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２０の主桁１と継手板５に連結部材固定板３を固着すると共に、周方向に隣接するセグメント２０の継手板５同士を突き合わせたうえ、各連結部材固定板３に設けた連結部材挿入用開口部４と継手板５に設けた連結部材挿入用開口部４ａに、セグメント２０の内縁側と外縁側の一方または両方からＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９を連結部材固定板３にボルト９にて摩擦接合したことを特徴とする。
【解決手段】セグメント２０の主桁１と継手板５に連結部材固定板３を固着すると共に、周方向に隣接するセグメント２０の継手板５同士を突き合わせたうえ、各連結部材固定板３に設けた連結部材挿入用開口部４と継手板５に設けた連結部材挿入用開口部４ａに、セグメント２０の内縁側と外縁側の一方または両方からＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９を連結部材固定板３にボルト９にて摩擦接合したことを特徴とする。
【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の覆工内壁を構築するための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〜特許文献４などが提案されている。
【０００５】
特許文献１には、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では、セグメント端部に設置された継ぎ手金具を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ている。また、前記継ぎ手金具をダクタイル鋳鉄製とすることにより、継手部の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には、トンネルの周方向と軸方向にそれぞれ延びる主桁と継手板を有する鋼製セグメント同士を接合する際、主桁と継手プレートが高力ボルトにて取り付けられ、継手板がトンネル周方向に貫通する複数の短ボルトで接合させる継手構造が開示されている。この継手構造において、鋼製セグメントを接合するボルトの引張耐力を品質・保証して、鋼製セグメント同士を確実・強固に接合でき、かつ高い止水性を保持できるというメリットもある。
【０００７】
特許文献３には、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。また、セグメント本体と同程度の高剛性、高耐力のセグメント継手を実現する方法として、セグメント内縁側にセグメント継手を跨ぐように蓋を被せる方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、陸上カルバートボックスを構築するために用いられる鋼−コンクリート合成ブロックの継手構造において、継手部でのズレ耐力を向上させるために、摩擦接合式ボルトと引張り接合式ボルトを組み合わせたセグメント継手構造が開示されている。前記の構造により、カルバートボックスの施工時間およびコストの削減とともに、継手部でのズレ耐力を向上できるというメリットもある。
【特許文献１】特開平８−１８４２９６号公報
【特許文献２】特開２０００−８０８９２号公報
【特許文献３】特開平７−６２９８８号公報
【特許文献４】特開２００４−３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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対抗することになり、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。
【００１０】
また、特許文献２に開示されているセグメントの連結構造は、継手プレートをセグメント内で水平移動させて、連結する隣接セグメントと架け渡しているため、内部にコンクリート打設している場合は適用できない。また、セグメント内部の加工が複雑になる。さらに、継手プレートは板状をなしているので、効率的に断面２次モーメントを確保できず、不経済である。
【００１１】
特許文献３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。
【００１２】
特許文献４に開示のセグメントの連結構造では、セグメント本体と同等の曲げ耐力を実現するためには、水平フランジの板厚を増す必要があり、必要な鋼材量が増え、効率的に曲げ荷重に対処できない。
【００１３】
そこで本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたものであり、継手部が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すると共に、継手部がセグメント本体の面外に出張らず、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】
【００１４】
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耐力の向上、〔３〕構造の簡潔化、〔３〕施工性の向上、〔４〕止水性の向上を図るべく、前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合したセグメントの連結構造を発明した。
【００１５】
即ち、第１の発明は、鋼殻内にコンクリートを充填してなる複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物の前記セグメントの連結構造において、前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記各継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記連結部材は、Ｔ字形連結部材またはＬ字形連結部材または、広幅フランジに複数のウエブを設けてなる複数ウエブ一体形の連結部材で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材に形鋼を用いることを特徴とする。
【００１８】
また、第４の発明は、第１〜第３の発明において、連結部材固定板と接する側の前記連結部材のフランジ外面に止水材が貼着されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第５の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントのスキンプレートの内側に連結部材受け材が固着されてなり、セグメントの内縁側に設けた前記連結部材固定板の連結部材挿入用開口部から挿入される前記連結部材のウエブ先端を前記連結部材受け材に当接したことを特徴とする。
【００２０】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されていることを特徴とする。
また、第７の発明は、第５の発明において、前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されたうえ、ウエブ先端と連結部材受け材とがボルト接合されていることを特徴とする。
【００２１】
また、第８の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側の連結部材固定板に設けられた連結部材挿入用開口部に挿入したことを特徴とする。
【００２２】
また、第９の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側のウエブの先端と突き合わせたことを特徴とする。
【００２３】
