(57)【要約】【課題】鋼殻とその内部に充填されているコンクリートとをトンネルの周方向および径方向において確実に一体挙動させることができる合成セグメントを提供する。【解決手段】鋼殻２の内部に縦リブ１０がトンネル周方向に所定間隔で複数設けられるとともに、主桁５およびスキンプレート７に固定されているので、トンネル周方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行えるとともに、縦リブ１０に複数の開孔１１がトンネル半径方向に所定間隔で設けられ、縦リブ１０の両側に存在するコンクリート３が開孔１１を通して連続しているので、スムーズな荷重伝達が可能になり、トンネル径方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行える。したがって、鋼殻２とその内部に充填されているコンクリート３とをトンネルの周方向および径方向において確実に一体挙動させることができる。【選択図】図４
2019044407.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板と、前記主桁および前記継手板に固定されて、地山側を覆うスキンプレートとを有する鋼殻の内部に、コンクリートを充填してなる合成セグメントであって、
前記主桁と交差する方向に延在し、かつ前記鋼殻の内部に前記主桁の長手方向に所定間隔で配置され、前記主桁および前記スキンプレートに固定された複数の縦リブを備え、
前記縦リブに複数の矩形状の開孔がトンネル半径方向に所定間隔で設けられ、
前記縦リブの両側に存在する前記コンクリートが前記開孔を通して連続していることを特徴とする合成セグメント。
【請求項２】
前記縦リブに前記開孔がトンネル軸方向にも所定間隔で複数設けられてい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】
前記開孔はトンネル軸方向に長い矩形状に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の合成セグメント。
【請求項４】
前記縦リブがグレーチング部材であ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】
前記主桁と平行に延在する主筋が設けられ、
前記主筋は前記縦リブに当接または前記開孔に挿通されてい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】
前記開孔は前記コンクリートの粗骨材が通過可能な大きさに設定されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の合成セグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼殻の内部にコンクリートを充填してなる合成セグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、シールドトンネルなどの筒状構造物の構築に用いられるセグメントとして、鋼殻にコンクリートを充填して硬化させた合成セグメントが知られている。このような合成セグメントは、圧縮荷重に対してはコンクリートが抵抗し、引張荷重に対しては鋼殻が抵抗することにより高耐力および高剛性が得られるものである。  このような合成セグメントとして例えば特許文献１および２に記載のものが知られている。  特許文献１に記載の合成セグメントは、一対の主桁および当該主桁の端部どうしを接続する継手板によって中空枠状に形成された枠部材を有する外殻体（鋼殻）と、この外殻体内に充填されたコンクリートとを備えており、主桁および継手板に内向きに張り出した補強板が一体に突設されるとともに、枠部材の内周面部に止水部材が固定され、枠部材内側面とコンクリートとの間を止水部材によって止水している。  特許文献２に記載の合成セグメントは、一対の主桁、一対の継手板およびスキンプレートを有する鋼殻と、この鋼殻の内部に充填されたコンクリートとを備え、さらに、鋼殻の内部に配力筋を有し、この配力筋の一部はスキンプレートに溶接され、配力筋の他の部分には主筋が溶接されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第６１２４１７２号公報
【特許文献２】特開２０１２−１２２３３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが上述した従来の合成セグメントは以下のような課題がある。
