JP6877061B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents

Description

本発明は、セグメントの継手構造に関する。

従来、この種の継手構造において、剛構造として、隣り合うセグメントの接合面を跨いで連結部材の鋼製プレートを配置し、このプレートの両側を隣り合うセグメントにアンカーボルトなどにより固定するもの（例えば特許文献１）や、前記連結部材にボルトを用いたものなどがある。また、柔構造として、セグメントの端部外周にゴム製外側止水継手を配置し、この止水継手の両側を隣り合うセグメントにボルトにより固定するもの（例えば特許文献２）などが知られている。

また、剛構造と柔構造とを組み合わせたものとして、隣り合うセグメントの接合面に鋼製枠を設け、これら鋼製枠の鋼板にボルトを挿通し、このボルトの両端にワッシャを介してナットを螺合し、前記鋼板とワッシャの間に円筒形状のゴム製弾性材料を配置した弾性継手（例えば特許文献３）もある。

ところで、図２３のモデル図に示すように、例えばコンクリート製のセグメント２０１，２０１を組み立てる組立式マンホールでは、地震時の変位に対し、隣り合うセグメント２０１，２０１の目地部２０２において目開きが生じることでその変位に追従している。

また、前記目開き量が所定寸法を超えて大きくなり過ぎないように特許文献１などの継手構造では目開きを制御している。

そして、その制御方法はまず前記連結部材の弾性変形を用いて目開きを制御し、その連結部材が降伏点を超えた後はその引張強度までほとんど塑性変形のような弱い弾性係数で推移するという機構を用いている。

そのため、図２４に示すように、組立マンホールの目地部２０２の１箇所で、連結部材２０３に塑性変形又は破断が生じると、その箇所の接合面間のみが大きく開き、他の接合面間の目開きは大きくならず、大きく開いた接合面間のみの目開きが大きくなるという挙動が起きる。

また、公知ではないが、仮に剛構造の継手に前記柔構造の前記ゴム製外側止水継手を組み合わせたとしても、接合面間の目開きが極端に大きくなると、ゴム製外側止水継手も損傷するという問題がある。

特に、近年のマンホールの深度化により、例えば地下５０ｍに達する組立マンホールにおいて、地下深くの固い岩盤にマンホール底部が刺さった固定状態であると、浅い層は横に動き、地震等で岩盤が動くと、底部側の接合面間で大きな目開きが発生し、剛構造の継手構造において上述した塑性変形や破断が発生してしまう。

これに対して、特許文献３の弾性継手では、弾性材料が収縮した後、ボルトが弾性変形するが、薄い弾性材料により吸収できる目開き量は僅かであり、上記のような組立マンホールに用いた場合、連結部材であるボルトが破断して底部側の接合面間において大きな目開きが生じるという問題がある。

また、特許文献３の弾性継手は、鋼板とワッシャの間に円筒形状のゴム製弾性材料を配置しているため、接合面間で目開きが生じ、前記弾性材料が圧縮されて潰されると、その弾性材料の外周と内周が膨らみ、この膨らみ部分がワッシャに食い込んで弾性材料の収縮量が減ったり、弾性材料が部分的に損傷したりすることが予想される。

従って、地震等による地中の変位が終わって元に近い状態に戻っても、弾性部材が損傷しているため、再度の地震等には対応できないという問題が生じる。

特開２００８−１２７９１９号公報 実開平６−８２１８３号公報 実用新案登録第３１３６４３６号公報

解決しようとする課題は、接合面間の部分的な目開きを抑制することができるセグメントの継手構造を提供することを目的とする。

請求項１の発明は、隣り合うセグメントの接合面同士を合わせて接合するセグメントの継手構造において、前記隣り合うセグメントの表面に凹部を形成すると共に、これら凹部の前記接合面側の底部間に、前記接合面を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔に棒状材を挿通すると共に、前記凹部内において前記棒状材の端部に定着具を設け、前記底部と前記定着具の間に弾性部材を配置し、前記弾性部材の周囲に充填材の侵入を防止する部材を設け、前記凹部に前記充填材を充填したことを特徴とする。

請求項２の発明は、前記弾性部材の外周面と前記充填材の侵入を防止する部材との間に隙間が形成されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、前記充填材の侵入を防止する部材が鞘管であることを特徴とする。

請求項４の発明は、前記底部と前記定着具の間に複数の前記弾性部材を配置したことを特徴とする。

請求項５の発明は、前記弾性部材に前記棒状材を挿通したことを特徴とする。

請求項１の構成によれば、接合面に目開きが生じると、弾性係数の小さい弾性部材が収縮し、目開きが所定量に達すると、弾性係数の大きな棒状材に張力が働き、目開きが押えられ、他の接合面間において目開きが発生する。また、弾性部材は、その周囲が充填材により規制されることがなく、収縮することが可能となる。