また、第１０の発明は、第１〜第９の発明において、主桁とスキンプレートと継手板と連結部材固定板とで囲まれる連結部材のウエブ挿入部が空洞とされ、またはウエブ挿入用の間隙を形成して中詰めコンクリートが充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るセグメントの連結構造は、周方向に隣接するセグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各セグメントに固着した連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合した。それにより本発明の連結部材は、ウエブとフランジによって断面２次モーメントを確保でき、継手部に作用する曲げに対して高耐力、高剛性の継手を実現することができると共に、せん断荷重、引っ張り荷重に対しても強度を増すことができる。また本発明によると、セグメント表面に突出物がなく、平坦性を確保できるセグメントの連結構造が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２６】
まず、図１〜図６に示す実施形態について説明する。図１はセグメント継手部の斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の平面図、図４は連結部材固定板の平面図、図５はＴ字形連結部材の斜視図、図６はL字形連結部材の斜視図である。
【００２７】
本実施形態は、図５に示すＴ字形連結部材７や、図６に示すL字形連結部材１２等の連結部材と、この連結部材を固定するための図４に示す連結部材固定板３を組み合わせて継手部を構成した点に特徴がある。このようにＴ字形連結部材７等の連結部材と連結部材固定板３を組み合わせて継手部を構成することにより、該継手部に作用するせん断荷重と引っ張り荷重と曲げ荷重に対して、継手部がセグメント本体と同程度の高剛性と高耐力を有する構成にできる。
【００２８】
以下、順に説明する。前記の各図には、主桁１と継手板５とスキンプレート２とからなる鋼殻に中詰めコンクリート６を充填してなる合成セグメントが示されている。なお、中詰めコンクリート６は図１にのみ示され、他の図ではコンクリートは省略して図示されている。Ｔ字形連結部材７は、図５に示すようにウエブ１７とフランジ１９とからＴ字状に構成されている。また、Ｌ字形連結部材１２は、図６示すようにフランジ１９とウエブ１７とからＬ字状に構成されている。前記の各フランジ１９にはボルト挿入孔１０が設けられている。
【００２９】
連結部材固定板３は、図４に示すように矩形の鋼板で構成されており、セグメントの製作時に、予めセグメント本体の主桁１、継手板５に溶接にて固着されている。図４によって連結部材固定板３の形状を説明すると、その幅（W）は、セグメント本体と略同じ幅、つまり両側の主桁１に届く長さに設けられる。また、連結部材固定板３の長さ（L）は、その一端縁２５をセグメント２０の継手板５に当接して配置したとき、セグメント周方向一端側から他端側に向けて所定の長さに設けてある。この長さ（L）は、連結部材固定板３をセグメント２０の主桁１と継手板５に固着したときに、該連結部材固定板３が継手部に作用する引っ張りや曲げ荷重に対して必要な強度を確保できる長さに設けられる。また前記の長さ（L）は、連結部材固定板３の板厚等との関係で適切な長さに調整される。また、連結部材固定板３の一端縁２５から他端縁２６にかけて、所定の幅で所定の長さの連結部材挿入用開口部４が複数条所定の間隔を明けて平行に設けられている。連結部材挿入用開口部４の両側にはボルト挿入孔１０が穿孔されている。
【００３０】
図１、図３に示すように、連結部材固定板３の一端縁２５が、継手板５の内空側の内側縁に当接するように配置される。したがって、連結部材挿入用開口部４の開口端は継手板５の内面に臨むように配置されている。連結部材固定板３の一端縁２５と継手板５は、溶接にて固定されると共に、連結部材固定板３の両側縁と主桁１の内側縁が溶接にて固定される。継手板５には、連結部材挿入用開口部４ａが設けられている。この連結部材挿入用開口部４ａは、連結部材固定板３の側から所定の深さに設けてあり、連結部材固定板３をセグメント本体に固定したとき連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａが連通する。連結部材固定板３の外面に露出する面には、必要に応じて防食加工が施される。
【００３１】
そして、図１、図３に示すように周方向に隣接するセグメント２０の端部同士を当接させたとき、両セグメントの継手板５における連結部材挿入用開口部４ａ同士が連通する。またこのとき、前記連結部材挿入用開口部４ａを介して、両セグメント２０における各連結部材固定板３の連結部材挿入用開口部４同士が連通する。この状態で、図５に示すＴ字形連結部材７のウエブ１７を、周方向に隣接するセグメントの各々の連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａに挿入できる。Ｌ字形連結部材１２の場合も前記と同様である。
【００３２】
Ｔ字形連結部材７のウエブ１７を連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａへ挿入するのは、連結部材固定板３の外面側から行う。また、連結部材固定板３の外面には、図２に示すように、連結部材固定板３が配置される部位に、該連結部材固定板３のフランジ１９の厚み分の凹部２１が形成されている。フランジ１９は、この凹部２１に位置して連結部材固定板３から出っ張らず、連結部材固定板３外面の平坦性が確保される。
【００３３】
Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のようにセパレート形の連結部材をセグメント幅方向に間隔をおいて用いる場合において、連結部材固定板３に前記の凹部２１を設けない場合は、Ｔ字形連結部材７等のフランジ１９が連結部材固定板３の外面に出っ張り、連結部材固定板３と連結部材のフランジ１９とで囲まれる部分に空間ができる。この場合、空間部分には、線材または金網等を張り巡らしモルタルを流し込み、連結部材固定板３の平坦性を確保することで対処する。また、Ｔ字形連結部材７等のフランジ１９が主桁１高さから飛び出さず、そのフランジ１９の板厚により形成される空間が許容できる場合は、当該空間が許容できる方向からＴ字形連結部材７を挿入し、フランジ１９の外縁側の鋼材表面が露出する部分に必要に応じて、防食仕様を施すなどして対処する。
【００３４】
また、図２に示すように、スキンプレート２の内面には、Ｔ字形連結部材７のウエブ１７の先端１８が当接する連結部材受け材８が溶接にて固定される。連結部材受け材８は、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のウエブ１７が直接スキンプレート２に接触し、継手部が曲げ変形を受けた際、スキンプレート２が面外へはらみ出すのを防ぐためにスキンプレート２へ設置するものである。
【００３５】
連結部材受け材８には、図１７、図１８に示すように、位置決め溝１６を設けるのが望ましい。この位置決め溝１６にウエブ１７を係合させることによって、ウエブ１７の先端が確実に位置決めされるので、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に一層耐力を発揮させることができる。また、連結部材受け材８のスキンプレート２への溶接は、仮付け程度の最小限の溶接量とし、過大に溶接量を増やし、スキンプレート２の溶接歪が出ないようにするのがよい。また、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のウエブ１７の先端１８と連結部材受け材８の結合を確実にするために、図２０に示すようにウエブ１７の先端に雌ネジ２２を設けると共に、図２１に示すように連結部材受け材８にも位置決め溝１６の内外に貫通するボルト挿入孔１０を設けておくのが望ましい。そして、図１９に示すように、連結部材のウエブ１７の先端１８を位置決め溝１６に嵌合したうえ、連結部材受け材８の後側からボルト挿入孔１０を通して雌ネジ２２にボルト９を螺合することにより、連結部材のウエブ１７と連結部材受け材８をしっかりと固定できる。これによりＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２は、継手部に作用する引っ張り荷重や曲げ荷重に対してより大きな耐力を発揮することができる。
