(57)【要約】  本発明は、埋め戻し式アーチ形タイプの土木工学構造の製造に使用されるアーチ形要素（１，３）に関する。また、本発明は、２つのアーチ形要素の間に挿入される連結要素（９）、ならびに２つのアーチ形要素および連結要素（９）により形成されるアーチ形構造に関する。本発明の連結要素は、高いコンクリート摩擦容量を有する変形可能な要素（７３，７３）によって囲まれた金属コア（７５）よりなる。さらに、連結要素は、隣接する連結要素に固定するための手段よりなる。このようにして得られる連結装置は、全体構造を平衡化するために使用することができ、また当該構造にとって必要なアーチ運動が外部環境（地面/構造の相互作用）に適合することを可能とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アーチ形要素のための装置であって、前記アーチ形要素どうしが接続してアーチ形を形成しており、前記装置が少なくとも１つの連結要素（９）を設けており、この連結要素は縦長コア（７５、７７）から形成され、前記縦長コアは、強力な材料で構成され、その部分の表面が、摩擦受容量が高い、したがって相互に隣接した少なくとも２つのアーチ形要素（１、３）の各々のリップ部（４１、４３）間に縦方向に挿入されるべく貢献する可塑性材料から成る少なくとも１つの変形可能要素（７１、７３）で被覆されており、また前記装置は、縦長コア（７５、７７）が、少なくともリップ部の一方の長さにかけて延びており、また、アーチ形全長にかけて連結を実施するべく少なくとも１つの隣接した連結要素のコアへ固定する手段（９０、１００）を備えることを特徴とするアーチ形要素のための装置。
【請求項２】
前記連結要素（９）のコアが金属材料、特に鋼鉄で形成されていることを特徴とする請求項1に記載の装置。
【請求項３】
前記固定手段が溶接手段（１００）よりなることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記固定手段が継ぎ目板（９０）よりなることを特徴とする、請求項１または２のいずれか1項に記載の装置。
【請求項５】
前記変形可能な要素が、間に縦長コア（７５、７７）が挿入された２枚の単板（７１、７３）を備えていることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項６】
前記連結要素（９）の縦長コア（７５、７７）は、選択された形状、例えばＴ字型またはＬ字型の断面を有し、表面の１つのアーム部分が１つまたは複数の変形可能要素によって被覆され、少なくとも１つのアーム部分がアーチ構造の外部へと突出している外形を有することを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項７】
前記変形可能な要素（７１、７３）は連結要素の縦長コア（７５、７７）と例えば接着により接続していることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項８】
前記変形可能な要素（７１、７３）は、エラストマ材料から選択した材料、例えばゴムで形成されていることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項９】
前記連結要素（９）の縦長コア（７５、７７）が少なくとも１つの心出し要素（１１０）を備えており、この心出し要素は、アーチ形要素の一時的な心出しを確実に行うべく相互に対向したリップ部（４１、４３）に形成されている各々対応する凹部（１１１）内での係合が可能であることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１０】
前記心出し要素（１１０）が、前記縦長コアの両側に各々延びている、２つの反転した切頭円錐（１１３、１１５）の形状を実質的に有することを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
前記変形可能な要素（７１、７３）が、前記縦長コア（７５、７７）の表面の一部分のみを被覆することで、強力な材料のスラリー、例えばセメントスラリーを受容可能な基底部（１５０、１６０）を収容できることを特徴とする前記請求項のいずれか1項に記載の装置。
