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】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における前記セグメントの連結構造であって、セグメント本体１の周方向の一端部に、雄側連結部材４が周方向に飛び出すように固着されてなるとともに、セグメント本体１の周方向の他端部に、前記雄側連結部材４の外面を覆うように雌側連結部材３が固着されてなり、雄側連結部材４を雌側連結部材３に嵌合させたうえ、両連結部材をボルト１０で接合することを特徴とする。
【解決手段】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における前記セグメントの連結構造であって、セグメント本体１の周方向の一端部に、雄側連結部材４が周方向に飛び出すように固着されてなるとともに、セグメント本体１の周方向の他端部に、前記雄側連結部材４の外面を覆うように雌側連結部材３が固着されてなり、雄側連結部材４を雌側連結部材３に嵌合させたうえ、両連結部材をボルト１０で接合す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、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、継手板をトンネルの周方向に貫通する複数の短ボルトで、主桁を継手プレートとトンネルの軸方向に貫通する複数の高力ボルトでそれぞれ接合す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。
【０００８】
特許文献４には、セグメントの端部に互いにフランジ面同士が当接するＨ形鋼又はプレートとカットＴからなるＨ形部材を取付け、このＨ形部材のフランジ４枚を貫通する連結ボルトで継手を締結する、セグメント継手構造が開示されている。この継手構造は、引張りと曲げに対応する十分な強度を有す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】特開平１０−３３９０９９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。このため継手の曲げ耐力を増加させるためには、セグメント継手部における断面２次モーメントを大きくするために、極厚のウエブとする必要があり不経済であった。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では、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、継手を締結するためには、セグメント内部から締結しなければならず、セグメント内にコンクリートが打設してある場合は、継手を締結できない。
【００１３】
本発明は、継手部がセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力の有することに加えて、継手部を曲げ荷重に対抗できるようにフランジ部を有する雄継手と雌継手とを連結し、しかも、構成が簡潔でかつ継手部がセグメント本体の面外に出張らず、セグメント本体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】
【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対抗の向上、〔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、セグメント本体の周方向の一端部に雄側連結部材が連結方向に飛び出すように固着されてなるとともに、周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を覆う雌側連結部材を固着し、前記雄側連結部材を雌側連結部材に嵌合させると共に、両連結部材の嵌合部をボルト接合することにより互いに接続され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、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における前記セグメントの連結構造であって、前記セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に突設されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を被覆可能な雌側連結部材が固着されてなり、前記雄側連結部材は、雌側連結部材内に嵌合され、さらに両連結部材は、ボルト接合されてなることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記雌側連結部材は、セグメント本体の幅方向、桁高方向の寸法とほぼ等しい外周面を有し、前記雄側連結部材に向かって開口した箱形状連結部材で構成され、溶接にて継手板に固着されていることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記雌側連結部材は、Ｃ形鋼からなるセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させて構成されていることを特徴とする。
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記雄側連結部材は、複数のＨ形鋼を継手板に固着して構成したことを特徴とする。
第５の発明は、第１〜第３の発明において、雌側連結部材に嵌合される雄側連結部材は、継手板に固着してなる複数のＨ形鋼、又はセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させてなる複数のＨ形鋼をセグメント幅方向に間隔をあけて設け、前記雌側連結部材の対向するフランジ間隔に位置するように複数のＨ形鋼のフランジに渡ってフランジ板材を架設して構成したことを特徴とする。
第６の発明は、第１〜５の発明において、前記雌側連結部材と雄側連結部材に形鋼を用いることを特徴とする。
第７の発明は、第１〜６の発明において、雌側連結部材の前端面であって、雄側連結部材を取り付けるセグメント本体の周方向端面が当接可能な面、又はセグメント本体の周方向端面であって、前記雌側連結部材の前端面が当接可能な面に止水材が配設されてなることを特徴とする。
第８の発明は、第１〜７の発明において、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブをセグメントの幅方向に貫通するかんざし材を設け、該かんざし材の貫通用孔からの抜け出しを阻止するかんざし材固定材を雌側連結部材に固定したことを特徴とする。
第９の発明は、第８の発明において、前記かんざし材固定材に設けたかんざし材貫通バーを、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブから突出するかんざし材の挿通孔に挿入したことを特徴とする。
