JP4951438B2 - 継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、トンネル等を構築するセグメント等の部材同士を接合するための継手構造に関する。

従来、トンネル等を構築するセグメント同士を接合するための継手構造として、例えば下記特許文献１乃至３に記載されたものがある。特許文献１に記載された継手構造では、一方のセグメントの接合面に設けられた雌型継手として、断面略コ字状の抑え金具内に先端部を開閉可能に開口させたクリップ形状の雌部が設けられ、雌部の開口には雄型継手の雄部を受け入れ易いように隙間を確保したスペーサが嵌め込まれている。
そして継手の締結時においては、拡径頭部を有する雄部を雌部の開口内に挿入することでスペーサを押し外して雌部内に嵌め込み、開口部で雄部の拡径頭部を締め込んで固定するようにしている。
また、特許文献２に開示された継手構造では、雌部材のハウジング内に設けた角筒状の係止部材が内側に雄部材の接合棒を係合保持するための溝部を有すると共に係止部材は２〜４個に分割されている。これら分割された係止部材はハウジングとの間に設けた板バネによって互いに接合・縮径する方向に付勢されている。そして、セグメント同士の接合に際して、接合棒の拡径頭部を雌部材の溝部内に押し込むと、係止部材は板バネの付勢力に抗して外側に押し広げられて接合棒の進入を許容し、その後、板バネの付勢力で複数の係止部材は縮径されて接合棒を係止する。これによって雄部材と雌部材を接合することになる。

また、特許文献３に記載された継手構造では、雄型継手金具はその接合棒が先端テーパ部とくびれ部を有している。雌型継手金具は円筒状のハウジングの接合面側に拡径した保持空間を有しており、保持空間内に一対の略三日月状の係止部材が対向して配設され、その外側に設けた板バネによって係止部材は互いに接合する方向に付勢されている。
そして、雄型継手金具の接合棒を雌型継手金具の保持空間内に挿入することで係止部材が板バネの付勢力に抗して拡径され、先端テーパ部が通過すると係止部材が板バネの付勢力によって縮径してくびれ部に係止することで雌型継手金具と雄型継手金具を接合することになる。
特許第３３５１７６７号公報 特開平９−８８４９０号公報 特開２００１−９０４８５号公報

ところで、上述のような特許文献１〜３に記載された接合継手は、雌型継手の係止部材の形状が複雑であり、加工と組立に手間がかかるために製造コストが増大する欠点があった。
この発明は、このような実情に鑑みてなされたもので、雌型継手の部品の形状がシンプルで組立の容易な継手構造を提供することを目的とする。

本発明による継手構造は、雄型継手と雌型継手を係合して雄型継手を有する部材と雌型継手を有する部材とを互いに接合する継手構造であって、雄型継手は、先端側に設けた頭部の基端側に係合凹部を設けた雄型継手本体を備え、雌型継手は、雄型継手本体を挿入するハウジングと、該ハウジングまたはハウジング内に設けられていて対向する位置に切欠部を有する部材と、該切欠部に進退可能に設けられていて雄型継手本体の係合凹部に係合可能な矩形平板状の係合部材と、該係合部材を切欠部内に押圧する方向に付勢する付勢部材とを備え、雌型継手のハウジング内に雄型継手本体を挿入する際、雄型継手本体の頭部が係合部材を付勢部材の付勢力に抗して互いに離れる方向に移動させて乗り越えて係合凹部に係合部材を係合させるようにしたことを特徴とする。
本発明による継手構造によれば、雄型継手に嵌合する雌型継手としてハウジング内に矩形平板状の係合部材を設けたものであるから、雄型継手本体をハウジング内に挿入して、雄型継手本体の頭部が係合部材を付勢部材の付勢力に抗して互いに離間させて乗り越えると、頭部の基端側に設けた係合凹部に係合部材を付勢部材の付勢力によって係合させることができる。係合部材はその形状が簡単で製造が容易である上に製造コストを低廉にすることができる。

また、切欠部を有する部材は、ハウジングの対向する外周面であってもよい。
ハウジングの外周面に切欠部を対向して形成したことで構造がより簡単で部品数が少なくてすみ、一層製造コストを低廉にできる。
また、ハウジングの外側はカバー部材で覆われていてもよく、ハウジング外周面を切り欠いて切欠部を形成してもセグメント等の部材の製造時にコンクリート等が内部に進入しない。

