コンクリート中詰め合成セグメント
【課題】縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体化を確実に高めることができ、合成セグメントの終局耐力を高めたコンクリート中詰め合成セグメントを提供すること。
【解決手段】主桁２、継手板１１およびスキンプレート３により構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁２に縦リブ４が固定され、その縦リブ４におけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブ４における少なくとも一つの折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されている。
【解決手段】主桁２、継手板１１およびスキンプレート３により構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁２に縦リブ４が固定され、その縦リブ４におけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブ４における少なくとも一つの折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシールドトンネル覆工に用いられる縦リブを有する鉄鋼製系セグメントにコンクリートを中詰めして構成されるコンクリート中詰め合成セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１４に示すように、鋼殻とコンクリートとの二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）内に、トンネル周方向の継手板間にトンネル半径方向の平板状縦リブ４Ａ（直リブ４Ａ）を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
縦リブが直リブ４Ａである鋼殻９内に、中詰めコンクリート６を中詰充填した従来の二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）の場合、トンネル半径方向の変形に対する鋼殻９と中詰めコンクリート６間の荷重伝達機構を考えると、平板状縦リブ４Ａは、縦リブ設置位置における主桁２のトンネル地山側の辺の法線方向（トンネル半径方向）に一致するように配置されているため、中詰めコンクリート６が二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）の内空側に押し出されようとする際に、トンネル周方向に隣り合う板状縦リブ４Ａのくさび作用（くさび効果）により、中詰めコンクリート６の抜け落ちを防止すると共に、中詰めコンクリート６と縦リブ４Ａの間でトンネル半径方向の荷重を、トンネル周方向の押圧力として伝達する効果が発揮される。しかし、図１５に示すように、トンネル径が大きくなる程、二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２における板状縦リブ４Ａの配置角度は、セグメント幅寸法精度を確保するために小さくなり、隣り合う板状縦リブ４Ａ，４Ａは平行に近い状態で配置されることになるため、前記のくさび効果は小さくなり、確実に伝達される荷重も小さくなってしまう。
【０００４】
また、トンネルにおけるセグメントリングに土水圧が作用した際に発生するトンネル周方向の軸力による板状縦リブ４Ａと中詰めコンクリート６との摩擦抵抗力による荷重伝達効果も発揮され得るが、板状縦リブ４Ａに凹凸などを加えていない単純な板状縦リブ４Ａからなる直リブの場合、前記の摩擦抵抗力を確実に発揮されない恐れがある。
【０００５】
前記の恐れがあるため、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメントの構造でトンネル半径寸法を大きくした場合には、鋼殻９と中詰めコンクリート６間の荷重伝達機能が不足し、トンネル半径方向の変形に対して鋼殻と中詰めコンクリートは一体として挙動しない恐れがあるため、板状縦リブ４Ａに凹凸などを加えたり、その他の手段により、鋼殻と中詰めコンクリートとの一体化を図るようにしている。
【０００６】
例えば、シールドトンネル覆工に用いられる合成セグメントとして鋼殻と中詰めコンクリートを一体化させる方法は、（１）スタッドジベルなどの機械的ずれ止めを鋼殻内面に配置する方法や、（２）板状縦リブに渡って鉄筋等の棒状鋼材を配置したり（例えば、特許文献１参照）、（３）主桁を［形状にし、かつ、Ｈ形状の縦リブを使用することによって、鋼殻と中詰めコンクリート６の一体化を図る方法（例えば、特許文献２参照）も知られている。
しかし、前記の（１）から（３）の合成セグメントの場合は、複雑な加工工程を要するため、土水圧などにより発生する曲げモーメントが極めて大きい場合を除き、不経済な構造となってしまうという問題がある。
【０００７】
前記の（２）あるいは前記（３）の形態についてさらに説明する。図１６〜図１７および図１８〜図２０に示す形態の合成セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）は、縦リブ４Ａ間の中詰めコンクリート６に圧縮斜材（ロ）を形成するようにして、コンクリート中詰め合成セグメントの剛性を高めるようにした形態であり、同図中に示す（イ）〜（チ）の作用について説明する。
【０００８】
図１６（ａ）において、合成セグメント４２に負曲げモーメントが作用すると、隣合う縦リブ４と棒状鋼材５の隅角部７を固定点として、中詰めコンクリート６に図示矢印（イ）の向かい合う力が作用し、中詰めコンクリート６に実線および点線の楕円線領域で示す圧縮斜材（ロ）が形成され、セグメント枠体を変形させる力に抵抗する。
【０００９】
また、この圧縮斜材（ロ）の反力として、縦リブ４Ａに図示矢印（ハ）の引張力が発生すると共に、スキンプレート３に図示矢印（ホ）の引張力が発生し、主桁１には、図１６（ｂ）に矢印（ニ）で示すように、隣合う平板状縦リブ４Ａと棒状鋼材５の隅角部７であって、中詰めコンクリート６の圧縮斜材（ロ）の固定点でない点に向かう引張力が発生するが、この引張力に対しても、平板状縦リブ４Ａと棒状鋼材５を介して主桁１と一体化された中詰めコンクリート６が抵抗する。
【００１０】
図１７は、平板状縦リブ４Ａが所定の間隔で複数設けられると共に、前記平板状縦リブ４Ａの開孔８に棒状鋼材５が挿通され定着された合成セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）において、矢印（ホ）方向の荷重を載荷した場合に、セグメントに作用するせん断力に抵抗して中詰めコンクリート６に発生する引張力と圧縮力の関係を示している。
【００１１】
すなわち、図１７において、内空側から矢印（ホ）方向の力をかけたとき、中詰めコンクリート６が充填された各平板状縦リブ４Ａ間には、コンクリート圧縮斜材が形成され、これに伴うトラス機構によりせん断力に抵抗するため、大きなせん断力にも抵抗できるようになる。また、向い合う矢印が発生する楕円で示す中詰めコンクリート６中の圧縮域（ヘ）と、反対向きの矢印で示す鋼材中の引張域（ト）が形成され、圧縮域（ヘ）と引張域（ト）が合成されて、せん断に抵抗する領域（チ）と曲げに抵抗する領域（リ）が形成され、全体として中詰めコンクリート６と平板状縦リブ４Ａを介してスキンプレート３および棒状鋼材５との一体化が図られる。したがって、合成セグメントにせん断力が作用し、その結果、中詰めコンクリート６に引張力が作用しても、当該棒状鋼材５が外側にはらみ出すことがなくセグメントの剛性が向上するようにした形態である。
【００１２】
また、図１８に示す形態では、図１８（ａ）において、合成セグメントにせん断力が作用すると、縦リブ４Ａとしての隣り合うＨ形状のずれ止め１０のフランジ１０ｂ、１０ｃとウェブ１０ａの隅角部７を固定点として中詰めコンクリート６に図示矢印（イ）の向い合う力が作用し、当該中詰めコンクリート６に斜線領域で示す圧縮斜材（ロ）が形成され、セグメント枠体を変形させる力に抵抗する。
【００１３】
また、この圧縮斜材（ロ）の反力として、Ｈ形状のずれ止め１０のウェブ１０ａに図示矢印（ハ）の引張力が発生するとともに、主桁２には図１８（ｂ）に矢印（ニ）で示すように、隣り合うＨ形状のずれ止め１０のフランジ１０ｂ、１０ｃとウェブ１０ａの隅角部７であって、中詰めコンクリート６の圧縮斜材（ロ）の固定点でない点に向かう引張力が発生し、前記の圧縮力および引張力の釣り合いによりセグメント枠体を変形させる力に抵抗するのである。
【００１４】
図１９および図２０は、Ｈ形状のずれ止め１０が所定の間隔で複数設けられた合成セグメントにおいて、矢印（ホ）方向の荷重を載荷した場合に、セグメントに作用するせん断力に抵抗して中詰めコンクリート６に発生する圧縮力と主桁に発生する引張力の関係を示している。
【００１５】
すなわち、図１９において、内空側から矢印（ホ）方向のかけたとき、中詰めコンクリート６が充填された各Ｈ形状のずれ止め１０間には、向い合う矢印が発生する楕円で示す中詰めコンクリート６中の圧縮域（ヘ）と、反対向きの矢印で示す鋼材中の引張域（ト）が形成され、圧縮域（ヘ）と引張域（ト）が合成されて、結果的に、せん断に抵抗する領域（チ）と曲げに抵抗する領域（リ）が形成され、全体として中詰めコンクリート６とＨ形状のずれ止め１０を介して中詰めコンクリート６と主桁２との一体化が図られて、合成セグメントにせん断力が作用し、その結果、合成セグメントに作用する曲げ力が変化しても中詰めコンクリート６に発生する圧縮力および主桁２に発生する引張力が変化して一体として作用力に抵抗するようにした形態である。
【００１６】
また、前記の板状の縦リブ４Ａに変えて、図９（ａ）（ｂ）に示すように、トンネル半径方向（セグメントにおける法線方向）に配置される第１法線方向板２０とその第１法線方向板２０に直角なフランジ板２１部分とからなる断面Ｌ形縦リブ４Ｅを、主桁間に設置するように、かつ図９（ａ）に示すように、フランジ板２１を内空側表面に近接した位置で埋め込み配置する形態、あるいは図９（ｂ）に示すように、前記フランジ板２１をトンネル内空側に露出するように配置する形態も知られている。
図９（ａ）に示す形態では、フランジ板２１により内空側に応力が作用した場合、断面Ｌ形縦リブ４Ｅのフランジ板２１の内空側コンクリート６が剥離する恐れがあるという問題がある。また、図９（ｂ）に示す形態では、断面Ｌ形縦リブ４Ｅのフランジ板２１の内空側露出面は防食塗装の必要があり、防食施工コストがかかるという問題ある。
また、これらの形態では、法線に対して傾斜していない第１法線方向板２０であるので、前記板状縦リブ４Ａの従来場合と同様、隣り合う第１法線方向板２０により、くさび角が形成されるため、くさび角は法線方向板２０の配置ピッチに依存するようになり、そのため、（１）トンネル周方向の配置ピッチ（角度）は大きくなければならない反面、（２）第１法線方向板２０の片面の機械的噛み合いが効果を発揮するようになるため、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置ピッチ（長さ）は小さくなければならない。このような特性のある断面Ｌ形縦リブ４Ｅをトンネル径が大きい場合の合成セグメントに適用した場合は、前記（１）は満足できないため、前記（２）のみを満足させるために、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置ピッチは小さくならざるを得ず、トンネル径が大きくなると、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置数が多くなり、コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２７０２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７８９４号公報
【特許文献３】特開平１１−３１５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記のように、縦リブに期待される作用としては、前記の（ａ）クサビ作用と、（ｂ）摩擦抵抗力と、（ｃ）中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用などがあるが、効率よく縦リブを配置して、前記（ａ）クサビ作用と、（ｂ）摩擦抵抗力と、（ｃ）中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用の少なくとも１つ以上を確実に高めて、より縦リブと中詰めコンクリートとの一体化を高めることで、鋼材と中詰めコンクリートの合成効果を発揮させることが望まれる。
本発明は、合成セグメントを構成する縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体化を確実に高めることができ、鋼材と中詰めコンクリートの合成効果を発揮させたコンクリート中詰め合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明のコンクリート中詰め合成セグメントにおいては、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に縦リブが固定され、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第２発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面くの字または逆くの字状縦リブが固定され、その断面くの字または逆くの字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第３発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面円弧状の縦リブが固定され、その断面円弧状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面円弧状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面円弧状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第４発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブが固定され、その断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第５発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブが固定され、その断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第６発明では、第１発明から第５発明のコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、一方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ１と、これに隣接する他方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ２とが、各縦リブ基端側のスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線に交差するように傾斜して設けられ、前記面Ｌ１とＬ２とは、トンネル内空側において相互に接近する方向に傾斜していることを特徴とする。
