JP4634911B2 - セグメントの連結構造 - Google Patents
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特許文献1は、大断面、大深度、地下河川等大きな曲げモーメントや引張力が作用する場合に有効な合成セグメントの継手に関するものであり、継手部がセグメント本体と同等の強度および剛性を有する構造が開示されている。そして、高剛性、高耐力のセグメント継手を実現する方法として、セグメントの内空側鋼板の側縁に周方向に隣り合うセグメント継手を跨ぐように内側が開いた箱状の補強部材を配置して、前記の内空側鋼板にボルト接合する構成が開示されている。
即ち、第1の発明は、複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物における前記セグメントの連結構造であって、矩形状の中空孔が形成された角筒形継手部材が前記セグメント本体の周方向の両端部に沿って固着されてなるとともに、その角筒形継手部材は、周方向に隣接するセグメント間で直列に連続可能となるように互いに軸方向の配置が調整されて1以上配設されてなり、前記角筒形継手部材を直列に連続させることにより互いに接続された前記矩形状の中空孔内にその内壁に沿うヒンジ固定継手部材が挿入されて、周方向に隣接するセグメントに継手部を支点として曲げ荷重が作用した場合に、角筒形継手部材とヒンジ固定継手部材が互いに接して支圧にて抵抗してなることを特徴とする。
また、第2の発明は、複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物における前記セグメントの連結構造であって、矩形状の中空孔が形成された角筒形継手部材が前記セグメント本体の周方向の両端部に沿って固着されてなるとともに、その角筒形継手部材は、周方向に隣接するセグメント間で嵌合可能となるように互いに軸方向の配置が調整されて1以上配設されてなり、前記角筒形継手部材を嵌合させることにより互いに接続された前記矩形状の中空孔内にその内壁に沿うヒンジ固定継手部材が挿入されて、周方向に隣接するセグメントに継手部を支点として曲げ荷重が作用した場合に、角筒形継手部材とヒンジ固定継手部材が互いに接して支圧にて抵抗してなることを特徴とする。
また、第3の発明は、第1または第2の発明において、前記角筒形継手部材は、前記セグメント本体に対して溶接またはボルトで固着され、又はコンクリートで構成される前記セグメントの端部にアンカー筋で固着されてなることを特徴とする。
また、第4の発明は、第1〜第3の発明において、前記ヒンジ固定継手部材は、H形断面部材であり、前記接続された中空孔の内面に係合可能とされていることを特徴とする。
また、第5の発明は、第1〜第3の発明において、前記ヒンジ固定継手部材は、箱形断面部材であり、前記接続された中空孔の内面に係合可能とされていることを特徴とする。
また、第6の発明は、第1〜第5の発明において、前記ヒンジ固定継手部材が構造物軸方向に複数のセグメントに跨って、当該セグメントの角筒形継手部材の中空孔内に挿入されていることを特徴とする。
また、第7の発明は、第1〜第6の発明において、ヒンジ固定継手部材が矩形状セグメントリングの隅角部に配置されて、隅角部の連結材とされていることを特徴とする。
また、第8の発明は、第1〜第7の発明において、角筒形継手部材のフランジを兼ねた張り出し部が、セグメント本体のスキンプレートに一体に設けられていることを特徴とする。
また、第9の発明は、第1〜第8の発明において、前記ヒンジ固定継手部材は、何れか一の端部に蓋が取り付けられてなり、前記接続された中空孔内に挿入された場合には、前記蓋の外面と前記セグメント本体の側面との間で平面が形成され、さらに前記蓋は、角筒形継手部材に定着可能とされていることを特徴とする。
また、第10の発明は、第1〜第9の発明において、挿入すべき中空孔の接続位置に対応した前記ヒンジ固定継手部材上の外周面において、又は前記角筒形継手部材の軸方向に沿った外周面において、又は前記セグメント本体端面における嵌合すべき相手側の角筒形継手部材が当接可能な面において、止水材が配設されてなることを特徴とする
