セグメントの連結構造
【課題】セグメント本体と同程度の高剛性、高耐力を有し、施工コストと手間がかからず、セグメント面の平坦性を確保できる、セグメントの連結構造を提供する。
【解決手段】セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造であって、セグメント３間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材２との係合部が外部に露出した接合金物６を固定すると共に、セグメント間とリング間の連結機能を有する連結部材２を設け、該連結部材２を、隣接リングにおいて周方向に隣接するセグメント３を跨いで配置し、各セグメント３に設けられた接合金物６に連結してなることを特徴とする。
【解決手段】セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造であって、セグメント３間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材２との係合部が外部に露出した接合金物６を固定すると共に、セグメント間とリング間の連結機能を有する連結部材２を設け、該連結部材２を、隣接リングにおいて周方向に隣接するセグメント３を跨いで配置し、各セグメント３に設けられた接合金物６に連結してなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道、鉄道、地下河川等のトンネル覆工用セグメントや、ボックスカルバートなどを構築するセグメントの連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道、鉄道、地下河川等のトンネルをシールド工法によって建設する場合、円弧状のセグメントを多数連結することによりこれを構築する。このようなトンネル覆工に使用されるセグメントや、ボックスカルバート等に使用されるセグメントには、鋼製セグメント、鋼−コンクリートの合成セグメント、コンクリートセグメント等が適用される。これらのセグメントには継手部が設けられている。この継手部は、一般にセグメントのコンクリート中にアンカー鉄筋を介して固定されるものであり、この継手部を介して多数のセグメントを周方向と軸方向に連結してトンネルやボックスカルバートが構築されることになる。従ってこの継手部は、セグメントを用いた施工を行う上で特に重要な役割を果たすものであり、従来において数多くの提案がされている。
【０００３】
従来提案されている継手構造も改良の主眼点は種々異なっている。例えば、（１）継手部の構造を簡潔にすることを主な改良点とするもの、（２）継手部の止水性を向上することを主な改良点とするもの、（３）継手部の連結操作を容易にすることを主な改良点とするもの、（４）継手部の強度をセグメント本体と同程度に向上することを主な改良点とするもの、（５）前記の複数の点を同時に改良することを主な改良点とするもの等がある。また、この改良技術も、鋼製セグメント、鋼−コンクリートの合成セグメント、コンクリートセグメントによっておのずから構造が相異している。
【０００４】
従来、この種のセグメント連結構造に関しては、特許文献１、２が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、コンクリートセグメントにおいて、セグメント本体及び継手部ともに強度と剛性のアップを図るための継手構造として、セグメント本体の円周方向の両端に断面略リップ溝状の連結溝部を設け、円周方向に隣り合うセグメントの連結溝部に跨って接合キーをセグメント面外方向（トンネル軸方向）から挿入するセグメントの連結構造が開示されている。このセグメントの連結構造において、セグメント端部に設置された継ぎ手金具につき、鉄骨部材端の側面部に複数本の取付ボルトによって直接ボルト止めし、かかる継ぎ手金具をダクタイル鋳鉄製とすることにより、強度と剛性を向上させることが可能となる。また、セグメントどうしの接合に関しても、かかる接合キーを介して簡単に行うことができるというメリットもある。
【０００６】
特許文献２は、大断面、大深度、地下河川等大きな曲げモーメントや引張力が作用する場合に有効な合成セグメントの継手に関するものであり、継手部がセグメント本体と同等の強度および剛性を有する構造が開示されている。そして、高剛性、高耐力のセグメント継手を実現する方法として、セグメントの内空側鋼板の側縁に周方向に隣り合うセグメント継手を跨ぐように内側が開いた箱状の補強部材を配置して、前記の内空側鋼板にボルト接合する構成が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１８４２９６号公報
【特許文献２】特開平７−６２９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているセグメントの連結構造では、Ｈ形またはＩ形に形成された接合キーによって隣り合うセグメントが連結され、Ｈ形またはＩ形に形成された接合キーの中間部がウエブとしての役割をなしている。このため継手部に曲げ荷重が作用したときに前記ウエブで曲げに抵抗することになり、セグメント継手部における断面２次モーメントを効率的に大きくできず不経済であった。継手の曲げ耐力を増加させるためには、接合キーの板厚を増やさねばならず非経済的である。また、単に連結穴に接合キーを挿入するだけで、機械的に接合キーがセグメント継手部に固定されておらず、傾斜配置した場合などに接合キーが連結溝部から抜け落ちる可能性があり、この点の改善要請が高まっていた。
【０００８】
特許文献２に開示のセグメントの連結構造では、セグメントの内空側鋼板に配置した箱状の補強部材がセグメントの内空側に出っ張り、セグメント内面の平坦性を確保できないという問題がある。また、箱状の補強部材の背面側（つまり地山側）に形成される凹部にグラウトを注入する必要があり、施工コストと手間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、セグメントのリング継手部が引っ張り荷重や曲げ荷重に対してセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力を有する構成とし、しかも、構成が簡潔でかつ継手部がセグメントの面外に出張らず、セグメントの平坦性を確保できるように構成することで従来の問題点を解決したセグメントの連結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】
【００１０】
本発明者は、上述した課題を解決するとともに、さらに〔１〕セグメントの継手部の強度を向上、〔２〕継手部に作用する曲げ荷重に対する抵抗の向上、〔３〕構造の簡潔化、〔３〕施工性の向上を図るべく、セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部が外部に露出した接合金物を固定すると共に、セグメント間とリング間の連結機能を有する連結部材を設け、該連結部材を、隣接リングにおいて周方向に隣接するセグメントを跨いで配置し、前記各セグメントに設けられた接合金物に連結してなるセグメントの連結構造を発明した。
【００１１】
即ち、第１の発明は、セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部を外部に露出させた接合金物を固定すると共に、セグメント間の連結機能を有する連結部材を設け、周方向に隣接するセグメントを跨いで該連結部材を配置するとともに、前記各セグメントに設けられた接合金物にこれを連結してなることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記連結部材は、隣接する先行リングと後行リングの接合部側に取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、接合金物との接合部側が開口する中空箱形状で構成され、その内面が前記接合金物の外面と接すると共に、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記連結部材は、その内面が箱形またはＣ形またはＨ形状からなる接合金物の外面と接するとともに、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、フランジおよびウエブを有するＣ形状部材であり、又は上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置することで構成され、前記連結部材と接合金物は、互いにボルトにて締結されることを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第１発明〜５のいずれかのセグメントの連結構造において、前記連結部材の断面２次モーメントが、セグメント本体の断面２次モーメントの略１／２以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、板状で構成され、セグメント間継手としての板状の接合金物と摩擦接合にて締結されていることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、第１〜第６の発明において、前記連結部材並びに前記接合金物は、ボルトまたは一方向挿入型ジョイントとで連結されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第９の発明は、第１〜第８の発明において、前記連結部材並びにこれに取り付けられるセグメントは、溶接又は摩擦接合により互いに結合されてなることを特徴とする。
【００２０】
また、第１０の発明は、第１〜第９の発明において、前記連結部材及び／又は前記接合金物は、形鋼からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、セグメントの連結構造を、一方の継手部材としてセグメント幅方向端部に係合部が外部に露出した接合金物を固定し、他方の継手部材として前記接合金物に接続する連結部材を設け、該連結部材を、周方向に隣接するセグメントを跨いで配置し、かつ各セグメントに設けられた前記接合金物に連結して構成したので、断面２次モーメントの大きい前記連結部材によるセグメント間の連結が可能となり、継手部の連結構造が、セグメント本体と同等の剛性、強度を発揮し、継手部に作用する引張りおよび曲げ荷重に強固に抵抗でき、かつ、連結部材はセグメント継手とリング継手を兼用でき、部材点数を減らすことができ構造が簡潔である。また、リング継手を別途セグメント側面部に設ける必要が無いため、セグメントの加工手間を省略できる。連結部材は、予めセグメントに取り付けておくことで、連結部材を別途運搬する必要がなく、セグメント組み立て時の加工手間を少なくできる。さらに、セグメント継手部でのセグメント面外方向に凹凸がなく、セグメントの平坦性を確保できる。このように本発明は、従来に比べ施工性と製作面で優れたセグメント継手部の連結構造を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図２６は、本発明の実施形態を示す。まず、図１〜図３を参照して本発明の基本構成を説明する。図１は複数のセグメント３をリングに組むと共にトンネル軸方向に千鳥に配置で連結する場合の各セグメントの継手部を示し、図において矢印Ａがトンネル軸方向を、Ｂが周方向を示す。図１の左に先行リング４におけるセグメント３を示し、図の右側に後行リング５におけるセグメント３の周方向の連結態様を示す。セグメント３は、主桁１と継手板２７とスキンプレート（図示省略）からなる鋼殻にコンクリートを充填した合成セグメントとして構成されている。
