JPH11190096A - 合成セグメント構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼殻体とコンクリ−トとの合成一体化が確実
になされる合成セグメント構造を提供する。 【解決手段】 継手板と主桁で外周を囲まれた鋼殻体の
内空にコンクリートを充填してなる合成構造セグメント
において、前記継手板１２に開設するボルト挿通孔１６
を挾んで、当該継手板１２と垂直で、かつ主桁相互が並
行する配置で、少なくとも一方が開孔鋼板よりなる外主
桁１１ａと内主桁１１ｂを構成してなることを特徴とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木，建築，トン
ネル分野などで用いられる鋼とコンクリートの合成構造
よりなるセグメントやプレキャストブロック（以下合成
セグメント構造という）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の合成セグメント構造は、図１１に
示すように鋼板製の主桁１と継手板２と縦リブ３とスキ
ンプレート４に囲まれた一面解放、五面鋼殻の鋼殻六面
体５にコンクリート（図示せず）を充填して構成され
る。また、主桁１と継手板２に設けられるボルト挿通孔
６を挾んで、この主桁１と継手板２の内側にボルトボッ
クス７ａ（ボルト締結作業用空間）を形成するための仕
切板７が設けられる。

【０００３】前記構成の合成構造セグメントは、鋼殻六
面体５を構成する鋼製の各部材の表面が平滑で、コンク
リートとの付着が小さく、鋼殻部材とコンクリートとの
合成一体化に限界があり、特にセグメントの加工コスト
上昇に影響する縦リブ３を省略すると、さらにコンクリ
ートとの合成一体化が低下し、曲げ剛性やコンクリート
の耐ひび割れ性が劣るなどの大巾な性能低下をまねく。

【０００４】一方、前記セグメント構造と類似するシー
ルド用セグメントにおける継手構造が実開平１−１６０
０９５号に開示されている。しかし、この継手構造は、
継手板からボルトボックスの仕切板を介して鉄筋に荷重
伝達する３部材連続構造であり、特に板材である鋼板と
棒材である鉄筋の溶接のため適正な開先形状がとりにく
く、溶接量も多く、コストアップになるばかりでなく、
品質的にも不良となりやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
合成構造セグメントはいずれも、鋼殻体とコンクリート
との合成化不良，曲げ剛性の低下，ひび割れ等の問題、
あるいは製作コストアップ，品質不良等の課題を有して
いる。

【０００６】本発明は、前記の課題を解決し、鋼殻体と
コンクリートとの合成一体化の向上，曲げ剛性の増大，
ひび割れの低減，製作費のコストダウン，品質向上を図
った合成セグメント構造を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め本発明は、継手板と主桁で外周を囲まれた鋼殻体の内
空にコンクリートを充填してなる合成セグメント構造に
おいて、前記継手板に開設するボルト挿通孔を挾んで、
当該継手板と垂直で、かつ主桁相互が並行する配置で、
少なくとも一方が開孔鋼板よりなる主桁を構成してなる
ことを特徴とする。また本発明において、前記ボルト挿
通孔を挾んで相互に並行配置する主桁の両方が開孔鋼板
よりなる内主桁であり、又は相互に並行配置する主桁の
一方が開孔鋼板あるいは開孔のない鋼板よりなる外主桁
であり、他方が開孔鋼板よりなる内主桁である構成を特
徴とする。また本発明において、前記継手板と並行に開
孔鋼板よりなる縦リブを設け、又は前記内主桁に代え
て、かつ前記外主桁と並行に開孔鋼板よりなる縦リブを
設けてなる構成を特徴とする。また本発明において、前
記開孔鋼板よりなる前記内主桁又は縦リブの前記開孔部
を貫通するように鉄筋が配筋され、かつ前記内空にコン
クリートが打設されている構成を特徴とする。

【０００８】本発明によると、開孔鋼板で構成される主
桁，内主桁，縦リブ等の開孔にコンクリートが充填され
ることで、鋼殻とコンクリートとの合成一体化が確実と
なる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図を参照
して説明する。図１（ａ）には、第１実施形態に係るセ
グメント構成用の鋼殻体１５が斜視図で示され、図１
（ｂ）には、鋼殻体１５にコンクリート９を充填してな
る合成構造セグメント１０が断面で示されている。

