０には、ブチルゴム、その他の弾性ゴム、ポリエチレンフォーム等の材料からなる軟質の緩衝部材２１が装着されている。
【００１８】
このような継手構造１０によって、隣接するセグメント１１，１１同士を接合する場合には、図１に示すように、従来のセグメントＳ，Ｓ同士を接合する場合と同様に、隣接するセグメント１１，１１の接合面１１ｄ，１１ｄ同士を当接させると共に、継手１４，１４におけるボルト挿通部１５，１５の前端面１５ｂ，１５ｂ同士を、ボルト孔１５ａ，１５ａの中心が一致した状態で当接させ、ボルトボックス１２の開口部１２ａから該ボルトボックス１２内を通して、ボルト２２を前記ボルト孔１５ａ，１５ａに挿通し、ボルト２２にナット２３を螺合して締め付けることにより継手１４，１４同士を結合する。
【００１９】
前記第１の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０によれば、継手１４をセグメント１１のボルトボックス１２を囲む接合部に埋設し、セグメント１１における継手ヘッド１８の前側に緩衝ゾーン２０を設け、該緩衝ゾーン２０に緩衝材２１を装着した構成としたので、前記継手１４のボルト挿通部１５に挿通したボルト２２を締め付けてセグメント１１，１１同士を接合した際、ボルト２２の締付力により、前記セグメント１１から継手１４を引き抜こうとする引抜力が作用して継手ヘッド１８が変位しても、その変位が前記緩衝ゾーン２０により吸収される。
【００２０】
したがって、ボルトボックス１２の形成で強度低下を余儀なくされたセグメント１１における前記継手ヘッド１８の埋設部に前記引抜力によって応力集中が生じるのを効果的に抑えることができ、継手ヘッド１８の締結部におけるボルトの締付力で、セグメント１１のボルトボックス１２の締結部の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止することができる。
【００２１】
このため、ボルト２２の締付力を高めてセグメント１１，１１同士の接合を強固に行うことができる。また、前記緩衝ゾーン２０に装着された緩衝部材２１がボルト２２の締結力による前記継手１４の継手ヘッド１８の変位を吸収しながら該継手ヘッド１８をセグメント１１内にしっかりと弾力的に支持することができ、継手１４のセグメント１１からの引抜き抵抗力の低下を可及的に小さく抑えることができる。
【００２２】
なお、前記実施の形態に係る継手構造１０においては、継手１４を継手ヘッド１８の両側に一対のアンカー筋１９，１９を設けただけの単純な構成としたが、これに限らず、継手１４におけるアンカー筋１９の本数は３本以上であってもよい。この場合、前記継手ヘッド１８のボルト挿通部１５の外周部に３本以上の支持部１６を設けて、それらにアンカー筋１９を設けるようにしたり、前記支持部１６，１６を複数に分岐させて、それらの分岐部にアンカー筋１９を設けたり、さらに、図２、図３に破線で示すように、前記一対のアンカー筋１９，１９を設けた継手１４の複数個を並列させ、それらのボルト挿通部１５を接続部１４ａで連結した構成としてもよい。
【００２３】
また、同一構成の前記継手１４，１４を埋設したセグメント１１、１１同士を接合する場合について説明したが、他方のセグメント１１に埋設した継手１４は、ボルト挿通部１５にボルト孔１５ａを設ける代わりにねじ孔を設け、一方の継手１４のボルト孔１５ａから挿入したボルト２２を前記ねじ孔に螺合して締め付けるようにしてもよく、また、他方のセグメント１１にインサートナットを埋設し、一方のセグメント１１の継手１４から挿通したボルト２２を前記インサートナットに螺合して締め付けるようにしてもよく（後述の第２の実施の形態を示す図５参照）、他方のセグメント１１の継手は、ボルトで締結するものであれば、その形状に特に制限はない。
【００２４】
次に、図５は本発明の第２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造３０を示す。この土木構造物の継手構造３０（以下、単に継手構造３０と称する場合がある。）は、前端部（図５で左端部）にねじ孔３１ａを有する締結部３１の後端（軸端）にアンカー筋３２を一体に結合して一本のインサートナットとして構成された継手３３を備えており、前記セグメント１１のようなボルトボックス１２，１３を有しないセグメント（土木構造物）３４の端部３４ａに、前記締結部３１の前端面３１ｂをセグメント３４の接合面３４ｃと面一にし、かつ接合面３４ｃに直交させた状態で埋設されている。前記セグメント３４における締結部３１（インサートナットの前端側）の外周部には、該外周部との間にあけた環状の隙間からなる緩衝ゾーン３５が設けられ、該緩衝ゾーン３５には前記緩衝部材２０と同様な材料からなる緩衝部材３６が装着されている。前記インサートナット（継手）３３のアンカー筋３２の形状は、前記アンカー筋１９とほぼ同様とされている。
