(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置され、先端部が基端部より縮径された筒体に、その先端部から基端部に向けて複数のスリットが形成されてなるメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され、先端部に段差部を設けて形成した拡径頭部を備える軸部を有するオス金具とを備え、
前記スリットが形成された状態の前記メス金具の先端部に、前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能を確保するセグメント用継手金具の製造方法であって、
前記メス金具が、前記オス金具を挿通可能な内径を有する鋼製筒体を、中間部から先端部に向けてテーパーを設ける加工にて漸次縮径し、該先端部の内径を前記オス金具の前記軸部の径と略同径に形成した後、前記スプリングバック性能を確保するための熱処理加工を施し、その後、前記先端部から基端部に向かうスリットを複数形成することを特徴とするセグメント用継手金具の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のセグメント用継手金具の製造方法において、
前記メス金具を、前記セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に表面を露出させて配置されるリング状の端板と、該端板の裏面に基端部が固定され前記メス金具を内包可能な内径を有するアンカー筒体と、により形成された空間内に該アンカー筒体と離間させた状態で配置し、
前記メス金具の基端部を前記端板の裏面に固定することを特徴とするセグメント用継手金具の製造方法。
【請求項３】
セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置されたメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され先端部に段差部を設けて形成された拡径頭部を備える軸部を有するオス金具と、を備えるセグメント用継手金具であって、
前記メス金具は、
前記オス金具を挿通可能な内径を有する基端部、及び該基端部より縮径されて前記オス金具の前記軸部と略同径の内径を有する先端部を備え、熱処理加工が施された鋼製筒体と、
熱処理加工が施された該鋼製筒体の先端部から基端部に向けて形成された複数のスリットと、を備え、
前記鋼製筒体の先端部は、熱処理加工により前記スリットが形成された状態で前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能が確保され、
前記鋼製筒体の中間部から先端部に向かうテーパー比が、１／５０以上１／２以下であることを特徴とするセグメント用継手金具。
【請求項４】
セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置されたメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され先端部に段差部を設けて形成された拡径頭部を備える軸部を有するオス金具と、を備えるセグメント用継手金具であって、
前記メス金具は、
前記オス金具を挿通可能な内径を有する基端部、及び該基端部より縮径されて前記オス金具の前記軸部と略同径の内径を有する先端部を備え、熱処理加工が施された鋼製筒体と、
熱処理加工が施された該鋼製筒体の先端部から基端部に向けて形成された複数のスリットと、を備え、
前記鋼製筒体の先端部は、熱処理加工により前記スリットが形成された状態で前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能が確保され、
前記メス金具のスリット長が、前記鋼製筒体の鋼管厚の５倍以上５０倍以下であることを特徴とするセグメント用継手金具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工体を構成するセグメントを連結するためのセグメント用継手金具の製造方法およびセグメント用継手金具に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法を採用してトンネルを構築する場合、切羽の掘進に応じてその後方にて複数のセグメントをトンネル円周方向に接続してセグメントリングを構成し、このセグメントリングをトンネル軸方向に接続して筒状の覆工体を形成する。