JP6803668B2 - 継手金具の接合構造と接合方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば筒状のトンネル壁体を構成するセグメント等のコンクリート構造物同士を接合するためのピン継手を、コンクリート構造物の接合端面に取り付ける継手金具の接合構造と接合方法に関する。

継手金具を用いた接合構造の一例として、トンネル工法におけるトンネル用セグメントの接合構造が知られている。トンネル工法として、シールドマシンによって地盤を掘削しながら、その後方において円弧板状のセグメントを継手金具で周方向に連結してリング状に形成したものを、更に継手金具によって軸方向に順次連結して円筒状のトンネル壁体（筒状壁体）を構築するシールド工法が一般的である。

例えば特許文献１に記載されたセグメントの接合構造は、一方のセグメントの端面から内奥部に向けて内径が拡径するテーパ状の筒状ケーシングを設け、その内部に軸方向に沿って分割面を有すると共に径方向に分割可能な複数のクサビ状のピースをテーパ筒状に形成して軸方向に移動可能とした。筒状ケーシングにはクサビ状のピースの離脱を防ぐストッパを全周に設置していた。筒状ケーシングの周囲には複数のアンカー筋が溶接によって固着され、それぞれコンクリート中に埋設されている。
他方のセグメントの端面にはコンクリート中にボルトを挿通させる貫通孔を介してボルトボックスとなる継手凹所が形成され、継手凹所内にボルトロッドの頭部を配設し、その軸部は貫通孔を通して一方のセグメントの筒状ケーシングのクサビ状のピース内に挿入可能である。クサビ状の各ピースの外周面に形成した周溝内にバネが設けられてクサビ状のピースを縮径方向に締め込んでいる。

継手凹所に挿入したボルトロッドの軸部をバネの付勢力に抗してクサビ状のピースの挿入孔に挿入して各ピースを拡径させる。ボルトロッドはばねによるくさび効果によってクサビ状の各ピースによって係止されて引き抜けない。

また、図４に示す他の継手金具の構造では、一方のセグメントに埋設したオス金物１０１はプレート１０２の開口部にナット１０３を溶接固定すると共にアンカー鉄筋１０４を溶接固定している。ナット１０３に螺合したピンボルト１０５の先端部は、他方のセグメントに埋設したメス金物１０６に嵌合させる。メス金物１０６は先細のテーパ枠１０７内に複数のクサビ部材１０８を収納して貫通孔を形成し、クサビ部材１０８の後部に設けたウレタン１０９でクサビ部材１０８を前方に押圧して保持させた。ウレタン１０９はテーパ枠１０７に固定した保持枠１１０内に保持し、テーパ枠１０７の外側にはアンカー鉄筋１０４を溶接で固定した。
継手金具の接合に際し、オス金物１０１のピンボルト１０５をメス金物１０６の複数のクサビ部材１０８で形成する貫通孔に嵌入させ、クサビ部材１０８を後退させて拡径する。クサビ部材１０８でピンボルト１０５を嵌合した状態で、ウレタン１０９の付勢力でクサビ部材１０８を前進させて縮径させてピンボルト１０５を押圧保持し、接合する。

特許第３３７５７４８号公報

しかしながら、特許文献１に記載された継手金具の接合構造では、筒状ケーシングへのアンカー筋の溶接が必要であり、更にくさび状の複数のピースの外周面に周溝を形成した上でリング状のバネ等を装着する必要があった。更にピースの離脱を防ぐためのストッパを筒状ケーシングに取り付ける必要があった。
そのため、部品点数が多く、セグメントの接合構造が煩雑で組み立て工数が多いという欠点があった。

また、図４に示す他の継手金具ではアンカー鉄筋１０４を溶接でオス金物１０１やメス金物１０６に溶接し、更にナット１０３をプレート１０２に溶接している。しかもウレタン１０９の保持枠１１０はテーパ枠１０７等に係合させて固定している。そのため、溶接部が多くて製作に手間がかかる上にウレタン１０９の取り付け構造も煩雑であった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単で組立が容易な継手金具の接合構造と接合方法を提供することを目的とする。