【００２５】
前記構成の継手構造３０によって、隣接するセグメント３４，１１同士を接合する場合には、隣接するセグメント１１，３４の接合面１１ｄ，３４ｂ同士を当接させると共に、インサートナット３３の前端面３１ｂと継手１４におけるボルト挿通部１５の前端面１５ｂとを、それらのねじ孔３１ａとボルト孔１５ａの中心が一致した状態で当接させ、ボルトボックスＨの開口部から該ボルトボックスＨ内を通して、ボルト３７を前記ボルト挿通部１５のボルト孔１５ａに挿通し、該ボルト３７を前記インサートナット３３のねじ孔３１ａに螺合して締め付けることにより、インサートナット３３と継手１４とを結合する。
【００２６】
前記第２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造３０によれば、継手３３としてのインサートナットが埋設されたセグメント３４において、前記インサートナット３３の前側における締結部３１の外周側に緩衝ゾーン３５を設け、該緩衝ゾーン３５に緩衝部材３６を装着した構成としたので、前記締結部３１に螺合したボルト３７を締め付けてセグメント３４，１１同士を接合した際、ボルト３７の締付力により、前記セグメント３４からインサートナット３３を引き抜こうとする引抜力が作用して締結部３１が変位しても、その変位が前記緩衝ゾーン３５により吸収される。
【００２７】
したがって、セグメント３４における前記締結部３１の埋設部に前記引抜力によって応力集中が生じるのを効果的に抑えることができ、インサートナット３３の締結部３１におけるボルトの締付力で、セグメント３４における締結部３１の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止ですることができる。また、第１の実施の形態に係る継手構造１０と同様に緩衝部材３６にもとづく作用効果を奏することができる。
なお、一方のセグメント３４に埋設したインサートナット３３に螺合して結合される他方のセグメント１１の継手としては、前記継手１４の形状のものに限定されず、前記インサートナット３３にボルト３７を螺合して結合するものでどのようなものでもよい。
【００２８】
なお、前記第１，２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０，３０においては、前記継手１４の前端側である継手ヘッド１８の前面と、継手（インサートナット）３３の前端側の外周部とに、それぞれ緩衝ゾーン２０，３５を設け、該緩衝ゾーン２０，３５に緩衝部材２１，３６を装着したが、本発明はこれに限らず、緩衝部材２１，３６を省略することもできる。
また、アンカー筋１９，３２としてねじふし鉄筋を使用したが、アンカー筋１９，３２はこれに限らず、横断面を十字形状、一文字状、三つ又状、その他の形状とした軸部に、軸に直交したフランジを軸方向に間隔をあけて複数個設けた構成のもの、その他の構成のものを使用してもよい。
【００２９】
なお、前記各実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０，３０をコンクリートセグメント同士を接合するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、スキンプレートに主桁板と継手板を結合してなる枠体の内部にコンクリートを打設して構成されたコンクリート中詰め型セグメント同士を接合するものにも適用することができる。
【００３０】
なお、上記の説明では、土木構造物としては、セグメント１１、３４に適用した例で説明したが、本発明に係る土木構造物の継手構造における土木構造物は、セグメントに限定されるものではない。互いに接合して土木構造体を形成するための土木構造物であれば、どのようなものであってもよい。例えば、そのような例として、スラブ、壁体、橋梁構造物等が挙げられる。その形状としては、板状、筒状、箱状、ブロック状等の様々な形状に適用でき、その材質としては、コンクリート構造物、鋼製構造物、鋼材とコンクリートとを複合した構造物等種々の組合せのものを採用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る土木構造物の継手構造によれば、ボルトボックスを設けた土木構造物における継手の埋設部において、継手に作用する土木構造物からの引抜き力で応力集中が生じ易い端部側に緩衝ゾーンが設けられているので、継手ヘッドの締結部におけるボルトの締付力で土木構造物にひび割れが生じるのを効果的に防止でき、ボルトの締付力を高めて土木構造物同士の接合を強固に行うことができる。
