JPH09228793A

JPH09228793A - セグメント用鋼殻およびセグメント

Info

Publication number: JPH09228793A
Application number: JP8057002A
Authority: JP
Inventors: Katsuhisa Shibuya; 勝久渋谷
Original assignee: Taiyo Steel Co Ltd
Current assignee: Taiyo Steel Co Ltd
Priority date: 1996-02-21
Filing date: 1996-02-21
Publication date: 1997-09-02

Abstract

(57)【要約】【課題】鋼殻にコンクリートを充填してなるセグメン
トの継手板を補強すること。【解決手段】一対の相対する主桁(16)、一対の相対す
る継手板(18)およびスキンプレート(20)を有する箱状の
鋼殻(12)と鋼殻に充填されたコンクリート(14)とからな
るトンネル覆工用セグメント(10)およびその鋼殻であ
る。鋼殻(12)は、各継手板(18)とスキンプレート(20)と
に固定され各継手板およびスキンプレートと共同してセ
グメントの内面に開放する継ぎボルト受け入れ空間(24)
を規定する複数の空間規定部材(27)と、空間規定部材を
介して両主桁(16)に固定された両端部を有し、主桁の半
分の高さ位置と鋼殻の開放面との間を主桁に沿って伸び
る複数の連結部材(36)とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、箱状の鋼殻とこれ
にコンクリートを充填してなるセグメントとに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、トンネル覆工用セグメントの一つ
として、一対の相対する主桁と、両主桁と共同してフレ
ームを規定する一対の相対する継手板と、前記フレーム
が規定する両開放面の一方を覆うスキンプレートとによ
り箱状に形成された鋼殻と、これに充填されたコンクリ
ートとからなり、前記スキンプレートおよび前記コンク
リートによりそれぞれ規定された外面および内面を有す
るものがある。

【０００３】覆工の際、複数のセグメントがトンネルの
周方向と、その軸線方向とのそれぞれに継手板および主
桁を接して配置され、継ぎボルトを用いて互いに連結さ
れる。継ぎボルトは前記鋼殻の各主桁および各継手板に
それぞれ設けられたボルト孔に通され、また、前記継ぎ
ボルトの頭部または該継ぎボルトの端部とこれに螺合さ
れるナットとは、前記セグメントの内面を規定する前記
コンクリートに設けられ該コンクリート規定するボルト
受け入れ空間に受け入れられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、複数のセグ
メントを組み立ててなるリングを多ヒンジ系リングとし
て取り扱う場合、前記リングがトンネル周辺地山からト
ンネルの軸線に向けて外力を受けるとき、継ボルトで互
いに接合されたセグメントの継手板は引張力（継手板を
コンクリートから引き剥す力）を受け、また、セグメン
トの内面の側においてコンクリートが周方向への引張力
を受ける。前記従来のセグメントは、このような力を受
ける場合の対抗力が十分でない。

【０００５】本発明の目的は、鋼殻にコンクリートを充
填してなるセグメントの補強、特に継手板を補強するこ
とにある。また、本発明の他の目的は、鋼殻にコンクリ
ートを充填してなるセグメントの内周面を補強すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、一対の相対す
る主桁、一対の相対する継手板およびスキンプレートを
有する箱状の鋼殻と該鋼殻に充填されたコンクリートと
からなり、前記スキンプレートおよび前記コンクリート
によりそれぞれ規定された外面および内面を有するトン
ネル覆工用セグメントおよびその鋼殻であって、各継手
板と前記スキンプレートとに固定され各継手板および前
記スキンプレートと共同して前記セグメントの内面に開
放する継ぎボルト受け入れ空間を規定する複数の空間規
定部材と、前記空間規定部材を介して両継手板に固定さ
れた両端部を有し、前記主桁の半分の高さ位置と前記鋼
殻の開放面との間を前記主桁に沿って伸びる複数の連結
部材とを含む。

【０００７】さらに、各主桁と前記スキンプレートとに
固定され各主桁および前記スキンプレートと共同して前
記セグメントの内周面に開放する継ぎボルト受け入れ空
間を規定する複数の空間規定部材を設けることができ
る。