【００２４】
本発明ではセグメント３を千鳥配置で連結するための継手において、その継手部材を連結部材２、及び連結部材２と係合する接合金物６で構成する点に特徴がある。ここで接合金物６は、セグメント３の幅方向の両端部に設けられ、かつ連結部材２と係合する継手部材である。また連結部材２は、連接するリング間に跨って配設され、かつ周方向に隣接する２つの接合金物６と係合する継手部材である。従って、連結部材２は、連接するリング間を連結するリング間継手としての機能と、周方向のセグメント３を連結するセグメント継手としての機能を兼用することになる。以下、連結部材２と接合金物６における各種形態を説明する。
【００２５】
図１〜図３には、周囲の４辺がフランジ１９とウエブ２０で取り囲まれ接合面が開口した中空箱形状連結部材２ａで構成された例が示されている。また、接合金物６は、６面が閉じた箱形接合金物６ａで構成された例が図示されている。図２は箱形接合金物６ａの斜視図、図３は同断面図である。
【００２６】
図１において、中空箱状連結部材２ａは、セグメント主桁１の側面部で、かつ軸方向の中央部に設けられる。中空箱状連結部材２ａは、上下左右の４辺に沿って鋼板からなるフランジ１９とウエブ２０が設けられ、その後端が主桁１に溶接にて固着されている。従って、中空箱状連結部材２ａの内側には前面が開口した中空部が形成されている。
【００２７】
中空箱状連結部材２ａはリング間継手としても機能することから、該リング継手として所定のせん断耐力を確保するためには、図８、図９に示すように中空部の後端位置において、添接板１７をフランジ１９とウエブ２０の端縁に固着し、添接板１７と主桁１を貫通するボルト１１により、中空箱状連結部材２ａを主桁１に摩擦接合で固着する。必要に応じて、添接板端部を隅肉溶接し、せん断力作用方向の耐力を増加させてもいい。中空箱状連結部材２ａを構成する上側のフランジ１９における外表面から下側のフランジ１９における外表面までのサイズは、セグメントの桁高と略同一とする。これにより、セグメントの主桁１における平坦性を確保することができ、さらにはセグメント継手部の強度をも確保することが可能となる。
【００２８】
また、中空箱状連結部材２ａの中空部に位置するように一方向挿入型ジョイト雄材９が設けられ、その基端が添接板１７の表面に固着されている。なお、継手部の強度を確保するために、中空箱状連結部材２ａをセグメント幅方向両端部に設けるようにしてもよい。
【００２９】
箱形接合金物６ａは、セグメント本体３ａの角部をＬ形に切り欠いて形成した凹部７に配置される。凹部７は主桁１の周方向の端部を切り欠くと共に、主桁１の内側に充填されるコンクリート部を凹ませて形成する。箱形接合金物６ａは、図２、図３に示すように、鋼板で構成され６面が閉じた角筒体からなり、Ｌ形の凹部７に配設したときセグメントの角部外形から飛び出さないように設けられる。また箱形接合金物６ａの前面ウエブ３４には、挿入孔３２と一方向挿入型ジョイト雌材９が設けてある。Ｌ形の凹部７において、箱形接合金物６ａとセグメント本体３ａとの固着手段は溶接またはボルト接合など任意でよいが、例えば、図１９に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、箱形接合金物６ａの背面のフランジ３１にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設することにより引っ張り抵抗力を増加させ、箱形接合金物６ａをセグメント本体３ａに強固に固着することが可能となる。
【００３０】
図１において、後行リング５の周方向に隣接するセグメント３を突き合わせることにより、周方向に２つの箱形接合金物６ａが隣接するので、この状態で先行リング４のセグメント３に近づけることにより、２つの箱形接合金物６ａを中空箱状連結部材２ａ内に嵌合することが可能となる。このとき、２つの箱形接合金物６ａとＬ形の凹部７の側面との間に中空箱状連結部材２ａのウエブ２０が嵌入できる幅の間隙８が形成されている。従って、中空箱状連結部材２ａのウエブ２０は、この間隙８を介して２つの箱形接合金物６ａの外側に嵌り込ませることが可能となる。また中空箱状連結部材２ａの箱形接合金物６ａへの挿入を容易にするために、中空箱状連結部材２ａの両側のウエブ２０端部間距離が開口部に向かって広がるようにテーパーを設け、これらと当接する箱形接合金物６ａのウエブ３４も同様の角度でテーパーを設けてもよい。
【００３１】
また、図１０,１１に示すように、箱形接合金物６における上下のフランジ３１の外表面間のサイズは、セグメント３の桁高並びに中空箱状連結部材２ａのフランジ１９の厚みが考慮された上で調整されている。
【００３２】
このように、本発明では、周方向に互いに当接されている２つの箱形接合金物６ａを中空箱形状部材２ａにより同時に包み込むとともに、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０に挿入することによりこれらが脱出しないように係合させる。また、箱形接合金物６ａの外面と中空箱形状部材２ａの内面とを接触させることで強度の観点においても優れた特性を出すことが可能となる。
【００３３】
このように、図１〜図３の連結構造によると、中空箱形状部材２ａが箱形状接合金物６ａを包み込むことにより両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、この第１の雄雌嵌合部により、接触部の面圧により、セグメント間に作用する曲げ、引張り荷重に対してセグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力を、及びリング間の継手部に作用するせん断耐力に対して設計上必要な耐力を発揮させることができる。さらに、一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０とを互いに係合させることにより第２の雄雌嵌合部を形成することができ、この第２の雄雌嵌合部によって、セグメントリングの継手部に作用する引っ張り荷重に対して、所定の設計耐力を確保することができる。また、中空箱形状部材２ａは、箱形状接合金物６ａに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００３４】
接合金物６には、箱形接合金物６ａの他に、Ｈ形状、Ｃ形状等がある。図４、図５には、接合金物６をＨ形接合金物６ｂで構成した例を示し、図４は斜視図、図５は断面図である。Ｈ形接合金物６ｂは、図１におけるセグメント本体３ａの角部の凹部７に配設される。Ｈ形接合金物６ｂは、ウエブ２３とフランジ２２とから構成されていて、ウエブ２３の前面には一方向挿入型ジョイト雌材１０が固着されている。Ｈ形接合金物６ｂのウエブ２３面の向きは、セグメント間継手として高い強度を発揮させるために、セグメント桁高方向と一致するようにすることが望ましい。また、Ｈ形接合金物６ｂのフランジ２２は中空箱状連結部材２ａのウエブ２０と接するようにすることが望ましい。
【００３５】
また、Ｌ形の凹部７に配置するＨ形接合金物６ｂとセグメント本体３ａとの固着手段は溶接またはボルト接合など任意でよい。例えば、図２０に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、Ｈ形接合金物６ｂのウエブ２３の背面にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設する。これにより、引っ張り抵抗力を増加させることができ、箱形接合金物６ａをセグメント本体３ａに強固に固着することが可能となる。
【００３６】
Ｈ形接合金物６ｂは、周方向に隣接するセグメント本体３ａの端部同士を突き合わせることにより、各Ｈ形接合金物６ｂのフランジ２２の側面同士が当接する。このとき各Ｈ形接合金物６ｂとＬ形の凹部７の側面との間には中空箱状連結部材２ａのウエブ２０が嵌合できる幅の間隙８が形成されている。Ｈ形接合金物６ｂが嵌合する中空箱状連結部材２ａの構造は図１と同じである。
【００３７】
このＨ形接合金物６ｂにおいても、セグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４に近接させることにより、中空箱形状部材２ａが２つのＨ形接合金物６ｂを同時に包み込むように嵌合する。またこれと同時に、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０へ挿入させることにより、これらが互いに脱出しないように係合することが可能となる。このとき、中空箱形状部材２ａのウエブ２０は、２つのＨ形接合金物６ｂの外面とＬ形の凹部７の側面との間隙８に挿入されることになる。
【００３８】
このように、中空箱形状部材２ａが周方向に隣接する２つのＨ形接合金物６ｂを同時に包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、さらに一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０が係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間及びリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。また、中空箱形状部材２ａは、Ｈ形接合金物６ｂに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００３９】
図６、図７は、接合金物６がＣ形対向接合金物６ｃで構成された例を示し、図６は斜視図、図７は平面図である。Ｃ形接合金物６ｃは、ウエブ２４とフランジ２５とから構成される２つのＣ形部材６ｃ−１の溝部を向い合わせてその端部を取り付け板１８の前側面に溶接して構成される。溝部が向かい合う２つのＣ形部材６ｃ−１の中間部において取り付け板１８の前面には一方向挿入型ジョイト雌材１０が固着されている。また、図２１に示すように取り付け板１８の背面にはアンカー筋２８が設けてあり、このアンカー筋２８をコンクリートに埋設することにより、Ｃ形接合金物８がセグメント本体３ａの角部のＬ形の凹部７に固着される。
【００４０】
Ｃ形接合金物６ｃは、周方向に隣接するセグメント３の端部同士を突き合わせることにより、各々のＣ形部材６ｃ−１のウエブ２５の側面同士が当接する。このとき各Ｃ形接合金物６ｃとＬ形の凹部７の側面との間には中空箱形状連結部材２ａのウエブ２０が嵌合できる幅の間隙８が形成されている。Ｃ形接合金物６ｃが嵌合する中空箱状連結部材２ａの構造は図１と同じである。
