(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のセグメントを互いに接合させるためのセグメントの接合構造であって、
トンネルの奥行方向及び周方向に隣り合わせて接合される複数のセグメントと、前記複数のセグメントの接合箇所に設けられる添接板とを備え、
各々の前記セグメントは、トンネルの奥行方向の両端に設けられる主桁ウェブと、トンネルの周方向の両端に設けられる継手板と、トンネルの外周側に設けられる外周側スキンプレートとを有し、
前記添接板は、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の主桁ウェブに架設されて、かつ、トンネルの奥行方向に隣り合わせて対向する一対の主桁ウェブとともにボルトで固定されることで、前記一対の主桁ウェブを片面又は両面から摩擦接合させるものとなり、
前記主桁ウェブは、トンネルの奥行方向に隣り合わせて対向する前記主桁ウェブの接合面に、トンネルの周方向に延びる止水溝が形成されて、前記止水溝に沿って止水材が設けられるものであり、前記主桁ウェブの接合面で対向する一方の前記止水材と他方の前記止水材とをトンネルの周方向に連続して当接させる止水構造を有して、
前記継手板は、トンネルの周方向に隣り合わせて対向する前記継手板の接合面に、トンネルの奥行方向に延びる止水溝が形成されて、前記止水溝に沿って止水材が設けられるものであり、前記継手板の接合面で対向する一方の前記止水材と他方の前記止水材とをトンネルの奥行方向に連続して当接させる止水構造を有して、
前記主桁ウェブの止水構造と前記継手板の止水構造とは、トンネルの径方向で略同一の位置に設けられているとともに、
前記添接板は、前記複数のセグメントの接合箇所で、トンネルの径方向に１又は複数設けられて、複数の前記ボルトで固定されるものであり、前記添接板のトンネルの径方向の中間部におけるトンネルの径方向の単位長さ当たりのボルト数量を、前記添接板のトンネルの径方向の外周側及び内空側におけるトンネルの径方向の単位長さ当たりのボルト数量以下として、前記一対の主桁ウェブを摩擦接合させるものとなること
を特徴とするセグメントの接合構造。
【請求項２】
前記主桁ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記主桁ウェブで、トンネルの周方向で互いに対向する各々の前記主桁ウェブの端面が、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側と、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側とで、トンネルの周方向の位置を互いに異ならせて配置されること
を特徴とする請求項１記載のセグメントの接合構造。
【請求項３】
前記主桁ウェブの止水構造及び前記継手板の止水構造は、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側のみ、若しくは、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側のみに設けられて、又は、トンネルの頂版の前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側と、トンネルの側版及び底版の前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側とに設けられること
を特徴とする請求項１又は２記載のセグメントの接合構造。
【請求項４】
各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる継手用主桁フランジが、前記主桁ウェブにおけるトンネルの径方向の外周側又は内空側の少なくとも何れか一方に設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向する保持リブ又は補剛プレートが設けられて、
前記継手用主桁フランジは、前記継手板よりもトンネル径方向の内空側に設けられ、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記継手用主桁フランジの前記セグメント端部側となる一端で、前記継手用主桁フランジを摩擦接合させるための継手用主桁フランジ用の添接板が、トンネルの径方向の片面又は両面に架設されて、前記継手用主桁フランジとともにボルトで固定されることで、前記一対の継手用主桁フランジを片面又は両面から摩擦接合させるとともに、前記継手用主桁フランジの他端で前記保持リブ又は前記補剛プレートに取り付けられること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【請求項５】
各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる継手用主桁ウェブが、トンネルの径方向の外周側又は内空側の少なくとも何れか一方に設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向する保持リブ又は補剛プレートが設けられて、
前記継手用主桁ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記継手用主桁ウェブの前記セグメント端部側となる一端で、前記継手用主桁ウェブを摩擦接合させるための継手用主桁ウェブ用の添接板が、トンネルの奥行方向の片面又は両面に架設されて、前記継手板よりもトンネル径方向の内空側で前記継手用主桁ウェブとともにボルトで固定されることで、前記一対の継手用主桁ウェブを片面又は両面から摩擦接合させるとともに、前記継手用主桁ウェブの他端で前記保持リブ又は前記補剛プレートに取り付けられること
を特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【請求項６】
各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる主鉄筋が設けられるとともに、トンネルの周方向に隣り合わせて対向する一対の前記主鉄筋の端部を連結させて、前記セグメント内部に充填材が充填されるものとなること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【請求項７】
各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる増設ウェブが設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向するエンドプレートが、トンネルの奥行方向の両端の前記主桁ウェブに架設させて設けられて、
前記増設ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記増設ウェブの前記セグメント端部側となる一端で、前記増設ウェブを摩擦接合させるための増設ウェブ用の添接板がトンネルの奥行方向の片面又は両面に架設されるとともに、前記増設ウェブの他端で前記エンドプレートに取り付けられること
を特徴とする請求項１〜６の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【請求項８】
各々の前記セグメントは、さらに、トンネルの内空側に設けられる内空側スキンプレートを有し、前記主桁ウェブ、前記継手板、前記外周側スキンプレート及び前記内空側スキンプレートから形成されるセグメント内部に充填材が充填されるものとなること
を特徴とする請求項１〜７の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【請求項９】
前記複数のセグメントの接合箇所は、トンネルの奥行方向で複数箇所に設けられるとともに、トンネルの奥行方向に隣り合わせた各々のセグメントリングで、トンネルの周方向の位置を互いに異ならせて、前記添接板が設けられるものとなること
を特徴とする請求項１〜８の何れか１項記載のセグメントの接合構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のセグメントを互いに接合させるためのセグメントの接合構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、曲げに対して十分な耐力を持たせることを目的として、特許文献１に開示される鋼製セグメントの継手方法が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された鋼製セグメントの継手方法は、セグメントの接合面の端板を中立軸よりも上方のみに設置したセグメントが使用されるものである。特許文献１に開示された鋼製セグメントの継手方法は、セグメントの中立軸よりも上方の端板を、相互に短ボルトによって接合するとともに、セグメントの中立軸よりも下方の開放部で、トンネルの中心軸方向と直交する主桁のウェブ及び下フランジに添接板の一端をボルトで固定して、隣接するセグメントの主桁のウェブ及び下フランジに添接板の他端をボルト止めして固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２２３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に開示された鋼製セグメントの継手方法は、トンネルの中心軸方向に隣り合ったセグメントリングが短ボルトでボルト接合されるものであるが、精度の高いボルト接合を実現することが困難であり、隣り合うセグメントリングの接合面で目開きや目違いが起こり易く、トンネル構造に段差が発生したり、漏水が発生したりするリスクが考えられる。
【０００６】
また、特許文献１に開示された鋼製セグメントの継手方法は、トンネルの周方向に隣り合ったセグメントピースが、セグメントリングのボルト接合とは別途に、端板及び主桁に短ボルトを用いることで接合されるものであるため、短ボルトの使用数量が増大するだけでなく、接合構造が複雑化することから、現場での施工性が著しく低下するという問題点があった。