すなわち、特許文献１に記載の合成セグメントでは、スキンプレートを備えていないので、コンクリートの抜け出しに対する抵抗力を確保し難く、鋼殻とコンクリート間の中立軸のズレに伴う構造性能の低下やひび割れ時の漏水が懸念される。また、縦リブを備えていない、つまり、トンネル周方向の荷重伝達部材（ずれ止め）として機能する縦リブがないので、鋼殻とコンクリートとの一体挙動が成立し難い。
また、特許文献２に記載の合成セグメントでは、配力筋の一部が主桁に連結されているが、トンネル周方向のずれ止め部材としての性能は極めて低く、鋼殻とコンクリートとの一体挙動は困難である。また、一対の主桁の先端の拘束力が弱く、剛性が低いので、主桁の開きによる構造性能低下が懸念される。
【０００５】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、鋼殻とその内部に充填されているコンクリートとをトンネルの周方向および半径方向において確実に一体挙動させることができるともに耐力および剛性を高め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】
【０００６】
前記目的を達成するために、本発明の合成セグメントは、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁と、当該一対の主桁の端部どうしを連結する継手板と、前記主桁および前記継手板に固定されて、地山側を覆うスキンプレートとを有する鋼殻の内部に、コンクリートを充填してなる合成セグメントであって、
前記主桁と交差する方向に延在し、かつ前記鋼殻の内部に前記主桁の長手方向に所定間隔で配置され、前記主桁および前記スキンプレートに固定された複数の縦リブを備え、
前記縦リブに複数の矩形状の開孔がトンネル半径方向に所定間隔で設けられ、
前記縦リブの両側に存在する前記コンクリートが前記開孔を通して連続していることを特徴とする。
ここで、矩形状の開孔は、正方形状や長方形状の開孔以外にも、長方形状でかつ長方形の長手方向の端部が半円弧状に形成されているものも含む。
【０００７】
本発明においては、縦リブが主桁の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で複数設けられるとともに、主桁およびスキンプレートに固定されているので、トンネル周方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行えるとともに、縦リブに複数の前記開孔がトンネル半径方向に所定間隔で設けられ、縦リブの両側に存在するコンクリートが開孔を通してトンネル周方向に連続しているので、スムーズな荷重伝達が可能になり、トンネル半径方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行える。
また、開孔が円形状の場合（円形状の場合は半径方向の位置で応力が異なる。）に比して、トンネル半径方向の作用応力を均一化でき、局所的に発生する応力を緩和できるとともに、縦リブ全体で効率的に荷重を負担できる。
したがって、鋼殻とその内部に充填されているコンクリートとをトンネルの周方向および半径方向において確実に一体挙動させることができる。
【０００８】
また、縦リブが主桁とスキンプレートに固定されているので主桁の開きとスキンプレートの座屈を効果的に防止することができ、コンクリート拘束効果によって、コンクリート性能を上昇させることができる。また、スキンプレートと主桁とを複数の縦リブによって強固に連結できるので、合成セグメント全体の剛性が上がり、製造時の寸法精度確保が容易になる。
【０００９】
本発明の前記構成において、前記縦リブに前記開孔がトンネル軸方向にも所定間隔で複数設けられていてもよい。
【００１０】
このような構成によれば、縦リブに設けられる前記開孔がトンネル軸方向にも所定間隔で複数あるので、トンネル軸方向の複数の位置で縦リブのトンネル周方向の両側に存在するコンクリートが開孔を通して連続するので、よりスムーズな荷重伝達が可能となる。
【００１１】
また、本発明の前記構成において、前記開孔はトンネル軸方向に長い矩形状に形成されていてもよい。
【００１２】
このような構成によれば、トンネル半径方向に複数の開孔を設けることができ、トンネル半径方向の応力を分散するとともに、トンネル軸方向における開孔周辺の縦リブに発生する局所的な応力集中を緩和することができる。また、スキンプレートを下面としたコンクリート打設では、コンクリートの充填性を向上させることができる。さらに、同じ開孔率を得るための製作工数も削減することが可能なり、製作コストダウンを図ることができる。
【００１３】
また、本発明の前記構成において、前記縦リブがグレーチング部材であってもよい。
【００１４】