【請求項１２】
前記アーチ形要素（１、３）よりなり、前記請求項のいずれか１項による少なくとも１つの連結装置で構成されたアーチ形構造。
【請求項１３】
前記アーチ形要素（１、３）が上面（１１９）を有し、前記上面（１１９）のリップ部（４１、４３）付近には凹部（１１７）が設けられていることを特徴とする、請求項６と組み合わせた請求項１２に記載のアーチ形構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特定にトンネルのような、埋め戻し式アーチ形タイプの土木工学作業の実施に現在使用されている、事前製造したアーチ形要素を連結する連結装置に関する。
【０００２】
さらに、本発明は、事前製造したアーチ形要素から、さらに本発明による装置で製造したアーチ形構造に関する。
【背景技術】
【０００３】
このタイプの構造を実現する従来の方法は、事前製造された湾曲したアーチ形要素を相互接合させて配置し、該アーチ形要素の各々がアーチ形断片を形成し、こうして得た断片を、次に構造の全長にかけてつなぐというものである。アーチ形構造の基礎部分を実現するために、構造の全長にわたって、２つのコンクリート基盤を事前に成型し、この上に、アーチ形構造の足を形成するアーチ形構造の要素が搭載される。こうして得られた構造を埋め戻しすることで作業が完了する。
【０００４】
一般に、アーチ形断片の形成には、基盤上に配置された２つのアーチ形要素のみを使用する。これは、３分節式アーチ構造として知られており：アーチ形要素と基盤の間の２つの分節と、さらに２つのアーチ形要素の間の３番目分節とで形成されている。
【０００５】
しかしながら、さらに、３つのアーチ形要素を使用してアーチ形断片を形成することが好ましい別の実施形態もある。２つの側方アーチ要素の各々は、その一方の端部において基盤と堅固に接続しており、一方、他方の端部において中心アーチ要素の端部の１つを受容する。アーチ形要素間の各々の相互接合によって１つの分節が形成される。これは２分節式アーチ形構造として知られている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
様々な構成の構造において、その非対称性のために平衡化されていないアーチ形構造の一方の断片に負荷がかかり；これにより負荷が分節に作用して、構造の安定性と強度が低下する。
【０００７】
そのため、例えば構造の長さにかけて異なる埋め戻しの厚み、または傾斜上に形成された構造のために、水平縦方向への負荷が結果として生じる。この負荷によって構造に位置ズレが生じかねない。
【０００８】
さらに、分節を剪断する垂直負荷が結果として生じる可能性もあり、場合によっては、特に３分節式アーチ形構造では、これによってひび割れまたは剥離が生じる。弱い地面が差分沈下または非対称な側方摩擦にさらされることで、このような負荷が生じる。
【０００９】
結果得られた水平縦方向負荷を平衡化するために、ある解決法では、１つまたは２つのコンクリート製の桁を構造の長さにわたって成型することで、アーチ形要素の縦方向連結を実行する。
【００１０】
桁が１本のみである場合には、構造の全長にかけての成型、その縦軸回りまたはその横軸回りでのアーチ形構造の任意の回転が禁止される。同様に、この解決法により、任意の垂直方向への変位が防止される。先行の解決法と比較して、構造に沿って２つの縦桁を成型する方法は、縦軸回りでの回転を許容するという利点を有する。しかし、横軸回りでの回転および垂直方向への変位は依然として不可能である。
【００１１】
しかしながら、これらの動作、特に回転は、構造の外部形状に適合できるようにするために可能である必要がある（構造と地面の間の相互作用）。
【００１２】
さらに、コンクリート製桁の成型によりアーチ形要素の連結を実行することは、例えば構造の全長にかけて成型を建設することが必要となるため、実現困難である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の目的は、特に、上述した欠点を克服することである。
【００１４】