【０００７】
特に、矩形状等の異形断面のトンネルにおいては、円形状のトンネルと異なり、トンネルの周方向で土圧等が均等に伝達されず、局所的に大きな曲げ応力を負担するものとなることから、セグメントピースの接合箇所で、曲げ耐力及び曲げ剛性の大きな接合構造が求められ、また、セグメントリングの接合箇所でも、強固な接合構造が求められる。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、複数のセグメントの接合箇所の高耐力化、高剛性化と、複数のセグメントリングの接合箇所の高強度化とを両立させて、さらに、接合箇所の簡素化、コンパクト化をも実現したセグメントの接合構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係るセグメントの接合構造は、複数のセグメントを互いに接合させるためのセグメントの接合構造であって、トンネルの奥行方向及び周方向に隣り合わせて接合される複数のセグメントと、前記複数のセグメントの接合箇所に設けられる添接板とを備え、各々の前記セグメントは、トンネルの奥行方向の両端に設けられる主桁ウェブと、トンネルの周方向の両端に設けられる継手板と、トンネルの外周側に設けられる外周側スキンプレートとを有し、前記添接板は、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の主桁ウェブに架設されて、かつ、トンネルの奥行方向に隣り合わせて対向する一対の主桁ウェブとともにボルトで固定されることで、前記一対の主桁ウェブを片面又は両面から摩擦接合させるものとなり、前記主桁ウェブは、トンネルの奥行方向に隣り合わせて対向する前記主桁ウェブの接合面に、トンネルの周方向に延びる止水溝が形成されて、前記止水溝に沿って止水材が設けられるものであり、前記主桁ウェブの接合面で対向する一方の前記止水材と他方の前記止水材とをトンネルの周方向に連続して当接させる止水構造を有して、前記継手板は、トンネルの周方向に隣り合わせて対向する前記継手板の接合面に、トンネルの奥行方向に延びる止水溝が形成されて、前記止水溝に沿って止水材が設けられるものであり、前記継手板の接合面で対向する一方の前記止水材と他方の前記止水材とをトンネルの奥行方向に連続して当接させる止水構造を有して、前記主桁ウェブの止水構造と前記継手板の止水構造とは、トンネルの径方向で略同一の位置に設けられているとともに、前記添接板は、前記複数のセグメントの接合箇所で、トンネルの径方向に１又は複数設けられて、複数の前記ボルトで固定されるものであり、前記添接板のトンネルの径方向の中間部におけるトンネルの径方向の単位長さ当たりのボルト数量を、前記添接板のトンネルの径方向の外周側及び内空側におけるトンネルの径方向の単位長さ当たりのボルト数量以下として、前記一対の主桁ウェブを摩擦接合させるものとなることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明において、前記主桁ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記主桁ウェブで、トンネルの周方向で互いに対向する各々の前記主桁ウェブの端面が、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側と、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側とで、トンネルの周方向の位置を互いに異ならせて配置されることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明又は第２発明において、前記主桁ウェブの止水構造及び前記継手板の止水構造は、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側のみ、若しくは、前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側のみに設けられて、又は、トンネルの頂版の前記セグメントにおけるトンネルの径方向の内空側と、トンネルの側版及び底版の前記セグメントにおけるトンネルの径方向の外周側とに設けられることを特徴とする。
【００１３】
第４発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる継手用主桁フランジが、前記主桁ウェブにおけるトンネルの径方向の外周側又は内空側の少なくとも何れか一方に設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向する保持リブ又は補剛プレートが設けられて、前記継手用主桁フランジは、前記継手板よりもトンネル径方向の内空側に設けられ、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記継手用主桁フランジの前記セグメント端部側となる一端で、前記継手用主桁フランジを摩擦接合させるための継手用主桁フランジ用の添接板が、トンネルの径方向の片面又は両面に架設されて、前記継手用主桁フランジとともにボルトで固定されることで、前記一対の継手用主桁フランジを片面又は両面から摩擦接合させるとともに、前記継手用主桁フランジの他端で前記保持リブ又は前記補剛プレートに取り付けられることを特徴とする。
【００１４】
第５発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる継手用主桁ウェブが、トンネルの径方向の外周側又は内空側の少なくとも何れか一方に設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向する保持リブ又は補剛プレートが設けられて、前記継手用主桁ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記継手用主桁ウェブの前記セグメント端部側となる一端で、前記継手用主桁ウェブを摩擦接合させるための継手用主桁ウェブ用の添接板が、トンネルの奥行方向の片面又は両面に架設されて、前記継手板よりもトンネル径方向の内空側で前記継手用主桁ウェブとともにボルトで固定されることで、前記一対の継手用主桁ウェブを片面又は両面から摩擦接合させるとともに、前記継手用主桁ウェブの他端で前記保持リブ又は前記補剛プレートに取り付けられることを特徴とする。
【００１５】
第６発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる主鉄筋が設けられるとともに、トンネルの周方向に隣り合わせて対向する一対の前記主鉄筋の端部を連結させて、前記セグメント内部に充填材が充填されるものとなることを特徴とする。
【００１６】
第７発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、各々の前記セグメントは、前記主桁ウェブ、前記継手板及び前記外周側スキンプレートから形成されるセグメント内部で、トンネルの周方向の片端又は両端からトンネルの周方向に延びる増設ウェブが設けられるとともに、トンネルの周方向で前記継手板に対向するエンドプレートが、トンネルの奥行方向の両端の前記主桁ウェブに架設させて設けられて、前記増設ウェブは、トンネルの周方向に隣り合わせて並設される一対の前記増設ウェブの前記セグメント端部側となる一端で、前記増設ウェブを摩擦接合させるための増設ウェブ用の添接板がトンネルの奥行方向の片面又は両面に架設されるとともに、前記増設ウェブの他端で前記エンドプレートに取り付けられることを特徴とする。
【００１７】
第８発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、各々の前記セグメントは、さらに、トンネルの内空側に設けられる内空側スキンプレートを有し、前記主桁ウェブ、前記継手板、前記外周側スキンプレート及び前記内空側スキンプレートから形成されるセグメント内部に充填材が充填されるものとなることを特徴とする。
【００１８】
第９発明に係るセグメントの接合構造は、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、前記複数のセグメントの接合箇所は、トンネルの奥行方向で複数箇所に設けられるとともに、トンネルの奥行方向に隣り合わせた各々のセグメントリングで、トンネルの周方向の位置を互いに異ならせて、前記添接板が設けられるものとなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
第１発明〜第９発明によれば、一対の主桁ウェブの奥行方向の１面又は２面で、添接板との当接による摩擦抵抗を得ることができるため、一対の主桁ウェブをボルト接合させる場合と比較して、摩擦接合による高い接合強度を実現することで、接合箇所の曲げ耐力及び曲げ剛性を向上させることが可能となる。
【００２０】
第１発明〜第９発明によれば、周方向に並設される一対の主桁ウェブの摩擦接合と、奥行方向に対向する一対の主桁ウェブの摩擦接合とが、同一の添接板を用いて実施されるため、複数のセグメントを周方向及び奥行方向に接合させるための個別の短ボルトの使用を必要としないものとなり、ボルトの使用数量の増大を抑制して、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。
【００２１】
第１発明〜第９発明によれば、複数のセグメントリングの接合箇所で、添接板を用いた摩擦接合によって接合強度を高強度化させることで、奥行方向に対向する一対の主桁ウェブの間で、目開きや目違いによる段差を発生させないものとして、雨水、地下水等の漏水を防止することが可能となる。
【００２２】
