セグメントの継手構造
【課題】構造が簡単、安価であり、セグメントどうしの接合強度を一定に維持する。
【解決手段】セグメントの継手構造は、雄型継手５が、頭部９ａを接合面４ａから離間して接合面４ａに固定されたボルト（棒状部材）９と、パイプに設けた貫通穴１０ａを介してボルト９の頭部側に装着されたガイド部材１０と、ボルト９の基部側に装着されてガイド部材１０を接合面４ａから離間させて頭部９ａ側に保持させるスペーサ１１とを備え、雌型継手６が、一端側のガイド部材１０を挿入可能な溝幅から他端側のスペーサ１１を挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたスリット１２を有し、スリット１２に挿入されたボルト９の頭部９ａを、接合面４ｂと反対の裏面側でガイド部材１０を介して係止する係止部材１３と、係止部材１３の裏面側に固定され、ガイド部材１０のボルト９の直径方向への所定以上の拡大変形を規制する拘束部材１４とを備えた構成とされている。
【解決手段】セグメントの継手構造は、雄型継手５が、頭部９ａを接合面４ａから離間して接合面４ａに固定されたボルト（棒状部材）９と、パイプに設けた貫通穴１０ａを介してボルト９の頭部側に装着されたガイド部材１０と、ボルト９の基部側に装着されてガイド部材１０を接合面４ａから離間させて頭部９ａ側に保持させるスペーサ１１とを備え、雌型継手６が、一端側のガイド部材１０を挿入可能な溝幅から他端側のスペーサ１１を挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたスリット１２を有し、スリット１２に挿入されたボルト９の頭部９ａを、接合面４ｂと反対の裏面側でガイド部材１０を介して係止する係止部材１３と、係止部材１３の裏面側に固定され、ガイド部材１０のボルト９の直径方向への所定以上の拡大変形を規制する拘束部材１４とを備えた構成とされている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工用として使用されるセグメントの隣接するものどうしを接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセグメントの継手構造として、隣接して接合される一対のセグメントのうちの一方のセグメントの接合面に、軸部に頭部側から順に複数の皿バネ、平座金、スペーサを装着したボルトを立設して雄型継手を構成すると共に、他方のセグメントの接合面に、切欠部を設けた係止板を、接合面に設けた凹部に前記切欠部の開口側を連絡させて設けて雌型継手を構成し、セグメントの接合面どうしを接合する際には、他方のセグメントの接合面の前記凹部に一方のセグメントのボルトが挿入されるようにして、各セグメントの接合面どうしを突き合わせた後に、一方のセグメントを他方のセグメントに対してそれらの接合面に沿う方向に相対移動させて、前記雄型継手のボルトを前記雌型継手の係止板の切欠部に嵌入させることにより、前記ボルトの頭部と接合面との間に嵌入された前記係止板の裏面側に、前記頭部を前記皿バネの押圧力によって係止させるようにした継手構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記セグメントの継手構造は、前記雄型継手のボルトを雌型継手の係止板の切欠部に嵌入し易くするために、前記切欠部の開口部側にテーパ面を形成すると共に開口部側の裏面に凹状に湾曲した案内面を形成する一方、前記平座金の係止板と接触する側の外周部が円弧状に形成され、また、皿バネも複数個使用されているので、雄型継手と雌型継手を構成する部材の構造が複雑となり、それらの製作が容易ではなく、高価となる問題がある。また、前記ボルトに大きな引張り軸力が作用した場合には、前記皿バネが限界まで圧縮されてセグメントどうしの接合強度が低下するために、セグメントどうしの接合面間に隙間が生じるおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単、安価であり、セグメントどうしの接合強度を安定に維持することができるセグメントの継手構造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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によるセグメントの接合構造は、隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせて、それらの接合面に沿う方向に各セグメントを相対的に摺動させ、一方のセグメンの接合面に設けた雄型継手を他方のセグメントの接合面に設けた雌型継手に係合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、前記雄型継手が、軸部に軸部より大径の頭部を有し該頭部が接合面から離間した状態とされて該接合面に固定された棒状部材と、前記セグメントの移動方向に沿った軸長を有すると共に横断面が接合面側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴を介して前記棒状部材における軸部の前記頭部側に装着されたガイド部材と、前記棒状部材における軸部の基部側に装着されて前記ガイド部材を接合面から離間させて前記頭部側に保持させ筒状のスペーサとを備え、また、前記雌型継手が、前記セグメントの移動方向に延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサを挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリットを、前記接合面に沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリットにその一端側から前記軸部を挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手の棒状部材の頭部を、前記接合面と反対の裏面側において前記ガイド部材を介して係止する係止部材と、該係止部材の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材の円弧方向における両端部が前記棒状部材の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束部材とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて該接合面に沿って相対的に移動させて接合する際には、一方のセグメントの雄型継手のガイド部材が、そのセグメントの接合面側の円弧外周面を、他方のセグメントの雌型継手の係止部材におけるスリットのテーパ状の内側縁に係合されて周方向に調芯されながら前記スリットに沿って案内されて移動し、弾性変形量を増しながら雄型継手の棒状部材にその頭部を介して引張力を付加する。これにより、前記棒状部材が、曲げ力を受けることなく、前記接合面に対して垂直状態を保持しながら断面に均等に作用する引張力によって、その頭部を前記ガイド部材を介して前記係止部材にしっかりと係止させる。
また、前記雄型継手の棒状部材が大きな引張力を受けることにより前記ガイド部材が異常に弾性変形しようとする場合、前記ガイド部材の両側に位置して係止部材に設けられている拘束部材がガイド部材の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材に対する棒状部材の係止によるセグメントどうしの結合強度が低下するおそれがない。
【０００７】
前記セグメントの接合構造において、前記雄型継手の棒状部材が頭付のボルトであり、前記ガイド部材が円形断面の鋼製パイプで形成されていることが好ましい。
このようにすると、前記雄型継手のガイド部材を、既存の鋼製パイプを切断してその中央にボルトを挿通させる穴をあけるだけで極めて安価に製作することができると共に、セグメントの大きさに合わせて、ボルトやパイプの大きさを選定することにより、セグメントの接合強度を容易に調整することができる。
【０００８】
また、前記セグメントの接合構造において、前記係止部材のスリットを、その溝幅が広い一端側が前記接合面の外端部に開口して形成されている構成とすることができる。