【００３６】
Ｔ字形連結部材７の連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａへの挿入方法は、次のように行う。図１、図３に示すように、トンネル周方向に隣接するセグメント２０の継手板５を突き合わせることにより、それぞれの継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材３の連結部材挿入用開口部４とが連通する。次に、Ｔ字形連結部材７またはＬ字形連結部材１２を、トンネル周方向に隣接するセグメント２０間に跨って配置し、そのウエブ１７を連結部材３の連結部材挿入用開口部４と継手板５の連結部材挿入用開口部４ａに挿入する。その後、ボルト９とナット２８によりＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のフランジ１９を連結部材固定板３に固定する。ナット２８は予め連結固定板３の裏側に溶接にて取り付けて置く。このようにボルト９とナット２８を介してＴ字形連結部材７またはＬ字形連結部材１２と連結部材固定板３を摩擦接合して継手部を構成する。これにより周方向に隣接するセグメント２０の継手部に作用する引張り荷重、曲げ荷重に対して、継手部がセグメント本体と同程度の高耐力、高剛性を有するように構成にできる。
【００３７】
Ｔ字形連結部材７は、図１、図３示すように、セグメント幅方向に荷重を分散させるため、複数所定の間隔を明けて設置することが望ましい。Ｌ字形連結部材１２も前記と同様に複数所定の間隔を明けて設置するとよい。また、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２は、形鋼を単独で用いるか、組み合わせて用いるとよく、このように形鋼を用いることでコスト低減が図れる。また、図５に示すＴ字形連結部材７を用いる場合は、Ｈ形鋼のウエブの中心を切断して用いれば、ビルドアップによらず安価に製造することができる。また、セグメントの平坦性を確保するために、ボルト取り付け部には、ボルトの頭部が面外に飛び出さないように、連結部材フランジ１９に座刳りを設けることが望ましい。
【００３８】
前記のように周方向に隣接するセグメント２０の継手部を跨って、かつ、継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材固定板３の連結部材挿入用開口部４にフランジを挿通するＴ字形連結部材７を用いることで、Ｔ字形連結部材７の断面２次モーメントをかせぎ、曲げに対して高耐力の継手を実現することができる。継手部にセグメント本体と同等の曲げ耐力、曲げ剛性を実現するためには、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９とウエブ１７の板厚、及びＴ字形連結部材７の数を適切に調整するのがよい。同一の鋼材量で安価に高耐力の継手を実現するためには、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９の厚みを増すのが望ましい。前記の事項はＬ字形連結部材１２の場合も同様に当てはまる。またセグメント本体と同等のせん断耐力を実現するためには、Ｌ字形連結部材１２またはＴ字形連結部材７あるいは後記の実施形態の連結部材におけるウエブの板厚を増すことが効果的である。このようにフランジとウエブが一体化した連結部材を用いることで、通常の板状の連結板を複数、フランジやウエブにばらばらに配置するよりも、効率的に連結部の補強が可能となる。
【００３９】
また、継手部の止水性を向上させるためには、図５、図６に示すように、Ｔ字形連結部材７及びＬ字形連結部材１２のフランジの内面にボルト挿入孔１０を取り囲むように止水材取り付け溝２３を設け、この溝２３に止水材１１を貼着するようにしてもよい。この際、ボルト頭部の下にワッシャー状の止水ゴムを挟むとより好適である。これによりＴ字形連結部材７のフランジ１９と連結部材固定板３のボルト挿入孔１０から水が浸入することがなくなり、継手部の止水性を向上させることが可能となる。
【００４０】
連結部材は、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２の他に、これらを連結して一体化した連結部材とすることもできる。その例を図７〜図１１に示す実施形態について説明する。各図には、複数ウエブ一体形の連結部材１３が示されている。この複数ウエブ一体形の連結部材１３は、広幅の１枚のフランジ１９に対して３枚のウエブ１７が一体に設けられている。フランジ１９には、ボルト挿入孔と止水材１１が設けられている。ボルト挿入孔１０は、図９のように、ウエブ１７間に１列設けてもよい。また、セグメントに作用する引張りまたは曲げ荷重が多大なときは、複数列のボルト９を使用できるよう、図１１のようにウエブ１７間において、複数列のボルト挿入孔１０をフランジ１９に設けてもよい。
【００４１】
この実施形態においても、複数ウエブ一体形の連結部材１３の各ウエブ１７を、図７、図８に示すように、周方向に隣接するセグメント２０における各継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材挿入用開口部４に挿入し、ボルト９を介して複数ウエブ一体形の連結部材１３と連結部材固定板３とを摩擦接合する。これによりトンネル周方向に隣接するセグメントの継手部に作用する引張り荷重、曲げ荷重、せん断荷重に対して、継手部の強度がセグメント本体と同程度に構成できる。
【００４２】
複数ウエブ一体形の連結部材１３は、広幅のフランジ１９であるので、該フランジの面積が増大する分、連結部材１３の剛性を増すことができ、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に比べて、継手部の耐力を増すうえで有利である。また、セグメント２０の両側の主桁１に延びる広幅のフランジ１９を用いることで、この広幅のフランジ１９と連結部材固定板３の外面との段差による空間をなくすることができて、セグメント外面の平坦性を確保するうえで、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に比べて有利である。なお、連結部材のセグメント継手部への取り付け作業を容易にするうえでは、図９に示す複数ウエブ一体形の連結部材１３よりも、図５、図６に示すＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２などの個別形の連結部材を用いることが望ましい。
【００４３】
また、セグメント２０の継手部において、セグメント周方向に軸力が卓越する場合は、図１２に示すように、継手板５と主桁１とスキンプレート２と連結部材固定板３とで囲まれてなるウエブ挿入部２４に中詰めコンクリート６を充填した構造とする。この場合は、継手板５と主桁１とスキンプレート２からなる鋼殻内に中詰めコンクリート６を充填する際、連結部材の各ウエブ１７が挿入できるだけの幅狭の間隙を形成するように中詰めコンクリート６を充填しておく。また、軸力が卓越しない場合は、図１４、図１５に示すように、ウエブ挿入部２４に中詰めコンクリートを打設せず空洞のままにしておいてもよい。この場合、図に示すように鋼殻内に中詰めコンクリート境界板１５を設けておき、中詰めコンクリート６がウエブ挿入部２４に廻り込まないようにして空洞を残しておく。このようにすることで連結部材のウエブ１７挿入用の開口部の加工手間を省略できる。
【００４４】
