JP4945294B2 - segment - Google Patents

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本発明は、トンネルのセグメントに関する。   The present invention relates to a segment of a tunnel.

トンネル工事においては、地山の崩落を防止することや、地下水のトンネル内への流入を防止することを目的として、セグメントを利用して早期に地山を閉塞する場合がある。
このようなセグメントを利用したトンネル施工は、複数のセグメントを利用して形成された所望の形状に組み立てられたセグメントリングを、トンネル軸方向に連続して配置することにより行う。
In tunnel construction, there is a case where the ground is blocked early using a segment in order to prevent the collapse of the ground and to prevent the inflow of groundwater into the tunnel.
Tunnel construction using such a segment is performed by continuously arranging segment rings assembled in a desired shape formed using a plurality of segments in the tunnel axis direction.

通常、セグメントリングの構築は、セグメントのセグメント継手面に配設された継手板同士を、継ぎボルトを介して連結することにより行う。
環状に形成された一般的なセグメントリングは、軸力卓越型の応力状態となるため、セグメントの継手部に作用する曲げモーメントは比較的小さく、セグメント継手面に配設される継手板としては、薄厚の鋼板をセグメント継手面に配設することにより構成されていた。
Usually, the segment ring is constructed by connecting joint plates disposed on the segment joint surfaces of the segments through joint bolts.
Since a general segment ring formed in an annular shape is in a stress state of axial force dominant type, the bending moment acting on the joint portion of the segment is relatively small, and as a joint plate disposed on the segment joint surface, It was comprised by arrange | positioning a thin steel plate in a segment joint surface.

ところが、近年、高速道路のジャンクション部や鉄道駅舎等のトンネル施工において、大口径トンネルを併設した後、この双設トンネルの間を切り拡げて拡幅する場合がある。
このように、双設トンネルの間を切り拡げるトンネル施工では、セグメントリングは欠円状態となるため、通常の単独のトンネルにおける環状のセグメントリングとは異なり、曲げ卓越型の応力状態となる。
However, in recent years, in tunnel constructions such as highway junctions and railway station buildings, a large-diameter tunnel may be provided, and then the space between the double tunnels may be widened.
In this way, in the tunnel construction that cuts and expands between the twin tunnels, the segment ring is in a missing circle state, so that it becomes a bending-dominated stress state unlike the annular segment ring in a normal single tunnel.

曲げ卓越型の応力状態におけるセグメントは、継手部に作用する曲げの影響が大きいため、継手板の板厚を厚くすることで強度を増加させる等、継手構造の使用を従来に比べて増大させる必要があった。継手構造の増大は、セグメントの重量増加の要因となり、施工性に影響をきたすとともに、施工費の削減の妨げとなる場合があった。   The bending-dominated stress state of the segment is greatly influenced by bending acting on the joint. Therefore, it is necessary to increase the use of the joint structure compared to the conventional method, such as increasing the strength by increasing the thickness of the joint plate. was there. The increase in the joint structure causes an increase in the weight of the segment, which may affect the workability and may hinder the reduction of the construction cost.

このため、本出願人は、例えば特許文献1に示すように、曲げに対して十分な耐力を持つ鋼製セグメントの継手構造を開発し、実用化に至っている。   For this reason, for example, as shown in Patent Document 1, the present applicant has developed a joint structure of a steel segment having sufficient strength against bending and has been put to practical use.

特許文献1に記載の鋼製セグメントの継手構造は、図7に示すように、セグメント継手面の継手板110を、中立軸よりも地山側にのみ設置されたセグメント101を使用するものであって、隣り合うセグメント101の継手板110同士をボルトによって接合するとともに、中立軸よりもトンネル中心側については、トンネルの中心軸方向と直交する主桁111のウェブ112および下フランジ113同士を図示しない添接板を介して連結することにより接合するものである。   As shown in FIG. 7, the joint structure of the steel segment described in Patent Document 1 uses a segment 101 in which a joint plate 110 on the segment joint surface is installed only on the ground side of the neutral shaft. The joint plates 110 of the adjacent segments 101 are joined to each other by bolts, and the web 112 and the lower flange 113 of the main girder 111 perpendicular to the direction of the center axis of the tunnel are not shown on the tunnel center side of the neutral axis. It joins by connecting through a contact plate.

特開平11−22393号公報JP-A-11-22393

ところが、前記従来の鋼製セグメント101の継手構造は、継手板110同士の連結に加え、主桁111同士の連結について、多数のボルトを介して行う必要があるため、一般的なトンネル(軸力卓越型のトンネル)の施工と比較して、その作業に手間を要する場合があった。   However, in the conventional joint structure of the steel segment 101, in addition to the connection of the joint plates 110, it is necessary to connect the main girders 111 via a large number of bolts. Compared with the construction of a superior type tunnel), the work may be time-consuming.

