(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成され、
各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成されること
を特徴とするセグメント。
【請求項２】
複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成され、
各々の前記主桁板は、トンネルの軸方向で前記本体部の両側面に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されて、前記本体部の一方側面に形成される前記嵌合凸部と、前記本体部の他方側面に形成される前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置に形成されること
を特徴とするセグメント。
【請求項３】
各々の前記主桁板は、トンネルの軸方向に隣り合って連結される他のセグメントの前記主桁板が当接された状態で、トンネルの軸方向の外側から内側に向けて凹状となる止水溝が、前記嵌合凸部又は前記嵌合受部からトンネルの法線方向に連続させて形成されること
を特徴とする請求項１又は２記載のセグメント。
【請求項４】
各々の前記主桁板は、トンネルの周方向に対する断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致するように、前記本体部に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されること
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。
【請求項５】
前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板は、トンネルの軸方向で前記鋼殻の外側に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されるとともに、セグメントの周方向断面での中心点に対して点対称に配置されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のセグメント。
【請求項６】
前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられること
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。
【請求項７】
前記鋼殻の内部でトンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着される略平板状の縦リブが設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びる配力筋が、前記縦リブに当接させて、又は、前記縦リブからトンネルの周方向に離間させて設けられること
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。
【請求項８】
前記主桁板は、トンネルの周方向に延びる補強プレートが当接されること
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。
【請求項９】
前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる補強主桁が設けられること
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。
【請求項１０】
前記補強主桁は、トンネルの軸方向の片端部が前記補強主桁に固着されるずれ止め部材が設けられること
を特徴とする請求項９記載のセグメント。
【請求項１１】
複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、
トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、
一対の前記継手板は、トンネルの周方向の一端側に配置された前記継手板となる一端側継手板、及び、トンネルの周方向の他端側に配置された前記継手板となる他端側継手板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの周方向に突出する嵌合凸部が前記一端側継手板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの周方向に陥没する嵌合受部が前記他端側継手板に形成されて、前記一端側継手板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側継手板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの軸方向に連続して形成され、
各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成されること
を特徴とするセグメント。
【請求項１２】
複数の前記セグメントがトンネルの周方向でリング状に連結されたセグメントリングと、トンネルの軸方向に隣り合って連結される他の前記セグメントリングとは、各々の前記セグメントリングの周方向の略全周にわたって、前記嵌合凸部と前記嵌合受部とが互いに嵌合されること
を特徴とする請求項１〜１１の何れか１項記載のセグメント。
【請求項１３】
トンネルの軸方向に隣り合って連結される各々の前記セグメントリングには、トンネルの軸方向の外側から内側に向けて凹状となる止水溝が形成されて、
前記止水溝は、トンネルの軸方向に対して水密的に広がり可能な隙間が設けられ、前記水密的な広がりにおいても、前記嵌合凸部と前記嵌合受部とがトンネルの法線方向で互いに嵌合されること