図２２と図２３は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態によると、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。図２３の継手構造にあっては、セグメント２０の内縁側及び外縁側の両側に連結部材固定板３を設ける。さらに、この内縁側と外縁側の連結部材固定板３に開口した連結部材挿入用開口部４からそれぞれ形状の等しいＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、その先端１８を相手側の連結部材挿入用開口部４に挿入する。前記の構成にするため連結部材挿入用開口部４は、２枚のウエブ１７が同時に挿入できる開口部幅に設けておく。さらに、連結部材固定板３とＴ字形連結部材７のフランジ１９をボルト９とナット２８で摩擦接合する。このように構成することで、断面中立軸を挟んで内外側が略同じ構造となり、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。前記の形態は、２つのＴ字形連結部材７のフランジ１９がセグメント桁高方向両端に配置されているのでセグメント継手部に作用する曲げ荷重が大きな場合に適している。
【００４５】
また、セグメント継手に作用する曲げ荷重が大きくない場合には、図２２に示す構造としてもよい。この場合はセグメントの内縁側及び外縁側の両側に連結部材固定板３を設ける。そして、各連結部材固定板３に開口した連結部材挿入用開口部４からそれぞれ形状の等しいＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、かつ、内縁側から挿入したＴ字形連結部材７のウエブ１７と外縁側から挿入したＴ字形連結部材７のウエブ１７の先端１８同士を突き合わせる。さらに連結部材固定板３とＴ字形連結部材７のフランジ１９をボルト９で摩擦接合する。このように構成することで、継手部は、断面中立軸を挟んで対称構造となり、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。
【００４６】
なお、図２２と図２３に示す構成において、隣接するＴ字形連結部材７のフランジ１９間には、そこに形成される空間を埋めるようにモルタル等の充填材２７が充填されている。これによりＴ字形連結部材７のフランジ１９と連結部材固定板３との間に形成される段差部が解消され外部の平坦性が確保される。
【００４７】
また、図２２と図２３においては、セグメント２０の内縁側と外縁側の両側からＴ字形連結部材７のウエブ１７を継手板５の連結部材挿入用開口部４ａに挿入することになる。このため、連結部材挿入用開口部４ａによって継手板５が分断されるが、断面剛性の大きいＴ字形連結部材７のウエブ１７とフランジ１９が周方向に隣接するセグメント間を跨いで配設されることで、継手部の高剛性、高耐力は十分に確保される。
【００４８】
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適用できる。また、実施形態を適宜設計変更して実施することはよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係るセグメント継手部の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】連結部材固定板の平面図である。
【図５】Ｔ字形連結部材の斜視図である。
【図６】Ｌ字形連結部材の斜視図である。
【図７】他の実施形態として、図９に示す広幅のフランジに複数のウエブを設けた複数ウエブ一体形の連結部材を用いたセグメント継手部の断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】複数ウエブ一体形でかつ単列のボルト挿入孔を設けた例の連結部材の斜視図である。
【図１０】複数ウエブ一体形の連結部材に組み合わせる連結部材固定板の平面図である。
【図１１】複数ウエブ一体形でかつ複数列のボルト挿入孔を設けた例の連結部材の斜視図である。
【図１２】連結部にコンクリートを中詰めする場合の連結部材装着前のセグメント継手部の斜視図である。
【図１３】図１２における継手板の正面図である。
【図１４】連結部にコンクリートを中詰めしない場合の連結部材装着前のセグメント継手部の斜視図である。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】中詰めコンクリート境界板の斜視図である。
【図１７】連結部材受け材の斜視図である。
【図１８】連結部材のウエブを連結部材受け材の溝に嵌合した態様の斜視図である。
【図１９】図２０の連結部材のウエブと図２１の連結部材受け材を組み合わせたセグメント継手部の平面図である。
【図２０】先端に雌ネジを有する連結部材のフランジの斜視図である。
【図２１】ボルト挿入孔を有する連結部材受け材の斜視図である。
【図２２】他の実施形態として、セグメントの内縁側及び外縁側から断面中立軸を挟んで対称となる連結部材を挿入部に挿入した態様のセグメント継手部の断面図である。
【図２３】他の実施形態として、セグメントの内縁側及び外縁側から同じ形状の連結部材を挿入部に挿入した態様のセグメント継手部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 主桁
２ スキンプレート
３ 連結部材固定板
４ 連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部
４ａ 継手板に設けた連結部材挿入用開口部
５ 継手板
６ 中詰めコンクリート
７ Ｔ字形連結部材
８ 連結部材受け材
９ ボルト
１０ ボルト挿入孔
１１ 止水材
１２ L字形連結部材
１３ 複数ウエブ一体形の連結部材
１４ 座刳り
１５ 中詰めコンクリート境界板
１６ 連結部材位置決め溝
１７ 連結部材のウエブ
１８ 連結部材のウエブの先端
１９ 連結部材のフランジ
２０ セグメント
２１ 凹部
２２ 雌ネジ
２３ 止水材取り付け溝
２４ ウエブ挿入部
２５ 一端縁
２６ 他端縁
２７ モルタル等の充填材
２８ ナット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、下水道、鉄道、地下河川等の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の覆工内壁を構築するための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〜特許文献４などが提案されている。
【０００５】
特許文献１には、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では、セグメント端部に設置された継ぎ手金具を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ている。また、前記継ぎ手金具をダクタイル鋳鉄製とすることにより、継手部の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には、トンネルの周方向と軸方向にそれぞれ延びる主桁と継手板を有する鋼製セグメント同士を接合する際、主桁と継手プレートが高力ボルトにて取り付けられ、継手板がトンネル周方向に貫通する複数の短ボルトで接合させる継手構造が開示されている。この継手構造において、鋼製セグメントを接合するボルトの引張耐力を品質・保証して、鋼製セグメント同士を確実・強固に接合でき、かつ高い止水性を保持できるというメリットもある。
【０００７】
特許文献３には、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。また、セグメント本体と同程度の高剛性、高耐力のセグメント継手を実現する方法として、セグメント内縁側にセグメント継手を跨ぐように蓋を被せる方法が開示されている。
【０００８】
特許文献４には、陸上カルバートボックスを構築するために用いられる鋼−コンクリート合成ブロックの継手構造において、継手部でのズレ耐力を向上させるために、摩擦接合式ボルトと引張り接合式ボルトを組み合わせたセグメント継手構造が開示されている。前記の構造により、カルバートボックスの施工時間およびコストの削減とともに、継手部でのズレ耐力を向上できるというメリットもある。
【特許文献１】特開平８−１８４２９６号公報
【特許文献２】特開２０００−８０８９２号公報
【特許文献３】特開平７−６２９８８号公報
