(57)【要約】【課題】縦梁を設置するための欠損部を具備する鋼製セグメントでありながら、変形を最少に抑えることができる鋼製セグメントの製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】一対の板材からなる主桁１のそれぞれに、略長手方向に沿って所定の長さの長手方向切り込み部６２と一方の端部に向かって所定の幅の幅方向切り込み部６１、６３とからなるコ字状切り込み６を加工する工程と、コ字状切り込み６が加工された主桁１と、板材からなる一対の継手板３とを相互に溶接接合して枠体を形成する工程と、該枠体に板材からなるスキンプレート４を溶接接合して一方側に開口部を具備する筐体を形成する工程と、該筐体が形成された後、幅方向切り込み部６１、６２と端部とを連結する一対の切断用切り込み７１、７２を加工する工程とを有し、溶接接合の後に切断用切り込みを加工することによって欠損部７を形成する。【選択図】        図２
2006070474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に接合して環状体に形成され、該環状体が地中に圧入され、地中に圧入された前記環状体に接合されて新たな環状体に形成され、さらに、該新たな環状体が地中に圧入されて形成される地下構造物に供される鋼製セグメントの製造方法であって、
前記一対の板材からなる主桁のそれぞれに、その略長手方向に沿って所定の長さの長手方向切り込みを加工する工程と、
該長手方向切り込みが加工された一対の主桁と、板材からなる一対の継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して一方側に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
該筐体が形成された後、前記一対の主桁のそれぞれについて、前記長手方向切れ込みと前記開口部側の端部とを連結する一対の切断用切り込みを加工する工程とを有し、
前記あらかじめ加工された前記長手方向切り込みと、前記筐体を形成した後に加工される前記一対の切断用切り込みとによって欠損部を形成することを特徴とする鋼製セグメントの製造方法。
【請求項２】
相互に接合して環状体に形成され、該環状体が地中に圧入され、地中に圧入された前記環状体に接合されて新たな環状体に形成され、さらに、該新たな環状体が地中に圧入されて形成される地下構造物に供される鋼製セグメントの製造方法であって、
前記一対の板材からなる主桁のそれぞれに、その略長手方向に沿って所定の長さの長手方向切り込み部とその一方の端部に向かって所定の幅の幅方向切り込み部とからなるコ字状切り込みを加工する工程と、
該コ字状切り込みが加工された一対の主桁と、板材からなる一対の継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して一方側に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
該筐体が形成された後、前記一対の主桁のそれぞれについて、前記幅方向切り込み部と前記開口部側の端部とを連結する一対の切断用切り込みを加工する工程とを有し、
前記あらかじめ加工された前記コ字状切り込みと、前記筐体を形成した後に加工される前記一対の切断用切り込みとによって欠損部を形成することを特徴とする鋼製セグメントの製造方法。
【請求項３】
前記一対の切断用切り込みを加工する工程の前に、前記一対の主桁を相互に連結する縦リブが設置されることを特徴とする請求項１または２記載の鋼製セグメントの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地中構造物に用いられる鋼製セグメント、特に、縦梁を設置するための欠損部を具備する鋼製セグメントを製造するための、鋼製セグメントの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
都市型地下構造物（立坑、人孔、橋梁下部工、橋梁補強等）の施工法として、近接構造物や周辺の生活環境（地下水、振動、騒音等）に影響を与えず、施工性に優れ（施工スペースが狭く、施工期間が短く、部材が小型軽量等）且つ、適応範囲が広い（形状や大きさが任意に選択でき、また対応地盤が広範に渡る等）ことから、たとえば、アーバンリング圧入工法（登録商標）が多用されている。