を特徴とする請求項１２記載のセグメント。
【請求項１４】
前記セグメントは、前記鋼殻で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れかであること
を特徴とする請求項１〜１３の何れか１項記載のセグメント。
【請求項１５】
前記セグメントは、トンネルの法線方向のずれ止め部材が、トンネルの周方向にわたり連続的に設けられるとともに、トンネルの接線方向のずれ止め部材が、トンネルの周方向にわたり断続的に設けられること
を特徴と請求項１〜１４の何れか１項記載のセグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、縦リブを備えた鋼殻とセグメント内に充填されたコンクリートとの一体性を確実に向上させて、合成セグメントの終局耐力を高めることを目的として、特許文献１〜３に開示された合成セグメントが提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された合成セグメントは、主桁に縦リブが固定されて、その縦リブにおけるスキンプレート側端部を通るトンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面に対して、トンネル軸方向の断面視で、前記縦リブにおける少なくとも一つの折れ曲がり部の中心と、前記縦リブのトンネル内空側の端部とが、トンネル半径方向の法線を含むトンネル軸方向に延長する面を挟むように、その面の一方及び他方に配置される。
【０００４】
特許文献２に開示された合成セグメントは、主桁、継手板、スキンプレート及び縦リブにより構成される鋼製系セグメントにおける主桁に、セグメント内において主桁長手方向に間隔をおいて複数の縦リブが固定されて、前記各縦リブに設けられた開孔に渡って棒状鋼材が挿通されるとともに、前記縦リブ及び棒状鋼材を埋め込むようにセグメント内部にコンクリートが充填されることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２９７８１７号公報
【特許文献２】特開２００４−２７０２７６号公報
【特許文献３】特開２０００−２９１３８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、トンネルの軸方向及び周方向に隣り合った他の合成セグメントと互いに連結されることで、トンネルが構築されるものとなる。そして、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板として略平板状の鋼板が用いられる。
【０００７】
このとき、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁及び継手板が略平板状に形成されることから、互いに隣り合って連結される他の合成セグメントとの間で、各々の主桁又は継手板が互いに略平坦面で当接されるものとなる。このため、特許文献１、２に開示された合成セグメントは、各々の主桁又は継手板が略平坦面で当接されるに過ぎないため、互いに連結される合成セグメント間の一体性の向上が課題となっていた。
【０００８】
さらに、地震が発生した場合は、トンネルには周囲の地盤の変形が作用するため、隣り合って連結されるセグメントリングの隙間から漏水を引き起こし、耐久性を著しく損ねる課題があった。
【０００９】
また、特許文献３に開示された合成セグメントは、相対する鋼殻セグメントのトンネル軸方向（セグメントリング間）の連結を、鋼殻側枠のウェブに設けた雄側係合部材と雌側係合部材との止水パッキング（シール材）を介した係合により行うものである。前記係合部を単純に設けることで、互いに連結される合成セグメント間の一体性は向上するものの、セグメントの加工が増加し、製造コストが高いことが課題であった。
【００１０】
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って、その目的とするところは、各々の主桁板又は継手板の高耐力化及び鋼殻と中詰めコンクリートとの一体化の強化を図るとともに、互いに連結される複数のセグメントの一体性を向上させることと製造コストの安価化の両立とを可能とし、さらにはトンネルの耐久性を高めるセグメントを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
第１発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成され、各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成されることを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記主桁板は、トンネルの軸方向の一端側に配置された前記主桁板となる一端側主桁板、及び、トンネルの軸方向の他端側に配置された前記主桁板となる他端側主桁板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの軸方向に突出する嵌合凸部が前記一端側主桁板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの軸方向に陥没する嵌合受部が前記他端側主桁板に形成されて、前記一端側主桁板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側主桁板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの周方向に連続して形成され、各々の前記主桁板は、トンネルの軸方向で前記本体部の両側面に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されて、前記本体部の一方側面に形成される前記嵌合凸部と、前記本体部の他方側面に形成される前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置に形成されることを特徴とする。