【特許文献４】特開２００４−３１７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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対抗することになり、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。
【００１０】
また、特許文献２に開示されているセグメントの連結構造は、継手プレートをセグメント内で水平移動させて、連結する隣接セグメントと架け渡しているため、内部にコンクリート打設している場合は適用できない。また、セグメント内部の加工が複雑になる。さらに、継手プレートは板状をなしているので、効率的に断面２次モーメントを確保できず、不経済である。
【００１１】
特許文献３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。
【００１２】
特許文献４に開示のセグメントの連結構造では、セグメント本体と同等の曲げ耐力を実現するためには、水平フランジの板厚を増す必要があり、必要な鋼材量が増え、効率的に曲げ荷重に対処できない。
【００１３】
そこで本発明は、前記従来の問題点に鑑みて案出されたものであり、継手部が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すると共に、継手部がセグメント本体の面外に出張らず、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】
【００１４】
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耐力の向上、〔３〕構造の簡潔化、〔３〕施工性の向上、〔４〕止水性の向上を図るべく、前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合したセグメントの連結構造を発明した。
【００１５】
即ち、第１の発明は、鋼殻内にコンクリートを充填してなる複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物の前記セグメントの連結構造において、前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記各継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合したことを特徴とする。
【００１６】
また、第２の発明は、第１の発明において、前記連結部材は、Ｔ字形連結部材またはＬ字形連結部材または、広幅フランジに複数のウエブを設けてなる複数ウエブ一体形の連結部材で構成されていることを特徴とする。
【００１７】
また、第３の発明は、第１または第２の発明において、前記連結部材に形鋼を用いることを特徴とする。
【００１８】
また、第４の発明は、第１〜第３の発明において、連結部材固定板と接する側の前記連結部材のフランジ外面に止水材が貼着されていることを特徴とする。
【００１９】
また、第５の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントのスキンプレートの内側に連結部材受け材が固着されてなり、セグメントの内縁側に設けた前記連結部材固定板の連結部材挿入用開口部から挿入される前記連結部材のウエブ先端を前記連結部材受け材に当接したことを特徴とする。
【００２０】
また、第６の発明は、第５の発明において、前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されていることを特徴とする。
また、第７の発明は、第５の発明において、前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されたうえ、ウエブ先端と連結部材受け材とがボルト接合されていることを特徴とする。
【００２１】
また、第８の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側の連結部材固定板に設けられた連結部材挿入用開口部に挿入したことを特徴とする。
【００２２】
また、第９の発明は、第１〜第４の発明において、セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側のウエブの先端と突き合わせたことを特徴とする。
【００２３】
また、第１０の発明は、第１〜第９の発明において、主桁とスキンプレートと継手板と連結部材固定板とで囲まれる連結部材のウエブ挿入部が空洞とされ、またはウエブ挿入用の間隙を形成して中詰めコンクリートが充填されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るセグメントの連結構造は、周方向に隣接するセグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各セグメントに固着した連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合した。それにより本発明の連結部材は、ウエブとフランジによって断面２次モーメントを確保でき、継手部に作用する曲げに対して高耐力、高剛性の継手を実現することができると共に、せん断荷重、引っ張り荷重に対しても強度を増すことができる。また本発明によると、セグメント表面に突出物がなく、平坦性を確保できるセグメントの連結構造が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００２６】
まず、図１〜図６に示す実施形態について説明する。図１はセグメント継手部の斜視図、図２は、図１のＡ−Ａ断面図、図３は図１の平面図、図４は連結部材固定板の平面図、図５はＴ字形連結部材の斜視図、図６はL字形連結部材の斜視図である。
【００２７】
本実施形態は、図５に示すＴ字形連結部材７や、図６に示すL字形連結部材１２等の連結部材と、この連結部材を固定するための図４に示す連結部材固定板３を組み合わせて継手部を構成した点に特徴がある。このようにＴ字形連結部材７等の連結部材と連結部材固定板３を組み合わせて継手部を構成することにより、該継手部に作用するせん断荷重と引っ張り荷重と曲げ荷重に対して、継手部がセグメント本体と同程度の高剛性と高耐力を有する構成にできる。
【００２８】
以下、順に説明する。前記の各図には、主桁１と継手板５とスキンプレート２とからなる鋼殻に中詰めコンクリート６を充填してなる合成セグメントが示されている。なお、中詰めコンクリート６は図１にのみ示され、他の図ではコンクリートは省略して図示されている。Ｔ字形連結部材７は、図５に示すようにウエブ１７とフランジ１９とからＴ字状に構成されている。また、Ｌ字形連結部材１２は、図６示すようにフランジ１９とウエブ１７とからＬ字状に構成されている。前記の各フランジ１９にはボルト挿入孔１０が設けられている。
【００２９】
連結部材固定板３は、図４に示すように矩形の鋼板で構成されており、セグメントの製作時に、予めセグメント本体の主桁１、継手板５に溶接にて固着されている。図４によって連結部材固定板３の形状を説明すると、その幅（W）は、セグメント本体と略同じ幅、つまり両側の主桁１に届く長さに設けられる。また、連結部材固定板３の長さ（L）は、その一端縁２５をセグメント２０の継手板５に当接して配置したとき、セグメント周方向一端側から他端側に向けて所定の長さに設けてある。この長さ（L）は、連結部材固定板３をセグメント２０の主桁１と継手板５に固着したときに、該連結部材固定板３が継手部に作用する引っ張りや曲げ荷重に対して必要な強度を確保できる長さに設けられる。また前記の長さ（L）は、連結部材固定板３の板厚等との関係で適切な長さに調整される。また、連結部材固定板３の一端縁２５から他端縁２６にかけて、所定の幅で所定の長さの連結部材挿入用開口部４が複数条所定の間隔を明けて平行に設けられている。連結部材挿入用開口部４の両側にはボルト挿入孔１０が穿孔されている。
【００３０】
