JPH07996B2 - コンクリートセグメントの継手構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、上下水道，地下鉄，電信ケーブル収容トン
ネル，地下道，取水トンネル，放水トンネルあるいは共
同溝等の管渠をシールド工法等で築造する場合に使用す
るコンクリートセグメントの継手構造に関するものであ
る。

〔従来技術〕

従来、コンクリートセグメントの継手構造としては、第
30図ないし第32図に示すように、中央部にボルト挿通孔
２を備えている鋼製コ字状継手板７内に、中央部にボル
ト挿通孔６を備えている鋼製アーチ形状板８が配置さ
れ、そのアーチ形状板８の両端部がコ字状継手板７の内
隅部に係止され、そのコ字状継手板７における各フラン
ジにアンカー鉄筋９が固着され、鋼製Ｌ形金具10がコ字
状継手板７における中間板および各フランジの一側面と
各フランジの先端面とに溶接により固着され、前記コ字
状継手板7,アーチ形状板8,アンカー鉄筋９、Ｌ形金具10
からなる継手金具11が、コンクリートセグメント１の結
合端部に埋込固定され、コ字状継手板７内にボルト挿入
締結用空間12が設けられている構造のものが知られてい
る（特開昭60−246997号公報参照）。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかるに、前記従来のコンクリートセグメントの継手構
造の場合は、隣り合うセグメントにおける継手金具11の
ボルト挿通孔３およびボルト挿通孔６にわたってボルト
を挿通して締付結合した場合、ボルト引張力がアーチ形
状板８に伝達される過程で、第32図に矢印（イ）で示す
ように、ボルト引張力の殆んどがアーチ形状板８のアー
チ軸方向に沿う一方向に流れ、かつコ字状継手板７の中
間部はタイドアーチのタイの機能を発揮する。すなわち
前記コ字状継手板７における中間板は、第32図に矢印
（ロ）で示すように、アーチ形状板８の力の伝達方向を
前記中間板面に投影したような一方向にのみ抵抗するこ
とになり、アーチ形状板８とコ字状継手板７の中間板面
とで構成されるタイドアーチ面は、応力伝達から見ると
殆んど２次元的タイドアーチ効果を発揮するに過ぎな
い。このためボルト引張力に対する継手金具11の強度が
弱いという問題がある。

この発明は、ボルト引張力に対する継手金具の強度を強
くすることができるコンクリートセグメントの継手構造
を提供することを目的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明のコンクリートセ
グメントの継手構造の場合は、コンクリートセグメント
１の結合端部に埋込固定された継手金具２が、ボルト挿
通孔３を備えている継手金具本体４と、その継手金具本
体４に周縁が滑動しないように接合されている椀状体５
とにより構成され、その椀状体５の頂部に前記ボルト挿
通孔３に対向するボルト挿通孔６が設けられている。

〔作用〕

前述のように構成されたコンクリートセグメントの継手
構造において、隣り合うセグメントの継手金具２をボル
トにより締付結合した際に、椀状体５の頂部に作用する
ボルト引張力は、その頂部から椀状体５の底部周縁部と
継手金具本体４との結合部に向かって放射状に流れ、か
つこのとき椀状体５はその椀状形状により緯線方向にも
引張抵抗力もしくは圧縮抵抗力を発揮し、さらに継手金
具本体４はボルト挿通孔３を中心として放射方向に引張
抵抗を発揮し、したがって、ボルト挿通孔3,6を通る多
方向の面内でのタイドアーチ効果すなわち３次元的タイ
ドアーチ効果を発揮する。

〔実施例〕

次にこの発明を図示の例によって詳細に説明する。

第１図ないし第６図はこの発明の第１実施例を示すもの
であって、ボルト挿通孔３を備えている鋼製継手端板13
の内面に鋼製円筒体14の端部が溶接により固着されて、
継手金具本体４が構成され、頂部にボルト挿通孔６を備
えている鋼製椀状体（分割球状体）５の周縁部は、前記
円筒体14内に嵌入されると共に継手端板13に係止された
状態で、円筒体14に対し溶接により固着され、かつ前記
椀状体５の頂部外面にボルト挿通孔を有する鋼製孔補強
板15が溶接により固着され、鋼板製溝形カバー16の一端
部が前記継手端板13の内面に溶接により固着されると共
に、溝形カバー16の他端部に鋼製端板17が溶接により固
着され、さらに溝形カバー16における継手端板13側の溝
底部側に設けられた切欠部は円筒体14の端面および外面
の両側に対し溶接により固着され、また前記円筒体14に
複数のアンカー鉄筋９の端部が溶接により固着されてい
る。