このにようにすると、セグメントの接合面どうしを突き合わせる際に、雄型継手の棒状部材と雌型継手の係止部材におけるスリットとの、前記接合面に沿う移動方向における位置合わせが不要となり、セグメントの接合作業を容易、迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセグメントの接合構造によれば、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて該接合面に沿って相対的に移動させて接合する際に、一方のセグメントの雄型継手のガイド部材が、そのセグメントの接合面側の円弧外周面を、他方のセグメントの雌型継手の係止部材におけるスリットに係合されて周方向に調芯され、かつ前記スリットに沿って移動して弾性変形量を増しながら、雄型継手の棒状部材にその頭部を介して引張力を付加するので、前記棒状部材が、曲げ力を受けることなく断面に均等に作用する引張力によって、その頭部を前記ガイド部材を介して前記係止部材にしっかりと係止させることができ、これにより、一対のセグメントの接合面どうしを、前記雌型継手の係止部材に対する前記雄型継手の棒状部材の係止によって強固に接合させることができる。
【００１０】
また、前記雄型継手の棒状部材が大きな引張力を受けることがあっても、前記係止部材の拘束部材がガイド部材の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材に対するガイド部材の係止によるセグメントどうしの結合強度を常に安定に維持させることができる。
さらに、前記雄型継手は棒状部材に円弧板状部を有するガイド部材と筒状のスペーサを装着してセグメントの接合面に取り付けたものであり、前記雌型継手は板状部材にテーパ状のスリットを形成した係止部材を主要部としてセグメントの接合面に設けたものであって、それらの継手の構成部材に格別の機械加工を施す必要がないので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態に係るセグメントの継手構造ついて添付図面を参照して説明する。
図１において、１はシールド工法によってトンネルの内壁に構築されるトンネル覆工体を形成する鋼製セグメント（セグメント）である。この鋼製セグメント１は、周知のように、薄肉の長方形状の鋼板を円弧面状に湾曲して形成されたスキンプレート２の外周辺に沿って主桁板３と継手板４を結合し、さらに、それらの内側に図示しない補強桁板や補強リブ板を設けて円弧版状に形成されている。
【００１２】
前記鋼製セグメント１におけるトンネル周方向の一方（図１で左方）の接合面４ａを有する継手板４には、その長手方向（トンネル軸方向）の一端部側（図１で下端部側）に雄型継手５が設けられ、その長手方向の他端部側（図１で上端部側）に雌型継手６が設けられている。また、前記鋼製セグメント１におけるトンネル周方向の他方（図１で右方）の接合面４ｂを有する継手板４には、その長手方向の一端部側（図１で下端部側）に前記雌型継手６が設けられ、その長手方向の他端部側（図１で上端部側）に前記雄型継手５が設けられている。
【００１３】
前記雄型継手５は、図２（ａ）に示すように、前記継手板４における幅方向（鋼製セグメントの厚さ方向、トンネルの直径方向）の中央に接合面４ａ，４ｂに直交してあけた貫通穴７の中心に、中心を合わせて継手板４の裏面側に溶接等によって固定した袋ナット８と、前記継手板４の接合面４ａ，４ｂ側から前記貫通穴７を通して前記袋ナット８に螺合されたボルト（棒状部材）９と、該ボルト９の頭部９ａ側に位置されて軸部８ｂに装着された円筒状のガイド部材１０と、前記貫通穴７に挿入されると共に、前記ボルト９の軸部９ｂに前記袋ナット８とガイド部材１０との間に位置して装着され、前記ガイド部材１０が頭部９ａに一体の座金９ｃに、常時当接された状態を保持する円筒状のスペーサ１１とを備えている。
【００１４】
前記ガイド部材１０は、円形断面の鋼製パイプを所定長さに切断して、その軸方向の中央であり、かつ軸心を通る直径方向に、前記ボルト９の軸部９ｂが挿通されるボルト穴１０ａをあけて形成され、その軸方向を前記継手板４の長手方向に合わせて前記ボルト９に装着されている。
なお、前記スペーサ１１は、その内端側を前記貫通穴７に挿入して前記袋ナット８の端面に当接させる代わりに、短尺に形成して前記接合面４ａに当接させるようにすることもできる。
【００１５】
前記雌型継手６は、図２に示すように、前記継手板４における幅方向の中央において長手方向に沿って所定長さのスリット１２を設けてなり、継手板４の一部をもって構成された係止部材１３と、該係止部材１３の裏面１３ａ側（継手板４の裏面４ｃ側）において、前記スリット１２を囲むようにして前記係止部材１３に固着して設けられた拘束部材１４とを備えている。
前記スリット１２は、図３に示すように、前記継手板４の長手方向（図３で左右方向）における外端側（図３で左端側）の溝幅Ｈ１が前記ガイド部材１０を丁度挿通し得る大きさとされ、内端側（図３で右端側）の溝幅Ｈ２が前記スペーサ１１を丁度挿通し得る大きさに設定され、外端側から内端側に向けて溝幅が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。
【００１６】
前記拘束部材１４は、前記スリット１２における継手板４の幅方向の両側に、スリットの外端側の溝幅Ｈ１より僅かに広く間隔をあけて継手板４の長手方向に向けて配置され、係止部材１３の裏面側に延出して固定された一対の平行な拘束板１４ａ，１４ａと、該拘束板１４ａ，１４ａのスリット１２と反対側の端部どうしを連結する連結板１４ｂと、前記ボルト９の頭部９ａから離間されて前記拘束板１４ａ，１４ａと連結板１４ｂの両端部に連結された側板１４ｃ，１４ｃとによりスリット１２側が開口された凹部１４ｄを有する箱形に構成されている。
【００１７】
前記ボルト９の軸部９ｂにおける前記袋ナット８の端面から座金９ｃの端面までの長さＬは、前記継手板４，４の接合面４ａ，４ｂどうしが突き合わせられて、前記ガイド部材１０が前記係止部材１３のスリット１２の溝幅Ｈ１の入口側部に挿入されたときに、前記ガイド部材１０の袋ナット８側の一部分が前記スリット１２の裏面側内部にあって、ガイド部材１０が円形断面を保った自由状態にあり、また、前記ガイド部材１０が前記係止部材１３のスリット１２の溝幅Ｈ２の奥側部に挿入されたときに、前記ガイド部材１０の袋ナット８側の一部分が前記スリット１２から殆ど脱出して係止部材１３の裏面に当接されているのと近い状態となって、前記ガイド部材１０が前記ボルト９の軸方向に扁平に圧縮されて、前記ボルト９に所定の軸力（引張力）が作用するような長さに設定されている。
【００１８】
次に、前記構成のセグメントの継手構造によってトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント１，１どうしを接合する方法について説明する。
先ず、図１に矢印イで示すように、一方の鋼製セグメント１における継手板４の一方の接合面４ａを、他方の鋼製セグメント１における他方の継手板４の他方の接合面４ｂに平行に整列するように接近させる。そして、図３に示すように、トンネル軸方向（図３で左右方向）において、一方の接合面４ａに設けた雄型継手５のボルト９の中心位置を、他方の接合面４ｂに設けた雌型継手６のスリット１２の溝幅Ｈ１を有する入口側部の位置Ａに合わせると共に、同様に、一方の接合面４ａに設けた雌型継手６（図３には示されていないが、図３に示す状態とは反対となっている）のスリット１２の溝幅Ｈ１を有する入口側部の位置Ａを、他方の接合面４ｂに設けた雄型継手５のボルト９の中心位置に合わせる。
【００１９】