そして、セグメントリングをトンネル軸方向に接続するにあたり、その接合面には、リング継手が設けられている。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示されているリング継手は、係合筒を内方に備えた接合筒と、接合棒を有しており、接合棒は、軸部の基端部が一方のセグメントに固定されるとともに、先端部には大径の頭部を有しており、軸部と頭部との間に係合段部が形成されている。また、接合筒は、接合棒の挿入口を他方のセグメントにおける接合面に設けた状態で、セグメント内に埋設されており、接合筒に内包されている係合筒は、基端部が接合筒の内周面に固定され、先端部に向けて漸次縮径するとともに、先端部近傍には軸方向に延びるスリットが複数設けられている。
【０００４】
そして、セグメントリングを接続する際には、接合棒の先端部を接合筒の挿入口に挿入し押力を作用させる。すると、接合棒の頭部が、係合筒の内方にてスリットを広げながら押し進み、係合筒の先端を通過する。これと同時に、スリットが設けられた係合筒の先端は復帰し、その外径が元の縮径状態に戻る。こうして、係合筒の先端が接合棒の係合段部に係合し、両者が結合される点が開示されている
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−８２２８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に記載のリング継手は、製造方法や材質が記載されておらず、スリットや縮径部を有する係合筒を用いてリング継手に必要な引張性能をどのように確保しているのかが明確にされていない。
【０００７】
また、係合筒に設けられているスリットは、長くすると変形しやすいため接合棒の頭部を挿入しやすいが、係合筒の先端が接合棒の係合段部に係合した状態から、接合棒に引張力を作用させると係合筒が変形や座屈しやすく、リング継手に必要な引張性能が得られない。一方、スリットを短くすると接合棒の頭部を挿入することで係合筒が塑性変形してしまい、接合棒の頭部が係合筒の先端を通過しても、スリットを設けた係合筒の先端は元の径まで復元せず、接合棒の係合段部に十分係合しない。この状態から接合棒に引張力を作用させると、接合棒が係合筒から容易に抜けてしまい、やはりリング継手に必要な引張性能が得られない。
【０００８】
このように、係合筒と接合棒がリング継手として必要な引張性能を発揮するためには、係合筒の先端が、接合棒の係合段部に十分係合するよう良好なスプリングバック性能を保持するとともに、変形や座屈の生じにくい耐力を有するよう、係合筒の材質や製造方法、スリット長等の仕様を明確にする必要がある。
【０００９】
本発明は、かかる課題に鑑みなされたものであって、その主な目的は、簡略な構成で安価でありつつ、高い引張性能を有するセグメント用継手金具の製造方法およびセグメント用継手金具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的を達成するため本発明のセグメント用継手金具の製造方法は、セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置され、先端部が基端部より縮径された筒体に、その先端部から基端部に向けて複数のスリットが形成されてなるメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され、先端部に段差部を設けて形成した拡径頭部を備える軸部を有するオス金具とを備え、前記スリットが形成された状態の前記メス金具の先端部に、前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能を確保するセグメント用継手金具の製造方法であって、前記メス金具が、前記オス金具を挿通可能な内径を有する鋼製筒体を、中間部から先端部に向けてテーパーを設ける加工にて漸次縮径し、該先端部の内径を前記オス金具の前記軸部の径と略同径に形成した後、前記スプリングバック性能を確保するための熱処理加工を施し、その後、前記先端部から基端部に向かうスリットを複数形成することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のセグメント用継手金具の製造方法は、前記メス金具を、前記セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に表面を露出させて配置されるリング状の端板と、該端板の裏面に基端部が固定され前記メス金具を内包可能な内径を有するアンカー筒体と、により形成された空間内に該アンカー筒体と離間させた状態で配置し、前記メス金具の基端部を前記端板の裏面に固定することを特徴とする。