図１、図３に示すように、連結部材固定板３の一端縁２５が、継手板５の内空側の内側縁に当接するように配置される。したがって、連結部材挿入用開口部４の開口端は継手板５の内面に臨むように配置されている。連結部材固定板３の一端縁２５と継手板５は、溶接にて固定されると共に、連結部材固定板３の両側縁と主桁１の内側縁が溶接にて固定される。継手板５には、連結部材挿入用開口部４ａが設けられている。この連結部材挿入用開口部４ａは、連結部材固定板３の側から所定の深さに設けてあり、連結部材固定板３をセグメント本体に固定したとき連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａが連通する。連結部材固定板３の外面に露出する面には、必要に応じて防食加工が施される。
【００３１】
そして、図１、図３に示すように周方向に隣接するセグメント２０の端部同士を当接させたとき、両セグメントの継手板５における連結部材挿入用開口部４ａ同士が連通する。またこのとき、前記連結部材挿入用開口部４ａを介して、両セグメント２０における各連結部材固定板３の連結部材挿入用開口部４同士が連通する。この状態で、図５に示すＴ字形連結部材７のウエブ１７を、周方向に隣接するセグメントの各々の連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａに挿入できる。Ｌ字形連結部材１２の場合も前記と同様である。
【００３２】
Ｔ字形連結部材７のウエブ１７を連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａへ挿入するのは、連結部材固定板３の外面側から行う。また、連結部材固定板３の外面には、図２に示すように、連結部材固定板３が配置される部位に、該連結部材固定板３のフランジ１９の厚み分の凹部２１が形成されている。フランジ１９は、この凹部２１に位置して連結部材固定板３から出っ張らず、連結部材固定板３外面の平坦性が確保される。
【００３３】
Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のようにセパレート形の連結部材をセグメント幅方向に間隔をおいて用いる場合において、連結部材固定板３に前記の凹部２１を設けない場合は、Ｔ字形連結部材７等のフランジ１９が連結部材固定板３の外面に出っ張り、連結部材固定板３と連結部材のフランジ１９とで囲まれる部分に空間ができる。この場合、空間部分には、線材または金網等を張り巡らしモルタルを流し込み、連結部材固定板３の平坦性を確保することで対処する。また、Ｔ字形連結部材７等のフランジ１９が主桁１高さから飛び出さず、そのフランジ１９の板厚により形成される空間が許容できる場合は、当該空間が許容できる方向からＴ字形連結部材７を挿入し、フランジ１９の外縁側の鋼材表面が露出する部分に必要に応じて、防食仕様を施すなどして対処する。
【００３４】
また、図２に示すように、スキンプレート２の内面には、Ｔ字形連結部材７のウエブ１７の先端１８が当接する連結部材受け材８が溶接にて固定される。連結部材受け材８は、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のウエブ１７が直接スキンプレート２に接触し、継手部が曲げ変形を受けた際、スキンプレート２が面外へはらみ出すのを防ぐためにスキンプレート２へ設置するものである。
【００３５】
連結部材受け材８には、図１７、図１８に示すように、位置決め溝１６を設けるのが望ましい。この位置決め溝１６にウエブ１７を係合させることによって、ウエブ１７の先端が確実に位置決めされるので、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に一層耐力を発揮させることができる。また、連結部材受け材８のスキンプレート２への溶接は、仮付け程度の最小限の溶接量とし、過大に溶接量を増やし、スキンプレート２の溶接歪が出ないようにするのがよい。また、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のウエブ１７の先端１８と連結部材受け材８の結合を確実にするために、図２０に示すようにウエブ１７の先端に雌ネジ２２を設けると共に、図２１に示すように連結部材受け材８にも位置決め溝１６の内外に貫通するボルト挿入孔１０を設けておくのが望ましい。そして、図１９に示すように、連結部材のウエブ１７の先端１８を位置決め溝１６に嵌合したうえ、連結部材受け材８の後側からボルト挿入孔１０を通して雌ネジ２２にボルト９を螺合することにより、連結部材のウエブ１７と連結部材受け材８をしっかりと固定できる。これによりＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２は、継手部に作用する引っ張り荷重や曲げ荷重に対してより大きな耐力を発揮することができる。
【００３６】
Ｔ字形連結部材７の連結部材挿入用開口部４と連結部材挿入用開口部４ａへの挿入方法は、次のように行う。図１、図３に示すように、トンネル周方向に隣接するセグメント２０の継手板５を突き合わせることにより、それぞれの継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材３の連結部材挿入用開口部４とが連通する。次に、Ｔ字形連結部材７またはＬ字形連結部材１２を、トンネル周方向に隣接するセグメント２０間に跨って配置し、そのウエブ１７を連結部材３の連結部材挿入用開口部４と継手板５の連結部材挿入用開口部４ａに挿入する。その後、ボルト９とナット２８によりＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２のフランジ１９を連結部材固定板３に固定する。ナット２８は予め連結固定板３の裏側に溶接にて取り付けて置く。このようにボルト９とナット２８を介してＴ字形連結部材７またはＬ字形連結部材１２と連結部材固定板３を摩擦接合して継手部を構成する。これにより周方向に隣接するセグメント２０の継手部に作用する引張り荷重、曲げ荷重に対して、継手部がセグメント本体と同程度の高耐力、高剛性を有するように構成にできる。
【００３７】
Ｔ字形連結部材７は、図１、図３示すように、セグメント幅方向に荷重を分散させるため、複数所定の間隔を明けて設置することが望ましい。Ｌ字形連結部材１２も前記と同様に複数所定の間隔を明けて設置するとよい。また、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２は、形鋼を単独で用いるか、組み合わせて用いるとよく、このように形鋼を用いることでコスト低減が図れる。また、図５に示すＴ字形連結部材７を用いる場合は、Ｈ形鋼のウエブの中心を切断して用いれば、ビルドアップによらず安価に製造することができる。また、セグメントの平坦性を確保するために、ボルト取り付け部には、ボルトの頭部が面外に飛び出さないように、連結部材フランジ１９に座刳りを設けることが望ましい。
【００３８】
前記のように周方向に隣接するセグメント２０の継手部を跨って、かつ、継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材固定板３の連結部材挿入用開口部４にフランジを挿通するＴ字形連結部材７を用いることで、Ｔ字形連結部材７の断面２次モーメントをかせぎ、曲げに対して高耐力の継手を実現することができる。継手部にセグメント本体と同等の曲げ耐力、曲げ剛性を実現するためには、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９とウエブ１７の板厚、及びＴ字形連結部材７の数を適切に調整するのがよい。同一の鋼材量で安価に高耐力の継手を実現するためには、Ｔ字形連結部材７のフランジ１９の厚みを増すのが望ましい。前記の事項はＬ字形連結部材１２の場合も同様に当てはまる。またセグメント本体と同等のせん断耐力を実現するためには、Ｌ字形連結部材１２またはＴ字形連結部材７あるいは後記の実施形態の連結部材におけるウエブの板厚を増すことが効果的である。このようにフランジとウエブが一体化した連結部材を用いることで、通常の板状の連結板を複数、フランジやウエブにばらばらに配置するよりも、効率的に連結部の補強が可能となる。
【００３９】