【００４１】
このＣ形接合金物６ｃにあっても、セグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４に近接させることにより、中空箱形状部材２ａが周方向に当接している２つのＣ形接合金物６ｃを同時に包み込むように嵌合する。またこれと同時に、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０へ挿入することにより、これらが互いに脱出しないように係合することが可能となる。
【００４２】
また、Ｃ形接合金物６ｃのウエブ２５外面は、中空箱形状部材２ａのウエブ２０内面と接するように設ける。このとき中空箱形状部材２ａのウエブ２０は、２つのＣ形接合金物６Ｃの外面とＬ形の凹部７の側面との間の間隙８を介して挿入されることになり、これによりＣ形接合金物６ｃへ嵌合されることになる。
【００４３】
このように中空箱形状部材２ａがＣ形接合金物６ｃを包み込むことによって第１の雄雌嵌合部が形成され、さらに一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０が係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間およびリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。また、中空箱形状部材２ａは、Ｃ形接合金物６ｃに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００４４】
図１〜図９の各実施形態において、中空箱状連結部材２ａと接合金物６との連結手段として、各図に示すように、一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０を係合させることが望ましい。この構成であると、連結部材２と接合金物６を近接することでジョイト雄材９とジョイト雌材１０をワンタッチで係合することができ、作業効率を大幅に向上させることができる。また、これに伴って、本発明に係るセグメントの連結構造をシールドトンネルに対しても適用できる途を切り開くことができる。
【００４５】
この一方向挿入型ジョイトとしては、例えば特開平１１−３１６９８や、特開２００４−７６５１８に開示されているオス継手をメス継手に挿入した後、オス継手がメス継手から抜け出すのを防止する機構が付いているものを使用することが望ましい。このため、本発明では、上述した一方向挿入型ジョイト雄材９とジョイト雌材１０につき、かかる機能を具備させるようにしてもよい。
【００４６】
一方向挿入型ジョイト雄材９の取り付け位置は、セグメント運搬時における便宜を図るべく、図１０に示すように連結部材のウエブ２０に取り付けることが望ましい。また、一方向挿入型ジョイト雄材９は、図１１に示すようにフランジ１１にも取り付けるようにしてもよい。
【００４７】
また図１０は、連結部材２の他の実施形態として、背面にウエブ２０を有し、この背面ウエブ２０の溝部側前面に一方向挿入型ジョイト雄材９の基端を固着した雄ジョイント付きＣ形状連結部材２ｂをも示す。ウエブ２０の背面は主桁１の側面に溶接またはボルト接合にて固着する。なお、ウエブ２０を一体に有する前面が開口した箱形でもよい（図を省略する）。また、図１０において、接合金物６は６面が閉じた箱形状接合金物６ｄで構成し、前面のウエブ３４にジョイント雄材挿入孔を開設し、その内側に一方向挿入型ジョイト雌材１０を固着した例を示す。この実施形態においても、Ｃ形状連結部材２ｂの上下のフランジ１９が箱形状接合金物６ｄの上下のフランジ２４を包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、かつ、一方向挿入型ジョイト雄材９がジョイト雌材１０に係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成される。この形成された第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間とリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。
【００４８】
図１１は、図１０に示すＣ形状連結部材２ｂにおいて、そのフランジ先端に第２の一方向挿入型ジョイト雄材９の基端を固着するとともに、これに対応して、後行リング５におけるセグメント３にも前記第２のジョイト雄材９を係合させるための第２の一方向挿入型ジョイト雌材１０を設けた例を示す。他の構成は図１０の継手部と同じである。
【００４９】
図１１の実施形態においても、Ｃ形状連結部材２ｂの上下のフランジ１９が箱形状接合金物６ｄの上下のフランジ３１を包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、かつ、ウエブ２５とフランジ２４に設けた一方向挿入型ジョイト雄材９が相対するセグメント３の一方向挿入型ジョイト雌材１０と係合することで形成される第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間とリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。
【００５０】
また、図１〜図９の各実施形態における中空箱状連結部材２ａの大きさは、次の条件を満たすように構成する。すなわち、図１８に示すように、中空箱形状部材２ａ等の連結部材２の大きさは、引っ張り荷重に対して、フランジ１９の厚み×幅Ｗ×２（上下の両フランジ）×素材引っ張り耐力＞引っ張り荷重となるように設ける。また、Ｌの寸法は、一方向挿入型ジョイント９、１０が装着できる最低限長さとする。また、継手部に作用する曲げ荷重に対しては、図８、図９のように連結部材２ａに添接板１７が溶接等で一体化して取り付けられている場合は、上下フランジ１９と添接板１７よりなるコ字状断面の断面２次モーメントが、曲げ荷重に抵抗するために必要な断面２次モーメント以上となるよう、フランジ板厚×幅Ｗを決定する。特に連結部において、セグメント本体と同等の曲げ耐力を発揮させるためには、セグメント幅方向で片方に取り付ける連結材の断面２次モーメントをセグメント本体の略１／２以上とする。添接板１７が取り付けられていない場合は、連結材の上下フランジ１９は隣接リングのセグメント主桁に溶接等で一体化して取り付けられるため、上下フランジ１９が一体化しているとして、上下フランジ１９による断面２次モーメントが、曲げ荷重に抵抗するために必要な断面２次モーメント以上となるよう、フランジ板厚×幅Ｗを決定する。
【００５１】
次に、図１２以降は、連結部材２と接合金物６をボルトで摩擦接合または支圧接合することでセグメント間とリング間の継手を構成する例を示す。図１２の実施形態では、セグメント間継手とリング間継手が、セグメント幅方向の両側面の中央部に設けたＣ形状連結部材２ｃと、セグメント周方向の両端部に設けた接合金物６ｅとから構成されている。Ｃ形状連結部材２ｃはウエブ２０を主桁１の側面に溶接またはボルト接合にて固着して構成する。接合金物６ｅは、上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置して構成される。Ｃ形状連結部材２ｃのフランジ１９と接合金物６ｅの上下２枚の鋼板にはボルト挿入孔１２が形成されている。セグメントの平坦性を確保するために、Ｃ形状連結部材２Ｃのフランジ外面のボルト挿入孔には、ボルト頭部がセグメント面外方向に飛び出さないよう座刳りを設ける。
【００５２】
接合金物６ｅとセグメント本体３ａとの固着手段は任意でよいが、例えば、図２３に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、接合金物６ｅの端縁にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設することにより引っ張り抵抗力を向上して、接合金物６ｅをセグメント本体３ａに強固に固着できる。また、接合金物６ｅは、上下２枚の鋼板を平行に配置する代わりに、図２２に示すようにＣ形鋼のウエブを補強金物３３の側面に固着してもよい。
【００５３】
図１２の継手構造において、後行リング５における周方向に隣接するセグメント３同士を近接させることで、図１２のように隣接の接合金物６ｅを突き合せたうえ、この接合金物６ｅを相対する先行リング４におけるセグメント３のＣ形状連結部材２ｃの上下フランジ１９の内側に嵌め合わせ、フランジ１９と鋼板のボルト挿入孔１２に接合ボルトを挿入しナットに締結することで、隣接リングの千鳥配置の継手部を摩擦接合で連結することができる。また、このとき、先行リング４における周方向に隣接するセグメント３の２つの接合金物６ｅを後行リング５のＣ形状連結部材２ｃの上下フランジ１９の内側に嵌め合わせ、フランジ１９と鋼板のボルト挿入孔１２に接合ボルトを挿入しナットに締結することで、隣接リングの千鳥配置の継手部を摩擦接合で連結することができる。前記のボルト挿入孔１２にはセグメントの平坦性を確保するために、接合ボルトの頭部がセグメント面外に飛び出さないように、座刳りを設けることが好ましい。
【００５４】
図１２の継手部において、Ｃ形状連結部材２ｃと接合金物６ｅがボルト１１により摩擦接合または支圧接合していることで、セグメント間継手に作用する引っ張りと曲げ荷重に抵抗すると共に、Ｃ形状連結部材のフランジ面と接合金物６ｅのフランジ面とが当接していることで、リング間に発生するせん断力に抵抗し、セグメント間継手とリング間継手の両機能を兼用している。摩擦または支圧接合用のボルト１１の本数は、引っ張り荷重及び曲げ荷重によってフランジに発生する引っ張り荷重に耐えられる数を用いる。
【００５５】
図１３は、連結部材２を、図１２におけるＣ形状連結部材２ｃに代えてこれを断面Ｈ形状連結部材２ｄで構成した例を示す。このＨ形状連結部材２ｄは、ウエブ２０の側面を主桁１の外側面に溶接すると共に、上下のフランジ１９の半分をセグメント本体３ａ内に埋設する構成とする。このＨ形状連結部材２ｄを用いることによって、連結部材の曲げ強度が向上する。図１４は、連結部材２を、上下に鋼板を平行に配置してなる連結部材２ｅで構成した例を示す。この連結部材２ｅは主桁１の外側の上下縁に２枚の鋼板を平行に溶接して構成するとよい。連結部材２ｅを用いることによって連結部材の部材重量を減らすことができると共に、上下の鋼板は一体となって、曲げ荷重に抵抗できる。
【００５６】