【００１０】各図に示されるように、鋼殻体１５は、２
本の外主桁１１ａと４本の内主桁１１ｂの合計６本の主
桁間が並行配置されて継手板１２で溶接により結合さ
れ、これらにスキンプレート１４を装着して構成され
る。前記内主桁１１ｂのうち、外側の内主桁１１ｂと外
主桁１１ａとの間隔Ｌと、内側の２つの内主桁１１ｂ，
１１ｂの間隔Ｌ₁ は等しく設けられ、かつこの間隔Ｌと
Ｌ₁ は、最内側の内主桁１１ｂと外側の内主桁１１ｂの
間隔Ｌ₂ よりも大に設けられている。前記外側と内側の
各内主桁１１ｂは開孔鋼板で構成され、それぞれ所定間
隔で複数の開孔部１８を有している。

【００１１】継手板１２において、前記間隔ＬとＬ₁ の
部位、つまり、外主桁１１ａと外側の内主桁１１ｂで挾
まれる部位と、内側の２つの内主桁１１ｂで挾まれる部
位に、継手用ボルトのボルト挿通孔１６が上下２段に設
けられ、また、外主桁１１ａにも所定の間隔をあけて複
数のボルト挿通孔１６が設けられている。また、外主桁
１１ａと外側の内主桁１１ｂの間には、この内主桁１１
ｂに開設のボルト挿通孔１６を挾む部位にボルト締結作
業用空間１９を形成するための仕切板１７が複数設けら
れており、両外側に位置する仕切板１７は、継手板１２
からみて、これに開設のボルト挿通孔１６の後方に位置
しており、継手板１２側のボルト締結作業用空間１９形
成の仕切板を兼ねている。また、２つの最内側の内主桁
１１ｂの間にも、継手板１２に開設のボルト挿通孔１６
に挿通するボルトの締結作業用空間１９形成の仕切板１
７が設けられている。

【００１２】前記鋼殻体１５の内側空間にコンクリート
９を隅間なく充填することで合成構造セグメント１０が
構成される。前記コンクリート９の打設は、現場打ち又
は工場生産により行うものである。このとき、図１
（ｂ）に示すようにコンクリート９は、内側と外側の内
主桁１１ｂに開設の開孔部１８にも流入して充填硬化さ
れ、それによりコンクリート９と鋼殻体１５とが強固に
合成一体化された合成構造セグメント１０が構成され
る。またこのとき、仕切板１７と外主桁１１ａ，内主桁
１１ｂとで囲まれて構成されるボルト締結作業用空間１
９には、コンクリート９が充填されず、当該作業用空間
を円滑に形成できる。

【００１３】本発明の第１実施形態に係る合成構造セグ
メント１０では、コンクリート９と鋼殻体１５との強固
な合成一体化に加えて、セグメント本体の曲げ剛性の向
上と、コンクリートの耐ひび割れ性が向上する。前記合
成構造セグメント１０間の結合は継手板１２に開設のボ
ルト挿通孔１６に継手用ボルト（図示省略）を挿通して
連結し、合成セグメントリング間の結合は、外主桁１１
ａに開設のボルト挿通孔１６に継手用ボルト（図示省
略）を挿通して連結する。

【００１４】図２には本発明の第２実施形態に係る合成
構造セグメント１０ａが示されている。この第２実施形
態に係る合成構造セグメント１０ａでは、外主桁１１ａ
が開孔鋼板で構成されていて、セグメントリング間を連
結するボルトのボルト挿通孔１６を設けてある両端部を
除き、中間部にコンクリート流通用の複数の開孔部１８
を有している構成が、発明の第１実施形態に係る合成構
造セグメント１０と相違しており、他の構成は両セグメ
ントとも同じである。

【００１５】第２実施形態に係る合成構造セグメント１
０ａでは、外主桁１１ａに開孔部１８が形成されている
ことでセグメントリング間の接合がより円滑となる。す
なわち、鋼板製の外主桁は全面がフラットでなく、波打
つことが多い。このため、連結ボルトでセグメントリン
グ間を接合するとき、相対するセグメントの外主桁１１
ａ間に隙間が生じ、接合強度が低下するなど円滑なセグ
メントリング間接合ができない。この点に関し、本発明
の第２実施形態では、セグメントリング間を、ボルト挿
通孔１６に挿通する継手用ボルト（図示せず）を用いて
接合したうえ、現場打ちで鋼殻体１５の内側にコンクリ
ート９を充填する際、そのコンクリート９の一部を前記
外主桁１１ａの開孔部１８を通して接合部間の隙間に充
填することにより、その隙間が埋められてセグメントリ
ング間の付着が確実となり、接合強度が向上する。

