(57)【要約】【課題】欠損部を具備することなく縦梁の機能を奏する補強手段を有する鋼製セグメント、およびその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】鋼製セグメント１００は、主桁１ａ、１ｂと、継手板２ａ、２ｂと、スキンプレート４と、縦梁部材５とを有する。縦梁部材５は、主桁１ａと主桁１ｂとを連結する縦部材５２ａ、５２ｂと、縦部材５２ａ、５２ｂを連結する横部材５１ａ、５１ｂと、横部材５１ａ、５１ｂを連結して縦部材５２ａ、５２ｂの外周側の端部に設置される外周部材５４とから構成される。その製造方法は、スキンプレート４が設置された状態で、縦部材５２ａ、５２ｂと横部材５１ａ、５１ｂとをそれぞれ設置する工程と、前記枠に相当する範囲のスキンプレート４を撤去する工程と、該撤去工程の後、該撤去範囲を経由して外周部材５４を設置する工程とを有する。【選択図】        図１
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【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であって、
該鋼製セグメントが、一対の板材からなる主桁および一対の板材からなる継手板および板材からなるスキンプレートを溶接接合して形成された一方に開口部を具備する筐体と、前記一対の主桁を連結する縦リブと、前記一対の主桁を連結する縦梁部材とを有し、
前記縦梁部材が、所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材と、該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材と、前記一対の横部材同士を連結して前記一対の縦部材の外周側の端部に設置される外周部材とから構成され、
該外周部材が設置された範囲において前記スキンプレートが切除され、前記横部材に前記主桁を貫通する貫通孔が設けれていることを特徴とする鋼製セグメント。
【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、
一対の板材からなる主桁と、一対の板材からなる継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して、一方に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
前記一対の主桁を連結して所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材の両端を、それぞれ前記一対の主桁に設置する工程と、
該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材を、該一対の縦部材に設置する工程と、
前記一対の縦部材と前記一対の横部材とによって形成される矩形状の範囲に相当する前記スキンプレートの範囲を切除する工程と、
前記一対の横部材同士を連結して前記一対の縦部材の外周側の端部に設置される外周部材を、前記一対の横部材および前記一対の縦部材に設置する工程とを有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】
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、
一対の板材からなる主桁と、一対の板材からなる継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して、一方に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
前記一対の主桁を連結して所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材の両端を、それぞれ前記一対の主桁に設置する工程と、
該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材を、該一対の縦部材に設置する工程と、
前記一対の縦部材と前記一対の横部材とによって形成される矩形状の範囲に相当する前記スキンプレートの範囲を切除する工程と、
前記一対の縦部材の外周側の端部同士を連結して前記主桁に設置される外周部材を、前記一対の縦部材および前記主桁に設置する工程とを有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４】
前記一対の主桁を連結する縦リブを設置することを特徴とする請求項２または３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、補強部材を具備する鋼製セグメント、およびそ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継手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、欠損部を具備することなく縦梁の機能を奏する補強手段を有する鋼製セグメント（以下「セグメント」と称す）、およびそ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ものであって、