【００１４】
第３発明に係るセグメントは、第１発明又は第２発明において、各々の前記主桁板は、トンネルの軸方向に隣り合って連結される他のセグメントの前記主桁板が当接された状態で、トンネルの軸方向の外側から内側に向けて凹状となる止水溝が、前記嵌合凸部又は前記嵌合受部からトンネルの法線方向に連続させて形成されることを特徴とする。
【００１５】
第４発明に係るセグメントは、第１発明〜第３発明の何れかにおいて、各々の前記主桁板は、トンネルの周方向に対する断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致するように、前記本体部に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されることを特徴とする。
【００１６】
第５発明に係るセグメントは、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記一端側主桁板及び前記他端側主桁板は、トンネルの軸方向で前記鋼殻の外側に前記嵌合凸部及び前記嵌合受部が形成されるとともに、セグメントの周方向断面での中心点に対して点対称に配置されることを特徴とする。
【００１９】
第６発明に係るセグメントは、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる複数の主鋼材が設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びて各々の前記主鋼材に当接される配力筋が設けられることを特徴とする。
【００２０】
第７発明に係るセグメントは、第１発明〜第６発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの軸方向の両端部が一対の前記主桁板に固着される略平板状の縦リブが設けられるとともに、トンネルの軸方向に延びる配力筋が、前記縦リブに当接させて、又は、前記縦リブからトンネルの周方向に離間させて設けられることを特徴とする。
【００２２】
第８発明に係るセグメントは、第１発明〜第７発明の何れかにおいて、前記主桁板は、トンネルの周方向に延びる補強プレートが当接されることを特徴とする。
【００２３】
第９発明に係るセグメントは、第１発明〜第８発明の何れかにおいて、前記鋼殻の内部でトンネルの周方向に延びる補強主桁が設けられることを特徴とする。
【００２６】
第１０発明に係るセグメントは、第９発明において、前記補強主桁は、トンネルの軸方向の片端部が前記補強主桁に固着されるずれ止め部材が設けられることを特徴とする。
【００２７】
第１７発明に係るセグメントは、複数連結されることでトンネルが構築されるセグメントであって、トンネルの軸方向の両端部に配置される一対の主桁板と、トンネルの周方向の両端部に配置される一対の継手板とを備え、中詰めコンクリートが内部に充填される鋼殻が一対の前記主桁板及び一対の前記継手板に取り囲まれることで形成されて、一対の前記継手板は、トンネルの周方向の一端側に配置された前記継手板となる一端側継手板、及び、トンネルの周方向の他端側に配置された前記継手板となる他端側継手板に、トンネルの法線方向に延びる本体部が形成されて、前記本体部からトンネルの周方向に突出する嵌合凸部が前記一端側継手板に形成されるとともに、前記本体部からトンネルの周方向に陥没する嵌合受部が前記他端側継手板に形成されて、前記一端側継手板に形成された前記嵌合凸部と前記他端側継手板に形成された前記嵌合受部とが、トンネルの法線方向で互いに略同一の位置にトンネルの軸方向に連続して形成され、各々の前記主桁板は、前記中詰めコンクリートに係止される前記嵌合凸部及び前記嵌合受部の何れか一方又は両方が、トンネルの軸方向で前記鋼殻の内部側にも形成されることを特徴とする。
【００２８】
第１２発明に係るセグメントは、第１発明〜第１１発明の何れかにおいて、複数の前記セグメントがトンネルの周方向でリング状に連結されたセグメントリングと、トンネルの軸方向に隣り合って連結される他の前記セグメントリングとは、各々の前記セグメントリングの周方向の略全周にわたって、前記嵌合凸部と前記嵌合受部とが互いに嵌合されることを特徴とする。
【００２９】
第１３発明に係るセグメントは、第１２発明において、トンネルの軸方向に隣り合って連結される各々の前記セグメントリングには、トンネルの軸方向の外側から内側に向けて凹状となる止水溝が形成されて、前記止水溝は、トンネルの軸方向に対して水密的に広がり可能な隙間が設けられ、前記水密的な広がりにおいても、前記嵌合凸部と前記嵌合受部とがトンネルの法線方向で互いに嵌合されることを特徴とする。
【００３０】
第１４発明に係るセグメントは、第１発明〜第１３発明の何れかにおいて、前記セグメントは、前記鋼殻で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れかであることを特徴とする。
【００３１】
第１５発明に係るセグメントは、第１発明〜第１４発明の何れかにおいて、前記セグメントは、トンネルの法線方向のずれ止め部材が、トンネルの周方向にわたり連続的に設けられるとともに、トンネルの接線方向のずれ止め部材が、トンネルの周方向にわたり断続的に設けられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