また、第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかのコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、トンネル周方向に隣り合う縦リブが、トンネル周方向に等角度間隔をおいて設けられていることを特徴とする。
また、第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかのコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、トンネル周方向に隣り合う少なくとも一組の縦リブが、トンネル周方向に対称に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、縦リブが法線に対して傾斜する効率のよい配置形態とされているので、そのクサビ作用または摩擦抵抗力作用あるいは中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用の少なくとも１つ以上を、従来の二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメントの場合より確実に高めて、縦リブと中詰めコンクリートとの一体化を高めた合成セグメントとすることができ、コンクリート中詰め合成セグメントとしての高い剛性および最大耐力並びに終局耐力を得ることができる。
また、各傾斜板は、法線に対して傾斜して交差するような配置形態であるので、コンクリートの充填性をよくし、確実に中詰めコンクリートを充填させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）、図３および図４は、本発明の第１実施形態のコンクリート中詰め合成セグメント１を示すものであって、トンネル周方向に延長すると共にトンネル軸方向に間隔をおいて並行に配置される少なくとも１組の主桁２と、トンネル軸方向に延長するように配置されていると共にトンネル周方向に間隔をおいて並行に設けられる継手板１１と、これらのトンネル地山側に配置されて溶接により固定されるスキンプレート３を備え、また、主桁２間に渡ってトンネル軸方向に延長する断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４が、後記するように特殊な配置形態で配置されて溶接により固定され、前記断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、トンネル周方向に間隔をおいて並行に複数並行に配置されて、スキンプレート３にも溶接により固定されている。
【００２２】
この第１実施形態では、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、その縦リブ４における第１傾斜板１２は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘに対して傾斜するように配置され、かつ前記第１傾斜板１２は、トンネル内空側に延長するように配置され、前記第１傾斜板１２に接続すると共に前記第１傾斜板１２の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる折れ曲がり部１３を備え、その折れ曲がり部１３に接続して、第１傾斜板１２と反対側に傾斜すると共にトンネル内空側に延長するように配置された第２傾斜板１５を備えている。
【００２３】
前記の第２傾斜板１５の中央部が前記法線Ｘに対して傾斜した状態で交差し、その第２傾斜板１５の先端部は、前記法線Ｘを越えて前記折れ曲がり部１３までの長さと同程度の長さ寸法、前記法線Ｘを越えて伸張し、かつ中詰めコンクリート６に埋め込まれている。
【００２４】
すなわち、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５を備えた断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブ４における少なくとも一つの折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂとが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されている。
【００２５】
前記の断面略くの字状または断面略逆くの字状の縦リブ４の折れ曲がり部中心ａから内空側端部ｂまでの第２傾斜板１５先端部までの長さは、内空側端部からコンクリート系セグメントに一般的に用いられている骨材の最大粗骨材寸法２０ｍｍの２倍以上、好ましくは３倍以上の長さを有し、且つ、折れ曲がり部１３の中心ａが、合成セグメント１のトンネル半径方向の図心位置Ｃよりも内空側にあるように設定されている（図３参照）。
【００２６】
また、断面略くの字状または断面略逆くの字状の縦リブ設置位置のセグメントの法線Ｘと前記縦リブ４の第１傾斜板１２が成す角度αおよび縦リブ設置位置のスキンプレート３の法線Ｘと、縦リブ４のスキンプレート側端部（板厚中心）と内空側端部ｂ（の板厚中心）を結んだ直線Ｌ（換言すると、前記線Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２）が成す角度αは、１０°程度以上に設定することが好ましい。
【００２７】
また、断面略くの字状または逆くの字状縦リブの折れ曲がり中心角θは、中詰めコンクリート６の充填性確保の観点から９０°以上の鈍角、好ましくは、１２０°〜１４０°であることが、コンクリートの充填性を確実にする上で好ましい。
【００２８】
前記のように構成されたセグメント鋼殻９内に中詰めコンクリート６が充填されて、合成セグメント１が構成されている（なお、ボルトレスのセグメント間継手機構およびリング間継手機構は省略した）。
【００２９】
前記のように合成セグメント１を構成することで、中詰めコンクリート６と縦リブ４間では、中詰めコンクリート６と縦リブ４が機械的に噛み合っていることによる「せん断伝達効果」、中詰めコンクリート６がセグメント１の内空側に押し出されようとする際の「くさび効果」、および荷重載荷時に中詰めコンクリート６に発生する軸力によって生ずるコンクリート６と縦リブ４の「摩擦効果」の３つの効果により、荷重の伝達が効果的に為される。
【００３０】
即ち、図４（ａ）において、合成セグメント１の地山側から土水圧荷重Ｐが作用し、中詰めコンクリート６が鋼殻９から抜け出そうとした際に、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂが、前記法線Ｘを挟むように法線Ｘの両側に配置されているため、中詰めコンクリート６と縦リブ４は機械的に噛み合い、縦リブ４が中詰めコンクリート６の抜け出しに抵抗し、縦リブ４には、図示矢印（イ）の方向に反力が発生する。
【００３１】
さらに、前記縦リブ４は、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通る合成セグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心と縦リブ４のトンネル内空側の端部が、この法線Ｘを挟むように配置されているため、隣り合う縦リブ４間の距離はトンネル内空側に近づくほど狭くなる。従って土水圧荷重Ｐにより中詰めコンクリート６が抜け出そうとすると、「くさび効果」により縦リブ４には中詰めコンクリート６の抜け出しを防止する力の反力Ｒが、図示矢印（ロ）の方向に発生する。
【００３２】
さらに、中詰めコンクリート６には、図示矢印（ハ）の向かい合う軸力Ｑが作用し、中詰めコンクリート６が鋼殻９から抜け出そうとした際には、中詰めコンクリート６と中詰めコンクリート６に囲まれた縦リブ４間に、鋼と中詰めコンクリート６の摩擦係数に比例した摩擦抵抗力（二）が発生することになる。
【００３３】
前記の（イ）（ロ）（ニ）の３つの効果によって、この実施形態の当該合成セグメント１においては、中詰めコンクリート６と縦リブ４間では、トンネル半径方向の荷重が効率的に伝達され、中詰めコンクリート６と縦リブ４は、土水圧荷重Ｐに対してトンネル半径方向に一体となって挙動する。
【００３４】
また、縦リブ４は、隅肉溶接により主桁２に接合されているため、中詰めコンクリート６から縦リブ４に伝達された荷重は、せん断力として主桁２に伝達される。従って当該合成セグメント１において、トンネル半径方向の荷重Ｐは中詰めコンクリート６と主桁２間で縦リブ４を介して効率的に伝達される。
【００３５】
また、通常、土水圧が載荷される面積が中詰めコンクリート６と主桁２で大きく異なるために、中詰めコンクリート６と主桁２のトンネル周方向の変形は異なり、このずれを防止することがセグメントの合成構造化に必要となる。
【００３６】
これに対し、当該合成セグメント１の縦リブ４は、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部がこの法線Ｘを挟むように加工および配置することで、従来の平板状の直リブ４Ａと比較して、縦リブ４のトンネル周方向の曲げ剛性を高めることが可能となり、これにより縦リブ４が主桁２と中詰めコンクリート６のトンネル周方向における高いずれ止め機能を発揮し、主桁２と中詰めコンクリート６間でトンネル周方向の荷重を確実に伝達することが可能となる。
【００３７】
前記（イ）（ロ）（ニ）のトンネル半径方向成分によるトンネル半径方向の荷重伝達機構、および前記トンネル周方向の縦リブ剛性増加によるトンネル周方向荷重伝達機構により、当該合成セグメント１は土水圧荷重Ｐに対して一体となって抵抗することが可能となっている。
【００３８】
また、前記の折れ曲がり部１３の折れ曲がり中心点ａが，主桁２の図心線Ｃよりもトンネル半径方向内空側に位置していることで、第１傾斜板１２によるくさび面のコンクリートせん断破壊に対して、主桁桁高のコンクリートせん断耐力の５０％以上を確保することができる。
【００３９】
また、縦リブ４の第１傾斜板１２の基端部の設置位置におけるセグメント１の法線Ｘに対する第１傾斜板１２の角度αは、１０°以上、１５°以下の傾斜角度を有することで、いかなる径のトンネルにおいても、第１傾斜板１２基端部中心ｄと第２傾斜板１５先端部中心ｄとを結ぶ線分Ｌと、第１傾斜板１２の中心線とがなす角度２αは、少なくとも２０°以上、３０°以下のくさび角度２αを確保するとよい。
【００４０】
また、前記の第２傾斜板１５の長さ寸法は、中詰めコンクリート６に混入される最大粗骨材寸法の２倍以上の長さを有することが望ましく、これにより、中詰めコンクリート６と縦リブ４の機械的なせん断伝達機能を確保することで、コンクリートの「かかり」を確保するようにできる。
【００４１】
また、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とがなす法線側の角度θは、９０°を越え、１２０°程度まであるいは１４０°程度までの鈍角であることが望ましい。このように前記角度θを鈍角にすることにより、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とにより形成される断面形態を、舟形に配置して、中詰めコンクリート６を打設する際のコンクリート充填性を確保している。
【００４２】
前記のように構成された断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４を中詰めコンクリート６に埋め込まれているコンクリート中詰め合成セグメント１に、図４に示すように、土水圧Ｐが作用した場合、コンクリート中詰め合成セグメント１には周方向圧縮軸力Ｑが作用し、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５には、周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４と中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め力（ずれ止め効果）を有し、また、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５が傾斜していることによるずれ止め力（ずれ止め効果）Ｒ（ロ）を発揮し、さらに、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４と中詰めコンクリート６が機械的にかみ合っていることによるずれ止め力（ずれ止め効果）（イ）を発揮することができるようにされている。
【００４３】
前記のように構成された断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４のトンネル周方向に隣り合う縦リブ４同士の配置形態としては、図４（ｂ）に示すように、断面くの字状の縦リブ４と、断面逆くの字状の縦リブ４とを、交互に配置する形態でもよく、あるいは図４（ｃ）に示すように、断面くの字状の縦リブ４または逆くの字状の縦リブ４のいずれかを同じ方向に配置するようにしてもよい。
【００４４】