しかる後に、前記鋼製セグメント１，１を相対的にトンネル周方向に移動させて接合面４ａ，４ｂどうしを突き合わせて（図４（ａ）参照）から、鋼製セグメント１，１を相対的にトンネル軸方向（矢印ロの方向）に移動させると、前記雄型継手５のボルト９に装着されたガイド部材１０が、その袋ナット８側の円弧外周面を前記雌型継手６のスリット１２の裏面側の内側縁に係合、案内されて、スリット１２の入口側部の位置Ａから中間部の位置Ｂを経て奥側部の位置Ｃまで移動する。この間に、前記ガイド部材１０は、前記位置Ａにあってボルト９の軸方向における長さＬ１を有する円形断面の状態（図４（ａ）参照）から、溝幅がテーパにしたがって狭まったスリット１２内に袋ナット８側の一部を嵌入されて、円弧外周面がスリット１２の内側縁に当接する前記位置Ｂにおいて、ボルト９の軸方向に短径Ｌ２を有する楕円形状断面に圧縮された状態となり（図４（ｂ）参照）、さらに、溝幅がテーパに従って最も狭まったスリット１２の奥部の位置Ｃにおいて、前記袋ナット８側の円弧外周面がスリット１２から殆ど脱出され、スリット１２の裏面側で前記係止部材１３（継手板４）に当接した状態に殆ど等しくなって、ボルト９の軸方向に短径Ｌ３を有する楕円形状断面に一層圧縮された状態となる（図４（ｃ）参照）。
【００２０】
このように、前記ガイド部材１０がスリット１２の裏面側においてその入口側部から奥側部に押し込まれると、前記係止部材１３のスリット１２のテーパが、係止部材１３の裏面側に前記入口側部が低く奥側部が高くなるテーパ面が形成されているのと同様な機能を果たすので、この機能によって、前記ガイド部材１０が徐々にボルト９の軸方向に弾性的に圧縮変形され、その圧縮力の反力によって前記ボルト９に軸方向に一定の軸力が付加された状態とされ、前記係止部材１３のスリット１２の裏面側において、前記雄型継手５のボルト９の頭部９ａが前記雌型継手６の係止部材１３に前記ガイド部材１０を介して係止される。これにより、前記鋼製セグメント１，１の継手板４，４どうしが前記雌型継手６の係止部材１３に対する雄型継手５のボルト９の係止によって接合される。
【００２１】
前記において、前記雄型継手５のガイド部材１０は、その袋ナット８側（接合面４ａ側）の円弧外周面が前記係止部材１３のスリット１２の内側縁に係合されて周方向に調芯されながら、スリット１２の長手方向に沿って終端の位置Ｃまで案内されて移動し、弾性変形量を増しながら前記ボルト９にその頭部９ａを介して軸力を付加する。これにより、前記ボルト９は、曲げ力を受けることがなく、接合面４ａ，４ｂに対して垂直状態を保持しながら、断面に均等に作用する軸力によって、その頭部９ａを前記ガイド部材１０を介して雌型継手６の係止部材１３にしっかりと係止させる。
また、前記雄型継手５のボルト９が大きな軸力を受けると、前記ガイド部材１０が異常に圧縮されて扁平に変形して、鋼製セグメント１，１どうしの接合面４ａ，４ｂ間に隙間が生じることが考えられるが、前記ガイド部材１０の両側に位置して係止部材１３に設けられている前記拘束部材１４の一対の拘束板１４ａ，１４ａが、圧縮されて扁平に変形したガイド部材１０の長径部分に当接して一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材１３に対するボルト９の係止にる鋼製セグメント１，１どうしの結合強度が低下してそれらの接合面４ａ，４ｂ間に隙間が生じるおそれはない。
【００２２】
以上説明したように、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造１は、前記雄型継手５が、軸部９ｂに軸部９ｂより大径の頭部９ａを有し該頭部９ａが接合面４ａから離間した状態とされて該接合面４ａに固定されたボルト９と、前記セグメント１の移動方向ロに沿った軸長を有すると共に横断面が接合面４ａ側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴１０ａを介して前記ボルト９における軸部９ｂの前記頭部９ａ側に装着されたガイド部材１０と、前記ボルト９における軸部９ｂの基部側に装着されて前記ガイド部材１０を接合面４ａから離間させて前記頭部９ａ側に保持させる円筒状のスペーサ１１とを備え、また、前記雌型継手６が、前記セグメント１の移動方向ロに延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材１０を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサ１１を挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリット１２を、前記接合面４ｂに沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリット１２にその一端側から前記軸部９ｂを挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手５のボルト９の頭部９ａを、前記接合面４ｂと反対の裏面側において前記ガイド部材１０を介して係止する継手板４からなる係止部材１３と、該係止部材１３の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材１０の円円弧方向における両端部が前記ボルト９の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束板１４ａ，１４ａを有する拘束部材１４とを備えた構成とされている。
【００２３】
したがって、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造によれば、一対の鋼製セグメント１，１をそれらの接合面４ａ，４ｂどうしを突き合わせて、該接合面４ａ，４ｂに沿って相対的に移動させて接合する際に、一方の鋼製セグメント１の雄型継手５におけるガイド部材１０が、その袋ナット８側の円弧外周面を、他方の鋼製セグメント１の係止部材１３のスリット１２の内側縁に係合されて周方向に調芯され、かつスリット１２の長手方向に沿って終端の位置Ｃまで案内されて移動して弾性変形を増しながら、前記ボルト９にその頭部９ａを介して軸力を付加するので、前記ボルト９は、曲げ力を受けることなく、断面に均等に作用する軸力によってその頭部９ａを前記ガイド部材１０を介して前記係止部材１３にしっかりと係止させることができ、これにより、前記鋼製セグメント１，１の継手板４，４どうしを前記雌型継手６の係止部材１３に対する雄型継手５の前記ボルト９の係止によって強固に接合させることができる。
【００２４】
また、前記雄型継手５のボルト９が大きな引張力を受けることがあっても、前記拘束部材１４の一対の拘束板１４ａ，１４ａが、前記ガイド部材１０の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材１３に対する前記ガイド部材１０の係止による鋼製セグメント１，１どうしの結合強度を常に安定に維持させることができる。
前記雄型継手５はボルト９に円弧板状を有するガイド部材１０と円筒状のスペーサ１１を装着して継手板４に取り付けたものであり、前記雌型継手６は主要部が継手板４にテーパ状のスリット１２を設けられたものであり、それらの継手５，６の構成部材に格別の機械加工を施す必要がないので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【００２５】
また、前記セグメントの継手構造においては、前記雄型継手５のガイド部材１０を円形断面の鋼製パイプで形成し、これを頭付のボルトに装着する構成とされているので、既存の鋼製パイプを切断してその中央に前記ボルト９を挿通させる貫通穴１０ａをあけるだけで極めて安価に製作することができると共に、セグメント１の大きさに合わせて、ボルト９やパイプの大きさを選定することにより、セグメント１，１の接合強度を容易に調整することができる。
前記円形断面の鋼製パイプからなるガイド部材１０に代え、図２（ｂ）に示すように、短尺の円形断面の鋼製パイプをその軸方向に沿う分割線によって周方向に複数に分割して、軸方向（継手板４の長手方向）に所定長さを有する円弧状板（ガイド部材）１０Ａを形成し、該円弧状板１０Ａの中央にボルト９を挿通させるボルト穴１０ａを貫通させて設け、円弧状板１０Ａの凸部側を袋ナット８側に向けた状態で前記ボルトの軸部９ｂに装着する構成のガイド部材としてもよい。この円弧状板１０Ａからなるガイド部材においても、前記円形断面の鋼製パイプからなるガイド部材１０と略同様の作用、効果を奏することができる。前記ガイド部材１０Ａを使用する場合には、ボルト９の長さが短くなり、鋼製セグメント１の接合面４ａからの突出量を小さくすることができる。