かかるアーバンリング圧入工法は、平面視で円弧状または直線上の鋼製セグメントを工場において製造し、該鋼製セグメントを施工現場において相互に連結して環状（円形、小判形等）にして、該環状体を地中に圧入するものである。このとき、一方の環状体に他方の環状体を積層して地中に圧入したり、地中に圧入されている環状体の上に環状体を積層したり、さらに、これを繰り返して、所定の深さに到達する都市型地下構造物を構築するものである。
そして、該鋼製セグメントは一対の主桁と一対の接続板とを相互に溶接接合して枠体を形成し、該枠体にスキンプレートを溶接接合してなる筐体であって、その製造精度を高めるため、鋼製セグメントの組み立て用治具の考案が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】実公昭５６−３４８５４号公報（第２−３頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に開示された考案は、主桁が略円弧状または直線状である単純形状の板材からなる鋼製セグメントを組み立てるための治具であるから、主桁に欠損部がある場合には、溶接変形により精度が維持できないという問題があった。
すなわち、地中構造物を補強するための縦梁は該地中構造物の内側に設置されるため、略円弧状の鋼製セグメントの場合、その主桁の凹部側（以下「内周側」と称す）に縦梁を設置するための欠損部が加工され、凸部側（以下「外周側」と称す）にスキンプレートが溶接接合され、また、直線状の鋼製セグメントの場合、その主桁の一方側（以下、説明の便宜上「内周側」と称す）に縦梁を設置するための欠損部が加工され、その反対側（以下、説明の便宜上「外周側」と称す）にスキンプレートが溶接接合される。
したがって、スキンプレートを溶接接合すると、溶接入熱によって主桁の外周側は熱収縮するから、主桁にはその曲率変形を拡大する方向の内部応力（曲げモーメントに同じ）が発生する。このとき、欠損部は、その他の部分に較べて曲げ剛性が小さいため容易に変形するから、主桁は欠損部に集中した塑性変形（屈折するような塑性変形）によって寸法精度が悪化する。
【０００５】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであり、縦梁を設置するための欠損部を具備する鋼製セグメント（以下「セグメント」と称す）の製造でありながら、変形を最少に抑えることができる鋼製セグメントの製造方法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】
【０００６】
（１）本発明に係る鋼製セグメントの製造方法は、相互に接合して環状体に形成され、該環状体が地中に圧入され、地中に圧入された前記環状体に接合されて新たな環状体に形成され、さらに、該新たな環状体が地中に圧入されて形成される地下構造物に供される鋼製セグメントの製造方法であって、
前記一対の板材からなる主桁のそれぞれに、その略長手方向に沿って所定の長さの長手方向切り込みを加工する工程と、
該長手方向切り込みが加工された一対の主桁と、板材からなる一対の継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して一方側に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
該筐体が形成された後、前記一対の主桁のそれぞれについて、前記長手方向切れ込みと前記開口部側の端部とを連結する一対の切断用切り込みを加工する工程とを有し、
前記あらかじめ加工された前記長手方向切り込みと、前記筐体を形成した後に加工される前記一対の切断用切り込みとによって欠損部を形成することを特徴とする。
【０００７】
（２）また、相互に接合して環状体に形成され、該環状体が地中に圧入され、地中に圧入された前記環状体に接合されて新たな環状体に形成され、さらに、該新たな環状体が地中に圧入されて形成される地下構造物に供される鋼製セグメントの製造方法であって、
前記一対の板材からなる主桁のそれぞれに、その略長手方向に沿って所定の長さの長手方向切り込み部とその一方の端部に向かって所定の幅の幅方向切り込み部とからなるコ字状切り込みを加工する工程と、
該コ字状切り込みが加工された一対の主桁と、板材からなる一対の継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して一方側に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
該筐体が形成された後、前記一対の主桁のそれぞれについて、前記幅方向切り込み部と前記開口部側の端部とを連結する一対の切断用切り込みを加工する工程とを有し、