請求項２の構成によれば、弾性部材が充填材により拘束されることがない。

請求項３の構成によれば、鞘管内に充填材が入らず、弾性部材の周囲に充填材が侵入することを防止できる。

請求項４の構成によれば、接合面に目開きが生じると、弾性係数の小さい複数の弾性部材が収縮する。

請求項５の構成によれば、貫通孔と弾性部材に棒状材が挿通される。

本発明の実施例１を示す継手構造の断面図である。 同上、内面側から見た正面図である。 同上、弾性ワッシャを示し、図３（Ａ）は平面図、図３（Ｂ）は断面図である。 同上、弾性構造の拡大断面図である。 同上、実験例を示す側面説明図である。 同上、実験結果を示すグラフ図である。 本発明の実施例２を示す弾性ワッシャの断面図である。 本発明の実施例３を示す弾性構造の拡大断面図である。 本発明の実施例４を示す弾性構造の拡大断面図である。 本発明の実施例５を示す弾性構造の拡大断面図である。 本発明の実施例６を示す斜視図である。 本発明の実施例７を示す継手構造の断面図である。 同上、要部の拡大断面図である。 同上、侵入防止部材の斜視図である。 同上、弾性筒状体を図示省略した断面図である。 同上、係合部周りの拡大断面図である。 同上、取付部の断面図である。 同上、マンホールの要部の斜視図である。 同上、筒体の平面図である。 同上、重ね合せ箇所が開いた状態の断面図である。 同上、取付部用溝部のない止水構造の断面図である。 本発明の実施例８を示す弾性ワッシャの断面図である。 マンホールの説明図である。 従来のマンホールにおいて目地部に目開きが生じた状態の説明図である。

本発明における好適な実施の形態について、添付図面を参照して説明する。尚、以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を限定するものではない。また、以下に説明される構成の全てが、本発明の必須要件であるとは限らない。

以下、図面を参照して、本発明の実施例１について説明する。図１〜図６に示すように、本実施例のマンホール１は、円筒形の筒体２，２・・・を組み立てる組立式マンホールであり、前記筒体２はプレキャストコンクリートなどからなるセグメントである。また、前記筒体２の直径（内径）は２０００〜３５００ｍｍ程度であり、マンホール１は地中に埋設され、土圧を受ける。尚、この例では、筒体２は周方向に一体のものを用いている。

上下の筒体２，２が重ね合わされ、上下の筒体２，２の下端面３と上端面４との間に５ｍｍ程度の目地部５を設け、この目地部５には充填材６などが充填される。尚、前記目地部５が重ね合せ箇所である。また、前記下端面３と上端面４が接合面であり、この例では、前記下端面３と上端面４は平坦面に形成されている。

継手構造１０として以下の構成を備える。尚、この例では、継手構造１０は目地部５を挟んで上下対称に設けられている。

前記上下の筒体２，２の内周面２Ｎには前記目地部５を挟んで凹部１１，１１が形成されている。この凹部１１は、前記端面３，４から離れて形成された支圧面部１２と、この支圧面部１２と筒体２の長さ方向に間隔を置いて配置された頂面部１３と、これら支圧面部１２と頂面部１３との間に設けられた左，右側面部１４，１４及び底面部１５とを備え、前記頂面部１３と底面部１５との間には斜面部１６が設けられ、前記凹部１１は筒体２の長さ方向に長く形成されている。

目地部５を挟んだ両側の凹部１１，１１間には、上，下端面３，４を貫通して両側の支圧面部１２，１２に連通する貫通孔１７が穿設され、この貫通孔１７は上下の筒体２，２に上，下貫通孔１８，１８を穿設してなる。尚、筒体２において、前記支圧面部１２と端面３，４との間の部分が受圧部１９であり、受圧部１９の長さは、後述するボルト２１の降伏荷重より受圧部１９部分のコンクリートの押し抜きせん断耐力が大きくなるように設定することが、ボルト２１から加わる荷重を受ける面から好ましい。

前記貫通孔１７には棒状材たるボルト２１を挿通し、このボルト２１の端部２１Ｔ，２１Ｔを両凹部１１，１１内に臨ませ、前記端部２１Ｔ，２１Ｔに定着具たるナット２２，２２を螺合している。そして、前記支圧面部１２とナット２２との間には、ボルト２１以外の弾性変形により目地部５の目開きを許容する弾性構造２３が設けられている。尚、ボルト２１は、鋼製のものが用いられ、ＪＩＳ規格でＳＳ４００やＳ４５Ｃが例示される。

前記弾性構造２３は、前記支圧面部１２にリング型の支圧板２４を重ねて設け、また、ナット２２に、リング型のナット側支圧板２５を重ねて設けている。前記支圧板２４，２５の間には、リング型の弾性ワッシャ２６，２６，２６を複数設け、この例では３枚用いている。また、支圧板２４，弾性ワッシャ２６，２６，２６及び支圧板２５の間には支圧板２７が設けられ、この支圧板２７は前記支圧板２４，２５より薄く形成されている。また、前記支圧板２４，２５，２７には前記ボルト２１を挿通する透孔２４Ｔ，２５Ｔ，２６Ｔが穿設されている。前記支圧板２４，２５，２７の外径及び透孔２４Ｔ，２５Ｔ，２６Ｔは円形である。

前記支圧板２７の直径はゴム板３１より大きく、鞘管３６の直径より僅かに小さく、後述する充填材が硬化した後、鞘管３６内の空間で、ゴム板３１の圧縮時に支圧板２７がボルト２１の長さ方向に移動可能に構成している。また、支圧板２４，２５，２７はゴム板３１より硬質な鋼製などのものが用いられる。尚、図４などに示すように、支圧板２７の直径はゴム板３１の直径より大きく、支圧板２７，２７間におけるゴム板３１の収縮時に、ゴム板３１の外周への変形を許容する空間が支圧板２７，２７の間に形成される。このようにゴム板３１は外周が拘束されていないため、収縮時に逃げる場所があることで、収縮が阻害されない。