なお、図２（ｂ）に示す雄型継手５の座金９ｃは、円弧状板１０Ａの軸方向に沿う矩形状に形成されている。
【００２６】
図５は、鋼製セグメント１をトンネルの周方向に接合して鋼製セグメントのリングを完結する際に、トンネルの周方向における左右に平面視で台形状間隔をあけて隣接された一対の既設の鋼製セグメント１Ａ，１Ａ間に、平面視で台形状の鋼製セグメント（一般に、「Ｋ型セグメント」と呼ばれている）１Ｋを挿入して、その両側の継手板４，４を既設の鋼製セグメント１Ａ，１Ａの継手板４，４に接合する場合に、図２（ｂ）に示す円弧状板１０Ａからなるガイド部材を有する雄型継手５を適用したものである。
【００２７】
前記鋼製セグメント１Ａ，１Ａの継手板４，４には、台形状間隔の広い側（図５で下側）において、継手板４，４の外端に溝幅の広い側を開口させてスリット１２が設けられて前記雌型継手６，６が形成され、また、台形状間隔の狭い側（図５で上側）において、前記継手板４，４に雄型継手５，５が設けられている。一方、鋼製の前記Ｋ型セグメント１Ｋの両側の継手板４，４には、台形の底辺側（トンネル周方向におけるセグメント幅が広い側）に雄型継手５，５が設けられ、台形の上辺側（トンネル周方向におけるセグメント幅が狭い側）に、継手板４，４の外端に溝幅の広い側を開口させてスリット１２が設けられて前記雌型継手６，６が形成されている。
【００２８】
なお、前記Ｋ型セグメント１Ｋに設ける雄型継手５の場合は、ボルト９がＫ型セグメント１Ｋの台形の底辺側をその幅方向に貫通させて配置される通しボルトとして形成され、その継手板４，４から突き出した両端側にスペーサ１１、ガイド部材１０Ａ、座金１０ｃを装着して、通しボルトの外端部にナット（頭部）１５を螺合させて固定する構成とされている。この構成では、前記通しボルトが長尺となるため、比較的小さいＫ型セグメント１Ｋに採用することができるが、大きなＫ型セグメント１Ｋの場合には、図６に示すように、短尺のボルト９，９を継手板４，４に固着して、その継手板４，４からの突出部分に前記スペーサ１１、ガイド部材１０Ａ、座金１０ｃを装着して、ボルト９の外端部にナット１５を螺合させて固定させる構成とするのがよい。
【００２９】
前記Ｋ型セグメント１Ｋを隣接の一対の鋼製セグメント１Ａ，１Ａと接合する場合は、Ｋ型セグメント１Ｋと鋼製セグメント１Ａ，１Ａの各継手板４をトンネル直径方向に位置を合わせておいて、Ｋ型セグメント１Ｋを鋼製セグメント１Ａ，１Ａに対してトンネル軸方向（図５で矢印ハ方向）に移動させて接合させるが、前記の通り、鋼製セグメント１Ａ，１Ａの台形状間隔の広い側における継手板４，４とＫ型セグメント１Ｋのセグメント幅の狭い側の継手板４，４に、それらの外端に雌型継手６のスリット１２の溝幅の広い側が開口されると共に、鋼製セグメント１Ａ，１Ａの台形状間隔の狭い側における継手板４，４とＫ型セグメント１Ｋのセグメント幅の広い側の継手板４，４に、それらの外端側に雄型継手５を設けた構成とされている。
【００３０】
したがって、図１に示す鋼製セグメント１，１の継手構造のように、前記各雌型継手６のスリット１２の長手方向における位置Ａでの、スリット１２と雄型継手５のボルト９との位置合わせをする作業を必要とせず、単に、Ｋ型セグメント１Ｋをトンネル軸方向に移動させるだけで、各鋼製セグメント１Ａ，１Ｋどうしの雌型継手６のスリット１２に雄型継手５のボルト９が挿入され、雌型継手６の係止部材１３に雄型継手５のボルト９に螺合したナット１５が、前記ガイド部材１０Ａを介して係止されるので、セグメントの接合作業を円滑、かつ迅速に行うことができる。
なお、Ｋ型セグメント１Ｋを鋼製セグメント１Ａに接合する場合に、前記円弧状板のガイド部材１０Ａに代えて、鋼製パイプからなるガイド部材１０を使用することもできる。
【００３１】
なお、前記実施の形態に係るセグメントの接合構造においては、鋼製セグメント１，１の継手板４，４の接合面４ａ，４ｂに、それぞれ雄型継手５と雌型継手６とを１個ずつ設けたが、これに限らず、一方の接合面４ａに雄型継手５と雌型継手６のうちの一方を２個設け、他方の接合面４ｂに雄型継手５と雌型継手６のうちの他方を２個設けるようにしてもよく、継接合面４ａ，４ｂにそれぞれ設ける雄型継手５または雌型継手６の継手の個数も２個に限られない。また、前記雌型継手６の係止部材１３を前記継手板４で兼用させたが、これに限らず、係前記止部材１３を継手板４とは別に形成して継手板４に取り付けるようにすることもできる。
また、前記雄型継手５と雌型継手６を継手板４ではなく主桁板３，３に設けて、鋼製セグメント１，１どうしをトンネル軸方向に接合させるセグメントの接合構造とすることもできる。
【００３２】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの接合構造においては、鋼製セグメント１，１どうしまたは鋼製セグメント１Ａ，１Ｋどうしを接合する場合に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、鋼製セグメントの内側にコンクリートを充填させてなる合成セグメントや、コンクリートセグメントにも適用して同様な作用、効果を得ることができる。コンクリートセグメントに適用する場合には、セグメントの接合面に前記雄型継手５や雌型継手をインサート金具によって設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合前の状態を示す斜視図である。
【図２】同じく接合初期における状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造における雌型継手を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の各接合段階における状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造をＫ型セグメントの接合に適用する場合における接合前の状態を示す斜視図である。
【図６】同じくＫ型セグメントに設ける雄型継手の他の例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，１Ａ 鋼製セグメント（セグメント）
１Ｋ Ｋ型セグメント（セグメント）
２ スキンプレート
３ 主桁板
４ 継手板
４ａ，４ｂ 接合面
５ 雄型継手
６ 雌型継手
７ 貫通穴
８ 袋ナット
９ ボルト（棒状部材）
９ａ 頭部
９ｂ 軸部
１０ ガイド部材
１０Ａ 円弧状板（ガイド部材）
１１ スペーサ
１２ スリット
１３ 係止部材
１４ 拘束部材
１４ａ 拘束板
１５ ナット（頭部）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネルの覆工用として使用されるセグメントの隣接するものどうしを接合するための継手構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のセグメントの継手構造として、隣接して接合される一対のセグメントのうちの一方のセグメントの接合面に、軸部に頭部側から順に複数の皿バネ、平座金、スペーサを装着したボルトを立設して雄型継手を構成すると共に、他方のセグメントの接合面に、切欠部を設けた係止板を、接合面に設けた凹部に前記切欠部の開口側を連絡させて設けて雌型継手を構成し、セグメントの接合面どうしを接合する際には、他方のセグメントの接合面の前記凹部に一方のセグメントのボルトが挿入されるようにして、各セグメントの接合面どうしを突き合わせた後に、一方のセグメントを他方のセグメントに対してそれらの接合面に沿う方向に相対移動させて、前記雄型継手のボルトを前記雌型継手の係止板の切欠部に嵌入させることにより、前記ボルトの頭部と接合面との間に嵌入された前記係止板の裏面側に、前記頭部を前記皿バネの押圧力によって係止させるようにした継手構造が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２０００−１２０３９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記セグメントの継手構造は、前記雄型継手のボルトを雌型継手の係止板の切欠部に嵌入し易くするために、前記切欠部の開口部側にテーパ面を形成すると共に開口部側の裏面に凹状に湾曲した案内面を形成する一方、前記平座金の係止板と接触する側の外周部が円弧状に形成され、また、皿バネも複数個使用されているので、雄型継手と雌型継手を構成する部材の構造が複雑となり、それらの製作が容易ではなく、高価となる問題がある。