このような構成によれば、縦リブがグレーチング部材であるので、トンネル軸方向および周方向において縦リブが複数の前記開孔を有している。このため、縦リブのトンネル周方向の両側に存在する開孔を通してコンクリートの連続性をより確実かつスムーズに確保できる。また、縦リブに設けられた開孔は格子状になっているので、トンネル周方向およびトンネル半径方向における主桁とコンクリートとのずれに対して縦リブを介して抵抗できる。その結果、鋼殻とその内部のコンクリート部材との一体性が増し、部材の耐力および剛性を向上させることができる。さらに、コンクリートがブロック状に分断せずに連続するため、地下水の水路が形成されず、耐久性に優れる。このように、コンクリート部材が、縦リブによって分断されながらも複数の開孔によって連続することで、縦リブ全体で効率的に荷重を負担できる点と、一体性や耐久性を向上できる点の両方とも兼ね備える。
【００１５】
また、本発明の前記構成において、前記主桁と平行に延在する主筋が設けられ、前記主筋は前記縦リブに当接または前記開孔に挿通されていてもよい。
【００１６】
このような構成によれば、主筋が縦リブに当接または開孔に挿通されているので、当該縦リブを主筋の位置決め治具として兼用できる。また、主筋が開孔に挿通されることによって、縦リブによって主筋を吊り下げて保持できるとともに、円弧状の主桁に沿って延在する主筋に対して半径方向に作用する腹圧力に抵抗させることができる。
【００１７】
また、本発明の前記構成において、前記開孔は前記コンクリートの粗骨材が通過可能な大きさに設定されていてもよい。
【００１８】
このような構成によれば、開孔にコンクリートの粗骨材が詰まらないので、コンクリートの充填性を向上させることができ、品質管理が容易となる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、縦リブによって、トンネル周方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行えるとともに、縦リブのトンネル周方向の両側に存在するコンクリートが開孔を通して連続しているので、スムーズな荷重伝達が可能になり、トンネル半径方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行える。したがって、鋼殻とその内部に充填されているコンクリートとをトンネルの周方向および半径方向において確実に一体挙動させることができる。また、スキンプレートと主桁とを複数の縦リブによって強固に連結できるので、合成セグメント全体の耐力および剛性を高めることができる。また、コンクリート自体を強固にでき、耐久性にも優れる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すもので、合成セグメントの斜視図である。
【図２】同、正面図である。
【図３】同、図２におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図４】同、図２におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態の第２変形例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態の第３変形例を示す断面図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態を示す断面図である。
【図９】本発明の第２の実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第２の実施の形態の第１変形例を示す断面図である。
【図１１】本発明の第２の実施の形態を示すもので、（ａ）は第１例のグレーチング部材の要部の斜視図、（ｂ）は第２例のグレーチング部材の要部の斜視図である。
【図１２】本発明の第３の実施の形態を示す正面図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施の形態を示す断面図である。
【図１５】本発明の第５の実施の形態を示すもので、（ａ）〜（ｃ）はそれぞれ合成セグメントの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態の合成セグメントを示す斜視図である。
本実施の形態の合成セグメント１は、図１に示すように、鋼殻２と、この鋼殻２の内部に充填されたコンクリート３とを備えている。なお、図１では鋼殻２の内部の一部にコンクリート３を充填した状態を示しているが、実際は鋼殻２の内部全体にコンクリート３が充填される。
鋼殻２は、トンネル軸方向に所定間隔で配置された一対の主桁５，５と、当該一対の主桁５，５の端部どうしを連結し、かつトンネル軸方向に長尺な一対の継手板６，６と、主桁５および継手板６に固定されて、地山側を覆うスキンプレート７とを備えている。
