合成セグメント
【課題】鋼材とコンクリートの力伝達をなし得る補強構造としながら、セグメント端面における寸法精度を形状矯正をせずに確保することができる合成セグメントを提供する。
【解決手段】外周面２とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在する２つの断面Ｌ形状の構造部材４と、内周面３とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在する２つの断面Ｌ形状の構造部材４と、コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁７と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁７それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材４との間に渡って配置され、当該主桁７と当該構造部材４とに固着される応力伝達構造材６と、前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材４により囲まれる部分に充填されたコンクリートとを有する合成セグメント。
【解決手段】外周面２とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在する２つの断面Ｌ形状の構造部材４と、内周面３とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在する２つの断面Ｌ形状の構造部材４と、コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁７と、前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁７それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材４との間に渡って配置され、当該主桁７と当該構造部材４とに固着される応力伝達構造材６と、前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材４により囲まれる部分に充填されたコンクリートとを有する合成セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル周方向、軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成する円弧版状あるいは平版状の合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に地中トンネルを構築する方法としてシールド工法が広く知られているが、シールド工法により構築される閉空間を保持する目的でセグメントが用いられる。セグメントはトンネル周方向、軸方向に複数連結されることで地中に構築される閉空間を保持する覆工材である。
トンネル構造は通常、地下水面よりも深度の深い地中に構築されることから、セグメント同士の連結部には止水性能が要求され、そのためにセグメントの端面は高い寸法精度が要求される。
一般的に覆工材にはコンクリート製、鉄製あるいはそれらを組み合わせた合成構造製のものが知られており、鉄製セグメントには、鋼板を所定の寸法形状に切断した後、溶接等により組み立てられる鋼製セグメント、鋳型で成型する鋳鉄製セグメントがある。
コンクリート製のセグメントではコンクリート打設用の外型枠の寸法精度でセグメント端面の精度を確保し、鉄製セグメントでは主桁等で構成される鋼殻構造の製造寸法で精度を確保する。
近年、トンネル径の大口径化、トンネル覆工厚さの縮小化などのニーズから、高耐力なセグメントが求められ、鋼とコンクリートを組み合わせた合成セグメントが採用されるようになった。特許文献１に記載のものは、その一例である。
この特許文献１に記載されている合成セグメントは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材を備え、構造材に囲まれた内部にコンクリートを打設して形成されるセグメントであり、角部の割れや欠けに対して高い強度を発揮することを特徴としている。
また特許文献２に記載されている合成セグメントは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材と断面Ｉ型のラチス材とを備え、コンクリートの面する内面にジベルを非加熱連結し構造材に囲まれた内部にコンクリートを打設して形成されるセグメントであり、溶接ひずみを生じないでコンクリートとの付着を高めることを特徴としている。
【特許文献１】特開2006-52630号公報
【特許文献２】特開2006-161334号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に鋼材とコンクリートを備える合成セグメントは、鋼材とコンクリートとの力伝達を図ることで、その単体の構造性能を上回る高い性能が発揮されるため、鋼材とコンクリートとの力伝達構造が不可欠となる。
特許文献１に記載されているセグメントでは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材の内部にコンクリートを打設することで、合成セグメントを構成することを特徴としているが、主桁のトンネル軸方向に向かって外側の端部コンクリートは、主桁に挟まれる内部コンクリートに比べて拘束度が低く、鋼材とコンクリートとの力伝達が不十分となって構造性能が低下する欠点がある。
そのため、鋼材とコンクリートとの力伝達を確保するために構造材を追加して補強する必要があるが、その場合の大きな課題として補強構造の増設からセグメント製造時にセグメントの形状変形が大きく発生し、セグメント端面の寸法精度を確保することが困難となるため形状矯正が必要となり、これがセグメントの製造コストを大きくする欠点となっていた。
さらに特許文献２に記載されているセグメントでは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材とラチス構造を呈するフランジ材が連結され、ラチスの内面側に非加熱手段にてジベルを有する構造材を形成し、その内部にコンクリートを打設することで、合成セグメントを構成することを特徴としている。しかしながら、本発明には下記の欠点がある。セグメントに発生する軸力・曲げ力・せん断力に対して主に抵抗するラチス構造の構造性能を高めることを目的に断面略Ｌ形状の構造部材と一体断面化を図るためには、双方の部材を部材長手方向に連続して溶接して固着する方法や、一体断面を単一材で製造する方法が考えられるが、熱ひずみの影響や寸法の大きな断面を一体製造することでいずれの場合にも製造時の変形が大きく発生するため、形状矯正が不可欠となり、製造コストが高くなる課題がある。
そこで本発明では、鋼材とコンクリートの力伝達をなし得る補強構造としながら、セグメント端面における寸法精度を形状矯正をせずに確保することができる合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明による合成セグメントは、
トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材との間に渡って配置され、当該主桁と当該構造部材とに固着される応力伝達構造材と、
前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートとを有することを特徴とする。
（２）さらに本発明による合成セグメントは、
前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを、
更に有することを特徴とする。
（３）さらに本発明による合成セグメントは、
前記２つ以上の主桁のトンネル軸方向における配置位置は、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置されることを特徴とする。
（４）さらに本発明による合成セグメントは、
前記コンクリート中に、更に、鉄筋または表面にずれ止め機能を有する鋼延材を備えることを特徴とする。
（５）さらに本発明による合成セグメントは、
前記主桁の表面にずれ止め構造を有することを特徴とする。
（６）さらに本発明による合成セグメントは、
前記断面Ｌ形状の構造部材のコンクリートに面する側にずれ止め構造を有することを特徴とする。
（７）さらに本発明による合成セグメントは、
前記第一構造部材と前記主桁上部間、前記第四構造部材と前記主桁下部間、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間、又は、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間の少なくともいずれかに渡って橋渡し材が配置され、双方の当接部が、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで連結されていることを特徴とする。
（８）さらに本発明による合成セグメントは、
前記第一構造部材と前記主桁上部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間に渡って外周面側の橋渡し材が配置され、前記第四構造部材と前記主桁下部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間に渡って内周面側の橋渡し材が配置されて、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とがせん断補強材で連結されていることを特徴とする。
（９）さらに本発明による合成セグメントは、
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする。
（１０）さらに本発明による合成セグメントは、
前記合成セグメントの外周面に更にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材および第六構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成されていることを特徴とする。
（１１）さらに本発明による合成セグメントは、
前記スキンプレートと当接する前記第一構造材及び前記第五構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成され、当該シール溝にシール材が設けられていることを特徴とする。
（１２）さらに本発明による合成セグメントは、
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手が、前記主桁、前記断面Ｌ形状の構造部材、前記応力伝達構造材のいずれか１つに固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による合成セグメントによれば、製造時にセグメントの形状変形を抑制できるため、形状矯正をせずにセグメント端面の精度確保が可能となり、製造コストを低減する効果が発揮される。さらに、鋼材とコンクリートとの力伝達が良好に発揮され、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能するとともに、セグメントの構造性能を高められることから、セグメントの桁高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら実施形態を説明する。
【０００７】
まず、各実施形態において共通する構成について、図１に示す実施形態に基づいて説明すると、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面２（トンネル周方向外側の外周面２）、内周面３（トンネル周方向内側の内周面）、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメント１が示されている。
【０００８】
前記の合成セグメント１は、トンネル周方向の外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材４ａと軸方向端面側の第二構造部材４ｂからなる２つの断面Ｌ形状の構造部材４を備えている。
また、前記トンネル周方向の内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材４ｄと軸方向端面側の第三構造部材４ｃからなる２つの断面Ｌ形状の構造部材４を備えている。
また、前記の合成セグメント１は、前記コンクリート８に内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁７（図示の形態では、２つの主桁７とされている）を備えている。
また、前記合成セグメント１は、前記主桁７のうちトンネル軸方向外側に配置される２つの主桁７それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材４との間に渡って配置され、当該主桁７と当該構造部材４とに固着される応力伝達構造材６を備えている。