また、前記ボルトに大きな引張り軸力が作用した場合には、前記皿バネが限界まで圧縮されてセグメントどうしの接合強度が低下するために、セグメントどうしの接合面間に隙間が生じるおそれがある。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、構造が簡単、安価であり、セグメントどうしの接合強度を安定に維持することができるセグメントの継手構造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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明によるセグメントの接合構造は、隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせて、それらの接合面に沿う方向に各セグメントを相対的に摺動させ、一方のセグメンの接合面に設けた雄型継手を他方のセグメントの接合面に設けた雌型継手に係合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、前記雄型継手が、軸部に軸部より大径の頭部を有し該頭部が接合面から離間した状態とされて該接合面に固定された棒状部材と、前記セグメントの移動方向に沿った軸長を有すると共に横断面が接合面側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴を介して前記棒状部材における軸部の前記頭部側に装着されたガイド部材と、前記棒状部材における軸部の基部側に装着されて前記ガイド部材を接合面から離間させて前記頭部側に保持させ筒状のスペーサとを備え、また、前記雌型継手が、前記セグメントの移動方向に延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサを挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリットを、前記接合面に沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリットにその一端側から前記軸部を挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手の棒状部材の頭部を、前記接合面と反対の裏面側において前記ガイド部材を介して係止する係止部材と、該係止部材の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材の円弧方向における両端部が前記棒状部材の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束部材とを備えていることを特徴とする。
【０００６】
本発明においては、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて該接合面に沿って相対的に移動させて接合する際には、一方のセグメントの雄型継手のガイド部材が、そのセグメントの接合面側の円弧外周面を、他方のセグメントの雌型継手の係止部材におけるスリットのテーパ状の内側縁に係合されて周方向に調芯されながら前記スリットに沿って案内されて移動し、弾性変形量を増しながら雄型継手の棒状部材にその頭部を介して引張力を付加する。これにより、前記棒状部材が、曲げ力を受けることなく、前記接合面に対して垂直状態を保持しながら断面に均等に作用する引張力によって、その頭部を前記ガイド部材を介して前記係止部材にしっかりと係止させる。
また、前記雄型継手の棒状部材が大きな引張力を受けることにより前記ガイド部材が異常に弾性変形しようとする場合、前記ガイド部材の両側に位置して係止部材に設けられている拘束部材がガイド部材の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材に対する棒状部材の係止によるセグメントどうしの結合強度が低下するおそれがない。
【０００７】
前記セグメントの接合構造において、前記雄型継手の棒状部材が頭付のボルトであり、前記ガイド部材が円形断面の鋼製パイプで形成されていることが好ましい。
このようにすると、前記雄型継手のガイド部材を、既存の鋼製パイプを切断してその中央にボルトを挿通させる穴をあけるだけで極めて安価に製作することができると共に、セグメントの大きさに合わせて、ボルトやパイプの大きさを選定することにより、セグメントの接合強度を容易に調整することができる。
【０００８】
また、前記セグメントの接合構造において、前記係止部材のスリットを、その溝幅が広い一端側が前記接合面の外端部に開口して形成されている構成とすることができる。
このにようにすると、セグメントの接合面どうしを突き合わせる際に、雄型継手の棒状部材と雌型継手の係止部材におけるスリットとの、前記接合面に沿う移動方向における位置合わせが不要となり、セグメントの接合作業を容易、迅速に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によるセグメントの接合構造によれば、一対のセグメントをそれらの接合面どうしを突き合わせて該接合面に沿って相対的に移動させて接合する際に、一方のセグメントの雄型継手のガイド部材が、そのセグメントの接合面側の円弧外周面を、他方のセグメントの雌型継手の係止部材におけるスリットに係合されて周方向に調芯され、かつ前記スリットに沿って移動して弾性変形量を増しながら、雄型継手の棒状部材にその頭部を介して引張力を付加するので、前記棒状部材が、曲げ力を受けることなく断面に均等に作用する引張力によって、その頭部を前記ガイド部材を介して前記係止部材にしっかりと係止させることができ、これにより、一対のセグメントの接合面どうしを、前記雌型継手の係止部材に対する前記雄型継手の棒状部材の係止によって強固に接合させることができる。
【００１０】
また、前記雄型継手の棒状部材が大きな引張力を受けることがあっても、前記係止部材の拘束部材がガイド部材の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材に対するガイド部材の係止によるセグメントどうしの結合強度を常に安定に維持させることができる。
さらに、前記雄型継手は棒状部材に円弧板状部を有するガイド部材と筒状のスペーサを装着してセグメントの接合面に取り付けたものであり、前記雌型継手は板状部材にテーパ状のスリットを形成した係止部材を主要部としてセグメントの接合面に設けたものであって、それらの継手の構成部材に格別の機械加工を施す必要がないので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
次に、本発明の実施の形態に係るセグメントの継手構造ついて添付図面を参照して説明する。
図１において、１はシールド工法によってトンネルの内壁に構築されるトンネル覆工体を形成する鋼製セグメント（セグメント）である。この鋼製セグメント１は、周知のように、薄肉の長方形状の鋼板を円弧面状に湾曲して形成されたスキンプレート２の外周辺に沿って主桁板３と継手板４を結合し、さらに、それらの内側に図示しない補強桁板や補強リブ板を設けて円弧版状に形成されている。
【００１２】
前記鋼製セグメント１におけるトンネル周方向の一方（図１で左方）の接合面４ａを有する継手板４には、その長手方向（トンネル軸方向）の一端部側（図１で下端部側）に雄型継手５が設けられ、その長手方向の他端部側（図１で上端部側）に雌型継手６が設けられている。また、前記鋼製セグメント１におけるトンネル周方向の他方（図１で右方）の接合面４ｂを有する継手板４には、その長手方向の一端部側（図１で下端部側）に前記雌型継手６が設けられ、その長手方向の他端部側（図１で上端部側）に前記雄型継手５が設けられている。
【００１３】