この目的のために、本発明は、以下に定義するタイプの連結装置を提案するが、この連結装置は、少なくとも１つの連結要素を設けており、この連結要素は縦長コアから形成され、前記縦長コアは、強力な材料で構成され、その部分の表面が、摩擦受容量が高い、したがって相互に隣接した少なくとも２つのアーチ形要素の各々のリップ部間に縦方向に挿入されるべく貢献する可塑性材料から成る少なくとも２つの変形可能要素で被覆されており、また前記装置は、縦長コアが、少なくともリップ部の一方の長さにかけて延びており、また、アーチ形全長にかけて連結を実施するべく少なくとも１つの隣接した連結要素のコアへ固定する手段を備えている。
【００１５】
本発明の原理は、一方で、分節内の摩擦を使用して、水平縦方向への負荷を平衡化することができる負荷を生成し、他方で、構造を外部環境に適合させるために有効な移動のみを分節において許容するというものである。さらに、こうして得られた連結は、構造全長にかけてのコンクリート成型を伴わないため、特に実現が容易である。
【００１６】
連結要素のコアは、優れた剛性を得るために、金属材料、特に鋼鉄で形成されることが好ましい。
【００１７】
ある実施形態では、固定手段は、単純な動作の手段により、アーチ形構造の全長にかけて連続した連結を可能にする溶接手段を備えている。
【００１８】
別の実施形態では、固定手段は継ぎ目板と結合させることが可能であり、強力な連結を形成する別の単純な形成手段を形成する。
【００１９】
ある好ましい実施形態では、変形可能な要素は２枚の単板を備え、それらの単板間には縦長コアが挿入されている。各単板は、アーチ形要素のリップ部と接触し、連結要素とアーチ形要素の間に摩擦を生じさせる。
【００２０】
ある有利な形状において、連結要素の縦長コアは、選択された形状、例えばＴ字型またはＬ字型の断面を有し、表面の１つのアーム部分が１つまたは複数の変形可能要素によって被覆され、少なくとも１つのアーム部分がアーチ構造の外部へと突出している外形を有しており、これにより縦長コアの隣接するコアへの固定が促進される。
【００２１】
さらに、変形可能な要素は、例えば接着によって、連結要素の縦長コアに接続される。
【００２２】
変形可能な要素は、容易に変形でき、高い強度を有し、実現が容易なエラストマ材料から選択された材料、例えばゴムで形成されている。
【００２３】
これに加えて、連結要素の縦長コアは、アーチ形要素の心出しを確実に提供するべく、リップ部に形成された各基底部分において互いに係合することが可能な少なくとも１つの心出し要素を備えている。
【００２４】
心出し要素は、実質的に、縦長コアの両側の各々に延びた２つの逆切頭円錐の形状を有する。
【００２５】
有利なことに、変形可能な要素は、縦長コアの表面の一部分のみを被覆し、強力な材料のスラリー、例えばセメントのスラリーの受容が可能な溝を組み入れていることで、アーチ形構造を強化し、耐火性を確保している。
【００２６】
本発明はさらに、本発明によるアーチ形要素と少なくとも１つの連結要素とで構成されたアーチ形構造を提案する。
【００２７】
特に好ましい実施形態では、アーチ形要素は、Ｔ字型またはＬ字型の外形の自由なまま残されたアームを収容するための凹部をリップ部付近に設けた上方面を備えている。
【００２８】
本発明のさらなる特徴および利点は、添付の図面に基づいて以下に示す詳細な説明を読解することで明白となるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
添付の図面は、本発明を補助するだけでなく、必要に応じてその定義にも貢献する。
【００３０】
これ以降の詳細な記述は、埋め戻し式アーチ形タイプの土木工学構造を考慮する。
【００３１】
本発明によるアーチ形断片（図1、図２、図３）は、従来、コンクリートで事前製造され、相互接合するよう配置され、その一方で事前にコンクリート成型した基盤５、７上に各々位置している２つの湾曲したアーチ形要素１、３で形成される。アーチ形構造を形成するには、アーチ形断片を全構造長さにわたって配置する(図３)。アーチ形構造が得られた後に、埋め戻しＲの手段により、そのアーチ形構造に埋め戻し処理を施す（図１６）。
【００３２】
本発明によるアーチ形構造の場合、本発明による連結装置を構成しているアーチ形断片の長さと同じ長さの連結要素９（図４）がアーチ形要素１、３の間に挿入される。