また、土木構造物の接合面とボルトボックスとの間に継手ヘッドを配し、アンカー筋をボルトボックスの両側に配した状態で土木構造物に埋設した継手において、継手ヘッドの前面に設けた緩衝ゾーンによって、ボルトボックスの形成で強度低下を余儀なくされた土木構造物部分への応力集中を抑えることができるので、継手ヘッドの締結部におけるボルトの締付力で土木構造物のボルトボックスにおける締結部の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止することができる。
【００３３】
請求項２に係る土木構造物の継手構造によれば、インサートナットからなる継手の土木構造物の埋設部において、インサートナットの土木構造物に対する引抜き力で応力集中が生じ易い箇所に緩衝ゾーンが設けられているので、前記引抜き力で土木構造物にひび割れが生じるのを効果的に防止することができる。
【００３４】
請求項３に係る土木構造物の継手構造によれば、ボルトの締付け力が直接的に作用して大きな応力集中を生じ易い締結部の外周に設けられた緩衝ゾーンによって、土木構造物に対する集中応力を良好に緩和して土木構造物のひび割れ確実に防止することができる。
【００３５】
請求項４に係る土木構造物の継手構造によれば、緩衝ゾーンに装着された緩衝部材がボルトの締結力による継手の変位を吸収して、土木構造物のひび割れを良好に防止しながら該継手を土木構造物内にしっかりと弾力的に支持することができる。
【００３６】
請求項５に係る土木構造物の継手構造によれば、トンネルの覆工を形成するセグメント同士の接合において、過大な締結力が発生した場合でもひび割れなどを確実に防止できるから、信頼性の高いトンネルの覆工を構築することができる。
また、締付工程による不良の発生が抑えられるから、トンネルの施工効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る土木構造物の継手構造の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】 図１のイ−イ断面図である。
【図３】 図１のロ−ロ断面図である。
【図４】 本発明に係る土木構造物の継手構造を適用する土木構造物を示す斜視図である。
【図５】 本発明に係る土木構造物の継手構造の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図６】 従来のセグメントの継手構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，３０ 土木構造物の継手構造
１１，３４ セグメント（土木構造物）
１１ｄ，３４ｃ 接合面
１２，１３ ボルトボックス
１４ 継手
１５ ボルト挿通部（締結部）
１５ａ ボルト孔
１６ 支持部
１７ アンカー筋取付部
１８ 継手ヘッド
１９，３２ アンカー筋
２０，３５ 緩衝ゾーン
２１，３６ 緩衝部材
２２，３７ ボルト
２３ ナット
３１ 締結部
３１ａ ねじ孔
３３ 継手（インサートナット）
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、シールドトンネルの覆工用として使用されるコンクリートセグメント等のセグメント、スラブ、壁体、橋梁構造物等の土木構造物同士を接合するための土木構造物の継手構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の土木構造物同士を接合するための継手構造として、例えば、図６に示すセグメントの継手構造が知られている。この継手構造は、ボルト孔１を有する円筒状のボルト挿通部２の両側に支持部３を介して鉄筋連結部４を設け、該鉄筋連結部４に棒状のアンカー筋５を連結した構造の継手６が、セグメントＳの接合部に、前記ボルト挿通部２の先端面２ａをセグメントＳの接合面Ｓａに露出させ、前記アンカー筋５，５をセグメントＳのボルトボックスＨの両側に位置させた状態で埋設されており、隣接するセグメント同士を接合する際には、両セグメントＳ，Ｓを、ボルト挿通部２，２の軸線が一致した状態で相互に突き合わせると共に、各セグメントＳ，Ｓに設けた一方のセグメントＳのボルトボックスＨから前記各ボルト挿通部２，２のボルト孔１，１にボルト７を挿入し、他方のセグメントＳのボルトボックスＨから挿入したナット８を前記ボルト７に螺合して締め付けることにより、両セグメントＳ，Ｓを接合するようになっている。