また、切欠部を有する部材は、平板を略コの字状に折り曲げて形成し且つ対向する平板状の端部に一対の切欠部が形成されている係合板であってもよい。
継手構造の係合部材と係合部材を収容する切欠部を有する係合板とをいずれも平板で形成できるから、製造を一層容易にできる。
また、切欠部を有する部材は、主桁板に固定されていて切欠部が設けられた対向する一対の平板状の係合板であってもよい。
この場合でも、係合部材と切欠部を有する係合板とをいずれも平板で形成できるから、製造を一層容易にできる。
また、雄型継手本体は、頭部と係合凹部とを仕切る壁面が係合凹部側に鋭角に傾斜していてもよい。
係合凹部に係合部材が収容された状態で、頭部と係合凹部とを仕切る壁面が係合凹部側に傾斜していることで係合部材が係合凹部から外れる方向に移動しにくく離脱しにくい。

本発明による継手構造は、係合凹部を有する雄型継手に対して、雌型部材は切欠部を有する部材の切欠部に収めた矩形平板状の係合部材と付勢部材とを備えているから、係合部材の形状がシンプルで組立が容易であり、従来のこの種の継手構造と比較して製造コストが低廉であるという利点がある。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
図１乃至図４は本発明の第一実施形態による継手構造であり、図１は分離状態の雄型継手と雌型継手を一部断面で示す説明図、図２は雄型継手の部分拡大図、図３は雌型継手について図１におけるものと直交する方向の側面図、図４は図３に示す雌型継手のＡ−Ａ線断面図であって雄型継手との接合状態を示す説明図である。
本実施形態による継手構造は、例えばセグメントリング同士をトンネルの軸方向に接合するためのリング間継手の接合構造に関するものである。
図１に示すように、一方のセグメント１Ａの接合面である主桁板６に雄型継手３が設けられ、他方のセグメント１Ｂの主桁板１４に雌型継手４が設けられている。

図１において、雄型継手３を有するセグメント１Ａは、一方の主桁板６に孔部７が穿孔され、その裏面側に袋ナット８が固着されている。雄型継手本体をなす接合棒９は略円柱状で、その後端部に袋ナット８に螺合する雄ねじ部１０が形成され、その先端側に基部１１と係合凹部１２と頭部１３とが順次形成された略棒状をなしている。接合棒９は雄ねじ部１０を主桁板６裏面の袋ナット８に螺合することで主桁板６から突出した状態で固定されている。
図２に示す接合棒９の頭部１３は先端側にテーパ状をなすテーパ部１３ａが形成され、基端側は接合棒９の中心軸線Ｏに対して直交する方向から微小角度、例えば約５℃基端側に傾斜して傾斜凹部１２に接続される壁面１３ｂとされている。基部１１の先端面は係合凹部１２に向けてテーパ面を形成している。

次に雌型継手４において、雌型継手４を有するセグメント１Ｂは、主桁板１４に孔部１５が穿孔され、その裏面側に例えば角筒状のハウジング１６が溶接等で固着され、ハウジング１６の基端側には基板１７が固着されている。図１、図３、図４に示すように、ハウジング１６の主桁板１４から長手方向に若干離間した外周面１６ａ，１６ａには一対の切欠部１８、１８が対向して形成されている。これら切欠部１８，１８間の距離は、例えば接合棒９の係合凹部１２の直径と同等またはそれ以上であって頭部１３の外径より小さい寸法に設定されている。
ハウジング１６に設けた各切欠部１８は図１に示す正面視で略長方形状をなすように外周面１６ａが切除されており、この切欠部１８に矩形平板状、例えば長方形平板状の係合部材２０が設置されている。図３に示すようにこの係合部材２０はハウジング１６の外周面１６ａ内面基端側に一端が固定された付勢部材である板バネ２１によって押圧されている。
板バネ２１は例えば短冊形状とされ、固定された基端側から先端側に向けて中心軸線Ｏ方向に傾斜して先端屈曲部で係合部材２０を押圧する。これによって係合部材２０は切欠部１８内でハウジング２０の中心軸線Ｏ方向に進退可能であると共に板バネ２１で径方向内側に付勢されて保持されている。