第１発明〜第９発明によれば、周方向及び奥行方向の接合箇所で、共通する同一の添接板を用いた摩擦接合により、周方向の接合箇所の高耐力化、高剛性化と、奥行方向の接合箇所の高強度化とを両立させるとともに、接合箇所の簡素化を実現することが可能となり、高さ寸法の小さい継手板が用いられることで、接合箇所のコンパクト化を実現することが可能となる。
また、第１発明〜第９発明によれば、中間部用の添接板と外縁部用の添接板及び内縁部用の添接板とに役割分担をさせることで、曲げモーメントが大きく作用する外縁部及び内縁部にボルトが重点的に設けられるものとして、添接板を固定するためのボルトの使用数量を低減させることが可能となる。
【００２３】
特に、第２発明によれば、主桁ウェブの端面が、外周側及び内空側の各々で、周方向の位置を互いに異ならせるため、セグメントの周方向の接合断面と同一断面に継手板が配置されないものとなり、添接板の数量又は板厚の増大や多数のボルトの設置等、過剰な継手仕様を必要としないものとして、継手仕様のスリム化及び接合作業性の向上を図るとともに、添接板の早期降伏を回避することが可能となる。
【００２４】
特に、第３発明によれば、周方向に対向させた一対の継手板の止水材及び奥行方向に対向させた一対の主桁ウェブの止水材を互いに密着させた状態で、複数のセグメントが周方向及び奥行方向に接合されるため、止水構造がトンネル周方向及び奥行方向において略連続しており、複数のセグメントの各々の外周側スキンプレートの間隙から浸入しようとする雨水、地下水等を止水材で遮断して、雨水、地下水等の漏水を防止することが可能となる。
【００２６】
特に、第４発明によれば、複数のセグメントの接合箇所で、周方向に並設される一対の継手用主桁フランジも継手用主桁フランジ用の添接板により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメントの周方向の接合強度を著しく向上させることが可能となる。
【００２７】
特に、第５発明によれば、複数のセグメントの接合箇所で、周方向に並設される一対の継手用主桁ウェブも継手用主桁ウェブ用の添接板により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメントの周方向の接合強度を著しく向上させることが可能となる。
【００２８】
特に、第６発明によれば、セグメント内部で主鉄筋を継手で連結させて、セグメント内部にコンクリート等の充填材を充填することで、鋼製等のセグメントのセグメント内部にコンクリートを打設した合成構造として、各々のセグメントの曲げ耐力及び曲げ剛性を著しく向上させることが可能となるため、セグメント桁高低減、又は主桁ウェブや外周側スキンプレートの板厚低減及びそれに伴う摩擦接合のためのボルト本数低減に繋がり、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。
【００２９】
特に、第７発明によれば、複数のセグメントの接合箇所で、周方向に並設される一対の増設ウェブも増設ウェブ用の添接板により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメントの周方向の接合強度を著しく向上させることが可能となる。
【００３０】
特に、第８発明によれば、トンネルの内空側に設けられる内空側スキンプレートを型枠として用いることで、別途の型枠を設けることを必要としないで、セグメント内部にコンクリート等の充填材を充填することが可能となる。
【００３１】
特に、第９発明によれば、奥行方向の複数箇所で各々の接合箇所が千鳥状に設けられることで、複数のセグメントリングの接合箇所が奥行方向で直線状に並べて設けられないものとなり、各々の接合箇所における応力集中を回避して、奥行方向に隣り合わせて接合された複数のセグメントリングに添接効果を発揮させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を適用したセグメントの接合構造を用いて構築されるトンネルを示す斜視図である。
【図２】本発明を適用したセグメントの接合構造で外周側の止水構造を示す斜視図である。
【図３】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造の添接板を示す正面図であり、（ｂ）は、その平面図である。
【図４】本発明を適用したセグメントの接合構造のセグメントを示す正面図である。
【図５】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造のセグメントを示す側面図であり、（ｂ）は、図４に示すセグメントのＣ−Ｃ断面図であり、（ｃ）は、そのＤ−Ｄ断面図である。
【図６】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造で周方向に対向する継手板を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、そのボルトを挿通させる状態を示す拡大正面図である。
【図７】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造で止水材を対向させた状態を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その止水材を密着させた状態を示す拡大正面図である。
【図８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造で複数のセグメントを周方向に連結させた状態を示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。
【図９】本発明を適用したセグメントの接合構造で複数のセグメントリングを奥行方向に連結させた状態を示す平面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造で複数のセグメントリングを奥行方向に連結させた状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図１１】本発明を適用したセグメントの接合構造で内空側の止水構造を示す斜視図である。
【図１２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造を用いて構築されるトンネルで外周側の止水構造を示す正面図であり、（ｂ）は、内空側の止水構造を示す正面図である。
【図１３】本発明を適用したセグメントの接合構造で複数のセグメントの接合箇所が奥行方向で千鳥状に配置された状態を示す平面図である。
【図１４】本発明を適用したセグメントの接合構造でモーメントプレート及びシェアプレートとして設けられた添接板を示す正面図である。
【図１５】本発明を適用したセグメントの接合構造でトンネルの径方向で段状に延びる主桁ウェブの端面を示す斜視図である。
【図１６】（ａ）は、トンネルの径方向の外周側及び内空側で周方向の位置を互いに異ならせた主桁ウェブの端面を示す正面図であり、（ｂ）は、その添接板が架設されたセグメントの接合箇所を示す正面図である。
【図１７】（ａ）は、主桁ウェブの段状の端面に架設された複数の添接板を示す正面図、（ｂ）は、内空側の継手板を示す正面図、（ｃ）は、階段形状の主桁ウェブの端面を示す正面図、（ｄ）は、径方向に傾斜した中間端面を示す正面図である。
【図１８】本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第１変形例を示す斜視図である。
【図１９】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第１変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図２０】本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第２変形例を示す斜視図である。
【図２１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第２変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図２２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造で継手用主桁ウェブが外周側スキンプレート及び内空側スキンプレートに取り付けられたセグメントの第２変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図２３】本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第３変形例を示す斜視図である。
【図２４】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第３変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【図２５】本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第４変形例を示す斜視図である。
【図２６】（ａ）は、本発明を適用したセグメントの接合構造でセグメントの第４変形例を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明を適用したセグメントの接合構造１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００３４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３を互いに接合させるために用いられるものであり、図１に示すように、トンネル１０の奥行方向Ｘ及び周方向Ｗに複数のセグメント３が組み合わせられることで、トンネル１０が構築されるものである。
【００３５】