【０００８】

【発明の作用および効果】本発明によれば、一対の相対
する継手板が複数の連結部材によって互いに連結され、
補強されていることから、両継手板に引張力（外力）が
作用するとき、前記連結部材が前記引張力に抵抗し両継
手板の相互間隔を維持する。さらに、これらの連結部材
は、前記主桁の高さの半分の位置から鋼殻の内面（開放
面）までの間の面上に配置されていることから、前記セ
グメントの内面の側においてコンクリートを補強するこ
とができ、これにより、前記セグメントに対してその外
面からその内面に向けて外力が作用するとき、これに伴
って前記セグメントの内面に生じる引張力に対する抵抗
を高め、該内面を規定するコンクリート面へのクラック
の発生を防止することができる。

【０００９】さらに、前記空間規定部材は前記主桁また
は前記継手板をその高さ方向（深さ方向）に関して補強
することから、セグメントの厚さ方向に関する強度を高
めることができる。また、前記セグメントにあっては前
記空間規定部材が鋼殻内のコンクリートに接することか
ら、前記主桁または前記継手板に作用する圧縮力のよう
な外力を前記空間規定部材を介して前記鋼殻内のコンク
リートに分散させることができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】図１を参照すると、円形のまたは
円弧を有する横断面形状のトンネルの覆工に適用される
セグメントの例が全体を符号１０で示されている。セグ
メント１０は、箱状の鋼殻１２と、鋼殻１２に充填され
たコンクリート１４とからなる。

【００１１】図２〜図４に示すように、鋼殻１２は、弧
状に湾曲する一対の相対する鋼製の主桁１６と、一対の
鋼製の継手板１８と、弧状に湾曲する鋼製のスキンプレ
ート２０とを有する。両主桁１６と、両主桁１６の両端
部にそれぞれ固定され主桁１６の湾曲方向（周方向）に
関して相対する両継手板１８とが、共同して、湾曲した
フレームを規定する。スキンプレート２０は前記フレー
ムに固定され該フレームの外周側の開放面（外面）を覆
っている。スキンプレート２０はセグメント１０の外周
面（外面）を規定する。

【００１２】図示の例のセグメントのほか、矩形の横断
面形状を有するトンネルの覆工に用いられるセグメント
（図示せず）がある。このセグメントにあっては、前記
鋼殻の主桁およびスキンプレートは、それぞれ、非湾曲
の平板すなわち直線的に伸びる平板からなる。

【００１３】コンクリート１４は、スキンプレート２０
と相対するセグメント１０の内周面（内面）を規定す
る。図示の例では、コンクリート１４は前記フレームま
たは鋼殻１２の内周側の開放面（内面）を越えて鋼殻１
２の外部に突出している。セグメント１０の内周面は、
図示の例に代えて、前記フレームまたは鋼殻１２の前記
内面と同一の面上にあるように設定することができる。

【００１４】セグメント１０には、セグメント１０同士
を連結するための継ぎボルト（図示せず）が挿通される
複数の継ぎボルト孔２２と、前記継ぎボルトの頭部また
は該継ぎボルトの端部とこれに螺合されるナット（図示
せず）とを受け入れる複数の継ぎボルト受け入れ空間２
４と、円筒状の裏込め注入孔２６とが設けられている。

【００１５】各孔２２は、各主桁１６および各継手板１
８のそれぞれに設けられ各主桁１６および各継手板１８
のそれぞれを貫通しかつ各空間２４と連通している。各
空間２４はセグメント１０の内周面（コンクリート面）
に開放しており、各空間２４を介して前記継ぎボルトを
各孔２２に通すことができる。また、裏込め注入孔２６
はセグメント１０をその厚さ方向に貫通し、セグメント
１０のコンクリート１４が規定する内周面の中央部およ
びそのスキンプレート２０が規定する外周面の中央部に
それぞれ開口している。

【００１６】鋼殻１２には、各主桁１６およびスキンプ
レート２０と共同して、また、各継手板１８およびスキ
ンプレート２０と共同して、それぞれ、鋼殻１２内また
はコンクリート１４中に継ぎボルト受け入れ空間２４を
規定する空間規定部材２７が設けられている。