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、一般的なトンネルの施工と同様の作業により連結することが可能であるとともに、セグメントリングに作用する曲げモーメントに対して十分な耐力を有し、かつ合理的な継手構造を備えたセグメントを提案することを課題とする。   The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and can be connected by the same work as a general tunnel construction, and is sufficient for the bending moment acting on the segment ring. It is an object to propose a segment having a sufficient proof strength and having a reasonable joint structure.

前記課題を解決するために、本発明のセグメントは、ボルトを介して複数連結されることによりセグメントリングを形成するセグメントであって、トンネルの周方向に沿って配設されるとともに、該トンネルの軸方向に対して所定の間隔を有して並設される複数本の桁と、セグメント継手面に沿って配置される複数の継手部と、前記桁同士の間に架設された縦リブと、前記複数本の桁に横設されて外面を覆う外殻板とを備え、前記継手部が、トンネル軸方向に間隔をあけて配置されており、それぞれ桁の端部に接続されていて、前記継手部同士の間に、開口部が形成されているとともに、前記開口部を遮蔽する止水用継手板が配設されていることを特徴としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a segment of the present invention is a segment that forms a segment ring by being connected by a plurality of bolts, and is disposed along the circumferential direction of the tunnel. A plurality of girders arranged side by side with a predetermined interval with respect to the axial direction, a plurality of joint portions arranged along the segment joint surface, and vertical ribs laid between the girders, An outer shell plate that is laterally disposed on the plurality of girders and covers an outer surface, and the joint portions are arranged at intervals in the tunnel axis direction, each connected to an end portion of the girders , during the joint portions, an opening portion is formed, waterproof joint plate for shielding the opening is characterized that you have been provided.

かかるセグメントによれば、ボルトを介して伝達される応力に対して必要な肉厚に構成された継手部を、必要な個所にのみ配置するため、継手構造において必要な剛性を確保しながら、構造的に不要な部分を省くことが可能となる。また、セグメント同士の連結は、継手部を利用してボルトにより行い、一般的なトンネルにおけるセグメントの組立てと同じ作業で済むため、作業性に優れている。
なお、本発明に係るセグメントは、例えば、シールドトンネルの一次覆工として使用してもよいし、山岳トンネルにおけるライナーとして使用してもよく、使用の対象となるトンネル工法は限定されるものではない。
According to such a segment, since the joint portion configured to have a necessary thickness with respect to the stress transmitted through the bolt is disposed only at a necessary portion, the structure is secured while ensuring the necessary rigidity in the joint structure. It is possible to omit unnecessary portions. Further, the segments are connected to each other by bolts using a joint portion, and the same work as that for assembling the segments in a general tunnel is sufficient, so that the workability is excellent.
The segment according to the present invention may be used, for example, as a primary lining of a shield tunnel, or may be used as a liner in a mountain tunnel, and the tunnel construction method to be used is not limited. .

また、前記セグメント、前記継手部同士の間に、開口部が形成されているため、継手構造における部材の量を削減し、セグメントの軽量化を図るとともに、材料費の削減が可能である。 In addition, the segment is between between the joint part, because have openings, reducing the amount of members in the joint structure, together with reducing the weight of the segment, the reduction of material costs is possible .

また、前記セグメントにおいて、前記開口部を遮蔽する止水用継手板が配設されているため、地下水量が多いことが予想されるトンネルにおいて、止水性を確保することが可能である。 Further, in the segment, the order waterproof joint plate for shielding an opening is provided, in a tunnel that is expected groundwater volume is large, it is that possible to ensure the water-blocking.

本発明のセグメントによれば、一般的なトンネルの施工と同様の作業により互いに連結することが可能で、トンネルに作用する曲げ応力に対して十分な耐力を有する継手構造を備えているため、曲げ卓越型の応力状態からなるトンネルを簡易かつ安価に構築することが可能となる。   According to the segment of the present invention, since it can be connected to each other by the same work as the construction of a general tunnel and has a joint structure having sufficient strength against bending stress acting on the tunnel, It is possible to easily and inexpensively construct a tunnel consisting of a superior stress state.

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
なお、本実施形態では、セグメントとして、鋼製部材を組み合わせることにより構成された、いわゆる鋼製セグメントを使用する場合について説明する。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the drawings. In the description, the same reference numerals are used for the same elements, and redundant descriptions are omitted.
In addition, this embodiment demonstrates the case where what is called a steel segment comprised by combining a steel member as a segment is used.