前記雄型継手５は、図２（ａ）に示すように、前記継手板４における幅方向（鋼製セグメントの厚さ方向、トンネルの直径方向）の中央に接合面４ａ，４ｂに直交してあけた貫通穴７の中心に、中心を合わせて継手板４の裏面側に溶接等によって固定した袋ナット８と、前記継手板４の接合面４ａ，４ｂ側から前記貫通穴７を通して前記袋ナット８に螺合されたボルト（棒状部材）９と、該ボルト９の頭部９ａ側に位置されて軸部８ｂに装着された円筒状のガイド部材１０と、前記貫通穴７に挿入されると共に、前記ボルト９の軸部９ｂに前記袋ナット８とガイド部材１０との間に位置して装着され、前記ガイド部材１０が頭部９ａに一体の座金９ｃに、常時当接された状態を保持する円筒状のスペーサ１１とを備えている。
【００１４】
前記ガイド部材１０は、円形断面の鋼製パイプを所定長さに切断して、その軸方向の中央であり、かつ軸心を通る直径方向に、前記ボルト９の軸部９ｂが挿通されるボルト穴１０ａをあけて形成され、その軸方向を前記継手板４の長手方向に合わせて前記ボルト９に装着されている。
なお、前記スペーサ１１は、その内端側を前記貫通穴７に挿入して前記袋ナット８の端面に当接させる代わりに、短尺に形成して前記接合面４ａに当接させるようにすることもできる。
【００１５】
前記雌型継手６は、図２に示すように、前記継手板４における幅方向の中央において長手方向に沿って所定長さのスリット１２を設けてなり、継手板４の一部をもって構成された係止部材１３と、該係止部材１３の裏面１３ａ側（継手板４の裏面４ｃ側）において、前記スリット１２を囲むようにして前記係止部材１３に固着して設けられた拘束部材１４とを備えている。
前記スリット１２は、図３に示すように、前記継手板４の長手方向（図３で左右方向）における外端側（図３で左端側）の溝幅Ｈ１が前記ガイド部材１０を丁度挿通し得る大きさとされ、内端側（図３で右端側）の溝幅Ｈ２が前記スペーサ１１を丁度挿通し得る大きさに設定され、外端側から内端側に向けて溝幅が徐々に小さくなるテーパ状に形成されている。
【００１６】
前記拘束部材１４は、前記スリット１２における継手板４の幅方向の両側に、スリットの外端側の溝幅Ｈ１より僅かに広く間隔をあけて継手板４の長手方向に向けて配置され、係止部材１３の裏面側に延出して固定された一対の平行な拘束板１４ａ，１４ａと、該拘束板１４ａ，１４ａのスリット１２と反対側の端部どうしを連結する連結板１４ｂと、前記ボルト９の頭部９ａから離間されて前記拘束板１４ａ，１４ａと連結板１４ｂの両端部に連結された側板１４ｃ，１４ｃとによりスリット１２側が開口された凹部１４ｄを有する箱形に構成されている。
【００１７】
前記ボルト９の軸部９ｂにおける前記袋ナット８の端面から座金９ｃの端面までの長さＬは、前記継手板４，４の接合面４ａ，４ｂどうしが突き合わせられて、前記ガイド部材１０が前記係止部材１３のスリット１２の溝幅Ｈ１の入口側部に挿入されたときに、前記ガイド部材１０の袋ナット８側の一部分が前記スリット１２の裏面側内部にあって、ガイド部材１０が円形断面を保った自由状態にあり、また、前記ガイド部材１０が前記係止部材１３のスリット１２の溝幅Ｈ２の奥側部に挿入されたときに、前記ガイド部材１０の袋ナット８側の一部分が前記スリット１２から殆ど脱出して係止部材１３の裏面に当接されているのと近い状態となって、前記ガイド部材１０が前記ボルト９の軸方向に扁平に圧縮されて、前記ボルト９に所定の軸力（引張力）が作用するような長さに設定されている。
【００１８】
次に、前記構成のセグメントの継手構造によってトンネルの周方向に隣接する鋼製セグメント１，１どうしを接合する方法について説明する。
先ず、図１に矢印イで示すように、一方の鋼製セグメント１における継手板４の一方の接合面４ａを、他方の鋼製セグメント１における他方の継手板４の他方の接合面４ｂに平行に整列するように接近させる。そして、図３に示すように、トンネル軸方向（図３で左右方向）において、一方の接合面４ａに設けた雄型継手５のボルト９の中心位置を、他方の接合面４ｂに設けた雌型継手６のスリット１２の溝幅Ｈ１を有する入口側部の位置Ａに合わせると共に、同様に、一方の接合面４ａに設けた雌型継手６（図３には示されていないが、図３に示す状態とは反対となっている）のスリット１２の溝幅Ｈ１を有する入口側部の位置Ａを、他方の接合面４ｂに設けた雄型継手５のボルト９の中心位置に合わせる。
【００１９】
しかる後に、前記鋼製セグメント１，１を相対的にトンネル周方向に移動させて接合面４ａ，４ｂどうしを突き合わせて（図４（ａ）参照）から、鋼製セグメント１，１を相対的にトンネル軸方向（矢印ロの方向）に移動させると、前記雄型継手５のボルト９に装着されたガイド部材１０が、その袋ナット８側の円弧外周面を前記雌型継手６のスリット１２の裏面側の内側縁に係合、案内されて、スリット１２の入口側部の位置Ａから中間部の位置Ｂを経て奥側部の位置Ｃまで移動する。この間に、前記ガイド部材１０は、前記位置Ａにあってボルト９の軸方向における長さＬ１を有する円形断面の状態（図４（ａ）参照）から、溝幅がテーパにしたがって狭まったスリット１２内に袋ナット８側の一部を嵌入されて、円弧外周面がスリット１２の内側縁に当接する前記位置Ｂにおいて、ボルト９の軸方向に短径Ｌ２を有する楕円形状断面に圧縮された状態となり（図４（ｂ）参照）、さらに、溝幅がテーパに従って最も狭まったスリット１２の奥部の位置Ｃにおいて、前記袋ナット８側の円弧外周面がスリット１２から殆ど脱出され、スリット１２の裏面側で前記係止部材１３（継手板４）に当接した状態に殆ど等しくなって、ボルト９の軸方向に短径Ｌ３を有する楕円形状断面に一層圧縮された状態となる（図４（ｃ）参照）。
【００２０】
このように、前記ガイド部材１０がスリット１２の裏面側においてその入口側部から奥側部に押し込まれると、前記係止部材１３のスリット１２のテーパが、係止部材１３の裏面側に前記入口側部が低く奥側部が高くなるテーパ面が形成されているのと同様な機能を果たすので、この機能によって、前記ガイド部材１０が徐々にボルト９の軸方向に弾性的に圧縮変形され、その圧縮力の反力によって前記ボルト９に軸方向に一定の軸力が付加された状態とされ、前記係止部材１３のスリット１２の裏面側において、前記雄型継手５のボルト９の頭部９ａが前記雌型継手６の係止部材１３に前記ガイド部材１０を介して係止される。これにより、前記鋼製セグメント１，１の継手板４，４どうしが前記雌型継手６の係止部材１３に対する雄型継手５のボルト９の係止によって接合される。
【００２１】
前記において、前記雄型継手５のガイド部材１０は、その袋ナット８側（接合面４ａ側）の円弧外周面が前記係止部材１３のスリット１２の内側縁に係合されて周方向に調芯されながら、スリット１２の長手方向に沿って終端の位置Ｃまで案内されて移動し、弾性変形量を増しながら前記ボルト９にその頭部９ａを介して軸力を付加する。これにより、前記ボルト９は、曲げ力を受けることがなく、接合面４ａ，４ｂに対して垂直状態を保持しながら、断面に均等に作用する軸力によって、その頭部９ａを前記ガイド部材１０を介して雌型継手６の係止部材１３にしっかりと係止させる。
また、前記雄型継手５のボルト９が大きな軸力を受けると、前記ガイド部材１０が異常に圧縮されて扁平に変形して、鋼製セグメント１，１どうしの接合面４ａ，４ｂ間に隙間が生じることが考えられるが、前記ガイド部材１０の両側に位置して係止部材１３に設けられている前記拘束部材１４の一対の拘束板１４ａ，１４ａが、圧縮されて扁平に変形したガイド部材１０の長径部分に当接して一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材１３に対するボルト９の係止にる鋼製セグメント１，１どうしの結合強度が低下してそれらの接合面４ａ，４ｂ間に隙間が生じるおそれはない。
【００２２】