また、特許文献１には、本体板１６、支持板１７、アンカー鉄筋１８がコンクリート本体１０に埋設され、接合面でボルト締結可能なコンクリート構造物が記載されている。
【０００３】
【特許文献１】
実開平２−１０９８９４号公報（第１−２頁、図４−５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６に示されるような前記従来のセグメントの継手構造では、前記ボルト挿通部２に挿通したボルト７とこれに螺合したナット８とを過大に締め付けると、ボルト挿通部２と支持部３と鉄筋連結部４とで構成される継手ヘッドに対し、前記ボルト７の軸方向へ継手ヘッドをセグメントＳから脱出させようとする大きな力が作用するため、前記ボルト挿通部２の周囲のセグメントＳに応力集中が発生し、これに起因して、前記セグメントＳのボルトボックスＨにおける前記ボルト挿通部２の周辺に、該ボルト挿通部２の放射方向に延びるひび割れが生じるおそれがあった。
また、特許文献１に記載のコンクリート構造物においては、ボルトを過大に締め付けると、支持板１７からコンクリート本体１０に大きな力が作用し、コンクリート本体１０に応力集中が発生し、ひび割れが生じるおそれがあった。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、土木構造物に埋設された継手をボルトで締結して土木構造物同士を接合する際、ボルトの締め付け力により土木構造物にひび割れが生じるのを有効に防止することができる土木構造物の継手構造を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決するために、以下の点を特徴としている。
すなわち、請求項１に係る土木構造物の継手構造は、隣接された土木構造物同士を、それらの接合面を互いに突き合わせ、かつ各接合面の近傍の接合部に埋設された継手をボルトで締結することによって接合する継手構造において、前記継手のうち少なくとも一方は、前記ボルトが挿通されるボルト孔を有する締結部と、該締結部の外周部の両側に突出して設けられた支持部と、該各支持部の先端部に設けられたアンカー筋取付部とを有する継手ヘッドと、該継手ヘッドの前記アンカー筋取付部に結合された複数のアンカー筋とを備え、前記土木構造物における前記少なくとも一方の継手の埋設部には、前記接合面側に、前記締結部の外周面と、前記支持部の前面と、前記アンカー筋取付部の前面とを含む前記継手ヘッドの前面との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴としている。
【０００８】
請求項２に係る土木構造物の継手構造は、請求項１に記載の継手構造において、前記継手のうちの他方は、前記ボルトが螺合されるねじ孔を有する締結部の軸端にアンカー筋を一体に結合したインサートナットからなり、前記土木構造物における前記他方の継手の埋設部には、前記インサートナットの端部側の外周との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴としている。
【０００９】
請求項３に係る土木構造物の継手構造は、請求項２に記載の継手構造において、前記他方の継手の埋設部に設けられた緩衝ゾーンが、前記他方の継手の締結部の外周に設けられていることを特徴としている。
【００１０】
請求項４に係る土木構造物の継手構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の継手構造において、緩衝ゾーンには、緩衝部材が装着されていることを特徴としている。
【００１１】
請求項５に係る土木構造物の継手構造は、請求項１〜４のいずれかに記載の土木構造物の継手構造において、前記土木構造物が、トンネルの覆工を形成するためのセグメントであることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態に係る土木構造物の継手構造について図１〜図５を参照して説明する。