【００２２】
主桁５，５は、図２に示すように、正面視（トンネル軸方向視）において円弧板状の鋼製板によって形成されており、トンネル半径方向外側（図２において上側）に凸になるように、配置されるものである。
図１に示すように、継手板６，６はトンネル軸方向に長尺な矩形板状の鋼製板によって形成されており、一方の継手板６の一端部に一方の主桁５の一端部が溶接によって結合され、他端部に他方の主桁５の一端部が溶接によって結合されている。また、他方の継手板６の一端部に一方の主桁５の他端部が溶接によって結合され、他端部に他方の主桁５の他端部が溶接によって結合されている。
このように一対の主桁５，５および一対の継手板６，６によってトンネル半径方向外側（図１においては下側）に凸となる矩形枠が構成されている。
【００２３】
スキンプレート７は円弧板状の鋼製板によって形成されており、トンネル半径方向外側に凸になるように、配置されるものである。スキンプレート７の長手方向の寸法は、主桁５のトンネル半径方向外側における長手方向の寸法とほぼ等しくなっており、スキンプレート７の短手方向の寸法は、継手板６の長手方向の寸法とほぼ等しくなっている。そして、スキンプレート７はその長手方向の縁部が主桁５の長手方向の縁部に溶接よって結合されるとともに、短手方向の縁部が継手板６の長手方向の縁部に溶接によって結合されることによって、主桁５および継手板６に固定されている。
【００２４】
主桁５，５、継手板６，６およびスキンプレート７によって構成された鋼殻２の内部には（中詰め）コンクリート３が充填されている。コンクリート３は硬化することによって主桁５の内面、継手板６の内面およびスキンプレート７の内面に付着している。コンクリート３を鋼殻２の内部に充填する場合、例えば、図１に示すように、鋼殻２を船形に配置し、つまり、スキンプレート７を下側に向けて配置したうえで、鋼殻２の内部にコンクリート３を打設することによって行われる。この場合、コンクリート３はその表面が主桁５の内側の縁、継手板６の内側の縁によって形成される仮想湾曲平面とほぼ面一となるように打設される。なお、鋼殻２の内部には後述する縦リブ１０が設けられるので、コンクリート３は縦リブ１０を設けた後、打設される。したがって、このコンクリート３は縦リブ１０の表面にも付着している。
【００２５】
鋼殻２の内部には複数の縦リブ１０が設けられている。すなわちまず、縦リブ１０は主桁５と交差する方向に延在している。具体的には、縦リブ１０は矩形板状の鋼板によって形成されており、主桁５，５間に当該主桁５，５と略直角に配置されている。縦リブ１０の長手方向の寸法は継手板６の長手方向の寸法より主桁５，５の厚さ寸法の分だけ短くなっている。また、縦リブ１０の短手方向の寸法は、継手板６の短手方向の寸法より短くなっている。
このような縦リブ１０はトンネル半径方向とほぼ平行に配置されるとともに、主桁５の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で配置されている。また、縦リブ１０の一方の端部は一方の主桁５に溶接によって結合され、他方の端部は他方の主桁５に溶接によって結合されている。また、縦リブ１０のトンネル半径方向外側の縁部はスキンプレート７の内面に溶接によって結合されている。このように、縦リブ１０は、鋼殻２の内部に主桁５の長手方向に所定間隔で配置され、主桁５およびスキンプレート７に固定されている。また、縦リブ１０を鋼殻２に固定した状態において、縦リブ１０のトンネル半径方向内側の縁部は継手板６のトンネル半径方向内側の縁部よりトンネル半径方向外側に位置している。
【００２６】
また、縦リブ１０には、図４に示すように、複数の矩形状の開孔１１がトンネル半径方向（図４において上下方向）に所定間隔で設けられるとともに、トンネル軸方向（図４において左右方向）にも所定間隔で設けられている。具体的には、トンネル半径方向に２個の開孔１１が所定間隔で設けられるとともに、トンネル軸方向に３個の開孔１１が所定間隔で設けられている。つまり、１枚の縦リブ１０に合計６個の開孔１１が上下左右に所定間隔で設けられている。複数の縦リブ１０にそれぞれ設けられている６個の開孔１１は、それぞれトンネルの周方向において互いに対向しているが、対向していなくてもよい。また、開孔１１の大きさ（一辺の長さ）は全て等しいが、大きさ（一辺の長さ）は異なっていてもよい。さらに、開孔１１の個数は適宜設定すればよい。但し、鋼殻２の内部にコンクリート３が打設されるので、当該コンクリート３の粗骨材より開孔１１を大きくする、つまり、開孔１１は粗骨材が通過可能な大きさに設定されていることが好ましい。