該鋼製セグメントが、一対の板材からなる主桁および一対の板材からなる継手板および板材からなるスキンプレートを溶接接合して形成された一方に開口部を具備する筐体と、前記一対の主桁を連結する縦リブと、前記一対の主桁を連結する縦梁部材とを有し、
前記縦梁部材が、所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材と、該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材と、前記一対の横部材同士を連結して前記一対の縦部材の外周側の端部に設置される外周部材とから構成され、
該外周部材が設置された範囲において前記スキンプレートが切除され、前記横部材に前記主桁を貫通する貫通孔が設けれていることを特徴とする。
【０００７】
（２）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、
一対の板材からなる主桁と、一対の板材からなる継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して、一方に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
前記一対の主桁を連結して所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材の両端を、それぞれ前記一対の主桁に設置する工程と、
該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材を、該一対の縦部材に設置する工程と、
前記一対の縦部材と前記一対の横部材とによって形成される矩形状の範囲に相当する前記スキンプレートの範囲を切除する工程と、
前記一対の横部材同士を連結して前記一対の縦部材の外周側の端部に設置される外周部材を、前記一対の横部材および前記一対の縦部材に設置する工程とを有することを特徴とする。
【０００８】
（３）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、
一対の板材からなる主桁と、一対の板材からなる継手板と、板材からなるスキンプレートとを溶接接合して、一方に開口部を具備する筐体を形成する工程と、
前記一対の主桁を連結して所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材の両端を、それぞれ前記一対の主桁に設置する工程と、
該一対の縦部材の縦方向の端部同士を連結する一対の横部材を、該一対の縦部材に設置する工程と、
前記一対の縦部材と前記一対の横部材とによって形成される矩形状の範囲に相当する前記スキンプレートの範囲を切除する工程と、
前記一対の縦部材の外周側の端部同士を連結して前記主桁に設置される外周部材を、前記一対の縦部材および前記主桁に設置する工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
（４）また、前記一対の主桁を連結する縦リブを設置することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明に係る鋼製セグメントは、一対の縦部材と一対の横部材と外周部材とから構成された筐体状の縦梁部材を有し、横部材に設けられている貫通孔に連結ボルトを挿入して、一方の鋼製セグメントの縦梁部材と他方の鋼製セグメントの縦梁部材とを、堅固に連結すことができるから、該連結された縦梁部材が、該一方の鋼製セグメントと他方の鋼製セグメントとに係止する別体の縦梁と同様の作用効果を奏する。
したがって、該鋼製セグメントには縦梁を設置するための欠損部を設ける必要がなくなるから、製造が容易になると共に、製作精度が向上する。また、該鋼製セグメントを有する環状体を積層して地中構造物を構築する際、縦梁の設置（溶接作業等）が不要になるから、工程が簡素且つ迅速になり、工期の短縮および地中構造物の信頼性が向上する。
【００１１】
本発明に係る鋼製セグメントの製造方法は、外周側の全面にスキンプレートを設置した後、一対の縦部材および一対の横部材を設置するため、スキンプレートを基準面にして縦部材および横部材を設置することができるから、設置作業が容易で、設置精度が向上する。さらに、縦部材および横部材を設置した後、スキンプレートの所定範囲を切除して外周部材を設置するため、縦部材および横部材によって包囲された矩形状の枠の内部に、外周部材を外周側から容易に挿入することができるから、該設置作業が容易で、設置精度が向上する。
【００１２】
さらに、本発明に係る鋼製セグメントの製造方法は、外周側の全面にスキンプレートを設置して縦部材および横部材を設置し、その後、スキンプレートの所定範囲を切除して、縦部材および主桁によって包囲された矩形状の枠の内部に、外周部材を外周側から容易に挿入し、横部材の外周側の端部に外周部材の内周側の端面を当接することができるから、外周部材の設置作業が容易で、設置精度が向上する。
【００１３】
さらに、縦リブを設置する工程を有するから、鋼製セグメントの強度、剛性を保証することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
［実施形態１］
図１は本発明の実施形態１に係る鋼製セグメントを模式的に示す斜視図、図２の（ａ）は内周側から見た一部の拡大斜視図、図２の（ａ）は外周側から見た一部の拡大斜視図である。