各主桁７は、コンクリート８に埋め込むように内包されるため、外周面側の第一構造部材４ａの外周面よりもトンネル半径方向で内空側に位置し、内周面側の第四構造部材４ｄのトンネル内腔面側よりもトンネル半径方向で外側に位置するように配置されて、各構造部材４間で囲まれる部分（空間）内に配置されている。
そのため、４つの断面略Ｌ形状の構造部材４により囲まれた部分に充填されたコンクリート８に各主桁７が埋め込まれるように内包された合成セグメント１とされている。
【０００９】
さらに説明すると、図１に示す実施形態は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４および応力伝達構造材６で、それぞれトンネル軸方向に間隔をおいて並行に配置される分離型の各鋼殻ユニットで構成される分離型鋼殻（前記の分離型鋼殻ユニット相互は、図示省略の棒状鋼材により連結してもよく、あるいは主桁７を埋め込むように充填されるコンクリートにより一体化してもよい）の内部にコンクリート８が充填されている合成セグメント１を示している。主桁７は上下のフランジ７ａおよびウェブ７ｂからなり、主桁７からトンネル軸方向に間隔をおいて、トンネル周方向の外周面２に面する側にはトンネル周方向に延長される第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂが配置され、トンネル周方向の内周面３に面する側には、トンネル周方向に延長される第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄが配置されている。応力伝達構造材６は主桁７のトンネル軸方向の両外側に配置され、主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４に溶接によって固着されている。応力伝達構造材６は主桁７のトンネル周方向に間隔をおいて配置されている。なお、合成セグメント１相互の連結手段は後記する。
【００１０】
さらに図２に示す実施形態（変形形態）は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４、断面Ｌ形状の構造部材５および応力伝達構造材６を備えた鋼殻の内部にコンクリート８が充填されている合成セグメント１を示す。外周面２に面する側にはトンネル軸方向に延長される第五構造部材５ａと第六構造部材５ｂが配置されている。内周面３に面する側にはトンネル軸方向に延長される第七構造部材５ｃと第八構造部材５ｄが配置されている。前記の第五構造部材５ａ〜５ｄはトンネル周方向の鋼殻の一部を構成している。
【００１１】
これらの実施形態によると、割れや欠けの生じやすい合成セグメント１の内外周面２，３の四辺の角部を覆う断面Ｌ形状の構造部材４，５で覆うことでコンクリート８を保護するとともに、前記断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間に応力伝達構造材６を配置しかつ、相互に固着する補強構造とすることで、拘束度が低い主桁７外側のトンネル軸方向端部の端部コンクリート８の拘束度を高めるとともに、鋼材とコンクリート８との力伝達が良好に発揮される。
そのため、合成セグメント１の全幅が有効に合成構造として機能し、合成セグメント１の構造性能を高められることから、合成セグメント１の桁高さの縮小化や合成セグメント１の幅の幅広化の効果を発揮する。
前記断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間の応力伝達構造材６を固着するにあたり、通常、溶接による連結が考えられる。その際には、鋼殻構造の熱ひずみによる形状変形が発生し、その形状を矯正するために製造コストを要する。
そこで、主桁７の寸法を小さく構成させて主桁７の断面をコンクリート８の断面内に内包させることで鋼材の形状変形を主桁７を小さくすることで吸収させ、セグメント端部の前記断面Ｌ形状の構造部材４は寸法精度内に収めることができる。その結果、これまでセグメント製造時におけるセグメント形状矯正が必要であったが、この矯正工程が省かれて製造コスト削減の効果が発揮される。
【００１２】
本合成セグメント１を構成するセグメント構造は、鋼部材で形成される鋼殻構造と鋼殻で形成される内部空間に充填する中詰めコンクリート８からなる。コンクリートの打設方法は鋼殻構造を型枠として兼用してもよく、別途、型枠を設置してもよい。
合成セグメント１の高さは一般的な下水道用トンネルなどでは100mm〜200mm程度、大断面の道路用トンネルなどでは300mm〜1000mm程度となり用途に応じて設定すればよい。
セグメントの幅は500mm〜2500mm程度とセグメントの桁高さやトンネル外径、土水圧荷重の大きさに応じて設定すればよい。
【００１３】
本合成セグメント１を構成する鋼殻構造は、セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４、５、主桁７および応力伝達構造材６からなる。
鋼殻構造には、鋼板を切断・溶接により組み立てられる鋼製のもの、鋳型を用いて成型する鋳鉄製のものがあり、鋼材の形状や板厚によって決定すればよい。
【００１４】
主桁７の桁高さは中詰めコンクリート８の高さよりも小さくし主桁７がコンクリート８に内包するように配置する。セグメント製造時における形状変形を吸収するために必要な余裕寸法を設定して主桁断面の寸法を設定すればよいが、一般的なセグメント仕様では余裕寸法を30〜50mm程度を設定しておけばよい。主桁部７のフランジ７ａの外面ではコンクリート８の被り厚さが少なくなることが想定されるため、コンクリート８の剥落防止のためにトンネル内周面側３については、主桁７の表面に剥落防止用のずれ止め２３あるいは網鉄筋などを設置することが望ましい。
主桁７の断面形状は一般的なセグメントと同様にウェブ７ｂのみの板状のもののほか、断面性能を高めるために、Ｉ型断面形状、Ｃ型断面形状、Ｔ型断面形状でも良く、本発明の効果は主桁７の断面形状に依存するものではない。主桁７の設置枚数はトンネルに作用する土水圧荷重とセグメントの幅あるいは桁高さに応じて設定すればよい。通常、2〜4枚程度とすることが多い。
主桁７の板厚さはトンネルに作用する土水圧荷重や主桁７の設置数に応じて10mm〜100mm程度に設定すればよい。
コンクリート８の流動性（充填性）を高めることを目的に、主桁７のウェブ７ｂには開口孔を設けてもよい。その場合、円形や矩形、三角形形状の孔をトンネル周方向に対して所定の間隔で設けることで流動性を確保できる。通常、開口孔の寸法は桁高さの30〜50％程度、トンネル周方向の配置間隔は桁高さと同等程度にすればよい。また、同様の効果を得るために、トンネル内外周面２，３に配置されるフランジ７ａをタイバーで接続するトラス形式のラチス構造材を構成しても良い。
【００１５】
セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４はトンネル周方向に延在し、第一構造部材４ａ、第四構造部材４ｄはトンネル断面接線方向に平行に配置し、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃはトンネル法線方向に平行に配置する。断面Ｌ形状の構造部材5はトンネル軸方向に延在し、第五構造部材５ａ、第八構造部材５ｄはトンネル断面接線方向に平行に配置し、第六構造部材５ｂ、第七構造部材５ｃはトンネル法線方向に平行に配置する。双方の構造材は固着してもよいし固着せずに当接してもよい。断面Ｌ形状の構造部材４、５に山形鋼を用いてもよい。
断面Ｌ形状の構造部材を構成するプレートの幅および高さ寸法は30mm〜70mm程度、厚みは5mm程度とすれば、コンクリート８の割れや欠けに対しては十分な防護性能を発揮する。断面Ｌ形状の構造部材４、５をセグメント断面の部材性能に加える場合は、作用する土水圧荷重と主桁仕様を考慮して寸法を設定すればよい。
断面Ｌ形状の構造部材４を配置することで、コンクリート角部の割れや欠けに対する抵抗が強くなる。また、コンクリート８の拘束度を高める効果が高まり、鋼材とコンクリート８との力伝達が増加する効果が発揮される。さらに断面Ｌ形状の構造部材５を配置することでコンクリート角部の割れや欠けに対する抵抗性能やコンクリート８の拘束効果が高められる。
【００１６】
応力伝達構造材６について説明する。主桁７で挟まれるコンクリート８は周囲を拘束される状態のため拘束度が比較的高く、トンネル周方向にひずみが作用したときに作用する力と直行する方向にひずみが発生（ポアソン効果）することによって、主桁とコンクリート面に押し付けあう力（付着力・摩擦力）が発生する。その効果によって主桁とコンクリートとの力伝達が形成されて一体化の効果が得られる。例えば鋼管内にコンクリートを充填するコンクリート充填鋼管柱などが同様の効果を発揮する合成構造に相当する。一方、主桁７の外側のセグメント幅方向両端部の端部コンクリート８は拘束度が低いため、応力伝達構造材６を配置してこれに対処する。応力伝達構造材６はトンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向、セグメント桁高さ方向に対して伝達する機能を持つものであり、一般的には板状の縦リブ構造が適する。同様の機能を持つものとして、鉄筋や鋼延材（連結兼用鋼材）を配置するか、あるいはそれらをトラス形式に組み合わせて配置する構造でもよい。前記応力伝達構造材６を配置することで端部コンクリート８は主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４により拘束され一体化の効果が発揮されるとともに、応力伝達構造材６自身による力伝達効果が相乗的に発揮されるため、高い一体化性能を発揮する。
応力伝達構造材６とセグメント角部に配置される断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７とは溶接により固着する構造とする。溶接長はトンネルに作用する土水圧荷重による発生応力度により決定するが、溶接線が連続すると溶接熱ひずみの影響が大きくなるため、溶接線長を短くしたり、板の裏表を千鳥状に溶接するなどすると形状変形が少なくてすむ。
応力伝達構造材６としての縦リブの断面形状は、板状の直リブ、Ｌ型断面形状リブ（断面Ｌ字状リブ）、Ｔ型断面形状リブ（断面Ｔ字状リブ）、Ｉ型断面形状リブ（断面Ｉ字状リブ）など断面形状に依存するものではない。
応力伝達構造材６としての縦リブのセグメント高さ方向の配置位置は、トンネル外周面側２に偏芯して配置してもよいし、高さ方向中央部に配置してもよい。
応力伝達構造材６としての縦リブの桁高さは、セグメント高さ、主桁７の桁高さに応じて設定する。一般的には主桁７の桁高さの90%〜60％の範囲で設定すればよく、縦リブの板厚さは6mm〜30mm程度で設定すればよい。
応力伝達構造材６は、断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７に固着されることで主桁７外側のコンクリート８に作用する土水圧による荷重を主桁７あるいは断面Ｌ形状の構造部材４に伝達する機能を発揮し、セグメント１の部材断面の一体化を図ることができる。
【００１７】
鋼殻構造の製造は、コンクリート型枠や鋼殻固定治具に断面Ｌ形状の構造部材４、５を所定の精度に配置して位置を固定する。主桁７を配置した後に応力伝達構造材６を配置して断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７と溶接で固着する。略Ｌ型形状断面の構造部材４、５はコンクリート型枠や鋼殻固定治具に固定されているため、形状変形は発生しない。その後、略Ｌ型形状断面の構造部材４、５で囲まれた内部にコンクリート８を打設することで合成セグメント１を所定の製品精度を確保して製造することができる。
【００１８】
図３に示す実施形態（さらに別の変形形態）は、合成セグメント１のトンネル周方向端部の位置にセグメント継手９、トンネル軸方向端部の位置にリング継手１０が配置されている。一般的な継手構造の例として、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａとボルトボックス９ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔９ｂが配置され、隣接セグメントと現場でボルト・ナットにより結合されて接続される。同様にリング継手１０は、ボルトボックス１０ａとボルトボックス１０ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔１０ｂが配置され、隣接セグメントと現場でボルト・ナットにより結合されて接続される。図示のような形態では、ボルトボックス９ａは主桁７の端部に溶接により固定され、ボルトボックス１０ａは、構造体部材４の内側に渡って配置されて構造部材４に溶接により固定される。
【００１９】
合成セグメント１同士をトンネル周方向に現場接続するセグメント継手９、同様にトンネル軸方向に現場接続するリング継手１０は、ボルト接続方式や図示省略の機械接続式により接合される。