いずれの形態でも、機械的なずれ止め機能を発揮できると共に、図４（ｂ）あるいは図４（ｃ）に一点点鎖線で示すように、隣り合う縦リブ４間では、（Ａ）第１傾斜板１２相互（図４ｂの中央の縦リブ４と右側の縦リブ４の場合）で、または（Ｂ）一方の第１傾斜板１２と、隣り合う他方の第１傾斜板１２基端部と第２傾斜板１５先端部とを結ぶ線分Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２とで（図４ｃの場合）、あるいは（Ｃ）第１傾斜板１２基端部と第２傾斜板１５先端部とを結ぶ線分Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２相互（図４ｂの中央の縦リブ４と左側の縦リブ４との間側）で、くさびのずれ止めにより、配置方向によらず、くさび角度を形成することが可能であり、中詰めコンクリート６との一体化を高めることができる。また、折れ曲がり部を主桁２図心よりもトンネル内空側に配置しているため、中詰めコンクリート主断面せん断体力の５０％以上を確保することができるようにされている（図４ｂの中央と右側の縦リブ間の場合）。前記の面Ｌ１およびＬ２がトンネル内空側に向かって漸次接近するように対称に傾斜していると、確実にくさび角を形成していることになるので、好ましい。
【００４５】
図１（ｂ）は、前記第１実施形態の変形形態を示すものであって、前記第１実施形態におけるトンネル軸方向から見た場合、断面で直線状の第１傾斜板１２に代えて、断面でほぼ円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａとし、また、断面で直線状の第２傾斜板１５に代えて、断面でほぼ円弧状の第２円弧状傾斜板１５ａを有する断面円弧状の縦リブ４Ｂを用いた形態であり、前記の断面で円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａおよび第２円弧状傾斜板１５ａとは、第１円弧状傾斜板１２ａの基端部を通る法線Ｘに対して、法線Ｘの両側に位置するように配置されている。このような形態でも、前記実施形態と同様な効果を発揮することができる。したがって、また、断面円弧状の縦リブ４Ｂを交互に向きを変えて対称配置としてもよく、向きを同じ方向の配列としてもよい（なお、シールドセグメントリングに組み立てるので、角度間隔をおいて配置され、図３，４では、展開した状態が示されている）。
【００４６】
次に、本発明と従来の構造の相違について、前記第１実施形態と従来の平板状縦リブ４Ａを例にしながら説明すると、本発明では、略断面くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメントの法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂが、前記法線Ｘを挟むように配置されていることで、外力等により、トンネル径に拘らず中詰めコンクリート６がセグメント１の内空側に押し出されようとする際に、（１）縦リブ４が、くさびとなり、中詰めコンクリートの抜け落ちを防止すると共に、（２）中詰めコンクリート６と縦リブ４の間で荷重を押圧力として確実に伝達する効果が得られる。
【００４７】
前記（１）および（２）の二つの効果および前述した中詰めコンクリート６と縦リブ４の間に発生する摩擦抵抗力による荷重の伝達効果により、トンネル半径方向の変形に対して縦リブ４と中詰めコンクリート６は一体として挙動し、縦リブ４が鋼殻９と溶接されていることから、主桁２、スキンプレート３、継手板１１とを備えた鋼殻９と中詰めコンクリート６の一体化が、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２の加工に、縦リブの曲げ加工および配置形態の工夫を加えるだけで、低コストで従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２よりも、鋼殻９と中詰めコンクリート６との一体化を高めることが可能となる。
【００４８】
また、縦リブ４が直リブである鋼殻９にコンクリートを中詰した従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメントの場合、縦リブ４のトンネル周方向変形に対する剛性が低く、土水圧Ｐが載荷される面積が中詰めコンクリート部と主桁部で大きく異なるために発生する中詰めコンクリート６と主桁２のトンネル周方向変形のずれを防止することが不可能であり、トンネル半径方向の変形に対しても中詰めコンクリート６と鋼殻９の一体化が、セグメントの半径が大きくなると図れなかったが、本発明のように、略断面くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部が、前記法線Ｘを挟むように配置することで、従来の平板状リブ（直リブ）あるいは法線方向に傾斜するように配置していない形態の断面Ｌ形縦リブ４Ｅ（図９参照）と比較して、本発明では、縦リブ４のトンネル周方向の曲げ剛性を高めることが可能となり、これにより縦リブ４が主桁２と中詰めコンクリート６のトンネル周方向における高いずれ止め機能を発揮し、トンネル周方向の変形に対しても、主桁２、スキンプレート３、継手板１１を備えた鋼殻９と中詰めコンクリート６の一体化を簡単な手段によって、高めることができる。
【００４９】
第２傾斜板１５（後記の形態では第３傾斜板１６）が傾斜した状態で埋め込み配置されているため、内空側コンクリート６の剥離の可能性は極めて低く、また、前記第２傾斜板１５（あるいは第３傾斜板１６）の防食塗装の必要がなく経済的である。前記第２傾斜板１５（あるいは第３傾斜板１６）は、第１傾斜板１２（または第２傾斜板１５）に接続するように折り曲げ部１３（第２折り曲げ部１４）を介して鈍角に折り曲げているため、コンクリート６の充填性が良い。また、法線Ｘに対して傾斜する傾斜板１２（１５，１６）を有しているため、（１）本発明の縦リブ４によって形成されるくさび角は、縦リブ４の配置ピッチ（角度）に依存しない特徴を有している。また、法線Ｘに対して傾斜している縦リブ４であるため、中詰めコンクリート６との関係では、（２）片面の機械的噛み合いが効果を発揮させているので、縦リブ４の配置ピッチ（長さ）は小さくなければならないが、トンネル径によらず前記（１）は効果を発揮するため、前記（２）の効果を期待せずともずれ止め機能は発揮されるため、縦リブ４の配置ピッチを広げることが可能になり、従来の法線方向配置の断面Ｌ形縦リブ４Ｅの場合と比較して、トンネル径が大きくても、縦リブ４の配置ピッチを広げることが可能で、縦リブ配置コストは高くならない。
【００５０】
さらに本発明では、縦リブ４が保有する高いトンネル周方向曲げ剛性により、主桁２と縦リブ４の溶接時における主桁２の変形を抑止し、且つ、鋼殻９のねじれ剛性を増強する効果を期待することができ、高品質のセグメントを提供することができる。
【００５１】
なお、図示を省略するが、断面Ｔ字状に加工した縦リブを合成セグメントに用いることも考えられるが、曲率を有するセグメントの場合、一般に、中詰めコンクリートの打設はセグメントを舟形に設置して行われるため、断面Ｔ字状縦リブのフランジと水平線が時計回りの角度を有することになり、断面Ｔ字状縦リブにおけるウェブとフランジとの内隅部へのコンクリートの充填性を確保することが困難となる。しかし、本発明を適用したセグメントは、舟形に設置しても縦リブ４における第２傾斜板１５が水平線に対して反時計回りの角度を有するため、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とがなす内隅部（または第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とがなす内隅部）へのコンクリートの充填性を確保することが可能となり、高品質のセグメントを提供することができる。
【００５２】
さらに、本発明における縦リブ断面の材軸長さはセグメント桁高さよりも若干長くすればよく、Ｔ形の縦リブを用いる場合に比較して縦リブ１枚当りの鋼材重量および主桁への取り付けのための溶接量を低減可能なことから経済性も改善可能な技術である。
【００５３】
図１４に示す従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントでは、鋼―コンクリート合成構造としての耐力を発揮し得ず、図１に示すコンクリート中詰め鋼製セグメントのように本発明による縦リブの工夫をすることで鋼―コンクリート合成構造としての耐力を発揮することが可能となることを、図１３に示す。
図１３は、本発明の合成セグメント１と、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメント４２とについて、トンネル半径方向の載荷荷重Ｐを載荷した場合の試験結果を示すものであって、本発明の合成セグメント１では、降伏耐力あるいは最大耐力および終局耐力のいずれでも、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントの場合よりも３割程度高くなっており、鋼−コンクリート合成セグメントとしての耐力を発揮していることが確認できる。また、断面円弧状の縦リブ４Ｂを有する変形形態あるいは、上記の各形態でも同様な作用を期待できるため、同様な効果が期待できる。
【００５４】
図２（ａ）および図５〜図８は、本発明の第２実施形態を示すものであって、この形態では、断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃを備えた合成セグメント１とした形態である。
【００５５】
この第２実施形態の縦リブ４Ｃでは、断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃは、その縦リブ４Ｃにおける第１傾斜板１２は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘに対して急傾斜で傾斜するように配置され、かつ前記第１傾斜板１２は、トンネル内空側に延長するように配置され、前記第１傾斜板１２に接続すると共に前記第１傾斜板１２の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる第１折れ曲がり部１３を備え、その第１折れ曲がり部１３に接続して、第１傾斜板１２と反対側に傾斜すると共にトンネル内空側に延長するように配置された第２傾斜板１５で、前記第１傾斜板１２の長さ寸法よりも長い第２傾斜板１５を備え、前記第２傾斜板１５に接続すると共に前記第２傾斜板１５の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる第２折れ曲がり部１４を備え、さらに、前記第１傾斜板１２と同じ方向に傾斜し、前記第１傾斜板１２あるいは第２傾斜板１５の長さ寸法よりも長い傾斜板とされている第３傾斜板１６を備えている。
【００５６】
この形態では、第２折り曲がり部１４の中心は、法線Ｘを超えて配置され、第１傾斜板１２の基端部と第２折り曲がり部１４を結ぶ線分により、法線Ｘに対して、積極的に傾斜し、くさび角を形成するようにされている。
【００５７】
この形態では、前記第１傾斜板１２の長さ寸法は、中詰めコンクリートに使用される最大粗骨材寸法の２倍以上、このましくは３倍以上の長さを有するようにされて、中詰めコンクリート６と縦リブ４Ｃの機械的なせん断伝達機能を確保するようにしている。
また、トンネル軸方向の断面視で、第１折れ曲がり部１３と第３傾斜板１６先端部を結んだ直線Ｌ３（換言すると、直線Ｌ３を含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ４）と第１傾斜板１２基端部を通るセグメントの法線Ｘとのなす角度γは、１０°以上１５°程度の角度を有することにより、いかなる径のトンネルにおいても最低２０°以上のくさび角度を確保することができる。
また、反対側も同様で、第１傾斜板１２基端部と第２折れ曲がり部１４を結んだ直線Ｌ（換言すると、トンネル軸方向の面Ｌ１，Ｌ２）と、第１傾斜板１２基端部を通るセグメントの法線Ｘとのなす角度βは、１０°以上１５°程度の角度を有することにより、反対側においても、いかなる径のトンネルにおいても最低２０°以上〜３０°程度のくさび角度を確保することができるようにされている。
【００５８】
また、前記のような形態では、図６（ａ）または図７に示すように、縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６が機械的に噛み合っていることにより、前記実施形態と同様に、図示矢印（イ）の方向に反力が発生することによるずれ止め効果を有し、また、周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め効果の少なくとも２つの効果を発揮することができ、さらに、図５または図８に示す形態ではくさび角度β，γを形成していることによるくさび効果を発揮することができる。
【００５９】
前記角度γあるいはβが生じないような形態、すなわち、前記の図６（ａ）または図７に示すような形態では、第２傾斜板１５の法線Ｘに対する傾斜角度θ１を、第１傾斜板１２の法線Ｘに対する傾斜角度θ１と同じ角度で同じ長さ寸法とし、第３傾斜板１６の法線Ｘに対する傾斜角度θ１を第１傾斜板１２の傾斜角度θ１と平行に同じ傾斜角度θ１とすることにより、第１傾斜板１２と第２折れ曲がり部１４とを結ぶ直線Ｌ（面Ｌ１，Ｌ２）あるいは第１折り曲がり部１３と第３傾斜板１６のトンネル内空側端部ｂを結ぶ直線Ｌ５（または直線Ｌ５を含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ６）が、法線Ｘと平行で、図７に２点鎖線で示すように、くさび角度を備えていない形態の断面略Ｚ字状の縦リブ４Ｃとすることも可能である。このような形態では、前記した周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め効果と、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とが、法線Ｘに対して傾斜していることにより、縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６が機械的に噛み合っていることにより発生する矢印（イ）方向の反力によるずれ止め効果を発揮することができる。
第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６の法線Ｘに対する傾斜角θ１は、コンクリートの充填性を確実にする上では、好ましくは６０°以下、さらに好ましくは４５°以下であればよい。