本発明に係る継手金具の接合構造は、先端側に凹陥部が一体形成されたナット部材と、該ナット部材の前記凹陥部に螺合させて先端側に突出させるピン継手と、を備えた雄型継手金具と、ピン継手を嵌合可能な複数のクサビ部材と、該クサビ部材を先端側に押圧する弾性部材と、クサビ部材及び弾性部材を収納した先細のテーパ状筒部と、を有する第一雌型金具と、アンカー部材を有していて第一雌型金具に螺合させることで弾性部材を押圧してクサビ部材を縮径する方向に付勢する第二雌型金具と、を備えた雌型継手金具と、を備え、前記クサビ部材の後部に段部が形成され、該段部内にリテーナを介して前記弾性部材が設置されており、前記第一雌型金具と前記第二雌型金具を螺合させることで前記弾性部材を前記第二雌型金具で押圧するようにし、ピン継手を複数のクサビ部材に嵌合させることで雄型継手金具と雌型継手金具を接合するようにしたことを特徴とする。
本発明によれば、テーパ状筒部を有する第一雌型金具にクサビ部材及び弾性部材を収納し、その後、第一雌型金具の後部に第二雌型金具を螺合させることで弾性部材を押圧し、雄型継手金具に設けたナット部材に螺合させたピン継手の先端を第一雌型金具の複数のクサビ部材の間に嵌入させることで把持し、雄型継手金具と雌型継手金具を接合することができる。しかも第二雌型金具はアンカー部材を有しているので溶接等が必要なく第一雌型金具に螺合するだけで済む。

しかも、本発明では、第一雌型金具と第二雌型金具を螺合させることで、第一雌型金具内でクサビ部材の段部に保持された弾性部材を第二雌型金具で押圧し、雄型継手金具のピン継手を複数のクサビ部材間の縮径された貫通孔に嵌合させることで弾性部材の付勢力に抗してピン継手がクサビ部材間に嵌入され、しかも弾性部材の反発する付勢力でクサビ部材を前進させて縮径してピン継手を拘束することで互いに固定させる。
なお、雄型継手金具にはそれぞれアンカー部材が一体に設けられていてもよい。

本発明による継手金具の接合方法は、一方側の部材に固定された雄型継手金具と、他方側の部材に固定された雌型継手金具とを、互いに接合させる継手金具の接合方法であって、雌型継手金具において、先端側が先細のテーパ状筒部を有する第一雌型金具内に複数のクサビ部材と弾性部材を収納すると共に前記クサビ部材の後部に形成された段部内にリテーナを介して前記弾性部材を設置させ、その後、第一雌型金具の後部に第二雌型金具を螺合させて弾性部材を押圧し、雄型継手金具に設けたナット部材に一体形成された凹陥部に螺合させたピン継手の先端を第一雌型金具のクサビ部材の間に嵌入させることで、雄型継手金具と雌型継手金具を接合させると共に前記弾性部材を前記第二雌型金具で押圧するようにしたことを特徴とする。
雌型継手金具の組み立てに際し、第一雌型金具と第二雌型金具を螺合させることで、弾性部材が圧縮されて複数のクサビ部材を押圧して縮径でき、雄型継手金具に設けたピン継手の先端を、第一雌型金具の複数のクサビ部材の間に嵌入させて拡径させた後に、弾性部材の付勢力によってクサビ部材が圧縮されてピン継手を堅固に保持し、雄型継手金具と雌型継手金具を接合することで一方側の部材と他方側の部材を接合できる。

本発明による継手金具の接合構造と接合方法によれば、雄型継手金具はナット部材にピン継手を螺合させると共に、第一雌型金具内にクサビ部材と弾性部材を収納して第二雌型金具を螺合させることで雌型継手金具を形成できるため、構成が簡単であり捩じ込みだけで組み立てできて組立が容易である。