第１発明〜第１４発明によれば、一対の主桁板の各々の嵌合凸部と嵌合受部とが、法線方向で互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向に連結される複数のセグメントの一体性を向上させることが可能となる。また、第１発明〜第１４発明によれば、各々の主桁板に所定の断面形状のセグメント形鋼が用いられて、嵌合凸部及び嵌合受部が形成されることで、各々の主桁板の面外方向及び面内方向の剛性が向上して、各々の主桁板の高耐力化を図ることが可能となる。
また、第１発明によれば、鋼殻の内部側でも嵌合凸部又は嵌合受部が中詰めコンクリートに係止されることで、鋼殻の内部に充填される中詰めコンクリートと鋼殻との一体性を向上させることが可能となる。また、第１発明によれば、中詰めコンクリートが鋼殻から抜け出し、供用中のトンネル内空へ落下することを防げることから、安全性を高めることが可能になる。
【００３４】
第２発明によれば、鋼殻の内部側でも嵌合凸部及び嵌合受部が中詰めコンクリートに係止されることで、鋼殻の内部に充填される中詰めコンクリートと鋼殻との一体性を向上させることが可能となる。また、第２発明によれば、略同一形状のセグメント形鋼が各々の主桁板として用いられて、主桁板となるセグメント形鋼の共通化を図ることで、セグメントの製作コストを低減することが可能となる。
【００３５】
特に、第３発明によれば、地山側から地下水圧が作用した後の状態で、シール材が止水溝に密着して挟み込まれることで、密着したシール材で地下水等の浸入が確実に遮断されるため、複数のセグメントの連結箇所での止水性能を著しく向上させることが可能となる。また、第３発明によれば、嵌合凸部又は嵌合受部から法線方向に連続させて、軸方向に凹状となる止水溝が形成されることで、独立した止水構造を設けることによるセグメントの製作コストの増大を回避することが可能となる。
【００３６】
特に、第４発明によれば、主桁板となるセグメント形鋼の断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致することで、セグメント形鋼の組立加工が大幅に削減されるだけでなく、高い水準の品質及び寸法精度も確保することが可能となる。
【００３７】
特に、第５発明によれば、一端側主桁板及び他端側主桁板が、セグメントの周方向断面での中心点に対して点対称に配置されることで、主桁板となるセグメント形鋼の共通化を図り、セグメントの製作コストを低減することが可能となる。
【００４０】
特に、第６発明によれば、鋼殻の内部で周方向に延びる複数の主鋼材と、軸方向に延びて各々の主鋼材に当接される配力筋とが設けられて、複数の主鋼材を配力筋で一体化することで、複数の主鋼材及び配力筋が埋め込まれた中詰めコンクリートの補強を実現して、セグメントに負荷される大深度での高荷重にも対応することが可能となる。
【００４１】
特に、第７発明によれば、配力筋が縦リブから離間させて設けられることで、複数の縦リブの間が配力筋で補強されて、中詰めコンクリートに耐力の低い箇所が形成されることを回避することが可能となる。また、第７発明によれば、配力筋が縦リブに当接させて設けられることで、主鋼材、配力筋、縦リブ及び主桁板を簡便に固着させて、一体性の高いセグメントを提供することが可能となる。
【００４３】
特に、第８発明によれば、主桁板等となるセグメント形鋼に当接させて補強プレートが設けられることで、セグメント形鋼の面外方向及び面内方向の剛性を向上させて、各々の主桁板の高耐力化を図ることが可能となる。
【００４４】
特に、第９発明によれば、Ｈ形鋼、ＣＴ形鋼又は所定の断面形状のセグメント形鋼の補強主桁が鋼殻の内部に設けられることで、補強主桁への確実な荷重伝達を実現して、幅広のセグメントにも対応することが可能となる。
【００４５】
特に、第１０発明によれば、鋼殻の内部で中詰めコンクリートにずれ止め部材が埋め込まれて係止されることで、中詰めコンクリートと鋼殻とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
【００４６】
特に、第１１発明によれば、一対の継手板の各々の嵌合凸部と嵌合受部とが、法線方向で互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、周方向に連結される複数のセグメントの一体性を向上させることが可能となる。
【００４７】
特に、第１２発明によれば、セグメントをリング状に組み立てて形成するトンネル軸方向に隣接するセグメントリングにおいて、隣接するセグメントリング間における突出する嵌合凸部と嵌合受部との間で嵌合されるため、地震が発生した場合においてもトンネルは周囲の地盤の変形に追従して変形し、耐久性を向上させることが可能となる。
【００４８】
特に、第１３発明によれば、セグメントをリング状に組み立てて形成するトンネル軸方向に隣接するセグメントリングにおいて、隣接するセグメントリング間における突出する嵌合凸部と嵌合受部との間で嵌合され、セグメントリングに設けられた止水溝には、軸方向に対して水密的に広がり可能な隙間が設けられるため、地震が発生した場合においてもトンネルは周囲の地盤の変形に追従して変形し、隣り合って連結されるセグメントリングの隙間からの漏水が防止され、耐久性を向上させることが可能となる。
【００４９】
特に、第１４発明によれば、トンネルに作用する荷重に応じてずれ止め部材を適宜設置することで、鋼殻で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れにも構成でき、セグメントに要求される耐荷性能に応じて合理的な構造仕様とすることが可能となる。
【００５０】