【００１６】また、第２実施形態に係る合成構造セグメ
ント１０ａによると、後述するとおり、外主桁１１ａの
開孔部１８を通して（利用して）、内主桁１１ｂの開孔
部１８に補強鉄筋を挿入する作業が容易となる。

【００１７】図３には本発明の第３実施形態に係る合成
構造セグメント１０ｂが示されている。この第３実施形
態に係る合成構造セグメント１０ｂでは、継手板１２が
開孔鋼板で構成されていて、セグメント間を連結するボ
ルトのボルト挿通孔１６を設けてある両端部と中間部を
除く間隔Ｌ₂ の部位にコンクリート流通用の複数の開孔
部１８を有している構成及び、前記間隔Ｌ₂ の部位にお
いて、この継手板１２と並行にかつ所定の間隔をおいて
開孔鋼板で構成され、複数の開孔部１８を有する縦リブ
１３がその接合端縁を溶接して固定されている構成が第
２実施形態に係る合成構造セグメント１０ａと相違して
おり、他の構成は両セグメントとも同じである。

【００１８】第３実施形態に係る合成構造セグメント１
０ｂでは、外主桁１１ａと継手板１２と縦リブ１３に開
孔部１８が構成されていることで、第２実施形態に係る
セグメントのリング間接合の円滑化に加えて、セグメン
ト間の接合も円滑となる。すなわち、鋼板製の継手板は
若干は波打っており、継手用ボルトでセグメント間を接
合するとき、相対するセグメントの継手板１２間に隙間
が生じ、接合強度が低下するなど円滑なセグメント間接
合ができない。この点に関し、第３実施形態では、セグ
メント間を継手用ボルト（図示せず）を用いて接合した
うえ、現場打ちで鋼殻体１５の内側にコンクリート９を
充填する際、そのコンクリート９の一部を前記継手板１
２の開孔部１８を通して接合部間の隙間に充填すること
により、その隙間が埋められてセグメント間の付着が確
実となり、接合強度が向上する。

【００１９】図４には、本発明の第４実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｃが示されている。この第４実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｃでは、この合成構
造セグメント１０ｃをセグメントリング間、つまりトン
ネル軸方向に連結するための外主桁１１ａに設けるボル
ト挿通孔１６の配置位置が、当該外主桁１１ａの両端部
に２個ずつまとめて開設され、外主桁１１ａの中間部に
は開設されておらず、かつそれに伴ない外主桁１１ａと
内主桁１１ｂの中間部には両主桁間を仕切る仕切板１６
が設けられてない構成が第１実施形態の合成構造セグメ
ント１０と相違し、他の構成は第１実施形態と同じであ
る。

【００２０】図５には、本発明の第５実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｄが示されている。この第５実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｄでは、図３に示す
第３実施形態に係る合成構造セグメント１０ｂの外主桁
１１ａにおいて、開孔部１８を無くした構成がこの第３
実施形態と相違し、他の構成は第３実施形態に係る合成
構造セグメント１０ｂと同じである。

【００２１】図６には、本発明の第６実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｅが示されている。この第６実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｅでは、第１実施形
態に係る合成構造セグメント１０における複数の内主桁
１１ｂと同じ位置にかつ、あたかもこの内主桁１１ｂの
中間部を切除した形状の開孔鋼板からなる開孔孔１８付
きの複数の縦リブ１３が継手板１２と垂直に、かつ外主
桁１１ａと並行に溶接により配設固定されており、他の
構成は第１実施形態に係る合成構造セグメント１０と同
じである。

【００２２】第６実施形態に係る合成構造セグメント１
０ｅでは、縦リブ１３を設けることにより鋼殻体１５が
補強され、鋼殻体１５内の空間にコンクリート９を充填
するとき、コンクリート９が縦リブ１３の開孔部１８内
にも流入し充填硬化されて、鋼殻体１５とコンクリート
９との合成一体化がより確実になる。

【００２３】図７には、本発明の第７実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｆが示されている。この第７実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｆでは、図４に示す
第４実施形態の合成構造セグメント１０ｃにおける並行
する各内主桁１１ｂの各開孔部１８を挿通して補強鉄筋
２０を配筋し、この補強鉄筋２０を埋設するようにコン
クリート９を鋼殻体１５内に充填する。