本実施形態にかかるセグメント1は、図1に示すように、図示しない継ボルト(ボルト)を介して複数連結されることによりセグメントリングを形成するものであって、トンネルの周方向Tに沿って配設されるとともにトンネルの軸方向Tに対して所定の間隔dを有して並設される2本の主桁(桁)11,11と、主桁のトンネルの周方向Tの端部に形成される各セグメント継手面J,Jに沿ってそれぞれ一対ずつ配置される継手板(継手部)12,12,…とを備えて構成されている。 Segment 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, there forms a segment ring by being more connected via the joint bolt (not shown) (volts), along the circumferential direction T A of the tunnel the two main girder (digit) 11, 11 which are arranged with a predetermined gap d to the axial direction T B of the tunnel while being disposed Te, the main digit tunnel circumferential direction T a It is comprised with the joint board (joint part) 12, 12, ... arrange | positioned one by one along each segment joint surface JS , JS formed in an edge part.

また、セグメント継手面Jには、一対の継手板12,12に横設された状態で、止水用継手板13がそれぞれ配置されている。また、セグメント1の地山側外面は、外殻板15により被覆されている。
さらに、セグメント1は、トンネルの断面形状に応じて円弧状に形成されており、各主桁11,11との間には、所定の間隔により4本の縦リブ14,14,…がトンネル軸方向に沿って配設されている。
Moreover, the joint plate 13 for water stop is each arrange | positioned in the state laid laterally by a pair of joint plates 12 and 12 at the segment joint surface JS . The outer surface of the natural ground side of the segment 1 is covered with an outer shell plate 15.
Further, the segment 1 is formed in an arc shape in accordance with the cross-sectional shape of the tunnel, and four vertical ribs 14, 14,... It is arranged along the direction.

本実施形態に係るセグメント1は、図2に示すように、併設された2本のトンネルT,Tの間を切り拡げることにより、構造物Kを構築して、トンネルT同士を連結する場合において、セグメントリングRを構成する際に好適に使用されるものである。
かかるセグメントリングRは、構造物Kの構築に伴い、他のトンネルT側の一部が切り欠かれて欠円形状を呈している。
As shown in FIG. 2, the segment 1 according to the present embodiment is configured in such a manner that a structure K is constructed by connecting and extending the tunnels T by cutting between the two adjacent tunnels T and T. The segment ring R is preferably used.
With the construction of the structure K, the segment ring R has a circular shape with a part cut off on the other tunnel T side.

図3(a)に示すように、併設されたセグメントリングR,Rが円環状を呈している状態では、土荷重等の上載荷重P,Pが作用する場合、セグメントリングRは、軸力卓越型の応力状態を維持するため、セグメントリングRに作用する曲げモーメントM1は小さい。しかし、図3(b)に示すように、セグメントリングR1の一部を切り欠き、セグメントリングR1が欠円状態になると、セグメントリングR1は、曲げ卓越型の応力状態となり、セグメントリングR1に作用する曲げモーメントM2は、円環状に形成されたセグメントリングR(図3(a))の曲げモーメントM1と比較して大きくなる。   As shown in FIG. 3A, in the state where the segment rings R and R provided in an annulus form an annular shape, when the upper loads P and P such as earth loads act, the segment ring R has an excellent axial force. In order to maintain the stress state of the mold, the bending moment M1 acting on the segment ring R is small. However, as shown in FIG. 3B, when a part of the segment ring R1 is cut out and the segment ring R1 becomes a circle, the segment ring R1 becomes a bending-dominant stress state and acts on the segment ring R1. The bending moment M2 to be increased is larger than the bending moment M1 of the segment ring R (FIG. 3A) formed in an annular shape.

このように、セグメントリングRに曲げ応力が発生することにより、セグメント1同士のセグメント継手面Jでは、継ボルトに引張力が生じるため、継手板12は、この引張力に対して十分な耐力を発現する部材厚を有している必要がある。 As described above, since a bending stress is generated in the segment ring R, a tensile force is generated in the joint bolt at the segment joint surface JS of the segments 1, so that the joint plate 12 has a sufficient yield strength against the tensile force. It is necessary to have a member thickness that expresses.

主桁11は、図1に示すように、リング継手面Jに面するようにセグメント1のトンネル軸方向Tに対して前後に配置されている。主桁11は、トンネルの断面形状に沿って円弧状に形成された鋼製部材であって、本実施形態では、所定の厚みを有した鋼板により構成するものとする。また、主桁11には、所定の間隔により複数のボルト孔11a,11a,…が形成されており、図示しない連結ボルトを介して前後のセグメントリングとの連結が可能に構成されている。 The main girder 11, as shown in FIG. 1, are disposed back and forth relative to the tunnel axis T B of segment 1 so as to face the ring joint surface J R. The main girder 11 is a steel member formed in an arc shape along the cross-sectional shape of the tunnel. In the present embodiment, the main girder 11 is constituted by a steel plate having a predetermined thickness. Further, the main girder 11 is formed with a plurality of bolt holes 11a, 11a,... At predetermined intervals, and can be connected to the front and rear segment rings via connection bolts (not shown).