【００６０】
これらの形態において、断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃにおける、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とに代えて、それぞれ、図２（ｂ）に示すように、断面略円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａ、および第１折れ曲がり部１３を介して接続する断面略円弧状の第２円弧状傾斜板１５ａ、および第２折れ曲がり部１４を介して接続する断面略円弧状の第３円弧状傾斜板１６ａとを備えた、断面略Ｓ字状または断面略逆Ｓ字状の縦リブ４Ｄを周方向に間隔をおいて配置して、中詰めコンクリート６に埋め込み配置するようにしてもよい。
また、その変形形態として、断面略円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａと、第２円弧状傾斜板１５ａと、第３円弧状傾斜板１６ａとを、法線Ｘに対して傾斜した状態として順次段階的に長くし、第２折れ曲がり部１４を第１円弧状傾斜板１２ａ基端部よりも法線Ｘから周方向に離れた位置とし、同様に第３円弧状傾斜板１６ａの先端部を、第１折れ曲がり部１３よりも法線Ｘから周方向に離れた位置とすることで、くさび角度を形成するようにしてもよい。
【００６１】
また、断面略Ｚ（またはＳ）字状または断面略逆Ｚ（またはＳ）字状の縦リブ４Ｃ、４Ｄのトンネル周方向の配置形態としては、前記実施形態と同様に、図６（ｂ）または図８（ｂ）に示すように、トンネル周方向に交互に対称に配置するようにして、主桁２とスキンプレート３に溶接により固定してもよく、あるいは、図６（ｃ）または図８（ｃ）に示すように、トンネル周方向に同じ方向に配置するようにして、主桁２とスキンプレート３に溶接により固定してもよい。
なお、これらの形態では、縦リブが向かい合うように対称に配置される形態よりも、同じ方向に縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）を配置する形態のほうが、周方向で隣り合う縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）間において、少なくとも一方の縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）に、そのせん断耐力として縦リブ高さ分を見込むことができるが、図６（ｂ）に点線で示すように、向かい合うように配置した場合は、縦リブ高さ全体を見込むことができなくなり、例えば、縦リブ４Ｃ，４Ｄの高さの２／３以下しか見込めない恐れがあるが、機械的噛み合いが勝る場合には、このような形態でもよい。
【００６２】
このような第１折れ曲がり部１３と第２折れ曲がり部１４を備えている形態では、中詰めコンクリート６との機械的な噛み合いを、第１実施形態の場合よりも高めることができる。
【００６３】
本発明を実施する場合、縦リブ４の端部から中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍の距離の位置と縦リブ４のトンネル半径方向中央の間の位置において、１箇所を鈍角に折り曲げて折り曲げ部１３を備えた縦リブ４を少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用合成セグメントとしてもよい。
【００６４】
また、本発明を実施する場合、縦リブ４の中央を挟むトンネル半径方向の２箇所の位置において、中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍以上の高さを有して鈍角に折り曲げた折り曲げ部１３を有するか、または円弧状に折り曲げた折り曲げ部１３を備えた縦リブ４を少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用セグメントとしてもよい。
【００６５】
また、本発明を実施する場合、中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍以上のトンネル半径方向の高さを有して円弧状または略円弧状に製作された縦リブ４Ｂを少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用セグメントとしてもよい。
【００６６】
本発明を実施する場合、前記の第１傾斜板１２または第２傾斜板１５あるいは第１〜第３傾斜板１６を有する縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）、あるいは前記の第１円弧状傾斜板１２ａまたは第２円弧状傾斜板１５ａあるいは第１〜第３円弧状傾斜板１６ａを有する縦リブ４Ｃ，４Ｄを、少なくとも１枚あるいは２枚または３枚以上、継手板１１間に配置するようにしてもよい。
【００６７】
本発明を実施する場合、スキンプレート３としては、１枚を配置する形態でも、複数を配置する形態でもよい。縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）の表面に凸凹を設けるようにしてもよい。
【００６８】
なお、図１０〜図１２に代表して示すように、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４Ｆにおける折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂとが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていないコンクリート中詰め合成セグメント１では、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４Ｆの溝が向かい合う側において、折れ曲がり部１３の中心ａと第２傾斜板１５のトンネル内空側の端部とが、縦リブ４Ｆにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むようにその面の両側に配置されていないため、第１傾斜板１２のスキンプレート側端部と第２傾斜板１５の先端部を結ぶ線分（またはこの線分を含むトンネル軸方向の面）は、法線Ｘ方向（または法線Ｘを含むトンネル軸方向の面）とほぼ同じになり、法線Ｘに傾斜する積極的なくさび角をほとんど形成していない形態になる。
なお、本発明を実施する場合には、図１０〜図１２に代表して示すように、断面くの字状または逆くの字状の縦リブによるくさび角の形成に拘わらず、断面くの字状または逆くの字状の縦リブに渡って棒状鋼材５を埋め込み配置するようにして、一体化を高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の合成セグメントの断面形態を示すものであって、（ａ）は第１実施形態の合成セグメントの断面図、（ｂ）は（ａ）の変形形態の合成セグメントの断面図である。
【図２】本発明の合成セグメントの断面形態を示すものであって、（ａ）は第２実施形態の合成セグメントの断面図、（ｂ）は（ａ）の変形形態の合成セグメントの断面図である。
【図３】本発明の合成セグメントの縦リブ仕様の一形態を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける縦リブの作用を説明するための説明断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第１形態を示す説明用断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第２形態を示す説明断面図である。
【図５】本発明の合成セグメントにおける縦リブ仕様の他の形態を説明するための断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける図５に示す縦リブの作用を説明するための説明用断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第３形態を示す説明用断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第４形態を示す説明断面図である。
【図７】図６に示す形態の縦リブの配置形態により、くさび作用角度を有しない形態とある場合を示す説明用断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける他の形態の縦リブの作用を説明するための説明断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第５形態を示す断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第６形態を示す説明断面図である。
【図９】（ａ）は断面Ｌ形の縦リブの従来の配置形態を示す断面図、（ｂ）は断面Ｌ形の縦リブの従来の他の配置形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の合成セグメントの他の形態を示す底面図である。
【図１１】図１０に示す合成セグメントの断面図である。
【図１２】（ａ）は図１０に示す合成セグメントのＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】本発明の合成セグメントと従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントの載荷試験結果を示すグラフである。
【図１４】合成セグメントの半径と縦リブの配置との関係を説明するための正面図である。
【図１５】図１４の一部を拡大して示す断面図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は板状縦リブに鉄筋を配置する従来の合成セグメントの一部分の一形態を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す構造により順次隣接する部分に荷重が伝達されることを説明するための断面図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）は板状縦リブに鉄筋を配置する従来の合成セグメントの一部分の他の形態を示す図である。
【図１９】図１８に示す構造により順次隣接する部分に荷重が伝達されることを説明するための断面図である。
【図２０】図１８に示す形態の合成セグメントの全体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ コンクリート中詰め合成セグメント
２ 主桁
３ スキンプレート
４ 断面くの字状または逆くの字状の縦リブ
４Ａ 平板状縦リブ（直リブ、板状縦リブ）
４Ｂ 断面円弧状の縦リブ
４Ｃ 断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リ
４Ｄ 断面略Ｓ字状または断面略逆Ｓ字状の縦リブ
４Ｅ 断面Ｌ形縦リブ
５ 棒状鋼材
６ 中詰めコンクリート
７ 隅角部
８ 開孔
９ 鋼殻
１０ ずれ止め
１１ 継手板
１２ 第１傾斜板
１２ａ 第１円弧状傾斜板
１３ 折れ曲がり部（または第１折れ曲がり部）
１４ 第２折れ曲がり部
１５ 第２傾斜板
１５ａ 第２円弧状傾斜板、
１６ 第３傾斜板
１６ａ 第３円弧状傾斜板
２０ 第１法線方向板
２１ フランジ板
４２ 従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメント，または従来の合成セグメント
Ｌ 縦リブのスキンプレート側端部と内空側端部を結んだ直線（または第１傾斜板基端部と第２折れ曲がり部を結んだ直線）
Ｌ１、Ｌ２ 直線Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面
Ｌ３ 第１折れ曲がり部と第３傾斜板先端部を結んだ直線
Ｌ４ 直線Ｌ３を含むトンネル軸方向に延長する面
Ｌ５ 第１折り曲がり部と第３傾斜板のトンネル内空側端部を結ぶ直線
Ｌ６ 直線Ｌ５を含むトンネル軸方向に延長する面
ａ 折れ曲がり部中心点
ｂ 縦リブのトンネル内空側端部
ｃ 主桁の図心線
ｄ 第１傾斜板の基端部中心
【技術分野】
【０００１】
本発明はシールドトンネル覆工に用いられる縦リブを有する鉄鋼製系セグメントにコンクリートを中詰めして構成されるコンクリート中詰め合成セグメントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、図１４に示すように、鋼殻とコンクリートとの二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）内に、トンネル周方向の継手板間にトンネル半径方向の平板状縦リブ４Ａ（直リブ４Ａ）を設けることが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
縦リブが直リブ４Ａである鋼殻９内に、中詰めコンクリート６を中詰充填した従来の二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）の場合、トンネル半径方向の変形に対する鋼殻９と中詰めコンクリート６間の荷重伝達機構を考えると、平板状縦リブ４Ａは、縦リブ設置位置における主桁２のトンネル地山側の辺の法線方向（トンネル半径方向）に一致するように配置されているため、中詰めコンクリート６が二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）の内空側に押し出されようとする際に、トンネル周方向に隣り合う板状縦リブ４Ａのくさび作用（くさび効果）により、中詰めコンクリート６の抜け落ちを防止すると共に、中詰めコンクリート６と縦リブ４Ａの間でトンネル半径方向の荷重を、トンネル周方向の押圧力として伝達する効果が発揮される。しかし、図１５に示すように、トンネル径が大きくなる程、二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメント４２における板状縦リブ４Ａの配置角度は、セグメント幅寸法精度を確保するために小さくなり、隣り合う板状縦リブ４Ａ，４Ａは平行に近い状態で配置されることになるため、前記のくさび効果は小さくなり、確実に伝達される荷重も小さくなってしまう。