【００１２】
本発明のセグメント用継手金具の製造方法によれば、メス金具を製造する工程で熱処理加工を施すことにより、メス金具の高耐力化が図られるとともに、良好なスプリングバック性能を確保することが可能となり、高い引張性能を有するセグメント用継手を製造することが可能となる。また、スリットを形成する加工の前に熱処理加工を終えることにより、メス金具のスリット形成部分における捻じれ等の変形を回避し、スリットを形成する加工の前にテーパーを設ける加工を終えることにより、スリットの幅を均一に形成することができるため、スリットによる欠損を少なくでき、所定の性能を備えたメス金具を、簡略な方法で安価に製造することが可能となる。
【００１３】
本発明のセグメント用継手金具は、セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置されたメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され先端部に段差部を設けて形成された拡径頭部を備える軸部を有するオス金具と、を備えるセグメント用継手金具であって、前記メス金具は、前記オス金具を挿通可能な内径を有する基端部、及び該基端部より縮径されて前記オス金具の前記軸部と略同径の内径を有する先端部を備え、熱処理加工が施された鋼製筒体と、熱処理加工が施された該鋼製筒体の先端部から基端部に向けて形成された複数のスリットと、を備え、前記鋼製筒体の先端部は、熱処理加工により前記スリットが形成された状態で前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能が確保され、前記鋼製筒体の中間部から先端部に向かうテーパー比が、１／５０以上１／２以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明のセグメント用継手金具によれば、経済的で、かつセグメント用継手金具に引張力が作用した際にもメス金具に変形や座屈が生じにくい構造とすることが可能となる。
【００１５】
本発明のセグメント用継手金具は、セグメントのトンネル軸方向に向かい合う端面の一方に設置されたメス金具と、前記向かい合う端面の他方に設置され先端部に段差部を設けて形成された拡径頭部を備える軸部を有するオス金具と、を備えるセグメント用継手金具であって、前記メス金具は、前記オス金具を挿通可能な内径を有する基端部、及び該基端部より縮径されて前記オス金具の前記軸部と略同径の内径を有する先端部を備え、熱処理加工が施された鋼製筒体と、熱処理加工が施された該鋼製筒体の先端部から基端部に向けて形成された複数のスリットと、を備え、前記鋼製筒体の先端部は、熱処理加工により前記スリットが形成された状態で前記オス金具の前記拡径頭部が通過すると原形に復元するスプリングバック性能が確保され、前記メス金具のスリット長が、前記鋼製筒体の鋼管厚の５倍以上５０倍以下であることを特徴とする。
【００１６】
上記のセグメント用継手金具は、オス金具をメス金具に挿入する際の挿入荷重を抑えつつ、セグメント用継手金具に引張力を作用させた際にもメス金具に変形や座屈が生じにくい構造とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】セグメント用継手金具の概略を示す図である。
【図２】メス金具の製造方法を示す図である。
【図３】メス金具にオス金具を挿入する挿入試験の概要を示す図である。
【図４】メス金具にオス金具を挿入する挿入試験の試験結果を示す図である。
【図５】メス金具にオス金具を押し込む押込試験の概要を示す図である。
【図６】メス金具にオス金具を押し込む押込試験の試験結果を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下に、本発明のセグメント用継手金具１の製造方法およびセグメント用継手金具１を、図１〜図６を用いて説明する。
本発明のセグメント用継手金具１は、複数のセグメント１１をトンネル円周方向に接続して形成したセグメントリングをトンネル軸方向に接続するためのリング継手として用いられるものであって、図１（ａ）で示すように、セグメント１１の切羽側端面１１１にオス金具２、坑口側端面１１２にメス金具５がそれぞれ設置されている。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、オス金具２は、基端部に雄ねじが切られた軸部２１と、軸部２１の先端部に形成され、軸部２１より径の大きい拡径頭部２２と、軸部２１と拡径頭部２２との間に形成された段差部２３とを有している。