【００２４】は補強鉄筋２０は開孔部１８を有しない両
側の外主桁１１ａの内側面に届くまで伸長しているが、
このような配筋をするには、鋼殻体１５の製作時に、継
手板１２と各内主桁１１ｂとスキンプレート１４とを溶
接して組立てた時点で、側方から補強鉄筋２０を各内主
桁１１ｂの開孔部１８に挿入し、その後に外主桁１１ａ
を、継手板１２とスキンプレート１４に溶接して組立て
れば、補強鉄筋２０を配筋するうえでの不具合はない。

【００２５】第７実施形態に係る合成構造セグメント１
０ｆによると、内主桁１１ｂの開孔部１８にコンクリー
ト９が充填されることに加え、補強鉄筋２０とコンクリ
ート９が一体化し、かつ、補強鉄筋２０は内主桁１１ｂ
の開孔部１８内に拘束されているので、補強鉄筋２０を
配筋した分だけ、先の各実施形態の合成構造セグメント
よりも鋼殻体１５とコンクリート９との合成一体化の確
実性が飛躍的に向上し、合成構造セグメント１０ｆの強
度が一層向上する。

【００２６】図８には、本発明の第８実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｇが示されている。この第８実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｇでは、図６に示す
第６実施例形態の合成構造セグメント１０ｅにおける並
行する各縦リブ１３の各開孔部１８を挿通して補強鉄筋
２０を配筋し、この補強鉄筋２０を埋設するようにコン
クリート９を鋼殻体１５内に充填する。

【００２７】この第８実施形態の場合も、補強鉄筋２０
が開孔部１８を有しない両側の外主桁１１ａの内側面に
届くまで伸長しているが、このような配筋のためには、
鋼殻体１５の製作時に、継手板１２と各縦リブ１３とス
キンプレート１４を溶接して組立てた時点で、側方から
補強鉄筋２０を各縦リブ１３の開孔部１８に挿入し、そ
の後に外主桁１１ａを継手板１２とスキンプレート１４
に溶接して組立てれば、図示構造の補強鉄筋２０を配筋
するうえでの不具合がない。

【００２８】第８実施形態に係る合成構造セグメント１
０ｇによると、縦リブ１３の開孔部１８にコンクリート
９が充填されることに加え、補強鉄筋２０とコンクリー
ト９が一体化し、かつ補強鉄筋２０は縦リブ１３の開孔
部１８内に拘束されているので、第６実施形態の合成構
造セグメント１０ｅと同様補強鉄筋２０を配筋した分だ
け、鋼殻体１５とコンクリート９との合成一体化が確実
となり、合成構造セグメント１０ｇの強度が一層向上す
る。

【００２９】図９には、本発明の第９実施形態に係る合
成構造セグメント１０ｊが示されている。この第９実施
形態に係る合成構造セグメント１０ｊでは、図８に示す
第８実施形態の合成構造セグメント１０ｇにおける並行
する各縦リブ１３の各開孔部１８を挿通する補強鉄筋２
０に加えて、内主桁１１ｂに沿って補強鉄筋２０ａを配
筋したものであり、この補強鉄筋２０，２０ａを埋設す
るようにコンクリート９を鋼殻体１５内に充填する。こ
の第９実施形態では、内主桁構造を補強鉄筋２０ａで代
替すると同時に、鋼殻体１５とコンクリート９との合成
構造化をさらに確実にし、強度が向上する。

【００３０】図１０には、本発明の第１０実施形態に係
る合成構造セグメント１０ｈが示されている。この第９
実施形態に係る合成構造セグメント１０ｈでは、図５に
示す第５実施例形態の合成構造セグメント１０ｄにおけ
る、並行する各内主桁１１ｂの各開孔部１８と、継手板
１２と並行する縦リブ１３に開設の開孔部１８を挿通し
てたて方向とよこ方向に交差して補強鉄筋２０を配筋
し、この交差状の補強鉄筋２０をそれぞれ埋設するよう
にコンクリート９を鋼殻体１５内に充填する。

【００３１】この第１０実施形態の場合も、たて，よこ
の各補強鉄筋２０が開孔部１８を有しない両側の各主桁
１１ａと継手板１２の内側面に届くまで伸長している
が、このような配筋のためには、鋼殻体１５の製作時
に、複数の内主桁１１ｂと縦リブ１３とスキンプレート
１４を溶接して組立てた時点で、補強鉄筋２０を各内主
桁１１ｂと縦リブ１３の各開孔部１８に交差状に挿入
し、その後に外主桁１１ａを継手板１３とスキンプレー
ト１４に溶接して、組立てれば、図示構造の補強鉄筋２
０を交差状に配筋するうえでの不具合がない。