嵌合される双方の継手は相互に伝達力を伝達し合う必要があるため合成セグメント１の本体に十分に定着されなければならない。通常のRCセグメントでは継手の伝達力をコンクリート８中に鉄筋などの定着材１２を配置して定着する構造とするが、コンクリート８の割裂破壊やせん断破壊の可能性があるため、大きな伝達力を伝達することができない。さらに本セグメントの応力負担を行う主要構造は主桁７等の鋼殻構造となるため、継手の伝達力は鋼殻に伝えなければならず、コンクリート８を介して伝達する構造では主桁７側にも力伝達用のずれ止め２３が必要になるなど構造の複雑化も懸念される。そこでセグメント継手９、リング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式とすることで上記の課題を解決することができる。
ボルト接続式の場合はボルト１１、１４を内包するボルトボックス９ａ、１０ａあるいは定着材１２を鋼殻構造に固着し、機械接続式の場合にはカプラー等の継手材あるいは定着材１２を鋼殻構造に固着する。固着方法としては一般的には溶接１３でもよく、溶接長さの比較的短い溶接であるため、セグメント１全体の形状変形に及ぼす影響は少ない。
本実施形態によると、セグメント間、リング間の力伝達が良好になるとともに、コンクリート８への負担が軽減するため、セグメントの構造性能および耐久性の向上が発揮される。
【００２０】
図４に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合のリング継手１０と主桁７とを連結する構造を示したものである。ボルトボックス１０ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル軸方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。隣接セグメントのリング継手１０からリングボルト（トンネル軸方向に隣接するセグメントリング間連結用のボルト、以下単に、リングボルトとも言う）１１がボルト孔１０ｂを挿通して配置されて、図示省略のナットに螺着される。従って、隣接セグメントからの伝達力はリングボルト１１からボルトボックス１０ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００２１】
さらに図５に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合の、セグメント継手９と主桁７とを連結する構造を示したものである。ボルトボックス９ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル周方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。主桁７のフランジ板７ａはボルトボックス９ａが配置される位置で部分的に切り欠き加工を行うことでピースボルト（トンネル周方向に隣接する合成セグメント相互を連結するボルト。以下、単に、ピースボルトとも言う）１４の挿通作業が可能となる。隣接セグメントのセグメント継手からピースボルト１４がボルト孔９ｂを挿通して配置されて、図示省略のナットに螺着される。従って、隣接セグメントからの伝達力はピースボルト１４からボルトボックス９ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００２２】
図６ないし図２２に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合の、合成セグメント１におけるトンネル周方向の断面の変形形態を示したものである。
【００２３】
図６に示す実施形態は、応力伝達構造材６は断面Ｌ形状の構造部材４の第二構造部材４ｂおよび第三構造部材４ｃに溶接１３で固着され、主桁７のウェブ板７ｂと溶接１３で固着されている。応力伝達材６と主桁７のウェブ材７ｂとの溶接は断続溶接とすることで溶接熱ひずみを抑制することができる。
【００２４】
図７に示す実施形態は、鋼殻構造の製造時における形状変形が発生して主桁７に捩れが発生した状況を示したものである。主桁７の形状変形に対して主桁７の断面寸法をセグメント１の断面に内包されるように小さく構成することでコンクリート８の被りのなかで形状変形量が吸収可能となる。
【００２５】
図８に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａないし第四構造部材４ｄすべてと応力伝達構造材６を固着する形態を示すものであり、応力伝達構造材６は断面Ｌ形状の構造部材４に当接させるために異形形状としたものである。溶接熱ひずみを抑制するために断続溶接による固着とすることで形状変形を最小限に抑制することができる。これにより応力伝達構造材６の断面Ｌ形状の構造部材４との固着拘束が高まる効果が発揮される。
【００２６】
図９に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄとが連結されず当接される形態を示すものである。第二構造部材４ｂおよび第三構造部材４ｃと応力伝達構造材６が固着される。
本実施形態によると、第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂあるいは第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄを固着しないため製造コストが低減される。断面Ｌ形状の構造部材４、５は一体構造とせずとも、割れや欠けに対する保護効果は十分発揮される。断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間に固着される応力伝達材６は、第一構造部材４ａ、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃ、第四構造部材４ｄのいずれかに固着されることで主桁７外側のコンクリート８の拘束効果が発揮される。
【００２７】
図１０に示す実施形態は、図９に示す実施形態において、応力伝達構造材６が第一構造部材４ａ、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃ、第四構造部材４ｄの全てに固着される形態を示すものである。
【００２８】
図１１に示す実施形態は、主桁７に挟まれるコンクリート８の中に略トンネル軸方向に橋渡し材１５をトンネル内周面側３のみに配置し、弾性体座金１６およびドリルネジ１７により主桁７と連結する形態を示すものである。橋渡し材１５は主桁７とコンクリート８との一体化を高めるために配置するものであり、セグメント幅の幅広な構造には特に有効である。橋渡し材１５はトンネル内周面側３のみに配置しても良く、さらにトンネル外周面側２にも橋渡し材１５を併設することで一体化の効果は一層高まる。
【００２９】
さらに図１２に示す実施形態は、図１１に示す実施形態において断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７との間に橋渡し材１５を配置して連結する形態を示すものであり、断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７と端部コンクリート８との一体化の効果が高まる。
【００３０】
弾性体座金１６は一般的には繊維補強ゴムやエポキシ樹脂など、ボルトやドリルネジ１７締結時の回転トルクにより座金が変形して断面が押し潰される形態のものであればよい。連結部の力の伝達はボルトあるいはドリルネジ１７の有効断面により伝達され、断面を切断する方向のせん断力、断面に垂直な方向の軸方向力を伝達することができる。
弾性体座金１６の厚みを5〜10mm程度としておき、やや断面を潰し気味に架設すると効果的である。さらに橋渡し材１５を矩形断面形状（すなわち断面矩形状）、Ｌ型断面形状（断面Ｌ字状）あるいはＴ型断面形状（断面Ｔ字状）とすることで接合面が広く確保でき、ボルトまたはドリルネジ１７による接続が確実に実施でき、合成セグメント１の品質が安定する効果が発揮される。
【００３１】
本実施形態によれば、ボルトあるいはドリルネジ１７を用いた連結により、鋼殻に発生する形状変形を抑制することができるため、合成セグメント１の製造コスト削減の効果が発揮される。さらにコンクリート８から前記断面Ｌ形状の構造部材４あるいは主桁７への力伝達が向上するとともにコンクリート８の補強効果が発揮され、セグメント１の部材性能が向上し、合成セグメント１の断面高さの縮小化・幅広化の効果が発揮する。
双方の連結部には弾性体座金１６を用いることで前記断面Ｌ形状の構造部材４と前記主桁７の板厚の違いやセグメント断面内における配置高さが異なることによる形状の不陸を調整することができるとともに、力伝達はボルトあるいはドリルネジ１７のせん断強度あるいは軸強度を用いて伝達することができるため高い伝達性能を発揮する。
【００３２】
図１３に示す実施形態は、合成セグメント１の外周面側２にスキンプレート２０を配置した形態を示すものである。スキンプレート２０と断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａおよび断面Ｌ形状の構造部材５の第五構造部材５ａ（図示せず）とをドリルネジ１７で連結し、第二構造部材４ｂにシール溝１８を設置するとともに溝中に水膨潤シール材１９を配置して止水を行う形態を示したものである。
【００３３】
さらに図１４に示す実施形態は、第一構造部材４ａにシール溝１８を設置するとともに溝中に水膨潤シール材１９を配置して止水効果を高める形態を示したものである。
【００３４】
本実施形態によれば、合成セグメント１の止水性能が向上する。特に鋼材とコンクリート８の界面は地下水を通水するミズ道となりやすく、トンネル構造の耐久性が向上する効果が発揮される。
さらにスキンプレート２０の周囲は溶接延長が長く止水性を確保するために通常、連続溶接による止水溶接が採用されるため、溶接１３による熱ひずみの影響が大きく発生し、溶接後に鋼殻の形状矯正が多く必要となる。そのため、ボルトやドリルネジ１７によりスキンプレート２０を連結することで鋼殻の形状矯正が不要となる効果が発揮される。
また、スキンプレート２０と当接する前記第一構造材４ａ、前記第五構造部材５ａの周囲に連続してシール溝１８を形成し、該シール溝１８にシール材１９を設けることでスキンプレート２０と第一構造部材４ａ、第五構造部材５ａとの連結部の止水性能がさらに向上する効果が発揮される。トンネル外周面２に面する第一構造部材４ａ、第五構造部材５ａとセグメント高さ方向に配置する第二構造部材４ｂ，第六構造部材５ｂとは一体成型するか双方を止水溶接等により漏水しない構造とする。同時にセグメント高さ方向に配置する第二構造部材４ｂ，５ｂにシール溝１８およびシール材１９を配置することでセグメント周囲の現場接続面の止水効果が発揮される。
スキンプレート２０は通常、2mm〜10mm程度に設定すればよく、トンネルの形状に合わせて円弧版状や平板状に成型する。
【００３５】
図１５に示す実施形態は、コンクリート８中に略トンネル周方向および略トンネル軸方向に鉄筋２１を配置した形態を示すものである。図１６に示す実施形態は、コンクリート８中に略トンネル軸方向に鉄筋２１を配置し、断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７の間に橋渡し材１５を配置した形態を示すものである。
【００３６】
主桁７に挟まれるコンクリート８は幅広化に伴い、土水圧による作用荷重が大きくなるためコンクリート８の破壊を招く危険性が高まる。本実施形態により、中詰めコンクリート８の強度を高める効果が発揮され、セグメント１の断面高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。さらに、トンネル周方向やトンネル軸方向に鉄筋２１を配置することで中詰めコンクリート８の強度を高めるとともにコンクリート８の表面ひび割れを抑制することができるため、トンネルの耐久性の向上につながる。トンネル周方向やトンネル軸方向に配置する鉄筋２１は表面にずれ止めを有する鋼（延）材でもよい。鋼（延）材は矩形断面形状、Ｌ型断面形状あるいはＴ型断面形状を有する圧延材が製造コストも安く適している。トンネル軸方向に配置する鉄筋２１は、中詰めコンクリート８に定着して力伝達機能を確保する。トンネル軸方向に配置する鉄筋２１に換えて橋渡し材１５を配置することで中詰めコンクリート８と主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４との力伝達効果が更に高まる。
また、セグメント断面の経済設計を行うために主桁７の板厚をトンネル部位の発生断面力に応じて設定すると、主桁７を構成する鋼板の種類が多く必要となる場合では、鋼板の製造コストの増加を招く。セグメント断面の必要性能に合わせてトンネル周方向の鉄筋２１の量を調整することで製造コストの低減を図ることができる。また、鉄筋２１をセグメント桁高さ方向にフープ形状に形成して配置することで、中詰めコンクリート８のせん断耐力を向上させることができる。コンクリート８のひび割れ抑制面からは少なくとも鉄筋２１の径は10mm程度、鉄筋２１の配置間隔は200〜300mm程度とすればよく、応力負担をさせる場合は鉄筋２１の径を41mm程度まで太径化することで対処できる。鋼（延）材は、板厚10~30mm程度、幅20~50mm程度の平鋼や、板厚は5~20mm程度であって辺長が20~50mm程度の山形鋼が適する。
【００３７】
図１７に示す実施形態は、上下に配置された橋渡し材１５の間をセグメント桁高さ方向に向かって、鉄筋等からなるせん断補強材２２を配置して連結し、橋渡し材１５とせん断補強材２２とを溶接１３で固着した形態を示すものである。