図１５は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態では、セグメントの両側面の中央部に設ける連結部材２を、複数の雌ねじ孔１３を設けた鋼板連結部材２ｆで構成する。ナットまたは袋ナットを主桁の裏側の雌ねじ孔１３の位置に取り付ける。これに対応してセグメント周方向の両端部に設ける接合金物６をボルト挿入孔１２を有する鋼板接合金物６ｆで構成する。セグメント３の角部にはＬ形の凹部７によりセグメント上面が開口した作業用の空洞２１が形成されている。凹部７の前面位置に配置の鋼板接合金物６ｆの側面は蓋板１４で閉じられている。この蓋板１４は継手板を延長させ、継手板と兼用としてもよい。図２４に示すようにボルト締結用の空洞２１を形成するために、簡易な薄板のボックス２９を鋼板接合金物６ｆの背面に接着材または、点付け溶接程度で取り付けてもよい。また、セグメント本体３ａの角部のＬ形の凹部７の一側に沿って設ける鋼板接合金物６ｆは、その側端部を延長して図２４に示すように主桁１の端部に溶接またはボルト締結にて固着する。
【００５７】
図１５の実施形態において、後行リング５におけるセグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４におけるセグメント３に近接させる。これにより鋼板接合金物６ｆを鋼板連結部材２ｆと当接させることができる。次に、作業用の空洞２１の側からボルト（雄ねじ部材）を鋼板接合金物６ｆのボルト挿入孔１２に挿入して前方に突出させたうえ、鋼板連結部材２ｆの雌ねじ孔１３に締結することで、先行リング４と後行リング５におけるセグメント３を千鳥配置に結合できる。
【００５８】
図１５の継手構造においても、鋼板連結部材２ｆが鋼板接合金物６ｆと当接すると同時に、ボルトをナットに締結することで、鋼板連結部材２ｆと鋼板接合金物６ｆが摩擦接合している。これにより、セグメント間継手に作用する引っ張りと曲げ荷重に抵抗すると共に、リング間に発生するせん断力に抵抗することができ、所定の設計耐力を確保することが出来る。また、鋼板連結部材２ｆは、後行リング５における周方向に隣接するセグメント３を同時に連結できる。また、鋼板連結部材２ｆと鋼板接合金物６ｆは摩擦接合させたときセグメント３の外形内に収まるように設けることができるのでセグメント３の平坦性を確保することができる。
【００５９】
また、図１６、図１７に示すように、先行リング４のセグメント３における主桁１の前面に配設した鋼板連結部材２ｆを、主桁１の後面からボルト１１が貫通するように設け、前記鋼板連結部材２ｆを図１５における鋼板接合金物６ｆと当接したうえ、ボルト１１をボルト挿入孔１２に挿通し、鋼板接合金物６ｆの内側の作業用の空洞２１の側でナットを締結することで、図１５と同様に先行リング４と後行リング５のセグメント３を連結できる。ボルト１１は、予め鋼板連結部材２ｆに取り付け固定しておき、セグメント継手締結時に、ナットを締め付けることが好ましい。
【００６０】
図１２〜図１７に実施形態に示す継手構造は、次の条件を満たすように構成する。すなわち、連結部材２においては、設計引張り荷重に耐えられるように、摩擦接合または支圧接合それぞれに対してボルト１１の強度、直径、本数を決定する。ボルト１１の配置方法に関しては、例えば、「道路橋示方書・同解説 鋼橋編（社団法人 日本道路協会）」に示されているように、ボルト挿入孔１２の径は、ボルト直径に応じて施工誤差を吸収するためにボルト呼び径に３ｍｍ加えた値とし、ボルト間隔は、規定されているボルトの最小間隔から最大間隔までの間とし、ボルト１１と連結部材２との縁端距離は、縁端部が破壊しないよう規定にある最小縁端距離以上とする。連結部材２のセグメント周方向の必要最低長さは、上記のボルトの孔の径、ボルト間隔、ボルトと連結部材端部との縁端距離の累計とする。
【００６１】
また、前記の各実施形態において、連結部材２と接合金物６は、溶接またはボルト接合にて主桁１に固定し、または、図１９、図２０、図２１〜図２３において、アングル状の金物３３によって主桁１に段差ができる部分にアンカー筋２８で強固に固定する例を示したが、更に、図２５、図２６に示すようにアンカー筋の代わりにアングル状の金物３３の背面にガセットプレート３０を設け、このガセットプレート３０を介してアングル状の金物３３をセグメント本体３ａに固着すると共に、この補強したアングル状の金物３３に連結部材２や接合金物６を溶接してもよい。
【００６２】
本発明の施工手順としては、隣接する先行リング４と後行リング５のセグメント継手が来る位置に予め連結部材２を取り付けておく。連結部材２は、工場にて取り付けても構わないし、現場で取り付けても構わないが、予め隣接リングのセグメント主桁１に取り付けておくことが好ましい。
【００６３】
本発明は、ボックスカルーバートなどを構成するフラットなセグメントを組付ける場合の継手部に好適であるが、曲率をつけたセグメント及びリング継手に適用することは可能性である。また、実施形態を適宜設計変更して実施することは構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】セグメント継手部材として中空箱状連結部材と箱形接合金物を用いた態様を示す斜視図である。
【図２】図１の箱形接合金物の斜視図である。
【図３】図１の箱形接合金物の断面図である。
【図４】Ｈ形状接合金物の斜視図である。
【図５】Ｈ形状接合金物の断面図である。
【図６】Ｃ形状接合金物の斜視図である。
【図７】Ｃ形状接合金物の平面図である。
【図８】中空箱状連結部材の斜視図である。
【図９】中空箱状連結部材の正面図である。
【図１０】連結部材と接合金物の他の実施形態の側面図である。
【図１１】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の側面図である。
【図１２】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１３】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１４】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１５】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１６】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１７】図１６の連結部材の取り付け態様を示す平面図である。
【図１８】連結部材の長さ方向と幅方向の寸法で示される該連結部材の平面図である。
【図１９】図１の箱形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２０】図４のＨ形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２１】図６のＣ形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２２】Ｃ形鋼を用いてなる＝形状接合金物のセグメント本体への取り付け態様を示す平面図である。
【図２３】図１２に示す鋼板を用いてなる＝形状接合金物のセグメント本体へアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２４】図１５に示す鋼板接合金物のセグメント本体への取り付け態様を示す平面図である
【図２５】箱形接合金物を取り付けるセグメント主桁の補強構造を示す平面図である。
【図２６】箱形接合金物を取り付けるセグメント主桁の補強構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 主桁
２ 連結部材
２ａ 中空箱状連結部材
２ｂ 雄ジョイント付きＣ形状連結部材
２ｃ Ｃ形状連結部材
２ｄ Ｈ形状連結部材
２ｅ 連結部材
２ｆ 鋼板連結部材
３ セグメント
３ａ セグメント本体
４ 先行リング
５ 後行リング
６ 接合金物
６ａ 箱形状接合金物
６ｂ Ｈ形状接合金物
６ｃ Ｃ形状接合金物
６ｄ 箱形状接合金物
６ｅ 接合金物
６ｆ 鋼板接合金物
７ 凹部
８ 間隙
９ 一方向挿入型ジョイト雄材
１０ 一方向挿入型ジョイト雌材
１１ ボルト
１２ ボルト挿入孔
１３ 雌ねじ孔
１４ 蓋板
１７ 添接板
１８ 取り付け板
１９ 中空箱状連結部材またはＣ形状連結部材のフランジ
２０ 中空箱状連結部材またはＣ形状連結部材のウエブ
２１ 鋼板接合金物の背面の空洞
２２ Ｈ形状接合金物のフランジ
２３ Ｈ形状接合金物のウエブ
２４ Ｃ形状接合金物のフランジ
２５ Ｃ形状接合金物のウエブ
２７ 継手板
２８ アンカー筋
２９ 空洞を形成するための金物
３０ ガセットプレート
３１ 箱形接合金物のフランジ
３２ 挿入孔
３３ アングル状金物
３４ 箱形接合金物のウエブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道、鉄道、地下河川等のトンネル覆工用セグメントや、ボックスカルバートなどを構築するセグメントの連結構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
下水道、鉄道、地下河川等のトンネルをシールド工法によって建設する場合、円弧状のセグメントを多数連結することによりこれを構築する。このようなトンネル覆工に使用されるセグメントや、ボックスカルバート等に使用されるセグメントには、鋼製セグメント、鋼−コンクリートの合成セグメント、コンクリートセグメント等が適用される。これらのセグメントには継手部が設けられている。この継手部は、一般にセグメントのコンクリート中にアンカー鉄筋を介して固定されるものであり、この継手部を介して多数のセグメントを周方向と軸方向に連結してトンネルやボックスカルバートが構築されることになる。従ってこの継手部は、セグメントを用いた施工を行う上で特に重要な役割を果たすものであり、従来において数多くの提案がされている。
【０００３】
従来提案されている継手構造も改良の主眼点は種々異なっている。例えば、（１）継手部の構造を簡潔にすることを主な改良点とするもの、（２）継手部の止水性を向上することを主な改良点とするもの、（３）継手部の連結操作を容易にすることを主な改良点とするもの、（４）継手部の強度をセグメント本体と同程度に向上することを主な改良点とするもの、（５）前記の複数の点を同時に改良することを主な改良点とするもの等がある。また、この改良技術も、鋼製セグメント、鋼−コンクリートの合成セグメント、コンクリートセグメントによっておのずから構造が相異している。
【０００４】
従来、この種のセグメント連結構造に関しては、特許文献１、２が提案されている。
【０００５】
特許文献１には、コンクリートセグメントにおいて、セグメント本体及び継手部ともに強度と剛性のアップを図るための継手構造として、セグメント本体の円周方向の両端に断面略リップ溝状の連結溝部を設け、円周方向に隣り合うセグメントの連結溝部に跨って接合キーをセグメント面外方向（トンネル軸方向）から挿入するセグメントの連結構造が開示されている。このセグメントの連結構造において、セグメント端部に設置された継ぎ手金具につき、鉄骨部材端の側面部に複数本の取付ボルトによって直接ボルト止めし、かかる継ぎ手金具をダクタイル鋳鉄製とすることにより、強度と剛性を向上させることが可能となる。また、セグメントどうしの接合に関しても、かかる接合キーを介して簡単に行うことができるというメリットもある。
【０００６】