図１〜図３は本発明の第１の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０を示す。この土木構造物の継手構造１０（以下、単に、継手構造１０と称する場合がある。）は、図４に示すように、シールドトンネルの覆工用等に使用される土木構造物の一種であるコンクリートセグメント（セグメント）１１の円弧方向における両端部１１ａ，１１ａに設けた複数のボルトボックス１２と、軸方向（覆工するトンネルの軸方向）の両端部１１ｂ，１１ｂに設けた複数のボルトボックス１３の一方もしくは両方に対応して埋設された継手１４を備えている。
【００１３】
前記継手１４は、中心軸線上にボルト孔１５ａを設けたボルト挿通部（締結部）１５と、該ボルト挿通部１５の外周部の両側（図１、図３で上下側）に突出して設けられ、正面視（図３）で上下に一直線状に配された一対の支持部１６，１６と、該支持部１６，１６の先端部（自由端部）に設けたアンカー筋取付部１７，１７とを、ダクタイル鋳鉄等の高剛性を有する鋳鉄の鋳造によって一体に形成されてなる継手ヘッド１８を備えており、前記各アンカー筋取付部１７，１７の後端部（図１で右端部）に、軸部を前記ボルト挿通部１５（ボルト孔１５ａ）の軸線に平行な方向に延長したアンカー筋１９，１９が固定されている。
【００１４】
前記ボルト挿通部１５とアンカー筋取付部１７は、相互に平行に設けられ、共に、前端側（図１、図２で左端側）が後端側（図１，図２で右端側）より僅かに大径になるようなテーパを外周に設けた円筒状体に形成され、アンカー筋取付部１７がボルト挿通部１５に対してその軸線方向の後方側（図１で右側）へ位置をずらされて設けられ、また、それらを連結する前記支持部１６，１６は、前記ボルト孔１５ａの軸方向に板面を沿わせた板体部１６ａの前端に、板体部１６ａに直交する補強部１６ｂを結合して横断面をＴ字状に形成されており、補強部１６ｂは、そのアンカー筋取付部１７，１７側（先端側）に行くに従って前記ボルト挿通部１５の軸方向の後端側（図１で右端側）へ偏るように傾斜されている。
【００１５】
また、前記アンカー筋１９は、横断面が円形の直線状軸部の外周に、その軸方向に直交する環状の突条部を軸方向に間隔をあけて複数個設けると共に、軸方向に沿う突条部を周方向に間隔をあけて複数個設けてなる従来周知のねじふし鉄筋で構成されており、その前端部に形成された雄ねじ部が前記アンカー筋取付部１７の後部に設けたねじ孔に螺合されることにより、アンカー筋取付部１７に一体的に連結、固定されている。アンカー筋１９のアンカー筋取付部１７への固定はいわゆる鋳包みによって一体に連結したものとしてもよい。
【００１６】
前記構成の継手１４は、前記セグメント１１の円弧方向の端部１１ａに埋設されるものでは、図１に示すように、セグメント１１の端部１１ａにおいて、セグメント１１の内面１１ｃ側に開口部１２ａ（図２、図３参照）を有する有底のボルトボックス１２の前壁１２ｂとセグメント１１の接合面１１ｄとの間に前記継手ヘッド１８が位置されると共に、各アンカー筋１９，１９がボルトボックス１２を挟むようにその両側（図１、図３で上下側）に位置され、かつボルト挿通部１５の前端面１５ｂがセグメント１１の接合面１１ｄに合わせられ、ボルト挿通部１５の後端面１５ｃがボルトボックス１２内に露出されてセグメント１１内に埋設されている。
【００１７】
そして、セグメント１１における前記継手ヘッド１８の埋設部においては、前記ボルト挿通部１５の前端側の外周面１５ｄと、前記支持部１６（補強部１６ｂ）の前面１６ｃ、前記アンカー筋取付部１７の前面１７ａを含む継手ヘッド１８の前面との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーン２０がセグメント１１に設けられている。この緩衝ゾーン２０には、ブチルゴム、その他の弾性ゴム、ポリエチレンフォーム等の材料からなる軟質の緩衝部材２１が装着されている。
【００１８】
このような継手構造１０によって、隣接するセグメント１１，１１同士を接合する場合には、図１に示すように、従来のセグメントＳ，Ｓ同士を接合する場合と同様に、隣接するセグメント１１，１１の接合面１１ｄ，１１ｄ同士を当接させると共に、継手１４，１４におけるボルト挿通部１５，１５の前端面１５ｂ，１５ｂ同士を、ボルト孔１５ａ，１５ａの中心が一致した状態で当接させ、ボルトボックス１２の開口部１２ａから該ボルトボックス１２内を通して、ボルト２２を前記ボルト孔１５ａ，１５ａに挿通し、ボルト２２にナット２３を螺合して締め付けることにより継手１４，１４同士を結合する。
【００１９】