【００３３】
様々な形状の構造において、一方のアーチ形断片に付加される力を平衡化できないという事態が起こる。特に、傾斜上に構造を形成する場合、または構造の長さにわたって埋め戻しＲの厚みが異なる場合に、アーチ形要素間の接合部分において縦水平負荷Ｆｍ（図５）が生成される。この負荷Ｆｍを補正しなければ、アーチ形断片の静的な平衡は得られない。いくつかの場合において、この非平衡性によって構造に位置ズレが生じる。確実に構造の安定性と強度を得るためには、アーチ形要素１、３の間の接合部分に、Ｆｍとは反対方向に働き、Ｆｍよりも大きい縦水平力Ｆｒを生成することで、アーチ形断片を平衡化することが必要である。本発明は、特にアーチ形構造上の埋め戻しＲの摩擦によって生じた水平横断負荷Ｎを使用し、アーチ形要素１、３の間の接合部分に摩擦を作り出すことで構成されている。横断負荷Ｎに関連した摩擦により、Ｆｍを平衡化することができる縦水平力Ｆｒが生じる。これにより、本発明による連結要素９の第１機能は、アーチ形要素１、３の間の接合部分に摩擦を作り出すことである。
【００３４】
外部環境に適合するために、アーチ形断片は、合理的な限度内での変形が可能でなくてはならない。アーチ要素１と基盤５の間の接合点において（図６）、基盤５の縁とアーチ要素１の間に形成された斜角面６１と隙間ｅにより特定の動作、特に横軸回りの回転が許容される。基盤５と要素１の間のつながりは分節として知られている。特に、構造のいずれかの側における異なる埋め戻し処理、または基盤５、７の下の異なる地面構成による、アーチ形断片内における垂直負荷を防止するために、アーチ形要素１、３の間の接合点において、ある特定の位置ズレ、特に横軸回りでの回転と、一方のアーチ形要素１の他要素３に対する垂直変位とを許容することがさらに必要である。この場合、アーチ形要素１、３の間にも分節が設けられている。したがって、本発明による連結装置の連結要素９は前記の位置ズレないし変位を許容するものでなければならない。
【００３５】
これらの自由度全体により、垂直平面と水平方面の両方における曲線状の整列を構造に付与することが可能になる。
【００３６】
本発明による連結装置の連結要素９の第１実施形態（図７）は、ほぼ逆Ｌ字型の形状の手段によって形成された金属コア７５を備えている。金属コア７５のより長いアームの２面上には、２つの変形可能な単板７１、７３が配置または接着され、その他のアームは自由な状態のまま残される。第２実施形態（図８）では、金属コア７７をほぼＴ字型の形状の手段により形成できる。
【００３７】
アーチ形要素１、３の間に連結要素９が挿入されると、アーチ形要素１、３のそれぞれ対応する面、リップ部４１、４３が変形可能な単板７１、７３と接触する。事実、この接触によって、求められている摩擦が生じる。これと並列的に、単板７１、７３は変形可能であるため、これによって横軸回りにおける回転と垂直並進が許容される。本発明による連結装置を最良に機能させるために、変形可能な単板７１、７３を、優れた変形性と、コンクリートの摩擦係数との適合性の両方を有する材料で製造することが有利である。したがって、ゴムまたはネオプレンのようなエラストマタイプの材料を使用することが好ましい。
【００３８】
総体的なアーチ形構造の安定性と強度を確実に得るためには、連結要素９を、アーチ形構造全体にわたって水平縦負荷が平衡化するように連結させることが必要である。この目的のために、連結要素９のコア７５を隣接する連結要素のコアに固定することが必要である。
【００３９】
第１形状（図９、図１０）は、金属製の継ぎ目板９０を使用して金属コア７５どうしを接続する。２つの金属コア７５の上面にまたがって金属板９１が配置されている。金属板９１は、金属コアの各々に対してねじ９３の手段によってねじ留めされるか（図９）、あるいは溶接継目９４の手段により溶接されている（図１０）。
【００４０】
第２形状（図１１）ではさらに、２つの金属コア７７の上面間に溶接継目１００を直接形成することも可能である。
【００４１】