コンクリートセグメント１における各結合端部に、前記
継手金具本体４と孔補強板15付きの椀状体５とアンカー
鉄筋９と溝形カバー16および端板17とからなる複数の継
手金具２が埋込固定され、かつその継手金具２内に設け
られたボルト挿入締結用空間12はセグメントの内面に開
口している。

第１実施例の場合、第７図に示すように、円筒体14の端
部内周に斜面を有する環状突条24を一体に連設し、その
環状突条24の斜面に椀状体５の底部周縁の傾斜端面を当
接して溶接または接着剤等により固着してもよい。また
第８図に示すように、継手端板13に円筒体14を一体に連
設し、その継手端板13と円筒体14との接合部の円弧状隅
部に、椀状体５の底部周縁の円弧状端面を当接して溶接
または接着剤等により固着してもよい。

前述の継手構造を備えているコンクリートセグメント１
の結合端部を相互に接合して、各継手金具２のボルト挿
通孔3,6に挿通したボルトにより結合した場合、椀状体
５の頂部に作用するボルト引張力は、矢印（ハ）で示す
ように、その頂部から椀状体５の底部周縁と継手金具本
体４との結合部に向かって放射状に流れ、かつこのとき
椀状体５は、その椀状形状により大径側で緯線方向に引
張抵抗力を発揮すると共に小径側で緯線方向に圧縮抵抗
力を発揮し、そのため前記従来の継手構造に比べて、内
部エネルギーの吸収能力を高めることができ、さらに継
手金具本体４における継手端板13は、矢印（ニ）で示す
ように、ボルト挿通孔３を中心として放射方向に引張抵
抗を発揮するので、前記椀状体５と同様に接線方向にも
同時に引張抵抗力を発揮してエネルギー吸収能力が高く
なり、したがって、前記従来の場合は主として一方向の
タイドアーチ効果を発揮するのに対し、この発明の場合
は、ボルト挿通孔3,6を通る多方向の面内でのタイドア
ーチ効果すなわち継手金具本体４における継手端板13と
椀状体５とで閉合構成する３次元的タイドアーチ効果を
発揮し、かつ緯線方向および経線方向の双方の抵抗力の
発揮により高剛性で高強度のコンクリートセグメントの
継手構造とすることができ、また前記従来の継手構造と
同程度の剛性および強度を得るのに、使用材料を少なく
して軽量にかつ低コストで製作できる。

第９図ないし第12図はこの発明第２実施例を示すもので
あって、ボルト挿通孔３を有する継手端板13に円筒体14
の一端部が連設されると共に、前記継手端板13の巾方向
の両端部および円筒体14の両側外面にわたって一対の側
板18が連設されて、継手金具本体４が構成され、その継
手金具本体４に複数のアンカー鉄筋嵌挿用テーパー孔19
が設けられ、頂部にボルト挿通孔６および孔補強部20を
有する椀状体５と、前記テーパー孔19を有する継手金具
本体４とは、鋳造により一体に形成され、かつアンカー
鉄筋９におけるテーパー端部21が前記テーパー孔19に嵌
合係止されて、継手金具２が構成され、コンクリートセ
グメント１における各結合端部に継手金具２が埋込固定
され、さらにコンクリートセグメント１には継手金具２
の背部においてボルト挿入締結用空間12が設けられてい
る。第２実施例の場合、アンカー鉄筋９の端部に雄ねじ
を設けて、その雄ねじを継手金具本体４に設けたねじ孔
に螺合連結してもよい。

第13図ないし第15図はこの発明の第３実施例を示すもの
であって、各アンカー鉄筋９の中心線とボルト挿通孔６
の中心線とを結ぶ平面上に位置する補強リブ22が、孔補
強部20を有する椀状体５と円筒体14とに一体に結合され
ているが、その他の構成は第２実施例の場合と同様であ
る。