前記弾性ワッシャ２６は、弾性材料たるゴム板３１を有し、このゴム板３１はリング型をなし、中央に前記ボルト２１を挿通する孔たる挿通孔３２を有する。この挿通孔３２内には、ゴム板３１より硬質材料である鋼製のリング型ワッシャ３３が設けられ、このワッシャ３３には前記ボルト２１を挿通する挿通孔３３Ｔが設けられている。前記ゴム板３１はワッシャ３３より厚く形成され、ゴム板３１とワッシャ３３の他側面（図３（Ｂ）における下面）を面一にした状態で、ワッシャ３３の一側面から上部に位置するゴム板３１の部分が収縮代であり、この収縮代は、ゴム板３１とワッシャ３３の厚さの差である。このようにワッシャ３３はゴム板３１の変位量を制御するものであり、そのワッシャ３３はゴム板３１の挿通孔３２に嵌め入れられている。また、ゴム板３１とワッシャ３３の外径及び挿通孔３２，３３Ｔは円形である。

また、前記ゴム板３１の一側面３１Ｍと前記挿通孔３２との一側角部には、切り欠き部３４を設けることにより、一側面３１Ｍと前記挿通孔３２との間にテーパー面３５を設け、このテーパー面３５は、一側に向かって拡大形成され、テーパー面３５の他側はワッシャ３３の一側面の外角部３３Ｋから形成されている。このようにゴム板３１の挿通孔３２のワッシャ３３より厚い部分とゴム板３１の一側面３１Ｍと間の一側角部に、切り欠き部３４を設けている。この場合、テーパー面３５の他側を外角部３３Ｋより低く形成してもよく、低い場合も挿通孔３３Ｔのストレート部分を残すことが、ゴム板３１とワッシャ３３の一体化を図る面で好ましい。

このように切り欠き部３４を設けることより、ゴム板３１が収縮し、ワッシャ３３と支圧板２７が重ね合わせた状態になっても、ゴム板３１の一側面３１Ｍの内側がワッシャ３３と支圧板２７に挟まれて収縮量を減らすことがなく、また、ゴム板３１の挟まれた部分が損傷することがない。そして、前記継手構造１０は筒体２の円周方向に間隔を置いて複数設けられる。

そして、本実施例の弾性構造２３では複数のゴム板３１，３１・・・により所定の収縮代が得られるため、ゴム板３１の変形がスムーズに行われ、初期状態に復帰後も再度の利用が可能となる。例えば、公知ではないが、単に所定の収縮代を得るため、従来例の円筒形状のゴム製弾性材料を長く形成した場合では、収縮時に円筒形状の弾性材料の内周面が内側に広がると共に、外周面が外側に広がり、取付用のスペースを取ったり、損傷し易くなったり、荷重に対して弾性変形が比例しなくなったりする。

前記継手構造１０の施工においては、下の筒体２を設置した後、下の筒体２に弾性構造２３とボルト２１とナット２２を配置し、下の筒体２の上端面４からボルト２１の上部を突出した状態で、上の筒体２の貫通孔１８をボルト２１に合わせて上の筒体２を吊り下し、上，下端面４，３を目地部５を挟んで重ね合わせ、上の筒体２の凹部１１に突出したボルト２１の端部２１Ｔに弾性構造２３を取付ける。

また、両端の支圧板２７，２７の間に鞘管３６を設けた後、凹部１１内に固化性の充填材３７を充填し、凹部１１を塞ぐ。尚、充填材３７としては無収縮モルタルなどが例示される。また、上記とは逆に、上の筒体２にボルト２１を配置し、このボルト２１を下の貫通孔１８に挿入するようにして下の筒体２の上の筒体２を重ねるようにしてもよい。

このように鞘管３６を配置することにより、鞘管３６内に充填材３７が入らず、ゴム板３１の外周面と鞘管３６との間に隙間が形成され、鞘管３６内で、ゴム板３１は、その外周側が規制されることなく、厚さ方向に収縮することが可能となる。このようにして筒体２，２・・・を３個以上積み重ね、２箇所以上の目地部５を設けたマンホール１を地中に埋設する。尚、塩化ビニールパイプなどからなる鞘管３６に替えて、弾性構造２３の周囲に充填材３７の侵入を防止するシート状の部材を配置してもよい。この場合、径大な支圧板２７によりシート状の部材の位置合わせなどの作業が容易となり、また、鞘管３６を設ける場合も、鞘管３６の位置合わせなどの作業が容易となる。

次に、前記構成につきその作用を説明する。マンホール１に地震力などが作用した場合、マンホール１が傾き、目地部５が開くことで地震時の力を吸収し、筒体２にひび割れが生じない。例えば、最下部の筒体２が岩盤に固定されている場合、マンホール１が傾くと、最下部の筒体２の上の目地部５に目開きが発生し、継手構造１０のゴム板３１が弾性変形により収縮する。この間の弾性変形は、比較的小さな力により生じ、変位制御ワッシャ３３に支圧板２７が当接すると、目開きの力に対してボルト２１の弾性変形により対抗するため、大きな力が必要となり、これにより他の目地部５、例えば上隣りの目地部５に目開きが発生する。

このように１箇所の目地部５のボルト２１のみに塑性変形又は破断が生じることを抑制し、複数の目地部５によりマンホール１の変位を吸収することができる。そして、地震終了後、マンホール１が地震前に戻ると、ゴム板３１が弾性復元力により元の厚さに戻り、上述したように損傷することなく、再度の地震に対応可能となる。