このようにして内部に複数の縦リブ１０を有する鋼殻２の内部には、上述したように、スキンプレート７を下側に向けて配置したうえで、コンクリート３が充填される。鋼殻２の内部は複数の縦リブ１０によってトンネル周方向に複数に区画されているが、縦リブ１０には複数の開孔１１が設けられているので、充填されたコンクリート３のうち、縦リブ１０の両側に存在するコンクリート３は開孔１１を通して連続している。
【００２７】
以上のように本実施の形態によれば、縦リブ１０が主桁５の長手方向、つまりトンネル周方向に所定間隔で複数設けられるとともに、主桁５およびスキンプレート７に固定されているので、トンネル周方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行えるとともに、縦リブ１０に複数の開孔１１がトンネル半径方向に所定間隔で設けられ、縦リブ１０の両側に存在するコンクリート３が開孔１１を通して連続しているので、スムーズな荷重伝達が可能になり、トンネル半径方向の荷重伝達（ずれ止め）を確実に行える。縦リブ１０に開孔１１がない場合、縦リブ１０によってコンクリート３がブロック状に分断されてしまうため、場合によっては、コンクリートブロックの抜け出しが生じてしまう虞があるが、本実施の形態では開孔１１によってコンクリート３が連続するため、コンクリート３の抜け出を防止できる。
また、開孔１１による開口率（縦リブ１０の表面積に対する複数の開孔１１全体の開口面積の割合）を、開孔が円形状の場合による開口率より大きくとることができるとともに、トンネル軸方向の各位置においてトンネル半径方向の位置の応力が等しくなる。したがって、開孔１１が円形状の場合（円形状の場合は半径方向の位置で応力が異なる。）に比して、トンネル半径方向の作用応力を均一化でき、局所的に発生する応力を緩和できるとともに、縦リブ１０全体で効率的に荷重を負担できる
したがって、鋼殻２とその内部に充填されているコンクリート３とをトンネルの周方向および半径方向において確実に一体挙動させることができる。
また、縦リブ１０に開孔１１，１１がトンネル半径方向に離間して設けられているので、コンクリート３から縦リブ１０に作用する応力を分散し、開孔１１、１つ当たりの負担を低減して、縦リブ１０によってコンクリート３の抜け出を効果的に防止できる。
【００２８】
さらに、縦リブ１０に設けられる開孔１１がトンネル軸方向にも所定間隔で複数存在し、トンネル軸方向の複数の位置で縦リブ１０の両側に存在するコンクリート３が開孔１１を通して連続するので、よりスムーズな荷重伝達が可能となる。
加えて、開孔１１はコンクリート３の粗骨材が通過可能な大きさに設定されているので、開孔１１にコンクリート３の粗骨材が詰まらない。特に、空気だまりが生じやすいスキンプレート７と縦リブ１０の連結部またはスキンプレート７と主桁５と縦リブ１０の連結部でもコンクリート３を容易に充填できる。したがって、コンクリート３の充填性を向上させることができ、品質管理が容易となる。
【００２９】
また、縦リブ１０が主桁５，５とスキンプレート７に固定されているので主桁５，５の開きとスキンプレート７の座屈強度を効果的に高めることができ、コンクリートコンファインド効果（コンクリート拘束効果）によって、コンクリート性能を上昇させることができる。これに対し、スキンプレート７がない場合はコンクリート３の抜け出しに対する抵抗力が確保できず、耐力上昇が見込めない。また、スキンプレート７と主桁５とを複数の縦リブ１０によって強固に連結できるので、合成セグメント１全体の剛性が上がり、製造時の寸法精度確保が容易になる。
また、大地震時等にコンクリート３にひび割れが生じても、スキンプレート７によって地山側からの漏水防止、また漏水に伴う鉄筋の腐食防止ができる。
【００３０】
図５〜図７は、それぞれ第１の実施の形態の合成セグメント１の変形例を示すもので、縦リブ１０を含む平面で切断した断面図、すなわち第１の実施の形態の図４に対応する断面図である。なお、図５〜図７において、図４に示す合成セグメント１と同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００３１】
図５に示す第１変形例の合成セグメント１では、開孔２１がトンネル軸方向（図５において左右方向）に長い矩形状に形成されている。開孔２１はトンネル半径方向（図５において上下方向）に所定間隔で２個設けられているとともに、トンネル軸方向に所定間隔で４個設けられている。つまり、１枚の縦リブ１０に合計８個の開孔２１が上下左右に所定間隔で設けられている。複数の縦リブ１０にそれぞれ設けられている８個の開孔２１は、それぞれトンネルの周方向において互いに対向しているが、対向していなくてもよい。また、開孔２１の大きさ（長辺および短辺の長さ）は全て等しいが、大きさは異なっていてもよい。さらに、開孔２１の個数は適宜設定すればよい。但し、鋼殻２の内部にコンクリート３が打設されるので、当該コンクリート３の粗骨材より開孔２１の短辺の長さを大きくする、つまり、開孔２１は粗骨材が通過可能な大きさに設定されていることが好ましい。