トンネル１０は、上部の頂版１１、両側部の側版１２及び底部の底版１３の各々において、１又は複数のセグメント３が用いられて、奥行方向Ｘに対して断面略矩形状に形成されることで異形断面となるものであり、既設の地面８を開削して形成された開削部８ａに設けられる。トンネル１０は、これに限らず、奥行方向Ｘに対して断面略円形状に形成されてもよく、また、既設の地面８を開削させることなく、シールド工法等によって掘削して形成された掘削穴に設けられてもよい。
【００３６】
トンネル１０は、複数のセグメント３を周方向Ｗに接合させることで略矩形状のセグメントリング７が形成されて、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに接合させて連ならせることで構築される。トンネル１０は、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに連ならせることで、所定の内部空間Ｓを確保するとともに、奥行方向Ｘに所定の延長を有するものとなる。
【００３７】
セグメントリング７は、開削部８ａの下方から上方に向けてセグメント３を積み上げながら接合させる方法等により形成される。セグメントリング７は、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせた接合箇所Ｊｗで、複数のセグメント３が添接板２により接合されるものとなる。セグメントリング７は、複数のセグメント３を奥行方向Ｘに隣り合わせた接合箇所Ｊｘで、複数のセグメントリング７が添接板２により接合されて、奥行方向Ｘに連なったものとなる。
【００３８】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図２に示すように、トンネル１０の奥行方向Ｘ及び周方向Ｗに隣り合わせて接合される複数のセグメント３と、複数のセグメント３の接合箇所Ｊに設けられる添接板２とを備える。複数のセグメント３は、トンネル１０の周方向Ｗに接合させることで、セグメントリング７を形成するものとなり、また、トンネル１０の奥行方向Ｘに接合させることで、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに連ならせるものとなる。
【００３９】
添接板２は、図２、図３に示すように、所定の板厚寸法を有する鋼板等が用いられるものであり、トンネル１０の奥行方向Ｘに貫通する複数のボルト挿通孔４０ａが形成される。添接板２は、トンネル１０の径方向Ｙで０．５ｍ〜１．５ｍ程度の高さ寸法を有し、トンネル１０の周方向Ｗで０．５ｍ〜１．５ｍ程度の幅寸法を有して、略矩形状等に形成される。
【００４０】
セグメント３は、図１、図４に示すように、トンネル１０の奥行方向Ｘの両端に設けられる主桁ウェブ３１と、トンネル１０の周方向Ｗの両端に設けられる継手板３２と、トンネル１０の内部空間Ｓの反対側で、トンネル１０の外周側Ａに設けられる外周側スキンプレート３３とを有して、トンネル１０の外周側Ａ及び内空側Ｂの何れか一方又は両方に継手板３２が設けられる。
【００４１】
セグメント３は、トンネル１０の外周側Ａのみにスキンプレートが設けられる場合において、トンネル１０の内部空間Ｓが形成される内空側Ｂに向けて開口した状態となるものであり、図４、図５に示すように、２箇の主桁ウェブ３１、２箇の継手板３２及び１箇の外周側スキンプレート３３から取り囲まれて、略中空状のセグメント内部３４が形成される。
【００４２】
２箇の主桁ウェブ３１は、奥行方向Ｘで１．０ｍ〜１．５ｍ程度の間隔を空けて、周方向Ｗに延びて互いに略平行となるように設けられる。各々の主桁ウェブ３１は、内空側Ｂから外周側Ａまで、径方向Ｙで１．０ｍ〜１．５ｍ程度の高さ寸法を有する。各々の主桁ウェブ３１は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の板厚寸法を有する鋼板等が用いられるものであり、奥行方向Ｘに貫通する複数のボルト挿通孔４０ａが形成される。各々の主桁ウェブ３１は、これに限らず、如何なる寸法等のものが用いられてもよい。
【００４３】
各々の主桁ウェブ３１は、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに接合させるときに、奥行方向Ｘで隣り合わせて対向するように配置される接合面３５ｂを有する。各々の主桁ウェブ３１は、周方向Ｗに延びて略半円形状等に切り欠かれた止水溝３６が接合面３５ｂに形成されて、断面略円形状等に形成されたゴムパッキン等の止水材３７が止水溝３６に沿って設けられる。各々の主桁ウェブ３１は、主桁ウェブ３１の接合面３５ｂで対向する一方の止水材３７と他方の止水材３７とを、径方向Ｙの略同一の位置で、周方向Ｗに連続して当接させる止水構造１４を有するものとなる。主桁ウェブ３１の止水材３７は、主桁ウェブ３１の接合面３５ｂで対向するように２条に亘って設けられるものであるが、これに限らず、主桁ウェブ３１の対向する接合面３５ｂの一方のみで１条となるように設けられてもよい。
【００４４】
２箇の継手板３２は、主桁ウェブ３１の周方向Ｗの両端に溶接等で取り付けられて、周方向Ｗで１．０ｍ〜１０．０ｍ程度の間隔を空けて、奥行方向Ｘに延びて互いに略平行となるように設けられる。各々の継手板３２は、主桁ウェブ３１の外周側Ａ又は内空側Ｂの端から、主桁ウェブ３１の高さ寸法の全長に亘って設けられることなく、主桁ウェブ３１の高さ寸法の一部のみの範囲に設けられる。
【００４５】
各々の継手板３２は、径方向Ｙで５．０ｃｍ〜１５．０ｃｍ程度の高さ寸法を有する。各々の継手板３２は、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の板厚寸法を有する鋼板等が用いられるものであり、周方向Ｗに貫通する１又は複数のボルト挿通孔４０ａが形成される。各々の継手板３２は、これに限らず、如何なる寸法等のものが用いられてもよい。
【００４６】
各々の継手板３２は、複数のセグメント３を周方向Ｗに接合させるときに、周方向Ｗで隣り合わせて対向するように配置される接合面３５ａを有する。各々の継手板３２は、奥行方向Ｘに延びて略半円形状等に切り欠かれた止水溝３６が接合面３５ａに形成されて、断面略円形状等に形成されたゴムパッキン等の止水材３７が止水溝３６に沿って設けられる。各々の継手板３２は、継手板３２の接合面３５ａで対向する一方の止水材３７と他方の止水材３７とを、径方向Ｙの略同一の位置で、周方向Ｗに連続して当接させる止水構造１５を有するものとなる。継手板３２の止水材３７は、継手板３２の接合面３５ａで対向するように２条に亘って設けられるものであるが、これに限らず、継手板３２の対向する接合面３５ａの一方のみで１条となるように設けられてもよい。
【００４７】
外周側スキンプレート３３は、奥行方向Ｘ及び周方向Ｗに延びて略平板状に形成されて、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の板厚寸法を有する鋼板等が用いられる。外周側スキンプレート３３は、２箇の主桁ウェブ３１及び２箇の継手板３２の外周側Ａに溶接等で取り付けられる。
【００４８】
セグメント３は、必要に応じて、１又は複数の保持リブ４１及び鋼板ジベル４２が、２箇の主桁ウェブ３１に架設させて溶接等で取り付けられて設けられてもよい。このとき、セグメント３は、所定の板厚寸法を有する保持リブ４１及び鋼板ジベル４２が、２箇の継手板３２と略平行となるように、奥行方向Ｘに延びて設けられる。
【００４９】
保持リブ４１は、セグメント３の断面形状を略矩形状等に保持するためのものであり、主桁ウェブ３１と同程度の高さ寸法を有する。保持リブ４１は、周方向Ｗに開口した開口部４１ａが形成されるとともに、必要に応じて、周方向Ｗに突出したフランジ部４１ｂが内空側Ｂに設けられてもよい。
【００５０】
鋼板ジベル４２は、セグメント内部３４に充填するコンクリートの付着を向上させるためのものであり、継手板３２と同程度の所定の高さ寸法を有する。鋼板ジベル４２は、奥行方向Ｘに所定の間隔を空けて、周方向Ｗに貫通する複数の孔部４２ａが形成される。
【００５１】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図６（ａ）に示すように、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせた接合箇所Ｊｗで、各々のセグメント３の継手板３２を対向させて、各々の継手板３２の接合面３５ａを周方向Ｗに対向させる。次に、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図６（ｂ）に示すように、各々の継手板３２に形成されたボルト挿通孔４０ａを重ね合わせて、重ね合わせられたボルト挿通孔４０ａにボルト４０が挿通される。
【００５２】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図７（ａ）に示すように、重ね合わせられたボルト挿通孔４０ａにボルト４０を挿通させるときに、各々のセグメント３の継手板３２に設けられた止水材３７が周方向Ｗで互いに対向して配置される。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図７（ｂ）に示すように、ボルト挿通孔４０ａに挿通されたボルト４０にナット４３を締結させることで、各々の継手板３２の接合面３５ａが互いに接近又は当接する。
【００５３】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、各々の継手板３２の止水材３７が周方向Ｗで互いに対向して配置されて、各々の継手板３２の接合面３５ａが互いに接近又は当接することで、各々の継手板３２の止水材３７が互いに変形して密着したものとなる。このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせた接合箇所Ｊｗで、周方向Ｗに対向させた一対の継手板３２の止水材３７を互いに密着させた状態で、一対の継手板３２をボルト４０でボルト接合させたものとなる。