前記第１の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０によれば、継手１４をセグメント１１のボルトボックス１２を囲む接合部に埋設し、セグメント１１における継手ヘッド１８の前側に緩衝ゾーン２０を設け、該緩衝ゾーン２０に緩衝材２１を装着した構成としたので、前記継手１４のボルト挿通部１５に挿通したボルト２２を締め付けてセグメント１１，１１同士を接合した際、ボルト２２の締付力により、前記セグメント１１から継手１４を引き抜こうとする引抜力が作用して継手ヘッド１８が変位しても、その変位が前記緩衝ゾーン２０により吸収される。
【００２０】
したがって、ボルトボックス１２の形成で強度低下を余儀なくされたセグメント１１における前記継手ヘッド１８の埋設部に前記引抜力によって応力集中が生じるのを効果的に抑えることができ、継手ヘッド１８の締結部におけるボルトの締付力で、セグメント１１のボルトボックス１２の締結部の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止することができる。
【００２１】
このため、ボルト２２の締付力を高めてセグメント１１，１１同士の接合を強固に行うことができる。また、前記緩衝ゾーン２０に装着された緩衝部材２１がボルト２２の締結力による前記継手１４の継手ヘッド１８の変位を吸収しながら該継手ヘッド１８をセグメント１１内にしっかりと弾力的に支持することができ、継手１４のセグメント１１からの引抜き抵抗力の低下を可及的に小さく抑えることができる。
【００２２】
なお、前記実施の形態に係る継手構造１０においては、継手１４を継手ヘッド１８の両側に一対のアンカー筋１９，１９を設けただけの単純な構成としたが、これに限らず、継手１４におけるアンカー筋１９の本数は３本以上であってもよい。この場合、前記継手ヘッド１８のボルト挿通部１５の外周部に３本以上の支持部１６を設けて、それらにアンカー筋１９を設けるようにしたり、前記支持部１６，１６を複数に分岐させて、それらの分岐部にアンカー筋１９を設けたり、さらに、図２、図３に破線で示すように、前記一対のアンカー筋１９，１９を設けた継手１４の複数個を並列させ、それらのボルト挿通部１５を接続部１４ａで連結した構成としてもよい。
【００２３】
また、同一構成の前記継手１４，１４を埋設したセグメント１１、１１同士を接合する場合について説明したが、他方のセグメント１１に埋設した継手１４は、ボルト挿通部１５にボルト孔１５ａを設ける代わりにねじ孔を設け、一方の継手１４のボルト孔１５ａから挿入したボルト２２を前記ねじ孔に螺合して締め付けるようにしてもよく、また、他方のセグメント１１にインサートナットを埋設し、一方のセグメント１１の継手１４から挿通したボルト２２を前記インサートナットに螺合して締め付けるようにしてもよく（後述の第２の実施の形態を示す図５参照）、他方のセグメント１１の継手は、ボルトで締結するものであれば、その形状に特に制限はない。
【００２４】
次に、図５は本発明の第２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造３０を示す。この土木構造物の継手構造３０（以下、単に継手構造３０と称する場合がある。）は、前端部（図５で左端部）にねじ孔３１ａを有する締結部３１の後端（軸端）にアンカー筋３２を一体に結合して一本のインサートナットとして構成された継手３３を備えており、前記セグメント１１のようなボルトボックス１２，１３を有しないセグメント（土木構造物）３４の端部３４ａに、前記締結部３１の前端面３１ｂをセグメント３４の接合面３４ｃと面一にし、かつ接合面３４ｃに直交させた状態で埋設されている。前記セグメント３４における締結部３１（インサートナットの前端側）の外周部には、該外周部との間にあけた環状の隙間からなる緩衝ゾーン３５が設けられ、該緩衝ゾーン３５には前記緩衝部材２０と同様な材料からなる緩衝部材３６が装着されている。前記インサートナット（継手）３３のアンカー筋３２の形状は、前記アンカー筋１９とほぼ同様とされている。
【００２５】
前記構成の継手構造３０によって、隣接するセグメント３４，１１同士を接合する場合には、隣接するセグメント１１，３４の接合面１１ｄ，３４ｂ同士を当接させると共に、インサートナット３３の前端面３１ｂと継手１４におけるボルト挿通部１５の前端面１５ｂとを、それらのねじ孔３１ａとボルト孔１５ａの中心が一致した状態で当接させ、ボルトボックスＨの開口部から該ボルトボックスＨ内を通して、ボルト３７を前記ボルト挿通部１５のボルト孔１５ａに挿通し、該ボルト３７を前記インサートナット３３のねじ孔３１ａに螺合して締め付けることにより、インサートナット３３と継手１４とを結合する。