主桁11は、セグメントリングRに発生する曲げモーメントおよび軸力に対して十分な耐力を有しているとともに、リング継手面Jにおける継手部材として機能するための十分な耐力を有した材料により構成するものとする。
なお、主桁11を構成する材料や形状寸法等は限定されるものではなく、例えば、H形鋼等の各種形鋼や繊維補強コンクリート製部材等により構成してもよい。また、主桁11に形成されるボルト孔11aの形状、配置、箇所数は限定されるものではなく、セグメントリングR同士の連結に必要な連結ボルトの形状寸法や配置等に応じて適宜設定すればよい。また、本実施形態では、主桁11をリング継手面Jの継手部材として使用する場合について説明したが、主桁11とは別に継手部材を設けてもよいことはいうまでもない。
The main girder 11 is made of a material having sufficient strength against bending moment and axial force generated in the segment ring R and having sufficient strength to function as a joint member on the ring joint surface JR . Shall be composed.
In addition, the material, the shape dimension, etc. which comprise the main girder 11 are not limited, For example, you may comprise with various shape steels, such as H-section steel, a member made from fiber reinforced concrete. Moreover, the shape, arrangement | positioning, and number of places of the bolt hole 11a formed in the main beam 11 are not limited, It sets suitably according to the shape dimension, arrangement | positioning, etc. of a connection bolt required for the connection of segment ring R. That's fine. Moreover, although this embodiment demonstrated the case where the main girder 11 was used as a joint member of the ring joint surface JR , it cannot be overemphasized that a joint member may be provided separately from the main girder 11. FIG.

この主桁11の両端には、図1および図4に示すように、それぞれ継手板12,12が一体に固定されている。   As shown in FIGS. 1 and 4, joint plates 12 and 12 are integrally fixed to both ends of the main beam 11, respectively.

一方の主桁11に取り付けられた継手板12は、図4に示すように、セグメント継手面Jに沿って配置されており、他方の主桁11に取り付けられた継手板12との間に、トンネル軸方向Tに沿って開口部12aを形成した状態で、一方の主桁11の端部に接続されている。 As shown in FIG. 4, the joint plate 12 attached to one main girder 11 is disposed along the segment joint surface JS , and between the joint plate 12 attached to the other main girder 11. , while forming the opening 12a along the tunnel axis T B, it is connected to the end of one of the main girder 11.

本実施形態に係る継手板12は、矩形状に形成された鋼板であって、図3(b)に示すように、セグメントリングRの一部を切り欠くことにより欠円状に形成されたセグメントリングR1に作用する曲げモーメントM2に対して、必要な耐力を有した厚みを有して構成されている。なお、継手板12を構成する材料は鋼板に限定されるものではなく、例えば、繊維補強コンクリート製部材を使用するなど、適宜公知の材料から選定して使用すればよい。また、継手板12の形状も限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。   The joint plate 12 according to the present embodiment is a steel plate formed in a rectangular shape, and as shown in FIG. 3 (b), a segment formed in a circular shape by cutting out a part of the segment ring R. The bending moment M2 acting on the ring R1 is configured to have a thickness having a necessary yield strength. In addition, the material which comprises the joint board 12 is not limited to a steel plate, What is necessary is just to select from a well-known material suitably, for example using a fiber reinforced concrete member. Further, the shape of the joint plate 12 is not limited and can be set as appropriate.

継手板12には、図示しない継ボルトの挿通が可能なボルト孔12bが3箇所ずつ形成されており、隣接する他のセグメントとの連結が可能に構成されている。なお、ボルト孔12bの形状、配置、箇所数は限定されるものではなく、セグメントリングRに作用する応力状態や、使用する継ボルトの構成等に応じて適宜設定すればよい。   The joint plate 12 is formed with three bolt holes 12b through which joint bolts (not shown) can be inserted, and can be connected to other adjacent segments. In addition, the shape, arrangement | positioning, and number of places of the bolt hole 12b are not limited, What is necessary is just to set suitably according to the stress state which acts on the segment ring R, the structure of the joint bolt to be used, etc.