以上説明したように、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造１は、前記雄型継手５が、軸部９ｂに軸部９ｂより大径の頭部９ａを有し該頭部９ａが接合面４ａから離間した状態とされて該接合面４ａに固定されたボルト９と、前記セグメント１の移動方向ロに沿った軸長を有すると共に横断面が接合面４ａ側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴１０ａを介して前記ボルト９における軸部９ｂの前記頭部９ａ側に装着されたガイド部材１０と、前記ボルト９における軸部９ｂの基部側に装着されて前記ガイド部材１０を接合面４ａから離間させて前記頭部９ａ側に保持させる円筒状のスペーサ１１とを備え、また、前記雌型継手６が、前記セグメント１の移動方向ロに延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材１０を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサ１１を挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリット１２を、前記接合面４ｂに沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリット１２にその一端側から前記軸部９ｂを挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手５のボルト９の頭部９ａを、前記接合面４ｂと反対の裏面側において前記ガイド部材１０を介して係止する継手板４からなる係止部材１３と、該係止部材１３の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材１０の円円弧方向における両端部が前記ボルト９の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束板１４ａ，１４ａを有する拘束部材１４とを備えた構成とされている。
【００２３】
したがって、前記実施の形態に係るセグメントの継手構造によれば、一対の鋼製セグメント１，１をそれらの接合面４ａ，４ｂどうしを突き合わせて、該接合面４ａ，４ｂに沿って相対的に移動させて接合する際に、一方の鋼製セグメント１の雄型継手５におけるガイド部材１０が、その袋ナット８側の円弧外周面を、他方の鋼製セグメント１の係止部材１３のスリット１２の内側縁に係合されて周方向に調芯され、かつスリット１２の長手方向に沿って終端の位置Ｃまで案内されて移動して弾性変形を増しながら、前記ボルト９にその頭部９ａを介して軸力を付加するので、前記ボルト９は、曲げ力を受けることなく、断面に均等に作用する軸力によってその頭部９ａを前記ガイド部材１０を介して前記係止部材１３にしっかりと係止させることができ、これにより、前記鋼製セグメント１，１の継手板４，４どうしを前記雌型継手６の係止部材１３に対する雄型継手５の前記ボルト９の係止によって強固に接合させることができる。
【００２４】
また、前記雄型継手５のボルト９が大きな引張力を受けることがあっても、前記拘束部材１４の一対の拘束板１４ａ，１４ａが、前記ガイド部材１０の一定以上の弾性変形を抑えるので、前記係止部材１３に対する前記ガイド部材１０の係止による鋼製セグメント１，１どうしの結合強度を常に安定に維持させることができる。
前記雄型継手５はボルト９に円弧板状を有するガイド部材１０と円筒状のスペーサ１１を装着して継手板４に取り付けたものであり、前記雌型継手６は主要部が継手板４にテーパ状のスリット１２を設けられたものであり、それらの継手５，６の構成部材に格別の機械加工を施す必要がないので、継手構造が簡単であり、容易にかつ安価に製作することができる。
【００２５】
また、前記セグメントの継手構造においては、前記雄型継手５のガイド部材１０を円形断面の鋼製パイプで形成し、これを頭付のボルトに装着する構成とされているので、既存の鋼製パイプを切断してその中央に前記ボルト９を挿通させる貫通穴１０ａをあけるだけで極めて安価に製作することができると共に、セグメント１の大きさに合わせて、ボルト９やパイプの大きさを選定することにより、セグメント１，１の接合強度を容易に調整することができる。
前記円形断面の鋼製パイプからなるガイド部材１０に代え、図２（ｂ）に示すように、短尺の円形断面の鋼製パイプをその軸方向に沿う分割線によって周方向に複数に分割して、軸方向（継手板４の長手方向）に所定長さを有する円弧状板（ガイド部材）１０Ａを形成し、該円弧状板１０Ａの中央にボルト９を挿通させるボルト穴１０ａを貫通させて設け、円弧状板１０Ａの凸部側を袋ナット８側に向けた状態で前記ボルトの軸部９ｂに装着する構成のガイド部材としてもよい。この円弧状板１０Ａからなるガイド部材においても、前記円形断面の鋼製パイプからなるガイド部材１０と略同様の作用、効果を奏することができる。前記ガイド部材１０Ａを使用する場合には、ボルト９の長さが短くなり、鋼製セグメント１の接合面４ａからの突出量を小さくすることができる。
なお、図２（ｂ）に示す雄型継手５の座金９ｃは、円弧状板１０Ａの軸方向に沿う矩形状に形成されている。
【００２６】
図５は、鋼製セグメント１をトンネルの周方向に接合して鋼製セグメントのリングを完結する際に、トンネルの周方向における左右に平面視で台形状間隔をあけて隣接された一対の既設の鋼製セグメント１Ａ，１Ａ間に、平面視で台形状の鋼製セグメント（一般に、「Ｋ型セグメント」と呼ばれている）１Ｋを挿入して、その両側の継手板４，４を既設の鋼製セグメント１Ａ，１Ａの継手板４，４に接合する場合に、図２（ｂ）に示す円弧状板１０Ａからなるガイド部材を有する雄型継手５を適用したものである。
【００２７】
前記鋼製セグメント１Ａ，１Ａの継手板４，４には、台形状間隔の広い側（図５で下側）において、継手板４，４の外端に溝幅の広い側を開口させてスリット１２が設けられて前記雌型継手６，６が形成され、また、台形状間隔の狭い側（図５で上側）において、前記継手板４，４に雄型継手５，５が設けられている。一方、鋼製の前記Ｋ型セグメント１Ｋの両側の継手板４，４には、台形の底辺側（トンネル周方向におけるセグメント幅が広い側）に雄型継手５，５が設けられ、台形の上辺側（トンネル周方向におけるセグメント幅が狭い側）に、継手板４，４の外端に溝幅の広い側を開口させてスリット１２が設けられて前記雌型継手６，６が形成されている。
【００２８】
なお、前記Ｋ型セグメント１Ｋに設ける雄型継手５の場合は、ボルト９がＫ型セグメント１Ｋの台形の底辺側をその幅方向に貫通させて配置される通しボルトとして形成され、その継手板４，４から突き出した両端側にスペーサ１１、ガイド部材１０Ａ、座金１０ｃを装着して、通しボルトの外端部にナット（頭部）１５を螺合させて固定する構成とされている。この構成では、前記通しボルトが長尺となるため、比較的小さいＫ型セグメント１Ｋに採用することができるが、大きなＫ型セグメント１Ｋの場合には、図６に示すように、短尺のボルト９，９を継手板４，４に固着して、その継手板４，４からの突出部分に前記スペーサ１１、ガイド部材１０Ａ、座金１０ｃを装着して、ボルト９の外端部にナット１５を螺合させて固定させる構成とするのがよい。
【００２９】
前記Ｋ型セグメント１Ｋを隣接の一対の鋼製セグメント１Ａ，１Ａと接合する場合は、Ｋ型セグメント１Ｋと鋼製セグメント１Ａ，１Ａの各継手板４をトンネル直径方向に位置を合わせておいて、Ｋ型セグメント１Ｋを鋼製セグメント１Ａ，１Ａに対してトンネル軸方向（図５で矢印ハ方向）に移動させて接合させるが、前記の通り、鋼製セグメント１Ａ，１Ａの台形状間隔の広い側における継手板４，４とＫ型セグメント１Ｋのセグメント幅の狭い側の継手板４，４に、それらの外端に雌型継手６のスリット１２の溝幅の広い側が開口されると共に、鋼製セグメント１Ａ，１Ａの台形状間隔の狭い側における継手板４，４とＫ型セグメント１Ｋのセグメント幅の広い側の継手板４，４に、それらの外端側に雄型継手５を設けた構成とされている。
【００３０】
したがって、図１に示す鋼製セグメント１，１の継手構造のように、前記各雌型継手６のスリット１２の長手方向における位置Ａでの、スリット１２と雄型継手５のボルト９との位置合わせをする作業を必要とせず、単に、Ｋ型セグメント１Ｋをトンネル軸方向に移動させるだけで、各鋼製セグメント１Ａ，１Ｋどうしの雌型継手６のスリット１２に雄型継手５のボルト９が挿入され、雌型継手６の係止部材１３に雄型継手５のボルト９に螺合したナット１５が、前記ガイド部材１０Ａを介して係止されるので、セグメントの接合作業を円滑、かつ迅速に行うことができる。
なお、Ｋ型セグメント１Ｋを鋼製セグメント１Ａに接合する場合に、前記円弧状板のガイド部材１０Ａに代えて、鋼製パイプからなるガイド部材１０を使用することもできる。
