JPS6141840Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はスチールセグメントの円弧形主桁の形
状に関し、さらに詳細には改良された異心同径の
円弧形主桁を有するスチールセグメントに関す
る。

従来の円弧形主桁を有するスチールセグメント
を第１図の裏面展開図（斜視図）について説明す
ると、１は１つのスチールセグメント、２は円弧
形主桁、３は継手板、４は縦リブ、５はスキンプ
レート、６は三角補強板、７は連結ボルト孔であ
る。このスチールセグメントは隣接するセグメン
トの継手板３を互にボルト孔７を通ずるボルト・
ナツトの緊締により連結されて円形の管を形成す
るもので、主桁２は同一中心によつて描れた２つ
の内外円弧９，８と、中心方向への２線分１０，
１１とによつて囲まれた四辺形より成り、両円弧
間の距離、すなわち厚さは、１０か１１に相当す
る。

第２図は第１図と同一のスチールセグメントの
側面よりの斜視図で、この図において、Ｏは主桁
円弧側面と同一平面上に在る円弧の中心点で、２
つの円弧８，９はＯを中心とする半径r₁，r₂で描
かれ、r₁−r₂＝ｈ＝主桁の厚さに相当し、このス
チールセグメントを仮に６個で円管を形成すると
すれば、主桁は６分割の円弧で、円弧９の未端と
Ｏを結んだ２つの点線（半径）は挾角60゜で１
０，１１は半径線上に在ることになる。この型の
主桁は同心で異なる半径の円弧から成るので同心
異半径円弧形主桁と呼ばれる。ところで現在のス
チールセグメント主桁の製作技術には次に記載す
るような２つの方法があり、そのいずれかで製
作、供給されてきた。

(1) 形成されるべき主桁の厚さより僅かに大なる
一定の幅と所定の長さを有する平鋼材を冷間ベ
ンダーを使用して等しい幅の円弧を形成するよ
うに曲げ、両端を切断する冷間曲げ方法。

(2) 広幅板（第４図参照）から円弧形主桁（また
は曲り梁形状主桁）を内外円弧を連接して切断
し、両端部も切断する方法。（通称Ｒ切りと呼
ばれる方法） この両法のうち(1)の方法であるベンダー曲げに
ついては均等な円弧状に曲げるのに多くの加工工
程を要し、手間がかかり、作業としても困難であ
る。また他の理由として材料を曲げるために鋼材
に残留応力が生じ、他の部材を溶接して加工する
際に熱変形が生じやすい。そこで(2)の方法による
広幅板からのＲ切り方法が有利と考えられるに至
つた。

本考案の目的は従来の同心異半径の円弧形主桁
を次に述べるような異心同半径の円弧形主桁に改
造し、これによつて強度は不変で省エネルギー、
省資源的に改良された異心同半径の円弧形主桁を
提供するに在る。

本案の異心同半径の円弧形主桁を、この方式に
よるスチールセグメントの側面斜視図で示す第３
図について説明すると、８′は外側円弧、９′は内
側円弧で、これら円弧はその両端を結ぶ直線の垂
直二等分線（点線で示す）上のＯ，O′を中心と
し、夫々ｒを半径として描いたものであり、内側
円弧と外側円弧の中央における幅（点線上の）h₁
はＯをO′にずらした距離に相当する。この主桁
の両端辺を１０′，１０′とし、１０′＝１１′＝h₂
とすれば、h₁＞h₂となる。本案の異心同半径の円
弧形主桁はこのようにして点線で示した線を基本
として、Ｏ，O′を定め、Ｏ，O′間の距離h₁とな
るように、かつ円弧が円の60゜分割の場合は中心
線（点線）の左右両側の30゜線が１０′，１１′を
決定する。

第４図は矩形広幅板Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄから本考案
の異心同半径円弧形主桁を上部で５個、従来の同
心異（半）径円弧形主桁１個を下部で異心同
（半）径円弧形主桁と重複、対比させて切り取る
図式を示している。この図形で、EFは中心線で
G₁EH₁K₁J₁I₁，G₂J₁H₂K₂J₂I₂，G₃J₂H₃K₃J₃I₃，
G₄J₃H₄K₄J₄I₄，G₅J₄H₅K₅J₅I₅の各６点を結んだ５
個の扇形は夫々が異心同半径の主桁であり、夫々
の主桁の両端部に形成される下記左側の図形
G₁I₁G₂，G₂I₂G₃，G₃I₃G₄，G₄I₄G₅，G₅I₅G₆，及び
右側の図形H₁K₁H₂，H₂K₂H₃，H₃K₃H₄，
H₄K₄H₅，H₅K₅H₆の各側５個の切断片は第１図に
６で示される三角補強板として使用される。上部
の５つ異心同半径の円弧主桁においてEJ₁＝J₁J₂
＝J₂J₃＝J₃J₄＝J₄J₅＝h₁，G₁I₁＝G₂I₂＝G₃I₃＝G₄I₄
＝G₅I₅＝h₂，H₁K₁＝H₂K₂＝H₃K₃＝H₄K₄＝H₅K₅
＝h₂でh₁＞h₂となる。