【００２６】
前記第２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造３０によれば、継手３３としてのインサートナットが埋設されたセグメント３４において、前記インサートナット３３の前側における締結部３１の外周側に緩衝ゾーン３５を設け、該緩衝ゾーン３５に緩衝部材３６を装着した構成としたので、前記締結部３１に螺合したボルト３７を締め付けてセグメント３４，１１同士を接合した際、ボルト３７の締付力により、前記セグメント３４からインサートナット３３を引き抜こうとする引抜力が作用して締結部３１が変位しても、その変位が前記緩衝ゾーン３５により吸収される。
【００２７】
したがって、セグメント３４における前記締結部３１の埋設部に前記引抜力によって応力集中が生じるのを効果的に抑えることができ、インサートナット３３の締結部３１におけるボルトの締付力で、セグメント３４における締結部３１の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止ですることができる。また、第１の実施の形態に係る継手構造１０と同様に緩衝部材３６にもとづく作用効果を奏することができる。
なお、一方のセグメント３４に埋設したインサートナット３３に螺合して結合される他方のセグメント１１の継手としては、前記継手１４の形状のものに限定されず、前記インサートナット３３にボルト３７を螺合して結合するものでどのようなものでもよい。
【００２８】
なお、前記第１，２の実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０，３０においては、前記継手１４の前端側である継手ヘッド１８の前面と、継手（インサートナット）３３の前端側の外周部とに、それぞれ緩衝ゾーン２０，３５を設け、該緩衝ゾーン２０，３５に緩衝部材２１，３６を装着したが、本発明はこれに限らず、緩衝部材２１，３６を省略することもできる。
また、アンカー筋１９，３２としてねじふし鉄筋を使用したが、アンカー筋１９，３２はこれに限らず、横断面を十字形状、一文字状、三つ又状、その他の形状とした軸部に、軸に直交したフランジを軸方向に間隔をあけて複数個設けた構成のもの、その他の構成のものを使用してもよい。
【００２９】
なお、前記各実施の形態に係る土木構造物の継手構造１０，３０をコンクリートセグメント同士を接合するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、スキンプレートに主桁板と継手板を結合してなる枠体の内部にコンクリートを打設して構成されたコンクリート中詰め型セグメント同士を接合するものにも適用することができる。
【００３０】
なお、上記の説明では、土木構造物としては、セグメント１１、３４に適用した例で説明したが、本発明に係る土木構造物の継手構造における土木構造物は、セグメントに限定されるものではない。互いに接合して土木構造体を形成するための土木構造物であれば、どのようなものであってもよい。例えば、そのような例として、スラブ、壁体、橋梁構造物等が挙げられる。その形状としては、板状、筒状、箱状、ブロック状等の様々な形状に適用でき、その材質としては、コンクリート構造物、鋼製構造物、鋼材とコンクリートとを複合した構造物等種々の組合せのものを採用できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば以下の優れた効果を奏する。
請求項１に係る土木構造物の継手構造によれば、ボルトボックスを設けた土木構造物における継手の埋設部において、継手に作用する土木構造物からの引抜き力で応力集中が生じ易い端部側に緩衝ゾーンが設けられているので、継手ヘッドの締結部におけるボルトの締付力で土木構造物にひび割れが生じるのを効果的に防止でき、ボルトの締付力を高めて土木構造物同士の接合を強固に行うことができる。
また、土木構造物の接合面とボルトボックスとの間に継手ヘッドを配し、アンカー筋をボルトボックスの両側に配した状態で土木構造物に埋設した継手において、継手ヘッドの前面に設けた緩衝ゾーンによって、ボルトボックスの形成で強度低下を余儀なくされた土木構造物部分への応力集中を抑えることができるので、継手ヘッドの締結部におけるボルトの締付力で土木構造物のボルトボックスにおける締結部の周囲にひび割れが生じるのを確実に防止することができる。