また、開孔２１の長辺の長さは、トンネル軸方向に隣り合う開孔２１，２１間の長さより十分に長くなっている。
【００３２】
また、開孔２１がトンネル軸方向に長い矩形状に形成されているので、縦リブ１０のトンネル軸方向に分布する局所的な応力集中箇所を削減することができ、応力を均一化することができる。さらに、開孔２１を大きくすることができるため、コンクリート３の充填性を向上させることができる。また、開孔にかかる製作工数も削減することが可能なり、製作コストの低減を図ることができる。
また、開孔２１による開口率（縦リブ１０の表面積に対する複数の開孔２１全体の開口面積の割合）は、４％〜５０％が好適である。
【００３３】
図６に示す第２変形例の合成セグメント１では、トンネル軸方向に長い矩形状の開孔２１がトンネル軸方向において千鳥状に配置されている。すなわち、トンネル半径方向に２個の開孔２１，２１が所定間隔で配置されているが、当該２個の開孔２１，２１はトンネル軸方向の各位置においてトンネル半径方向の位置が当該半径方向にずれている。具体的には縦リブ１０の一端部（図６において左端部）側では、上下２個の開孔２１，２１はトンネル半径方向外側（図６において上側）に寄せて配置され、その右隣りの上下の２個の開孔２１，２１はトンネル半径方向内側（図６において下側）に寄せて配置され、このような配置がさらにトンネル軸方向に隣り合っている。また、上下方向に隣り合う開孔２１，２１の間に、当該開孔２１，２１とトンネル軸方向に隣り合う開孔２１，２１のうちの一方の開孔２１が位置している。
【００３４】
このように、第２変形例の合成セグメント１では、第１変形例と同様の効果を得ることができる他、トンネル軸方向に長い矩形状の開孔２１がトンネル軸方向において千鳥状に配置されているので、開孔２１を縦リブ１０の上側（トンネル半径方向外側）および下側（トンネル半径方向内側）に寄せて配置した場合に、トンネル半径方向に位置がずれていることで、縦リブのトンネル半径方向の荷重負担を分散させるバランスのよい開孔２１の配置となるという利点がある。
【００３５】
図７に示す第３変形例の合成セグメント１では、開孔２１が第１変形例と同様に配置されている。しかし、開孔２１の長手方向の両端部は半円状に形成され、この半円の両端部は開孔２１の上下の長辺と滑らかに接続されている。
したがって、第３変形例の合成セグメント１では、第１変形例と同様の効果を得ることができる他、開孔２１の両端部に、応力が集中するようなエッジがないので、開孔２１の両端部におけるき裂やコンクリートのひび割れの発生を抑制できるという利点がある。
【００３６】
（第２の実施の形態）
図８は第２の実施の形態の合成セグメント１Ａを示すもので、縦リブを含む平面で切断した断面図である。
本実施の形態の合成セグメント１Ａが第１の実施の形態の合成セグメント１と異なる点は縦リブの構成であるので、以下ではこの縦リブについて説明する。
本実施の形態では、縦リブ２０はグレーチング部材２０である。このグレーチング部材２０は、鋼材を格子状に組んで略矩形状に形成されている。グレーチング部材２０は縦横に配置された矩形状の複数の開孔３１を有しており、この開孔３１はコンクリート３の粗骨材が通過可能な大きさに設定されている。例えば、開孔３１が正方形または長方形である場合、当該開孔３１の一辺の長さが粗骨材の直径より大きくなっており、２０ｍｍ以上となっている。
【００３７】
グレーチング部材２０は、例えば溶接組立、鋳造等によって製造されている。溶接組立によってグレーチング部材２０を製造する場合、図１１（ａ）に示すように、例えばＩ形鋼や平板等の複数の第１鋼材２０ａを平行離間して配置するとともに、棒材や板材等の複数の第２鋼材２０ｂを第１鋼材２０ａと平面視において直交するように配置し、第１鋼材２０ａと第２鋼材２０ｂとの交差部を溶接によって結合することによって製造される。この場合、第１鋼材２０ａに嵌合溝を第１鋼材２０ａの長手方向に所定間隔で複数形成し、これ嵌合溝に第２鋼材２０ｂを嵌め込んで溶接する。
第１鋼材２０ａの高さ（トンネル半径方向の長さ）Ｈは５〜３０ｍｍ、厚さｔは３〜７ｍｍに設定されている。また、第１鋼材２０ａを平行離間して配置する際のピッチＰ１は２０ｍｍ以上に設定されている。第２鋼材２０ｂの径または板厚は３〜７ｍｍに設定され、また、第２鋼材２０ｂを平行離間して配置する際のピッチＰ２は２０ｍｍ以上に設定されている。また、図１１（ａ）では、第２鋼材２０ｂは第１鋼材２０ａの高さ方向の端部付近のみに結合される棒部材を示しているが、図１１（ｂ）に示すように、第２鋼材２０ｂが第１鋼材２０ａの高さ方向の全長に渡って結合される板部材であってもよい。