図１において、鋼製セグメント１００（以下「セグメント」と称す）は、一対の板材からなる主桁１ａ、１ｂおよび一対の板材からなる継手板２ａ、２ｂおよび板材からなるスキンプレート４を溶接接合して形成された、一方に開口部（以下「外周側」と称す）を具備する筐体と、主桁１ａと主桁１ｂとを連結する縦リブ３ａ、３ｂ、３ｃと、縦梁部材５とを有する。
そして、縦梁部材５は、主桁１ａと主桁１ｂとを連結する一対の縦部材５２ａ、５２ｂと、縦部材５２ａ、５２ｂに連結されて主桁１ａに設置された横部材５１ａと、縦部材５２ａ、５２ｂに連結されて主桁１ｂに設置された横部材５１ｂと、横部材５１ａ、５１ｂおよび縦部材５２ａ、５２ｂによって形成された枠体の外周側を略閉塞するように設置された外周部材５４とを有している。
【００１５】
図２の（ｂ）において、横部材５１ａは主桁１ａに重なって、その外周面が、スキンプレート４の内周面と略なめらかに繋がっている。これは、スキンプレート４が設置された状態で、横部材５１ａの外周面をスキンプレート４の内周面に当接して、横部材５１ａを縦部材５２ａ、５２ｂに溶接接合し、その後、縦部材５２ａ、５２ｂによって挟まれた範囲のスキンプレート４を撤去したためでる（これについては別途詳細に説明する）。
また、外周部材５４は、横部材５１ａ、５１ｂおよび縦部材５２ａ、５２ｂによって形成された枠材の内部に挿入され、外周部材５４の外周面の曲率半径とスキンプレート４の外周面の曲率半径とは同一であって、両外周面は略なめらかに繋がっている。
【００１６】
このとき、縦梁部材５を構成する各部材の板厚が所望の厚さであって、所望の強度と剛性を具備するから、セグメント１００は、所定の形状精度を維持すると共に、縦梁部材よって補強、補剛されることになる。
なお、図示する各部材の板厚や形状は模式的に模式的に示す一例であって、理解を容易にするため誇張し、相互の大小関係は図示するものに限定するものではない。また、溶接開先の形状や大きさについても同様に図示するものに限定するものではない。
【００１７】
図３は、図１、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１、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２００は、セグメント１００およびその他のセグメント（縦梁部材５を具備しないセグメント１００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、１０３、１０４が積層されたものである。
【００１８】
すなわち、環状体１０１、１０２、１０３、１０４を構成するセグメント１００の縦梁部材５がそれぞれ同一位相になるように積層され、それぞれの貫通孔５５ａ、５５ｂに接合ボルト（図示しない）が挿入されて、これによってそれぞれの横部材５１ａ、５１ｂが連結されている。また、同様に、それぞれの貫通孔１１ａ、１１ｂに接合ボルト（図示しない）が挿入され、これによってそれぞれの主桁１ａ、１ｂが連結されている。
したがって、環状体１０１、１０２、１０３、１０４を構成するセグメント１００のそれぞれの縦梁部材５は、あたかも一体化されているように挙動するから、かかる積層された環状体１０１、１０２、１０３、１０４を有する地中構造物２００は、かかる連結された縦梁部材５によって補強、補剛されている。
【００１９】
よって、補強または補剛のための縦梁を、環状体１０１、１０２、１０３、１０４に跨って別途設置することなく、地中構造物２００は所定の強度および剛性を具備するから、施工の簡素化、迅速化が図られる。
なお、環状体１０１、１０３、を構成するセグメント１００の縦梁部材５の位置と、環状体１０２、１０４を構成するセグメント１００の縦梁部材５の位置とが相違しているから、環状体１０１、１０３のセグメント１００の継手板２ａ、２ｂと環状体１０２、１０４のセグメント１００の継手板２ａ、２ｂとは相違する位相に配置されることになる。
【００２０】
図４は本発明の実施形態１に係る鋼製セグメントの他の例を模式的に示す斜視図である。図４において、鋼製セグメント３００（以下「セグメント」と称す）は、内周側から見た斜視図はセグメント１００に同じであるが、外面周側から見た斜視図が相違している。なお、図１、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。
すなわち、セグメント３００では、外周部材５４が、主桁１ａ、１ｂおよび縦部材５２ａ、５２ｂによって形成された枠材の内部に挿入され、外周部材５４の内周面が横部材５１ａの外周面に当接している。つまり、スキンプレート４が設置された状態で、横部材５１ａの外周面とスキンプレート４の内周面との間に外周部材５４の板厚に略等しい隙間を設けて、横部材５１ａが縦部材５２ａ、５２ｂに溶接接合されている（これについては別途詳細に説明する）。
したがって、セグメント３００は前述のセグメント１００と同様に、縦梁部材５によって補強または補剛され、セグメント３００を具備する地中構造物は、前述の地中構造物２００と同様に所定の強度および剛性を有することになる。
【００２１】
［実施形態２］
図５および図６、７は本発明の実施形態２に係る鋼製セグメントの製造方法のフロー図およびこれを説明する部分斜視図である。なお、図１、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。
【００２２】