【００３８】
さらに図１８に示す実施形態は、図１７に示す実施形態において、アングル材等からなるせん断補強筋２２と橋渡し材１５とをドリルネジ１７で連結した形態を示すものである。
【００３９】
さらに図１９に示す実施形態は、図１７に示す実施形態において、セグメント桁高さ方向に向かって橋渡し材１５で挟まれるコンクリート８の中に、略トンネル周方向に向かって鉄筋２１を配置した形態を示すものである。
【００４０】
本実施形態によると、トンネル外側からの土水圧荷重がセグメント１に作用した場合、セグメント高さ方向の力伝達が必要となる。なかでも土水圧荷重が大きく発生する深度の深いトンネルや外径の大きなトンネルでは、コンクリート８のせん断破壊に抵抗する構造が要求される。そのため橋渡し材１５同士をセグメント高さ方向に連結することでセグメント高さ方向の引張材として機能させ、せん断伝達効果が発揮される。
さらに鉄筋２１を略トンネル軸方向に向かって配置することでコンクリート８の拘束効果が高まりせん断耐力がさらに向上する。
【００４１】
図２０に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４のコンクリートに面する面および主桁７のフランジ７ａ両面にずれ止め２３を溶着した形態を示すものである。
【００４２】
さらに図２１に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４のコンクリートに面する表面、主桁７のフランジ７ａ両面およびスキンプレート２０のコンクリートに面する表面にずれ止め２３を溶着した形態を示すものである。
【００４３】
本実施形態によると、主桁７の中詰めコンクリート８への定着効果が高められ、鋼材とコンクリート８との一体化が高まり、合成セグメント１の部材性能が向上する効果が発揮する。また、主桁７の桁高さ方向外側に位置する被りコンクリート８の剥落防止効果が発揮される。
【００４４】
セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４,５にずれ止め２３を設けることでコンクリート８への定着が高まり、応力伝達構造材６の力伝達効果が大きく発揮される。
主桁７に設けるずれ止め２３はフランジ７ａ表面、ウェブ７ｂ表面、その双方に設けてもよいが、フランジ７ａに設けるほうが伝達効果は大きく発揮される。
ずれ止め２３は頭付きスタッドや平鋼、山形鋼を溶接して固着してもよく、ずれ止めの種類や設置方法に依存するものではない。
【００４５】
また、スキンプレート２０のコンクリートに面する内面側にずれ止め２３を設けることでスキンプレート２０の座屈が防護されて合成セグメント１の構造性能が高められる。
【００４６】
図２２および図２３に示す実施形態は、２つ以上の主桁７のトンネル軸方向における配置位置が、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁７はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁７は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置した形態を示すものである。
【００４７】
図２２に示す実施形態は、主桁７を２枚配置し、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの1/2に相当する間隔とし、セグメント幅方向における両端に配置する主桁７とセグメント幅端部に至る間隔をセグメント幅Ｂの1/4に相当する間隔とした形態を示すものである。
【００４８】
さらに図２３に示す実施形態は、主桁７を３枚配置し、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの1/3に相当する間隔とし、セグメント幅方向における両端に配置する主桁７とセグメント幅端部に至る間隔をセグメント幅Ｂの1/6に相当する間隔とした形態を示すものである。
【００４９】
本実施形態によると、主桁７外側の端部コンクリート８と主桁７に挟まれる内側コンクリート８の荷重負担を等しくすることができ、中詰めコンクリート８の仕様の合理化に効果を発揮し、セグメント幅の幅広化に対して効果を発揮する。
主桁７の配置間隔はトンネルに作用する土水圧荷重が合成セグメント１に対して均等に作用することを考慮して配置することが望ましい。その場合、合成セグメント１はトンネル軸方向に連続して連結されることから、セグメント幅方向両端部の中詰めコンクリート8の幅が、主桁７間に挟まれる中詰めコンクリート8の幅の1/2程度とする位置に、主桁７を配置すれば合理的でよい。但し、主桁７に溝形鋼を用いる場合などにおける主桁断面が非対称なときや、リング間の接続剛度が低い場合などで主桁７の両側コンクリート８と主桁７に挟まれる内側コンクリート８の剛性が異なる場合では、それに合わせて主桁７の配置間隔を調整すると良い。
【００５０】
本発明によって、セグメント製造時における鋼殻構造の形状変形の矯正工程が不要となるため、従来のセグメントの製造コストを約２割削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図２】図１において断面Ｌ形状の構造部材を略トンネル軸方向にも配置した実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図３】セグメント継手およびリング継手を配置した実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図４】リング継手の実施形態を示した図である。
【図５】セグメント継手の実施形態を示した図（斜視図、正面図、側面図）である。
【図６】本発明の実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図７】図６の実施形態において主桁に捩れが発生した状態を示す断面図である。
【図８】図６において応力伝達構造材を異型形状にした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図９】図６において第一構造部材と第二構造部材を当接した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１０】図９において応力伝達構造材を異型形状にした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１１】図６において主桁に挟まれるコンクリートに橋渡し材を配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１２】図６において断面Ｌ形状の構造部材と主桁との間にも橋渡し材を配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１３】図６においてスキンプレートを配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１４】図１３において第一構造部材に止水溝を設けて止水材を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１５】図６において略トンネル周方向および略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１６】図１２においてコンクリート中に略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１７】図１２において橋渡し材同士を連結するようにせん断補強材を配置し溶接により固定した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１８】図１７においてせん断補強材をドリルネジで連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１９】図１７においてコンクリート中に略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２０】図６において断面Ｌ形状の構造部材および主桁にずれ止めを配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２１】図２０においてスキンプレートおよびスキンプレートのコンクリートに面する側にずれ止めを配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２２】図６において、主桁間をセグメント幅の1/2に、主桁とセグメント幅端までをセグメント幅の1/4とした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２３】図６において主桁を３枚配置し、主桁間をセグメント幅の1/3に、主桁とセグメント幅端までをセグメント幅の1/6とした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 合成セグメント
２ 外周面
３ 内周面
４ （セグメント幅端部）断面Ｌ形状の構造部材
４ａ 第一構造部材
４ｂ 第二構造部材
４ｃ 第三構造部材
４ｄ 第四構造部材
５ （セグメント軸端部）断面Ｌ形状の構造部材
５ａ 第五構造部材
５ｂ 第六構造部材
５ｃ 第七構造部材
５ｄ 第八構造部材
６ 応力伝達構造材
７ 主桁
７ａ フランジ
７ｂ ウェブ
８ コンクリート
９ セグメント継手
９ａ ボルトボックス
９ｂ ボルト孔
１０ リング継手
１０ａ ボルトボックス
１０ｂ ボルト孔
１１ リングボルト
１２ 定着材
１３ 溶接
１４ ピースボルト
１５ 橋渡し材
１６ 弾性体座金
１７ ドリルネジ
１８ シール溝
１９ シール材
２０ スキンプレート
２１ 鉄筋
２２ せん断補強材
２３ ずれ止め
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル周方向、軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成する円弧版状あるいは平版状の合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に地中トンネルを構築する方法としてシールド工法が広く知られているが、シールド工法により構築される閉空間を保持する目的でセグメントが用いられる。セグメントはトンネル周方向、軸方向に複数連結されることで地中に構築される閉空間を保持する覆工材である。
トンネル構造は通常、地下水面よりも深度の深い地中に構築されることから、セグメント同士の連結部には止水性能が要求され、そのためにセグメントの端面は高い寸法精度が要求される。
一般的に覆工材にはコンクリート製、鉄製あるいはそれらを組み合わせた合成構造製のものが知られており、鉄製セグメントには、鋼板を所定の寸法形状に切断した後、溶接等により組み立てられる鋼製セグメント、鋳型で成型する鋳鉄製セグメントがある。
コンクリート製のセグメントではコンクリート打設用の外型枠の寸法精度でセグメント端面の精度を確保し、鉄製セグメントでは主桁等で構成される鋼殻構造の製造寸法で精度を確保する。
近年、トンネル径の大口径化、トンネル覆工厚さの縮小化などのニーズから、高耐力なセグメントが求められ、鋼とコンクリートを組み合わせた合成セグメントが採用されるようになった。特許文献１に記載のものは、その一例である。
この特許文献１に記載されている合成セグメントは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材を備え、構造材に囲まれた内部にコンクリートを打設して形成されるセグメントであり、角部の割れや欠けに対して高い強度を発揮することを特徴としている。
また特許文献２に記載されている合成セグメントは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材と断面Ｉ型のラチス材とを備え、コンクリートの面する内面にジベルを非加熱連結し構造材に囲まれた内部にコンクリートを打設して形成されるセグメントであり、溶接ひずみを生じないでコンクリートとの付着を高めることを特徴としている。
【特許文献１】特開2006-52630号公報
【特許文献２】特開2006-161334号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
一般的に鋼材とコンクリートを備える合成セグメントは、鋼材とコンクリートとの力伝達を図ることで、その単体の構造性能を上回る高い性能が発揮されるため、鋼材とコンクリートとの力伝達構造が不可欠となる。
特許文献１に記載されているセグメントでは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材の内部にコンクリートを打設することで、合成セグメントを構成することを特徴としているが、主桁のトンネル軸方向に向かって外側の端部コンクリートは、主桁に挟まれる内部コンクリートに比べて拘束度が低く、鋼材とコンクリートとの力伝達が不十分となって構造性能が低下する欠点がある。
そのため、鋼材とコンクリートとの力伝達を確保するために構造材を追加して補強する必要があるが、その場合の大きな課題として補強構造の増設からセグメント製造時にセグメントの形状変形が大きく発生し、セグメント端面の寸法精度を確保することが困難となるため形状矯正が必要となり、これがセグメントの製造コストを大きくする欠点となっていた。