本発明の実施形態による継手金具の雄型継手金具と雌型継手金具を示す断面図である。 雄型継手金具と雌型継手金具の第一雌型金具及び第二雌型金具とを示す分解図である。 雌型継手金具の組立状態を示す断面図である。 従来の継手金具の接合構造を示す説明図である。

以下、本発明の実施形態による継手金具の接合構造と接合方法について添付図面によって説明する。
本発明の実施形態による継手金具１について、図１乃至図３に基づいて説明する。
図１に示すように、本実施形態による継手金具１の接合構造は、セグメント等のコンクリート構造物に設けられた雄型継手金具２と雌型継手金具３とからなるものである。
雄型継手金具２は一方のセグメント４内の端面４ａに略直交する方向に埋設されている。この雄型継手金具２は例えば鋳物で形成されている。雄型継手金具２は略円筒形状で長軸の軸部２ａを形成しており、軸部２ａの端面４ａとは反対側の後端部に拡径された略円盤状のアンカー部材６が形成されている。

雄型継手金具２は軸部２ａの端面４ａ側である先端側が例えばわずかに拡径された略円筒形状を有しており、図２に示すように先端面２ｂには軸方向に沿って略円筒状の凹陥部５が形成されている。なお、アンカー部材６を除く軸部２ａは同一外径で形成されていてもよい。この凹陥部５の内周面には雌ねじ部５ａが形成されたナット部材が構成されている。そして、凹陥部５内には後部に後部雄ねじ部７ａが形成された軸状のピンボルト７がピン継手として設置され、後部雄ねじ部７ａが凹陥部５に形成した雌ねじ部５ａに螺合されて固定されている。
ピンボルト７は略円柱状に形成され、その長手方向の一端部側に後部雄ねじ部７ａが形成され、一端部と反対側の他端部側には全周に亘って例えば楔形状の歯部が略平行に配列された前部鋸歯部７ｂが形成されている。

また、雌型継手金具３は、例えば鋳物で形成された第一雌型金具９と第二雌型金具１０とを備えている。雌型継手金具３は、他方のセグメント８の端面８ａに略直交する方向に埋設されている。
第一雌型金具９は雌型継手金具３の長手方向中間部に形成された拡径筒部１１から先端側に向けて次第に縮径された先細のテーパ形状を備えたテーパ状筒部１２が形成され、更にその先端にはピンボルト７を挿通させる先端筒部１３が形成されている。拡径筒部１１の内面には雌ねじ部１１ａが形成されており、先端筒部１３の内面には薄板状の円筒板１３ａが固着されているが、円筒板１３ａは省略してもよい。

また、第二雌型金具１０は先端側に略円柱状の拡径部１５が形成され、その先端面には若干縮径された円筒部の外周面に雄ねじ部１６ａが形成された突部１６が設けられている。拡径部１５の後部側には、テーパ状に縮径するテーパ部１７と、小径の軸部１８と、拡径された略円盤状のアンカー部材１９とが形成されている。

また、図１及び図３において、第一雌型金具９のテーパ状筒部１２の内面には例えば断面視略直角三角形状のクサビ部材２１が複数個（例えば３つまたはそれ以上）周方向に配設されている。複数のクサビ部材２１で形成するその内周面はピンボルト７の外径より小径の円柱状の貫通孔２１ａを形成する。各クサビ部材２１の第二雌型金具１０側の端面には段部２１ｂが形成されている。複数のクサビ部材２１によって段部２１ｂは全周に亘って例えば略円形の溝部２２が形成されている。この溝部２２内に金属製プレートからなるリテーナ２３が設置され、その後部には例えばウレタン２５等からなる弾性部材が設置されている。
クサビ部材２１は、上述した従来例ではテーパ角が約１０°であったが、本実施形態では例えば約１７°と大きく設定したので、クサビ部材２１の長手方向の長さを短く設定でき、雌型継手金具３の全長を短くして小型化できる。