【００３２】第１０実施形態に係る合成構造セグメント
１０ｈによると、内主桁１１ｂと縦リブ１３の各開孔部
１８にコンクリート９が充填されることに加え、補強鉄
筋２０とコンクリート９が一体化し、かつ、各補強鉄筋
２０は内主桁１１ｂと縦リブ１３の各開孔部１８内に拘
束されているので、第８実施形態の合成構造セグメント
１０ｇと同様補強鉄筋２０を配筋した分だけ、鋼殻体１
５とコンクリート９との合成一体化が確実となり合成構
造セグメント１０ｈの強度が飛躍的に向上する。

【００３３】なお、本発明は、前記の実施形態に限定さ
れずこれらの各実施形態の適宜組合わせることにより、
さらに他の形態の合成構造セグメントを構成できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、簡
潔な構成により、鋼殻体とコンクリートの付着が大き
く、かつ強固、確実に合成一体化された合成セグメント
構造を実現でき、さらにこの合成一体化に伴ない合成構
造セグメント本体の曲げ剛性の増大と大きな継手荷重の
セグメント本体への伝達、コンクリートの耐ひび割れ性
の向上等がなされる。さらに、外主桁と継手板とが開孔
部を有しないセグメント構造にあっては、鋼殻体にコン
クリート打設時の確実な堰板機能や、トンネル完成時の
止水確保のためのシール材取付けに有効であり、また、
外主桁と継手板が開孔部を有する合成セグメント構造に
あっては、セグメント間又はセグメントリング間の接合
部の隙間にコンクリートが充填されることで相互間の結
合が確実となり強度が向上する。

【００３５】また外主桁で充分な耐力確保が得られる場
合には、内主桁の数や、縦リブの長さ及び数は所要数、
所要量で充分であり、それによりコンクリート打設性が
向上し、かつコストダウンも追及できる。さらに、開孔
部に補強鉄筋を挿入すると鋼殻体とコンクリートとの付
着性能が飛躍的に向上し、継手荷重のセグメント本体へ
のより一層確実な伝達や一体合成構造化が同時に実現で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係る合成構造
セグメント（コンクリ−ト省略）の斜視図、（ｂ）は同
図（ａ）のコンクリ−ト充填状態の幅方向断面図であ
る。

【図２】第２実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図３】第３実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図４】第４実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図５】第５実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図６】第６実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図７】第７実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図８】第８実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図９】第９実施形態に係る合成構造セグメントの斜視
図である。

【図１０】第１０実施形態に係る合成構造セグメントの
斜視図である。

【図１１】従来例に係る合成構造セグメントの斜視図で
ある。

【符号の説明】

１ 主桁 ２ 縦手板 ３ 縦リブ ４ スキンプレ−ト ５ 鋼殻６面体 ６ ボルト挿通孔 ７ 仕切板 ９ コンクリ−ト １０ 合成構造セグメント １１ 主桁 １１ａ 外主桁 １１ｂ 内主桁 １２ 継手板 １３ 縦リブ １４ スキンプレ−ト １５ 鋼殻体 １６ ボルト挿通孔 １７ 仕切板 １８ 開口部 １９ ボルト締結作業用空間 ２０ 補強鉄筋

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 継手板と主桁で外周を囲まれた鋼殻体の
   内空にコンクリートを充填してなる合成構造セグメント
   において、前記継手板に開設するボルト挿通孔を挾ん
   で、当該継手板と垂直で、かつ主桁相互が並行する配置
   で、少なくとも一方が開孔鋼板よりなる主桁を構成して
   なることを特徴とする合成セグメント構造。
2. 【請求項２】 前記ボルト挿通孔を挾んで相互に並行配
   置する主桁の両方が開孔鋼板よりなる内主桁であり、又
   は相互に並行配置する主桁の一方が開孔鋼板あるいは開
   孔のない鋼板よりなる外主桁で、他方が開孔鋼板よりな
   る内主桁である請求項１記載の合成セグメント構造。
3. 【請求項３】 前記継手板と並行に開孔鋼板よりなる縦
   リブを設け、又は前記内主桁に代えて、かつ前記外主桁
   と並行に開孔鋼板よりなる縦リブを設けてなる請求項１
   又は２記載の合成セグメント構造。
4. 【請求項４】 前記開孔鋼板よりなる前記内主桁又は縦
   リブの前記開孔部を貫通するように鉄筋が配筋され、か
   つ前記内空にコンクリートが打設されている請求項１か
   ら３のいずれかに記載の合成セグメント構造。