また矩形ABCDの下方に示される円弧形主桁
L₁M₁N₁K₆M₂I₆は同心異半径の円弧形主桁であ
り、この図M₁M₂＝L₁I₆＝N₁K₆＝h₃となる。但し
h₃＝ｈ（第２図）この主桁と重複するように描か
れた図形L₁M₁N₁K₇M₃I₇は本考案の異心同半径円
弧形主桁である。

ここで注目されるのは、矩形ABCDの上部から
円弧型主桁を外側円弧と内側円弧を連接させて切
り取る場合に、異心同半径円弧の主桁においては
外側円弧と内側円弧の曲率が同一であるから共通
の切取線で足りるので１個の主桁は３つの切断線
で行われるのに対し、同心異（半）径円弧の主桁
の場合には下方に示すように連接切断する時、各
主桁に対し内外円弧と両短辺の４つの切断線を必
要とし、異心同半径円弧の主桁についてはそれだ
け省エネルギー的工法が可能となる。

また同心異（半）径円弧の主桁を連接する場合
には第４図下方の斜線で示す三ケ月形部分の鋼材
が損失となるので、本考案の異心同半径の円弧形
主桁は省資源的な基盤に沿うものといいうる。

本考案を実施した場合、直径５，０ｍの管を６
個のスチールセグメントで形成する60度分割で実
施し、主桁の厚さを平均0.2ｍとすれば、上記の
h₁，h₂はh₁−h₂＝30mm（約）のような結果が得ら
れる。

本考案の異心同半径円弧の主桁では中央部の厚
さが厚く、端辺の幅が薄くなつているので、これ
を以て円管をつくる場合、外周は円形をなすが、
内周については連結部は厚さが小さく、従つて円
の内径はこの部分ではやや大きくなり不規則な円
形となる。セグメントの組立工法は組立てられた
隣接セグメントの各中央部に管軸方向にセグメン
トの端辺がくるように交互に並べ縦方向に連接し
てゆく、第５図に示すいわゆる千鳥組み工法によ
つて行われる。この工法では連結孔は外側の円弧
に沿つて同心的に等間隔に穿設されているので完
全に合致し、ボルトナツトによる連結は問題なく
実施される。このようにして本考案によるセグメ
ントから成る円管は管内連結部において縦方向に
隣接するセグメントと僅かの段差h₁−h₂を生ずる
が、トンネル軸方向に圧力が作用すると、応力Ａ
の外に応力Ｂが作用し連接する円管の間に強度補
完が行われて桁高はh₁〜h₂の平均値となり、強度
上は従来の同心異半径円弧の主桁と異なることは
ない。

本考案による異心同半径の円弧形主桁を採用す
ることによつて、切断工法が簡易化され、また資
源上よりも非常な節約となり、工業的の意義も少
なくないと考えるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の同心異半径型の円弧形主桁を基
礎とするスチールセグメントの裏面よりの斜視
図、第２図は第１図と同じ主桁の側面より見た斜
視図、第３図は本考案の一実施例を示す異心同半
径型の円弧形主桁を基礎とするスチールセグメン
トの側面より見た斜視図、第４図は矩形の広幅鋼
板から上部で本案の異心同半径型の円弧形主桁を
５個連接して切断し、下部で従来の同心異半径の
円弧形主桁と本案の主桁とを重複する形で比較し
て切断する材料の損失部分（斜線部）の有無を示
す図面であり、第５図は千鳥組み工法を示す説明
図、第３図において、２は本案の異心同半径型の
主桁、８は外側円弧、９′は内側円弧、Ｏ，O′は
外側及び内側円弧の中心、ｒは半径、１０′１
１′は端辺、h₂はその長さ、h₁は円弧中央部の幅
である。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 １ 円弧形主桁を有するスチールセグメントにお
   いて、外側円弧と内側円弧が夫々所定の間隔を
   置いた２点を中心とする同長の半径を以て描か
   れた異心同半径の主桁を基礎とするスチールセ
   グメント。 ２ 前記主桁の両端辺が外側円弧の中心に指向さ
   れる半径の端部により形成され、主桁の中央部
   における厚さが端辺の厚さより大で、端辺の厚
   さが互に等しいようにした実用新案登録請求の
   範囲第１項に記載の主桁を基礎とするスチール
   セグメント。