特許文献２は、大断面、大深度、地下河川等大きな曲げモーメントや引張力が作用する場合に有効な合成セグメントの継手に関するものであり、継手部がセグメント本体と同等の強度および剛性を有する構造が開示されている。そして、高剛性、高耐力のセグメント継手を実現する方法として、セグメントの内空側鋼板の側縁に周方向に隣り合うセグメント継手を跨ぐように内側が開いた箱状の補強部材を配置して、前記の内空側鋼板にボルト接合する構成が開示されている。
【特許文献１】特開平８−１８４２９６号公報
【特許文献２】特開平７−６２９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に開示されているセグメントの連結構造では、Ｈ形またはＩ形に形成された接合キーによって隣り合うセグメントが連結され、Ｈ形またはＩ形に形成された接合キーの中間部がウエブとしての役割をなしている。このため継手部に曲げ荷重が作用したときに前記ウエブで曲げに抵抗することになり、セグメント継手部における断面２次モーメントを効率的に大きくできず不経済であった。継手の曲げ耐力を増加させるためには、接合キーの板厚を増やさねばならず非経済的である。また、単に連結穴に接合キーを挿入するだけで、機械的に接合キーがセグメント継手部に固定されておらず、傾斜配置した場合などに接合キーが連結溝部から抜け落ちる可能性があり、この点の改善要請が高まっていた。
【０００８】
特許文献２に開示のセグメントの連結構造では、セグメントの内空側鋼板に配置した箱状の補強部材がセグメントの内空側に出っ張り、セグメント内面の平坦性を確保できないという問題がある。また、箱状の補強部材の背面側（つまり地山側）に形成される凹部にグラウトを注入する必要があり、施工コストと手間がかかるという問題があった。
【０００９】
本発明は、セグメントのリング継手部が引っ張り荷重や曲げ荷重に対してセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力を有する構成とし、しかも、構成が簡潔でかつ継手部がセグメントの面外に出張らず、セグメントの平坦性を確保できるように構成することで従来の問題点を解決したセグメントの連結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】
【００１０】
本発明者は、上述した課題を解決するとともに、さらに〔１〕セグメントの継手部の強度を向上、〔２〕継手部に作用する曲げ荷重に対する抵抗の向上、〔３〕構造の簡潔化、〔３〕施工性の向上を図るべく、セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部が外部に露出した接合金物を固定すると共に、セグメント間とリング間の連結機能を有する連結部材を設け、該連結部材を、隣接リングにおいて周方向に隣接するセグメントを跨いで配置し、前記各セグメントに設けられた接合金物に連結してなるセグメントの連結構造を発明した。
【００１１】
即ち、第１の発明は、セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部を外部に露出させた接合金物を固定すると共に、セグメント間の連結機能を有する連結部材を設け、周方向に隣接するセグメントを跨いで該連結部材を配置するとともに、前記各セグメントに設けられた接合金物にこれを連結してなることを特徴とする。
【００１２】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記連結部材は、隣接する先行リングと後行リングの接合部側に取り付けられていることを特徴とする。
【００１３】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、接合金物との接合部側が開口する中空箱形状で構成され、その内面が前記接合金物の外面と接すると共に、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、第４の発明は、第３の発明において、前記連結部材は、その内面が箱形またはＣ形またはＨ形状からなる接合金物の外面と接するとともに、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする。
【００１５】
また、第５の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、フランジおよびウエブを有するＣ形状部材であり、又は上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置することで構成され、前記連結部材と接合金物は、互いにボルトにて締結されることを特徴とする。
【００１６】
また、第６の発明は、第１発明〜５のいずれかのセグメントの連結構造において、前記連結部材の断面２次モーメントが、セグメント本体の断面２次モーメントの略１／２以上であることを特徴とする。
【００１７】
また、第７の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材は、板状で構成され、セグメント間継手としての板状の接合金物と摩擦接合にて締結されていることを特徴とする。
【００１８】
また、第８の発明は、第１〜第６の発明において、前記連結部材並びに前記接合金物は、ボルトまたは一方向挿入型ジョイントとで連結されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第９の発明は、第１〜第８の発明において、前記連結部材並びにこれに取り付けられるセグメントは、溶接又は摩擦接合により互いに結合されてなることを特徴とする。
【００２０】
また、第１０の発明は、第１〜第９の発明において、前記連結部材及び／又は前記接合金物は、形鋼からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によると、セグメントの連結構造を、一方の継手部材としてセグメント幅方向端部に係合部が外部に露出した接合金物を固定し、他方の継手部材として前記接合金物に接続する連結部材を設け、該連結部材を、周方向に隣接するセグメントを跨いで配置し、かつ各セグメントに設けられた前記接合金物に連結して構成したので、断面２次モーメントの大きい前記連結部材によるセグメント間の連結が可能となり、継手部の連結構造が、セグメント本体と同等の剛性、強度を発揮し、継手部に作用する引張りおよび曲げ荷重に強固に抵抗でき、かつ、連結部材はセグメント継手とリング継手を兼用でき、部材点数を減らすことができ構造が簡潔である。また、リング継手を別途セグメント側面部に設ける必要が無いため、セグメントの加工手間を省略できる。連結部材は、予めセグメントに取り付けておくことで、連結部材を別途運搬する必要がなく、セグメント組み立て時の加工手間を少なくできる。さらに、セグメント継手部でのセグメント面外方向に凹凸がなく、セグメントの平坦性を確保できる。このように本発明は、従来に比べ施工性と製作面で優れたセグメント継手部の連結構造を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２３】
図１〜図２６は、本発明の実施形態を示す。まず、図１〜図３を参照して本発明の基本構成を説明する。図１は複数のセグメント３をリングに組むと共にトンネル軸方向に千鳥に配置で連結する場合の各セグメントの継手部を示し、図において矢印Ａがトンネル軸方向を、Ｂが周方向を示す。図１の左に先行リング４におけるセグメント３を示し、図の右側に後行リング５におけるセグメント３の周方向の連結態様を示す。セグメント３は、主桁１と継手板２７とスキンプレート（図示省略）からなる鋼殻にコンクリートを充填した合成セグメントとして構成されている。
【００２４】
本発明ではセグメント３を千鳥配置で連結するための継手において、その継手部材を連結部材２、及び連結部材２と係合する接合金物６で構成する点に特徴がある。ここで接合金物６は、セグメント３の幅方向の両端部に設けられ、かつ連結部材２と係合する継手部材である。また連結部材２は、連接するリング間に跨って配設され、かつ周方向に隣接する２つの接合金物６と係合する継手部材である。従って、連結部材２は、連接するリング間を連結するリング間継手としての機能と、周方向のセグメント３を連結するセグメント継手としての機能を兼用することになる。以下、連結部材２と接合金物６における各種形態を説明する。
【００２５】
図１〜図３には、周囲の４辺がフランジ１９とウエブ２０で取り囲まれ接合面が開口した中空箱形状連結部材２ａで構成された例が示されている。また、接合金物６は、６面が閉じた箱形接合金物６ａで構成された例が図示されている。図２は箱形接合金物６ａの斜視図、図３は同断面図である。
【００２６】
図１において、中空箱状連結部材２ａは、セグメント主桁１の側面部で、かつ軸方向の中央部に設けられる。中空箱状連結部材２ａは、上下左右の４辺に沿って鋼板からなるフランジ１９とウエブ２０が設けられ、その後端が主桁１に溶接にて固着されている。従って、中空箱状連結部材２ａの内側には前面が開口した中空部が形成されている。
【００２７】
中空箱状連結部材２ａはリング間継手としても機能することから、該リング継手として所定のせん断耐力を確保するためには、図８、図９に示すように中空部の後端位置において、添接板１７をフランジ１９とウエブ２０の端縁に固着し、添接板１７と主桁１を貫通するボルト１１により、中空箱状連結部材２ａを主桁１に摩擦接合で固着する。必要に応じて、添接板端部を隅肉溶接し、せん断力作用方向の耐力を増加させてもいい。中空箱状連結部材２ａを構成する上側のフランジ１９における外表面から下側のフランジ１９における外表面までのサイズは、セグメントの桁高と略同一とする。これにより、セグメントの主桁１における平坦性を確保することができ、さらにはセグメント継手部の強度をも確保することが可能となる。
【００２８】
また、中空箱状連結部材２ａの中空部に位置するように一方向挿入型ジョイト雄材９が設けられ、その基端が添接板１７の表面に固着されている。なお、継手部の強度を確保するために、中空箱状連結部材２ａをセグメント幅方向両端部に設けるようにしてもよい。
【００２９】
箱形接合金物６ａは、セグメント本体３ａの角部をＬ形に切り欠いて形成した凹部７に配置される。凹部７は主桁１の周方向の端部を切り欠くと共に、主桁１の内側に充填されるコンクリート部を凹ませて形成する。箱形接合金物６ａは、図２、図３に示すように、鋼板で構成され６面が閉じた角筒体からなり、Ｌ形の凹部７に配設したときセグメントの角部外形から飛び出さないように設けられる。また箱形接合金物６ａの前面ウエブ３４には、挿入孔３２と一方向挿入型ジョイト雌材９が設けてある。Ｌ形の凹部７において、箱形接合金物６ａとセグメント本体３ａとの固着手段は溶接またはボルト接合など任意でよいが、例えば、図１９に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、箱形接合金物６ａの背面のフランジ３１にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設することにより引っ張り抵抗力を増加させ、箱形接合金物６ａをセグメント本体３ａに強固に固着することが可能となる。