前記あらかじめ加工された前記コ字状切り込みと、前記筐体を形成した後に加工される前記一対の切断用切り込みとによって欠損部を形成することを特徴とする。
【０００８】
（３）また、前記一対の切断用切り込みを加工する工程の前に、前記一対の主桁を相互に連結する縦リブが設置されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る鋼製セグメントの製造方法は、一対の主桁のそれぞれに「長手方向切り込み」または「コ字状切り込み（長手方向切り込み部と幅方向切り込み部とからなる）」をあらかじめ加工した後、溶接接合によって筐体を形成し、最後に、長手方向切り込みまたはコ字状切り込みと主桁の内周側の端部とを連結して欠損部を形成するから、鋼製セグメントの精度が維持できるという効果を奏する。
すなわち、スキンプレートを溶接接合する際の溶接入熱によって主桁の外周側は熱収縮し、主桁にはその曲率変形を拡大する方向の内部応力（曲げモーメントに同じ）が発生するものの、欠損部が形成される前の主桁では、その内周側が全長に渡って連続しているから、該内部応力（曲げモーメント）は、この内周側の全長に渡って連続した範囲において効果的に吸収されている。換言すると、その他の部分に較べて曲げ剛性が小さいくなる欠損部がないため、集中した塑性変形（屈折するような塑性変形）が起こり難くなっている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、実施形態をフロー図および模式斜視図に基づいて説明する。なお、略円弧状の鋼製セグメントを例にして説明し、主桁の曲率半径の大きい端部を「外周」と、主桁の曲率半径の小さい端部を「内周」と称す。なお、直線状の鋼製セグメントについは、これに準じた読み替えをするものとする。
図１および図２は本発明の実施形態に係る鋼製セグメントの製造方法を説明するフロー図および模式斜視図である。
【００１１】
まず、一対の板材からなる主桁１ａ、１ｂのそれぞれに、コ字状の切り込み６ａ、６ｂを加工する。なお、コ字状の切り込み６ａ、６ｂは、幅方向切り込み部６１ａ、６１ｂ、長手方向切り込み部６２ａ、６２ｂ、幅方向切り込み部６３ａ、６３ｂとから形成されている（ステップ１）。
【００１２】
そして、主桁１ａ、１ｂと、板材からなる一対の継手板２ａ、２ｂと、板材からなるスキンプレート４とを溶接接合して、一方側に開口部を具備する筐体を形成する。なお、スキンプレート４が溶接接合された側を「外周側」、開口部側を「内周側」と称す。また、ステップ２または３において、縦リブ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅを設置する（ステップ２、図２の（ａ）参照）。
【００１３】
さらに、幅方向切り込み部６１ａ、６１ｂと内周側の端部とを連結する切断用切り込み７１ａ、７１ｂ、および幅方向切り込み部６３ａ、６３ｂと内周側の端部とを連結する切断用切り込み７２ａ、７２ｂを加工して矩形状の欠損部７ａ、７ｂを形成する（ステップ３、図２の（ａ）参照））。
【００１４】
したがって、欠損部７ａ、７ｂを具備する筐体１０（以下「セグメント１０」と称す）は、内周側に欠損部がない状態（内周側の端部が長手方向で滑らかに連続している状態）で、外周側の端面にスキンプレートが溶接接合されるから、溶接入熱によって主桁１ａ、１ｂの外周側は熱収縮し、主桁にはその曲率変形を拡大する方向の内部応力（曲げモーメントに同じ）が発生するものの、該内部応力（曲げモーメント）が効果的に吸収され、形状精度の悪化が防止されている。
換言すると、欠損部（その他の部分に較べて曲げ剛性が小さい）がないため、欠損部に集中した塑性変形（屈折するような塑性変形）が起こり難くなっている。なお、図中、円弧状の主桁を例示しているが、直線状の主桁の場合には、外周側が凹面になるような「反り変形」が防止されことになる。
【００１５】
さらに、素材段階の主桁１ａ、１ｂにおいては、コ字状の切り込み６ａ、６ｂを、自動ガス溶断機等によって、高精度にかつ安価に、しかも、きれいな断面で加工することができるのに対し、筐体１０における切断用切り込み７２ａ、７２ｂは、通常、手動操作によるガス溶断によって加工されることから、前記コ字状の切り込み６ａ、６ｂを具備する欠損部７ａ、７ｂは高精度にかつ安価に、しかも、きれいな断面の範囲が広いことになる。
よって、かかる欠損部７ａ、７ｂに縦梁を係止して溶接接合する際、溶接接合の作業性や信頼性が向上する。
【００１６】
図３は、図２に示すセグメントを有する地中構造物を説明する模式図である。なお、図２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。