第１０の発明は、第１〜９の発明において、雌側連結部材と雄側連結部材で囲まれる空間部や、前記かんざし材固定材と雌側連結部材とで囲まれる空間部にはコンクリートが打設されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に飛び出すように固着されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を覆うように雌側連結部材が固着し、前記雄側連結部材を雌側連結部材の嵌合させたうえ、両連結部材をボルト接合することにより継手部を構成するので、セグメント本体内にコンクリートが打設してある場合でも、継手部の締結ができ、また、セグメント本体の外側の継手部に連結部材を取り付けるだけなのでセグメント内を加工する必要がない。さらに、雄側連結部材と雌側連結部材が協働してセグメント本体と同等の剛性、耐力を発揮でき、継手部に作用する引張りおよび曲げ荷重に強固に対抗でき、構造も簡潔である。さらに、雄側連結部材と雌側連結部材は、セグメントの外形内に納めることができるので面外方向への凸凹がなく継手部の平坦性を確保できる。このように本発明は、従来に比べ施工性に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】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１８】
図１、図２は、鋼殻（主桁とスキンプレートは省略する）にコンクリートを充填した合成セグメント１ａを継手部２を介して周方向に連結する実施形態１を示し、図１は周方向に相対するセグメント１ａの継手部を連結する前の態様を示す斜視図、図２は継手部を連結した後の態様を示す断面図である。継手部２は、セグメント本体１の周方向の一端に取り付けた雌側連結部材３と、周方向の他端部に取り付けた雄側連結部材４から構成され、この雌側連結部材３と雄側連結部材４の具体的な構成が各実施形態で相異している。実施形態１の雌側連結部材３は箱形状連結部材５で構成され、雄側連結部材４はＨ形状連結部材６で構成される。
【００１９】
セグメント本体１の周方向一端に設けられる箱形状連結部材５は、上下左右の４辺を取り囲んで設けられた鋼板からなり、雄側連結部材４へ向かって開口していて後面は継手板７で閉じられている。また、箱形状連結部材５は、セグメント本体１の幅方向および桁高方向の寸法と等しい外周面を有し、溶接にて継手板７に取り付ける。溶接部でのセグメントの平坦性を確保するために、溶接による盛り肉部をグラインダーにて切削して溶接後のセグメント外形の平面を確保することが好ましい。
【００２０】
セグメント本体１の周方向の他端に設けるＨ形状連結部材６は、短寸に切断したＨ形鋼を複数用いて構成されており、Ｈ形鋼の後端面をセグメント本体１の継手板７に、セグメント幅方向（トンネル軸方向）に間隔をあけて溶接されてなる。Ｈ形状連結部材６は、継手部２にセグメント本体１と同等の引張りと曲げ耐力を確保するために、フランジ６ａとウエブ６ｂの厚みを調整する。ちなみに、同一の鋼材量で安価に高耐力のＨ形状の継手を実現するためは、フランジ６ａの厚みをより増加させることが好ましい。
【００２１】
Ｈ形状連結部材６は、相対する箱形状連結部材５の前面の開口からその中空部８内にガタツキがないように挿入されるものであり、そのために上下のフランジ６ａが箱形状連結部材５の上下のフランジ５ａ内面に沿うように寸法が制御されている。
【００２２】
周方向に相対するセグメント本体１を互いに近接させ継手部２を連結するには、箱形状連結部材５内にＨ形状連結部材６を嵌合したうえ、両部材の重なり部に接合ボルト１０を挿通して連結する。このために、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が正規の位置に嵌り合った、両部材を内外に貫通するボルト挿入孔１１を箱形状連結部材５の上下のフランジ５ａとＨ形状連結部材６の上下のフランジ６ａに開設しておく。箱形状連結部材５のフランジ５ａのボルト挿入孔１１には、ボルト頭部が面外に飛び出さないよう、座刳り１１ａを設けることが好ましい。また、接合ボルト１０をボルト挿入孔１１に挿入し先端をねじ込み固定するために、Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａのボルト挿入孔の内側にはナット１２を予め溶接にて取り付けておく。Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａにタップ（ねじ穴）を設けるときはナットは不要である。
【００２３】
前記の構成において、相対するセグメント１ａを周方向に近接させ、Ｈ形状連結部材６を箱形状連結部材５の奥まで嵌合させた後、両部材のボルト挿入孔１１に接合ボルト１０を挿入しナット１２に螺合することで、継手部２においてセグメント１ａを周方向に連結することが可能となる。
【００２４】
実施形態１では、鋼材からなる箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が互いに嵌り合って継手部２を構成しているので、この継手部２に作用する引張荷重に対しては、複数本の接合ボルト１０の支圧にて対抗し、曲げ荷重に対しては、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が互いに十分な量だけ嵌り合って対抗するので、継手部２はセグメント本体１と同程度の高耐力、高剛性を確保できる。また、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６には形鋼を用いることでコスト低減が図れる。また、Ｈ形状連結部材６の代わりにＣ形鋼を短寸に切断してなるＣ形状連結部材を用いても構わない。
【００２５】
実施形態１において、Ｈ形状連結部材６は、セグメント幅方向に荷重を分散させるため、複数所定の間隔をあけて設置することが好ましい。但し、Ｈ形状連結部材６の数が多いと加工手間が多くなるため、セグメント幅方向の両サイドに２箇所取り付けることが最良である。
【００２６】
また、箱形状連結部材５の外面には、必要に応じて防食加工を施すのがよい。また、セグメント周方向に圧縮力が卓越し、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６の鋼材だけでは対抗力が不足するときは、箱形状連結部材５の一部にコンクリート注入孔を設け、セグメント継手部を連結した後に、この注入孔から連結部材内の空間部にコンクリートを打設して、圧縮力に対抗できるようにする。
【００２７】
また、実施形態１において、箱形状連結部材５にＨ形状連結部材６を正しい位置まで嵌合したとき、両部材の端縁同士が当接する部位では隙間が生じる。この隙間を水密的に封止するためには、箱形状連結部材５の端面１３に止水材設置用の溝を設け、そこに止水材を取り付けることで継手部２の止水性を向上させることができる。または、箱形状連結部材５の端面１３が接する継手板７の位置に、止水材設置用の溝を設け、そこに止水材を取り付けても構わない。さらに、ボルト挿入部での止水性を確保するために、接合ボルト１２の首部に止水ゴムを取り付けることが好ましい。
【００２８】
図３〜図５は実施形態２を示す。この実施形態２では、短寸に切断した２つのＣ形状連結部材１４を継手板７の前面に取り付け、かつ、溝部が対向するようにセグメント幅方向の両側部に取り付けることにより雌側連結部材３を構成している。Ｃ形状連結部材１４は、フランジ１４ａの外面をセグメントの面（セグメント主桁高さ）と等しくなるように、またウエブ１４ｂの外面をセグメント主桁面と等しくなるように配置し、継手板７に溶接にて取り付けられる。
【００２９】