そして、ハウジング１６内に接合棒９が挿入された際、頭部１３が切欠部１８，１８内に押圧された一対の係合部材２０、２０を外側に押して乗り越え、係合凹部１２の両側に係合部材２０、２０が板バネ２１、２１の付勢力で押し付けられることで係合状態に保持される。
なお、切欠部１８、１８は、接合棒９の頭部１３が通過する際に、切欠部１８から係合部材２０、２０が外れない程度の深さに設定されているものとする。
ハウジング１６の外側には筒状のカバー部材２３がほぼ同軸に配設され、その両端は主桁板１４と基板１７に溶接等で固定されている。ハウジング１６内には基部１７にナット２４が中心軸線Ｏ上に固着されており、雌型部材４を図示しないセグメント用型枠に固定する際に型枠から突出するボルトにナット２４を螺合することで位置決め固定し、コンクリート等を充填することになる。その場合、ハウジング１６の外側にはカバー部材２３が設けられているのでハウジング１６内にコンクリートが進入することはない。

本実施形態による継手構造は上述の構成を有しており、セグメント１Ｂを製造するには、予め基板１７にハウジング１６及びカバー部材２３を同軸に溶接して固着し、各切欠部１８内に平板状の係合部材２０を設置して板バネ２１で押圧しておく。そして、図示しない型枠内に主桁板２Ｂを介してハウジング１６及びカバー部材２３を当接させ、型枠に挿入したボルト（図示せず）を基板１７に固着したナット２４に螺合することで雌型継手４を型枠に固定する。
この状態でコンクリートを型枠内に充填し、養生することでセグメント１Ｂを製造する。

次に本実施形態によるセグメント１Ａ、１Ｂの接合方法について説明する。
図１において、セグメント１Ａ、１Ｂの主桁板６、１４同士を対向させ、雌型継手４に対して雄型継手３をほぼ同軸状に保持して押し込む。雄型継手３の接合棒９は頭部１３のテーパ部１３ａが雌型継手４内の切欠部１８，１８内に設置された係合部材２０，２０に当接し、これら係合部材２０，２０を板バネ２１、２１の付勢力に抗して切欠部１８，１８内の外側に押しだして乗り越える。
そして、接合棒９の頭部１３が係合部材２０，２０を乗り越えると、切欠部１８，１８内で係合部材２０，２０が係合凹部１２に当接するまで板バネ２１、２１の付勢力によって押し込まれる。これによって、接合棒９は雌型継手４内に係合状態に保持され、セグメント１Ａとセグメント１Ｂとが雄型継手３と雌型継手４によって接合させられる。
しかも、接合棒９の係合凹部１２を挟むように切欠部１８，１８内の一対の係合部材２０、２０が係合凹部１２に押し付けられて係合した状態で、接合棒９を引き抜く方向に力が作用しても係合状態を保持できる。特に本実施形態では、接合棒９の係合凹部１２と頭部１３の側壁１３ｂとが９０°より若干小さい鋭角に設定されているから、係合部材２０、２０が係合凹部１２から離脱する方向に動くことが抑制され、離脱を防止して確実な係合状態を確保できる。

上述のように本実施形態による継手構造によれば、雌型継手４における係合部材２０，２０が平鋼等の長方形で平板状の板材で形成され、係合部材２０を収容する切欠部１８も角筒状のハウジング１６の対向する側面である外周面１６ａを切り欠いた構造にすぎず、雄型継手３は略円柱状で中間部分に係合凹部１２を形成したシンプルな形状であるから、従来の継手構造と比較して特に係合部材２０とこれを保持する切欠部１８や板バネ２１が簡単な構成で済み、加工が少なくて製作が容易で製造コストを低廉にすることができる。