以下、実験例について説明する。実験では、ボルト２１はＭ２０、材質Ｓ４５Ｃ、長さ５３０ｍｍのものを用い、支圧板２４，２５は直径８０ｍｍ、内径２１ｍｍ、厚さ１２ｍｍの鋼製のものを用いた。支圧板２７は直径９６ｍｍ、内径２１ｍｍ、厚さ４．５ｍｍの鋼製のものを用いた。ゴム板３１は直径８０ｍｍ、挿通孔３２の直径とワッシャ３３の外径は４２ｍｍ、ワッシャ３３の挿通孔３３Ｔは直径２１ｍｍで、ゴム板３１の厚さは１５ｍｍ、ワッシャ３３の厚さ１０ｍｍとし、テーパー面３５の角度を４５度とした。また、ゴム板３１は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータを用いた硬度（ＪＩＳ Ａ硬さ）で、９０度のものを用いた。また、結果は記載しないが、ボルト２１をＳＳ４００とし、ゴム板３１の硬度を６０度としたものの実験も行った。尚、このようにゴム板３１とワッシャ３３の厚さを設定することにより、１枚の弾性ワッシャ２６の圧縮代は５ｍｍとなり、６枚の弾性ワッシャ２６を使用することより、上述した３０ｍｍの予想目開き量に対応することができる。また、弾性ワッシャ２６の枚数を増やしたり、１枚当たりの圧縮代を大きく設定したりすることにより、上述した５０ｍｍの予想目開き量にも対応できる。

厚さ２００ｍｍの鉄筋コンクリート製の平板状供試体５１、５２を用い、供試体５１は、ボルト長さ方向の長さが７５０ｍｍ、幅が１５００ｍｍ、供試体５２は同長さが７５０ｍｍ、幅が８００ｍｍのものを用いた。

平面コ字形の鋼製の架台５３を用い、この架台５３はボルト長さ方向の一対の腕部５４，５４を幅方向に間隔を置いて備え、これら腕部５４，５４の先端に前記供試体５１を固定し、それら腕部５４，５４の基端側が幅方向の架台本体５５に固定され、前記一対の腕部５４，５４の間に、前記供試体５２を配置し、供試体５１，５２の間に目地部５に相当する部分５６を設けている。

前記一対の腕部５４，５４の中央で、前記架台本体５５に引張手段たるジャッキ５７を設け、このジャッキ５７の伸縮杆５７Ａを前記供試体５２に連結している。また、目地部５に相当する部分５６の間隔と、供試体５１の移動量を測定する複数の変位計５８が設けられている。さらに、供試体５１，５２の下面には、水平を保つレベルプレート５９が複数配置され、このレベルプレート５９の上面は低摩擦面になっている。

そして、供試体５１，５２に前記継手構造１０を配置し、ジャッキ５７により目地部５を開く実験を行い、図６のグラフ図に、目地部５に相当する部分５６等の測定結果を示す。同グラフ図は縦軸にジャッキ５７により加えた引張の荷重Ｐ（単位ｋＮ）、横軸に目開き量が０からの変位δ（単位ｍｍ）を取り、グラフ１は目開き量、グラフ２は供試体５１の変位、グラフ３はグラフ１の近似直線である。また、近似直線におけるグラフ１の変位０側の近似直線は、ゴム板３１の弾性変形範囲であり、直線の勾配の変わる直線変化点（Ａ）から弾性限界点（Ｂ）までの近似直線がボルト２１の弾性変位範囲である。これらを下記の表１に示す。また、実験から近似直線におけるグラフ１の変位０側の近似直線（下記の近似第一）は、Ｐ＝０．３８δ、直線変化点（Ａ）から弾性限界点（Ｂ）までの近似直線（下記の近似第二）は、Ｐ＝４４.１４δ−１１１７.８９であった

上記のように、目地部５を開く力が加わると、初期には小さな力で目開きが起き、ゴム板３１の圧縮が終わる直線変位点（Ａ）からは、目開きに大きな力が必要となることがコンクリート供試体５１，５２を用いた実験でも確認された。

このように本実施例では、請求項１に対応して、隣り合うセグメントたる筒体２，２の接合面たる上，下端面４，３同士を合わせて接合するセグメントの継手構造において、隣り合う筒体２，２の表面に凹部１１，１１を形成すると共に、これら凹部１１，１１の端面４，３側の底部たる支圧面部１２，１２間に、端面４，３を貫通する貫通孔１７を形成し、貫通孔１７に棒状材たるボルト２１を挿通すると共に、凹部１１，１１内においてボルト２１の端部２１Ｔに定着具たるナット２２を設け、支圧面部１２とナット２２の間に弾性部材たる弾性ワッシャ２６を配置し、弾性部材たる弾性ワッシャ２６の周囲に充填材３７の侵入を防止する部材たる鞘管３６を設け、凹部１１に充填材３７を充填したから、上，下端面４，３に目開きが生じると、弾性係数の小さい弾性ワッシャ２６が収縮し、目開きが所定量に達すると、弾性係数の大きなボルト２１に張力が働き、目開きが抑えられ、他の上，下端面４，３間において目開きが発生する。また、凹部１１，１１間に棒状材たるボルト２１を挿通し、このボルト２１の端部２１Ｔ，２１Ｔに弾性構造２３，２３を設け、これら弾性構造２３，２３を凹部１１，１１内に収納したから、構造簡易にして、筒体２の厚さ内に継手構造１０を配置することができる。また、弾性ワッシャ２６は、その周囲が充填材３７により規制されることがなく、収縮することが可能となる。

このように本実施例では、請求項２に対応して、弾性部材たる弾性ワッシャ２６の外周面と充填材３７の侵入を防止する部材たる鞘管３６との間に隙間が形成されているから、弾性ワッシャ２６が充填材３７により拘束されることがない。