【００１７】図示の空間規定部材２７はＵ形に湾曲され
た鋼板からなり、主桁１６および継手板１８のそれぞれ
の高さ寸法に等しい高さ寸法を有する。前記Ｕ形の鋼板
は、鋼殻１２内において、そのＵ形の底面が鋼殻１２の
スキンプレート２０に液密に接合または固定されてい
る。前記Ｕ形の鋼板の頂面および底面に連なる両端面
は、各主桁１６および各継手板１８にそれぞれ液密に接
合または固定されている。このため、セグメント１０の
形成の際に鋼殻１２内に打設される生コンクリートの各
空間規定部材２７内への流入が阻止される。空間規定部
材２７は、図示のＵ形の鋼板に代えて、例えばコ字形に
折り曲げた鋼板とすることができる。

【００１８】空間規定部材２７はコンクリート１４中に
継ぎボルト受け入れ空間２４を規定するという機能の
他、セグメント１０の使用時、主桁１６および継手板１
８にそれぞれ作用する圧縮力のような外力を空間規定部
材２７に接するコンクリート１４に伝達して該コンクリ
ートに分散させる機能と、主桁１６および継手板１８を
それぞれ補強し、セグメント１０の厚さ方向に作用する
外力に対抗する機能を担う。

【００１９】鋼殻１２には、また、両主桁１６を相互に
連結する複数（図示の例では２つ）の連結部材２８と、
複数（図示例では６つ）のアンカー部材３０，３２とが
設けられている。各連結部材２８および各アンカー部材
３０，３２は、それぞれ、各主桁１６に固定された空間
規定部材２７を介して主桁１６に固定されている。

【００２０】各連結部材２８は棒鋼、好ましくは異形棒
鋼からなり、各継手板１８に沿ってこれと平行に伸びて
いる。各連結部材２８の両端部は、それぞれ、互いに相
対する２つの空間規定部材２７に溶接されている。より
詳細には、前記異形棒鋼の各端部が前記Ｕ形の鋼板の側
面に溶接され、これにより、両主桁１６が相互連結され
ている。連結部材２８は、前記棒鋼に代えて、例えば細
長い鋼板で構成することができる。

【００２１】各連結部材２８は、両主桁１６の少なくと
も一方に引張力（外力）が作用するとき、該引張力に抵
抗して両主桁１６の間隔を維持する。各主桁１６と連結
部材２８との間に空間規定部材２７を介在させることに
より、従来における連結部材の長さ寸法と両主桁１６間
の間隔との不一致に起因する両主桁１６相互の引張合い
と、これに伴う両主桁の変形の発生とを回避することが
できる。

【００２２】各連結部材２８は、好ましくは、主桁１６
の半分の高さ位置と鋼殻１２の内面との間に配置する。
これによれば、コンクリート１４中に埋設される各連結
部材２８は、セグメント１０の内周面近傍において、コ
ンクリート１４を補強する。

【００２３】図示の各アンカー部材３０，３２もまた異
形棒鋼からなり、一方の各アンカー部材３０は主桁１６
の長手方向（周方向）に関する中央部に配置され、ま
た、他方の各アンカー部材３２は主桁１６の各端部側
（各継手板１８の近傍）に配置されている。

【００２４】中央部に配置された各アンカー部材３０は
全体にＵ形をなし、セグメント１０の裏込め注入孔２６
を規定する筒状部材３４の周囲の一部を巡りその両端部
がＵ形鋼板２７の両側面に溶接されている。筒状部材３
４は鋼殻のスキンプレート２０に固定され、また、スキ
ンプレート２０の中央部に設けられた開口に連通してい
る。

【００２５】各継手板１８の近傍のアンカー部材３２は
比較的短い長さ寸法を有し、連結部材２８と平行に伸び
ている。アンカー部材３２は、連結部材２８の端部が溶
接されたＵ形鋼板２７の一側面に相対する他側面に溶接
されている。アンカー部材３２は好ましくはその直径の
１２倍以上の長さ寸法を有する。

【００２６】コンクリート１４に埋設されたアンカー部
材３０，３２も、また、各主桁１６に作用する引張力に
抵抗し、両主桁１６の相互間隔を維持する作用をなす。

【００２７】また、Ｕ形の両アンカー部材３０は、筒状
部材３４の周囲を取り巻いているた、筒状部材３４の周
囲においてコンクリート１４の補強作用をなす。なお、
アンカー部材３０は、図示の例に代えて、直線状に伸び
るものとすることができる。