特に、第１５発明によれば、トンネルに作用する荷重に応じてずれ止め部材を適宜設置することで、鋼殻で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れにも構成でき、土水圧が作用するトンネル法線方向のずれ止めを連続的に設けることで、鋼殻とコンクリートとを強固に一体化できる。また、トンネル接線方向のずれ止めを断続的に設けることで、セグメントに要求される耐荷性能に応じて耐力向上効果が得られるため、合理的な構造仕様とすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】本発明を適用したセグメントで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を示す斜視図である。
【図３】本発明を適用したセグメントの主桁板を示す周方向の拡大正面図である。
【図４】本発明を適用したセグメントで主桁板として非対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた状態を示す周方向の正面図である。
【図５】本発明を適用したセグメントで主桁板として線対称に形成されたセグメント形鋼が用いられた状態を示す周方向の正面図である。
【図６】本発明を適用したセグメントに用いられるセグメント形鋼で図心位置と重心位置とが略一致する状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図７】本発明を適用したセグメントに用いられるセグメント形鋼の変形例で図心位置と重心位置とが略一致する状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる頭付スタッドのずれ止め部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鋼板のずれ止め部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鋼板の補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる鉄筋又は棒鋼の補強部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる複数の主鋼材及び配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１３】本発明を適用したセグメントに設けられる複数の主鋼材及び配力筋を示す周方向の正面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで地山側のスキンプレートに当接させた縦リブを示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートから離間させた縦リブを示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで縦リブから離間させた配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１７】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートから離間させた縦リブに当接される配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１８】（ａ）は、本発明を適用したセグメントでスキンプレートに当接させた縦リブに当接される配力筋を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図１９】本発明を適用したセグメントに設けられる縦リブ、複数の主鋼材及び配力筋を示す周方向の正面図である。
【図２０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで三角リブの配置を示す側面図であり、（ｂ）は、その周方向の正面図である。
【図２１】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる補強プレートを示す側面図であり、（ｂ）は、その周方向の正面図である。
【図２２】（ａ）は、線対称の主桁板でウェブの内側の補強プレートを示す正面図であり、（ｂ）は、その外側の補強プレートを示す正面図であり、（ｃ）は、その外側及び内側の補強プレートを示す正面図である。
【図２３】（ａ）は、線対称の主桁板でフランジの地山側の補強プレートを示す正面図であり、（ｂ）は、その地山側及び内空側の補強プレートを示す正面図であり、（ｃ）は、そのフランジ及びウェブに設けられる補強プレートを示す正面図である。
【図２４】（ａ）は、非対称の主桁板で複数のセグメントが連結される状態を示す正面図であり、（ｂ）は、線対称の主桁板で連結された状態を示す正面図であり、（ｃ）は、非対称の主桁板と線対称の主桁板とで連結された状態を示す正面図である。
【図２５】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる略Ｈ形状の補強主桁を示す正面図であり、（ｂ）は、その略Ｔ形状の補強主桁を示す正面図であり、（ｃ）は、その主桁板と略同一形状の補強主桁を示す正面図である。
【図２６】本発明を適用したセグメントでずれ止め部材が設けられる補強主桁を示す正面図である。
【図２７】本発明を適用したセグメントが軸方向に複数連結された状態を示す正面図である。
【図２８】本発明を適用したセグメントが軸方向に複数連結された状態の変形例を示す正面図である。
【図２９】本発明を適用したセグメントの各々の主桁板が軸方向に当接された状態を示す周方向の拡大正面図である。
【図３０】（ａ）は、本発明を適用したセグメントで地下水圧が作用する前の止水溝を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その地下水圧が作用した後の止水溝を示す拡大正面図である。
【図３１】本発明を適用したセグメントで嵌合凸部又は嵌合受部から独立して形成された止水溝を示す拡大正面図である。