さらに特許文献２に記載されているセグメントでは、外周面の角部を覆う断面略Ｌ形状の構造部材とラチス構造を呈するフランジ材が連結され、ラチスの内面側に非加熱手段にてジベルを有する構造材を形成し、その内部にコンクリートを打設することで、合成セグメントを構成することを特徴としている。しかしながら、本発明には下記の欠点がある。セグメントに発生する軸力・曲げ力・せん断力に対して主に抵抗するラチス構造の構造性能を高めることを目的に断面略Ｌ形状の構造部材と一体断面化を図るためには、双方の部材を部材長手方向に連続して溶接して固着する方法や、一体断面を単一材で製造する方法が考えられるが、熱ひずみの影響や寸法の大きな断面を一体製造することでいずれの場合にも製造時の変形が大きく発生するため、形状矯正が不可欠となり、製造コストが高くなる課題がある。
そこで本発明では、鋼材とコンクリートの力伝達をなし得る補強構造としながら、セグメント端面における寸法精度を形状矯正をせずに確保することができる合成セグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
（１）本発明による合成セグメントは、
トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材との間に渡って配置され、当該主桁と当該構造部材とに固着される応力伝達構造材と、
前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材により形成される内面に充填されたコンクリートとを有することを特徴とする。
（２）さらに本発明による合成セグメントは、
前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを、
更に有することを特徴とする。
（３）さらに本発明による合成セグメントは、
前記２つ以上の主桁のトンネル軸方向における配置位置は、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置されることを特徴とする。
（４）さらに本発明による合成セグメントは、
前記コンクリート中に、更に、鉄筋または表面にずれ止め機能を有する鋼延材を備えることを特徴とする。
（５）さらに本発明による合成セグメントは、
前記主桁の表面にずれ止め構造を有することを特徴とする。
（６）さらに本発明による合成セグメントは、
前記断面Ｌ形状の構造部材のコンクリートに面する側にずれ止め構造を有することを特徴とする。
（７）さらに本発明による合成セグメントは、
前記第一構造部材と前記主桁上部間、前記第四構造部材と前記主桁下部間、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間、又は、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間の少なくともいずれかに渡って橋渡し材が配置され、双方の当接部が、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジで連結されていることを特徴とする。
（８）さらに本発明による合成セグメントは、
前記第一構造部材と前記主桁上部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間に渡って外周面側の橋渡し材が配置され、前記第四構造部材と前記主桁下部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間に渡って内周面側の橋渡し材が配置されて、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とがせん断補強材で連結されていることを特徴とする。
（９）さらに本発明による合成セグメントは、
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする。
（１０）さらに本発明による合成セグメントは、
前記合成セグメントの外周面に更にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材および第六構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成されていることを特徴とする。
（１１）さらに本発明による合成セグメントは、
前記スキンプレートと当接する前記第一構造材及び前記第五構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成され、当該シール溝にシール材が設けられていることを特徴とする。
（１２）さらに本発明による合成セグメントは、
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手が、前記主桁、前記断面Ｌ形状の構造部材、前記応力伝達構造材のいずれか１つに固着されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による合成セグメントによれば、製造時にセグメントの形状変形を抑制できるため、形状矯正をせずにセグメント端面の精度確保が可能となり、製造コストを低減する効果が発揮される。さらに、鋼材とコンクリートとの力伝達が良好に発揮され、セグメントの全幅が有効に合成構造として機能するとともに、セグメントの構造性能を高められることから、セグメントの桁高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の実施の形態について図面を参照しながら実施形態を説明する。
【０００７】
まず、各実施形態において共通する構成について、図１に示す実施形態に基づいて説明すると、トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面２（トンネル周方向外側の外周面２）、内周面３（トンネル周方向内側の内周面）、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメント１が示されている。
【０００８】
前記の合成セグメント１は、トンネル周方向の外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材４ａと軸方向端面側の第二構造部材４ｂからなる２つの断面Ｌ形状の構造部材４を備えている。
また、前記トンネル周方向の内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材４ｄと軸方向端面側の第三構造部材４ｃからなる２つの断面Ｌ形状の構造部材４を備えている。
また、前記の合成セグメント１は、前記コンクリート８に内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁７（図示の形態では、２つの主桁７とされている）を備えている。
また、前記合成セグメント１は、前記主桁７のうちトンネル軸方向外側に配置される２つの主桁７それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材４との間に渡って配置され、当該主桁７と当該構造部材４とに固着される応力伝達構造材６を備えている。
各主桁７は、コンクリート８に埋め込むように内包されるため、外周面側の第一構造部材４ａの外周面よりもトンネル半径方向で内空側に位置し、内周面側の第四構造部材４ｄのトンネル内腔面側よりもトンネル半径方向で外側に位置するように配置されて、各構造部材４間で囲まれる部分（空間）内に配置されている。
そのため、４つの断面略Ｌ形状の構造部材４により囲まれた部分に充填されたコンクリート８に各主桁７が埋め込まれるように内包された合成セグメント１とされている。
【０００９】
さらに説明すると、図１に示す実施形態は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４および応力伝達構造材６で、それぞれトンネル軸方向に間隔をおいて並行に配置される分離型の各鋼殻ユニットで構成される分離型鋼殻（前記の分離型鋼殻ユニット相互は、図示省略の棒状鋼材により連結してもよく、あるいは主桁７を埋め込むように充填されるコンクリートにより一体化してもよい）の内部にコンクリート８が充填されている合成セグメント１を示している。主桁７は上下のフランジ７ａおよびウェブ７ｂからなり、主桁７からトンネル軸方向に間隔をおいて、トンネル周方向の外周面２に面する側にはトンネル周方向に延長される第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂが配置され、トンネル周方向の内周面３に面する側には、トンネル周方向に延長される第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄが配置されている。応力伝達構造材６は主桁７のトンネル軸方向の両外側に配置され、主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４に溶接によって固着されている。応力伝達構造材６は主桁７のトンネル周方向に間隔をおいて配置されている。なお、合成セグメント１相互の連結手段は後記する。
【００１０】
さらに図２に示す実施形態（変形形態）は、主桁７、断面Ｌ形状の構造部材４、断面Ｌ形状の構造部材５および応力伝達構造材６を備えた鋼殻の内部にコンクリート８が充填されている合成セグメント１を示す。外周面２に面する側にはトンネル軸方向に延長される第五構造部材５ａと第六構造部材５ｂが配置されている。内周面３に面する側にはトンネル軸方向に延長される第七構造部材５ｃと第八構造部材５ｄが配置されている。前記の第五構造部材５ａ〜５ｄはトンネル周方向の鋼殻の一部を構成している。
【００１１】
これらの実施形態によると、割れや欠けの生じやすい合成セグメント１の内外周面２，３の四辺の角部を覆う断面Ｌ形状の構造部材４，５で覆うことでコンクリート８を保護するとともに、前記断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間に応力伝達構造材６を配置しかつ、相互に固着する補強構造とすることで、拘束度が低い主桁７外側のトンネル軸方向端部の端部コンクリート８の拘束度を高めるとともに、鋼材とコンクリート８との力伝達が良好に発揮される。
そのため、合成セグメント１の全幅が有効に合成構造として機能し、合成セグメント１の構造性能を高められることから、合成セグメント１の桁高さの縮小化や合成セグメント１の幅の幅広化の効果を発揮する。
前記断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間の応力伝達構造材６を固着するにあたり、通常、溶接による連結が考えられる。その際には、鋼殻構造の熱ひずみによる形状変形が発生し、その形状を矯正するために製造コストを要する。
そこで、主桁７の寸法を小さく構成させて主桁７の断面をコンクリート８の断面内に内包させることで鋼材の形状変形を主桁７を小さくすることで吸収させ、セグメント端部の前記断面Ｌ形状の構造部材４は寸法精度内に収めることができる。その結果、これまでセグメント製造時におけるセグメント形状矯正が必要であったが、この矯正工程が省かれて製造コスト削減の効果が発揮される。
【００１２】
本合成セグメント１を構成するセグメント構造は、鋼部材で形成される鋼殻構造と鋼殻で形成される内部空間に充填する中詰めコンクリート８からなる。コンクリートの打設方法は鋼殻構造を型枠として兼用してもよく、別途、型枠を設置してもよい。
合成セグメント１の高さは一般的な下水道用トンネルなどでは100mm〜200mm程度、大断面の道路用トンネルなどでは300mm〜1000mm程度となり用途に応じて設定すればよい。
セグメントの幅は500mm〜2500mm程度とセグメントの桁高さやトンネル外径、土水圧荷重の大きさに応じて設定すればよい。
【００１３】
本合成セグメント１を構成する鋼殻構造は、セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４、５、主桁７および応力伝達構造材６からなる。
鋼殻構造には、鋼板を切断・溶接により組み立てられる鋼製のもの、鋳型を用いて成型する鋳鉄製のものがあり、鋼材の形状や板厚によって決定すればよい。
【００１４】
主桁７の桁高さは中詰めコンクリート８の高さよりも小さくし主桁７がコンクリート８に内包するように配置する。セグメント製造時における形状変形を吸収するために必要な余裕寸法を設定して主桁断面の寸法を設定すればよいが、一般的なセグメント仕様では余裕寸法を30〜50mm程度を設定しておけばよい。主桁部７のフランジ７ａの外面ではコンクリート８の被り厚さが少なくなることが想定されるため、コンクリート８の剥落防止のためにトンネル内周面側３については、主桁７の表面に剥落防止用のずれ止め２３あるいは網鉄筋などを設置することが望ましい。
主桁７の断面形状は一般的なセグメントと同様にウェブ７ｂのみの板状のもののほか、断面性能を高めるために、Ｉ型断面形状、Ｃ型断面形状、Ｔ型断面形状でも良く、本発明の効果は主桁７の断面形状に依存するものではない。主桁７の設置枚数はトンネルに作用する土水圧荷重とセグメントの幅あるいは桁高さに応じて設定すればよい。通常、2〜4枚程度とすることが多い。