【００３０】
図１において、後行リング５の周方向に隣接するセグメント３を突き合わせることにより、周方向に２つの箱形接合金物６ａが隣接するので、この状態で先行リング４のセグメント３に近づけることにより、２つの箱形接合金物６ａを中空箱状連結部材２ａ内に嵌合することが可能となる。このとき、２つの箱形接合金物６ａとＬ形の凹部７の側面との間に中空箱状連結部材２ａのウエブ２０が嵌入できる幅の間隙８が形成されている。従って、中空箱状連結部材２ａのウエブ２０は、この間隙８を介して２つの箱形接合金物６ａの外側に嵌り込ませることが可能となる。また中空箱状連結部材２ａの箱形接合金物６ａへの挿入を容易にするために、中空箱状連結部材２ａの両側のウエブ２０端部間距離が開口部に向かって広がるようにテーパーを設け、これらと当接する箱形接合金物６ａのウエブ３４も同様の角度でテーパーを設けてもよい。
【００３１】
また、図１０,１１に示すように、箱形接合金物６における上下のフランジ３１の外表面間のサイズは、セグメント３の桁高並びに中空箱状連結部材２ａのフランジ１９の厚みが考慮された上で調整されている。
【００３２】
このように、本発明では、周方向に互いに当接されている２つの箱形接合金物６ａを中空箱形状部材２ａにより同時に包み込むとともに、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０に挿入することによりこれらが脱出しないように係合させる。また、箱形接合金物６ａの外面と中空箱形状部材２ａの内面とを接触させることで強度の観点においても優れた特性を出すことが可能となる。
【００３３】
このように、図１〜図３の連結構造によると、中空箱形状部材２ａが箱形状接合金物６ａを包み込むことにより両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、この第１の雄雌嵌合部により、接触部の面圧により、セグメント間に作用する曲げ、引張り荷重に対してセグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力を、及びリング間の継手部に作用するせん断耐力に対して設計上必要な耐力を発揮させることができる。さらに、一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０とを互いに係合させることにより第２の雄雌嵌合部を形成することができ、この第２の雄雌嵌合部によって、セグメントリングの継手部に作用する引っ張り荷重に対して、所定の設計耐力を確保することができる。また、中空箱形状部材２ａは、箱形状接合金物６ａに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００３４】
接合金物６には、箱形接合金物６ａの他に、Ｈ形状、Ｃ形状等がある。図４、図５には、接合金物６をＨ形接合金物６ｂで構成した例を示し、図４は斜視図、図５は断面図である。Ｈ形接合金物６ｂは、図１におけるセグメント本体３ａの角部の凹部７に配設される。Ｈ形接合金物６ｂは、ウエブ２３とフランジ２２とから構成されていて、ウエブ２３の前面には一方向挿入型ジョイト雌材１０が固着されている。Ｈ形接合金物６ｂのウエブ２３面の向きは、セグメント間継手として高い強度を発揮させるために、セグメント桁高方向と一致するようにすることが望ましい。また、Ｈ形接合金物６ｂのフランジ２２は中空箱状連結部材２ａのウエブ２０と接するようにすることが望ましい。
【００３５】
また、Ｌ形の凹部７に配置するＨ形接合金物６ｂとセグメント本体３ａとの固着手段は溶接またはボルト接合など任意でよい。例えば、図２０に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、Ｈ形接合金物６ｂのウエブ２３の背面にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設する。これにより、引っ張り抵抗力を増加させることができ、箱形接合金物６ａをセグメント本体３ａに強固に固着することが可能となる。
【００３６】
Ｈ形接合金物６ｂは、周方向に隣接するセグメント本体３ａの端部同士を突き合わせることにより、各Ｈ形接合金物６ｂのフランジ２２の側面同士が当接する。このとき各Ｈ形接合金物６ｂとＬ形の凹部７の側面との間には中空箱状連結部材２ａのウエブ２０が嵌合できる幅の間隙８が形成されている。Ｈ形接合金物６ｂが嵌合する中空箱状連結部材２ａの構造は図１と同じである。
【００３７】
このＨ形接合金物６ｂにおいても、セグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４に近接させることにより、中空箱形状部材２ａが２つのＨ形接合金物６ｂを同時に包み込むように嵌合する。またこれと同時に、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０へ挿入させることにより、これらが互いに脱出しないように係合することが可能となる。このとき、中空箱形状部材２ａのウエブ２０は、２つのＨ形接合金物６ｂの外面とＬ形の凹部７の側面との間隙８に挿入されることになる。
【００３８】
このように、中空箱形状部材２ａが周方向に隣接する２つのＨ形接合金物６ｂを同時に包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、さらに一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０が係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間及びリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。また、中空箱形状部材２ａは、Ｈ形接合金物６ｂに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００３９】
図６、図７は、接合金物６がＣ形対向接合金物６ｃで構成された例を示し、図６は斜視図、図７は平面図である。Ｃ形接合金物６ｃは、ウエブ２４とフランジ２５とから構成される２つのＣ形部材６ｃ−１の溝部を向い合わせてその端部を取り付け板１８の前側面に溶接して構成される。溝部が向かい合う２つのＣ形部材６ｃ−１の中間部において取り付け板１８の前面には一方向挿入型ジョイト雌材１０が固着されている。また、図２１に示すように取り付け板１８の背面にはアンカー筋２８が設けてあり、このアンカー筋２８をコンクリートに埋設することにより、Ｃ形接合金物８がセグメント本体３ａの角部のＬ形の凹部７に固着される。
【００４０】
Ｃ形接合金物６ｃは、周方向に隣接するセグメント３の端部同士を突き合わせることにより、各々のＣ形部材６ｃ−１のウエブ２５の側面同士が当接する。このとき各Ｃ形接合金物６ｃとＬ形の凹部７の側面との間には中空箱形状連結部材２ａのウエブ２０が嵌合できる幅の間隙８が形成されている。Ｃ形接合金物６ｃが嵌合する中空箱状連結部材２ａの構造は図１と同じである。
【００４１】
このＣ形接合金物６ｃにあっても、セグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４に近接させることにより、中空箱形状部材２ａが周方向に当接している２つのＣ形接合金物６ｃを同時に包み込むように嵌合する。またこれと同時に、一方向挿入型ジョイト雄材９を一方向挿入型ジョイト雌材１０へ挿入することにより、これらが互いに脱出しないように係合することが可能となる。
【００４２】
また、Ｃ形接合金物６ｃのウエブ２５外面は、中空箱形状部材２ａのウエブ２０内面と接するように設ける。このとき中空箱形状部材２ａのウエブ２０は、２つのＣ形接合金物６Ｃの外面とＬ形の凹部７の側面との間の間隙８を介して挿入されることになり、これによりＣ形接合金物６ｃへ嵌合されることになる。
【００４３】
このように中空箱形状部材２ａがＣ形接合金物６ｃを包み込むことによって第１の雄雌嵌合部が形成され、さらに一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０が係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間およびリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。また、中空箱形状部材２ａは、Ｃ形接合金物６ｃに嵌合したときセグメントの外形内に収まるので、セグメント３の平坦性を確保することができる。
【００４４】
図１〜図９の各実施形態において、中空箱状連結部材２ａと接合金物６との連結手段として、各図に示すように、一方向挿入型ジョイト雄材９と一方向挿入型ジョイト雌材１０を係合させることが望ましい。この構成であると、連結部材２と接合金物６を近接することでジョイト雄材９とジョイト雌材１０をワンタッチで係合することができ、作業効率を大幅に向上させることができる。また、これに伴って、本発明に係るセグメントの連結構造をシールドトンネルに対しても適用できる途を切り開くことができる。
【００４５】
この一方向挿入型ジョイトとしては、例えば特開平１１−３１６９８や、特開２００４−７６５１８に開示されているオス継手をメス継手に挿入した後、オス継手がメス継手から抜け出すのを防止する機構が付いているものを使用することが望ましい。このため、本発明では、上述した一方向挿入型ジョイト雄材９とジョイト雌材１０につき、かかる機能を具備させるようにしてもよい。
【００４６】
一方向挿入型ジョイト雄材９の取り付け位置は、セグメント運搬時における便宜を図るべく、図１０に示すように連結部材のウエブ２０に取り付けることが望ましい。また、一方向挿入型ジョイト雄材９は、図１１に示すようにフランジ１１にも取り付けるようにしてもよい。
【００４７】
また図１０は、連結部材２の他の実施形態として、背面にウエブ２０を有し、この背面ウエブ２０の溝部側前面に一方向挿入型ジョイト雄材９の基端を固着した雄ジョイント付きＣ形状連結部材２ｂをも示す。ウエブ２０の背面は主桁１の側面に溶接またはボルト接合にて固着する。なお、ウエブ２０を一体に有する前面が開口した箱形でもよい（図を省略する）。また、図１０において、接合金物６は６面が閉じた箱形状接合金物６ｄで構成し、前面のウエブ３４にジョイント雄材挿入孔を開設し、その内側に一方向挿入型ジョイト雌材１０を固着した例を示す。この実施形態においても、Ｃ形状連結部材２ｂの上下のフランジ１９が箱形状接合金物６ｄの上下のフランジ２４を包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、かつ、一方向挿入型ジョイト雄材９がジョイト雌材１０に係合することにより第２の雄雌嵌合部が形成される。この形成された第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間とリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。