次に本発明の他の実施形態について説明するが、上述の第一の実施形態と同一または同様の部材、部品には同一の符号を用いて説明する。
図５及び図６は本発明の第二実施形態による継手構造を示すものであって雄型継手３は第一実施形態のものと同一であり、雌型継手４のハウジング１６が相違しているので、これについて説明する。
図５及び図６において、ハウジング１６は全体に略角筒形状をなしており、角筒本体２６と角筒頭部２７が別個に形成されている。角筒本体２６と角筒頭部２７を若干離間させた状態に保持し、その両側面に切欠部１８、１８を先端側に形成した側板２８、２８を溶接等で固着する。各側面２８にはアンカー部材２９がそれぞれ溶接等で固着されている。
角筒本体２６の基端側にはナット２４を固着した基板１７を溶接等で固着する。
係合部材２０，板バネ２１等は上述した第一実施形態のものと同一に配設する。

次に図７〜図９は本発明の第三実施形態による継手構造を示すものである。
本第三実施形態による継手構造においても、雄型継手３は第一実施形態と同一構成を備えている。図７は雌型継手の内部構造を示す側面図、図８は図７を９０°異なる方向から見た平面図、図９は図７においてハウジングの蓋を取った状態のＢ方向矢視図である。
本実施形態による雌型継手４において、主桁板１４の内面に角筒形状のハウジング１６がその先端を溶接等で固着され後端には蓋３２が装着されている。ハウジング１６の内部には平板状板材からなる係合板３１が配設されている。係合板３１は、主桁板１４に当接して固着された中央部３１ａとその両端側で折り曲げられた平板状の端部３１ｂ、３１ｃとによって側面視略コの字形状に形成されている（図７参照）。

係合板３１の中央部３１ａには、図９に示すように接合棒９を挿入するための挿通孔３３が穿孔され、その左右両端に形成した凹部３４、３４は主桁板１４への溶接部とされている。係合板３１の端部３１ｂ、３１ｃは、図８に示すように、それぞれ横向きの略Ｔ字形状に形成され、これによって横向きＴ字の上下に対向して切欠部１８，１８が形成されている。これら切欠部１８，１８に平板状の係合部材２０，２０がそれぞれ設置されている。そして、図８におけるハウジング１６の上下の内壁には蓋３２の近傍に板バネ２１、２１がピン等で固着され、板バネ２１、２１は先端方向に向けて中心軸線Ｏ側に傾斜して先端屈曲部で係合部材２０、２０をそれぞれ押圧している。
図７及び図９において、ハウジング１６の上下方向位置には、主桁板１４に支持板３６、３６が固定され、これら支持板３６、３６にはアンカー部材３７，３７が溶接等で固定されている。

本第三実施形態による継手構造においても、雄型継手３と雌型継手４の嵌合に際して、接合棒９をハウジング１６内に挿入すると接合棒９の頭部１３が係合板３１の挿通孔３３を通過した後、テーパ部１３ａによって切欠部１８，１８に設置された係合部材２０，２０を板バネ２１、２１の付勢力に抗して外側へ押し広げて乗り越える。そして、接合棒９の係合凹部１２、１２内に係合部材２０、２０が板バネ２１，２１の付勢力で押し付けられることで、雄型継手３の接合棒９を雌型継手４の係合部材２０，２０によって係合状態に保持する。

従って、本第三実施形態による継手構造においては、係合部材２０だけでなく、切欠部１８を形成する係合板３１も平板な板材を折り曲げて製造することができ、各部品の構成が簡単で製造が容易であり、製造コストを低廉にすることができる。
本実施形態による雌型継手４はハウジング１６によって内部が封止されているので、型枠内でコンクリートを充填する際、その外側にカバー部材２３を配設しておく必要がない。

図１０、図１１は本発明の第四実施形態による継手構造を示すものであり、図１０は雄型継手を二点鎖線で示す雌型継手のハウジング内部構造を示す図、図１１は図１０の雌型継手を９０°異なる方向から見た内部構造の側面図である。
図１０、図１１において、雌型継手４の第三実施形態と異なる部分について説明すると、ハウジング１６の基端部は蓋３２に代えて弾性変形可能な蛇腹部３９ａを備えた例えば樹脂製からなるキャップ３９が基板として嵌合されている。そして、ハウジング１６の対向する外側面にはアンカー部材３７，３７が溶接等で固着されている。その余の構成は第三実施形態によるものと同一である。