主桁７の板厚さはトンネルに作用する土水圧荷重や主桁７の設置数に応じて10mm〜100mm程度に設定すればよい。
コンクリート８の流動性（充填性）を高めることを目的に、主桁７のウェブ７ｂには開口孔を設けてもよい。その場合、円形や矩形、三角形形状の孔をトンネル周方向に対して所定の間隔で設けることで流動性を確保できる。通常、開口孔の寸法は桁高さの30〜50％程度、トンネル周方向の配置間隔は桁高さと同等程度にすればよい。また、同様の効果を得るために、トンネル内外周面２，３に配置されるフランジ７ａをタイバーで接続するトラス形式のラチス構造材を構成しても良い。
【００１５】
セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４はトンネル周方向に延在し、第一構造部材４ａ、第四構造部材４ｄはトンネル断面接線方向に平行に配置し、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃはトンネル法線方向に平行に配置する。断面Ｌ形状の構造部材5はトンネル軸方向に延在し、第五構造部材５ａ、第八構造部材５ｄはトンネル断面接線方向に平行に配置し、第六構造部材５ｂ、第七構造部材５ｃはトンネル法線方向に平行に配置する。双方の構造材は固着してもよいし固着せずに当接してもよい。断面Ｌ形状の構造部材４、５に山形鋼を用いてもよい。
断面Ｌ形状の構造部材を構成するプレートの幅および高さ寸法は30mm〜70mm程度、厚みは5mm程度とすれば、コンクリート８の割れや欠けに対しては十分な防護性能を発揮する。断面Ｌ形状の構造部材４、５をセグメント断面の部材性能に加える場合は、作用する土水圧荷重と主桁仕様を考慮して寸法を設定すればよい。
断面Ｌ形状の構造部材４を配置することで、コンクリート角部の割れや欠けに対する抵抗が強くなる。また、コンクリート８の拘束度を高める効果が高まり、鋼材とコンクリート８との力伝達が増加する効果が発揮される。さらに断面Ｌ形状の構造部材５を配置することでコンクリート角部の割れや欠けに対する抵抗性能やコンクリート８の拘束効果が高められる。
【００１６】
応力伝達構造材６について説明する。主桁７で挟まれるコンクリート８は周囲を拘束される状態のため拘束度が比較的高く、トンネル周方向にひずみが作用したときに作用する力と直行する方向にひずみが発生（ポアソン効果）することによって、主桁とコンクリート面に押し付けあう力（付着力・摩擦力）が発生する。その効果によって主桁とコンクリートとの力伝達が形成されて一体化の効果が得られる。例えば鋼管内にコンクリートを充填するコンクリート充填鋼管柱などが同様の効果を発揮する合成構造に相当する。一方、主桁７の外側のセグメント幅方向両端部の端部コンクリート８は拘束度が低いため、応力伝達構造材６を配置してこれに対処する。応力伝達構造材６はトンネルに作用する土水圧荷重による発生応力をトンネル周方向、トンネル軸方向、セグメント桁高さ方向に対して伝達する機能を持つものであり、一般的には板状の縦リブ構造が適する。同様の機能を持つものとして、鉄筋や鋼延材（連結兼用鋼材）を配置するか、あるいはそれらをトラス形式に組み合わせて配置する構造でもよい。前記応力伝達構造材６を配置することで端部コンクリート８は主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４により拘束され一体化の効果が発揮されるとともに、応力伝達構造材６自身による力伝達効果が相乗的に発揮されるため、高い一体化性能を発揮する。
応力伝達構造材６とセグメント角部に配置される断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７とは溶接により固着する構造とする。溶接長はトンネルに作用する土水圧荷重による発生応力度により決定するが、溶接線が連続すると溶接熱ひずみの影響が大きくなるため、溶接線長を短くしたり、板の裏表を千鳥状に溶接するなどすると形状変形が少なくてすむ。
応力伝達構造材６としての縦リブの断面形状は、板状の直リブ、Ｌ型断面形状リブ（断面Ｌ字状リブ）、Ｔ型断面形状リブ（断面Ｔ字状リブ）、Ｉ型断面形状リブ（断面Ｉ字状リブ）など断面形状に依存するものではない。
応力伝達構造材６としての縦リブのセグメント高さ方向の配置位置は、トンネル外周面側２に偏芯して配置してもよいし、高さ方向中央部に配置してもよい。
応力伝達構造材６としての縦リブの桁高さは、セグメント高さ、主桁７の桁高さに応じて設定する。一般的には主桁７の桁高さの90%〜60％の範囲で設定すればよく、縦リブの板厚さは6mm〜30mm程度で設定すればよい。
応力伝達構造材６は、断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７に固着されることで主桁７外側のコンクリート８に作用する土水圧による荷重を主桁７あるいは断面Ｌ形状の構造部材４に伝達する機能を発揮し、セグメント１の部材断面の一体化を図ることができる。
【００１７】
鋼殻構造の製造は、コンクリート型枠や鋼殻固定治具に断面Ｌ形状の構造部材４、５を所定の精度に配置して位置を固定する。主桁７を配置した後に応力伝達構造材６を配置して断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７と溶接で固着する。略Ｌ型形状断面の構造部材４、５はコンクリート型枠や鋼殻固定治具に固定されているため、形状変形は発生しない。その後、略Ｌ型形状断面の構造部材４、５で囲まれた内部にコンクリート８を打設することで合成セグメント１を所定の製品精度を確保して製造することができる。
【００１８】
図３に示す実施形態（さらに別の変形形態）は、合成セグメント１のトンネル周方向端部の位置にセグメント継手９、トンネル軸方向端部の位置にリング継手１０が配置されている。一般的な継手構造の例として、セグメント継手９は、ボルトボックス９ａとボルトボックス９ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔９ｂが配置され、隣接セグメントと現場でボルト・ナットにより結合されて接続される。同様にリング継手１０は、ボルトボックス１０ａとボルトボックス１０ａのセグメント端面に面する位置にボルト孔１０ｂが配置され、隣接セグメントと現場でボルト・ナットにより結合されて接続される。図示のような形態では、ボルトボックス９ａは主桁７の端部に溶接により固定され、ボルトボックス１０ａは、構造体部材４の内側に渡って配置されて構造部材４に溶接により固定される。
【００１９】
合成セグメント１同士をトンネル周方向に現場接続するセグメント継手９、同様にトンネル軸方向に現場接続するリング継手１０は、ボルト接続方式や図示省略の機械接続式により接合される。
嵌合される双方の継手は相互に伝達力を伝達し合う必要があるため合成セグメント１の本体に十分に定着されなければならない。通常のRCセグメントでは継手の伝達力をコンクリート８中に鉄筋などの定着材１２を配置して定着する構造とするが、コンクリート８の割裂破壊やせん断破壊の可能性があるため、大きな伝達力を伝達することができない。さらに本セグメントの応力負担を行う主要構造は主桁７等の鋼殻構造となるため、継手の伝達力は鋼殻に伝えなければならず、コンクリート８を介して伝達する構造では主桁７側にも力伝達用のずれ止め２３が必要になるなど構造の複雑化も懸念される。そこでセグメント継手９、リング継手１０の伝達力を直接鋼殻構造へと伝達する構造形式とすることで上記の課題を解決することができる。
ボルト接続式の場合はボルト１１、１４を内包するボルトボックス９ａ、１０ａあるいは定着材１２を鋼殻構造に固着し、機械接続式の場合にはカプラー等の継手材あるいは定着材１２を鋼殻構造に固着する。固着方法としては一般的には溶接１３でもよく、溶接長さの比較的短い溶接であるため、セグメント１全体の形状変形に及ぼす影響は少ない。
本実施形態によると、セグメント間、リング間の力伝達が良好になるとともに、コンクリート８への負担が軽減するため、セグメントの構造性能および耐久性の向上が発揮される。
【００２０】
図４に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合のリング継手１０と主桁７とを連結する構造を示したものである。ボルトボックス１０ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル軸方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。隣接セグメントのリング継手１０からリングボルト（トンネル軸方向に隣接するセグメントリング間連結用のボルト、以下単に、リングボルトとも言う）１１がボルト孔１０ｂを挿通して配置されて、図示省略のナットに螺着される。従って、隣接セグメントからの伝達力はリングボルト１１からボルトボックス１０ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００２１】
さらに図５に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合の、セグメント継手９と主桁７とを連結する構造を示したものである。ボルトボックス９ａを構成する側板に定着材１２が溶接１３により固着され、定着材１２は略トンネル周方向に向かって延長されて主桁７のウェブ板７ｂに連結され、連結部は溶接１３により固着されている。主桁７のフランジ板７ａはボルトボックス９ａが配置される位置で部分的に切り欠き加工を行うことでピースボルト（トンネル周方向に隣接する合成セグメント相互を連結するボルト。以下、単に、ピースボルトとも言う）１４の挿通作業が可能となる。隣接セグメントのセグメント継手からピースボルト１４がボルト孔９ｂを挿通して配置されて、図示省略のナットに螺着される。従って、隣接セグメントからの伝達力はピースボルト１４からボルトボックス９ａ、定着材１２さらには主桁７のウェブ板７ｂへと順次伝達される。
【００２２】
図６ないし図２２に示す実施形態は前記各実施形態において適用する場合の、合成セグメント１におけるトンネル周方向の断面の変形形態を示したものである。
【００２３】
図６に示す実施形態は、応力伝達構造材６は断面Ｌ形状の構造部材４の第二構造部材４ｂおよび第三構造部材４ｃに溶接１３で固着され、主桁７のウェブ板７ｂと溶接１３で固着されている。応力伝達材６と主桁７のウェブ材７ｂとの溶接は断続溶接とすることで溶接熱ひずみを抑制することができる。
【００２４】
図７に示す実施形態は、鋼殻構造の製造時における形状変形が発生して主桁７に捩れが発生した状況を示したものである。主桁７の形状変形に対して主桁７の断面寸法をセグメント１の断面に内包されるように小さく構成することでコンクリート８の被りのなかで形状変形量が吸収可能となる。
【００２５】
図８に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａないし第四構造部材４ｄすべてと応力伝達構造材６を固着する形態を示すものであり、応力伝達構造材６は断面Ｌ形状の構造部材４に当接させるために異形形状としたものである。溶接熱ひずみを抑制するために断続溶接による固着とすることで形状変形を最小限に抑制することができる。これにより応力伝達構造材６の断面Ｌ形状の構造部材４との固着拘束が高まる効果が発揮される。
【００２６】
図９に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄとが連結されず当接される形態を示すものである。第二構造部材４ｂおよび第三構造部材４ｃと応力伝達構造材６が固着される。
本実施形態によると、第一構造部材４ａと第二構造部材４ｂあるいは第三構造部材４ｃと第四構造部材４ｄを固着しないため製造コストが低減される。断面Ｌ形状の構造部材４、５は一体構造とせずとも、割れや欠けに対する保護効果は十分発揮される。断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７の間に固着される応力伝達材６は、第一構造部材４ａ、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃ、第四構造部材４ｄのいずれかに固着されることで主桁７外側のコンクリート８の拘束効果が発揮される。
【００２７】
図１０に示す実施形態は、図９に示す実施形態において、応力伝達構造材６が第一構造部材４ａ、第二構造部材４ｂ、第三構造部材４ｃ、第四構造部材４ｄの全てに固着される形態を示すものである。
【００２８】
図１１に示す実施形態は、主桁７に挟まれるコンクリート８の中に略トンネル軸方向に橋渡し材１５をトンネル内周面側３のみに配置し、弾性体座金１６およびドリルネジ１７により主桁７と連結する形態を示すものである。橋渡し材１５は主桁７とコンクリート８との一体化を高めるために配置するものであり、セグメント幅の幅広な構造には特に有効である。橋渡し材１５はトンネル内周面側３のみに配置しても良く、さらにトンネル外周面側２にも橋渡し材１５を併設することで一体化の効果は一層高まる。
【００２９】