【図３２】（ａ）は、本発明を適用したセグメントに設けられる法線方向及び周方向のずれ止め部材を示す側面図であり、（ｂ）は、その底面図である。
【図３３】本発明を適用したセグメントでずれ量と製作難度との関連性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００５２】
以下、本発明を適用したセグメント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。
【００５３】
本発明を適用したセグメント１は、図１に示すように、複数のセグメント１がトンネル７の軸方向Ｘ及び周方向Ｙで連結されることで、トンネル７が構築されるものである。
【００５４】
トンネル７は、シールド工法等により地山等を掘削して形成された掘削穴、又は、地山等を開削して形成された開削穴に設けられる。トンネル７は、例えば、軸方向Ｘで略円筒形状に形成されるものであるが、これに限らず、略角筒形状等に形成されてもよい。
【００５５】
トンネル７は、複数のセグメント１が周方向Ｙに連結されて、セグメントリング７０が構築される。また、トンネル７は、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘに連結されることで、トンネル７の延長方向となる軸方向Ｘで略円筒形状等に形成されるものとなる。
【００５６】
トンネル７は、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘに連結されることで、トンネル７の半径方向となる法線方向Ｚで、地山側Ｚ１と内空側Ｚ２とを隔てるように構築されるものとなり、法線方向Ｚの内空側Ｚ２に所定の内部空間Ｓが確保される。
【００５７】
本発明を適用したセグメント１は、図２に示すように、軸方向Ｘの両端部に配置される一対の主桁板３と、周方向Ｙの両端部に配置される一対の継手板４とを備える。
【００５８】
本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘに所定の間隔を空けて、一対の主桁板３が互いに略平行に配置される。また、本発明を適用したセグメント１は、周方向Ｙに所定の間隔を空けて、一対の継手板４が互いに傾斜等するように配置される。
【００５９】
本発明を適用したセグメント１は、主桁板３の周方向Ｙの両端部が、継手板４の軸方向Ｘの両端部と互いに接合されることで、軸方向Ｘ及び周方向Ｙに所定の間隔を空けた一対の主桁板３及び一対の継手板４に四方を取り囲まれた略箱状の鋼殻６が形成される。
【００６０】
本発明を適用したセグメント１は、一対の主桁板３及び一対の継手板４に取り囲まれることで、中詰めコンクリート６０が内部６ａに充填される鋼殻６が形成される。本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、法線方向Ｚで地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の何れか一方又は両方に、鋼殻６の内部６ａを覆うようにスキンプレート５が設けられる。
【００６１】
本発明を適用したセグメント１は、特に、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が各々の主桁板３として用いられて、このセグメント形鋼２が周方向Ｙに湾曲等させて形成される。また、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、各々の継手板４として、このセグメント形鋼２が湾曲等させることなく用いられてもよい。
【００６２】
各々の主桁板３は、図３に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、周方向Ｙに対する断面方向で、法線方向Ｚに延びる本体部２０と、軸方向Ｘに凸状の嵌合凸部２１と、軸方向Ｘに凹状の嵌合受部２２とが形成される。
【００６３】
各々の主桁板３は、法線方向Ｚに延びる本体部２０に、本体部２０から軸方向Ｘの外側Ａに突出する嵌合凸部２１が形成されるとともに、嵌合凸部２１よりも軸方向Ｘの内側Ｂに配置される嵌合受部２２が形成される。
【００６４】
各々の主桁板３は、必要に応じて、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が、断面略円弧状等の湾曲面２ａが形成されて湾曲状となる。また、各々の主桁板３は、必要に応じて、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が、断面略平坦状等の平坦面２ｂが形成されて平坦状となる。
【００６５】
ここで、一対の主桁板３は、図４に示すように、軸方向Ｘの一端側に配置される主桁板３が一端側主桁板３１となるとともに、軸方向Ｘの他端側に配置される主桁板３が他端側主桁板３２となり、一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが一対の主桁板３となる。
【００６６】
一端側主桁板３１は、鋼殻６の内部６ａの反対側となる軸方向Ｘの外側Ａに向けて突出して、湾曲状の嵌合凸部２１が形成されるとともに、湾曲状の嵌合凸部２１よりも鋼殻６の内部６ａ側となる軸方向Ｘの内側Ｂに、平坦状の嵌合受部２２が形成される。
【００６７】
他端側主桁板３２は、鋼殻６の内部６ａの反対側となる軸方向Ｘの外側Ａに向けて突出して、平坦状の嵌合凸部２１が形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部２１よりも鋼殻６の内部６ａ側となる軸方向Ｘの内側Ｂに、湾曲状の嵌合受部２２が形成される。
【００６８】