【０００４】
また、トンネルにおけるセグメントリングに土水圧が作用した際に発生するトンネル周方向の軸力による板状縦リブ４Ａと中詰めコンクリート６との摩擦抵抗力による荷重伝達効果も発揮され得るが、板状縦リブ４Ａに凹凸などを加えていない単純な板状縦リブ４Ａからなる直リブの場合、前記の摩擦抵抗力を確実に発揮されない恐れがある。
【０００５】
前記の恐れがあるため、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメントの構造でトンネル半径寸法を大きくした場合には、鋼殻９と中詰めコンクリート６間の荷重伝達機能が不足し、トンネル半径方向の変形に対して鋼殻と中詰めコンクリートは一体として挙動しない恐れがあるため、板状縦リブ４Ａに凹凸などを加えたり、その他の手段により、鋼殻と中詰めコンクリートとの一体化を図るようにしている。
【０００６】
例えば、シールドトンネル覆工に用いられる合成セグメントとして鋼殻と中詰めコンクリートを一体化させる方法は、（１）スタッドジベルなどの機械的ずれ止めを鋼殻内面に配置する方法や、（２）板状縦リブに渡って鉄筋等の棒状鋼材を配置したり（例えば、特許文献１参照）、（３）主桁を［形状にし、かつ、Ｈ形状の縦リブを使用することによって、鋼殻と中詰めコンクリート６の一体化を図る方法（例えば、特許文献２参照）も知られている。
しかし、前記の（１）から（３）の合成セグメントの場合は、複雑な加工工程を要するため、土水圧などにより発生する曲げモーメントが極めて大きい場合を除き、不経済な構造となってしまうという問題がある。
【０００７】
前記の（２）あるいは前記（３）の形態についてさらに説明する。図１６〜図１７および図１８〜図２０に示す形態の合成セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）は、縦リブ４Ａ間の中詰めコンクリート６に圧縮斜材（ロ）を形成するようにして、コンクリート中詰め合成セグメントの剛性を高めるようにした形態であり、同図中に示す（イ）〜（チ）の作用について説明する。
【０００８】
図１６（ａ）において、合成セグメント４２に負曲げモーメントが作用すると、隣合う縦リブ４と棒状鋼材５の隅角部７を固定点として、中詰めコンクリート６に図示矢印（イ）の向かい合う力が作用し、中詰めコンクリート６に実線および点線の楕円線領域で示す圧縮斜材（ロ）が形成され、セグメント枠体を変形させる力に抵抗する。
【０００９】
また、この圧縮斜材（ロ）の反力として、縦リブ４Ａに図示矢印（ハ）の引張力が発生すると共に、スキンプレート３に図示矢印（ホ）の引張力が発生し、主桁１には、図１６（ｂ）に矢印（ニ）で示すように、隣合う平板状縦リブ４Ａと棒状鋼材５の隅角部７であって、中詰めコンクリート６の圧縮斜材（ロ）の固定点でない点に向かう引張力が発生するが、この引張力に対しても、平板状縦リブ４Ａと棒状鋼材５を介して主桁１と一体化された中詰めコンクリート６が抵抗する。
【００１０】
図１７は、平板状縦リブ４Ａが所定の間隔で複数設けられると共に、前記平板状縦リブ４Ａの開孔８に棒状鋼材５が挿通され定着された合成セグメント４２（１Ａ，１Ｂ，１Ｋ）において、矢印（ホ）方向の荷重を載荷した場合に、セグメントに作用するせん断力に抵抗して中詰めコンクリート６に発生する引張力と圧縮力の関係を示している。
【００１１】
すなわち、図１７において、内空側から矢印（ホ）方向の力をかけたとき、中詰めコンクリート６が充填された各平板状縦リブ４Ａ間には、コンクリート圧縮斜材が形成され、これに伴うトラス機構によりせん断力に抵抗するため、大きなせん断力にも抵抗できるようになる。また、向い合う矢印が発生する楕円で示す中詰めコンクリート６中の圧縮域（ヘ）と、反対向きの矢印で示す鋼材中の引張域（ト）が形成され、圧縮域（ヘ）と引張域（ト）が合成されて、せん断に抵抗する領域（チ）と曲げに抵抗する領域（リ）が形成され、全体として中詰めコンクリート６と平板状縦リブ４Ａを介してスキンプレート３および棒状鋼材５との一体化が図られる。したがって、合成セグメントにせん断力が作用し、その結果、中詰めコンクリート６に引張力が作用しても、当該棒状鋼材５が外側にはらみ出すことがなくセグメントの剛性が向上するようにした形態である。
【００１２】
また、図１８に示す形態では、図１８（ａ）において、合成セグメントにせん断力が作用すると、縦リブ４Ａとしての隣り合うＨ形状のずれ止め１０のフランジ１０ｂ、１０ｃとウェブ１０ａの隅角部７を固定点として中詰めコンクリート６に図示矢印（イ）の向い合う力が作用し、当該中詰めコンクリート６に斜線領域で示す圧縮斜材（ロ）が形成され、セグメント枠体を変形させる力に抵抗する。
【００１３】
また、この圧縮斜材（ロ）の反力として、Ｈ形状のずれ止め１０のウェブ１０ａに図示矢印（ハ）の引張力が発生するとともに、主桁２には図１８（ｂ）に矢印（ニ）で示すように、隣り合うＨ形状のずれ止め１０のフランジ１０ｂ、１０ｃとウェブ１０ａの隅角部７であって、中詰めコンクリート６の圧縮斜材（ロ）の固定点でない点に向かう引張力が発生し、前記の圧縮力および引張力の釣り合いによりセグメント枠体を変形させる力に抵抗するのである。
【００１４】
図１９および図２０は、Ｈ形状のずれ止め１０が所定の間隔で複数設けられた合成セグメントにおいて、矢印（ホ）方向の荷重を載荷した場合に、セグメントに作用するせん断力に抵抗して中詰めコンクリート６に発生する圧縮力と主桁に発生する引張力の関係を示している。
【００１５】
すなわち、図１９において、内空側から矢印（ホ）方向のかけたとき、中詰めコンクリート６が充填された各Ｈ形状のずれ止め１０間には、向い合う矢印が発生する楕円で示す中詰めコンクリート６中の圧縮域（ヘ）と、反対向きの矢印で示す鋼材中の引張域（ト）が形成され、圧縮域（ヘ）と引張域（ト）が合成されて、結果的に、せん断に抵抗する領域（チ）と曲げに抵抗する領域（リ）が形成され、全体として中詰めコンクリート６とＨ形状のずれ止め１０を介して中詰めコンクリート６と主桁２との一体化が図られて、合成セグメントにせん断力が作用し、その結果、合成セグメントに作用する曲げ力が変化しても中詰めコンクリート６に発生する圧縮力および主桁２に発生する引張力が変化して一体として作用力に抵抗するようにした形態である。
【００１６】
また、前記の板状の縦リブ４Ａに変えて、図９（ａ）（ｂ）に示すように、トンネル半径方向（セグメントにおける法線方向）に配置される第１法線方向板２０とその第１法線方向板２０に直角なフランジ板２１部分とからなる断面Ｌ形縦リブ４Ｅを、主桁間に設置するように、かつ図９（ａ）に示すように、フランジ板２１を内空側表面に近接した位置で埋め込み配置する形態、あるいは図９（ｂ）に示すように、前記フランジ板２１をトンネル内空側に露出するように配置する形態も知られている。
図９（ａ）に示す形態では、フランジ板２１により内空側に応力が作用した場合、断面Ｌ形縦リブ４Ｅのフランジ板２１の内空側コンクリート６が剥離する恐れがあるという問題がある。また、図９（ｂ）に示す形態では、断面Ｌ形縦リブ４Ｅのフランジ板２１の内空側露出面は防食塗装の必要があり、防食施工コストがかかるという問題ある。
また、これらの形態では、法線に対して傾斜していない第１法線方向板２０であるので、前記板状縦リブ４Ａの従来場合と同様、隣り合う第１法線方向板２０により、くさび角が形成されるため、くさび角は法線方向板２０の配置ピッチに依存するようになり、そのため、（１）トンネル周方向の配置ピッチ（角度）は大きくなければならない反面、（２）第１法線方向板２０の片面の機械的噛み合いが効果を発揮するようになるため、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置ピッチ（長さ）は小さくなければならない。このような特性のある断面Ｌ形縦リブ４Ｅをトンネル径が大きい場合の合成セグメントに適用した場合は、前記（１）は満足できないため、前記（２）のみを満足させるために、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置ピッチは小さくならざるを得ず、トンネル径が大きくなると、断面Ｌ形縦リブ４Ｅの配置数が多くなり、コストが高くなるという問題がある。
【特許文献１】特開２００４−２７０２７６号公報
【特許文献２】特開２００３−２７８９４号公報
【特許文献３】特開平１１−３１５６９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
前記のように、縦リブに期待される作用としては、前記の（ａ）クサビ作用と、（ｂ）摩擦抵抗力と、（ｃ）中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用などがあるが、効率よく縦リブを配置して、前記（ａ）クサビ作用と、（ｂ）摩擦抵抗力と、（ｃ）中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用の少なくとも１つ以上を確実に高めて、より縦リブと中詰めコンクリートとの一体化を高めることで、鋼材と中詰めコンクリートの合成効果を発揮させることが望まれる。
本発明は、合成セグメントを構成する縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体化を確実に高めることができ、鋼材と中詰めコンクリートの合成効果を発揮させたコンクリート中詰め合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記の課題を有利に解決するために、第１発明のコンクリート中詰め合成セグメントにおいては、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に縦リブが固定され、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第２発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面くの字または逆くの字状縦リブが固定され、その断面くの字または逆くの字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第３発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面円弧状の縦リブが固定され、その断面円弧状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面円弧状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面円弧状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第４発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブが固定され、その断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第５発明のコンクリート中詰め合成セグメントでは、主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブが固定され、その断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とする。
また、第６発明では、第１発明から第５発明のコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、一方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ１と、これに隣接する他方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ２とが、各縦リブ基端側のスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線に交差するように傾斜して設けられ、前記面Ｌ１とＬ２とは、トンネル内空側において相互に接近する方向に傾斜していることを特徴とする。
また、第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかのコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、トンネル周方向に隣り合う縦リブが、トンネル周方向に等角度間隔をおいて設けられていることを特徴とする。
また、第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかのコンクリート中詰め合成セグメントにおいて、トンネル周方向に隣り合う少なくとも一組の縦リブが、トンネル周方向に対称に配置されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、縦リブが法線に対して傾斜する効率のよい配置形態とされているので、そのクサビ作用または摩擦抵抗力作用あるいは中詰めコンクリートとの機械的な係合一体化作用の少なくとも１つ以上を、従来の二次覆工省略型のコンクリート中詰鋼製セグメントの場合より確実に高めて、縦リブと中詰めコンクリートとの一体化を高めた合成セグメントとすることができ、コンクリート中詰め合成セグメントとしての高い剛性および最大耐力並びに終局耐力を得ることができる。
また、各傾斜板は、法線に対して傾斜して交差するような配置形態であるので、コンクリートの充填性をよくし、確実に中詰めコンクリートを充填させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
次に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図１（ａ）、図３および図４は、本発明の第１実施形態のコンクリート中詰め合成セグメント１を示すものであって、トンネル周方向に延長すると共にトンネル軸方向に間隔をおいて並行に配置される少なくとも１組の主桁２と、トンネル軸方向に延長するように配置されていると共にトンネル周方向に間隔をおいて並行に設けられる継手板１１と、これらのトンネル地山側に配置されて溶接により固定されるスキンプレート３を備え、また、主桁２間に渡ってトンネル軸方向に延長する断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４が、後記するように特殊な配置形態で配置されて溶接により固定され、前記断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、トンネル周方向に間隔をおいて並行に複数並行に配置されて、スキンプレート３にも溶接により固定されている。