また、実施形態２の雄側連結部材３は、短寸に切断した複数のＨ形状連結部材６を継手板７に溶接にて固着し、両連結部材６の間にフランジ板材１５を溶接にて固着して構成する。Ｈ形状連結部材６の上下のフランジ６ａの外面は、Ｃ形状連結部材１４のフランジ１４ａの内面に沿うように高さ調整をして設けられる。また、両側部のＨ形状連結部材６のフランジ間を繋ぐようにして設けられるフランジ板材１５は、該Ｈ形状連結部材６の上下のフランジ外面に溶接またはボルトにて取り付ける。また、フランジ板材１５の板厚は、Ｈ形状連結部材６をＣ形状連結部材１４に嵌合したときに、該Ｃ形状連結部材１４の上下のフランジ外面と、フランジ板材１５の外面とが平坦となるように、その板厚をＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａの厚みと等しく設けると共に、フランジ板材１５の長さは、セグメント幅方に対向する両側のＣ形状連結部材１４のフランジの端面の間隔寸法とほぼ等しくなるように調整される。
【００３０】
実施形態２において、相対するセグメント１ａを周方向に近接させることで、Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａの一側部が、Ｃ形状連結部材１４のフランジ１４ａ内面に嵌合すると共に、フランジ板材１５の両端部がＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａ内端縁と接する。このときＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａとＨ形状連結部材６のフランジ６ａに設けたボルト挿入孔１１に接合ボルト１０を挿入し、内側のナット１２に締結することで、Ｈ形状連結部材６とＣ形状連結部材１４を堅牢に連結でき、かつ、継手部２がセグメント１ａの面外方向に突出するのを抑止することができる。実施形態２においても、雄側連結部材３と雌側連結部材４とが当接する部位の間隙の水密的な封止は、実施形態１と同じ止水手段を用いて行うようにしてもよい。
【００３１】
図６〜図１０は、実施形態３を示す。この実施形態３では、雌側連結部材３を、セグメント本体１の幅方向両側部に配設されたＣ形鋼からなる主桁１６を、セグメント本体１の周方向端部から一体に突出させてなるＣ形状連結部材１７で構成している。この場合、主桁兼用のＣ形状連結部材１７を、継手板７を貫通して対向する雄側連結部材４の方向に延長して取り付けられるようにするため、継手板７の両側部には、Ｃ形状連結部材１７の内面が沿うような形状の段差状となる、図７に示すような切欠き部１８を設けるようにしてもよい。
【００３２】
また、実施形態３の雄側連結部材４は、セグメント本体１の内部に位置するＨ形鋼からなる主桁１６ａにつき継手板７を貫通させて外側に突出させることで、主桁１６ａと一体のＨ形状連結部材１９を設けると共に、セグメント幅方向の両側部に位置する主桁兼用のＨ形状連結部材１９のフランジ１９ａ間を繋ぐようにフランジ板材１５を設けてなる。実施形態３において、主桁兼用のＨ形状連結部材１９が貫通する継手板７は、図９または図１０のように構成するとよい。図９では、継手板７を内側分割継手板７ａと外側内側分割継手板７ｂに分割して、各分割継手板７ａ、７ｂに主桁兼用のＨ形状連結部材１９の上下のフランジ１９ａが挿通する凹部２０を形成して、両分割継手板７ａ、７ｂでＨ形状連結部材１９を挟むように配置したうえ、貫通部を開先溶接して構成している。図１０では、継手板７に板面にＨ形状連結部材１９が貫通できるＨ形の貫通孔２１を設けてある。
【００３３】
実施形態３において、主桁兼用のＨ形状連結部材１９の上下のフランジ外面と、フランジ板材１５の外面とが平坦となるように、フランジ板材１５の板厚をＣ形状連結部材１４のフランジ厚みと等しくし、フランジ板材１５の長さは、セグメント幅方向の両側部に取り付けたＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａの間の長さと等しくするもので、この点は実施形態２と同じである。そして、実施形態３の雌側連結部材３と雄側連結部材４を用いて、接合ボルト１１により周方向に相対するセグメント１ａを堅牢に連結でき、かつ継手部２がセグメントの外面に突出しない。なお、実施形態２と実施形態３の雌側連結部材３と雄側連結部材４は、互いに組み合わせを替えて継手部を構成することは構わない。
【００３４】
図１１〜図１３は、実施形態４を示す。この実施形態４では、継手部２が雌側連結部材３および雄側連結部材４と、かんざし材２２及びかんざし材固定材２３とから構成されている。さらに説明すると、雌側連結部材３は、短寸に切断した２つのＣ形状連結部材１４を、溝側を対向させて継手板７のセグメント幅方向の両側部に取り付けて構成する。また、Ｃ形状連結部材１４のウエブ１４ｂには、かんざし材挿通孔２４を複数設けると共に、上下のフランジ１４ａにはボルト挿通孔１１を設けてある。
【００３５】
かんざし材固定材２３は、略Ｌ形片の一側をかんざし材固定ウエブ２５とし、このウエブ２４と平行にかんざし材貫通バー２６を設けて構成すると共に、かんざし材固定フランジ２７にはボルト挿通孔１１が設けてある。かんざし材２２の両端部には、かんざし材貫通バー用孔２８が設けてある。かんざし材２２の両端部は、対向するＣ形状連結部材１４のかんざし材挿通孔２４を貫通する。このときかんざし材の貫通用孔２８は、ウエブ１４ａの外側に突出するように設けてある。雄側連結部材４の構成は、図５に示す構成と略同じであるが、かんざし材が貫通できるようウエブには、かんざし材貫通孔２４を設ける。
【００３６】
実施形態４において、継手部２の連結は次の手順で行う。まず、相対するセグメント１ａを周方向に近接させることで、Ｈ形状連結部材６の上下フランジの一側部が、Ｃ形状連結部材１４のフランジ内面に嵌合すると共に、フランジ板材１５の両端部がＣ形状連結部材１４のフランジ内端縁と接する。次にＣ形状連結部材１４のウエブ１４ｂのかんざし材挿通孔２４と、Ｈ形状連結部材６のウエブ６ａに開設したかんざし材挿通孔２４にかんざし材２２を挿通する。その後に、Ｃ形状連結部材１４のウエブ１４ｂから突出位置するかんざし材貫通バー用孔２８に、かんざし材貫通バー２６を挿入する。このとき、かんざし材２２の両端部はかんざし材固定ウエブ２５の内面に係止される。
【００３７】
また、かんざし材固定フランジ２７は、Ｃ形状連結部材１４の上フランジ１４ａに乗るので、両部材に設けたボルト挿通孔１１に接合ボルト１０を挿入し、上フランジ１４ａの内側のナット１２に螺合する。また、かんざし材固定ウエブ２５とかんざし材貫通バー２６で囲まれる空間にはモルタル２９を充填するなどして、セグメント継手部の平坦性を確保することが好ましい。
【００３８】
実施形態４では、Ｃ形状連結部材１４とＨ形状連結部材６は、接合ボルト１２に加えて、かんざし材２２によっても連結されるので、ボルトの支圧接合のみでは耐力が不足する場合は、両部材からなる継手部２は、引張りと曲げ荷重に対して、かんざし材による補強によりセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力を確保できる。
【００３９】
