JPH04112996U - 矩形セグメント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 シールドトンネルにおいて、矩形断面の占有
面積や占有幅の有利性を活かし、製作、運搬、組立等の
作業性を考慮して厚さを薄型化しても力学的に十分たえ
得る簡単な矩形セグメントを提供すること。 【構成】 断面が隅部、側版部、頂版部、底版部から成
る略矩形状のシールドトンネルを構築する矩形セグメン
トにおいて、小なる同一の曲率半径ｒを有し少なくとも
矩形断面の隅部を形成するセグメントピース１ａと、大
なる曲率半径Ｒであって矩形断面の側版部、頂版部、底
版部を形成するセグメントピース１ｂ〜１ｄから成り、
これらの各セグメントピース１ａ〜１ｄは同一厚さＴの
弓形状に形成されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、地中にトンネルを構築する際に使用される矩形セグメントに関する 。

【０００２】

【従来の技術】

従来から用いられてきたシールドトンネルのセグメントには、その断面形状は 円形が最も多く、稀に馬蹄形、矩形または複合円形等のものがあり、設計条件、 地盤条件、環境条件等により適宜選択し、適応性のある断面形状を選定して施工 してきた。

【０００３】 最近では、地下空間の有効利用を目的として矩形断面トンネルの開発および施 工が行われている。この矩形断面トンネルの施工においては、図３に示すような セグメントが用いられている。図において、Ａは隅部セグメントピース、Ｂは側 版部のセグメントピース、Ｃは頂版部のセグメントピース、Ｄは底版部のセグメ ントピースと呼ばれている。特に隅部セグメントピースＡの内側辺Ｅはハンチと も呼ばれ、応力集中に抗する手段の１つとして、水平方向と垂直方向との交差部 内側に補強用傾斜部が設けられている。

【０００４】 これらの各セグメントピースにおいて、隅部セグメントピースＡの長手側から 短手側を同一方向へ向くように４隅へ配設し、側版部Ｂおよび頂版部Ｃもしくは 底版部Ｄをそれぞれ配設して組上げ構築していた。ここで、頂版部Ｃと底版部Ｄ とは略同一のセグメントピースであって、実質上はＡ，Ｂ，Ｃの３種を用いて構 築するのが通例であった。そして、次に配置する隅部セグメントピースＡの長手 側から短手側の方向を逆の同一方向に向け、力の集中方向を分散させるように組 立てていた。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】 しかしながら、上記の各セグメントピースでは直線的構成になるため、土圧、 水圧等の外力により部材には大きな曲げモーメントが生じ、この大きな曲げモー メントや軸力に対抗するために、各セグメントピースの厚さを十分にとらなけれ ばならず、各セグメントピースをコンクリートによって製造すると、鉄筋等を多 く必要とするため、材料費および運搬重量等が増大し、安全性や組立能率や経済 性に問題があった。

【０００６】 本考案は、斯かる課題を解決するために成されたものであって、その目的とす るところは、シールドトンネルにおいて、矩形断面の占有面積や占有幅の有利性 を活かし、製作、運搬、組立等の作業性を考慮して厚さを薄型化しても力学的に 十分たえ得る簡単な矩形セグメントを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

上記の目的を達成するため、本考案は、断面が隅部、側版部、頂版部、底版部 から成る略矩形状のシールドトンネルを構築する矩形セグメントにおいて、小な る同一の曲率半径を有し少なくとも矩形断面の隅部を形成するセグメントピース と、大なる曲率半径であって矩形断面の側版部、頂版部、底版部を形成するセグ メントピースから成り、これらの各セグメントピースは同一厚さの弓形状に形成 されていることを特徴とする。

【０００８】 また、本考案は、前記の矩形セグメントにおいて、隣接する各セグメントピー ス間の接続面の延長線が、各セグメントピースの曲率中心を通ることを特徴とす る。

【０００９】

【作用】

前記構成により、本考案の矩形セグメントは、その外形形状が弓状形となるア ーチ構造としたので、力学的強度が増大し断面諸量を低減することが可能となる と共に、弓形状をなすセグメントピースの多くが同一の曲率半径で同一厚さであ ることから、形状的な簡素化が図られ、かつ各セグメントピース間に作用する外 力を確実に分散させることができる。

【００１０】

【実施例】

以下、図１および図２に基づき本考案の好ましい実施例を説明する。図１はセ グメントの断面図で、図２はその上面図である。セグメント１は、大なる曲率半 径Ｒの円弧状に形成されたセグメントピース１ｂと、大なる曲率半径Ｒの部分と 小なる同一の曲率半径ｒの隅部を持つセグメントピース１ａと、大なる曲率半径 Ｒの部分を持ち、シールドトンネル切羽側より坑口側へ向ってセグメント幅が直 線的に小さく形成される片テーパのくさび形セグメントピース１ｄと、大なる曲 率半径Ｒの部分を持ち、シールドトンネル切羽側より坑口側へ向ってセグメント 幅が直線的に大きく形成されるセグメントピース１ｃより構成されている。そし て、これらの各セグメントピース１ａ〜１ｄは同一厚さＴの弓形状に形成されて いる。なお、くさび形セグメントピース１ｄは、必ずしも片テーパでなくて両テ ーパでも良く、更にセグメント内側より外側に向かって挿入するいわゆるテーパ セグメントでも良い。