【００２２】
この第１実施形態では、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、その縦リブ４における第１傾斜板１２は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘに対して傾斜するように配置され、かつ前記第１傾斜板１２は、トンネル内空側に延長するように配置され、前記第１傾斜板１２に接続すると共に前記第１傾斜板１２の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる折れ曲がり部１３を備え、その折れ曲がり部１３に接続して、第１傾斜板１２と反対側に傾斜すると共にトンネル内空側に延長するように配置された第２傾斜板１５を備えている。
【００２３】
前記の第２傾斜板１５の中央部が前記法線Ｘに対して傾斜した状態で交差し、その第２傾斜板１５の先端部は、前記法線Ｘを越えて前記折れ曲がり部１３までの長さと同程度の長さ寸法、前記法線Ｘを越えて伸張し、かつ中詰めコンクリート６に埋め込まれている。
【００２４】
すなわち、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５を備えた断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブ４における少なくとも一つの折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂとが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されている。
【００２５】
前記の断面略くの字状または断面略逆くの字状の縦リブ４の折れ曲がり部中心ａから内空側端部ｂまでの第２傾斜板１５先端部までの長さは、内空側端部からコンクリート系セグメントに一般的に用いられている骨材の最大粗骨材寸法２０ｍｍの２倍以上、好ましくは３倍以上の長さを有し、且つ、折れ曲がり部１３の中心ａが、合成セグメント１のトンネル半径方向の図心位置Ｃよりも内空側にあるように設定されている（図３参照）。
【００２６】
また、断面略くの字状または断面略逆くの字状の縦リブ設置位置のセグメントの法線Ｘと前記縦リブ４の第１傾斜板１２が成す角度αおよび縦リブ設置位置のスキンプレート３の法線Ｘと、縦リブ４のスキンプレート側端部（板厚中心）と内空側端部ｂ（の板厚中心）を結んだ直線Ｌ（換言すると、前記線Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２）が成す角度αは、１０°程度以上に設定することが好ましい。
【００２７】
また、断面略くの字状または逆くの字状縦リブの折れ曲がり中心角θは、中詰めコンクリート６の充填性確保の観点から９０°以上の鈍角、好ましくは、１２０°〜１４０°であることが、コンクリートの充填性を確実にする上で好ましい。
【００２８】
前記のように構成されたセグメント鋼殻９内に中詰めコンクリート６が充填されて、合成セグメント１が構成されている（なお、ボルトレスのセグメント間継手機構およびリング間継手機構は省略した）。
【００２９】
前記のように合成セグメント１を構成することで、中詰めコンクリート６と縦リブ４間では、中詰めコンクリート６と縦リブ４が機械的に噛み合っていることによる「せん断伝達効果」、中詰めコンクリート６がセグメント１の内空側に押し出されようとする際の「くさび効果」、および荷重載荷時に中詰めコンクリート６に発生する軸力によって生ずるコンクリート６と縦リブ４の「摩擦効果」の３つの効果により、荷重の伝達が効果的に為される。
【００３０】
即ち、図４（ａ）において、合成セグメント１の地山側から土水圧荷重Ｐが作用し、中詰めコンクリート６が鋼殻９から抜け出そうとした際に、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂが、前記法線Ｘを挟むように法線Ｘの両側に配置されているため、中詰めコンクリート６と縦リブ４は機械的に噛み合い、縦リブ４が中詰めコンクリート６の抜け出しに抵抗し、縦リブ４には、図示矢印（イ）の方向に反力が発生する。
【００３１】
さらに、前記縦リブ４は、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通る合成セグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心と縦リブ４のトンネル内空側の端部が、この法線Ｘを挟むように配置されているため、隣り合う縦リブ４間の距離はトンネル内空側に近づくほど狭くなる。従って土水圧荷重Ｐにより中詰めコンクリート６が抜け出そうとすると、「くさび効果」により縦リブ４には中詰めコンクリート６の抜け出しを防止する力の反力Ｒが、図示矢印（ロ）の方向に発生する。
【００３２】
さらに、中詰めコンクリート６には、図示矢印（ハ）の向かい合う軸力Ｑが作用し、中詰めコンクリート６が鋼殻９から抜け出そうとした際には、中詰めコンクリート６と中詰めコンクリート６に囲まれた縦リブ４間に、鋼と中詰めコンクリート６の摩擦係数に比例した摩擦抵抗力（二）が発生することになる。
【００３３】
前記の（イ）（ロ）（ニ）の３つの効果によって、この実施形態の当該合成セグメント１においては、中詰めコンクリート６と縦リブ４間では、トンネル半径方向の荷重が効率的に伝達され、中詰めコンクリート６と縦リブ４は、土水圧荷重Ｐに対してトンネル半径方向に一体となって挙動する。
【００３４】
また、縦リブ４は、隅肉溶接により主桁２に接合されているため、中詰めコンクリート６から縦リブ４に伝達された荷重は、せん断力として主桁２に伝達される。従って当該合成セグメント１において、トンネル半径方向の荷重Ｐは中詰めコンクリート６と主桁２間で縦リブ４を介して効率的に伝達される。
【００３５】
また、通常、土水圧が載荷される面積が中詰めコンクリート６と主桁２で大きく異なるために、中詰めコンクリート６と主桁２のトンネル周方向の変形は異なり、このずれを防止することがセグメントの合成構造化に必要となる。
【００３６】
これに対し、当該合成セグメント１の縦リブ４は、断面略くの字状または逆くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部がこの法線Ｘを挟むように加工および配置することで、従来の平板状の直リブ４Ａと比較して、縦リブ４のトンネル周方向の曲げ剛性を高めることが可能となり、これにより縦リブ４が主桁２と中詰めコンクリート６のトンネル周方向における高いずれ止め機能を発揮し、主桁２と中詰めコンクリート６間でトンネル周方向の荷重を確実に伝達することが可能となる。
【００３７】
前記（イ）（ロ）（ニ）のトンネル半径方向成分によるトンネル半径方向の荷重伝達機構、および前記トンネル周方向の縦リブ剛性増加によるトンネル周方向荷重伝達機構により、当該合成セグメント１は土水圧荷重Ｐに対して一体となって抵抗することが可能となっている。
【００３８】
また、前記の折れ曲がり部１３の折れ曲がり中心点ａが，主桁２の図心線Ｃよりもトンネル半径方向内空側に位置していることで、第１傾斜板１２によるくさび面のコンクリートせん断破壊に対して、主桁桁高のコンクリートせん断耐力の５０％以上を確保することができる。
【００３９】
また、縦リブ４の第１傾斜板１２の基端部の設置位置におけるセグメント１の法線Ｘに対する第１傾斜板１２の角度αは、１０°以上、１５°以下の傾斜角度を有することで、いかなる径のトンネルにおいても、第１傾斜板１２基端部中心ｄと第２傾斜板１５先端部中心ｄとを結ぶ線分Ｌと、第１傾斜板１２の中心線とがなす角度２αは、少なくとも２０°以上、３０°以下のくさび角度２αを確保するとよい。
【００４０】
また、前記の第２傾斜板１５の長さ寸法は、中詰めコンクリート６に混入される最大粗骨材寸法の２倍以上の長さを有することが望ましく、これにより、中詰めコンクリート６と縦リブ４の機械的なせん断伝達機能を確保することで、コンクリートの「かかり」を確保するようにできる。
【００４１】
また、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とがなす法線側の角度θは、９０°を越え、１２０°程度まであるいは１４０°程度までの鈍角であることが望ましい。このように前記角度θを鈍角にすることにより、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とにより形成される断面形態を、舟形に配置して、中詰めコンクリート６を打設する際のコンクリート充填性を確保している。
【００４２】
前記のように構成された断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４を中詰めコンクリート６に埋め込まれているコンクリート中詰め合成セグメント１に、図４に示すように、土水圧Ｐが作用した場合、コンクリート中詰め合成セグメント１には周方向圧縮軸力Ｑが作用し、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５には、周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４と中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め力（ずれ止め効果）を有し、また、前記第１傾斜板および第２傾斜板１５が傾斜していることによるずれ止め力（ずれ止め効果）Ｒ（ロ）を発揮し、さらに、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４と中詰めコンクリート６が機械的にかみ合っていることによるずれ止め力（ずれ止め効果）（イ）を発揮することができるようにされている。
【００４３】
前記のように構成された断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４のトンネル周方向に隣り合う縦リブ４同士の配置形態としては、図４（ｂ）に示すように、断面くの字状の縦リブ４と、断面逆くの字状の縦リブ４とを、交互に配置する形態でもよく、あるいは図４（ｃ）に示すように、断面くの字状の縦リブ４または逆くの字状の縦リブ４のいずれかを同じ方向に配置するようにしてもよい。
【００４４】
いずれの形態でも、機械的なずれ止め機能を発揮できると共に、図４（ｂ）あるいは図４（ｃ）に一点点鎖線で示すように、隣り合う縦リブ４間では、（Ａ）第１傾斜板１２相互（図４ｂの中央の縦リブ４と右側の縦リブ４の場合）で、または（Ｂ）一方の第１傾斜板１２と、隣り合う他方の第１傾斜板１２基端部と第２傾斜板１５先端部とを結ぶ線分Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２とで（図４ｃの場合）、あるいは（Ｃ）第１傾斜板１２基端部と第２傾斜板１５先端部とを結ぶ線分Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ１，Ｌ２相互（図４ｂの中央の縦リブ４と左側の縦リブ４との間側）で、くさびのずれ止めにより、配置方向によらず、くさび角度を形成することが可能であり、中詰めコンクリート６との一体化を高めることができる。また、折れ曲がり部を主桁２図心よりもトンネル内空側に配置しているため、中詰めコンクリート主断面せん断体力の５０％以上を確保することができるようにされている（図４ｂの中央と右側の縦リブ間の場合）。前記の面Ｌ１およびＬ２がトンネル内空側に向かって漸次接近するように対称に傾斜していると、確実にくさび角を形成していることになるので、好ましい。
【００４５】
図１（ｂ）は、前記第１実施形態の変形形態を示すものであって、前記第１実施形態におけるトンネル軸方向から見た場合、断面で直線状の第１傾斜板１２に代えて、断面でほぼ円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａとし、また、断面で直線状の第２傾斜板１５に代えて、断面でほぼ円弧状の第２円弧状傾斜板１５ａを有する断面円弧状の縦リブ４Ｂを用いた形態であり、前記の断面で円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａおよび第２円弧状傾斜板１５ａとは、第１円弧状傾斜板１２ａの基端部を通る法線Ｘに対して、法線Ｘの両側に位置するように配置されている。このような形態でも、前記実施形態と同様な効果を発揮することができる。したがって、また、断面円弧状の縦リブ４Ｂを交互に向きを変えて対称配置としてもよく、向きを同じ方向の配列としてもよい（なお、シールドセグメントリングに組み立てるので、角度間隔をおいて配置され、図３，４では、展開した状態が示されている）。
【００４６】
次に、本発明と従来の構造の相違について、前記第１実施形態と従来の平板状縦リブ４Ａを例にしながら説明すると、本発明では、略断面くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメントの法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂが、前記法線Ｘを挟むように配置されていることで、外力等により、トンネル径に拘らず中詰めコンクリート６がセグメント１の内空側に押し出されようとする際に、（１）縦リブ４が、くさびとなり、中詰めコンクリートの抜け落ちを防止すると共に、（２）中詰めコンクリート６と縦リブ４の間で荷重を押圧力として確実に伝達する効果が得られる。
【００４７】
前記（１）および（２）の二つの効果および前述した中詰めコンクリート６と縦リブ４の間に発生する摩擦抵抗力による荷重の伝達効果により、トンネル半径方向の変形に対して縦リブ４と中詰めコンクリート６は一体として挙動し、縦リブ４が鋼殻９と溶接されていることから、主桁２、スキンプレート３、継手板１１とを備えた鋼殻９と中詰めコンクリート６の一体化が、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２の加工に、縦リブの曲げ加工および配置形態の工夫を加えるだけで、低コストで従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメント４２よりも、鋼殻９と中詰めコンクリート６との一体化を高めることが可能となる。