また、かんざし材２２による継手部２の引張り強度を効果的に上昇させるためには、かんざし材２２の強軸方向に曲げがかかるように配置することが好ましい。また、かんざし材貫通バー２６を強度上効果的に働かせるためには、図１２（ａ）〜（ｃ）とするよりも（ｄ）〜（ｆ）に示すように、強軸方向に曲げがかかるように配置することが好ましい。また、図１６（ａ）〜（ｃ）または（ｄ）〜（ｆ）に示すように、かんざし材貫通用バー２６の先端は先細り状３０に設けることで、かんざし材貫通バー用孔２８への挿入操作が容易となる。
【００４０】
また、図１４に示すように、かんざし材固定ウエブ２５と、かんざし材貫通バー２６の先端の間隙を塞ぐように蓋板３５をＣ形状連結部材１４の下フランジ１４ｂにボルト３１で取り付けるのがよい。ボルト３１の頭部が面外に飛び出さないよう蓋材３５には座刳りを設ける。また、このとき、かんざし材固定材２３の上フランジ２７とＨ形状連結部材６の上フランジ６ａ、蓋板３５とＨ形状連結部材６の下フランジ６ａおよび、セグメント１ａの外面とで平坦面を形成するように設ける。また、蓋板３１を設けるときは、その内部の空間にモルタルを充填しなくてもよい。
【００４１】
また、図１５に示すように、かんざし材貫通バー２６を不要にすることができ、この場合は、かんざし材貫通バー用孔２８も不要にできる。かんざし材貫通バー２６を不要にしたときは、Ｃ形状連結部材１４に接合ボルト１０で固定されたかんざし材固定材２３の固定ウエブ２５の内面にかんざし材２２の両端部が係止される。
【００４２】
本発明は、ボックスカルバートなどを構成するフラットなセグメントを立坑で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構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図２】雌側連結部材と雄側連結部材を連結した後の態様を示す断面図である。
【図３】実施形態２に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図４】雌側連結部材と雄側連結部材を連結した後の態様を示す断面図である。
【図５】図４の雄側連結部材の前方斜視図である。
【図６】実施形態３に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図７】図６に示す継手板の斜視図である。
【図８】図６の雄側連結部材の前方斜視図である。
【図９】図８に示す分割継手板の斜視図である。
【図１０】図８に変えた一体型継手板の斜視図である。
【図１１】かんざし材を用いたセグメントの継手部連結前の斜視図である。
【図１２】（ａ）は、かんざし材固定材の第１例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、斜視図、（ｄ）は、かんざし材固定材の第２例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、斜視図である。
【図１３】かんざし材を用いたセグメントの継手部の断面図である。
【図１４】かんざし材を用いたセグメントの継手部の他の例の断面図である。
【図１５】かんざし材を用いたセグメントの継手部のさらに他の例の断面図である。
【図１６】（ａ）は、かんざし材固定材の第３例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、斜視図、（ｄ）は、かんざし材固定材の第４例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ セグメント本体
１ａ セグメント
２ 継手部
３ 雌側連結部材
４ 雄側連結部材
５ 箱形状連結部材
６ Ｈ形状連結部材
６ａ 上フランジ
６ｂ 下フランジ
７ 継手板
７ａ 内側分割継手板
７ｂ 外側分割継手板
８ 中空部
１０ 接合ボルト
１１ ボルト挿入孔
１１ａ 座刳り
１２ ナット
１３ 端面
１４ Ｃ形状連結部材
１４ａ 上フランジ
１４ｂ 下フランジ
１５ フランジ板材
１６ 主桁
１６ａ 主桁
１７ Ｃ形状連結部材
１８ 切欠き部
１９ Ｈ形状連結部材
１９ａ 上フランジ
１９ｂ 下フランジ
２０ 凹部
２１ 貫通孔
２２ かんざし材
２３ かんざし材固定材
２４ かんざし材挿通孔
２５ かんざし材固定ウエブ
２６ かんざし材貫通バー
２７ かんざし材固定フランジ
２８ かんざし材貫通バー用孔
２９ モルタル
３０ 先細り部
３１ ボルト
【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、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、継手板をトンネルの周方向に貫通する複数の短ボルトで、主桁を継手プレートとトンネルの軸方向に貫通する複数の高力ボルトでそれぞれ接合す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。
【０００８】
特許文献４には、セグメントの端部に互いにフランジ面同士が当接するＨ形鋼又はプレートとカットＴからなるＨ形部材を取付け、このＨ形部材のフランジ４枚を貫通する連結ボルトで継手を締結する、セグメント継手構造が開示されている。この継手構造は、引張りと曲げに対応する十分な強度を有す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】特開平１０−３３９０９９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。このため継手の曲げ耐力を増加させるためには、セグメント継手部における断面２次モーメントを大きくするために、極厚のウエブとする必要があり不経済であった。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では、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、継手を締結するためには、セグメント内部から締結しなければならず、セグメント内にコンクリートが打設してある場合は、継手を締結できない。
【００１３】
本発明は、継手部がセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力の有することに加えて、継手部を曲げ荷重に対抗できるようにフランジ部を有する雄継手と雌継手とを連結し、しかも、構成が簡潔でかつ継手部がセグメント本体の面外に出張らず、セグメント本体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】
【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対抗の向上、〔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、セグメント本体の周方向の一端部に雄側連結部材が連結方向に飛び出すように固着されてなるとともに、周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を覆う雌側連結部材を固着し、前記雄側連結部材を雌側連結部材に嵌合させると共に、両連結部材の嵌合部をボルト接合することにより互いに接続され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、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における前記セグメントの連結構造であって、前記セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に突設されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を被覆可能な雌側連結部材が固着されてなり、前記雄側連結部材は、雌側連結部材内に嵌合され、さらに両連結部材は、ボルト接合されてなることを特徴とする。