第３実施例の場合、必要に応じ、第16図に示すように、
継手金具本体４の巾方向中央部を通る円筒体14の上部半
径線上に位置する補強リブ23を、孔補強部20を有する椀
状体５と円筒体14とに一体に結合してもよく、また前記
補強リブ23の他に、継手金具本体４の巾方向中央部を通
る円筒体14の下部半径線上に位置する補強リブ24を、孔
補強部20を有する椀状体５と円筒体14とに一体に結合し
てもよい。

継手金具本体４に補強リブ22〜24を設けない場合は、隣
り合うセグメントの継手金具２におけるボルト挿通孔3,
6にボルトを挿通して締付けた場合、継手金具本体４は
第17図に２点鎖線で示すように変形する。すなわち、円
筒体14における側板18の側のアンカー鉄筋９とボルト挿
通孔６とを結ぶ線上における開放端部Ｐは、ボルト挿通
孔６に向かって変位しようとし、かつ両側の側板18の中
間部にある円筒体14の開放端部Ｑはボルト挿通孔６から
離反する方向に変位しようとする。

そこで、アンカー鉄筋９の中心線とボルト挿通孔６の中
心線とを結ぶ平面上に位置する補強リブ22を椀状体５と
円筒体14とに一体に結合しておけば、前記開放端部Ｐが
ボルト挿通孔６に向かって変位するのを防止することが
でき、かつ前記補強リブ22が、ボルト荷重作用点である
孔補強部20と反力点であるアンカー鉄筋９の支持部およ
び荷重伝達部である椀状体５とに一体的に結合されて梁
効果を発揮し、そのため前記継手金具本体４および椀状
体５によるタイドアーチ効果と相俟って、より一層の高
剛性化を図ることができる。

また前記補強リブ23を設けることにより、前記開放端部
Ｑが円筒体外方へ変位するのを防止できるので、補強リ
ブ22および補強リブ23の双方を設けることにより、継手
金具２の剛性を著しく向上させることができる。前記補
強リブ22,23に加えて補強リブ24を設ければ、継手金具
２の剛性をさらに向上させることができる。

第18図ないし第20図はこの発明の第４実施例を示すもの
であって、継手金具本体４における巾方向の両側の側板
18の間において、円筒体14の端部の外側に補強フランジ
25が一体に設けられているが、その他の構成は第２実施
例の場合と同様である。第４実施例の場合、第21図およ
び第22図に示すように、円筒体14の端部の外側の全周に
補強フランジ25を一体に設けてもよく、あるいは円筒体
14の端部の内側全周に補強フランジを一体に設けてもよ
い。

第18図ないし第20図に示すように、継手金具本体４にお
ける巾方向の両側の側板18の間において、円筒体14の端
部に補強フランジ25を一体に設けておけば、前記補強リ
ブ23を設けた場合と同様に、前記両側の側板18の間にあ
る円筒体14の開放端部Ｑが外側に変位するのを防止し
て、円筒体14の面外曲げ剛性を向上させることができ
る。

前記補強フランジ25は、円筒体14の面外曲げ剛性向上効
果の他に、円筒体14の面内曲げ剛性の増加にも寄与して
いるので、円筒体14の剛性を著しく向上させることがで
きる。

第21図および第22図に示すように、円筒体14の端部の全
周に補強フランジ25を一体に設ければ、円筒体14の剛性
をさらに向上させることができる。また前記補強リブ22
または補強リブ22,23あるいは補強リブ22,23,24と補強
フランジ25とを併用すれば、円筒体14に極めて高い剛性
を付与することができる。

第23図ないし第27図はこの発明の第５実施例を示すもの
であって、２つのボルト挿通孔３および多数のアンカー
鉄筋螺合用ねじ孔26を備えている継手金具本体４と、前
記各ボルト挿通孔３に対向するボルト挿通孔６を頂部に
備えている２つの椀状体５とが鋳造により一体に形成さ
れ、かつ継手金具本体４における継手端板13の外面にコ
ーキング溝27およびシール溝28が設けられ、さらに各ね
じ孔26にアンカー鉄筋９の端部に設けられた雄ねじ部29
が螺合連結されて、継手金具２が構成され、コンクリー
トセグメント１における各結合端部に継手金具２が埋込
固定され、またコンクリートセグメント１には継手金具
２の背部においてボルト挿入締結用空間12が設けられ、
そのセグメントの周面にも、コーキング溝およびシール
溝が設けられる。