【００５４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図８に示すように、複数のセグメント３を接合箇所Ｊｗで周方向Ｗに接合させて連結させることで、１箇のセグメントリング７が形成される。このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３の主桁ウェブ３１が周方向Ｗに連なったものとなり、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせた接合箇所Ｊｗで、各々のセグメント３の主桁ウェブ３１が並設されるものとなる。
【００５５】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図９に示すように、複数のセグメント３が周方向Ｗに連結されたセグメントリング７を複数形成するとともに、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに連ならせるものである。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３を奥行方向Ｘに隣り合わせた接合箇所Ｊｘで、複数のセグメントリング７が添接板２及びボルト４０により奥行方向Ｘに連結される。
【００５６】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせた接合箇所Ｊｗで、各々のセグメント３の主桁ウェブ３１が並設されて一対となるとともに、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに隣り合わせた接合箇所Ｊｘで、奥行方向Ｘに隣り合わせた各々のセグメント３の主桁ウェブ３１が一対となって対向するものとなる。
【００５７】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１０（ａ）に示すように、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の主桁ウェブ３１に当接させた状態で添接板２が架設されて、かつ、図１０（ｂ）に示すように、奥行方向Ｘに隣り合わせて対向する一対の主桁ウェブ３１とともに添接板２がボルト４０で固定される。
【００５８】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、添接板２に形成されたボルト挿通孔４０ａと各々の主桁ウェブ３１に形成されたボルト挿通孔４０ａとを重ね合わせて、重ね合わせられたボルト挿通孔４０ａにボルト４０が挿通される。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、添接板２及び主桁ウェブ３１のボルト挿通孔４０ａに挿通されたボルト４０にナット４３を締結させることで、奥行方向Ｘに隣り合わせて対向する一対の主桁ウェブ３１とともに添接板２がボルト４０で固定されるものとなる。
【００５９】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘ
に隣り合わせた接合箇所Ｊｘで、複数のセグメントリング７の主桁ウェブ３１を対向させて、各々の主桁ウェブ３１の接合面３５ｂを奥行方向Ｘに対向させる。次に、本発明を適
用したセグメントの接合構造１は、各々の主桁ウェブ３１に形成されたボルト挿通孔４０ａを重ね合わせて、重ね合わせられたボルト挿通孔４０ａにボルト４０が挿通される。
【００６０】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、重ね合わせられたボルト挿通孔４０ａにボルト４０を挿通させるときに、各々のセグメント３の主桁ウェブ３１に設けられた止水材３７が奥行方向Ｘで互いに対向して配置される。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、ボルト挿通孔４０ａに挿通されたボルト４０にナット４３を締結させることで、各々の主桁ウェブ３１の接合面３５ｂが互いに接近又は当接する。
【００６１】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、各々の主桁ウェブ３１の止水材３７が奥行方向Ｘで互いに対向して配置されて、各々の主桁ウェブ３１の接合面３５ｂが互いに接近又は当接することで、各々の主桁ウェブ３１の止水材３７が互いに変形して密着したものとなる。このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに隣り合わせた接合箇所Ｊｘで、奥行方向Ｘに対向させた一対の主桁ウェブ３１の止水材３７を互いに密着させた状態で、一対の主桁ウェブ３１をボルト４０で接合させたものとなる。
【００６２】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに隣り合わせて対向させた一対の主桁ウェブ３１の止水材３７が、周方向Ｗに連続して互いに密着することで主桁ウェブ３１の止水構造１４となるとともに、複数のセグメント３を周方向Ｗに隣り合わせて対向させた一対の継手板３２の止水材３７が、奥行方向Ｘに連続して互いに密着することで継手板３２の止水構造１５となる。主桁ウェブ３１の止水構造１４と継手板３２の止水構造１５とは、図２、図１１に示すように、径方向Ｙで略同一の位置に設けられる。主桁ウェブ３１の止水構造１４及び継手板３２の止水構造１５は、図１２（ａ）に示すように、セグメント３における径方向Ｙの外周側Ａのみ、若しくは、図１２（ｂ）に示すように、セグメント３における径方向Ｙの内空側Ｂのみに設けられて、又は、図１に示すように、トンネル１０の頂版１１のセグメント３における径方向Ｙの内空側Ｂと、トンネル１０の側版１２及び底版１３のセグメント３における径方向Ｙの外周側Ａとに設けられるものとなる。
【００６３】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１０に示すように、奥行方向Ｘの両面で各々１又は複数の添接板２を一対の主桁ウェブ３１に当接させてボルト４０で固定することで、一対の主桁ウェブ３１を添接板２が摩擦接合させるものとなる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、これに限らず、奥行方向Ｘの片面のみで添接板２を主桁ウェブ３１に当接させてボルト４０で固定するものであってもよい。
【００６４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の主桁ウェブ３１に添接板２が架設されて、かつ、奥行方向Ｘに隣り合わせて対向する一対の主桁ウェブ３１とともに添接板２がボルト４０で固定されることで、一対の主桁ウェブ３１を片面又は両面から摩擦接合させるものとなる。
【００６５】
このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、一対の主桁ウェブ３１の奥行方向Ｘの１面又は２面で、添接板２との当接による摩擦抵抗を得ることができるため、一対の主桁ウェブ３１をボルト接合させる場合と比較して、摩擦接合による高い接合強度を実現することで、接合箇所Ｊｘ、Ｊｗの曲げ耐力及び曲げ剛性を向上させることが可能となる。
【００６６】
また、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、周方向Ｗに並設される一対の主桁ウェブ３１の摩擦接合と、奥行方向Ｘに対向する一対の主桁ウェブ３１の摩擦接合とが、同一の添接板２を用いて実施されるため、複数のセグメント３を周方向Ｗ及び奥行方向Ｘに接合させるための個別の短ボルトの使用を必要としないものとなり、ボルト４０の使用数量の増大を抑制して、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。
【００６７】
また、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメントリング７の接合箇所Ｊｘで、添接板２を用いた摩擦接合によって接合強度を高強度化させることで、奥行方向Ｘに対向する一対の主桁ウェブ３１の間で、目開きや目違いによる段差を発生させないものとして、雨水、地下水等の漏水を防止することが可能となる。
【００６８】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、周方向Ｗに対向させた一対の継手板３２の止水材３７及び奥行方向Ｘに対向させた一対の主桁ウェブ３１の止水材３７を互いに密着させた状態で、複数のセグメント３が周方向Ｗ及び奥行方向Ｘに接合されるため、複数のセグメント３の各々の外周側スキンプレート３３の間隙から浸入しようとする雨水、地下水等を止水材３７で遮断して、雨水、地下水等の漏水を防止することが可能となる。
【００６９】
さらに、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、添接板２を用いて複数のセグメント３を摩擦接合させるため、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗで、一対の継手板３２による接合強度を期待しないものとなり、主桁ウェブ３１の高さ寸法の一部のみの範囲に高さ寸法の小さい継手板３２を設けることで足りるものとなる。
【００７０】
このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、周方向Ｗの接合箇所Ｊｗ及び奥行方向Ｘの接合箇所Ｊｘで、共通する同一の添接板２を用いた摩擦接合により、周方向Ｗの接合箇所Ｊｗの高耐力化、高剛性化と、奥行方向Ｘの接合箇所Ｊｘの高強度化とを両立させるとともに、接合箇所Ｊｘ、Ｊｗの簡素化を実現することが可能となり、また、高さ寸法の小さい継手板３２が用いられることで、接合箇所Ｊｘ、Ｊｗのコンパクト化を実現することが可能となる。