第２の発明は、第１の発明において、前記雌側連結部材は、セグメント本体の幅方向、桁高方向の寸法とほぼ等しい外周面を有し、前記雄側連結部材に向かって開口した箱形状連結部材で構成され、溶接にて継手板に固着されていることを特徴とする。
第３の発明は、第１の発明において、前記雌側連結部材は、Ｃ形鋼からなるセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させて構成されていることを特徴とする。
第４の発明は、第１〜第３の発明において、前記雄側連結部材は、複数のＨ形鋼を継手板に固着して構成したことを特徴とする。
第５の発明は、第１〜第３の発明において、雌側連結部材に嵌合される雄側連結部材は、継手板に固着してなる複数のＨ形鋼、又はセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させてなる複数のＨ形鋼をセグメント幅方向に間隔をあけて設け、前記雌側連結部材の対向するフランジ間隔に位置するように複数のＨ形鋼のフランジに渡ってフランジ板材を架設して構成したことを特徴とする。
第６の発明は、第１〜５の発明において、前記雌側連結部材と雄側連結部材に形鋼を用いることを特徴とする。
第７の発明は、第１〜６の発明において、雌側連結部材の前端面であって、雄側連結部材を取り付けるセグメント本体の周方向端面が当接可能な面、又はセグメント本体の周方向端面であって、前記雌側連結部材の前端面が当接可能な面に止水材が配設されてなることを特徴とする。
第８の発明は、第１〜７の発明において、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブをセグメントの幅方向に貫通するかんざし材を設け、該かんざし材の貫通用孔からの抜け出しを阻止するかんざし材固定材を雌側連結部材に固定したことを特徴とする。
第９の発明は、第８の発明において、前記かんざし材固定材に設けたかんざし材貫通バーを、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブから突出するかんざし材の挿通孔に挿入したことを特徴とする。
第１０の発明は、第１〜９の発明において、雌側連結部材と雄側連結部材で囲まれる空間部や、前記かんざし材固定材と雌側連結部材とで囲まれる空間部にはコンクリートが打設されてなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に飛び出すように固着されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を覆うように雌側連結部材が固着し、前記雄側連結部材を雌側連結部材の嵌合させたうえ、両連結部材をボルト接合することにより継手部を構成するので、セグメント本体内にコンクリートが打設してある場合でも、継手部の締結ができ、また、セグメント本体の外側の継手部に連結部材を取り付けるだけなのでセグメント内を加工する必要がない。さらに、雄側連結部材と雌側連結部材が協働してセグメント本体と同等の剛性、耐力を発揮でき、継手部に作用する引張りおよび曲げ荷重に強固に対抗でき、構造も簡潔である。さらに、雄側連結部材と雌側連結部材は、セグメントの外形内に納めることができるので面外方向への凸凹がなく継手部の平坦性を確保できる。このように本発明は、従来に比べ施工性に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】
【００１７】
以下、本発明の実施形態を図を参照して説明する。
【００１８】
図１、図２は、鋼殻（主桁とスキンプレートは省略する）にコンクリートを充填した合成セグメント１ａを継手部２を介して周方向に連結する実施形態１を示し、図１は周方向に相対するセグメント１ａの継手部を連結する前の態様を示す斜視図、図２は継手部を連結した後の態様を示す断面図である。継手部２は、セグメント本体１の周方向の一端に取り付けた雌側連結部材３と、周方向の他端部に取り付けた雄側連結部材４から構成され、この雌側連結部材３と雄側連結部材４の具体的な構成が各実施形態で相異している。実施形態１の雌側連結部材３は箱形状連結部材５で構成され、雄側連結部材４はＨ形状連結部材６で構成される。
【００１９】
セグメント本体１の周方向一端に設けられる箱形状連結部材５は、上下左右の４辺を取り囲んで設けられた鋼板からなり、雄側連結部材４へ向かって開口していて後面は継手板７で閉じられている。また、箱形状連結部材５は、セグメント本体１の幅方向および桁高方向の寸法と等しい外周面を有し、溶接にて継手板７に取り付ける。溶接部でのセグメントの平坦性を確保するために、溶接による盛り肉部をグラインダーにて切削して溶接後のセグメント外形の平面を確保することが好ましい。
【００２０】
セグメント本体１の周方向の他端に設けるＨ形状連結部材６は、短寸に切断したＨ形鋼を複数用いて構成されており、Ｈ形鋼の後端面をセグメント本体１の継手板７に、セグメント幅方向（トンネル軸方向）に間隔をあけて溶接されてなる。Ｈ形状連結部材６は、継手部２にセグメント本体１と同等の引張りと曲げ耐力を確保するために、フランジ６ａとウエブ６ｂの厚みを調整する。ちなみに、同一の鋼材量で安価に高耐力のＨ形状の継手を実現するためは、フランジ６ａの厚みをより増加させることが好ましい。
【００２１】
Ｈ形状連結部材６は、相対する箱形状連結部材５の前面の開口からその中空部８内にガタツキがないように挿入されるものであり、そのために上下のフランジ６ａが箱形状連結部材５の上下のフランジ５ａ内面に沿うように寸法が制御されている。
【００２２】
周方向に相対するセグメント本体１を互いに近接させ継手部２を連結するには、箱形状連結部材５内にＨ形状連結部材６を嵌合したうえ、両部材の重なり部に接合ボルト１０を挿通して連結する。このために、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が正規の位置に嵌り合った、両部材を内外に貫通するボルト挿入孔１１を箱形状連結部材５の上下のフランジ５ａとＨ形状連結部材６の上下のフランジ６ａに開設しておく。箱形状連結部材５のフランジ５ａのボルト挿入孔１１には、ボルト頭部が面外に飛び出さないよう、座刳り１１ａを設けることが好ましい。また、接合ボルト１０をボルト挿入孔１１に挿入し先端をねじ込み固定するために、Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａのボルト挿入孔の内側にはナット１２を予め溶接にて取り付けておく。Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａにタップ（ねじ穴）を設けるときはナットは不要である。
【００２３】
前記の構成において、相対するセグメント１ａを周方向に近接させ、Ｈ形状連結部材６を箱形状連結部材５の奥まで嵌合させた後、両部材のボルト挿入孔１１に接合ボルト１０を挿入しナット１２に螺合することで、継手部２においてセグメント１ａを周方向に連結することが可能となる。