このように本実施例では、請求項３に対応して、充填材３７の侵入を防止する部材が鞘管３６であるから、鞘管３６内に充填材３７が入らず、弾性ワッシャ２６の周囲に充填材３７が侵入することを防止できる。

このように本実施例では、請求項４に対応して、底部たる支圧面部１２と定着具たるナット２２の間に複数の弾性部材たる弾性ワッシャ２６，２６を配置したから、接合面たる上，下端面４，３に目開きが生じると、弾性係数の小さい複数の弾性ワッシャ２６，２６が収縮する。

このように本実施例では、請求項５に対応して、貫通孔１７に棒状材たるボルト２１を挿通したから、貫通孔１７と弾性ワッシャ２６にボルト２１が挿通される。

以下、実施例上の効果として、このように本実施例では、底部たる支圧面部１２と定着具たるナット２２の間に複数の弾性部材たる弾性ワッシャ２６を配置したから、上，下端面４，３に目開きが生じると、弾性係数の小さい複数の弾性ワッシャ２６が収縮し、目開きが所定量に達すると、弾性係数の大きなボルト２１に張力が働き、目開きが抑えられ、他の上，下端面４，３間において目開きが発生する。

このように本実施例では、弾性部材たる弾性ワッシャ２６がゴム板３１を有し、このゴム板３１に棒状材たるボルト２１を挿通する孔たる挿通孔３２を形成したから、目地部５の目開きにより、複数のゴム板３１，３１が圧縮変形することにより所定の圧縮代が得られる。

このように本実施例では、複数のゴム板３１，３１の間に支圧板２７を配置したから、目開きにより支圧板２７に挟まれたゴム板３１が略均一に圧縮変形する。

このように本実施例では、ゴム板３１の外形より支圧板２７の外形が大きいから、外形の大きな支圧板２７，２７間により、収縮時のゴム板３１の外側への変形を許容するスペースを確保することができる。

このように本実施例では、弾性部材たる弾性ワッシャ２６には、挿通孔３２と棒状材たるボルト２１との間に、硬質材料からなりゴム板３１より薄いワッシャ３３を配置したから、ゴム板３１がワッシャ３３の厚さになるまで圧縮され、圧縮量が制御される。

このように本実施例では、ゴム板３１は、孔たる挿通孔３２の一側にワッシャ３３より厚い部分を有し、挿通孔３２とゴム板３１の一側面３１Ｍとの間の一側角部に切り欠き部３４を設けたから、ゴム板３１が圧縮され、ゴム板３１の内，外周面が膨らんでも、切り欠き部３４により一側角部が支圧板２７とワッシャ３３に挟まれて損傷することを防止できる。

このように本実施例では、ゴム板３１の他側面と挿通孔３２の他側角部に切り欠き部３４Ａを設けたから、ゴム板３１の内周面側の損傷を更に防止できる。

このように本実施例では、筒体２の内面たる内周面２Ｎに凹部１１を形成し、凹部１１に充填材３７を充填したから、凹部１１内の部材の防水性を確保することができ、内部に水が浸入する構造物に適した構造となる。

また、実施例上の効果として、ゴム板３１の厚さが１５ｍｍ、ワッシャ３３の厚さ１０ｍｍで、ゴム板３１の圧縮代がゴム板３１の厚さの１／２以下であるから、荷重に対して比例した弾性変形が確実になされると共に、大きく潰されないため圧潰することがなく、復帰後も再度同様な弾性変形による効果を奏することができ、このためゴム板３１の圧縮代をゴム板３１の厚さの０．２〜０．５倍とすることが好ましい。

また、凹部１１，１１が端面３，４から離れているから、ボルト２１の長さを稼ぐことができる。さらに、ゴム板３１の外周面と硬化した充填材３７との間に隙間が形成されるから、拘束されることなく充填材３７内でゴム板３１が収縮可能となる。また、凹部１１を筒体２の内周面２Ｎに設けたから、地中構造物であるマンホール１の内部に作業員が入って弾性構造２３の取付作業を行うことができる。

図７は本発明の実施例２を示し、上記実施例１と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、前記ゴム板３１の他側面の内角部に切り欠き部３４Ａを設け、テーパー面３５Ａを形成している。

このように本実施例においても、上記実施例１と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、前記ゴム板３１の他側面の内角部に切り欠き部３４Ａを設けることにより、一層、圧縮時のゴム板３１の損傷を防止することができる

図８は本発明の実施例３を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、弾性構造２３として、支圧板２４，２５の間に、弾性部材たる圧縮コイルバネ４１を配置している。この圧縮コイルバネ４１は、断面が方形で、厚さ方向を前記ボルト２１の長さ方向に配置している。

従って、目地部５に目開きが生じると、始めは圧縮コイルバネ４１が収縮した後、ボルト２１が伸びる方向に弾性変形が生じる。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。また、この例では、１本の圧縮コイルバネ４１により所定の圧縮代が得られるから、部品点数を削減することができ、部品管理及び取付作業が容易となる。さらに、収縮時における圧縮コイルバネ４１の径方向の拡大が僅かであるから、ゴム板３１に比べて弾性構造２３の直径寸法を抑えることができる

図９は本発明の実施例４を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、弾性構造２３として、支圧板２４とナット２２との間に、弾性部材たる複数のスプリングワッシャ４３，４３・・・を配置すると共に、隣り合うナット２２，スプリングワッシャ４３，４３，支圧板２４の間に支圧板２７を配置している。