【００７１】
これにより、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３を周方向Ｗ及び奥行方向Ｘに隣り合わせた接合箇所Ｊｘ、Ｊｗで、摩擦接合による高い接合強度を実現して、複数のセグメント３の接合箇所Ｊｗの高耐力化、高剛性化と、複数のセグメントリング７の接合箇所Ｊｘの高強度化とを両立させて、さらに、接合箇所Ｊｘ、Ｊｗの簡素化、コンパクト化をも実現することが可能となる。
【００７２】
ここで、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１３に示すように、複数のセグメントリング７を奥行方向Ｘに連ならせることで、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗがトンネル１０の奥行方向Ｘで複数箇所に設けられる。このとき、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗは、トンネル１０の奥行方向Ｘに隣り合わせた各々のセグメントリング７で、トンネル１０の周方向Ｗの位置を互いに異ならせて千鳥状に配置されるものとなる。
【００７３】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、奥行方向Ｘの複数箇所で千鳥状に設けられた各々の接合箇所Ｊｗで、保持リブ４１が設けられていない主桁ウェブ３１の片面のみに添接板２が設けられる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、これに限らず、主桁ウェブ３１の両面に添接板２を取り付けるために、各々のセグメント３の一部の保持リブ４１を省略することもできる。
【００７４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、奥行方向Ｘの複数箇所で各々の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗが千鳥状に設けられることで、複数のセグメントリング７の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗが奥行方向Ｘで直線状に並べて設けられないものとなり、各々の接合箇所Ｊｗにおける応力集中を回避して、奥行方向Ｘに隣り合わせて接合された複数のセグメントリング７に添接効果を発揮させることが可能となる。
【００７５】
また、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、奥行方向Ｘに隣り合わせて接合された複数のセグメントリング７に添接効果を発揮させることで、トンネル１０全体の曲げ耐力及び曲げ剛性を向上させることができる。これにより、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、各々の接合箇所Ｊの接合強度を必要以上に高強度化させることが要求されないものとなり、添接板２を固定するためのボルト４０の使用数量を低減させて、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。
【００７６】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１４に示すように、複数のセグメント３の接合箇所Ｊで、径方向Ｙの中間部Ｒ１に中間部用の添接板２１が設けられるとともに、径方向Ｙの外周側Ａの外縁部Ｒ２に外縁部用の添接板２２が設けられて、径方向Ｙの内空側Ｂの内縁部Ｒ３に内縁部用の添接板２３が設けられてもよい。このとき、例えば、外縁部用の添接板２２及び内縁部用の添接板２３は、中間部用の添接板２１より周方向Ｗで横長に形成される。
【００７７】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、外縁部用の添接板２２及び内縁部用の添接板２３が、中間部用の添接板２１よりも周方向Ｗの両側に多くのボルト４０を配置させて、一対の主桁ウェブ３１に当接されて固定される。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、径方向Ｙの外周側Ａの外縁部Ｒ２、内空側Ｂの内縁部Ｒ３及び中間部Ｒ１で、径方向Ｙに複数の添接板２が設けられて、複数のセグメント３の接合箇所Ｊで、添接板２が複数のボルト４０で固定される。このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、添接板２の径方向Ｙの中間部Ｒ１における径方向Ｙの単位長さ当たりのボルト数量を、添接板２の径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂにおける径方向Ｙの単位長さ当たりのボルト数量以下として、一対の主桁ウェブ３１を摩擦接合させるものとなる。
【００７８】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、中間部用の添接板２１が、主としてせん断力を負担するシェアプレートとしての役割を果たすとともに、外縁部用の添接板２２及び内縁部用の添接板２３が、外縁部Ｒ２及び内縁部Ｒ３に大きく作用する曲げモーメントに対して、大きな摩擦抵抗を発揮するモーメントプレートとしての役割を果たすものとなる。
【００７９】
これにより、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、中間部用の添接板２１と外縁部用の添接板２２及び内縁部用の添接板２３とに役割分担をさせることで、曲げモーメントが大きく作用する外縁部Ｒ２及び内縁部Ｒ３にボルト４０が重点的に設けられるものとして、中間部用の添接板２１を固定するためのボルト４０の使用数量を低減させることが可能となる。
【００８０】
なお、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、中間部用の添接板２１と、外縁部用の添接板２２と、内縁部用の添接板２３とが一体的に形成された略Ｉ形状の１箇の添接板２が用いられてもよい。また、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、略矩形状等に形成された１箇の添接板２を用いるものとして、添接板２の径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂで、中間部Ｒ１よりも周方向Ｗの両側に多くのボルト４０を配置させてもよい。
【００８１】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、２箇の主桁ウェブ３１及び２箇の継手板３２の内空側Ｂに、必要に応じて、内空側スキンプレート３８が溶接等で取り付けられてもよい。このとき、内空側スキンプレート３８は、奥行方向Ｘ及び周方向Ｗに延びて略平板状に形成されて、３ｍｍ〜１０ｍｍ程度の板厚寸法を有する鋼板等が用いられる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、内空側スキンプレート３８を型枠として用いて、主桁ウェブ３１、継手板３２、外周側スキンプレート３３及び内空側スキンプレート３８から形成されるセグメント内部３４に、コンクリート等が充填されるものとなる。
【００８２】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、セグメント３の内空側Ｂに内空側スキンプレート３８が設けられる場合に、ハンドホール等の開口箇所が内空側スキンプレート３８に部分的に形成されて、又は、奥行方向Ｘ若しくは周方向Ｗの全幅に亘ることなく内空側スキンプレート３８が設けられることで、セグメント内部３４にコンクリート等を充填する作業や、添接板２を取り付ける作業を容易に実施することが可能となる。
【００８３】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１５に示すように、トンネル１０の周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の主桁ウェブ３１で、各々の主桁ウェブ３１の端面３０が、トンネル１０の周方向Ｗで互いに対向する。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、主桁ウェブ３１の端面３０が、トンネル１０の径方向Ｙに略一直線状に延びるだけでなく、トンネル１０の径方向Ｙに段状に延びて形成されてもよい。
【００８４】
このとき、主桁ウェブ３１の端面３０は、図１６に示すように、径方向Ｙの外周側Ａに配置される外周側端面３０ａと、径方向Ｙの内空側Ｂに配置される内空側端面３０ｂとが形成されて、外周側端面３０ａと内空側端面３０ｂとが中間端面３０ｃを介して連続する。主桁ウェブ３１の端面３０は、外周側端面３０ａ及び内空側端面３０ｂの各々が径方向Ｙで略直線状に延びるとともに、中間端面３０ｃが周方向Ｗで略直線状に延びる。
【００８５】
一対の主桁ウェブ３１は、図１６（ａ）に示すように、各々の主桁ウェブ３１の外周側端面３０ａ、内空側端面３０ｂ及び中間端面３０ｃを互いに対向させて当接させる。また、一対の主桁ウェブ３１は、図１６（ｂ）に示すように、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合箇所Ｊｗで、主桁ウェブ３１の片面又は両面に添接板２が架設される。このとき、各々の主桁ウェブ３１は、外周側端面３０ａと内空側端面３０ｂとが、周方向Ｗの位置を互いに異ならせて配置されるものとなる。
【００８６】
主桁ウェブ３１は、径方向Ｙの外周側Ａに継手板３２が配置される場合に、一対の継手板３２が外周側端面３０ａでボルト接合されるものとなる。このとき、主桁ウェブ３１は、継手板３２を配置した外周側端面３０ａが、内空側端面３０ｂと周方向Ｗの位置をずらして形成されるものとなる。