【００４８】
図１１は、図１０に示すＣ形状連結部材２ｂにおいて、そのフランジ先端に第２の一方向挿入型ジョイト雄材９の基端を固着するとともに、これに対応して、後行リング５におけるセグメント３にも前記第２のジョイト雄材９を係合させるための第２の一方向挿入型ジョイト雌材１０を設けた例を示す。他の構成は図１０の継手部と同じである。
【００４９】
図１１の実施形態においても、Ｃ形状連結部材２ｂの上下のフランジ１９が箱形状接合金物６ｄの上下のフランジ３１を包み込むことによって両部材間で第１の雄雌嵌合部が形成され、かつ、ウエブ２５とフランジ２４に設けた一方向挿入型ジョイト雄材９が相対するセグメント３の一方向挿入型ジョイト雌材１０と係合することで形成される第２の雄雌嵌合部が形成され、この第１と第２の雄雌嵌合部によって、セグメント間とリング間の継手部に作用する引っ張り荷重と曲げ荷重とせん断荷重に対して、セグメント本体３ａと同程度の高剛性、高耐力または設計上必要な耐力を発揮させることができる。
【００５０】
また、図１〜図９の各実施形態における中空箱状連結部材２ａの大きさは、次の条件を満たすように構成する。すなわち、図１８に示すように、中空箱形状部材２ａ等の連結部材２の大きさは、引っ張り荷重に対して、フランジ１９の厚み×幅Ｗ×２（上下の両フランジ）×素材引っ張り耐力＞引っ張り荷重となるように設ける。また、Ｌの寸法は、一方向挿入型ジョイント９、１０が装着できる最低限長さとする。また、継手部に作用する曲げ荷重に対しては、図８、図９のように連結部材２ａに添接板１７が溶接等で一体化して取り付けられている場合は、上下フランジ１９と添接板１７よりなるコ字状断面の断面２次モーメントが、曲げ荷重に抵抗するために必要な断面２次モーメント以上となるよう、フランジ板厚×幅Ｗを決定する。特に連結部において、セグメント本体と同等の曲げ耐力を発揮させるためには、セグメント幅方向で片方に取り付ける連結材の断面２次モーメントをセグメント本体の略１／２以上とする。添接板１７が取り付けられていない場合は、連結材の上下フランジ１９は隣接リングのセグメント主桁に溶接等で一体化して取り付けられるため、上下フランジ１９が一体化しているとして、上下フランジ１９による断面２次モーメントが、曲げ荷重に抵抗するために必要な断面２次モーメント以上となるよう、フランジ板厚×幅Ｗを決定する。
【００５１】
次に、図１２以降は、連結部材２と接合金物６をボルトで摩擦接合または支圧接合することでセグメント間とリング間の継手を構成する例を示す。図１２の実施形態では、セグメント間継手とリング間継手が、セグメント幅方向の両側面の中央部に設けたＣ形状連結部材２ｃと、セグメント周方向の両端部に設けた接合金物６ｅとから構成されている。Ｃ形状連結部材２ｃはウエブ２０を主桁１の側面に溶接またはボルト接合にて固着して構成する。接合金物６ｅは、上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置して構成される。Ｃ形状連結部材２ｃのフランジ１９と接合金物６ｅの上下２枚の鋼板にはボルト挿入孔１２が形成されている。セグメントの平坦性を確保するために、Ｃ形状連結部材２Ｃのフランジ外面のボルト挿入孔には、ボルト頭部がセグメント面外方向に飛び出さないよう座刳りを設ける。
【００５２】
接合金物６ｅとセグメント本体３ａとの固着手段は任意でよいが、例えば、図２３に示すようにＬ形の凹部７をアングル状の補強金物３３によって補強すると共に、接合金物６ｅの端縁にアンカー筋２８を設け、このアンカー筋２８を補強金物３３に貫通させたうえ中詰めコンクリートに埋設することにより引っ張り抵抗力を向上して、接合金物６ｅをセグメント本体３ａに強固に固着できる。また、接合金物６ｅは、上下２枚の鋼板を平行に配置する代わりに、図２２に示すようにＣ形鋼のウエブを補強金物３３の側面に固着してもよい。
【００５３】
図１２の継手構造において、後行リング５における周方向に隣接するセグメント３同士を近接させることで、図１２のように隣接の接合金物６ｅを突き合せたうえ、この接合金物６ｅを相対する先行リング４におけるセグメント３のＣ形状連結部材２ｃの上下フランジ１９の内側に嵌め合わせ、フランジ１９と鋼板のボルト挿入孔１２に接合ボルトを挿入しナットに締結することで、隣接リングの千鳥配置の継手部を摩擦接合で連結することができる。また、このとき、先行リング４における周方向に隣接するセグメント３の２つの接合金物６ｅを後行リング５のＣ形状連結部材２ｃの上下フランジ１９の内側に嵌め合わせ、フランジ１９と鋼板のボルト挿入孔１２に接合ボルトを挿入しナットに締結することで、隣接リングの千鳥配置の継手部を摩擦接合で連結することができる。前記のボルト挿入孔１２にはセグメントの平坦性を確保するために、接合ボルトの頭部がセグメント面外に飛び出さないように、座刳りを設けることが好ましい。
【００５４】
図１２の継手部において、Ｃ形状連結部材２ｃと接合金物６ｅがボルト１１により摩擦接合または支圧接合していることで、セグメント間継手に作用する引っ張りと曲げ荷重に抵抗すると共に、Ｃ形状連結部材のフランジ面と接合金物６ｅのフランジ面とが当接していることで、リング間に発生するせん断力に抵抗し、セグメント間継手とリング間継手の両機能を兼用している。摩擦または支圧接合用のボルト１１の本数は、引っ張り荷重及び曲げ荷重によってフランジに発生する引っ張り荷重に耐えられる数を用いる。
【００５５】
図１３は、連結部材２を、図１２におけるＣ形状連結部材２ｃに代えてこれを断面Ｈ形状連結部材２ｄで構成した例を示す。このＨ形状連結部材２ｄは、ウエブ２０の側面を主桁１の外側面に溶接すると共に、上下のフランジ１９の半分をセグメント本体３ａ内に埋設する構成とする。このＨ形状連結部材２ｄを用いることによって、連結部材の曲げ強度が向上する。図１４は、連結部材２を、上下に鋼板を平行に配置してなる連結部材２ｅで構成した例を示す。この連結部材２ｅは主桁１の外側の上下縁に２枚の鋼板を平行に溶接して構成するとよい。連結部材２ｅを用いることによって連結部材の部材重量を減らすことができると共に、上下の鋼板は一体となって、曲げ荷重に抵抗できる。
【００５６】
図１５は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態では、セグメントの両側面の中央部に設ける連結部材２を、複数の雌ねじ孔１３を設けた鋼板連結部材２ｆで構成する。ナットまたは袋ナットを主桁の裏側の雌ねじ孔１３の位置に取り付ける。これに対応してセグメント周方向の両端部に設ける接合金物６をボルト挿入孔１２を有する鋼板接合金物６ｆで構成する。セグメント３の角部にはＬ形の凹部７によりセグメント上面が開口した作業用の空洞２１が形成されている。凹部７の前面位置に配置の鋼板接合金物６ｆの側面は蓋板１４で閉じられている。この蓋板１４は継手板を延長させ、継手板と兼用としてもよい。図２４に示すようにボルト締結用の空洞２１を形成するために、簡易な薄板のボックス２９を鋼板接合金物６ｆの背面に接着材または、点付け溶接程度で取り付けてもよい。また、セグメント本体３ａの角部のＬ形の凹部７の一側に沿って設ける鋼板接合金物６ｆは、その側端部を延長して図２４に示すように主桁１の端部に溶接またはボルト締結にて固着する。
【００５７】
図１５の実施形態において、後行リング５におけるセグメント３の周方向端部を当接してなる後行リング５におけるセグメント３を先行リング４におけるセグメント３に近接させる。これにより鋼板接合金物６ｆを鋼板連結部材２ｆと当接させることができる。次に、作業用の空洞２１の側からボルト（雄ねじ部材）を鋼板接合金物６ｆのボルト挿入孔１２に挿入して前方に突出させたうえ、鋼板連結部材２ｆの雌ねじ孔１３に締結することで、先行リング４と後行リング５におけるセグメント３を千鳥配置に結合できる。
【００５８】
図１５の継手構造においても、鋼板連結部材２ｆが鋼板接合金物６ｆと当接すると同時に、ボルトをナットに締結することで、鋼板連結部材２ｆと鋼板接合金物６ｆが摩擦接合している。これにより、セグメント間継手に作用する引っ張りと曲げ荷重に抵抗すると共に、リング間に発生するせん断力に抵抗することができ、所定の設計耐力を確保することが出来る。また、鋼板連結部材２ｆは、後行リング５における周方向に隣接するセグメント３を同時に連結できる。また、鋼板連結部材２ｆと鋼板接合金物６ｆは摩擦接合させたときセグメント３の外形内に収まるように設けることができるのでセグメント３の平坦性を確保することができる。
【００５９】
また、図１６、図１７に示すように、先行リング４のセグメント３における主桁１の前面に配設した鋼板連結部材２ｆを、主桁１の後面からボルト１１が貫通するように設け、前記鋼板連結部材２ｆを図１５における鋼板接合金物６ｆと当接したうえ、ボルト１１をボルト挿入孔１２に挿通し、鋼板接合金物６ｆの内側の作業用の空洞２１の側でナットを締結することで、図１５と同様に先行リング４と後行リング５のセグメント３を連結できる。ボルト１１は、予め鋼板連結部材２ｆに取り付け固定しておき、セグメント継手締結時に、ナットを締め付けることが好ましい。
【００６０】
図１２〜図１７に実施形態に示す継手構造は、次の条件を満たすように構成する。すなわち、連結部材２においては、設計引張り荷重に耐えられるように、摩擦接合または支圧接合それぞれに対してボルト１１の強度、直径、本数を決定する。ボルト１１の配置方法に関しては、例えば、「道路橋示方書・同解説 鋼橋編（社団法人 日本道路協会）」に示されているように、ボルト挿入孔１２の径は、ボルト直径に応じて施工誤差を吸収するためにボルト呼び径に３ｍｍ加えた値とし、ボルト間隔は、規定されているボルトの最小間隔から最大間隔までの間とし、ボルト１１と連結部材２との縁端距離は、縁端部が破壊しないよう規定にある最小縁端距離以上とする。連結部材２のセグメント周方向の必要最低長さは、上記のボルトの孔の径、ボルト間隔、ボルトと連結部材端部との縁端距離の累計とする。
【００６１】
また、前記の各実施形態において、連結部材２と接合金物６は、溶接またはボルト接合にて主桁１に固定し、または、図１９、図２０、図２１〜図２３において、アングル状の金物３３によって主桁１に段差ができる部分にアンカー筋２８で強固に固定する例を示したが、更に、図２５、図２６に示すようにアンカー筋の代わりにアングル状の金物３３の背面にガセットプレート３０を設け、このガセットプレート３０を介してアングル状の金物３３をセグメント本体３ａに固着すると共に、この補強したアングル状の金物３３に連結部材２や接合金物６を溶接してもよい。
【００６２】
本発明の施工手順としては、隣接する先行リング４と後行リング５のセグメント継手が来る位置に予め連結部材２を取り付けておく。連結部材２は、工場にて取り付けても構わないし、現場で取り付けても構わないが、予め隣接リングのセグメント主桁１に取り付けておくことが好ましい。
【００６３】