従って、目地部５に目開きが生じると、初めは複数のスプリングワッシャ４３が偏平になるように収縮した後、ボルト２１が伸びる方向に弾性変形が生じ、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する

図１０は本発明の実施例５示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、弾性構造２３として、支圧板２４とナット２２側の支圧板２７との間に、弾性部材たる複数の皿バネ４５，４５・・・を配置し、この皿バネ４５にボルト２１を挿通しており、前記ナット２２に支圧板２７の一側面を当てて配置し、この支圧板２７の他側面に皿バネ４５の内周側を当てて配置し、この皿バネ４５の外周側に下の皿バネ４５の外周側を当てて配置し、このように皿バネ４５の向きを交互に上下にして配置し、前記支圧板２４の一側面には皿バネ４５の内周側が当接している。

従って、目地部５に目開きが生じると、始めは複数の皿バネ４５が偏平になるように収縮した後、ボルト２１が伸びる方向に弾性変形が生じ、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。

図１１は本発明の実施例６を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例のセグメントは、ボックスカルバートを構成する箱形の筒体２であり、隣り合う筒体２の頂板部４７、底板部４８及び左右側板部４９，４９の内面に前記凹部１１，１１を形成し、筒体２の長さ方向の接合面５Ｓ，５Ｓを合わせ、接合面５Ｓ，５Ｓ間に目地部５を形成し、この目地部５を挟んで継手構造１０を設けている。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。また、上記各実施例がセグメントを上下に積み重ねるのに対して、この例のように、左右にセグメントを連結する地中構造物にも本継手構造１０を適用することができる。

図１２〜図２１は本発明の実施例７を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、上記各実施例の継手構造１０に、止水継手構造１０１を組み合わせている。

止水継手構造１０１として以下の構成を備える。前記上下の筒体２，２の外周には前記目地部５の上下を跨ぐように、侵入防止部材１１１が設けられている。この侵入防止部材１１１は、鉄板やステンレス鋼板などからなり、高さが一定なリング体を分割した複数の円弧状分割体１１２，１１２・・・からなり、図１４では円周方向等間隔で５分割したものを例示している。尚、前記リング体の分割数は分割体１１２を人力で取り扱える重量を基準にして決めるので、筒体２が大きくなれば増加する。

前記侵入防止部材１１１は、厚さが０．５〜２ｍｍ程度で、前記高さＨが７０〜１５０ｍｍ程度である。前記高さＨは、予想される地震などにより目地部５が開く量の２倍以上とし、これにより地震時などでも目地部５を覆うことができる。また、直径（内径）が２０００〜３５００ｍｍ程度で、地震などにより目地部５が開く量は略３０ｍｍと予想されるから、上記の寸法とした。前記侵入防止部材１１１は上下の筒体２のずれによるせん断等に対抗する構造材ではなく、後述する弾性筒状体１２１の目地部５への侵入を防止するものであるから、上記の厚さとした。尚、条件により目地部５が開く量は略５０ｍｍと予想して設計する場合もある。

前記円弧状分割体１１２はゴム系接着剤により前記上下の筒体２，２の目地部５に跨って貼り付けられる。この場合、周方向に隣り合う円弧状分割体１１２，１１２・・・の周方向端縁１１２Ｆ，１１２Ｆ同士を合わせるように貼り付けることが好ましいが、必ずしも端縁１１２Ｆ，１１２Ｆ同士を密着させる必要はなく、端縁１１２Ｆ，１１２Ｆ間に多少の隙間があっても弾性筒状体１２１が目地部５に侵入しなければよい。

また、円弧状分割体１１２を筒体２の外周に貼り付ける際は、円弧状分割体１１２の高さ方向中央が目地部５に位置するようにする。この場合、全ての前記円弧状分割体１１２，１１２・・・の内周には、図１５に示すように、その高さ方向中央に係合部１１３を設け、この係合部１１３が前記目地部５に係入する。前記係合部１１３はＴ形リブや突起などからなり、前記円弧状分割体１１２の内周に溶着して設けられる。また、図１５に示したように、下端面３と上端面４の外周側の面取り部３Ｍ，４Ｍの間に前記係合部１１３を挿入するようにしてもよい。尚、１つの円弧状分割体１１２の内周に、周方向に間隔を置いて複数の係合部１１３を設けてもよい。このように目地部５に係合部１１３を係合することにより、貼り付け時の作業が容易となり、また、目地部５に対する円弧状分割体１１２の高さ位置の偏りを防止することができる。

また、前記上下の筒体２，２の外周には、止水のために上，下弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂが配置され、これら上，下弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂは環状の丸ゴムなどからなる。このため、上下の筒体２，２の外周には、上，下リング部材用溝部１１５Ａ，１１５Ｂが周設されている。この例では、断面円形の弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂに対応して、略半円形のリング部材用溝部１１５Ａ，１１５Ｂが形成されている。これらリング部材用溝部１１５Ａ，１１５Ｂの深さは弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂの直径の１／２〜１／３程度が好ましい。また、リング部材用溝部１１５Ａ，１１５Ｂに嵌めることにより接着を不要とすることができる。