まず、一対の板材からなる主桁１ａ、１ｂと、一対の板材からなる継手板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（外周側）に開口部を具備する筐体を形成する（ステップ１）。
【００２３】
そこで、主桁１ａと主桁１ｂとを連結して所定の間隔を配して対峙する一対の縦部材５２ａ、５２ｂの両端を、それぞれ主桁１ａ、１ｂに設置する。このとき、縦部材５２ａ、５２ｂの外周側の端面はスキンプレート４に当接するため、スキンプレート４が基準面の役割を果たすから、主桁１ａ、１ｂの設置が容易になると共に、設置精度が維持される（ステップ２）。
【００２４】
そして、縦部材５２ａ、５２ｂの縦方向の端部同士を連結する一対の横部材５１ａ、５１ｂを、縦部材５２ａ、５２ｂに設置する。このとき、横部材５１ａ、５１ｂをそれぞれ主桁１ａ、１ｂに載置して、横部材５１ａ、５１ｂの外周側の端面をスキンプレート４に当接することができるため、スキンプレート４が基準面の役割を果たすから、横部材５１ａ、５１ｂの設置が容易になると共に、設置精度が維持される（ステップ３、図６参照）。
【００２５】
そこで、横部材５１ａ、５１ｂと縦部材５２ａ、５２ｂとによって形成される矩形状の枠に相当する範囲のスキンプレート４の範囲を切除する（ステップ４、図７参照）。
【００２６】
そして、横部材５１ａ、５１ｂを連結する外周部材５４を、横部材５１ａ、５１ｂおよび縦部材５２ａ、５２ｂによって形成された枠体の内部に挿入して、外周部材５４の周囲を横部材５１ａ、５１ｂおよび縦部材５２ａ、５２ｂに溶接接合して、セグメント１００を形成する（ステップ５、図２参照）。
【００２７】
なお、ステップ１において、主桁１ａと主桁１ｂとを連結する縦リブ３ａ、３ｂ、３ｃを設置している。したがって、横部材５１ａ、５１ｂと、縦部材５２ａ、５２ｂと、外周部材５４とによって形成された筐体である縦梁部材５が、容易且つ高い寸法精度で形成される。
また、ステップ３において、横部材５１ａ、５１ｂを主桁１ａ、１ｂに溶接接合してもよい。また、各横部の角部に、所定の大きさ、所定の形状のスカラップを加工してもよい。さらに、各部の溶接接合は、一旦仮り溶接をしてから本溶接しても、仮り溶接をしないで本溶接をしてもよく、溶接開先の有無や、溶接開先を設ける場合の形状や大きさは限定するものではない。
【００２８】
図８は、本発明の実施形態２に係る鋼製セグメントの製造方法のその他の例を説明する部分斜視図である。すなわち、前述のセグメント３００（図４参照）の製造方法を説明するものであって、フロー図はセグメント１００に同じである（図５参照）。
セグメント３００の製造方法におけるステップ３において、横部材５１ａの外周面とスキンプレート４の内周面との間に外周部材５４の厚さからスキンプレート４の厚さを差し引いた分の隙間（図８において複斜線にて示す）を設けて、横部材５１ａを縦部材５２ａ、５２ｂに溶接接合する。これは、スキンプレート４の外周面と外周部材５４の外周面を面一（略連続する面）にするためである。
【００２９】
このため、ステップ４において、スキンプレート４の所定範囲を撤去すると、横部材５１ａの外周には両側を縦部材５２ａ、５２ｂで挟まれた階段が表れる（図８参照、横部材５１ｂについても同様）。
そして、ステップ５において、該隙間（図８において複斜線にて示す範囲）に外周部材５４の端部を当接して、外周部材５４の周囲を横部材５１ａと縦部材５２ａ、５２ｂとに溶接接合する（図４参照）。このとき、外周部材５４の縦方向の端部と主桁１ａ、１ｂとを溶接接合してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
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、縦梁を設置した場合と同様の作用効果が得られる縦梁部材を具備する鋼製セグメント、およびそ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】
【００３１】
【図１】本発明の実施形態１に係る鋼製セグメントを模式的に示す斜視図。
【図２】本発明の実施形態１に係る鋼製セグメントを模式的に示す拡大斜視図。
【図３】図１、２に示す鋼製セグメントを有する地中構造物を説明する模式図。
【図４】本発明の実施形態１に係る鋼製セグメントの他の例を模式的に示す斜視図。
【図５】本発明の実施形態２に係る鋼製セグメントの製造方法のフロー図。
【図６】図５に示すフロー図のステップ３を説明する部分斜視図。
【図７】図５に示すフロー図のステップ４を説明する部分斜視図。
【図８】鋼製セグメントの製造方法のその他の例を説明する部分斜視図。
【符号の説明】
【００３２】
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
４   スキンプレート
５   縦梁部材
１１ａ 貫通孔
２１ａ 貫通孔
５１ａ 横部材
５１ｂ 横部材
５２ａ 縦部材
５２ｂ 縦部材
５４   外周部材
５５ａ 貫通孔
５５ｂ 貫通孔
１００   鋼製セグメント
１０１   環状体
１０２   環状体
１０３   環状体
１０４   環状体
２００   地中構造物
３００   鋼製セグメント
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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