図1および図4に示すように、セグメント1のセグメント継手面Jには、止水用継手板13が継手板12,12の表面を覆うように横設されており、開口部12aが遮蔽されている。止水用継手板13には、継手板12のボルト孔12bに対応する個所にボルト孔13a,13a,13aが形成されており、隣接する他のセグメントとの連結時に継ボルトの挿通が可能に構成されている。なお、ボルト孔13aの形状、配置、箇所数は限定されるものではなく、セグメントリングRに作用する応力状態や止水材の反発力、使用する継ボルトの構成等に応じて適宜設定すればよい。また、本実施形態では、止水用継手板13を継手板12の外側面(隣接する他のセグメント1側の表面)を覆うように横設するものとしたが、例えば、継手板12の内側面を覆うように横設してもよいし、継手板12同士の間に開口部12aを遮蔽するように配設してもよく、止水性を確保することができれば、止水用継手板13の設置箇所は限定されるものではない。 As shown in FIGS. 1 and 4, the segment joint surface J S of the segment 1, waterproof joint plate 13 are laterally disposed to cover the surface of the joint plate 12 and 12, the opening 12a is shielded Has been. Bolt holes 13a, 13a, and 13a are formed in the water stop joint plate 13 at locations corresponding to the bolt holes 12b of the joint plate 12, so that joint bolts can be inserted when connecting to other adjacent segments. It is configured. In addition, the shape, arrangement | positioning, and number of places of the bolt hole 13a are not limited, If it sets suitably according to the stress state which acts on the segment ring R, the repulsive force of a water stop material, the structure of the joint bolt to be used, etc. Good. Further, in this embodiment, the water stop joint plate 13 is disposed horizontally so as to cover the outer surface of the joint plate 12 (the surface on the other adjacent segment 1 side). It may be installed side by side so as to cover the side surface, or may be arranged so as to shield the opening 12a between the joint plates 12, and if water stop can be secured, the water stop joint plate 13 can be secured. The installation location of is not limited.

縦リブ14は、主桁11同士の間に架設された鋼製部材であって、トンネル施工時の、トンネル軸方向Tの応力を伝達する部材である。
本実施形態では、縦リブ14として、1つのセグメント1に対して板状の部材を所定の間隔により4本配置するものとしたが、縦リブ14を構成する材料、本数、配置ピッチ等は限定されるものではなく、適宜設定すればよい。
Longitudinal ribs 14 is a steel member that is installed between the main beam 11 to each other is a member for transmitting during tunnel construction, the stress of the tunnel axis T B.
In the present embodiment, four plate-like members are arranged as the vertical ribs 14 at a predetermined interval with respect to one segment 1, but the material, number, arrangement pitch, and the like constituting the vertical ribs 14 are limited. What is necessary is just to set suitably.

外殻板15は、円弧状に加工が施された鋼板等からなり、セグメント1の外面を覆うように、主桁11,11に横設されている。外殻板15の形状は、限定されるものではなく、計画されたトンネルの断面形状に応じて、適宜設定すればよい。また、外殻板15を構成する鋼板の板厚は、土圧や地下水圧等により作用する応力に対して十分な耐力を発現することが可能であれば、限定されるものではない。さらに、外殻板15を構成する材料は鋼板に限定されるものではなく、例えば繊維補強コンクリートにより構成するなど、適宜公知の材料から選定して使用することが可能である。   The outer shell plate 15 is made of a steel plate or the like that has been processed into an arc shape, and is provided on the main girders 11 and 11 so as to cover the outer surface of the segment 1. The shape of the outer shell plate 15 is not limited, and may be set as appropriate according to the planned cross-sectional shape of the tunnel. Moreover, the plate | board thickness of the steel plate which comprises the outer shell board 15 will not be limited if it can express sufficient proof stress with respect to the stress which acts by earth pressure, groundwater pressure, etc. FIG. Furthermore, the material constituting the outer shell plate 15 is not limited to a steel plate, and can be appropriately selected from known materials such as a fiber reinforced concrete.

以上、本実施形態にかかるセグメント1によれば、継ボルトを介して伝達される応力に対して必要な肉厚に構成された継手部12を、必要な個所に配置することにより、曲げ卓越型のセグメントリングRに必要な耐力を有したセグメントリングRを構築することが可能である。また、セグメント1同士の連結は、継手板12を利用して継ボルトにより行い、一般的なトンネルにおけるセグメントの組立てと同じ作業で済むため、施工性に優れている。   As described above, according to the segment 1 according to the present embodiment, by arranging the joint portion 12 configured to have a necessary thickness with respect to the stress transmitted through the joint bolt at a necessary position, the bending dominant type is achieved. It is possible to construct the segment ring R having the proof stress necessary for the segment ring R. Further, the segments 1 are connected to each other by joint bolts using the joint plate 12, and the same work as the assembly of the segments in a general tunnel is sufficient, so that the workability is excellent.

セグメント継手面Jに作用する曲げモーメントに対して必要な板厚を有した継手板12を、開口部12aを形成した状態で、間隔を有して必要な個所にのみ配置しているため、一様な板厚からなる継手板をセグメント継手面Jの全体に配置する一般的なセグメントと比較して、鋼材量を削減することが可能となる。これにより、材料費を削減して、施工を安価に行うことが可能となるとともに、セグメント1の軽量化を図ることが可能となるため、取り扱いが容易になり、施工性が向上する。特に幅広のセグメントを使用する場合には、継手板の重量の低減効果が顕著となる。 Since the joint plate 12 having a necessary plate thickness with respect to the bending moment acting on the segment joint surface JS is disposed only at a necessary position with a gap in a state where the opening 12a is formed, Compared with a general segment in which a joint plate having a uniform plate thickness is arranged on the entire segment joint surface JS , the amount of steel material can be reduced. As a result, the material cost can be reduced and construction can be performed at a low cost, and the weight of the segment 1 can be reduced. Therefore, handling becomes easy and workability is improved. Particularly when wide segments are used, the effect of reducing the weight of the joint plate becomes significant.