本発明は、ボックスカルーバートなどを構成するフラットなセグメントを組付ける場合の継手部に好適であるが、曲率をつけたセグメント及びリング継手に適用することは可能性である。また、実施形態を適宜設計変更して実施することは構わない。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】セグメント継手部材として中空箱状連結部材と箱形接合金物を用いた態様を示す斜視図である。
【図２】図１の箱形接合金物の斜視図である。
【図３】図１の箱形接合金物の断面図である。
【図４】Ｈ形状接合金物の斜視図である。
【図５】Ｈ形状接合金物の断面図である。
【図６】Ｃ形状接合金物の斜視図である。
【図７】Ｃ形状接合金物の平面図である。
【図８】中空箱状連結部材の斜視図である。
【図９】中空箱状連結部材の正面図である。
【図１０】連結部材と接合金物の他の実施形態の側面図である。
【図１１】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の側面図である。
【図１２】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１３】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１４】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１５】連結部材と接合金物のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１６】連結部材のさらに他の実施形態の斜視図である。
【図１７】図１６の連結部材の取り付け態様を示す平面図である。
【図１８】連結部材の長さ方向と幅方向の寸法で示される該連結部材の平面図である。
【図１９】図１の箱形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２０】図４のＨ形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２１】図６のＣ形接合金物のセグメント本体へのアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２２】Ｃ形鋼を用いてなる＝形状接合金物のセグメント本体への取り付け態様を示す平面図である。
【図２３】図１２に示す鋼板を用いてなる＝形状接合金物のセグメント本体へアンカー筋による取り付け態様を示す平面図である。
【図２４】図１５に示す鋼板接合金物のセグメント本体への取り付け態様を示す平面図である
【図２５】箱形接合金物を取り付けるセグメント主桁の補強構造を示す平面図である。
【図２６】箱形接合金物を取り付けるセグメント主桁の補強構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
【００６５】
１ 主桁
２ 連結部材
２ａ 中空箱状連結部材
２ｂ 雄ジョイント付きＣ形状連結部材
２ｃ Ｃ形状連結部材
２ｄ Ｈ形状連結部材
２ｅ 連結部材
２ｆ 鋼板連結部材
３ セグメント
３ａ セグメント本体
４ 先行リング
５ 後行リング
６ 接合金物
６ａ 箱形状接合金物
６ｂ Ｈ形状接合金物
６ｃ Ｃ形状接合金物
６ｄ 箱形状接合金物
６ｅ 接合金物
６ｆ 鋼板接合金物
７ 凹部
８ 間隙
９ 一方向挿入型ジョイト雄材
１０ 一方向挿入型ジョイト雌材
１１ ボルト
１２ ボルト挿入孔
１３ 雌ねじ孔
１４ 蓋板
１７ 添接板
１８ 取り付け板
１９ 中空箱状連結部材またはＣ形状連結部材のフランジ
２０ 中空箱状連結部材またはＣ形状連結部材のウエブ
２１ 鋼板接合金物の背面の空洞
２２ Ｈ形状接合金物のフランジ
２３ Ｈ形状接合金物のウエブ
２４ Ｃ形状接合金物のフランジ
２５ Ｃ形状接合金物のウエブ
２７ 継手板
２８ アンカー筋
２９ 空洞を形成するための金物
３０ ガセットプレート
３１ 箱形接合金物のフランジ
３２ 挿入孔
３３ アングル状金物
３４ 箱形接合金物のウエブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部を外部に露出させた接合金物を固定すると共に、セグメント間の連結機能を有する連結部材を設け、周方向に隣接するセグメントを跨いで該連結部材を配置するとともに、前記各セグメントに設けられた接合金物に該連結部材を連結してなることを特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
前記連結部材は、隣接する先行リングと後行リングの接合部側に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの連結構造。
【請求項３】
前記連結部材は、接合金物との接合部側が開口する中空箱形状で構成され、その内面が前記接合金物の外面と接すると共に、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載のセグメントの連結構造。
【請求項４】
前記連結部材は、その内面が箱形またはＣ形またはＨ形状からなる接合金物の外面と接するとともに、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のセグメントの連結構造。
【請求項５】
前記連結部材は、フランジおよびウエブを有するＣ形状部材であり、又は上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置することで構成され、
前記連結部材と接合金物は、互いにボルトにて締結され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連結構造。
【請求項６】
前記連結部材の断面２次モーメントが、セグメント本体の断面２次モーメントの略１／２以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項７】
前記連結部材は、板状で構成され、セグメント間継手としての板状の接合金物と摩擦接合にて締結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連結構造。
【請求項８】
前記連結部材並びに前記接合金物は、ボルトまたは一方向挿入型ジョイントとで連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項９】
前記連結部材並びにこれに取り付けられるセグメントは、溶接又は摩擦接合により互いに結合されてなることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項１０】
前記連結部材及び／又は前記接合金物は、形鋼からなることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項１】
セグメント部材を継手部材を用いてトンネル周方向と軸方向に連結してなる構造物におけるセグメントの連結構造において、セグメント間の継手部材としてセグメント幅方向両側に連結部材との係合部を外部に露出させた接合金物を固定すると共に、セグメント間の連結機能を有する連結部材を設け、周方向に隣接するセグメントを跨いで該連結部材を配置するとともに、前記各セグメントに設けられた接合金物に該連結部材を連結してなることを特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
前記連結部材は、隣接する先行リングと後行リングの接合部側に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載のセグメントの連結構造。
【請求項３】
前記連結部材は、接合金物との接合部側が開口する中空箱形状で構成され、その内面が前記接合金物の外面と接すると共に、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項１または２記載のセグメントの連結構造。
【請求項４】
前記連結部材は、その内面が箱形またはＣ形またはＨ形状からなる接合金物の外面と接するとともに、これを覆うように取り付けられていることを特徴とする請求項３記載のセグメントの連結構造。
【請求項５】
前記連結部材は、フランジおよびウエブを有するＣ形状部材であり、又は上下２枚の鋼板を間隔を明けて略平行に配置することで構成され、
前記連結部材と接合金物は、互いにボルトにて締結され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連結構造。
【請求項６】
前記連結部材の断面２次モーメントが、セグメント本体の断面２次モーメントの略１／２以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項７】
前記連結部材は、板状で構成され、セグメント間継手としての板状の接合金物と摩擦接合にて締結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連結構造。
【請求項８】
前記連結部材並びに前記接合金物は、ボルトまたは一方向挿入型ジョイントとで連結されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項９】
前記連結部材並びにこれに取り付けられるセグメントは、溶接又は摩擦接合により互いに結合されてなることを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項１０】
前記連結部材及び／又は前記接合金物は、形鋼からなることを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【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２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【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２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００６−２９１５１７（Ｐ２００６−２９１５１７Ａ）
【公開日】平成１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１１１６５６（Ｐ２００５−１１１６５６）
【出願日】平成１７年４月８日（２００５．４．８）
【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１８年１０月２６日（２００６．１０．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月８日（２００５．４．８）
【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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