また、第11の発明は、第4の発明において、前記接続された中空孔内に挿入されたヒンジ固定継手部材としてのH形断面部材のフランジとウエブで囲まれる空間部にコンクリートが打設されてなることを特徴とする。
また、第12の発明は、第5の発明において、前記接続された中空孔内に挿入されたヒンジ固定継手部材としての箱形断面部材の中空孔内にコンクリートが打設されてなることを特徴とする。
また、第13の発明は、第1〜第12の発明において、角筒形継手部材端部に薄板からなる筒を角筒形継手部材内面に固着し角筒形継手部材から飛び出させることを特徴とする。
また、第14の発明は、第1〜第13の発明において、前記角筒形継手部材は、前記セグメント本体に固着される基端部から先端にかけて先細になるように形成されてなることを特徴とする。
また、第15の発明は、第5発明又は第12の発明において、箱形断面のヒンジ固定継手部材が、角鋼管などの形鋼単独、またはC形鋼やアングル材の組み合わせからなることを特徴とする。
この角筒形継手部材4は、形鋼を用いることでコスト低減が可能である。形鋼としては角形鋼管を用いることができる。また形鋼として、C形鋼を2つ組み合わせて角断面形状にするようにしてもよい。また、4個のアングル材を矩形になるように配置して溶接接合して、角筒断面の継手部材を構成するようにしてもよい。
但し、連結する各セグメント8aの間において、荷重分担の均一性を保つためには、図1等に示すように、周方向左側、周方向右側ともに同数の同型の角筒形継手部材4をそれぞれの継手板1に均等間隔で取り付けることが好ましい。
ちなみに、周方向左側に位置するセグメント本体8に取り付けられる角筒形継手部材4の数量、並びに周方向右側に位置するセグメント本体8に取り付けられる角筒形継手部材4の数量の合計は、3個以上となるように取り付けられていればいかなる構成であってもよい。
また、前記実施形態1では、周方向に隣接するセグメントにおける角筒形継手部材4を嵌合させることにより、角筒形継手部材4を直列に連続させる形態を示したが、図19に示すように、周方向に隣接するセグメントを千鳥配置とすることで、角筒形継手部材4を直列に連続させる形態としてもよい。すなわち、周方向に隣接するセグメント8bの角筒形継手部材4は、構造物28の軸方向に直列に連続するように軸方向の配置が調整されて配設されていればよく、このようなセグメントでは、ヒンジ固定継手部材2cの軸方向に千鳥状配置となるように、構造物28の周方向に交互に、かつ構造物28の軸方向にスライドさせるように配置することにより、周方向の一方の2つのセグメント8bにおける角筒形継手部材4間に、周方向の他方の1つのセグメントにおける角筒形継手部材4を配置することで、角筒形継手部材4を直列に連続するように配置することが可能になる。
なお、前記ヒンジ固定継手部材2を間隔をおいて保持する手段としては、後記するように、ヒンジ固定扉継手部材2の先端部を地盤に圧入して保持させても、支保工により仮支持させてもよい。
施工方法について図32〜図34を用いて説明する。
更に、図34に示すように、前段階でセグメント8cを挿入しなかったヒンジ固定継手部材2c間に、新たにセグメント8bを挿入する。
セグメント相互を連結するヒンジ固定継手部材2cは、図18,図19に示すように、トンネル又はボックスカルバート等を断面リング状に形成した場合、及び、図20,21に示すように平面状に形成した場合の両方に適用することが可能である。
円形のリング状に本発明のセグメントを組み上げて構造物28を構築した場合、ヒンジ固定継手部材2cおよび角筒形継手部材4のトンネル半径方向における内外のフランジ部の曲率としては、完全な円形を構築する場合、曲率をつけた構造としてもよいが、道路トンネルのような大断面においては、セグメント継手部のわずかな距離の直線部は、トンネル断面の全体形状に殆ど影響を与えないため、前記フランジ部が直線状のままの方が、加工コストを低く抑えられることからも、それぞれの前記フランジ部を直線状のままとしても構わない。