【００２０】
軸部２１に切られた雄ねじは、インサート３の一方の雌ねじに螺合され、インサート３の他方の雌ねじにはアンカーボルト４が螺合されて、アンカーボルト４とインサート３の一部がセグメント１１に埋設されている。こうしてオス金具２は、セグメント１１の切羽側端面１１１から突出し、かつ着脱自在に設置されている。
【００２１】
一方、図１（ｃ）に示すように、メス金具５は、基端部５１にオス金具２の拡径頭部２２を挿入可能な内径を有するとともに、中間部５２から先端部５３に向けて漸次縮径し、先端部５３にオス金具２の軸部２１と略同径の内径を有する鋼製の筒体よりなる。そして、メス金具５の先端部５３には、基端部５１に向かうスリット５４が複数設けられており、先端部５３における内径の拡大が可能な形状を有している。
【００２２】
メス金具５は、中央にメス金具５の基端部５１と略同径の開口を備えたリング部材よりなる端板６の裏面に基端部５１を固定されており、端板６の裏面から突出するように設置されている。また、端板６の裏面には、メス金具５を内包可能な内径を有するアンカー筒体７の基端部も溶接固定されて一体化されている。したがって、メス金具５は、アンカー筒体７に全体を覆われる状態となっている。
【００２３】
そして、アンカー筒体７の先端部には定着部７１が形成されており、端板６の表面のみがセグメント１１の坑口側端面１１２から露出される状態で、端板６とアンカー筒体７はセグメント１１に埋設されている。こうしてメス金具５は、端板６とアンカー筒体７とにより形成された空間内に配置された状態で、セグメント１１の坑口側端面１１２近傍に埋設されている。
【００２４】
なお、メス金具５と端板６との間には、両者を離間させる方向に大きな力が作用することはないため、メス金具５の基端部５１と端板６の裏面との固定手段は特に限定されるものではなく、例えば、点溶接にて固定するものであってもよい。
【００２５】
上述する構成のセグメント用継手金具１は、向かい合うセグメント１１の一方に設置されたメス金具５に対して他方に設置されたオス金具２の位置合わせを行ったうえで、セグメント１１どうしを当接させるよう押力を作用させる。すると、オス金具２の拡径頭部２２は、端板６の開口を介してメス金具５の基端部５１に挿入し、スリット５４の間隔を広げながらメス金具５の内方を押し進む。
【００２６】
そして、セグメント１１の切羽側端面１１１からオス継手２の段差部２３までの距離と、セグメント１１の坑口側端面１１２からメス金具５の先端部５３までの距離が、略同一に形成されているため、オス金具２の拡径頭部２２がメス金具５の先端部５３を通過すると、図１（ａ）で示すように、向かい合うセグメント１１の坑口側端面１１２と切羽側端面１１１とが当接する。このとき、メス金具５の先端部５３は、スリット５４の間隔を広げられて拡開されていた状態から原形に弾性復元して縮径状態に戻り、オス金具２の段差部２３と当接する。これにより、オス金具２とメス金具５が結合され、向かい合うセグメント１１どうしも結合されることとなる。
【００２７】
ところで、メス金具５が上記の挙動を示すためには、オス金具２の拡径頭部２２が挿入されてスリット５４の間隔を広げられた際にも塑性変形することがなく、オス金具２の拡径頭部２２がメス金具５の先端部５３を通過した際には復元して先端部５３をオス金具２の段差部２３に対して確実に当接させるべく、良好なスプリングバック性能を持たせるよう、メス金具５を製造する必要がある。
【００２８】
そこで、本発明ではメス金具５の製造工程において、図２（ａ）に示すようなメス金具５の原材料である鋼製筒体８に対して熱処理加工を施す工程を追加して、塑性変形することのない良好なスプリングバック性能を確保することとした。
【００２９】
してみると、本発明では、メス金具５を製造するにあたり鋼製筒体８に対して、熱処理を施す加工、鋼製筒体の先端部８３から基端部８１に向けてスリット８４を設ける加工、鋼製筒体８の中間部８２から先端部８３に向けて漸次縮径させるテーパーを設ける加工、の少なくとも３つの加工を施すこととなる。
【００３０】
しかし、一般に鋼材に熱処理を施すと曲り等の熱処理変形が生じることが知られており、スリット８４を設けた後の鋼製筒体８に熱処理加工を施すと、スリット形成部分である先端部８３に捻じれが生じやすい。また、スリット８４を設けた鋼製筒体８にテーパーを設ける加工を施すと、スリット８４の幅が不揃いとなりやすい、といった課題が生じる。