さらに図１２に示す実施形態は、図１１に示す実施形態において断面Ｌ形状の構造部材４と主桁７との間に橋渡し材１５を配置して連結する形態を示すものであり、断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７と端部コンクリート８との一体化の効果が高まる。
【００３０】
弾性体座金１６は一般的には繊維補強ゴムやエポキシ樹脂など、ボルトやドリルネジ１７締結時の回転トルクにより座金が変形して断面が押し潰される形態のものであればよい。連結部の力の伝達はボルトあるいはドリルネジ１７の有効断面により伝達され、断面を切断する方向のせん断力、断面に垂直な方向の軸方向力を伝達することができる。
弾性体座金１６の厚みを5〜10mm程度としておき、やや断面を潰し気味に架設すると効果的である。さらに橋渡し材１５を矩形断面形状（すなわち断面矩形状）、Ｌ型断面形状（断面Ｌ字状）あるいはＴ型断面形状（断面Ｔ字状）とすることで接合面が広く確保でき、ボルトまたはドリルネジ１７による接続が確実に実施でき、合成セグメント１の品質が安定する効果が発揮される。
【００３１】
本実施形態によれば、ボルトあるいはドリルネジ１７を用いた連結により、鋼殻に発生する形状変形を抑制することができるため、合成セグメント１の製造コスト削減の効果が発揮される。さらにコンクリート８から前記断面Ｌ形状の構造部材４あるいは主桁７への力伝達が向上するとともにコンクリート８の補強効果が発揮され、セグメント１の部材性能が向上し、合成セグメント１の断面高さの縮小化・幅広化の効果が発揮する。
双方の連結部には弾性体座金１６を用いることで前記断面Ｌ形状の構造部材４と前記主桁７の板厚の違いやセグメント断面内における配置高さが異なることによる形状の不陸を調整することができるとともに、力伝達はボルトあるいはドリルネジ１７のせん断強度あるいは軸強度を用いて伝達することができるため高い伝達性能を発揮する。
【００３２】
図１３に示す実施形態は、合成セグメント１の外周面側２にスキンプレート２０を配置した形態を示すものである。スキンプレート２０と断面Ｌ形状の構造部材４の第一構造部材４ａおよび断面Ｌ形状の構造部材５の第五構造部材５ａ（図示せず）とをドリルネジ１７で連結し、第二構造部材４ｂにシール溝１８を設置するとともに溝中に水膨潤シール材１９を配置して止水を行う形態を示したものである。
【００３３】
さらに図１４に示す実施形態は、第一構造部材４ａにシール溝１８を設置するとともに溝中に水膨潤シール材１９を配置して止水効果を高める形態を示したものである。
【００３４】
本実施形態によれば、合成セグメント１の止水性能が向上する。特に鋼材とコンクリート８の界面は地下水を通水するミズ道となりやすく、トンネル構造の耐久性が向上する効果が発揮される。
さらにスキンプレート２０の周囲は溶接延長が長く止水性を確保するために通常、連続溶接による止水溶接が採用されるため、溶接１３による熱ひずみの影響が大きく発生し、溶接後に鋼殻の形状矯正が多く必要となる。そのため、ボルトやドリルネジ１７によりスキンプレート２０を連結することで鋼殻の形状矯正が不要となる効果が発揮される。
また、スキンプレート２０と当接する前記第一構造材４ａ、前記第五構造部材５ａの周囲に連続してシール溝１８を形成し、該シール溝１８にシール材１９を設けることでスキンプレート２０と第一構造部材４ａ、第五構造部材５ａとの連結部の止水性能がさらに向上する効果が発揮される。トンネル外周面２に面する第一構造部材４ａ、第五構造部材５ａとセグメント高さ方向に配置する第二構造部材４ｂ，第六構造部材５ｂとは一体成型するか双方を止水溶接等により漏水しない構造とする。同時にセグメント高さ方向に配置する第二構造部材４ｂ，５ｂにシール溝１８およびシール材１９を配置することでセグメント周囲の現場接続面の止水効果が発揮される。
スキンプレート２０は通常、2mm〜10mm程度に設定すればよく、トンネルの形状に合わせて円弧版状や平板状に成型する。
【００３５】
図１５に示す実施形態は、コンクリート８中に略トンネル周方向および略トンネル軸方向に鉄筋２１を配置した形態を示すものである。図１６に示す実施形態は、コンクリート８中に略トンネル軸方向に鉄筋２１を配置し、断面Ｌ形状の構造部材４および主桁７の間に橋渡し材１５を配置した形態を示すものである。
【００３６】
主桁７に挟まれるコンクリート８は幅広化に伴い、土水圧による作用荷重が大きくなるためコンクリート８の破壊を招く危険性が高まる。本実施形態により、中詰めコンクリート８の強度を高める効果が発揮され、セグメント１の断面高さの縮小化やセグメント幅の幅広化の効果を発揮する。さらに、トンネル周方向やトンネル軸方向に鉄筋２１を配置することで中詰めコンクリート８の強度を高めるとともにコンクリート８の表面ひび割れを抑制することができるため、トンネルの耐久性の向上につながる。トンネル周方向やトンネル軸方向に配置する鉄筋２１は表面にずれ止めを有する鋼（延）材でもよい。鋼（延）材は矩形断面形状、Ｌ型断面形状あるいはＴ型断面形状を有する圧延材が製造コストも安く適している。トンネル軸方向に配置する鉄筋２１は、中詰めコンクリート８に定着して力伝達機能を確保する。トンネル軸方向に配置する鉄筋２１に換えて橋渡し材１５を配置することで中詰めコンクリート８と主桁７および断面Ｌ形状の構造部材４との力伝達効果が更に高まる。
また、セグメント断面の経済設計を行うために主桁７の板厚をトンネル部位の発生断面力に応じて設定すると、主桁７を構成する鋼板の種類が多く必要となる場合では、鋼板の製造コストの増加を招く。セグメント断面の必要性能に合わせてトンネル周方向の鉄筋２１の量を調整することで製造コストの低減を図ることができる。また、鉄筋２１をセグメント桁高さ方向にフープ形状に形成して配置することで、中詰めコンクリート８のせん断耐力を向上させることができる。コンクリート８のひび割れ抑制面からは少なくとも鉄筋２１の径は10mm程度、鉄筋２１の配置間隔は200〜300mm程度とすればよく、応力負担をさせる場合は鉄筋２１の径を41mm程度まで太径化することで対処できる。鋼（延）材は、板厚10~30mm程度、幅20~50mm程度の平鋼や、板厚は5~20mm程度であって辺長が20~50mm程度の山形鋼が適する。
【００３７】
図１７に示す実施形態は、上下に配置された橋渡し材１５の間をセグメント桁高さ方向に向かって、鉄筋等からなるせん断補強材２２を配置して連結し、橋渡し材１５とせん断補強材２２とを溶接１３で固着した形態を示すものである。
【００３８】
さらに図１８に示す実施形態は、図１７に示す実施形態において、アングル材等からなるせん断補強筋２２と橋渡し材１５とをドリルネジ１７で連結した形態を示すものである。
【００３９】
さらに図１９に示す実施形態は、図１７に示す実施形態において、セグメント桁高さ方向に向かって橋渡し材１５で挟まれるコンクリート８の中に、略トンネル周方向に向かって鉄筋２１を配置した形態を示すものである。
【００４０】
本実施形態によると、トンネル外側からの土水圧荷重がセグメント１に作用した場合、セグメント高さ方向の力伝達が必要となる。なかでも土水圧荷重が大きく発生する深度の深いトンネルや外径の大きなトンネルでは、コンクリート８のせん断破壊に抵抗する構造が要求される。そのため橋渡し材１５同士をセグメント高さ方向に連結することでセグメント高さ方向の引張材として機能させ、せん断伝達効果が発揮される。
さらに鉄筋２１を略トンネル軸方向に向かって配置することでコンクリート８の拘束効果が高まりせん断耐力がさらに向上する。
【００４１】
図２０に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４のコンクリートに面する面および主桁７のフランジ７ａ両面にずれ止め２３を溶着した形態を示すものである。
【００４２】
さらに図２１に示す実施形態は、断面Ｌ形状の構造部材４のコンクリートに面する表面、主桁７のフランジ７ａ両面およびスキンプレート２０のコンクリートに面する表面にずれ止め２３を溶着した形態を示すものである。
【００４３】
本実施形態によると、主桁７の中詰めコンクリート８への定着効果が高められ、鋼材とコンクリート８との一体化が高まり、合成セグメント１の部材性能が向上する効果が発揮する。また、主桁７の桁高さ方向外側に位置する被りコンクリート８の剥落防止効果が発揮される。
【００４４】
セグメント角部に位置する断面Ｌ形状の構造部材４,５にずれ止め２３を設けることでコンクリート８への定着が高まり、応力伝達構造材６の力伝達効果が大きく発揮される。
主桁７に設けるずれ止め２３はフランジ７ａ表面、ウェブ７ｂ表面、その双方に設けてもよいが、フランジ７ａに設けるほうが伝達効果は大きく発揮される。
ずれ止め２３は頭付きスタッドや平鋼、山形鋼を溶接して固着してもよく、ずれ止めの種類や設置方法に依存するものではない。
【００４５】
また、スキンプレート２０のコンクリートに面する内面側にずれ止め２３を設けることでスキンプレート２０の座屈が防護されて合成セグメント１の構造性能が高められる。
【００４６】
図２２および図２３に示す実施形態は、２つ以上の主桁７のトンネル軸方向における配置位置が、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁７はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁７は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置した形態を示すものである。
【００４７】
図２２に示す実施形態は、主桁７を２枚配置し、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの1/2に相当する間隔とし、セグメント幅方向における両端に配置する主桁７とセグメント幅端部に至る間隔をセグメント幅Ｂの1/4に相当する間隔とした形態を示すものである。
【００４８】
さらに図２３に示す実施形態は、主桁７を３枚配置し、主桁７同士の間隔をセグメント幅Ｂの1/3に相当する間隔とし、セグメント幅方向における両端に配置する主桁７とセグメント幅端部に至る間隔をセグメント幅Ｂの1/6に相当する間隔とした形態を示すものである。
【００４９】
本実施形態によると、主桁７外側の端部コンクリート８と主桁７に挟まれる内側コンクリート８の荷重負担を等しくすることができ、中詰めコンクリート８の仕様の合理化に効果を発揮し、セグメント幅の幅広化に対して効果を発揮する。
主桁７の配置間隔はトンネルに作用する土水圧荷重が合成セグメント１に対して均等に作用することを考慮して配置することが望ましい。その場合、合成セグメント１はトンネル軸方向に連続して連結されることから、セグメント幅方向両端部の中詰めコンクリート8の幅が、主桁７間に挟まれる中詰めコンクリート8の幅の1/2程度とする位置に、主桁７を配置すれば合理的でよい。但し、主桁７に溝形鋼を用いる場合などにおける主桁断面が非対称なときや、リング間の接続剛度が低い場合などで主桁７の両側コンクリート８と主桁７に挟まれる内側コンクリート８の剛性が異なる場合では、それに合わせて主桁７の配置間隔を調整すると良い。
【００５０】
本発明によって、セグメント製造時における鋼殻構造の形状変形の矯正工程が不要となるため、従来のセグメントの製造コストを約２割削減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明の実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図２】図１において断面Ｌ形状の構造部材を略トンネル軸方向にも配置した実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図３】セグメント継手およびリング継手を配置した実施形態を示す合成セグメントの全体斜視図である。
【図４】リング継手の実施形態を示した図である。
【図５】セグメント継手の実施形態を示した図（斜視図、正面図、側面図）である。
【図６】本発明の実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図７】図６の実施形態において主桁に捩れが発生した状態を示す断面図である。