また、継手部の止水性を向上させるためには、図５、図６に示すように、Ｔ字形連結部材７及びＬ字形連結部材１２のフランジの内面にボルト挿入孔１０を取り囲むように止水材取り付け溝２３を設け、この溝２３に止水材１１を貼着するようにしてもよい。この際、ボルト頭部の下にワッシャー状の止水ゴムを挟むとより好適である。これによりＴ字形連結部材７のフランジ１９と連結部材固定板３のボルト挿入孔１０から水が浸入することがなくなり、継手部の止水性を向上させることが可能となる。
【００４０】
連結部材は、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２の他に、これらを連結して一体化した連結部材とすることもできる。その例を図７〜図１１に示す実施形態について説明する。各図には、複数ウエブ一体形の連結部材１３が示されている。この複数ウエブ一体形の連結部材１３は、広幅の１枚のフランジ１９に対して３枚のウエブ１７が一体に設けられている。フランジ１９には、ボルト挿入孔と止水材１１が設けられている。ボルト挿入孔１０は、図９のように、ウエブ１７間に１列設けてもよい。また、セグメントに作用する引張りまたは曲げ荷重が多大なときは、複数列のボルト９を使用できるよう、図１１のようにウエブ１７間において、複数列のボルト挿入孔１０をフランジ１９に設けてもよい。
【００４１】
この実施形態においても、複数ウエブ一体形の連結部材１３の各ウエブ１７を、図７、図８に示すように、周方向に隣接するセグメント２０における各継手板５の連結部材挿入用開口部４ａと連結部材挿入用開口部４に挿入し、ボルト９を介して複数ウエブ一体形の連結部材１３と連結部材固定板３とを摩擦接合する。これによりトンネル周方向に隣接するセグメントの継手部に作用する引張り荷重、曲げ荷重、せん断荷重に対して、継手部の強度がセグメント本体と同程度に構成できる。
【００４２】
複数ウエブ一体形の連結部材１３は、広幅のフランジ１９であるので、該フランジの面積が増大する分、連結部材１３の剛性を増すことができ、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に比べて、継手部の耐力を増すうえで有利である。また、セグメント２０の両側の主桁１に延びる広幅のフランジ１９を用いることで、この広幅のフランジ１９と連結部材固定板３の外面との段差による空間をなくすることができて、セグメント外面の平坦性を確保するうえで、Ｔ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２に比べて有利である。なお、連結部材のセグメント継手部への取り付け作業を容易にするうえでは、図９に示す複数ウエブ一体形の連結部材１３よりも、図５、図６に示すＴ字形連結部材７やＬ字形連結部材１２などの個別形の連結部材を用いることが望ましい。
【００４３】
また、セグメント２０の継手部において、セグメント周方向に軸力が卓越する場合は、図１２に示すように、継手板５と主桁１とスキンプレート２と連結部材固定板３とで囲まれてなるウエブ挿入部２４に中詰めコンクリート６を充填した構造とする。この場合は、継手板５と主桁１とスキンプレート２からなる鋼殻内に中詰めコンクリート６を充填する際、連結部材の各ウエブ１７が挿入できるだけの幅狭の間隙を形成するように中詰めコンクリート６を充填しておく。また、軸力が卓越しない場合は、図１４、図１５に示すように、ウエブ挿入部２４に中詰めコンクリートを打設せず空洞のままにしておいてもよい。この場合、図に示すように鋼殻内に中詰めコンクリート境界板１５を設けておき、中詰めコンクリート６がウエブ挿入部２４に廻り込まないようにして空洞を残しておく。このようにすることで連結部材のウエブ１７挿入用の開口部の加工手間を省略できる。
【００４４】
図２２と図２３は、さらに他の実施形態を示す。この実施形態によると、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。図２３の継手構造にあっては、セグメント２０の内縁側及び外縁側の両側に連結部材固定板３を設ける。さらに、この内縁側と外縁側の連結部材固定板３に開口した連結部材挿入用開口部４からそれぞれ形状の等しいＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、その先端１８を相手側の連結部材挿入用開口部４に挿入する。前記の構成にするため連結部材挿入用開口部４は、２枚のウエブ１７が同時に挿入できる開口部幅に設けておく。さらに、連結部材固定板３とＴ字形連結部材７のフランジ１９をボルト９とナット２８で摩擦接合する。このように構成することで、断面中立軸を挟んで内外側が略同じ構造となり、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。前記の形態は、２つのＴ字形連結部材７のフランジ１９がセグメント桁高方向両端に配置されているのでセグメント継手部に作用する曲げ荷重が大きな場合に適している。
【００４５】
また、セグメント継手に作用する曲げ荷重が大きくない場合には、図２２に示す構造としてもよい。この場合はセグメントの内縁側及び外縁側の両側に連結部材固定板３を設ける。そして、各連結部材固定板３に開口した連結部材挿入用開口部４からそれぞれ形状の等しいＴ字形連結部材７のウエブ１７を挿入し、かつ、内縁側から挿入したＴ字形連結部材７のウエブ１７と外縁側から挿入したＴ字形連結部材７のウエブ１７の先端１８同士を突き合わせる。さらに連結部材固定板３とＴ字形連結部材７のフランジ１９をボルト９で摩擦接合する。このように構成することで、継手部は、断面中立軸を挟んで対称構造となり、セグメント桁高方向で、正曲げ、負曲げに対して均等な継手耐力を実現することができる。
【００４６】
なお、図２２と図２３に示す構成において、隣接するＴ字形連結部材７のフランジ１９間には、そこに形成される空間を埋めるようにモルタル等の充填材２７が充填されている。これによりＴ字形連結部材７のフランジ１９と連結部材固定板３との間に形成される段差部が解消され外部の平坦性が確保される。
【００４７】
また、図２２と図２３においては、セグメント２０の内縁側と外縁側の両側からＴ字形連結部材７のウエブ１７を継手板５の連結部材挿入用開口部４ａに挿入することになる。このため、連結部材挿入用開口部４ａによって継手板５が分断されるが、断面剛性の大きいＴ字形連結部材７のウエブ１７とフランジ１９が周方向に隣接するセグメント間を跨いで配設されることで、継手部の高剛性、高耐力は十分に確保される。
【００４８】
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適用できる。また、実施形態を適宜設計変更して実施することはよい。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の実施形態に係るセグメント継手部の斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図１の平面図である。
【図４】連結部材固定板の平面図である。
【図５】Ｔ字形連結部材の斜視図である。
【図６】Ｌ字形連結部材の斜視図である。
【図７】他の実施形態として、図９に示す広幅のフランジに複数のウエブを設けた複数ウエブ一体形の連結部材を用いたセグメント継手部の断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】複数ウエブ一体形でかつ単列のボルト挿入孔を設けた例の連結部材の斜視図である。
【図１０】複数ウエブ一体形の連結部材に組み合わせる連結部材固定板の平面図である。
【図１１】複数ウエブ一体形でかつ複数列のボルト挿入孔を設けた例の連結部材の斜視図である。
【図１２】連結部にコンクリートを中詰めする場合の連結部材装着前のセグメント継手部の斜視図である。
【図１３】図１２における継手板の正面図である。
【図１４】連結部にコンクリートを中詰めしない場合の連結部材装着前のセグメント継手部の斜視図である。
【図１５】図１４の平面図である。
【図１６】中詰めコンクリート境界板の斜視図である。
【図１７】連結部材受け材の斜視図である。
【図１８】連結部材のウエブを連結部材受け材の溝に嵌合した態様の斜視図である。