【００３１】
そこで、本発明者らは、上記の課題を解決するために鋭意検討し、その結果、メス金具５を製造する方法として、オス金具２の拡径頭部２２が挿入可能な内径を有する鋼製筒体８を、図２（ｂ）に示すように中間部８２から先端部８３に向けてテーパーを設ける加工にて漸次縮径し、先端部８３を前記オス金具２の軸部２１と略同径の内径に縮径した後、図２（ｃ）に示すように熱処理加工を施し、その後、図２（ｄ）に示すように前記先端部８３から中間部８２に向かうスリット８４を複数形成することとした。
【００３２】
なお、鋼製筒体８にテーパーを設ける加工を施す際の方法は、なんら限定されるものではなく、従来より用いられているいずれの加工方法を採用してもよい。また、熱処理加工の方法も、鋼材を加熱した後に急冷する焼入れを行った後、焼もどしを行い鋼材に硬さと粘り強さを付与する、従来より実施されている方法を採用するものであり、焼入れ時の加熱温度や冷却速度、焼もどし温度等は、鋼製筒体８の材料等に応じて適宜調整すればよい。なお、鋼製筒体８に対して、熱処理加工が可能な材料を採用することは言うまでもない。
【００３３】
上記の製造方法にて製造したメス金具５の性能を把握するべく、図３〜図４に示すような、メス金具５にオス金具２を挿入する挿入試験、及び、図５〜図６に示すような、メス金具５に挿入された状態のオス金具２の拡径頭部２２に押力を作用させる押込試験を行った。なお、参考例として、熱処理加工を施していないメス金具５を別途製作し、同様の試験を行ってその性能を比較した。
【００３４】
挿入試験及び押込試験を行ったメス金具５の供試体は以下の３体であり、いずれも基端部５１の外径５０．８ｍｍ、先端部５３の内径３０．０ｍｍ、鋼管厚４．０ｍｍ、中間部５２から先端部５３に向かうテーパー比１／１２．８、スリット５４の長さ５５ｍｍ（鋼管厚の１３．７５倍）、スリット５４の数量４本に成形されている。
供試体Ａ：ＳＣＭ４３５（機械構造用合金鋼鋼管：クロムモリブデン鋼）
熱処理加工有り、強度区分１０．９相当
供試体Ｂ：ＳＴＫＭ１３Ａ（機械構造用炭素鋼鋼管）
熱処理加工無し
供試体Ｃ：Ｓ４５Ｃ（機械構造用高炭素鋼鋼管）
熱処理加工無し
【００３５】
また、試験に用いたオス金具２は、軸部２１の径３０．０ｍｍ、拡径頭部２２の径３８．０ｍｍ、段差部２３の高さ４．０ｍｍで、材質はＳＣＭ４３５（機械構造用合金鋼鋼管：クロムモリブデン鋼）、熱処理加工有り、強度区分１０．９相当である。
【００３６】
<挿入試験>
まず、図３に挿入試験の試験方法を示す。
挿入試験は、図３（ａ）に示すように、供試体Ａ〜Ｃをメス金具５として用いたセグメント用継手金具１を、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ａ〜Ｃの内周面に当接するまでオス金具２を供試体Ａ〜Ｃに挿入した状態で、圧縮試験機９にセットする。そして、図３（ｂ）に示すように、オス金具２に対して挿入荷重の付与を開始し、圧縮試験機の間隔の変位Δｌを計測する。挿入試験は、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ａ〜Ｃの先端部５３を通過するまで、挿入荷重の付与を行った。
【００３７】
上記の試験方法による挿入試験の結果を図４に示す。
熱処理加工を行った供試体Ａは、図４（ａ）のグラフを見ると、変位が大きくなるに従い、つまり、オス金具２が供試体Ａ内を先端部５３に向けて移動するに従い、挿入荷重が大きくなり、オス金具２が拡径頭部２２にてスリット５４を押し広げながら、２０ｍｍ程度移動している。その後、スリット５４が広がった状態の先端部５３に生じる、スプリングバック性能による元の形状に戻ろうとする力に抗いながら、オス金具２は４０ｍｍ程度まで移動し、４５ｍｍ程度の時点で拡径頭部２２が供試体Ａの先端部５３を通過した様子がわかる。
【００３８】
このように、図４（ａ）に示すグラフにおいて、熱処理加工を行った供試体Ａは、オス金具２の拡径頭部２２が挿入されたことにより、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ａの先端部５３を通過した際には、供試体Ａの先端部５３が復元する様子が再現されている。なお、挿入試験の終了後、供試体Ａの先端部５３が、試験前の形状に復元している状態を目視確認している。
【００３９】