【００２４】
実施形態１では、鋼材からなる箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が互いに嵌り合って継手部２を構成しているので、この継手部２に作用する引張荷重に対しては、複数本の接合ボルト１０の支圧にて対抗し、曲げ荷重に対しては、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６が互いに十分な量だけ嵌り合って対抗するので、継手部２はセグメント本体１と同程度の高耐力、高剛性を確保できる。また、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６には形鋼を用いることでコスト低減が図れる。また、Ｈ形状連結部材６の代わりにＣ形鋼を短寸に切断してなるＣ形状連結部材を用いても構わない。
【００２５】
実施形態１において、Ｈ形状連結部材６は、セグメント幅方向に荷重を分散させるため、複数所定の間隔をあけて設置することが好ましい。但し、Ｈ形状連結部材６の数が多いと加工手間が多くなるため、セグメント幅方向の両サイドに２箇所取り付けることが最良である。
【００２６】
また、箱形状連結部材５の外面には、必要に応じて防食加工を施すのがよい。また、セグメント周方向に圧縮力が卓越し、箱形状連結部材５とＨ形状連結部材６の鋼材だけでは対抗力が不足するときは、箱形状連結部材５の一部にコンクリート注入孔を設け、セグメント継手部を連結した後に、この注入孔から連結部材内の空間部にコンクリートを打設して、圧縮力に対抗できるようにする。
【００２７】
また、実施形態１において、箱形状連結部材５にＨ形状連結部材６を正しい位置まで嵌合したとき、両部材の端縁同士が当接する部位では隙間が生じる。この隙間を水密的に封止するためには、箱形状連結部材５の端面１３に止水材設置用の溝を設け、そこに止水材を取り付けることで継手部２の止水性を向上させることができる。または、箱形状連結部材５の端面１３が接する継手板７の位置に、止水材設置用の溝を設け、そこに止水材を取り付けても構わない。さらに、ボルト挿入部での止水性を確保するために、接合ボルト１２の首部に止水ゴムを取り付けることが好ましい。
【００２８】
図３〜図５は実施形態２を示す。この実施形態２では、短寸に切断した２つのＣ形状連結部材１４を継手板７の前面に取り付け、かつ、溝部が対向するようにセグメント幅方向の両側部に取り付けることにより雌側連結部材３を構成している。Ｃ形状連結部材１４は、フランジ１４ａの外面をセグメントの面（セグメント主桁高さ）と等しくなるように、またウエブ１４ｂの外面をセグメント主桁面と等しくなるように配置し、継手板７に溶接にて取り付けられる。
【００２９】
また、実施形態２の雄側連結部材３は、短寸に切断した複数のＨ形状連結部材６を継手板７に溶接にて固着し、両連結部材６の間にフランジ板材１５を溶接にて固着して構成する。Ｈ形状連結部材６の上下のフランジ６ａの外面は、Ｃ形状連結部材１４のフランジ１４ａの内面に沿うように高さ調整をして設けられる。また、両側部のＨ形状連結部材６のフランジ間を繋ぐようにして設けられるフランジ板材１５は、該Ｈ形状連結部材６の上下のフランジ外面に溶接またはボルトにて取り付ける。また、フランジ板材１５の板厚は、Ｈ形状連結部材６をＣ形状連結部材１４に嵌合したときに、該Ｃ形状連結部材１４の上下のフランジ外面と、フランジ板材１５の外面とが平坦となるように、その板厚をＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａの厚みと等しく設けると共に、フランジ板材１５の長さは、セグメント幅方に対向する両側のＣ形状連結部材１４のフランジの端面の間隔寸法とほぼ等しくなるように調整される。
【００３０】
実施形態２において、相対するセグメント１ａを周方向に近接させることで、Ｈ形状連結部材６の上下フランジ６ａの一側部が、Ｃ形状連結部材１４のフランジ１４ａ内面に嵌合すると共に、フランジ板材１５の両端部がＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａ内端縁と接する。このときＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａとＨ形状連結部材６のフランジ６ａに設けたボルト挿入孔１１に接合ボルト１０を挿入し、内側のナット１２に締結することで、Ｈ形状連結部材６とＣ形状連結部材１４を堅牢に連結でき、かつ、継手部２がセグメント１ａの面外方向に突出するのを抑止することができる。実施形態２においても、雄側連結部材３と雌側連結部材４とが当接する部位の間隙の水密的な封止は、実施形態１と同じ止水手段を用いて行うようにしてもよい。
【００３１】
図６〜図１０は、実施形態３を示す。この実施形態３では、雌側連結部材３を、セグメント本体１の幅方向両側部に配設されたＣ形鋼からなる主桁１６を、セグメント本体１の周方向端部から一体に突出させてなるＣ形状連結部材１７で構成している。この場合、主桁兼用のＣ形状連結部材１７を、継手板７を貫通して対向する雄側連結部材４の方向に延長して取り付けられるようにするため、継手板７の両側部には、Ｃ形状連結部材１７の内面が沿うような形状の段差状となる、図７に示すような切欠き部１８を設けるようにしてもよい。
【００３２】
また、実施形態３の雄側連結部材４は、セグメント本体１の内部に位置するＨ形鋼からなる主桁１６ａにつき継手板７を貫通させて外側に突出させることで、主桁１６ａと一体のＨ形状連結部材１９を設けると共に、セグメント幅方向の両側部に位置する主桁兼用のＨ形状連結部材１９のフランジ１９ａ間を繋ぐようにフランジ板材１５を設けてなる。実施形態３において、主桁兼用のＨ形状連結部材１９が貫通する継手板７は、図９または図１０のように構成するとよい。図９では、継手板７を内側分割継手板７ａと外側内側分割継手板７ｂに分割して、各分割継手板７ａ、７ｂに主桁兼用のＨ形状連結部材１９の上下のフランジ１９ａが挿通する凹部２０を形成して、両分割継手板７ａ、７ｂでＨ形状連結部材１９を挟むように配置したうえ、貫通部を開先溶接して構成している。図１０では、継手板７に板面にＨ形状連結部材１９が貫通できるＨ形の貫通孔２１を設けてある。
【００３３】
実施形態３において、主桁兼用のＨ形状連結部材１９の上下のフランジ外面と、フランジ板材１５の外面とが平坦となるように、フランジ板材１５の板厚をＣ形状連結部材１４のフランジ厚みと等しくし、フランジ板材１５の長さは、セグメント幅方向の両側部に取り付けたＣ形状連結部材１４のフランジ１４ａの間の長さと等しくするもので、この点は実施形態２と同じである。そして、実施形態３の雌側連結部材３と雄側連結部材４を用いて、接合ボルト１１により周方向に相対するセグメント１ａを堅牢に連結でき、かつ継手部２がセグメントの外面に突出しない。なお、実施形態２と実施形態３の雌側連結部材３と雄側連結部材４は、互いに組み合わせを替えて継手部を構成することは構わない。
【００３４】
図１１〜図１３は、実施形態４を示す。この実施形態４では、継手部２が雌側連結部材３および雄側連結部材４と、かんざし材２２及びかんざし材固定材２３とから構成されている。さらに説明すると、雌側連結部材３は、短寸に切断した２つのＣ形状連結部材１４を、溝側を対向させて継手板７のセグメント幅方向の両側部に取り付けて構成する。また、Ｃ形状連結部材１４のウエブ１４ｂには、かんざし材挿通孔２４を複数設けると共に、上下のフランジ１４ａにはボルト挿通孔１１を設けてある。