【図１９】図２０の連結部材のウエブと図２１の連結部材受け材を組み合わせたセグメント継手部の平面図である。
【図２０】先端に雌ネジを有する連結部材のフランジの斜視図である。
【図２１】ボルト挿入孔を有する連結部材受け材の斜視図である。
【図２２】他の実施形態として、セグメントの内縁側及び外縁側から断面中立軸を挟んで対称となる連結部材を挿入部に挿入した態様のセグメント継手部の断面図である。
【図２３】他の実施形態として、セグメントの内縁側及び外縁側から同じ形状の連結部材を挿入部に挿入した態様のセグメント継手部の断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１ 主桁
２ スキンプレート
３ 連結部材固定板
４ 連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部
４ａ 継手板に設けた連結部材挿入用開口部
５ 継手板
６ 中詰めコンクリート
７ Ｔ字形連結部材
８ 連結部材受け材
９ ボルト
１０ ボルト挿入孔
１１ 止水材
１２ L字形連結部材
１３ 複数ウエブ一体形の連結部材
１４ 座刳り
１５ 中詰めコンクリート境界板
１６ 連結部材位置決め溝
１７ 連結部材のウエブ
１８ 連結部材のウエブの先端
１９ 連結部材のフランジ
２０ セグメント
２１ 凹部
２２ 雌ネジ
２３ 止水材取り付け溝
２４ ウエブ挿入部
２５ 一端縁
２６ 他端縁
２７ モルタル等の充填材
２８ ナット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼殻内にコンクリートを充填してなる複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物の前記セグメントの連結構造において、
前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記各継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合した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、Ｔ字形連結部材またはＬ字形連結部材または、広幅フランジに複数のウエブを設けてなる複数ウエブ一体形の連結部材で構成さ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】
前記連結部材に形鋼を用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】
連結部材固定板と接する側の前記連結部材のフランジ外面に止水材が貼着されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項５】
セグメントのスキンプレートの内側に連結部材受け材が固着されてなり、セグメントの内縁側に設けた前記連結部材固定板の連結部材挿入用開口部から挿入される前記連結部材のウエブ先端を前記連結部材受け材に当接したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項６】
前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されていることを特徴とする請求項５に記載のセグメントの連結構造。
【請求項７】
前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されたうえ、ウエブ先端と連結部材受け材とがボルト接合されていることを特徴とする請求項６に記載のセグメントの連結構造。
【請求項８】
セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を、相手側の連結部材固定板に設けられた連結部材挿入用開口部に挿入したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項９】
セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側のウエブの先端と突き合わせたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項１０】
主桁とスキンプレートと継手板と連結部材固定板とで囲まれる連結部材のウエブ挿入部が空洞とされ、またはウエブ挿入用の間隙を形成して中詰めコンクリートが充填されてい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】
鋼殻内にコンクリートを充填してなる複数のセグメントを周方向と軸方向に結合して構築した構造物の前記セグメントの連結構造において、
前記セグメントの主桁と継手板に連結部材固定板を固着すると共に、周方向に隣接する前記セグメントの継手板同士を突き合わせたうえ、前記各連結部材固定板に設けた連結部材挿入用開口部と前記各継手板に設けた連結部材挿入用開口部に、セグメントの内縁側と外縁側の一方または両方から連結部材のウエブを挿入し、連結部材のフランジを前記連結部材固定板にボルトにて摩擦接合した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、Ｔ字形連結部材またはＬ字形連結部材または、広幅フランジに複数のウエブを設けてなる複数ウエブ一体形の連結部材で構成さ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】
前記連結部材に形鋼を用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】
連結部材固定板と接する側の前記連結部材のフランジ外面に止水材が貼着されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項５】
セグメントのスキンプレートの内側に連結部材受け材が固着されてなり、セグメントの内縁側に設けた前記連結部材固定板の連結部材挿入用開口部から挿入される前記連結部材のウエブ先端を前記連結部材受け材に当接したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項６】
前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されていることを特徴とする請求項５に記載のセグメントの連結構造。
【請求項７】
前記連結部材のウエブ先端は、前記連結部材受け材における連結部材用の位置決め溝に係合されたうえ、ウエブ先端と連結部材受け材とがボルト接合されていることを特徴とする請求項６に記載のセグメントの連結構造。
【請求項８】
セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を、相手側の連結部材固定板に設けられた連結部材挿入用開口部に挿入したことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項にセグメントの連結構造。
【請求項９】
セグメントの内縁側及び外縁側に連結部材固定板を設けると共に、連結部材固定板の連結部材挿入用開口部に前記セグメントの内縁側及び外縁側から同一形状の連結部材のウエブを挿入し、該ウエブの先端を相手側のウエブの先端と突き合わせたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項１０】
主桁とスキンプレートと継手板と連結部材固定板とで囲まれる連結部材のウエブ挿入部が空洞とされ、またはウエブ挿入用の間隙を形成して中詰めコンクリートが充填されてい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】
【公開番号】特開２００６−２９１５３４（Ｐ２００６−２９１５３４Ａ）
【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２００５−１１２１１５（Ｐ２００５−１１２１１５）
【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）】
[ Back to top ]