【００３１】
なお、前記実施の形態に係るセグメントの接合構造においては、鋼製セグメント１，１の継手板４，４の接合面４ａ，４ｂに、それぞれ雄型継手５と雌型継手６とを１個ずつ設けたが、これに限らず、一方の接合面４ａに雄型継手５と雌型継手６のうちの一方を２個設け、他方の接合面４ｂに雄型継手５と雌型継手６のうちの他方を２個設けるようにしてもよく、継接合面４ａ，４ｂにそれぞれ設ける雄型継手５または雌型継手６の継手の個数も２個に限られない。また、前記雌型継手６の係止部材１３を前記継手板４で兼用させたが、これに限らず、係前記止部材１３を継手板４とは別に形成して継手板４に取り付けるようにすることもできる。
また、前記雄型継手５と雌型継手６を継手板４ではなく主桁板３，３に設けて、鋼製セグメント１，１どうしをトンネル軸方向に接合させるセグメントの接合構造とすることもできる。
【００３２】
さらに、前記実施の形態に係るセグメントの接合構造においては、鋼製セグメント１，１どうしまたは鋼製セグメント１Ａ，１Ｋどうしを接合する場合に適用した例を挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、鋼製セグメントの内側にコンクリートを充填させてなる合成セグメントや、コンクリートセグメントにも適用して同様な作用、効果を得ることができる。コンクリートセグメントに適用する場合には、セグメントの接合面に前記雄型継手５や雌型継手をインサート金具によって設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の接合前の状態を示す斜視図である。
【図２】同じく接合初期における状態を示す縦断面図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造における雌型継手を示す正面図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造の各接合段階における状態を示す縦断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るセグメントの継手構造をＫ型セグメントの接合に適用する場合における接合前の状態を示す斜視図である。
【図６】同じくＫ型セグメントに設ける雄型継手の他の例を示す一部断面図である。
【符号の説明】
【００３４】
１，１Ａ 鋼製セグメント（セグメント）
１Ｋ Ｋ型セグメント（セグメント）
２ スキンプレート
３ 主桁板
４ 継手板
４ａ，４ｂ 接合面
５ 雄型継手
６ 雌型継手
７ 貫通穴
８ 袋ナット
９ ボルト（棒状部材）
９ａ 頭部
９ｂ 軸部
１０ ガイド部材
１０Ａ 円弧状板（ガイド部材）
１１ スペーサ
１２ スリット
１３ 係止部材
１４ 拘束部材
１４ａ 拘束板
１５ ナット（頭部）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせて、それらの接合面に沿う方向に各セグメントを相対的に移動させ、一方のセグメンの接合面に設けた雄型継手を他方のセグメントの接合面に設けた雌型継手に係合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、軸部に軸部より大径の頭部を有し該頭部が接合面から離間した状態とされて該接合面に固定された棒状部材と、前記セグメントの移動方向に沿った軸長を有すると共に横断面が接合面側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴を介して前記棒状部材における軸部の前記頭部側に装着されたガイド部材と、前記棒状部材における軸部の基部側に装着されて前記ガイド部材を接合面から離間させて前記頭部側に保持させる筒状のスペーサとを備え、また、前記雌型継手は、前記セグメントの移動方向に延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサを挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリットを、前記接合面に沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリットにその一端側から前記軸部を挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手の棒状部材の頭部を、前記接合面と反対の裏面側において前記ガイド部材を介して係止する係止部材と、該係止部材の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材の円弧方向における両端部が前記棒状部材の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束部材とを備えていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
前記雄型継手の棒状部材が頭付のボルトであり、前記ガイド部材が円形断面の鋼製パイプで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの継手構造。
【請求項３】
前記係止部材のスリットは、その溝幅が広い一端側が前記接合面の外端部に開口して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメントの継手構造。
【請求項１】
隣接する一対のセグメントの接合面どうしを突き合わせて、それらの接合面に沿う方向に各セグメントを相対的に移動させ、一方のセグメンの接合面に設けた雄型継手を他方のセグメントの接合面に設けた雌型継手に係合させることにより前記セグメントどうしを接合するセグメントの継手構造であって、
前記雄型継手は、軸部に軸部より大径の頭部を有し該頭部が接合面から離間した状態とされて該接合面に固定された棒状部材と、前記セグメントの移動方向に沿った軸長を有すると共に横断面が接合面側に凸となる円弧板状部を有し、該円弧板状部の中央に設けた貫通穴を介して前記棒状部材における軸部の前記頭部側に装着されたガイド部材と、前記棒状部材における軸部の基部側に装着されて前記ガイド部材を接合面から離間させて前記頭部側に保持させる筒状のスペーサとを備え、また、前記雌型継手は、前記セグメントの移動方向に延長して形成され、かつ一端側の前記ガイド部材を挿入可能な溝幅から他端側の前記スペーサを挿入可能な溝幅まで徐々に溝幅を小さくしたテーパ状のスリットを、前記接合面に沿って固定された板状部材に形成してなり、前記スリットにその一端側から前記軸部を挿通されて他端側まで移動された前記雄型継手の棒状部材の頭部を、前記接合面と反対の裏面側において前記ガイド部材を介して係止する係止部材と、該係止部材の裏面側に固定して設けられ、前記ガイド部材の円弧方向における両端部が前記棒状部材の直径方向へ所定以上拡大変形するのを規制する拘束部材とを備えていることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
前記雄型継手の棒状部材が頭付のボルトであり、前記ガイド部材が円形断面の鋼製パイプで形成されていることを特徴とする請求項１に記載のセグメントの継手構造。
【請求項３】
前記係止部材のスリットは、その溝幅が広い一端側が前記接合面の外端部に開口して形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のセグメントの継手構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００７−３２１４８８（Ｐ２００７−３２１４８８Ａ）
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１５４５４９（Ｐ２００６−１５４５４９）
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年６月２日（２００６．６．２）
【出願人】（０００１９８３０７）石川島建材工業株式会社 (139)
【Ｆターム（参考）】
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