一方、熱処理加工を行っていない供試体Ｂおよび供試体Ｃは、図４（ａ）を見ると、オス金具２が拡径頭部２２にてスリット５４を押し広げつつ５ｍｍ程度まで移動しているものの、それ以降は、挿入荷重が減少しながらもオス金具２は移動し続け、４０ｍｍ以上移動した後に、拡径頭部２２が供試体Ｂおよび供試体Ｃの先端部５３を通過した様子がわかる。
【００４０】
このように、図４（ａ）に示すグラフにおいて、熱処理加工を行っていない供試体Ｂおよび供試体Ｃは、オス金具２の拡径頭部２２がスリット５４の間隔を広げながら５ｍｍ程度移動したところで塑性変形してスリット５４が広がったままの状態となり、その後、供試体Ｂおよび供試体Ｃのスプリングバック性能はほぼ消失している様子が再現されている。
【００４１】
図４（ｂ）で示した挿入試験終了後の供試体Ｂの写真を見ると、供試体Ｂであるメス金具５が塑性変形してスリット５４が開いたままの状態となっており、先端部５３が試験前の外径まで弾性復元していないことが目視確認できる。また、図４（ｃ）で示した挿入試験終了後の供試体Ｃの写真も同様に、供試体Ｃであるメス金具５が塑性変形してスリット５４が開いたままの状態となっていることが目視確認できる。
【００４２】
<押込試験>
次に、図５に押込試験の試験方法を示す。
押込試験は、図５に示すように、供試体Ａ〜Ｃをメス金具５として用いたセグメント用継手金具１を、供試体Ａ〜Ｃとオス金具２が結合した状態で、圧縮試験機９にセットする。そして、オス金具２の拡径頭部２２に対して押込荷重の付与を開始し、圧縮試験機の間隔の変位Δｌを計測する。押込試験は、供試体Ａ〜Ｃとオス金具２の結合状態が失われるまで、押込荷重の付与を行った。
【００４３】
上記の試験方法による押込試験の結果を図６に示す。
熱処理加工を行った供試体Ａは、図６（ａ）のグラフをみると、変位が大きくなるに従い、つまり、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ａに押し込まれるに従い押込荷重が急上昇し、２．５ｍｍ程度押し込まれた時点で挿入荷重が約６００ｋＮと最大になり、その後、挿入荷重がほぼ横ばいのまま４ｍｍ程度まで押し込まれた後、供試体Ａとオス金具２の結合状態が失われた様子がわかる。
【００４４】
図６（ｂ）で示した押込試験終了後の供試体Ａの写真をみると、供試体Ａのスリット５４に開きが認められず、先端部５３の座屈も生じていないことから、供試体Ａは健全な状態であることがわかる。一方で、オス金具２の段差部２３には、角部にめくれ等の塑性変形が認められることから、供試体Ａとオス金具２の結合状態が失われた原因は、供試体Ａではなくオス金具２の塑性変形であることは明らかである。
【００４５】
一方、図６（ａ）を見ると、熱処理加工を行っていない供試体Ｃは、変位が大きくなっても、つまり、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ｂに押し込まれる量が増加しても、押込荷重の上昇量は小さく、１．５ｍｍ程度押し込まれた時点で挿入荷重が約１５０ｋＮと最大となるが、熱処理加工を行った供試体Ａの場合と比較して最大荷重は１/４程度と小さい。その後、挿入荷重が緩やかに減少しながら変位量は大きくなり、押込荷重がほぼ０となる様子がわかる。
【００４６】
同じく熱処理加工を行っていない供試体Ｂにいたっては、押込荷重の最大値が１００ｋＮにも満たないまま、変位のみが大きくなり、押込荷重がほぼ０となる様子がわかる。
【００４７】
図６（ｃ）で示した押込試験終了後の供試体Ｂの写真、及び図６（ｄ）で示した押込試験終了後の供試体Ｃの写真を見ると、供試体Ｂおよび供試体Ｃのスリット５４が大きく開き、オス金具２の拡径頭部２２が供試体Ｂおよび供試体Ｃの内方に没している様子が認められる。したがって、押込荷重を付与した早期の段階で、供試体Ｂおよび供試体Ｃが塑性変形してスリット５４が開いたままとなってオス金具２が抜けてしまい、供試体Ｂおよび供試体Ｃとオス金具２の結合状態が失われた様子がわかる。
【００４８】
以上のとおり、挿入試験の結果から、熱処理加工を行わない供試体Ｂ及び供試体Ｃは、オス金具２が挿入されると塑性変形してスリット５４が広がったままの状態となり、その後、スプリングバック性能はほぼ消失してしまうため、供試体Ｂ及び供試体Ｃの先端部５３とオス金具２の段差部２３とが当接する結合状態を形成できない。
【００４９】