一対の主桁板３は、軸方向Ｘの両端部に配置される一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の各々に、法線方向Ｚに延びる本体部２０が形成される。このとき、一対の主桁板３は、本体部２０から軸方向Ｘに突出する嵌合凸部２１が一端側主桁板３１に形成されるとともに、本体部２０から軸方向Ｘに陥没する嵌合受部２２が他端側主桁板３２に形成される。
【００６９】
一対の主桁板３は、一端側主桁板３１の湾曲状の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。また、一対の主桁板３は、一端側主桁板３１の平坦状の嵌合受部２２と、他端側主桁板３２の平坦状の嵌合凸部２１とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。
【００７０】
各々の主桁板３は、図３に示すように、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、軸方向Ｘで本体部２０の両側面の各々に、湾曲状又は平坦状の嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。
【００７１】
このとき、各々の主桁板３は、例えば、本体部２０の一方側面２０ａに、湾曲状の嵌合凸部２１及び平坦状の嵌合受部２２が形成されるとともに、本体部２０の他方側面２０ｂに、平坦状の嵌合凸部２１及び湾曲状の嵌合受部２２が形成される。
【００７２】
各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの湾曲状の嵌合凸部２１と、他方側面２０ｂの湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。また、各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの平坦状の嵌合受部２２と、他方側面２０ｂの平坦状の嵌合凸部２１とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される。
【００７３】
各々の主桁板３は、法線方向Ｚで本体部２０の両端部の各々で、本体部２０の両側面の各々に、湾曲状の嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が１箇所に形成されるとともに、平坦状の嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が１箇所に形成される。
【００７４】
各々の主桁板３は、図４に示すように、軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２が、一対の主桁板３の各々に共通して用いられる。このとき、各々の主桁板３は、本体部２０の一方側面２０ａの嵌合凸部２１と、本体部２０の他方側面２０ｂの嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で湾曲状又は平坦状に形成されるものとなる。
【００７５】
各々の主桁板３は、これに限らず、図５に示すように、軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２が、一対の主桁板３の各々に用いられてもよい。このとき、セグメント形鋼２は、軸方向Ｘに延びる一対のフランジ２５と、法線方向Ｚに延びるウェブ２６とを組み合わせて、法線方向Ｚに延びる本体部２０が形成される。
【００７６】
各々の主桁板３は、軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２が用いられる場合に、一対のフランジ２５の各々の両側端に、平坦状等の嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。このとき、一対の主桁板３は、特に、一端側主桁板３１の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に周方向Ｙに連続して形成される。
【００７７】
各々の主桁板３は、図３に示すように、周方向Ｙに対する断面方向で、セグメント形鋼２の図心位置と重心位置とが略一致するように、法線方向Ｚで本体部２０の両端部の各々で、本体部２０の両側面の所定の位置に、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成される。ここで、重心位置は、周方向Ｙに対する断面方向に関し、軸方向Ｘ、法線方向Ｚに対する幾何学的寸法の釣り合い点を指す。また、図心位置は、周方向Ｙに対する断面方向に関し、軸方向Ｘ、法線方向Ｚに対する断面１次モーメントの釣り合い点を指す。
【００７８】
セグメント形鋼２は、図６に示すように、法線方向Ｚの全高Ｈ又は軸方向Ｘの全幅Ｗに対して、図心位置と重心位置との軸方向Ｘのずれ量Δが８％以下となるときに、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。セグメント形鋼２は、全高Ｈ又は全幅Ｗに対して、図心位置と重心位置とのずれ量Δが、特に、３％以下となることが望ましい。
【００７９】
セグメント形鋼２は、例えば、法線方向Ｚの全高Ｈ＝２２５ｍｍ、軸方向Ｘの全幅Ｗ＝３８ｍｍとする。このとき、セグメント形鋼２は、図６（ａ）に示すように、軸方向Ｘのずれ量Δ＝０．０５５ｍｍとすると、軸方向Ｘの全幅Ｗに対して、軸方向Ｘのずれ量Δが０．１４％（＝０．０５５／３８×１００）となるとともに、法線方向Ｚのずれ量Δ＝０ｍｍであるから、法線方向Ｚの全高Ｈに対して、法線方向Ｚのずれ量Δが０％となるため、図心位置と重心位置とが略一致する。
【００８０】