また、図１３に示すように、上側のリング部材用溝部１１５Ａは、前記侵入防止部材１１１の上端より上方に設けられ、下側のリング部材用溝部１１５Ｂは、前記侵入防止部材１１１の下端より下方に設けられ、上端と上側のリング部材用溝部１１５Ａのリング部材１１４Ａとの間隔Ｈ１と、下端と下側のリング部材用溝部１１５Ｂのリング部材１１４Ｂとの間隔Ｈ１とは、１０ｍｍ以上が望ましく、前記間隔Ｈ１を１５〜２０ｍｍ程度としている。即ち、弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂの位置は、弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂの外側に侵入防止部材１１１が乗り上げるか、または弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂが侵入防止部材１１１の外周に乗り上げると止水性がなくなるので、侵入防止部材１１１から離れた位置にしており、上述したように間隔Ｈ１を１０ｍｍ以上とした。尚、施工性は劣るが、溝部１１５Ａ，１１５Ｂを設けないようにすることもでき、この場合は筒体２の外周に接着することが好ましい。

また、前記弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂは、硬い方が丸ゴムの効果が発揮できるので、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に準拠したタイプＡデュロメータを用いた硬度（ＪＩＳ Ａ硬さ）で、５０〜７０度、６０度程度が好ましい。

ゴムなどの弾性体からなる前記弾性筒状体１２１は、円筒形の筒本体１２２と、この筒本体１２２の上下に一体に設けられた上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂとを一体に備え、上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂは前記筒本体１２２より肉厚に形成されている。前記弾性筒状体１２１の高さＨ２は、侵入防止部材１１１の高さと上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの高さから決まるが、侵入防止部材１１１の高さに２００ｍｍ程度加えた高さが好ましい。尚、前記弾性筒状体１２１は上下対称である。尚、弾性筒状体１２１は、筒本体１２２と上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂとを同じ肉厚にすることもできる。

また、前記筒本体１２２の内周長は、前記筒体２の外周長と同じか若干短めに形成されている。即ち、筒体２が円筒形状の場合、筒本体１２２の内径は筒体２の外径と同一か若干小さく形成されている。したがって、実際の装着状態では図１３に示すように、筒本体１２２は筒体２の外周及び侵入防止部材１１１の外周に接する。また、図１７などに示すように、上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂは、前記筒本体１２２に比べて厚く、且つ前記筒本体１２２の内径と、凹凸部１１６を除いた上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの内径Ｄが略同一に形成されている。即ち、筒本体１２２の内面の周長と、凹凸部１２６を除いた上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの内面の周長が略同一に形成されている。

前記上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの外周には、上下にバンド用の凹部１２４，１２４を形成し、これら凹部１２４，１２４にそれぞれ締付手段たる締付バンド１２５，１２５を装着する。図１２では、締付バンド１２５は上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂに２本ずつ装着しているが、１本でもよく、３本以上でもよい。また、上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの内周には、断面が略三角形の凹部と凸部が上下に並んだ凹凸部１２６が形成されている。さらに、前記上下の筒体２，２の外周には、前記上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂに対応して、取付部用溝部１２７，１２７が周設されており、この取付部用溝部１２７の底部は筒体２の外周より小径に形成されている。

そして、上下の取付部用溝部１２７，１２７に前記上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂを配置し、締付バンド１２５，１２５により前記上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂを締め付けて筒体２に取付固定する。尚、弾性筒状体１２１の前記硬度は、４０〜５０程度であり、前記弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂに比べて柔らかい。このように上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂが比較的柔らかいため、締付バンド１２５，１２５による締付により、凹凸部１２６が凹んで溝部１２７の底部との接触面積が大きくなり止水性が向上する。また、取付部用溝部１２７を設けることにより、溝部１２７からの上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの抜け出し防止、位置決めの目安、さらに、溝部１２７を接着剤又は滑材のスペースとして使用することができる。

また、取付部用溝部１２７を設けることにより上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの取付周長が短くなることにより、取付状態において上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの伸びを緩和することができる。即ち、上述したように弾性筒状体１２１の内周長は、筒体２の外周長と同一か若干短く形成されているから、筒体２の外周には弾性筒状体１２１を周方向に伸ばしながら装着する必要があるが、溝部１２７により上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの伸びが軽減され、加わるストレスが減る。そして、取付部１２３Ａ，１２３Ｂと筒本体１２２の内径は略同一であり、目地部５が開いたときに、筒体２に比べて周長の短い取付部用溝部１２７の取付部１２３Ａ，１２３Ｂに加わる引っ張り力は、他の筒本体１２２より小さくなり、締め付け力の効果が上がる。

次に、前記止水継手構造１０１の施工方法について説明する。上，下リング部材用溝部１１５Ａ，１１５Ｂに上，下弾性リング部材１１４Ａ，１１４Ｂを装着する。また、上，下の筒体２，２のいずれか一方に弾性筒状体１２１を外装する。この場合、上リング部材用溝部１１５Ａの上方又は下リング部材用溝部１１５Ｂの下方に弾性筒状体１２１を外装しておく。

この後、上下の筒体２，２を重ね合せ、その目地部５に係合部１１３を挿入して複数の円弧状分割体１１２により目地部５を囲み、円弧状分割体１１２を上，下の筒体２，２の少なくとも一方の外周に接着剤により接着する。尚、この例では、下の筒体２の外周に円弧状分割体１１２を接着する。このようにして侵入防止部材１１１を目地部５の上下に跨って取り付けた後、上，下の筒体２，２のいずれか一方に外装していた弾性筒状体１２１を移動し、上，下の取付部用溝部１２７，１２７に上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂを嵌める。この場合、外装していた弾性筒状体１２１を周方向に伸ばした状態で移動する。

上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂの凹部１２４，１２４に締付バンド１２５，１２５を外装し、これら締付バンド１２５，１２５により上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂを締め付けて凹部１２４，１２４に固定する。