アーチ形要素１、３の面上への連結要素９の位置決めを容易化するために、連結要素９上に心出し装置１１０を設けることができる（図１２）。この場合には図示しない雄/雌装置によって適切な穿孔が施された金属コア７５の両面を挟んだ状態で、切頭円錐形状をした２つの心出し要素１１３、１１５どうしがその底部において接合している。アーチ形要素１、３のリップ部４１、４３には、心出し要素１１３、１１５の形状を補助する形状の心出し凹部１１１が形成されている。心出し装置１１０を、任意で非常に剛性ではない状態に形成することもできる。一方で、心出し機能は一時的なものであり、また他方では、心出し装置１１０はアーチ要素１、３の間の分節における動作を妨害してはならない。
【００４２】
アーチ形構造が外部環境に適合できるよう、アーチ形要素１、３の間の分節における動作が許容されなければならないが（地面/構造の相互作用）、この適合が一旦確立すれば、特により高い耐火性を有するようにアーチ形構造を強化することが有利である。この目的のために、本発明による連結要素９の改善形では、例えばセメントベースのような適切な材料のスラリーを注入できる空洞１５０、１６０が形成される（図１３、図１４）。
【００４３】
一旦、連結要素９を挿入してアーチ要素どうしを対向して配置し、全ての連結要素９を溶接または継ぎ目板によって接続することで、アーチ構造が適所に配置されたら（図１５）、埋め戻し前のアーチ形構造をしっかりと密封することが有利である。この目的のために、従来技術では、アーチ形構造の上面全体にかけて（図１６）、または少なくとも結合部にかけて密封ホイル１８１を配置する。したがって、連結要素９がアーチ形構造の上面を超えないようにする必要がある。このようにして（図１２）、アーチ形要素１、３の上面の、リップ部４１、４３付近に凹部１１７が形成される。
【００４４】
これまで、本発明による３分節形式のアーチ構造について説明した。２分節形式で形成された場合で置き換えることもできる。
【００４５】
同様の方法で、アーチ形要素１、３が互いに対向して配置されている形状についても説明した。アーチ形要素１、３がジグザグ配置されている、つまり各アーチ要素１が他の２つのアーチ要素３、１１と接合している場合（図１７）にも、本発明による連結装置を使用することができる。
【００４６】
最後に、縦コアについては、ほぼ逆Ｌ字型またはＴ字型形状の手段によって形成されるが、これ以外の形状、特に円形断面形状の使用も考えられる。この場合、円筒形またはフランジ型のエラストマシースが、円筒形コアの全長の一部分のみを包囲している。したがって、この形状により、アーチ要素のリップ部の全長にかけて半円筒形の凹部を設けることが必要になる。
【００４７】
本発明は、純粋に例示のためにのみ上述された実施形態に限定されるものではなく、当業者が特許請求の範囲内で想到し得る全ての変更ないし変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明によるアーチ形断片の全体斜視図である。
【図２】図１のアーチ形断片の正面図である。
【図３】本発明によるアーチ形構造の一般平面図である。
【図４】図２、図３中の詳細部分ＩＶの拡大図である。
【図５】図２のアーチ形要素どうしの間の接合部分に負荷をかけた状態の線図である。
【図６】図３の詳細部分ＶＩの拡大図である。
【図７】本発明による連結要素の横断面図である。
【図８】別の実施形態における本発明の連結要素にかけての横断面図である。
【図９】本発明による固定手段の斜視図である。
【図１０】別の実施形態における本発明の固定手段の斜視図である。
【図１１】別の実施形態における本発明の固定手段の斜視図である。
【図１２】別の実施形態における本発明のアーチ形要素間における接合部分の詳細横断面図である。
【図１３】本発明の連結要素の有利な形状の横断面図である。
【図１４】本発明の連結要素の他の有利な形状の横断面図である。
【図１５】本発明によるアーチ形構造の斜視図である。
【図１６】本発明による完成したアーチ形構造の斜視図である。
【図１７】図１とは形状の異なる本発明によるアーチ形構造の斜視図である。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【国際調査報告】
2007501345.tif 000020
2007501345.tif 000021
2007501345.tif 000022
2007501345.tif 000023