一方、熱処理加工を行った供試体Ａは、オス金具２が挿入されるとスリット５４の間隔が広がるものの塑性変形することなく、先端部５３はスプリングバック性能により弾性復元するため、供試体Ａの先端部５３とオス金具２の段差部２３が当接し、良好な結合状態が得られることは明らかである。
【００５０】
また、押込試験の結果から、結合状態の供試体Ｂ及び供試体Ｃとオス金具２において、オス金具２を供試体Ｂ及び供試体Ｃに押し込むと、供試体Ｂ及び供試体Ｃが塑性変形してスリット５４が開いたままの状態となってオス金具２が抜けてしまうため、結合状態を維持できない。
【００５１】
一方、結合状態の供試体Ａとオス金具２において、オス金具２を供試体Ａに押し込んだ場合にも、供試体Ａは健全な状態であり、オス金具２の塑性変形が生じるまで、結合状態を維持できることは明らかである。
【００５２】
このように、メス金具５を製造する工程で熱処理加工を施すことにより、高耐力化が図られるとともに、良好なスプリングバック性能を確保することができ、セグメント式継手金具に高い引張性能をもたらすことが可能となる。
【００５３】
また、メス金具５を製造するに際し、スリット５４を形成する加工の前に熱処理加工を終えることにより、スリット５４の形成部分である先端部５３に対して捻じれ等の変形を回避することが可能となる。また、スリット５４を形成する加工の前にメス金具５にテーパーを設ける加工を終えることにより、スリット５４の幅を均一に形成することができる。これにより、スリットによる欠損を少なくでき、所定の性能を備えたメス金具を、簡略な方法で安価に製造することが可能となる。
【００５４】
なお、本実施の形態では、メス金具５における中間部５２から先端部５３に向かうテーパーのテーパー比を１/１２．８としたが、必ずしもこの数値に限定されるものではない。発明者の知見から、メス金具５を製造する工程で熱処理加工を施した場合において、テーパー比は１/５０以上１/２以下が好ましく、１/１０が構造的・経済的により好ましい。これは、１/２より大きいと、セグメント用継手金具１に引張荷重を作用させた際に、メス金具５の先端部５３が変形しやすく、１/５０より小さいとメス金具５の先端部５３が変形しにくいものの、メス金具５が長くなり経済性に劣るためである。
【００５５】
また、本実施の形態では、メス金具５のスリット５４の長さを５５ｍｍとし、メス金具５の肉厚の約１４倍に設定したが、必ずしもこの数値に限定されるものではない。発明者の知見から、メス金具５を製造する工程で熱処理加工を施した場合において、スリット長はメス金具５の肉厚の５倍以上５０倍以下が好ましく、メス金具５の鋼管厚の１０倍以上１５倍以下が構造的・経済的により好ましい。これは、５倍より小さいと、オス金具２の拡径頭部２２をメス金具５に挿入した際に、スリット５４が効率よく開かず過大な挿入荷重が必要となり、また、塑性化により十分なスプリングバック性能が得られない。また、５０倍より大きいと、オス金具２の拡径頭部２２をメス金具５に挿入する際の挿入荷重は小さくなるものの、セグメント用継手金具１に引張荷重を作用させた際に、メス金具５の先端５３が座屈しやすいためである。
【００５６】
なお、本発明のセグメント用継手金具１の製造方法およびセグメント用継手金具１は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００５７】
例えば、本実施の形態では、メス金具５に対してスリット５４を４本設けたが、その数量は３本以上であれば、いずれの数量を採用してもよい。
【００５８】
また、メス金具５の原材料となる鋼製筒体８の材質も、ＳＣＭ４３５に限定されるものではなく、熱処理加工が可能な材料であって所望の耐力を得られる材質であれば、いずれを採用してもよい。
【符号の説明】
【００５９】
１      セグメント用継手金具
２      オス金具
２１    軸部
２２    拡径頭部
２３    段差部
３      インサート
４      アンカーボルト
５      メス金具
５１    基端部
５２    中間部
５３    先端部
５４    スリット
６      端板
７      アンカー筒体
７１    定着部
８      鋼製筒体
８１    基端部
８２    中間部
８３    先端部
９      圧縮試験機
１０    引張試験機
１１    セグメント
１１１  切羽側端面
１１２  坑口側端面
【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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