隅角部を有する1つの平版状のセグメント8dを加工することは、例えば鋼殻セグメントでは、部材の曲げ加工・切断・溶接等の加工作業が増えコストアップであり精度の良いセグメント作ることが困難であるが、図22のようなヒンジ固定継手部材2dを利用して、これを隅角部の連結材として使用し、角筒形継手部材4と共同して隅角部ジョイント部を形成することによって、平板形のセグメント8dを繋げることで、隅角部を形成することができ、セグメント8の加工手間を大幅に削減することができる。
こうすることで、継手部に曲げ荷重が作用したとき角筒形継手部材フランジ部26に作用する引張り荷重を、直接セグメント本体に確実に流すことができるため、図示を省略するが、従来のように、角筒形継手部材4を継手板に溶接またはボルトにて固着した場合に、角筒形継手部材4と継手板との境界部で起こりうる溶接欠陥やボルト締め不良等による部材耐力の低下を防ぐことができる。図31に図25に示すようなスキンプレート23等を有する形態のセグメント8bを用いて図19に示すような構造物28を構築した場合の斜視図が示されている。
セグメントの継手板相互をボルト・ナットにより接合する従来のボルト接合によるセグメント継手とする場合で、本発明の実施例のセグメント8aと同等の桁高、及び同等の曲げ耐荷重が必要であると仮定して設計した場合、JIS規定の材質10.9(引張り強度1000N/mm2,耐力900N/mm2)、M24のボルトを使用したとしても、400mm幅のセグメントで継手板に接合ボルトが4本以上必要となる。
また、通常の中口径のトンネルで使用される1mから1.2m程度のセグメント幅においては、継手板に10本から12本(通常、セグメント相互を接合する場合、継手板における接続ボルト本数は高々4本程度である。)の接続ボルトが必要になり、作業能率が落ち、コストアップとなる。
2 ヒンジ固定継手部材
2a H形断面ヒンジ固定継手部材
2b 箱形断面ヒンジ固定継手部材
2c セグメント幅長さ寸法よりも長いヒンジ固定継手部材
2d 隅角部ジョイント(隅角部の連結材)としてのヒンジ固定継手部材
2e H形断面の鋼材のウェブにT形断面部材が取り付けられたヒンジ固定継手部材
3 ヒンジ継手部
4 角筒形継手部材
5 側面蓋
6 箱形断面ヒンジ固定継手部材の中空部
7 止水材取り付け用溝
8 セグメント本体
8a セグメント
8b セグメント継手両端部に角筒形継手部材を1つずつ有するセグメント
8c セグメント幅長さが他のセグメント幅の半分の長さのセグメント
8d 平版状の平板セグメント
9 H形断面ヒンジ固定継手部材のフランジ
10 箱形断面ヒンジ固定継手部材の上下面
11 角筒形継手部材の前面
12 側面蓋取り付け用ボルト孔
13 側面蓋のボルト挿入孔
14 ボルトまたはビス
16 座刳り
17 アンカー筋
18 中詰コンクリート
19 溶接
20 境目
21 ウエブ
22 ガイド傾斜面
23 角筒形継手部材のフランジを兼用するスキンプレート
24 角筒形継手部材構成部材
25 コンクリート漏洩防止用筒
26 角筒型継手部材フランジ部
27 セグメントリング
28 構造物
29 H形断面形状の部材のウェブ
30 T形断面形状の部材の脚部30
Claims (15)
- 複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物における前記セグメントの連結構造であって、
矩形状の中空孔が形成された角筒形継手部材が前記セグメント本体の周方向の両端部に沿って固着されてなるとともに、その角筒形継手部材は、周方向に隣接するセグメント間で直列に連続可能となるように互いに軸方向の配置が調整されて1以上配設されてなり、
前記角筒形継手部材を直列に連続させることにより互いに接続された前記矩形状の中空孔内にその内壁に沿うヒンジ固定継手部材が挿入されて、周方向に隣接するセグメントに継手部を支点として曲げ荷重が作用した場合に、角筒形継手部材とヒンジ固定継手部材が互いに接して支圧にて抵抗してなること
を特徴とするセグメントの連結構造。 - 複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物における前記セグメントの連結構造であって、