また、ボルト孔12bの位置を十分に主桁11に寄せることで、主桁11と継手板12との接合部においては継ボルトの引張力によるせん断力のみが発生することから、曲げモーメントの影響を考慮しなくてよいため、設計において、主桁11の弱軸方向の曲げモーメントを無視することが可能となり、その結果、主桁11の設計に二軸応力状態を考慮する必要がなくなり、主桁11の小断面化が可能となる。故に、セグメント1の軽量化、材料費の軽減が可能となる。   Further, since the position of the bolt hole 12b is sufficiently moved toward the main beam 11, only the shearing force due to the tensile force of the joint bolt is generated at the joint portion between the main beam 11 and the joint plate 12, and therefore the influence of the bending moment. Therefore, it is possible to ignore the bending moment in the weak axis direction of the main girder 11 in the design. As a result, it is not necessary to consider the biaxial stress state in the design of the main girder 11, The cross section of the beam 11 can be reduced. Therefore, the weight of the segment 1 can be reduced and the material cost can be reduced.

継手板12同士の間に形成された開口部12aは、止水用継手板13により遮蔽されているため、止水性に優れたセグメントリングRを構築することが可能となる。
また、主桁11と縦リブ14の配置により、シールドマシンの推力等に対して必要な耐力を有している。
Since the opening 12a formed between the joint plates 12 is shielded by the water stop joint plate 13, it is possible to construct a segment ring R excellent in water stop.
Further, due to the arrangement of the main beam 11 and the vertical ribs 14, it has a necessary strength against the thrust of the shield machine.

次に、本発明にかかるセグメントについて、間隔を開けた状態で配置された継手板の形状がセグメントの変形等に対して与える影響について検証した結果について、図5および図6を参照して説明する。
本検証は、三次元ソリッドモデルを用いたFEM解析の実施により行う。
Next, with respect to the segment according to the present invention, the result of verifying the influence of the shape of the joint plate arranged with a gap on the deformation of the segment will be described with reference to FIG. 5 and FIG. .
This verification is performed by performing FEM analysis using a three-dimensional solid model.

解析では、セグメントリングに曲げモーメントを作用させることによりセグメント継手面においてトンネル軸方向の両端に配置された継ボルトに発生する引張力の大きさに応じて、3段階に分けて検証を行った。解析に使用した各段階は、ボルトの締付け時をSTEP1、ボルト許容引張力発生時をSTEP2、ボルト降伏時をSTEP3とした。   In the analysis, verification was performed in three stages according to the magnitude of the tensile force generated in the joint bolts arranged at both ends in the tunnel axis direction on the segment joint surface by applying a bending moment to the segment ring. Each stage used for the analysis was STEP1 when the bolt was tightened, STEP2 when the bolt allowable tensile force was generated, and STEP3 when the bolt yielded.

図5(a)および(b)に、本検証に使用したセグメント1,1’のモデルを示す。図5(a)に示すように、本検証に係る比較例のセグメント1’は、継手板12’として、セグメント継手面の全範囲に同一の板厚の板材が配設されている。一方、図5(b)に示すように、検証モデルは、セグメント継手面において、2枚の継手板12,12を、開口部12aを形成させた状態で間隔を開けて配置し、その表面に止水用継手板13が配置されている。   FIGS. 5A and 5B show the models of segments 1 and 1 ′ used in this verification. As shown in FIG. 5 (a), in the segment 1 'of the comparative example according to this verification, a plate material having the same thickness is disposed as a joint plate 12' in the entire range of the segment joint surface. On the other hand, as shown in FIG. 5B, in the verification model, the two joint plates 12 and 12 are arranged on the surface of the segment joint surface with the opening 12a formed at intervals. A water stop joint plate 13 is disposed.

比較例において、セグメント1’の 継手板12’は、板厚が76mmの鋼板を使用する。一方、検証モデルにおけるセグメント1では、継手板12として、板厚64mmの鋼板を使用し、止水用継手板13の板厚12mmを加えることにより比較例の継手板1’と同じ板厚(76mm)を形成した。   In the comparative example, a steel plate having a thickness of 76 mm is used for the joint plate 12 ′ of the segment 1 ′. On the other hand, in the segment 1 in the verification model, a steel plate having a thickness of 64 mm is used as the joint plate 12, and the same thickness (76 mm) as the joint plate 1 ′ of the comparative example is obtained by adding the plate thickness 12 mm of the joint plate 13 for water stoppage. ) Was formed.