【００４８】
また、縦リブ４が直リブである鋼殻９にコンクリートを中詰した従来の二次覆工省略型コンクリート中詰鋼製セグメントの場合、縦リブ４のトンネル周方向変形に対する剛性が低く、土水圧Ｐが載荷される面積が中詰めコンクリート部と主桁部で大きく異なるために発生する中詰めコンクリート６と主桁２のトンネル周方向変形のずれを防止することが不可能であり、トンネル半径方向の変形に対しても中詰めコンクリート６と鋼殻９の一体化が、セグメントの半径が大きくなると図れなかったが、本発明のように、略断面くの字状の縦リブ４のスキンプレート側端部を通るセグメント１の法線Ｘに対して、折れ曲がり部１３の中心ａと縦リブ４のトンネル内空側の端部が、前記法線Ｘを挟むように配置することで、従来の平板状リブ（直リブ）あるいは法線方向に傾斜するように配置していない形態の断面Ｌ形縦リブ４Ｅ（図９参照）と比較して、本発明では、縦リブ４のトンネル周方向の曲げ剛性を高めることが可能となり、これにより縦リブ４が主桁２と中詰めコンクリート６のトンネル周方向における高いずれ止め機能を発揮し、トンネル周方向の変形に対しても、主桁２、スキンプレート３、継手板１１を備えた鋼殻９と中詰めコンクリート６の一体化を簡単な手段によって、高めることができる。
【００４９】
第２傾斜板１５（後記の形態では第３傾斜板１６）が傾斜した状態で埋め込み配置されているため、内空側コンクリート６の剥離の可能性は極めて低く、また、前記第２傾斜板１５（あるいは第３傾斜板１６）の防食塗装の必要がなく経済的である。前記第２傾斜板１５（あるいは第３傾斜板１６）は、第１傾斜板１２（または第２傾斜板１５）に接続するように折り曲げ部１３（第２折り曲げ部１４）を介して鈍角に折り曲げているため、コンクリート６の充填性が良い。また、法線Ｘに対して傾斜する傾斜板１２（１５，１６）を有しているため、（１）本発明の縦リブ４によって形成されるくさび角は、縦リブ４の配置ピッチ（角度）に依存しない特徴を有している。また、法線Ｘに対して傾斜している縦リブ４であるため、中詰めコンクリート６との関係では、（２）片面の機械的噛み合いが効果を発揮させているので、縦リブ４の配置ピッチ（長さ）は小さくなければならないが、トンネル径によらず前記（１）は効果を発揮するため、前記（２）の効果を期待せずともずれ止め機能は発揮されるため、縦リブ４の配置ピッチを広げることが可能になり、従来の法線方向配置の断面Ｌ形縦リブ４Ｅの場合と比較して、トンネル径が大きくても、縦リブ４の配置ピッチを広げることが可能で、縦リブ配置コストは高くならない。
【００５０】
さらに本発明では、縦リブ４が保有する高いトンネル周方向曲げ剛性により、主桁２と縦リブ４の溶接時における主桁２の変形を抑止し、且つ、鋼殻９のねじれ剛性を増強する効果を期待することができ、高品質のセグメントを提供することができる。
【００５１】
なお、図示を省略するが、断面Ｔ字状に加工した縦リブを合成セグメントに用いることも考えられるが、曲率を有するセグメントの場合、一般に、中詰めコンクリートの打設はセグメントを舟形に設置して行われるため、断面Ｔ字状縦リブのフランジと水平線が時計回りの角度を有することになり、断面Ｔ字状縦リブにおけるウェブとフランジとの内隅部へのコンクリートの充填性を確保することが困難となる。しかし、本発明を適用したセグメントは、舟形に設置しても縦リブ４における第２傾斜板１５が水平線に対して反時計回りの角度を有するため、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５とがなす内隅部（または第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とがなす内隅部）へのコンクリートの充填性を確保することが可能となり、高品質のセグメントを提供することができる。
【００５２】
さらに、本発明における縦リブ断面の材軸長さはセグメント桁高さよりも若干長くすればよく、Ｔ形の縦リブを用いる場合に比較して縦リブ１枚当りの鋼材重量および主桁への取り付けのための溶接量を低減可能なことから経済性も改善可能な技術である。
【００５３】
図１４に示す従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントでは、鋼―コンクリート合成構造としての耐力を発揮し得ず、図１に示すコンクリート中詰め鋼製セグメントのように本発明による縦リブの工夫をすることで鋼―コンクリート合成構造としての耐力を発揮することが可能となることを、図１３に示す。
図１３は、本発明の合成セグメント１と、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメント４２とについて、トンネル半径方向の載荷荷重Ｐを載荷した場合の試験結果を示すものであって、本発明の合成セグメント１では、降伏耐力あるいは最大耐力および終局耐力のいずれでも、従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントの場合よりも３割程度高くなっており、鋼−コンクリート合成セグメントとしての耐力を発揮していることが確認できる。また、断面円弧状の縦リブ４Ｂを有する変形形態あるいは、上記の各形態でも同様な作用を期待できるため、同様な効果が期待できる。
【００５４】
図２（ａ）および図５〜図８は、本発明の第２実施形態を示すものであって、この形態では、断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃを備えた合成セグメント１とした形態である。
【００５５】
この第２実施形態の縦リブ４Ｃでは、断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃは、その縦リブ４Ｃにおける第１傾斜板１２は、そのスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線Ｘに対して急傾斜で傾斜するように配置され、かつ前記第１傾斜板１２は、トンネル内空側に延長するように配置され、前記第１傾斜板１２に接続すると共に前記第１傾斜板１２の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる第１折れ曲がり部１３を備え、その第１折れ曲がり部１３に接続して、第１傾斜板１２と反対側に傾斜すると共にトンネル内空側に延長するように配置された第２傾斜板１５で、前記第１傾斜板１２の長さ寸法よりも長い第２傾斜板１５を備え、前記第２傾斜板１５に接続すると共に前記第２傾斜板１５の傾斜方向と反対側に折れ曲がり、トンネル内空側に接近するように折れ曲がる第２折れ曲がり部１４を備え、さらに、前記第１傾斜板１２と同じ方向に傾斜し、前記第１傾斜板１２あるいは第２傾斜板１５の長さ寸法よりも長い傾斜板とされている第３傾斜板１６を備えている。
【００５６】
この形態では、第２折り曲がり部１４の中心は、法線Ｘを超えて配置され、第１傾斜板１２の基端部と第２折り曲がり部１４を結ぶ線分により、法線Ｘに対して、積極的に傾斜し、くさび角を形成するようにされている。
【００５７】
この形態では、前記第１傾斜板１２の長さ寸法は、中詰めコンクリートに使用される最大粗骨材寸法の２倍以上、このましくは３倍以上の長さを有するようにされて、中詰めコンクリート６と縦リブ４Ｃの機械的なせん断伝達機能を確保するようにしている。
また、トンネル軸方向の断面視で、第１折れ曲がり部１３と第３傾斜板１６先端部を結んだ直線Ｌ３（換言すると、直線Ｌ３を含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ４）と第１傾斜板１２基端部を通るセグメントの法線Ｘとのなす角度γは、１０°以上１５°程度の角度を有することにより、いかなる径のトンネルにおいても最低２０°以上のくさび角度を確保することができる。
また、反対側も同様で、第１傾斜板１２基端部と第２折れ曲がり部１４を結んだ直線Ｌ（換言すると、トンネル軸方向の面Ｌ１，Ｌ２）と、第１傾斜板１２基端部を通るセグメントの法線Ｘとのなす角度βは、１０°以上１５°程度の角度を有することにより、反対側においても、いかなる径のトンネルにおいても最低２０°以上〜３０°程度のくさび角度を確保することができるようにされている。
【００５８】
また、前記のような形態では、図６（ａ）または図７に示すように、縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６が機械的に噛み合っていることにより、前記実施形態と同様に、図示矢印（イ）の方向に反力が発生することによるずれ止め効果を有し、また、周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め効果の少なくとも２つの効果を発揮することができ、さらに、図５または図８に示す形態ではくさび角度β，γを形成していることによるくさび効果を発揮することができる。
【００５９】
前記角度γあるいはβが生じないような形態、すなわち、前記の図６（ａ）または図７に示すような形態では、第２傾斜板１５の法線Ｘに対する傾斜角度θ１を、第１傾斜板１２の法線Ｘに対する傾斜角度θ１と同じ角度で同じ長さ寸法とし、第３傾斜板１６の法線Ｘに対する傾斜角度θ１を第１傾斜板１２の傾斜角度θ１と平行に同じ傾斜角度θ１とすることにより、第１傾斜板１２と第２折れ曲がり部１４とを結ぶ直線Ｌ（面Ｌ１，Ｌ２）あるいは第１折り曲がり部１３と第３傾斜板１６のトンネル内空側端部ｂを結ぶ直線Ｌ５（または直線Ｌ５を含むトンネル軸方向に延長する面Ｌ６）が、法線Ｘと平行で、図７に２点鎖線で示すように、くさび角度を備えていない形態の断面略Ｚ字状の縦リブ４Ｃとすることも可能である。このような形態では、前記した周方向圧縮軸力Ｑによる縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６間の摩擦力（ニ）によるずれ止め効果と、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とが、法線Ｘに対して傾斜していることにより、縦リブ４Ｃと中詰めコンクリート６が機械的に噛み合っていることにより発生する矢印（イ）方向の反力によるずれ止め効果を発揮することができる。
第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６の法線Ｘに対する傾斜角θ１は、コンクリートの充填性を確実にする上では、好ましくは６０°以下、さらに好ましくは４５°以下であればよい。
【００６０】
これらの形態において、断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リブ４Ｃにおける、第１傾斜板１２と第２傾斜板１５と第３傾斜板１６とに代えて、それぞれ、図２（ｂ）に示すように、断面略円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａ、および第１折れ曲がり部１３を介して接続する断面略円弧状の第２円弧状傾斜板１５ａ、および第２折れ曲がり部１４を介して接続する断面略円弧状の第３円弧状傾斜板１６ａとを備えた、断面略Ｓ字状または断面略逆Ｓ字状の縦リブ４Ｄを周方向に間隔をおいて配置して、中詰めコンクリート６に埋め込み配置するようにしてもよい。
また、その変形形態として、断面略円弧状の第１円弧状傾斜板１２ａと、第２円弧状傾斜板１５ａと、第３円弧状傾斜板１６ａとを、法線Ｘに対して傾斜した状態として順次段階的に長くし、第２折れ曲がり部１４を第１円弧状傾斜板１２ａ基端部よりも法線Ｘから周方向に離れた位置とし、同様に第３円弧状傾斜板１６ａの先端部を、第１折れ曲がり部１３よりも法線Ｘから周方向に離れた位置とすることで、くさび角度を形成するようにしてもよい。
【００６１】
また、断面略Ｚ（またはＳ）字状または断面略逆Ｚ（またはＳ）字状の縦リブ４Ｃ、４Ｄのトンネル周方向の配置形態としては、前記実施形態と同様に、図６（ｂ）または図８（ｂ）に示すように、トンネル周方向に交互に対称に配置するようにして、主桁２とスキンプレート３に溶接により固定してもよく、あるいは、図６（ｃ）または図８（ｃ）に示すように、トンネル周方向に同じ方向に配置するようにして、主桁２とスキンプレート３に溶接により固定してもよい。
なお、これらの形態では、縦リブが向かい合うように対称に配置される形態よりも、同じ方向に縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）を配置する形態のほうが、周方向で隣り合う縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）間において、少なくとも一方の縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）に、そのせん断耐力として縦リブ高さ分を見込むことができるが、図６（ｂ）に点線で示すように、向かい合うように配置した場合は、縦リブ高さ全体を見込むことができなくなり、例えば、縦リブ４Ｃ，４Ｄの高さの２／３以下しか見込めない恐れがあるが、機械的噛み合いが勝る場合には、このような形態でもよい。
【００６２】
このような第１折れ曲がり部１３と第２折れ曲がり部１４を備えている形態では、中詰めコンクリート６との機械的な噛み合いを、第１実施形態の場合よりも高めることができる。
【００６３】
本発明を実施する場合、縦リブ４の端部から中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍の距離の位置と縦リブ４のトンネル半径方向中央の間の位置において、１箇所を鈍角に折り曲げて折り曲げ部１３を備えた縦リブ４を少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用合成セグメントとしてもよい。
【００６４】
また、本発明を実施する場合、縦リブ４の中央を挟むトンネル半径方向の２箇所の位置において、中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍以上の高さを有して鈍角に折り曲げた折り曲げ部１３を有するか、または円弧状に折り曲げた折り曲げ部１３を備えた縦リブ４を少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用セグメントとしてもよい。