【００２８】両アンカー部材３０，３２も、また、セグ
メント１０の内周面近傍におけるコンクリート１４の補
強のために連結部材２８と同じ高さ位置に配置すること
が望ましい。また、アンカー部材３０，３２は、図示の
例に代えて、自由端を折り曲げた棒鋼、鋼板等で構成す
ることができる。

【００２９】両主桁１６の相互間隔を維持するための手
段として連結部材２８とアンカー部材３０，３２との双
方を用いる図示の例に代えて、連結部材２８のみ、また
は、アンカー部材３０若しくはアンカー部材３２のみを
用いることができる。

【００３０】鋼殻１２には、さらに、両継手板１８を相
互に連結する複数（図示の例では２対）の連結部材３６
が配置されている。連結部材３６は、各主桁１６および
スキンプレート２０に沿って湾曲して伸びており、両継
手板１８の少なくとも一方に引張力が作用するとき、該
引張力に抵抗して両継手板１８の相互間隔を維持すべく
両継手板１８を補強する。

【００３１】各連結部材３６は、棒鋼、好ましくは異形
棒鋼からなる。連結部材３６の両端部は、両継手板１８
に固定された空間規定部材２７に固定されている。より
詳細には、前記両Ｕ形鋼板の両側面にそれぞれ溶接され
ている。

【００３２】また、各連結部材３６は、主桁１６の半分
の高さ位置をスキンプレート２０に沿って伸びる周面
と、鋼殻１２の内面との間、好ましくは鋼殻１２の内面
に近接して配置する。但し、連結部材３６は、連結部材
３６とセグメント１０の内面との間に少なくとも連結部
材３６の直径以上の距離（被り厚さ）が確保されるよう
に配置する。図示の例では、また、主桁１６の連結部材
２８およびアンカー部材３０，３２の上方に配置されて
いる。

【００３３】このように配置された連結部材３６は、ス
キンプレート２０によって補強されているセグメント１
０の外周面に比べて補強が十分でないセグメント１０の
内周面近傍においてコンクリート１４を補強する。この
補強により、セグメント１０に対してその外周面からそ
の内周面に向けて外力がセグメント１０の厚さ方向に作
用するときにセグメント１０の内周面およびその近傍に
生じる引張力に対する抵抗力を高め、これにより、セグ
メント１０の内周面におけるクラックの発生を防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】トンネル覆工用セグメントの内周の側から見た
斜視図である。

【図２】セグメント用鋼殻の内面の側から見た斜視図で
ある。

【図３】鋼殻の平面図である。

【図４】図３の線４−４に沿って得た断面図である。

【符号の説明】

１０セグメント１２鋼殻１４コンクリート１６主桁１８継手板２０スキンプレート２４継ぎボルト受け入れ空間２８主桁の連結部材３０，３２アンカー部材３６継手板の連結部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の相対する主桁、一対の相対する継
手板およびスキンプレートを有する箱状の鋼殻と該鋼殻
に充填されたコンクリートとからなり、前記スキンプレ
ートおよび前記コンクリートによりそれぞれ規定された
外面および内面を有するトンネル覆工用セグメントのた
めの鋼殻であって、各継手板と前記スキンプレートとに
固定され各継手板および前記スキンプレートと共同して
前記セグメントの内面に開放する継ぎボルト受け入れ空
間を規定する複数の空間規定部材と、両継手板の連結部
材であって前記空間規定部材を介して両継手板に固定さ
れた両端部を有し、前記主桁の半分の高さ位置と前記鋼
殻の開放面との間を前記主桁に沿って伸びる複数の連結
部材とを含む、セグメント用鋼殻。
【請求項２】さらに、各主桁と前記スキンプレートと
に固定され各主桁および前記スキンプレートと共同して
前記セグメントの内面に開放する継ぎボルト受け入れ空
間を規定する複数の空間規定部材を含む、請求項１に記
載の鋼殻。
【請求項３】請求項１に記載の鋼殻と、該鋼殻内に充
填されたコンクリートとからなる、トンネル覆工用セグ
メント。
【請求項４】請求項２に記載の鋼殻と、該鋼殻内に充
填されたコンクリートとからなる、トンネル覆工用セグ
メント。