セグメントリングに曲げモーメントが作用すると、継ボルトに引張力が作用するため、図5(c)および(d)に示すように、セグメントには、継手板12に、他のセグメントから離れる方向に変形αが生じるとともに、継手板12に連結された主桁11には、内側にゆがむ変形βが生じる。   When a bending moment is applied to the segment ring, a tensile force is applied to the joint bolt. Therefore, as shown in FIGS. 5C and 5D, the segment is deformed in the direction away from the other segments in the joint plate 12. As α occurs, the main girder 11 connected to the joint plate 12 undergoes deformation β that is distorted inward.

図6(a)および(b)に示すように、STEP2では、比較例に生じる継手板12’の変形量αは0.68mm、主桁11の変形量β’は0.22mmであった。一方、実施例に生じる継手板12の変形量αと主桁11の変形量βはそれぞれ0.74mmと0.25mmとなった。したがって、STEP2における継手板の変形量の差は0.06mm、主桁の変形量の差は0.03mmである。   As shown in FIGS. 6A and 6B, in STEP 2, the deformation amount α of the joint plate 12 ′ generated in the comparative example was 0.68 mm, and the deformation amount β ′ of the main beam 11 was 0.22 mm. On the other hand, the deformation amount α of the joint plate 12 and the deformation amount β of the main girder 11 generated in the example were 0.74 mm and 0.25 mm, respectively. Therefore, the difference in deformation amount of the joint plate in STEP 2 is 0.06 mm, and the difference in deformation amount of the main girder is 0.03 mm.

また、図6(a)および(b)に示すように、STEP3における比較例の継手板12’の変形量α’と主桁11の変形量β’はそれぞれ1.94mmと0.58mmであるのに対し、実施例の継手板12の変形量αと主桁11の変形量βはそれぞれ2.11mmと0.70mmであった。したがって、STEP3における継手板の変形量の差は0.07mm、主桁の変形量の差は0.12mmである。   As shown in FIGS. 6A and 6B, the deformation amount α ′ of the joint plate 12 ′ of the comparative example in STEP 3 and the deformation amount β ′ of the main girder 11 are 1.94 mm and 0.58 mm, respectively. In contrast, the deformation amount α of the joint plate 12 and the deformation amount β of the main girder 11 were 2.11 mm and 0.70 mm, respectively. Therefore, the difference in deformation amount of the joint plate in STEP 3 is 0.07 mm, and the difference in deformation amount of the main girder is 0.12 mm.

以上のように、セグメント継手面において、継手板12として、一様な板厚の板材を主桁11間に横設した場合(比較例)と、本発明の構成である2つの継手板12,12を離間して配置した場合(実施例)と、の間には、変形量に大きな差は見られず、セグメントの応力分布等に明確な差異は表れなかった。したがって、トンネルの軸方向に間隔をあけて継手板(継手部)12,12を配置することが可能であり、継手部同士の間に開口部を形成あるいは継手部の間の板厚を薄肉化することが可能であることが証明された。   As described above, on the segment joint surface, as a joint plate 12, a plate material having a uniform thickness is disposed between the main girders 11 (comparative example), and two joint plates 12 having the configuration of the present invention, There was no significant difference in the amount of deformation between the case of disposing 12 apart (Example), and no clear difference in the stress distribution of the segments. Therefore, it is possible to arrange the joint plates (joint portions) 12 and 12 with an interval in the axial direction of the tunnel, forming an opening between the joint portions, or reducing the plate thickness between the joint portions. Proved to be possible.

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記の実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、セグメント継手面に配置される継手部として、2枚の継手板を、開口部を有した状態で間隔を開けて配置するものとしたが、両継手部を一枚の板材により一体に形成してもよい。つまり、継手部に対応する部分を肉厚とし、それ以外の部分を肉薄に形成された一枚の板材を、一対の主桁間に横設することにより、セグメントのセグメント継手部を形成してもよい。これにより、前記実施形態において、別部材を組み合わせることにより構成した継手板と止水用継手板とを、一体に構成することが可能となる。
As mentioned above, although preferred embodiment was described about this invention, this invention is not limited to the said embodiment, A design change is possible suitably in the range which does not deviate from the meaning of this invention.
For example, in the above-described embodiment, two joint plates are arranged at intervals in a state having an opening as a joint portion disposed on the segment joint surface. You may form integrally with a board | plate material. In other words, a segment joint portion of a segment is formed by placing a single plate material with a thickness corresponding to the joint portion and a thin plate other than that between the pair of main girders. Also good. Thereby, in the said embodiment, it becomes possible to comprise integrally the coupling board comprised by combining another member, and the joint board for water stop.