図１２、図１３は本発明の第五実施形態による継手構造を示すものであり、図１２は雄型継手を二点鎖線で示す雌型継手の内部構造を示す図、図１３は図１２の雌型継手を９０°異なる方向から見た内部構造の側面図である。
図１２、図１３において、雌型継手４の第四実施形態と異なる部分について説明すると、係合板３１に代えてハウジング１６内に対向して一対の略Ｔ字形状の係合板４１、４１が横向きに設けられ、各係合板４１の基部は主桁板１４に溶接等で固着されている。そのため、各係合板４１はＴ字の頭部４１ａと主桁板１４との間の凹部が係合部材２０を載置させる切欠部１８として構成される。
その余の構成は第四実施形態によるものと同一である。
この実施形態によれば、切欠部１８，１８を形成する構成が第四実施形態による継手構造と比較して一層簡略化されている。

なお、本発明は上述の各実施形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない限り各種の変形が可能である。
例えば、平板状の係合部材２０を切欠部１８内に付勢する付勢部材として、板バネ２１に限定されることなく、腹の部分で係合部材２０を押圧する略円弧状の板バネやゴム等の弾性部材等、適宜形状の部材を用いることができる。
またそれぞれ切欠部１８を有するハウジング１６の外周面１６ａ、側板２８，係合板３１、係合板４１等は、切欠部を有する部材を構成する。

本発明の第一実施形態による継手構造を示すものであり、雄型継手と雌型継手を分離状態で示す説明図である。 雄型継手の頭部の拡大図である。 図１に示す雌型継手を９０°異なる方向から見た側面図である。 雌型継手に対し雄型継手の接合棒の嵌合状態を示す図３のＡ−Ａ線断面図である。 第二実施形態による雌型継手の分解斜視図である。 図５に示す雌型継手の側面図である。 第三実施形態による雌型継手の縦断面図である。 図７に示す雌型継手を９０°異なる方向から見た側面図である。 ハウジングの蓋を取った状態の図７におけるＢ方向矢視図である。 第四実施形態による雌型継手の縦断面図である。 図１０に示す雌型継手を９０°異なる方向から見た側面図である。 第五実施形態による雌型継手の縦断面図である。 図１２に示す雌型継手を９０°異なる方向から見た側面図である。

符号の説明

１Ａ、１Ｂ セグメント
３ 雄型継手
４ 雌型継手
９ 接合棒（雄型継手本体）
１２ 係合凹部
１３ 頭部
１３ｂ 壁面
１６ ハウジング
１８ 切欠部
２０ 係合部材
２１ 板バネ（付勢部材）
２８ 側板（係合板）
３１ 係合板
４１ 係合板

Claims (6)

1. 雄型継手と雌型継手を係合して雄型継手を有する部材と雌型継手を有する部材とを互いに接合する継手構造であって、
   前記雄型継手は、先端側に設けた頭部の基端側に係合凹部を設けた雄型継手本体を備え、
   前記雌型継手は、雄型継手本体を挿入するハウジングと、該ハウジングまたはハウジング内に設けられていて対向する位置に切欠部を有する部材と、該切欠部に進退可能に設けられていて前記雄型継手本体の係合凹部に係合可能な矩形平板状の係合部材と、該係合部材を前記切欠部内に押圧する方向に付勢する付勢部材とを備え、
   前記雌型継手のハウジング内に前記雄型継手本体を挿入する際、前記雄型継手本体の頭部が前記係合部材を付勢部材の付勢力に抗して互いに離れる方向に移動させて乗り越えて前記係合凹部に係合部材を係合させるようにしたことを特徴とする継手構造。
2. 前記切欠部を有する部材は、前記ハウジングの対向する外周面である請求項１に記載の継手構造。
3. 前記ハウジングはカバー部材で覆われている請求項２に記載の継手構造。
4. 前記切欠部を有する部材は、平板を略コの字状に折り曲げて形成し且つ対向する平板状の端部に一対の前記切欠部が形成されている係合板である請求項１に記載の継手構造。
5. 前記切欠部を有する部材は、主桁板に固定されていて前記切欠部が設けられた対向する一対の平板状の係合板である請求項１に記載の継手構造。
6. 前記雄型継手本体は、前記頭部と係合凹部とを仕切る壁面が前記係合凹部側に鋭角に傾斜している請求項１乃至５のいずれかに記載の継手構造。

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