【図８】図６において応力伝達構造材を異型形状にした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図９】図６において第一構造部材と第二構造部材を当接した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１０】図９において応力伝達構造材を異型形状にした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１１】図６において主桁に挟まれるコンクリートに橋渡し材を配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１２】図６において断面Ｌ形状の構造部材と主桁との間にも橋渡し材を配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１３】図６においてスキンプレートを配置しドリルネジおよび弾性体座金で連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１４】図１３において第一構造部材に止水溝を設けて止水材を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１５】図６において略トンネル周方向および略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１６】図１２においてコンクリート中に略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１７】図１２において橋渡し材同士を連結するようにせん断補強材を配置し溶接により固定した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１８】図１７においてせん断補強材をドリルネジで連結した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図１９】図１７においてコンクリート中に略トンネル軸方向に鉄筋を配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２０】図６において断面Ｌ形状の構造部材および主桁にずれ止めを配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２１】図２０においてスキンプレートおよびスキンプレートのコンクリートに面する側にずれ止めを配置した実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２２】図６において、主桁間をセグメント幅の1/2に、主桁とセグメント幅端までをセグメント幅の1/4とした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【図２３】図６において主桁を３枚配置し、主桁間をセグメント幅の1/3に、主桁とセグメント幅端までをセグメント幅の1/6とした実施形態を示す合成セグメントの断面図である。
【符号の説明】
【００５２】
１ 合成セグメント
２ 外周面
３ 内周面
４ （セグメント幅端部）断面Ｌ形状の構造部材
４ａ 第一構造部材
４ｂ 第二構造部材
４ｃ 第三構造部材
４ｄ 第四構造部材
５ （セグメント軸端部）断面Ｌ形状の構造部材
５ａ 第五構造部材
５ｂ 第六構造部材
５ｃ 第七構造部材
５ｄ 第八構造部材
６ 応力伝達構造材
７ 主桁
７ａ フランジ
７ｂ ウェブ
８ コンクリート
９ セグメント継手
９ａ ボルトボックス
９ｂ ボルト孔
１０ リング継手
１０ａ ボルトボックス
１０ｂ ボルト孔
１１ リングボルト
１２ 定着材
１３ 溶接
１４ ピースボルト
１５ 橋渡し材
１６ 弾性体座金
１７ ドリルネジ
１８ シール溝
１９ シール材
２０ スキンプレート
２１ 鉄筋
２２ せん断補強材
２３ ずれ止め
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材との間に渡って配置され、当該主桁と当該構造部材とに固着される応力伝達構造材と、
前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材により囲まれた部分に充填されたコンクリートとを有することを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の合成セグメント。
【請求項３】
前記２つ以上の主桁のトンネル軸方向における配置位置は、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記コンクリート中に、更に、鉄筋または表面にずれ止め機能を有する鋼延材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項５】
前記主桁の表面にずれ止め構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記断面Ｌ形状の構造部材のコンクリートに面する側にずれ止め構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記第一構造部材と前記主桁上部間、前記第四構造部材と前記主桁下部間、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間、又は、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間の少なくともいずれかに渡って橋渡し材が配置され、双方の当接部が、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジ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項に記載の合成セグメント。
【請求項８】
前記第一構造部材と前記主桁上部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間に渡って外周面側の橋渡し材が配置され、前記第四構造部材と前記主桁下部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間に渡って内周面側の橋渡し材が配置されて、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とがせん断補強材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項に記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする請求項７又は８に記載の合成セグメント。
【請求項１０】
前記合成セグメントの外周面に更にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材および第六構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項１１】
前記スキンプレートと当接する前記第一構造材及び前記第五構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成され、当該シール溝にシール材が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の合成セグメント。
【請求項１２】
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手が、前記主桁、前記断面Ｌ形状の構造部材、前記応力伝達構造材のいずれか１つに固着されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項１】
トンネル周方向および軸方向に複数連結されることで地中に壁状構造の閉空間を構成し、外周面、内周面、２つの軸方向端面、及び２つの周方向端面の６面を有する円弧版状または平版状のコンクリートと鋼材からなる合成セグメントであって、
前記外周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、外周面側の第一構造部材と軸方向端面側の第二構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの軸方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル周方向に延在し、内周面側の第四構造部材と軸方向端面側の第三構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記コンクリートに内包されると共に、トンネル周方向に延在し且つトンネル軸方向に並べて配置される２つ以上の主桁と、
前記主桁のうち軸方向外側に配置される２つの主桁それぞれと、更にその外側に位置する前記断面Ｌ形状の構造部材との間に渡って配置され、当該主桁と当該構造部材とに固着される応力伝達構造材と、
前記４つの断面略Ｌ形状の構造部材により囲まれた部分に充填されたコンクリートとを有することを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記外周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、外周面側の第五構造部材と周方向端面側の第六構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材と、
前記内周面とそれぞれの周方向端面とがなす角部を覆うと共にトンネル軸方向に延在し、内周面側の第八構造部材と軸方向端面側の第七構造部材からなる２つの断面Ｌ形状の構造部材とを、
更に有することを特徴とする請求項１に記載の合成セグメント。
【請求項３】
前記２つ以上の主桁のトンネル軸方向における配置位置は、主桁の数をｎ、セグメントの幅をＢとした場合、軸方向外側に配置される２つの主桁はセグメントの軸方向両端部位置から略0.5×B/ｎの位置に、それらよりも内側に配置される主桁は主桁間の間隔を略B/ｎの位置に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記コンクリート中に、更に、鉄筋または表面にずれ止め機能を有する鋼延材を備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項５】
前記主桁の表面にずれ止め構造を有することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項６】
前記断面Ｌ形状の構造部材のコンクリートに面する側にずれ止め構造を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項７】
前記第一構造部材と前記主桁上部間、前記第四構造部材と前記主桁下部間、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間、又は、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間の少なくともいずれかに渡って橋渡し材が配置され、双方の当接部が、弾性体座金を介してボルトまたはドリルネジ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項に記載の合成セグメント。
【請求項８】
前記第一構造部材と前記主桁上部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の上部間に渡って外周面側の橋渡し材が配置され、前記第四構造部材と前記主桁下部間、及び、前記２つ以上の主桁における各主桁の下部間に渡って内周面側の橋渡し材が配置されて、前記外周面側の橋渡し材と前記内周面側の橋渡し材とがせん断補強材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項に記載の合成セグメント。
【請求項９】
前記橋渡し材が、矩形断面形状、Ｌ型断面形状、またはＴ型断面形状であることを特徴とする請求項７又は８に記載の合成セグメント。
【請求項１０】
前記合成セグメントの外周面に更にスキンプレートを備え、前記スキンプレートと前記第一構造部材および前記第五構造部材とが、ボルトまたはドリルネジにより接続され、前記第二構造部材および第六構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成されていることを特徴とする請求項２〜９のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【請求項１１】
前記スキンプレートと当接する前記第一構造材及び前記第五構造部材の長手方向に渡って連続してシール溝が形成され、当該シール溝にシール材が設けられていることを特徴とする請求項１０に記載の合成セグメント。
【請求項１２】
トンネル周方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するセグメント継手、およびトンネル軸方向に隣接して構築されるセグメント同士を接続するリング継手が、前記主桁、前記断面Ｌ形状の構造部材、前記応力伝達構造材のいずれか１つに固着されていることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図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２００８−２０２３４７（Ｐ２００８−２０２３４７Ａ）
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−４１２０６（Ｐ２００７−４１２０６）
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【出願人】（０００００６６５５）新日本製鐵株式会社 (6,474)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年９月４日（２００８．９．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年２月２１日（２００７．２．２１）
【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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