なお第２実施例ないし第５実施例の場合も、第１実施例
の場合と同様の３次元的タイドアーチ効果を発揮する。

この発明を実施する場合、前記アンカー鉄筋９はコンク
リートセグメントの鉄筋と別個のものでもよく、また継
手金具本体４をコンクリートセグメントに埋設される鉄
筋に予め溶接等により固定して、その鉄筋をアンカー鉄
筋としてもよい。さらにまた、アンカー鉄筋９としては
外面に凹凸を有する異形鉄筋を使用してもよい。

コンクリートセグメント１としては、鉄筋コンクリート
セグメント，鉄骨鉄筋コンクリートセグメント，コンク
リートと鋼板とを一体化するかあるいはそれらに鉄筋を
併用した合成コンクリートセグメント，コンクリートに
鋼繊維または合成繊維を混入した繊維補強コンクリート
セグメント等を使用することができる。

前記椀状体５の形状は、フットボールを２分割した半楕
円球状であってもよく、あるいは開口部が４角形になっ
ている採光ドーム状であってもよい。また椀状体５と継
手端板13との間の空間に、ボルト挿入空間を残してモル
タルまたは合成樹脂等の低収縮硬化性材料を充填しても
よい。

また継手金具本体４と椀状体５の周縁とを溶接または接
着剤等により一体に接合しなくても、椀状体５の中央部
にボルトによる締付力が作用したとき、椀状体５の周縁
が継手金具本体４に対し滑動しなければこの発明におけ
る３次元的アーチ効果が発揮される。

第28図および第29図は椀状体５の周縁を継手金具本体４
に対し一体に接合することなく滑動を防止する手段の例
を示すものであって、継手金具本体４に椀状体５の周縁
を支承する環状斜面30が形成され、この環状斜面30の傾
斜角は、椀状体５の中央部に作用するボルト締付力によ
り椀状体５の周縁が環状斜面30の上を滑動しないように
設定される。

第28図の場合は、椀状体５の周縁に設けられた環状溝に
環状止水リング31が嵌合されている。この環状止水リン
グ31は前記環状斜面30に設けられた環状溝に嵌合されて
もよい。またセグメントの運搬あるいは取扱中に、椀状
体５が継手金具本体４から脱落するのを防止し、かつそ
の椀状体５を所定の位置に保持しておく目的で、継手金
具本体４における円筒体14の内面に、複数の係止用ばね
32の基端部が、溶接，接着剤またはビス等により固定さ
れ、椀状体５を円筒体14内に挿入していくと、係止用ば
ね32の傾斜部分が椀状体５により鎖線で示す位置まで押
圧変形され、椀状体５が係止用ばね32の先端部を通過す
ると、係止用ばね32が復元変形して椀状体５の背面に係
合し、椀状体５が所定の位置に保持される。第28図の場
合は、椀状体５の全周縁が環状斜面30に接触しているの
で、剛性を損なうことなく止水することができる。

第29図の場合は、椀状体５の周縁と環状斜面30との間に
環状止水材33が介在され、かつ椀状体５が継手金具本体
４から脱落するのを防止すると共に、その椀状体５を所
定の位置に保持しておく目的で、椀状体５の背面に係合
する複数のストッパ34が継手金具本体４における円筒体
14の内面に溶接または接着剤等により固定されている。
前記ストッパ34を取付ける場合、椀状体５を継手金具本
体４における継手端板13に向かって加圧した状態でスト
ッパ34を円筒体14に固定する。また第29図の場合、環状
止水材33を省略し、椀状体５の周縁または環状斜面30に
環状溝を設けて、その環状溝に環状止水リングを嵌合し
てもよい。