【００１１】 換言すると、このセグメント１は、側版部、頂版部および底版部が大なる曲率 半径Ｒ、同一厚さＴの弓形状に形成され、隅部（１ａ）は小なる同一の曲率半径 ｒに形成されている。すなわち、右側版部のセグメントピース１ｂは点Ｍを中心 として曲率半径Ｒ、厚さＴの弓形状に形成され、さらに頂版部および底版部はそ れぞれ点ＮおよびＮ′を中心として曲率半径Ｒ、厚さＴの弓形状に形成されてい る。

【００１２】 また、４ケ所の隅部（１ａ）を構成するセグメントピース１ａは、点Ｍ，Ｍ′ 又はＮ，Ｎ′を中心とする大なる曲率半径Ｒで、厚さＴを有し、中心角θ_M ，θ _M ′又はθ_N ，θ_N ′の弓形状と、点Ｏを中心とする小なる曲率半径ｒで厚さＴ を有し、中心角θ_O の円弧状によって構成されている。この小なる曲率半径ｒの 中心Ｏは、大なる曲率半径の中心角θ_M ，θ_M ′，θ_N ，θ_N ′との交点であり 、この場合θ_N ＝θ_N ′，θ_M ＝θ_M ′である。そして、これらの各セグメント ピース１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄの隣接する接続面の延長線は、何れも弓形状の中 心点Ｍ、Ｍ′、Ｎ、Ｎ′を通るようになっている。

【００１３】 組立に際し、セグメントピース１ａを４個宛、また、セグメントピース１ｂを ２個及びセグメントピース１ｃと１ｄをそれぞれ１個の合計８個を組合せること によって、１組のセグメントが構成される。なお、略矩形状をなすセグメントの 側版部、頂版部および底版部を、大なる同一の曲率半径Ｒで形成してもよいし、 また、これらを夫々異なった曲率半径で形成してもよい。

【００１４】 以上説明したように、本セグメントはいずれも大なる曲率半径Ｒ及び小なる同 一の曲率半径ｒを有するとともに、同一厚さＴの弓形状セグメントに形成したこ とにより、土中で作用する土や水圧による外力をアーチ構造の力学的特性によっ て対抗することができる。

【００１５】 即ち、土や水圧によりセグメントに発生する内部応力、例えば曲げモーメント や軸力等について、従来の直線形矩形セグメントに比して特に曲げモーメントを 小さくできることにより、従来に比してセグメントの厚さＴをより薄くすること が可能となり、運搬、組立等の作業性も向上する。

【００１６】 また、セグメント全体を異なる曲率半径Ｒとｒとの弧で構成した弓形状となる ため、アーチ構造の力学的特性を十分に利用でき、セグメント厚さＴをより薄く することが可能となり、あるいは鉄筋量を軽減することができ、経済的に有利で ある。

【００１７】 更に、上述したセグメントは、全体的な断面形状は矩形でありながら、各セグ メントは曲率を持つ弧状ないしは円弧状であるため、かつ隣接する各セグメント ピース間の接続面の延長線が、各セグメントピースの曲率中心を通るよう形成す ることにより、セグメントの外側から土圧や水圧等が作用しても、隣接するセグ メントピースがアーチ作用により相互に噛み合うために内側に崩壊することはな く、安全性も極めて高いものとなる。

【００１８】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案は、断面が隅部、側版部、頂版部、底版部から成 る略矩形状のシールドトンネルを構築する矩形セグメントにおいて、隅部、側版 部、頂版部、底版部のセグメントピースを２種類の曲率半径、即ち、各隅部は小 なる同一の曲率半径ｒを有し、側版部、頂版部、底版部は大なる曲率半径Ｒを有 し、かつ同一の厚みＴを有する弓形状であって全体的には略矩形断面を形成した ことにより、また、隣接する各セグメントピース間の接続面の延長線が、各セグ メントピースの曲率中心を通ることにより、矩形面積の占有面積や占有幅を活か し、製作、運搬、組立等の作業性を考慮して薄型化を可能とし、力学的にも安全 性のある簡素なセグメントとして用いることが可能となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るセグメントの断面図である。

【図２】図１の上面図である。

【図３】従来例の断面図である。

【符号の説明】

１ セグメント １ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ セグメントピース Ｒ 大なる曲率半径 ｒ 小なる曲率半径 Ｔ 厚さ Ｍ，Ｍ’，Ｎ，Ｎ’ 中心

フロントページの続き (72)考案者 北村 行宏 東京都中央区新川１丁目24番４号 大豊建 設株式会社内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 断面が隅部、側版部、頂版部、底版部か
   ら成る略矩形状のシールドトンネルを構築する矩形セグ
   メントにおいて、小なる同一の曲率半径を有し少なくと
   も矩形断面の隅部を形成するセグメントピースと、大な
   る曲率半径であって矩形断面の側版部、頂版部、底版部
   を形成するセグメントピースから成り、これらの各セグ
   メントピースは同一厚さの弓形状に形成されていること
   を特徴とする矩形セグメント。
2. 【請求項２】 請求項１記載の矩形セグメントにおい
   て、隣接する各セグメントピース間の接続面の延長線
   が、各セグメントピースの曲率中心を通ることを特徴と
   する矩形セグメント。