【００３３】
請求項２に係る土木構造物の継手構造によれば、インサートナットからなる継手の土木構造物の埋設部において、インサートナットの土木構造物に対する引抜き力で応力集中が生じ易い箇所に緩衝ゾーンが設けられているので、前記引抜き力で土木構造物にひび割れが生じるのを効果的に防止することができる。
【００３４】
請求項３に係る土木構造物の継手構造によれば、ボルトの締付け力が直接的に作用して大きな応力集中を生じ易い締結部の外周に設けられた緩衝ゾーンによって、土木構造物に対する集中応力を良好に緩和して土木構造物のひび割れ確実に防止することができる。
【００３５】
請求項４に係る土木構造物の継手構造によれば、緩衝ゾーンに装着された緩衝部材がボルトの締結力による継手の変位を吸収して、土木構造物のひび割れを良好に防止しながら該継手を土木構造物内にしっかりと弾力的に支持することができる。
【００３６】
請求項５に係る土木構造物の継手構造によれば、トンネルの覆工を形成するセグメント同士の接合において、過大な締結力が発生した場合でもひび割れなどを確実に防止できるから、信頼性の高いトンネルの覆工を構築することができる。
また、締付工程による不良の発生が抑えられるから、トンネルの施工効率を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る土木構造物の継手構造の第１の実施の形態を示す断面図である。
【図２】 図１のイ−イ断面図である。
【図３】 図１のロ−ロ断面図である。
【図４】 本発明に係る土木構造物の継手構造を適用する土木構造物を示す斜視図である。
【図５】 本発明に係る土木構造物の継手構造の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図６】 従来のセグメントの継手構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０，３０ 土木構造物の継手構造
１１，３４ セグメント（土木構造物）
１１ｄ，３４ｃ 接合面
１２，１３ ボルトボックス
１４ 継手
１５ ボルト挿通部（締結部）
１５ａ ボルト孔
１６ 支持部
１７ アンカー筋取付部
１８ 継手ヘッド
１９，３２ アンカー筋
２０，３５ 緩衝ゾーン
２１，３６ 緩衝部材
２２，３７ ボルト
２３ ナット
３１ 締結部
３１ａ ねじ孔
３３ 継手（インサートナット）
Claims (5)
- 隣接された土木構造物同士を、それらの接合面を互いに突き合わせ、かつ各接合面の近傍の接合部に埋設された継手をボルトで締結することによって接合する継手構造において、
前記継手のうち少なくとも一方は、前記ボルトが挿通されるボルト孔を有する締結部と、該締結部の外周部の両側に突出して設けられた支持部と、該各支持部の先端部に設けられたアンカー筋取付部とを有する継手ヘッドと、該継手ヘッドの前記アンカー筋取付部に結合された複数のアンカー筋とを備え、
前記土木構造物における前記少なくとも一方の継手の埋設部には、前記接合面側に、前記締結部の外周面と、前記支持部の前面と、前記アンカー筋取付部の前面とを含む前記継手ヘッドの前面との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴とする土木構造物の継手構造。 - 前記継手のうちの他方は、前記ボルトが螺合されるねじ孔を有する締結部の軸端にアンカー筋を一体に結合したインサートナットからなり、
前記土木構造物における前記他方の継手の埋設部には、前記インサートナットの端部側の外周との間にあけた隙間からなる緩衝ゾーンが設けられていることを特徴とする請求項１に記載の土木構造物の継手構造。 - 前記他方の継手の埋設部に設けられた緩衝ゾーンは、前記他方の継手の締結部の外周に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の土木構造物の継手構造。
- 前記緩衝ゾーンには、緩衝部材が装着されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の土木構造物の継手構造。
- 前記土木構造物が、トンネルの覆工を形成するためのセグメントであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の土木構造物の継手構造。
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