【００８７】
一対の主桁ウェブ３１は、主桁ウェブ３１の片面又は両面の各々で、１箇の添接板２が架設されるもののほか、図１７（ａ）に示すように、径方向Ｙに分割した複数の添接板２が架設されてもよい。主桁ウェブ３１は、図１７（ｂ）に示すように、径方向Ｙの内空側Ｂに継手板３２が配置されてもよく、このとき、継手板３２を配置した内空側端面３０ｂが、外周側端面３０ａと周方向Ｗの位置をずらして形成される。
【００８８】
各々の主桁ウェブ３１は、図１７（ｃ）に示すように、外周側端面３０ａ、内空側端面３０ｂ及び中間端面３０ｃが複数に分割されて、主桁ウェブ３１の端面３０が階段形状に形成されてもよい。主桁ウェブ３１は、中間端面３０ｃが、外周側端面３０ａ及び内空側端面３０ｂに略直交して、径方向Ｙに傾斜することなく延びるもののほか、図１７（ｄ）に示すように、中間端面３０ｃが、径方向Ｙに傾斜して延びるものであってもよい。
【００８９】
なお、主桁ウェブ３１は、外周側端面３０ａ、内空側端面３０ｂ及び中間端面３０ｃの各々が、略直線状に延びて形成されるほか、周方向Ｗ又は径方向Ｙに多少湾曲させて形成されてもよい。また、一対の主桁ウェブ３１は、各々の主桁ウェブ３１の中間端面３０ｃが、互いに当接させるもののほか、多少離間させて配置されるものであってもよい。
【００９０】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１６に示すように、各々の主桁ウェブ３１の端面３０が、外周側Ａ及び内空側Ｂの各々で、周方向Ｗの位置を互いに異ならせて接合される。
【００９１】
このとき、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、継手板３２の接合箇所Ｊｗと同一断面に、周方向Ｗで主桁ウェブ３１の全ての端面３０が配置されないため、周方向Ｗで継手板３２が配置されない一部の端面３０における接合断面では、セグメント３の径方向Ｙの略全断面を断面高さとして設計で考慮することができるものとなり、局所的に発生する曲げ応力を分散させて、接合断面での断面性能の低下を抑制することで、十分な継手性能を確保することが可能となる。
【００９２】
これにより、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、局所的に発生する曲げ応力を分散させて小さくすることで、添接板２の早期降伏を回避して、継手性能の極端な低下を防止することが可能となる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、特に、主桁ウェブ３１の端面３０で中間端面３０ｃを継手板３２に接近させて配置して、又は、中間端面３０ｃの周方向Ｗの延長を小さくすることで、曲げ応力の分散効果を向上させることが可能となる。なお、中間端面３０ｃの周方向Ｗの延長は、セグメント３の径方向Ｙの断面高さ以下の大きさとすることが好ましい。
【００９３】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、添接板２の数量又は板厚の増大や多数のボルト４０の設置等、過剰な継手仕様を必要としないことから、過剰な継手仕様に伴ったコストアップや作業性の悪化を招くことなく、継手仕様のスリム化及び接合作業性の向上を図るとともに、添接板２の早期降伏を回避することが可能となる。
【００９４】
次に、本発明を適用したセグメントの接合構造１において、各々のセグメント３の変形例として、セグメント３の第１変形例〜第４変形例について説明する。なお、セグメント３の第１変形例〜第４変形例は、如何なる組み合わせで用いられてもよい。上述した構成要素と同一の構成要素については、同一の符号を付すことにより以下での説明を省略する。
【００９５】
各々のセグメント３は、第１変形例において、図１８に示すように、主桁ウェブ３１に取り付けられて継手用主桁フランジ４４が設けられるとともに、周方向Ｗに開口した開口部４１ａを有する保持リブ４１、又は、略平板状の鋼板等の補剛プレート４５がセグメント内部３４に設けられる。保持リブ４１及び補剛プレート４５は、何れか一方又は両方が用いられてもよく、このとき、保持リブ４１又は補剛プレート４５は、奥行方向Ｘの両端の主桁ウェブ３１に架設させて、周方向Ｗで継手板３２に対向させて略平行となるように設けられる。
【００９６】
継手用主桁フランジ４４は、所定の板厚寸法を有する鋼板等が用いられて、各々のセグメント３の周方向Ｗの片端又は両端から、セグメント内部３４で周方向Ｗに延びて設けられる。継手用主桁フランジ４４は、奥行方向Ｘに所定の幅を有して、奥行方向Ｘの両端の主桁ウェブ３１からセグメント内部３４に向けて突出して、継手板３２よりも径方向Ｙの内空側Ｂに設けられる。継手用主桁フランジ４４は、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂの何れか一方又は両方に設けられるものであり、例えば、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂで２段に亘って設けられる。
【００９７】
継手用主桁フランジ４４は、図１９に示すように、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の継手用主桁フランジ４４のセグメント端部側となる一端４４ａで、継手用主桁フランジ４４を摩擦接合させるための継手用主桁フランジ用の添接板２４が径方向Ｙの片面又は両面に架設されるとともに、継手用主桁フランジ４４の他端４４ｂで保持リブ４１又は補剛プレート４５に取り付けられる。継手用主桁フランジ用の添接板２４は、継手用主桁フランジ４４の片面又は両面に当接させてボルト４０で固定されることで、周方向Ｗに並設される一対の継手用主桁フランジ４４を摩擦接合させるものとなる。
【００９８】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３の接合箇所Ｊｗで、周方向Ｗに並設される一対の継手用主桁フランジ４４も継手用主桁フランジ用の添接板２４により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合強度を著しく向上させることが可能となる。特に、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂに設けられた継手用主桁フランジ４４が、径方向Ｙで外周側Ａ及び内空側Ｂの何れの方向に作用する曲げ荷重に対しても、継手用主桁フランジ４４の引張力の伝達性を向上させて、接合箇所Ｊｗの曲げ耐力及び曲げ剛性を著しく向上させることが可能となり、止水性能も著しく向上させる。また、継手用主桁フランジ４４は、継手用だけでなく、構造部材としての主桁フランジとしても兼用してもよい。
【００９９】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、継手板３２よりも径方向Ｙの内空側Ｂに継手用主桁フランジ４４が設けられるため、継手用主桁フランジ４４に継手用主桁フランジ用の添接板２４を固定する作業を内空側Ｂから容易に実施することができるものとなり、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、これに限らず、周方向Ｗに配置された接合箇所Ｊｗ以外のセグメント３にも継手用主桁フランジ４４が設けられてもよい。
【０１００】
各々のセグメント３は、第２変形例において、図２０に示すように、奥行方向Ｘの両端の主桁ウェブ３１の中間でセグメント内部３４に継手用主桁ウェブ５０が設けられるとともに、周方向Ｗで継手板３２に対向させて略平行となるように、保持リブ４１又は補剛プレート４５がセグメント内部３４に設けられる。継手用主桁ウェブ５０は、主桁ウェブ３１と略平行となるように、セグメント内部３４に１又は複数設けられる。
【０１０１】
継手用主桁ウェブ５０は、所定の板厚寸法を有する鋼板等が用いられて、各々のセグメント３の周方向Ｗの片端又は両端から、セグメント内部３４で周方向Ｗに延びて設けられて、径方向Ｙに所定の幅を有する。継手用主桁ウェブ５０は、セグメント内部３４の径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂの何れか一方又は両方に設けられるものであり、例えば、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂで２段に亘って設けられる。継手用主桁ウェブ５０は、外周側Ａに設けられる場合に、一対の継手用主桁ウェブ５０で継手板３２を周方向Ｗに挟み込むように、外周側スキンプレート３３に溶接等で取り付けられる。
【０１０２】
継手用主桁ウェブ５０は、図２１に示すように、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の継手用主桁ウェブ５０のセグメント端部側となる一端５０ａで、継手用主桁ウェブ５０を摩擦接合させるための継手用主桁ウェブ用の添接板２６が奥行方向Ｘの片面又は両面に架設されるとともに、継手用主桁ウェブ５０の他端５０ｂで保持リブ４１又は補剛プレート４５に取り付けられる。継手用主桁ウェブ用の添接板２６は、継手板３２よりも径方向Ｙの内空側Ｂで、継手用主桁ウェブ５０の片面又は両面に当接させて、継手用主桁ウェブ５０とともにボルト４０で固定されることで、周方向Ｗに並設される一対の継手用主桁ウェブ５０を摩擦接合させるものとなる。このとき、継手用主桁ウェブ５０は、外周側スキンプレート３３に取り付けられることで、外周側スキンプレート３３に作用する引張力を効率よく伝達させることが可能となる。
【０１０３】