【００３８】
このようなグレーチング部材２０は、第１鋼材２０ａの長手方向を合成セグメント１Ａの幅方向（トンネル軸方向）に向け、かつ第２鋼材２０ｂの長手方向を合成セグメント１Ａの高さ方向（トンネル半径方向）に向けて鋼殻２の内部に、主桁５の長手方向に所定間隔で複数配置されている。また、グレーチング部材２０の両端部は主桁５，５に溶接によって結合され、グレーチング部材２０のトンネル半径方向外側の縁部はスキンプレート７の内面に溶接によって結合されている。つまり、グレーチング部材２０は主桁５，５およびスキンプレート７に固定されている。
【００３９】
本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができるのは勿論のこと、縦リブ２０がグレーチング部材２０であるので、つまり、グレーチング部材（縦リブ）２０の開孔３１は、第１の実施の形態の縦リブ１０の開孔１１より個数が多く、縦横に格子状に配置されているので、第１の実施の形態に比して、縦リブ２０の両側に存在するコンクリート３の開孔３１を通しての連続性を高めることができる。したがって、第１の実施の形態に比して、よりスムーズな荷重伝達が可能になり、トンネル半径方向の荷重伝達（ずれ止め）をより確実に行える。
また、縦リブ２０がグレーチング部材２０であり、開孔３１がグレーチング部材２０の全面に均等に設けられているので、第１の実施の形態に比して、コンクリート３の充填性を向上させることができる。
【００４０】
図９および図１０は、それぞれ第２の実施の形態の合成セグメント１Ａの変形例を示すもので、縦リブ２０を含む平面で切断した断面図である。なお、図９および図１０において、図８に示す合成セグメント１Ａと同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４１】
図９に示す第１変形例の合成セグメント１Ａでは、縦リブ２０であるグレーチング部材２０の左右両端部の上部側が直角三角形状に切り欠かれている。したがって、グレーチング部材２０の左右方向の中央部に位置する縁部がスキンプレート７の内面に溶接によって結合され、左右両側の斜めの縁部はその端を除いてスキンプレート７から離間して当該スキンプレート７には結合されていない。つまり、スキンプレート７の幅方向両縁部は主桁５，５に結合されており、座屈が生じ易い幅方向略中央部がグレーチング部材２０の中央部に結合されている。
また、グレーチング部材２０の左右両端部は主桁５，５のトンネル半径方向内側（図９において下側）に結合されている。つまり、主桁５，５のトンネル半径方向外側（図９において上側）の縁部はスキンプレート７に結合されているが、トンネル半径方向内側（図９において下側）の縁部はフリーであるため、グレーチング部材２０の左右両端部が主桁５，５のトンネル半径方向内側に結合されている。
【００４２】
このように、第１変形例の合成セグメント１Ａでは、グレーチング部材２０の左右方向の中央部に位置する縁部がスキンプレート７の内面に溶接によって結合されているので、グレーチング部材２０の中央部における座屈を効果的に抑制できる。
また、グレーチング部材２０の左右両側の斜めの縁部はスキンプレート７から離間して当該スキンプレート７には結合されていないため、空気だまりが生じやすいスキンプレート７とグレーチング部材２０の連結部やスキンプレート７と主桁５とグレーチング部材２０の連結部でもコンクリート３を容易に充填できる。
【００４３】
図１０に示す第２変形例の合成セグメント１Ａでは、縦リブ２０であるグレーチング部材２０の左右両端部の上部側が長方形状に大きく切り欠かれている。したがって、第１変形例と同様に、グレーチング部材２０の左右方向の中央部に位置する縁部がスキンプレート７の内面に溶接によって結合され、左右両側の直角の縁部はその端を除いてスキンプレート７から離間して当該スキンプレート７には結合されていない。
また、グレーチング部材２０の左右両端部は主桁５，５のトンネル半径方向内側（図９において下側）に結合されている。
【００４４】
第２変形例の合成セグメント１Ａでは、第１変形例と同様の効果を得ることができる他、第１変形例に比してコンクリート３の充填性を高めることができるという利点がある。
【００４５】
（第３の実施の形態）
図１２および図１３は第３の実施の形態の合成セグメント１Ｂを示すもので、図１２は正面図、図１３は縦リブを含む平面で切断した断面図である。本実施の形態の合成セグメント１Ｂが第２の実施の形態の合成セグメント１Ａと異なる点は、主筋１５を設けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第２の実施の形態の合セグメント１Ｂと同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４６】