【００３５】
かんざし材固定材２３は、略Ｌ形片の一側をかんざし材固定ウエブ２５とし、このウエブ２４と平行にかんざし材貫通バー２６を設けて構成すると共に、かんざし材固定フランジ２７にはボルト挿通孔１１が設けてある。かんざし材２２の両端部には、かんざし材貫通バー用孔２８が設けてある。かんざし材２２の両端部は、対向するＣ形状連結部材１４のかんざし材挿通孔２４を貫通する。このときかんざし材の貫通用孔２８は、ウエブ１４ａの外側に突出するように設けてある。雄側連結部材４の構成は、図５に示す構成と略同じであるが、かんざし材が貫通できるようウエブには、かんざし材貫通孔２４を設ける。
【００３６】
実施形態４において、継手部２の連結は次の手順で行う。まず、相対するセグメント１ａを周方向に近接させることで、Ｈ形状連結部材６の上下フランジの一側部が、Ｃ形状連結部材１４のフランジ内面に嵌合すると共に、フランジ板材１５の両端部がＣ形状連結部材１４のフランジ内端縁と接する。次にＣ形状連結部材１４のウエブ１４ｂのかんざし材挿通孔２４と、Ｈ形状連結部材６のウエブ６ａに開設したかんざし材挿通孔２４にかんざし材２２を挿通する。その後に、Ｃ形状連結部材１４のウエブ１４ｂから突出位置するかんざし材貫通バー用孔２８に、かんざし材貫通バー２６を挿入する。このとき、かんざし材２２の両端部はかんざし材固定ウエブ２５の内面に係止される。
【００３７】
また、かんざし材固定フランジ２７は、Ｃ形状連結部材１４の上フランジ１４ａに乗るので、両部材に設けたボルト挿通孔１１に接合ボルト１０を挿入し、上フランジ１４ａの内側のナット１２に螺合する。また、かんざし材固定ウエブ２５とかんざし材貫通バー２６で囲まれる空間にはモルタル２９を充填するなどして、セグメント継手部の平坦性を確保することが好ましい。
【００３８】
実施形態４では、Ｃ形状連結部材１４とＨ形状連結部材６は、接合ボルト１２に加えて、かんざし材２２によっても連結されるので、ボルトの支圧接合のみでは耐力が不足する場合は、両部材からなる継手部２は、引張りと曲げ荷重に対して、かんざし材による補強によりセグメント本体と同程度の高剛性、高耐力を確保できる。
【００３９】
また、かんざし材２２による継手部２の引張り強度を効果的に上昇させるためには、かんざし材２２の強軸方向に曲げがかかるように配置することが好ましい。また、かんざし材貫通バー２６を強度上効果的に働かせるためには、図１２（ａ）〜（ｃ）とするよりも（ｄ）〜（ｆ）に示すように、強軸方向に曲げがかかるように配置することが好ましい。また、図１６（ａ）〜（ｃ）または（ｄ）〜（ｆ）に示すように、かんざし材貫通用バー２６の先端は先細り状３０に設けることで、かんざし材貫通バー用孔２８への挿入操作が容易となる。
【００４０】
また、図１４に示すように、かんざし材固定ウエブ２５と、かんざし材貫通バー２６の先端の間隙を塞ぐように蓋板３５をＣ形状連結部材１４の下フランジ１４ｂにボルト３１で取り付けるのがよい。ボルト３１の頭部が面外に飛び出さないよう蓋材３５には座刳りを設ける。また、このとき、かんざし材固定材２３の上フランジ２７とＨ形状連結部材６の上フランジ６ａ、蓋板３５とＨ形状連結部材６の下フランジ６ａおよび、セグメント１ａの外面とで平坦面を形成するように設ける。また、蓋板３１を設けるときは、その内部の空間にモルタルを充填しなくてもよい。
【００４１】
また、図１５に示すように、かんざし材貫通バー２６を不要にすることができ、この場合は、かんざし材貫通バー用孔２８も不要にできる。かんざし材貫通バー２６を不要にしたときは、Ｃ形状連結部材１４に接合ボルト１０で固定されたかんざし材固定材２３の固定ウエブ２５の内面にかんざし材２２の両端部が係止される。
【００４２】
本発明は、ボックスカルバートなどを構成するフラットなセグメントを立坑で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構わない。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】実施形態１に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図２】雌側連結部材と雄側連結部材を連結した後の態様を示す断面図である。
【図３】実施形態２に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図４】雌側連結部材と雄側連結部材を連結した後の態様を示す断面図である。
【図５】図４の雄側連結部材の前方斜視図である。
【図６】実施形態３に係るセグメントの連結構造において、周方向に相対する雌側連結部材と雄側連結部材を連結する前の態様を示す斜視図である。
【図７】図６に示す継手板の斜視図である。
【図８】図６の雄側連結部材の前方斜視図である。
【図９】図８に示す分割継手板の斜視図である。
【図１０】図８に変えた一体型継手板の斜視図である。
【図１１】かんざし材を用いたセグメントの継手部連結前の斜視図である。
【図１２】（ａ）は、かんざし材固定材の第１例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は、斜視図、（ｄ）は、かんざし材固定材の第２例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ断面図、（ｃ）は、斜視図である。
【図１３】かんざし材を用いたセグメントの継手部の断面図である。
【図１４】かんざし材を用いたセグメントの継手部の他の例の断面図である。
【図１５】かんざし材を用いたセグメントの継手部のさらに他の例の断面図である。
【図１６】（ａ）は、かんざし材固定材の第３例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ断面図、（ｃ）は、斜視図、（ｄ）は、かんざし材固定材の第４例の正面図、（ｂ）は、（ａ）のＤ−Ｄ断面図、（ｃ）は、斜視図である。
【符号の説明】
【００４４】
１ セグメント本体
１ａ セグメント
２ 継手部
３ 雌側連結部材
４ 雄側連結部材
５ 箱形状連結部材
６ Ｈ形状連結部材
６ａ 上フランジ
６ｂ 下フランジ
７ 継手板
７ａ 内側分割継手板
７ｂ 外側分割継手板
８ 中空部
１０ 接合ボルト
１１ ボルト挿入孔
１１ａ 座刳り
１２ ナット
１３ 端面
１４ Ｃ形状連結部材
１４ａ 上フランジ
１４ｂ 下フランジ
１５ フランジ板材
１６ 主桁
１６ａ 主桁
１７ Ｃ形状連結部材
１８ 切欠き部
１９ Ｈ形状連結部材
１９ａ 上フランジ
１９ｂ 下フランジ
２０ 凹部
２１ 貫通孔
２２ かんざし材
２３ かんざし材固定材
２４ かんざし材挿通孔
２５ かんざし材固定ウエブ
２６ かんざし材貫通バー
２７ かんざし材固定フランジ
２８ かんざし材貫通バー用孔
２９ モルタル
３０ 先細り部
３１ ボルト
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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における前記セグメントの連結構造であって、