継手用主桁ウェブ５０は、図２２に示すように、内空側スキンプレート３８が設けられる場合に、セグメント３の内空側Ｂで内空側スキンプレート３８に溶接等で取り付けられてもよい。継手用主桁ウェブ５０は、セグメント３の外周側Ａ及び内空側Ｂの各々で、外周側スキンプレート３３及び内空側スキンプレート３８の各々に取り付けられて、外周側スキンプレート３３に取り付けられた継手用主桁ウェブ５０と、内空側スキンプレート３８に取り付けられた継手用主桁ウェブ５０とが、数量及び奥行方向Ｘの位置を同一又は異ならせたものとなる。継手用主桁ウェブ５０は、これに限らず、外周側スキンプレート３３及び内空側スキンプレート３８の何れか一方のみに設置されてもよい。なお、内空側スキンプレート３８は、ハンドホール等の開口箇所が部分的に形成されて、又は、奥行方向Ｘ若しくは周方向Ｗの全幅に亘ることなく設けられることで、継手用主桁ウェブ用の添接板２６を継手用主桁ウェブ５０に取り付ける作業を容易に実施することが可能となる。
【０１０４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３の接合箇所Ｊｗで、周方向Ｗに並設される一対の継手用主桁ウェブ５０も継手用主桁ウェブ用の添接板２６により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合強度を著しく向上させることが可能となる。特に、本発明を適用したセグメントの接合構造１は、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂに設けられた継手用主桁ウェブ５０が、径方向Ｙで外周側Ａ及び内空側Ｂの何れの方向に作用する曲げ荷重に対しても、継手用主桁ウェブ５０の引張力の伝達性を向上させて、接合箇所Ｊｗの曲げ耐力及び曲げ剛性を著しく向上させることが可能となり、止水性能も著しく向上させる。なお、継手用主桁ウェブ５０は、継手用だけでなく、構造部材としての主桁としても兼用してもよい。
【０１０５】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、継手板３２よりも径方向Ｙの内空側Ｂに継手用主桁ウェブ５０が設けられるため、継手用主桁ウェブ５０に継手用主桁ウェブ用の添接板２６を固定する作業を内空側Ｂから容易に実施することができるものとなり、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。本発明を適用したセグメントの接合構造１は、これに限らず、周方向Ｗに配置された接合箇所Ｊｗ以外のセグメント３にも継手用主桁ウェブ５０が設けられてもよい。
【０１０６】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、図１６に示すように、各々の主桁ウェブ３１で、外周側端面３０ａと内空側端面３０ｂとが、周方向Ｗの位置を互いに異ならせて配置されるとき、図２２に示すように、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の継手用主桁ウェブ５０の一端５０ａが、セグメント３の外周側Ａでは、図１６に示す外周側端面３０ａと略同一の周方向Ｗの位置に配置されて、また、セグメント３の内空側Ｂでは、図１６に示す内空側端面３０ｂと略同一の周方向Ｗの位置に配置されることが望ましい。
【０１０７】
各々のセグメント３は、第３変形例において、図２３に示すように、セグメント内部３４に主鉄筋４６が設けられる。主鉄筋４６は、各々のセグメント３の周方向Ｗの片端又は両端から周方向Ｗに延びて設けられて、補剛プレート４５に形成された貫通孔４５ａに挿通されることで、セグメント内部３４の所定の位置で補剛プレート４５に支持される。
【０１０８】
主鉄筋４６は、図２４（ａ）に示すように、継手板３２よりも径方向Ｙの内空側Ｂに設けられる。主鉄筋４６は、径方向Ｙの外周側Ａ及び内空側Ｂで、径方向Ｙに２段に亘って設けられて、周方向Ｗに隣り合わせて対向する一対の主鉄筋４６の端部４６ａを、機械継手や重ね継手等の継手４７で連結させるものとなる。
【０１０９】
セグメント内部３４は、図２４（ｂ）に示すように、一対の主鉄筋４６の端部４６ａを継手４７で連結させた状態で、コンクリート等の充填材３９が充填される。このとき、充填材３９は、内空側スキンプレート３８を型枠として用いてセグメント内部３４に充填されてもよく、また、内空側スキンプレート３８を設けることなく、別途の型枠を内空側Ｂに取り付けてから充填されてもよい。また、充填材３９は、１つのセグメントリング７又はセグメントリング７を複数接合した後に充填されてもよい。
【０１１０】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、セグメント内部３４で主鉄筋４６を継手４７で連結させて、セグメント内部３４にコンクリート等の充填材３９を充填することで、鋼製等のセグメント３のセグメント内部３４にコンクリートを打設した合成構造として、各々のセグメント３の曲げ耐力及び曲げ剛性を著しく向上させることが可能となるため、セグメント桁高低減、主桁ウェブ３１や外周側スキンプレート３３の板厚低減、及び、それに伴う摩擦接合のためのボルト数量の低減に繋がり、材料費削減、加工費削減、施工性向上に伴う施工コストの削減を図ることが可能となる。
【０１１１】
各々のセグメント３は、第４変形例において、図２５に示すように、奥行方向Ｘの両端の主桁ウェブ３１の中間でセグメント内部３４に増設ウェブ４８が設けられるとともに、鋼板等のエンドプレート４９がセグメント内部３４に設けられる。エンドプレート４９は、奥行方向Ｘの両端の主桁ウェブ３１に架設させて、周方向Ｗで継手板３２に対向させて略平行となるように設けられて、必要に応じて、補強フランジ４９ａが周方向Ｗに突出して取り付けられる。
【０１１２】
増設ウェブ４８は、各々のセグメント３の周方向Ｗの片端又は両端から、周方向Ｗに延びて主桁ウェブ３１と略平行となるように設けられる。増設ウェブ４８は、図２６に示すように、内空側Ｂから外周側Ａまで、径方向Ｙで１．０ｍ〜１．５ｍ程度の高さ寸法を有するとともに、１０ｍｍ〜２０ｍｍ程度の板厚寸法を有する鋼板等が用いられるものであり、奥行方向Ｘに貫通する複数のボルト挿通孔４０ａが形成される。
【０１１３】
増設ウェブ４８は、周方向Ｗに隣り合わせて並設される一対の増設ウェブ４８のセグメント端部側となる一端４８ａで、増設ウェブ４８を摩擦接合させるための増設ウェブ用の添接板２５が奥行方向Ｘの片面又は両面に架設されるとともに、増設ウェブ４８の他端４８ｂでエンドプレート４９に取り付けられる。増設ウェブ用の添接板２５は、増設ウェブ４８の片面又は両面に当接させてボルト４０で固定されることで、周方向Ｗに並設される一対の増設ウェブ４８を摩擦接合させるものとなる。
【０１１４】
本発明を適用したセグメントの接合構造１は、複数のセグメント３の接合箇所Ｊｗで、周方向Ｗに並設される一対の増設ウェブ４８も増設ウェブ用の添接板２５により摩擦接合されるものとなるため、複数のセグメント３の周方向Ｗの接合強度を著しく向上させることが可能となる。
【０１１５】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【符号の説明】
【０１１６】
１      ：セグメントの接合構造
２      ：添接板
２１    ：中間部用の添接板
２２    ：外縁部用の添接板
２３    ：内縁部用の添接板
２４    ：継手用主桁フランジ用の添接板
２５    ：増設ウェブ用の添接板
２６    ：継手用主桁ウェブ用の添接板
３      ：セグメント
３０    ：主桁ウェブの端面
３１    ：主桁ウェブ
３２    ：継手板
３３    ：外周側スキンプレート
３４    ：セグメント内部
３５ａ  ：継手板の接合面
３５ｂ  ：主桁ウェブの接合面
３６    ：止水溝
３７    ：止水材
３８    ：内空側スキンプレート
３９    ：充填材
４０    ：ボルト
４０ａ  ：ボルト挿通孔
４１    ：保持リブ
４１ａ  ：開口部
４１ｂ  ：フランジ部
４２    ：鋼板ジベル
４２ａ  ：孔部
４３    ：ナット
４４    ：継手用主桁フランジ
４４ａ  ：継手用主桁フランジの一端
４４ｂ  ：継手用主桁フランジの他端
４５    ：補剛プレート
４５ａ  ：貫通孔
４６    ：主鉄筋
４６ａ  ：主鉄筋の端部
４７    ：継手
４８    ：増設ウェブ
４８ａ  ：増設ウェブの一端
４８ｂ  ：増設ウェブの他端
４９    ：エンドプレート
４９ａ  ：補強フランジ
５０    ：継手用主桁ウェブ
７      ：セグメントリング
８      ：地面
８ａ    ：開削部
１０    ：トンネル
１１    ：頂版
１２    ：側版
１３    ：底版
１４    ：主桁ウェブの止水構造
１５    ：継手板の止水構造
Ａ      ：外周側
Ｂ      ：内空側
Ｗ      ：周方向
Ｘ      ：奥行方向
Ｙ      ：径方向
【図１】
0006534303.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
0006534303.tif 000006
【図６】
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【図７】
0006534303.tif 000008
【図８】
0006534303.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0006534303.tif 000011
【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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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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