矩形状の中空孔が形成された角筒形継手部材が前記セグメント本体の周方向の両端部に沿って固着されてなるとともに、その角筒形継手部材は、周方向に隣接するセグメント間で嵌合可能となるように互いに軸方向の配置が調整されて1以上配設されてなり、
前記角筒形継手部材を嵌合させることにより互いに接続された前記矩形状の中空孔内にその内壁に沿うヒンジ固定継手部材が挿入されて、周方向に隣接するセグメントに継手部を支点として曲げ荷重が作用した場合に、角筒形継手部材とヒンジ固定継手部材が互いに接して支圧にて抵抗してなること
を特徴とするセグメントの連結構造。 - 前記角筒形継手部材は、前記セグメント本体に対して溶接またはボルトで固着され、又はコンクリートで構成される前記セグメントの端部にアンカー筋で固着されてなること
を特徴とする請求項1または2に記載のセグメントの連結構造。 - 前記ヒンジ固定継手部材は、H形断面部材であり、前記接続された中空孔の内面に係合可能とされていること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記ヒンジ固定継手部材は、箱形断面部材であり、前記接続された中空孔の内面に係合可能とされていること
を特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記ヒンジ固定継手部材が前記構造物の軸方向に複数のセグメントに跨って、当該セグメントの角筒形継手部材の中空孔内に挿入されていること
を特徴とする請求項1〜5の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記ヒンジ固定継手部材が矩形状セグメントリングにおける周方向の隅角部に配置されて、隅角部の連結材とされていること
を特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記角筒形継手部材のフランジを兼ねた張り出し部が、セグメント本体のスキンプレートに一体に設けられていること
を特徴とする請求項1〜7何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記ヒンジ固定継手部材は、何れか一の端部に蓋が取り付けられてなり、前記接続された中空孔内に挿入された場合には、前記蓋の外面と前記セグメント本体の側面との間で平面が形成され、
さらに前記蓋は、角筒形継手部材に定着可能とされていること
を特徴とする請求項1〜8の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 挿入すべき中空孔の接続位置に対応した前記ヒンジ固定継手部材上の外周面において、又は前記角筒形継手部材の軸方向に沿った外周面において、又は前記セグメント本体端面における嵌合すべき相手側の角筒形継手部材が当接可能な面において、止水材が配設されてなること
を特徴とする請求項1〜9の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記接続された中空孔内に挿入されたヒンジ固定継手部材としてのH形断面部材のフランジとウエブで囲まれる空間部にコンクリートが打設されてなることを特徴とする請求項4に記載のセグメントの連結構造。
- 前記接続された中空孔内に挿入されたヒンジ固定継手部材としての箱形断面部材の中空孔内にコンクリートが打設されてなることを特徴とする請求項5に記載のセグメントの連結構造。
- 前記角筒形継手部材端部に薄板からなる筒を角筒形継手部材内面に固着し角筒形継手部材4から飛び出させること
を特徴とする請求項1〜12の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 前記角筒形継手部材は、前記セグメント本体に固着される基端部から先端にかけて先細になるように形成されてなること
を特徴とする請求項1〜13の何れか1項に記載のセグメントの連結構造。 - 箱形断面のヒンジ固定継手部材が、角鋼管などの形鋼単独、またはC形鋼やアングル材の組み合わせからなることを特徴とする請求項5または12に記載のセグメントの連結構造。
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