ウレタン２５の背面には第二雌型金具１０の先端面に受け部を有する突部１６が配設されて所定厚みのウレタン２５を押圧している。本実施形態では、第一雌型金具９のテーパ状筒部１２内に複数のクサビ部材２１を配設し、その後部にリテーナ２３及びウレタン２５を設置した状態で、第二雌型金具１０の突部１６の雄ねじ部１６ａを第一雌型金具９の拡径筒部１１の内面に形成した雌ねじ部１１ａに螺合させて一体化する。
これによって、第二雌型金具１０の突部１６で、ウレタン２５を介してクサビ部材２１がテーパ状筒部１２内で前方に押し込まれて貫通孔２１ａを縮径させる。そして、雄型継手金具２の雌ねじ部５ａに固定されたピンボルト７の先端部を雌型継手金具３の第一雌型金具９のクサビ部材２１で形成する貫通孔２１ａ内に押し込むことで拡径させ、ピンボルト７の前部鋸歯部７ｂをクサビ部材２１に喰い込ませて固定する。
なお、リテーナ２３とウレタン２５は予め固着していてもよいし、ウレタン２５を第二雌型金具１０の突部１６の表面に固着してもよい。

本実施形態による継手金具１は上述した構成を備えており、次にセグメント４，８の雄型継手金具２と雌型継手金具３の接合方法について説明する。
まず、雄型継手金具２と雌型継手金具３の組み立て方法について図１から図３により説明する。雄型継手金具２はその凹陥部５内にピンボルト７の後部雄ねじ部７ａを螺合することで一体化させ、ピンボルト７の先端側を突出させる。
また、雌型継手金具３は、まず第一雌型金具９の内面に複数個のクサビ部材２１を収納し、中央に貫通孔２１ａを形成する。複数のクサビ部材２１の後面に形成された段部２１ｂにリテーナ２３を介してウレタン２５を設置した状態で、第二雌型金具１０の突部１６の雄ねじ部１６ａを第一雌型金具９の拡径筒部１１の雌ねじ部１１ａに捩じ込み固定し、一体化する。

第二雌型金具１０を第一雌型金具９に螺合することで、ウレタン２５及びリテーナ２３でクサビ部材２１を第一雌型金具９のテーパ状筒部１２の前方に押し込んで貫通孔２１ａをピンボルト７の外径よりも小径に縮径させる。この状態で、第二雌型金具１０によってウレタン２５が圧縮され、その付勢力が複数のクサビ部材２１の貫通孔２１ａを縮径するように作用する。
このように形成された雄型継手金具２と雌型継手金具３をそれぞれセグメント４、８の型枠内に設置してコンクリートを流し込んで固定し、セグメント４，８を形成する。

そして、セグメント４，８の接合に際し、各セグメント４，８の端面４ａ，８ａ同士を当接させ、雄型継手金具２の端面４ａから突出するピンボルト７の先端側を雌型継手金具３の先端筒部１３を通して第一雌型金具９内の貫通孔２１ａ内に押し込む。
すると、貫通孔２１ａを形成するピンボルト７の前部鋸歯部７ｂが複数のクサビ部材２１をウレタン２５の付勢力に抗してテーパ状筒部１２に沿って後退させ、貫通孔２１ａを拡径してピンボルト７の挿入を許す。挿入後にウレタン２５の付勢力で各クサビ部材２１は前方に押されて縮径し、各クサビ部材２１にはピンボルト７の前部鋸歯部７ｂの楔部が喰い込み接合状態で固定される。なお、クサビ部材２１の材質をピンボルト７よりも軟質の鉄材等の金属で形成すれば、前部鋸歯部７ｂの食い込みが強くなりより高強度で固着できる。

上述のように本実施形態による継手金具１によれば、溶接等することなくアンカー部材６，１９を雄型継手金具２と雌型継手金具３に形成することができる。しかも、雌型継手金具３は第一雌型金具９に第二雌型金具１０を捩じ込むだけで内部に収納したウレタン２５を圧縮してクサビ部材２１に付勢力を付与することができる。そのため、構成が簡単で、溶接等することなく螺合によって継手金具１を組み立てることができて組み立て作業が容易であるという利点がある。