尚、筒体２の外周に取付部用溝部１２７を設けずに、筒体２の外周に上，下取付部１２３Ａ，１２３Ｂを取付固定してもよい。

そして、マンホール１に地震力などが作用した場合、マンホール１が傾き、目地部５が開くことで地震時の力を吸収し、筒体２にひび割れが生じない。そして、図２０に示すように、下の筒体２に対して上の筒体２が傾くと、傾いた反対側の目地部５が広がる。上の筒体２が傾くと、侵入防止部材１１１は上下の筒体２，２に接着されているが、接着剤はゴム糊であり、筒体２の動きを止めるほどの力はないので、目地部５が開き、主として筒本体１２２が伸びる。この時も外部から地下水圧がマンホール１に作用し続けており、筒本体１２２は水圧でマンホール１の内側に押されるが、薄板鋼板などからなる侵入防止部材１１１が開いた目地部５を覆っているため、目地部５に筒本体１２２が嵌ることがない。このように筒本体１２２は上下方向のみに伸び、地震終了後は、地震前に戻ることができる。

このように目地部５が開く場合、上記各実施例での継手構造１０を組み合わせることにより、初めは弾性構造２３が収縮し、この後、ボルト２１が弾性変形することにより、１箇所の目地部５のみの目開きが拡大することなく、複数の目地部５において、目開きが行われる。

従って、本実施例の止水継手構造１０１や他の従来の止水継手構造において、１箇所の目地部５のみが大きく開くことを防止し、他の従来の止水継手構造の弾性材料が伸びきったり、損傷したりすることを防止できる。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏する。また、この例のように、目地部５に跨って止水継手構造１０１を設け、ゴムなどの弾性体により目地部５からの水の侵入を防止する止水継手構造１０１に、上記各実施例の継手構造１０を組み合わせることができる。

図２２は本発明の実施例８を示し、上記各実施例と同一部分に同一符号を付し、その説明を省略して詳述する。この例では、ゴム板３１の他側面が前記ワッシャ３３の他側面より離れた位置にあり、即ち、ゴム板３１のワッシャ３３より厚い部分がワッシャ３３の一側面と他側面にそれぞれ設けられ、例えばゴム板３１の厚さが２０ｍｍ、ワッシャ３３の厚さ１０ｍｍで、一側面３１Ｍ側と他側面側にそれぞれ５ｍｍの圧縮代があり、ゴム板３１の圧縮代はゴム板３１の厚さの１／２以下である。

また、ゴム板３１の挿通孔３２のワッシャ３３より厚い部分とゴム板３１の他側面との間の他側角部に、切り欠き部３４Ｂを設けることにより、ゴム板３１の他側面と前記挿通孔３２と間にテーパー面３５Ｂを設け、このテーパー面３５Ｂは、他側に向かって拡大形成され、テーパー面３５Ｂの一側はワッシャ３３の他側面の外角部３３Ｋ´から形成されている。

このように本実施例においても、上記各実施例と同様な作用・効果を奏し、また、この例では、前記ゴム板３１の一側面及び他側面の内角部に切り欠き部３４，３４Ｂを設けることにより、一層、圧縮時のゴム板３１の損傷を防止することができると共に圧縮代を大きく取ることができる。さらに、ゴム板３１のワッシャ３３より厚い部分をゴム板３１の一側面と他側面にそれぞれ等しく設けた場合、弾性ワッシャ２６が上下対称となるから、取付け時に向きを気にする必要がなくなり、作業性が向上する。

尚、本発明は以上の実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、実施例では、セグメントが平面円形のマンホールに用いるものを例に説明したが、筒体は平面角形でもよい。また、棒状材はボルトに限らず、螺子部のない鋼棒やＰＣ鋼材などの棒状のものでもよい。さらに、切り欠き部はテーパー状に切欠く以外でも、Ｒ状に切欠いたものでもよい。また、実施例では、セグメントの内面に凹部を設けたが、外面に凹部を設けてもよく、さらに、目地部を挟む一方の凹部を内面、他方の凹部を外面に設けてもよい。

１ マンホール
２ 筒体（セグメント）
２Ｎ 内周面（内面）
３ 下端面（接合面・端面）
４ 上端面（接合面・端面）
５ 目地部
１０ 継手構造
１１ 凹部
１２ 支圧面部（底部）
２１ ボルト（棒状材）
２２ ナット（定着具）
３１ ゴム板（弾性部材）
３１Ｍ 一側面
３２ 挿通孔（孔）
３３ ワッシャ
３４ 切り欠き部
３４Ａ 切り欠き部
３６ 鞘管
３７ 充填材

Claims (5)

1. 隣り合うセグメントの接合面同士を合わせて接合するセグメントの継手構造において、前記隣り合うセグメントの表面に凹部を形成すると共に、これら凹部の前記接合面側の底部間に、前記接合面を貫通する貫通孔を形成し、前記貫通孔に棒状材を挿通すると共に、前記凹部内において前記棒状材の端部に定着具を設け、前記底部と前記定着具の間に弾性部材を配置し、前記弾性部材の周囲に充填材の侵入を防止する部材を設け、前記凹部に前記充填材を充填したことを特徴とするセグメントの継手構造。
2. 前記弾性部材の外周面と前記充填材の侵入を防止する部材との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの継手構造。
3. 前記充填材の侵入を防止する部材が鞘管であることを特徴とする請求項２記載のセグメントの継手構造。
4. 前記底部と前記定着具の間に複数の前記弾性部材を配置したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの継手構造。
5. 前記弾性部材に前記棒状材を挿通したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項の記載のセグメントの継手構造。

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