【００６５】
また、本発明を実施する場合、中詰めコンクリート６に用いる粗骨材の最大寸法の２倍以上のトンネル半径方向の高さを有して円弧状または略円弧状に製作された縦リブ４Ｂを少なくとも１枚以上使用したシールドトンネル用セグメントとしてもよい。
【００６６】
本発明を実施する場合、前記の第１傾斜板１２または第２傾斜板１５あるいは第１〜第３傾斜板１６を有する縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）、あるいは前記の第１円弧状傾斜板１２ａまたは第２円弧状傾斜板１５ａあるいは第１〜第３円弧状傾斜板１６ａを有する縦リブ４Ｃ，４Ｄを、少なくとも１枚あるいは２枚または３枚以上、継手板１１間に配置するようにしてもよい。
【００６７】
本発明を実施する場合、スキンプレート３としては、１枚を配置する形態でも、複数を配置する形態でもよい。縦リブ４（４Ｂ〜４Ｄ）の表面に凸凹を設けるようにしてもよい。
【００６８】
なお、図１０〜図１２に代表して示すように、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４Ｆにおける折れ曲がり部１３の中心ａと、前記縦リブ４のトンネル内空側の端部ｂとが、前記トンネル半径方向の法線Ｘを含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていないコンクリート中詰め合成セグメント１では、断面くの字状または逆くの字状の縦リブ４Ｆの溝が向かい合う側において、折れ曲がり部１３の中心ａと第２傾斜板１５のトンネル内空側の端部とが、縦リブ４Ｆにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むようにその面の両側に配置されていないため、第１傾斜板１２のスキンプレート側端部と第２傾斜板１５の先端部を結ぶ線分（またはこの線分を含むトンネル軸方向の面）は、法線Ｘ方向（または法線Ｘを含むトンネル軸方向の面）とほぼ同じになり、法線Ｘに傾斜する積極的なくさび角をほとんど形成していない形態になる。
なお、本発明を実施する場合には、図１０〜図１２に代表して示すように、断面くの字状または逆くの字状の縦リブによるくさび角の形成に拘わらず、断面くの字状または逆くの字状の縦リブに渡って棒状鋼材５を埋め込み配置するようにして、一体化を高めるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】本発明の合成セグメントの断面形態を示すものであって、（ａ）は第１実施形態の合成セグメントの断面図、（ｂ）は（ａ）の変形形態の合成セグメントの断面図である。
【図２】本発明の合成セグメントの断面形態を示すものであって、（ａ）は第２実施形態の合成セグメントの断面図、（ｂ）は（ａ）の変形形態の合成セグメントの断面図である。
【図３】本発明の合成セグメントの縦リブ仕様の一形態を説明するための断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける縦リブの作用を説明するための説明断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第１形態を示す説明用断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第２形態を示す説明断面図である。
【図５】本発明の合成セグメントにおける縦リブ仕様の他の形態を説明するための断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける図５に示す縦リブの作用を説明するための説明用断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第３形態を示す説明用断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第４形態を示す説明断面図である。
【図７】図６に示す形態の縦リブの配置形態により、くさび作用角度を有しない形態とある場合を示す説明用断面図である。
【図８】（ａ）は、本発明の合成セグメントにおける他の形態の縦リブの作用を説明するための説明断面図、（ｂ）は縦リブの配置形態の第５形態を示す断面図、（ｃ）は縦リブの配置形態の第６形態を示す説明断面図である。
【図９】（ａ）は断面Ｌ形の縦リブの従来の配置形態を示す断面図、（ｂ）は断面Ｌ形の縦リブの従来の他の配置形態を示す断面図である。
【図１０】本発明の合成セグメントの他の形態を示す底面図である。
【図１１】図１０に示す合成セグメントの断面図である。
【図１２】（ａ）は図１０に示す合成セグメントのＡ−Ａ線断面図、（ｂ）はＢ−Ｂ線断面図である。
【図１３】本発明の合成セグメントと従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメントの載荷試験結果を示すグラフである。
【図１４】合成セグメントの半径と縦リブの配置との関係を説明するための正面図である。
【図１５】図１４の一部を拡大して示す断面図である。
【図１６】（ａ）（ｂ）は板状縦リブに鉄筋を配置する従来の合成セグメントの一部分の一形態を示す断面図である。
【図１７】図１６に示す構造により順次隣接する部分に荷重が伝達されることを説明するための断面図である。
【図１８】（ａ）（ｂ）は板状縦リブに鉄筋を配置する従来の合成セグメントの一部分の他の形態を示す図である。
【図１９】図１８に示す構造により順次隣接する部分に荷重が伝達されることを説明するための断面図である。
【図２０】図１８に示す形態の合成セグメントの全体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００７０】
１ コンクリート中詰め合成セグメント
２ 主桁
３ スキンプレート
４ 断面くの字状または逆くの字状の縦リブ
４Ａ 平板状縦リブ（直リブ、板状縦リブ）
４Ｂ 断面円弧状の縦リブ
４Ｃ 断面略Ｚ字状または断面略逆Ｚ字状の縦リ
４Ｄ 断面略Ｓ字状または断面略逆Ｓ字状の縦リブ
４Ｅ 断面Ｌ形縦リブ
５ 棒状鋼材
６ 中詰めコンクリート
７ 隅角部
８ 開孔
９ 鋼殻
１０ ずれ止め
１１ 継手板
１２ 第１傾斜板
１２ａ 第１円弧状傾斜板
１３ 折れ曲がり部（または第１折れ曲がり部）
１４ 第２折れ曲がり部
１５ 第２傾斜板
１５ａ 第２円弧状傾斜板、
１６ 第３傾斜板
１６ａ 第３円弧状傾斜板
２０ 第１法線方向板
２１ フランジ板
４２ 従来の二次覆工省略型コンクリート中詰め鋼製セグメント，または従来の合成セグメント
Ｌ 縦リブのスキンプレート側端部と内空側端部を結んだ直線（または第１傾斜板基端部と第２折れ曲がり部を結んだ直線）
Ｌ１、Ｌ２ 直線Ｌを含むトンネル軸方向に延長する面
Ｌ３ 第１折れ曲がり部と第３傾斜板先端部を結んだ直線
Ｌ４ 直線Ｌ３を含むトンネル軸方向に延長する面
Ｌ５ 第１折り曲がり部と第３傾斜板のトンネル内空側端部を結ぶ直線
Ｌ６ 直線Ｌ５を含むトンネル軸方向に延長する面
ａ 折れ曲がり部中心点
ｂ 縦リブのトンネル内空側端部
ｃ 主桁の図心線
ｄ 第１傾斜板の基端部中心
【特許請求の範囲】
【請求項１】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に縦リブが固定され、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項２】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面くの字または逆くの字状縦リブが固定され、その断面くの字または逆くの字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項３】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面円弧状の縦リブが固定され、その断面円弧状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面円弧状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面円弧状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項４】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブが固定され、その断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項５】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブが固定され、その断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項６】
一方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ１と、これに隣接する他方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ２とが、各縦リブ基端側のスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線に交差するように傾斜して設けられ、前記面Ｌ１とＬ２とは、トンネル内空側において相互に接近する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項７】
トンネル周方向に隣り合う縦リブが、トンネル周方向に等角度間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項８】
トンネル周方向に隣り合う少なくとも一組の縦リブが、トンネル周方向に対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項１】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に縦リブが固定され、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項２】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面くの字または逆くの字状縦リブが固定され、その断面くの字または逆くの字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面くの字または逆くの字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項３】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面円弧状の縦リブが固定され、その断面円弧状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面円弧状の縦リブにおける折れ曲がり部の中心と、前記断面円弧状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項４】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブが固定され、その断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｚ字または逆Ｚ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項５】
主桁、継手板およびスキンプレートにより構成される鉄鋼製系セグメントにおける主桁に断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブが固定され、その断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記断面Ｓ字または逆Ｓ字状の縦リブのトンネル内空側の端部とが、前記トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方および他方に配置されていることを特徴とするコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項６】
一方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ１と、これに隣接する他方の縦リブにおけるトンネル半径方向のスキンプレート側の縦リブ基端側と、内空側の縦リブ先端部とを結ぶ直線Ｌを含むトンネル軸方向の面Ｌ２とが、各縦リブ基端側のスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線に交差するように傾斜して設けられ、前記面Ｌ１とＬ２とは、トンネル内空側において相互に接近する方向に傾斜していることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項７】
トンネル周方向に隣り合う縦リブが、トンネル周方向に等角度間隔をおいて設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【請求項８】
トンネル周方向に隣り合う少なくとも一組の縦リブが、トンネル周方向に対称に配置されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載のコンクリート中詰め合成セグメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００８−２９７８１７（Ｐ２００８−２９７８１７Ａ）
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１４５６２１（Ｐ２００７−１４５６２１）
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１２月１１日（２００８．１２．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月３１日（２００７．５．３１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
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