前記セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に突設されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を被覆可能な雌側連結部材が固着されてなり、前記雄側連結部材は、雌側連結部材内に嵌合され、さらに両連結部材は、ボルト接合されてなること
を特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
前記雌側連結部材は、セグメント本体の幅方向、桁高方向の寸法とほぼ等しい外周面を有し、前記雄側連結部材に向かって開口した箱形状連結部材で構成され、溶接にて継手板に固着されていること
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】
前記雌側連結部材は、Ｃ形鋼からなるセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させて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４】
前記雄側連結部材は、複数のＨ形鋼を継手板に固着して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項５】
請求項３記載の雌側連結部材に嵌合される雄側連結部材は、継手板に固着してなる複数のＨ形鋼、又はセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させてなる複数のＨ形鋼をセグメント幅方向に間隔をあけて設け、前記雌側連結部材の対向するフランジ間隔に位置するように複数のＨ形鋼のフランジに渡ってフランジ板材を架設して構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項６】
前記雌側連結部材と雄側連結部材に形鋼を用い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】
雌側連結部材の前端面であって、雄側連結部材を取り付けるセグメント本体の周方向端面が当接可能な面、又はセグメント本体の周方向端面であって、前記雌側連結部材の前端面が当接可能な面に止水材が配設されてなること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項８】
雌側連結部材と雄側連結部材のウエブをセグメントの幅方向に貫通するかんざし材を設け、該かんざし材の貫通用孔からの抜け出しを阻止するかんざし材固定材を雌側連結部材に固定したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項９】
前記かんざし材固定材に設けたかんざし材貫通バーを、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブから突出するかんざし材の挿通孔に挿入したことを特徴とする請求項８に記載のセグメントのセグメントの連結構造。
【請求項１０】
雌側連結部材と雄側連結部材で囲まれる空間部や、前記かんざし材固定材と雌側連結部材とで囲まれる空間部にはコンクリートが打設されて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】
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における前記セグメントの連結構造であって、
前記セグメント本体の周方向の一端部に、雄側連結部材が周方向に突設されてなるとともに、セグメント本体の周方向の他端部に、前記雄側連結部材の外面を被覆可能な雌側連結部材が固着されてなり、前記雄側連結部材は、雌側連結部材内に嵌合され、さらに両連結部材は、ボルト接合されてなること
を特徴とするセグメントの連結構造。
【請求項２】
前記雌側連結部材は、セグメント本体の幅方向、桁高方向の寸法とほぼ等しい外周面を有し、前記雄側連結部材に向かって開口した箱形状連結部材で構成され、溶接にて継手板に固着されていること
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】
前記雌側連結部材は、Ｃ形鋼からなるセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させて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４】
前記雄側連結部材は、複数のＨ形鋼を継手板に固着して構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項５】
請求項３記載の雌側連結部材に嵌合される雄側連結部材は、継手板に固着してなる複数のＨ形鋼、又はセグメント主桁をセグメント本体の周方向端部から突出させてなる複数のＨ形鋼をセグメント幅方向に間隔をあけて設け、前記雌側連結部材の対向するフランジ間隔に位置するように複数のＨ形鋼のフランジに渡ってフランジ板材を架設して構成したことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項６】
前記雌側連結部材と雄側連結部材に形鋼を用い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】
雌側連結部材の前端面であって、雄側連結部材を取り付けるセグメント本体の周方向端面が当接可能な面、又はセグメント本体の周方向端面であって、前記雌側連結部材の前端面が当接可能な面に止水材が配設されてなること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項８】
雌側連結部材と雄側連結部材のウエブをセグメントの幅方向に貫通するかんざし材を設け、該かんざし材の貫通用孔からの抜け出しを阻止するかんざし材固定材を雌側連結部材に固定したことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載のセグメントの連結構造。
【請求項９】
前記かんざし材固定材に設けたかんざし材貫通バーを、雌側連結部材と雄側連結部材のウエブから突出するかんざし材の挿通孔に挿入したことを特徴とする請求項８に記載のセグメントのセグメントの連結構造。
【請求項１０】
雌側連結部材と雄側連結部材で囲まれる空間部や、前記かんざし材固定材と雌側連結部材とで囲まれる空間部にはコンクリートが打設されて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】
【公開番号】特開２００６−３０７５３１（Ｐ２００６−３０７５３１Ａ）
【公開日】平成１８年１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１３１２３５（Ｐ２００５−１３１２３５）
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【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１１月９日（２００６．１１．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年４月２８日（２００５．４．２８）
【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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