なお、本発明は上述の実施形態による継手金具１に限定されることはなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。以下に、本発明の他の実施形態や変形例について説明するが、上述の実施形態と同一または同様な部分、部材には同一の符号を用いて説明を省略する。

例えば、上述した実施形態ではクサビ部材２１の後部に段部２１ｂを形成し、複数の段部２１ｂからなる溝部２２にリテーナ２３とウレタン２５等の弾性部材を着座させて、第二雌型金具１０で押圧するようにした。しかしながら、クサビ部材２１に段部２１ｂは形成しなくてもよく、リテーナ２３を介してウレタン２５を複数のクサビ部材２１の後面に押圧させるようにしてもよい。また、リテーナ２３は必ずしも設置しなくてもよい。

また、上述した実施形態では、雄型継手金具２と雌型継手金具３にそれぞれアンカー部材６、１９を設けたが、アンカー部材６，１９は任意の形状を採用できる。また、アンカー部材６，１９は設置しなくてもよい。
なお、弾性部材としてウレタン２５を設置したが、弾性部材はウレタン２５に限定されるものではなく、バネやゴム等の他の弾性体を用いてもよい。

また、上述した実施形態による継手金具１におけるセグメント４，８の端面４ａ、８ａは主桁板の位置でもよいし、継手板の位置でもよい。また、本発明は継手金具１を設置する部材としてセグメント４を一方側の部材とし、セグメント８を他方側の部材としたが、本発明はこのような構成や部材に限定されることはない。セグメント４，８以外の他の各種のコンクリート構造物やその他の各種の部材に本発明による継手金具を採用することができる。

１ 継手金具
２ 雄型継手金具
３ 雌型継手金具
５ 凹陥部
５ａ、１１ａ 雌ねじ部
７ ピンボルト
７ａ 後部雄ねじ部
７ｂ 前部鋸歯部
９ 第一雌型金具
１０ 第二雌型金具
１２ テーパ状筒部
１６ 突部
１６ａ 雄ねじ部
２１ クサビ部材
２１ａ 貫通孔
２１ｂ 段部
２３ リテーナ
２５ ウレタン

Claims (2)

1. 先端側に凹陥部が一体形成されたナット部材と、該ナット部材の前記凹陥部に螺合させて先端側に突出するピン継手と、を備えた雄型継手金具と、
   前記ピン継手を嵌合可能な複数のクサビ部材と、該複数のクサビ部材を先端側に押圧する弾性部材と、前記クサビ部材及び弾性部材を収納した先細のテーパ状筒部とを有する第一雌型金具と、アンカー部材を有していて前記第一雌型金具に螺合させることで前記弾性部材を押圧して前記クサビ部材を縮径する方向に付勢する第二雌型金具と、を有する雌型継手金具と、を備え、
   前記クサビ部材の後部に段部が形成され、該段部内にリテーナを介して前記弾性部材が設置されており、前記第一雌型金具と前記第二雌型金具を螺合させることで前記弾性部材を前記第二雌型金具で押圧するようにし、
   前記ピン継手を前記クサビ部材に嵌合させることで前記雄型継手金具と前記雌型継手金具を接合するようにしたことを特徴とする継手金具の接合構造。
2. 一方側の部材に固定された雄型継手金具と他方側の部材に固定された雌型継手金具とを接合させる継手金具の接合方法であって、
   前記雌型継手金具において、先端側が先細のテーパ状筒部を有する第一雌型金具内に複数のクサビ部材と弾性部材を収納すると共に前記クサビ部材の後部に形成された段部内にリテーナを介して前記弾性部材を設置させ、
   その後、前記第一雌型金具に第二雌型金具を螺合させて前記弾性部材を押圧し、
   前記雄型継手金具に設けたナット部材に一体形成された凹陥部に螺合させたピン継手の先端を前記第一雌型金具のクサビ部材の間に嵌入させることで、前記雄型継手金具と雌型継手金具を接合させると共に前記弾性部材を前記第二雌型金具で押圧するようにしたことを特徴とする継手金具の接合方法。

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