また、前記実施形態では、主桁が2本配置されるセグメントについて説明したが、セグメントに配置される主桁の数は限定されるものではなく、3本以上配置されていてもよい。この場合において、中間部に配置される主桁に、継手板を設ける構成であってもよい。また、主桁以外に補助桁が設けられていてもよく、さらに継手板がこの補助桁の端部に接続されていてもよい。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the segment in which two main digits are arrange | positioned, the number of the main digits arrange | positioned in a segment is not limited, and three or more may be arrange | positioned. In this case, the structure which provides a joint board in the main girder arrange | positioned in an intermediate part may be sufficient. An auxiliary girder may be provided in addition to the main girder, and a joint plate may be connected to the end of this auxiliary girder.

また、前記実施形態では、主桁と継手板とを別部材により構成したものを互いに接続するものとしたが、継手部と主桁とを一体成形により構成してもよい。また、継手板と主桁との接合方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。   Moreover, in the said embodiment, although what comprised the main girder and the joint board by another member shall be connected mutually, you may comprise a joint part and a main girder by integral molding. Moreover, the joining method of a joint board and a main girder is not limited, What is necessary is just to perform by a well-known means suitably.

また、止水用継手板は必要に応じて配置すればよく、別途二次覆工を設けるトンネル等においては、省略してもよい。   Further, the water stop joint plate may be disposed as necessary, and may be omitted in a tunnel or the like in which a secondary lining is provided separately.

また、セグメントリングの断面形状は円形に限定されないことはいうまでもなく、トンネルの用途等に応じて適宜設定することが可能である。   Needless to say, the cross-sectional shape of the segment ring is not limited to a circular shape, and can be set as appropriate according to the application of the tunnel.

本発明の好適な実施形態に係るセグメントを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the segment which concerns on suitable embodiment of this invention. 本発明の好適な実施形態に係るトンネルの概要を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the outline | summary of the tunnel which concerns on suitable embodiment of this invention. 図2に示すトンネルの応力状態を示す曲げモーメント図であって、(a)はセグメントリングが円環状に形成された場合を示し、(b)はセグメントリングが欠円状に形成されている場合を示す。It is a bending moment figure which shows the stress state of the tunnel shown in FIG. 2, Comprising: (a) shows the case where a segment ring is formed in the annular | circular shape, (b) is the case where the segment ring is formed in a missing circle shape Indicates. 図1に示すセグメントの一部を示す拡大斜視図である。It is an expansion perspective view which shows a part of segment shown in FIG. 本発明に係るセグメントの検証結果を示す図であって、(a)および(b)は解析モデル図、(c)および(d)はそれぞれ(a)および(b)に示す解析モデルの変形図を示す。It is a figure which shows the verification result of the segment which concerns on this invention, Comprising: (a) And (b) is an analytical model figure, (c) And (d) is a deformation | transformation figure of the analytical model shown to (a) and (b), respectively. Indicates. 図5の検証結果を示すグラフである。It is a graph which shows the verification result of FIG. 従来のセグメントを示す斜視図である。It is a perspective view which shows the conventional segment.

符号の説明Explanation of symbols

1 セグメント
11 主桁(桁)
12 継手板(継手部)
13 止水用継手板
R セグメントリング
セグメント継手面
トンネルの周方向
トンネルの軸方向
1 segment 11 main digit (digit)
12 Joint plate (joint part)
13 Joint plate for water stop R Segment ring J S segment joint surface TA Circumferential direction of A tunnel T Axial direction of B tunnel

Claims (1)

ボルトを介して複数連結されることによりセグメントリングを形成するセグメントであって、
トンネルの周方向に沿って配設されるとともに、該トンネルの軸方向に対して所定の間隔を有して並設される複数本の桁と、
セグメント継手面に沿って配置される複数の継手部と、
前記桁同士の間に架設された縦リブと、
前記複数本の桁に横設されて外面を覆う外殻板と、を備え、
前記継手部が、トンネルの軸方向に間隔をあけて配置されており、それぞれ前記桁の端部に接続されていて、
前記継手部同士の間に、開口部が形成されているとともに、
前記開口部を遮蔽する止水用継手板が配設されていることを特徴とする、セグメント。
A segment that forms a segment ring by being connected by a plurality of bolts,
A plurality of girders arranged along the circumferential direction of the tunnel and arranged in parallel at a predetermined interval with respect to the axial direction of the tunnel;
A plurality of joint portions arranged along the segment joint surface;
Vertical ribs erected between the beams,
An outer shell plate that is laterally disposed on the plurality of girders and covers an outer surface ,
The joints are arranged at intervals in the axial direction of the tunnel, each connected to the end of the beam ;
While an opening is formed between the joints ,
A segment having a water stop joint plate for shielding the opening.
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