図３において、地中構造物１００には、セグメント１０およびその他のセグメント（欠損部７を具備しないセグメント１０に準じる）を相互に接合ボルト（貫通孔２１ａ、２１ｂに挿入されている、図示しない）によって接続して形成された環状体１０１、１０２、・・・が積層されている。なお、環状体１０１を構成するセグメント１０と、環状体１０２を構成するセグメント１０とでは、欠損部７ａ、７ｂの配置が、長手方向の中心に対して対称になっている。
【００１７】
すなわち、それぞれの環状体１０１、１０２・・・におけるセグメント１０の欠損部７ａ、７ｂとが同一位相に配置され、それぞれの主桁１ａと主桁１ｂとが相互に当接して接合ボルト（貫通孔１１ａ、１１ｂに挿入されている、図示しない）によって接合されている。このとき、環状体１０１のセグメント１０の継手板２ａ、２ｂと、環状体１０２のセグメント１０の継手板２ａ、２ｂとの位相が相違している。
そして、環状体１０１、１０２・・・における欠損部７ａ、７ｂに係止する縦梁５（図中、複斜線にて示す）が設置されているから、地中構造物１００は縦梁５によって補強および補剛される。なお、縦梁５の高さ（係止する環状体の積層数）および本数は図示するものに限定するものではなく、２層以上の何れであっても、複数本であってもよい。
【００１８】
図４は、図２に示す主桁の切り込みを説明する模式平面図である。なお、添え字「ａ、ｂ」を省略している。
図４の（ａ）において、コ字状の切り込み６は、幅方向切り込み部６１（図中、「ロ」〜「ハ」）、長手方向切り込み部６２（図中、「ハ」〜「ニ」）、幅方向切り込み部６３（図中、「ニ」〜「ホ」）とから形成されている。そして、欠損部７が、コ字状の切り込み６と、これに連結する切断用切り込み７１（図中、「イ」〜「ロ」）、７２（図中、「ホ」〜「ヘ」）とから形成されている。
【００１９】
なお、切断用切り込み７１、７２の大きさ、すなわち、溶接接合後の切断距離（「イ」〜「ロ」の距離、「ホ」〜「ヘ」の距離）は、前記塑性変形が顕在化しない程度に短くして、該切断作業を容易にしている。
なお、コ字状の切り込み６の加工方法やその幅（スリットの間隔）は、自動ガス溶断機によるものを例示しているがこれに限定するものではない。また、位置「ハ」および「二」にあらかじめ貫通孔を設け、該貫通孔を結ぶ要領で切り込みを設けてもよい。
【００２０】
図４の（ｂ）において、コ字状の切り込み６に代えて、直線状の切り込み８を設けたものである。すなわち、貫通孔８１、８３を結ぶ長手方向切り込み部８２（図中、「ハ」〜「ニ」）が形成されている。そして、欠損部９が、直線状の切り込み８と、貫通孔８１、８３と内周側の端部とをそれぞれ連結する切断用切り込み９１（図中、「イ」〜「ロ」）、９２（図中、「ホ」〜「ヘ」）とから形成されている。
なお、直線状の切り込み８の加工方法、位置、長さやその幅（スリットの間隔）は限定するものではなく、貫通孔８１、８３を省略してもよい。
【００２１】
以上、図２、図４において、矩形状の欠損部について説明しているが、本発明はこれに限定するものではなく、縦梁の断面形状に応じて欠損部の形状は変更されるものである。このとき、長手方向切り込みやコ字状切り込みの形状もまた、変更されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
本発明は、地下構造物に供される鋼製セグメントの製造方法、特に、縦梁を設置するための欠損部を具備する鋼製セグメントの製造方法として広く利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の実施形態に係る鋼製セグメントの製造方法を説明するフロー図。
【図２】本発明の実施形態に係る鋼製セグメントの製造方法を説明する模式斜視図。
【図３】図２に示すセグメントを有する地中構造物を説明する模式図。
【図４】図２に示す主桁の切り込みを説明する模式平面図。
【符号の説明】
【００２４】
１ａ 主桁
１ｂ 主桁
２ａ 継手板
２ｂ 継手板
３ａ 縦リブ
３ｂ 縦リブ
３ｃ 縦リブ
３ｄ 縦リブ
３ｅ 縦リブ
４   スキンプレート
５   縦梁
６ａ コ字状切り込み
６ｂ コ字状切り込み
７ａ 欠損部
７ｂ 欠損部
８   直線状の切り込み
９   欠損部
１０   セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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