本実施の形態の合成セグメント１Ｂでは、主桁５と平行に延在する複数の主筋１５が設けられている。
主筋１５は、図１３に示すように、トンネル軸方向（図１３において左右方向）に所定間隔で複数設けられ、各主筋１５は縦リブ（グレーチング部材）２０の所定の開孔３１、すなわち、トンネル半径方向内側（図１３において下側）に位置する開孔３１に挿通されている。図１２に示すように、主筋１５が挿通される開孔３１はトンネル周方向において対向して配置されており、これら開孔３１に挿通された主筋１５はトンネル半径方向外側（図１２において上側）に凸となるように円弧状に湾曲している。また、主筋１５は主桁５とほぼ平行にかつ主桁５の両端部間に配置され、当該主筋１５の端部は継手板６に近接している。
【００４７】
本実施の形態では、第２の実施の形態と同様に効果を得ることができる他、主筋１５が縦リブ２０の開孔３１に挿通されているので、当該縦リブ２０を主筋１５の位置決め治具として兼用できるという利点がある。また、主筋１５が開孔３１に挿通されることによって、縦リブ２０によって主筋１５を吊り下げて保持できるとともに、円弧状の主桁５に沿って延在する主筋１５に対して半径方向内側に作用する腹圧力に抵抗させることができるという効果を得ることができる。
（第４の実施の形態）
図１４は第４の実施の形態の合成セグメント１Ｃを示すもので、縦リブを含む平面で切断した断面図である。本実施の形態の合成セグメント１Ｃが第１の実施の形態の合成セグメント１と異なる点は、主筋１５を設けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００４８】
本実施の形態の合成セグメント１Ｃでは、主桁５と平行に延在する複数の主筋１５が設けられている。
主筋１５は、トンネル軸方向（図１４において左右方向）に所定間隔で複数設けられ、各主筋１５は縦リブ（グレーチング部材の場合も含む）１０のトネル半径方向内側（図１４において下側）の縁部に当接されている。縦リブ１０に当接された主筋１５はトンネル半径方向外側に凸となるように円弧状に湾曲している。また、主筋１５は主桁５とほぼ平行にかつ主桁５の両端部間に配置され、当該主筋１５の端部は継手板６に近接している。
【００４９】
本実施の形態では、第１の実施の形態と同様に効果を得ることができる他、主筋１５が縦リブ１０に当接されているので、当該縦リブ１０を主筋１５の位置決め治具として兼用できるという利点がある。
なお、本実施の形態では、主筋１５を縦リブ１０に当接したが、これに代えてまたは加えて、開孔１１に主筋１５を挿通してもよい。
（第５の実施の形態）
図１５（ａ）〜（ｃ）は第５の実施の形態の合成セグメント１Ｄ〜１Ｆを示すもので、縦リブを含む平面で切断した断面図である。本実施の形態の合成セグメント１Ｄ〜１Ｆが第１の実施の形態の合成セグメント１、第２の実施の形態の合成セグメント１Ａ、第３の実施の形態の合成セグメント１Ｂと異なる点は、鋼殻２の地山側を覆うスキンプレート７を省略した点であるので、以下ではこの点について説明し、第１〜第３の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。
【００５０】
本実施の形態の合成セグメント１Ｄ〜１Ｆは、地下水が少ない場所、またはトンネル周方向の断面力が卓越する場所、または作用外力の小さな場所に適用することが望ましい。また、本実施の形態では、第１〜第３の実施の形態と同様に効果を得ることができる他、トンネル半径方向内側を型枠面と当接するとともに、トンネル半径方向外側からコンクリートを打設することにより充填性を向上させ、効率良く且つ安価に製造することができる。なお、本実施の形態では、第４の実施の形態と同様に主筋１５を設けてもよく、主筋１５を縦リブ１０に当接、あるいはこれに代えてまたは加えて、開孔１１に主筋１５を挿通してもよい。さらに、図５〜図７にそれぞれ示す合成セグメント１、図９および図１０にそれぞれ示す合成セグメント１Ａにおいて、鋼殻２の地山側を覆うスキンプレート７を省略したものでもよい。
【符号の説明】
【００５１】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ  合成セグメント
２  鋼殻
３  コンクリート
５  主桁
６  継手板
７  スキンプレート
１０  縦リブ
１１，２１，３１  開孔
２０  縦リブ（グレーチング部材）
【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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