〔発明の効果〕

この発明によれば、コンクリートセグメント１の結合端
部に埋込固定された継手金具２が、ボルト挿通孔３を備
えている継手金具本体４と、その継手金具本体４に周縁
が滑動しないように接合されている椀状体５とにより構
成され、その椀状体５の頂部に前記ボルト挿通孔３に対
向するボルト挿通孔６が設けられているので、隣り合う
セグメントをボルトにより締付結合した際に、椀状体５
の頂部に作用するボルト引張力は、その頂部から椀状体
５の底部全周縁部と継手金具本体４の周縁により囲まれ
た平板部分との結合部に向かって放射状に流れ、かつこ
のとき椀状体５はその椀状形状により緯線方向にも引張
抵抗力もしくは圧縮抵抗力を発揮し、そのため前記従来
の継手構造に比べて、内部エネルギーの吸収能力を高め
ることができ、さらに継手金具本体４は、ボルト挿通孔
３を中心として放射方向に引張抵抗を発揮し、したがっ
て、ボルト挿通孔3,6を通る多方向の面内でのタイドア
ーチ効果すなわち３次元的タイドアーチ効果を発揮する
ので、高剛性で高強度のコンクリートセグメントの継手
構造とすることができ、また前記従来の継手構造と同程
度の剛性および強度を得るためには、使用材料を少なく
して軽量にかつ低コストで製作できる等の効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第６図はこの発明の第１実施例を示すもの
であって、第１図はコンクリートセグメントの継手構造
の縦断側面図、第２図は継手金具の一部切欠斜視図、第
３図はその一部横断平面図、第４図は継手金具の一部縦
断背面図、第５図はその正面図、第６図はこの発明の継
手金具を有するコンクリートセグメントの斜視図であ
る。第７図および第８図は継手金具における継手金具本
体と椀状体との接合部の他の例を示す縦断側面図であ
る。 第９図ないし第12図はこの発明の第２実施例を示すもの
であって、第９図はコンクリートセグメントの継手構造
の縦断側面図、第10図は継手金具の一部切欠斜視図、第
11図はその一部切欠平面図、第12図は継手金具の背面図
である。第13図ないし第15図はこの発明の第３実施例を
示すものであって、第13図は継手金具の一部切欠斜視
図、第14図はその一部切欠平面図、第15図は継手金具の
背面図である。第16図は継手金具の他の例を示す背面
図、第17図は第２実施例の継手金具における継手金具本
体がボルト締付力により変形するときの状態を示す背面
図、第18図ないし第20図はこの発明の第４実施例を示す
ものであって、第18図は継手金具の一部切欠斜視図、第
19図はその一部切欠平面図、第20図は継手金具の背面図
である。第21図は継手金具の他の例を示す一部切欠斜視
図、第22図はその背面図である。 第23図ないし第27図はこの発明の第５実施例を示すもの
であって、第23図はコンクリートセグメントの継手構造
の縦断側面図、第24図は継手金具を斜め前方から見た斜
視図、第25図は継手金具を斜め後方から見た斜視図、第
26図は継手金具の一部横断平面図、第27図はその背面図
である。第28図および第29図は継手金具の他の例を示す
縦断側面図である。 第30図ないし第32図は従来のコンクリートセグメントの
継手構造を示すものであって、第30図は横断平面図、第
31図は縦断側面図、第32図は継手金具の斜視図である。 図において、１はコンクリートセグメント、２は継手金
具、３はボルト挿通孔、４は継手金具本体、５は椀状
体、６はボルト挿通孔、９はアンカー鉄筋、12はボルト
挿入締結用空間、13は継手端板、14は鋼製円筒体、16は
鋼板製溝形カバー、17は鋼製端板、19はテーパー孔、21
はテーパー端部、22〜24は補強リブ、25は補強フラン
ジ、26はねじ孔、29は雄ねじ部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 及川 義朗 東京都渋谷区南平台町８―１ (56)参考文献 特開 昭60−246997（ＪＰ，Ａ) 実開 昭50−74129（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】コンクリートセグメント１の結合端部に埋
   込固定された継手金具２が、ボルト挿通孔３を備えてい
   る継手金具本体４と、その継手金具本体４に周縁が滑動
   しないように接合されている椀状体５とにより構成さ
   れ、その椀状体５の頂部に前記ボルト挿通孔３に対向す
   るボルト挿通孔６が設けられていることを特徴とするコ
   ンクリートセグメントの継手構造。