軸方向Ｘのずれ量のみを示せば、セグメント形鋼２は、図６（ｂ）に示すように、ずれ量Δ＝０．１６０ｍｍ、図６（ｃ）に示すように、ずれ量Δ＝０．２８６ｍｍ、図６（ｄ）に示すように、ずれ量Δ＝１．８２８ｍｍの場合の何れについても、ずれ量Δが８％以下となる。また、セグメント形鋼２は、図７（ａ）に示すように、ずれ量Δ＝０．５２７ｍｍ、図７（ｂ）に示すように、ずれ量Δ＝０．９２３ｍｍの場合の何れについても、ずれ量Δが８％以下となることで、図心位置と重心位置とが略一致するものとなる。なお、セグメント形鋼２は、図７（ｃ）、図７（ｄ）に示すように、ずれ量Δ≒０．０００ｍｍとすることもできる。
【００８１】
本発明を適用したセグメント１は、図８、図９に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定のずれ止め部材６１が設けられる。ずれ止め部材６１は、軸方向Ｘの一方の片端部のみが各々の主桁板３に溶接等で固着されるとともに、軸方向Ｘの他方の片端部が鋼殻６の内部６ａに延びて配置されて、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００８２】
ずれ止め部材６１は、図８に示すように、頭付スタッドが用いられるほか、図９に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられて、一対の主桁板３の各々で、法線方向Ｚの２段程度に亘って、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント１は、ずれ止め部材６１が中詰めコンクリート６０に埋め込まれて係止されて、中詰めコンクリート６０と鋼殻６とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。
【００８３】
鋼殻６の内部６ａに設けられるずれ止め部材６１は、主に鋼殻６と中詰めコンクリート６０とをトンネル接線方向に一体化させることを目的に設けられるものである。このとき、本発明を適用したセグメント１は、トンネル外力が作用した場合にも、鋼殻６と中詰めコンクリート６０との間でトンネル接線方向にずれ変形を生じさせる挙動に対して、このずれ変形を略同一状態として、いわゆる一体はり構造の挙動を確保できる。そして、この両者間のずれ変形に抵抗するずれ止め剛性は、トンネル外力に応じてずれ止め部材６１の数量で適宜調整可能となる。トンネル接線方向に対するずれ止め剛性は、セグメント１の外力に対する法線方向Ｚの剛性を飛躍的に高める効果があり、トンネルセグメントの高耐力化、高剛性化を生み、結果的にトンネルセグメントの薄壁化を図ることができる。その結果、大深度トンネルへの適用や、トンネル外径の縮小化に寄与するものとなる。
【００８４】
本発明を適用したセグメント１は、図１０、図１１に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定の補強部材６２が設けられる。補強部材６２は、軸方向Ｘの両端部が一対の主桁板３に溶接等で固着されて、鋼殻６の内部６ａで一対の主桁板３に架設された状態で、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００８５】
補強部材６２は、図１０に示すように、略平板状に形成された鋼板等が用いられるほか、図１１に示すように、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼が用いられて、法線方向Ｚの２段程度に亘って、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。本発明を適用したセグメント１は、補強部材６２が架設されることで、中詰めコンクリート６０の高耐力化と、主桁板３への確実な荷重伝達とを実現して、幅広のセグメント１にも対応することが可能となる。
【００８６】
本発明を適用したセグメント１は、図１２に示すように、鋼殻６の内部６ａで周方向Ｙに延びる複数の主鋼材６３が設けられるとともに、軸方向Ｘに延びて各々の主鋼材６３に当接される配力筋６４が設けられる。複数の主鋼材６３は、各々に異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、軸方向Ｘの６箇所程度に断続的に設けられる。
【００８７】
配力筋６４は、異形鉄筋等の鉄筋又は棒鋼等が用いられて、図１３に示すように、複数の主鋼材６３を取り囲むように設けられる。配力筋６４は、図１３（ａ）に示すように、法線方向Ｚで地山側Ｚ１の端部がフック状に形成されてもよく、図１３（ｂ）に示すように、地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の主鋼材６３を全周で取り囲むように形成されてもよい。
【００８８】
本発明を適用したセグメント１は、複数の主鋼材６３を配力筋６４で一体化することで、複数の主鋼材６３及び配力筋６４が埋め込まれた中詰めコンクリート６０の補強を実現して、セグメント１に負荷される大深度での高荷重にも対応することが可能となる。
【００８９】
本発明を適用したセグメント１は、図１４〜図１８に示すように、鋼殻６の内部６ａに所定の縦リブ６５が設けられる。縦リブ６５は、略平板状に形成された鋼板が用いられて、軸方向Ｘの両端部が一対の主桁板３に溶接等で固着されて、鋼殻６の内部６ａで一対の主桁板３に架設された状態で、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。
【００９０】
縦リブ６５は、略平板状に形成された鋼板が法線方向Ｚに延びて配置されて、周方向Ｙの４箇所程度に断続的に設けられる。このとき、配力筋６４は、特に、図１６に示すように、縦リブ６５から周方向Ｙに離間させて設けられてもよく、図１７、図１８に示すように、周方向Ｙの両側から縦リブ６５に当接させて設けられてもよい。
【００９１】
本発明を適用したセグメント１は、図１６に示すように、配力筋６４が縦リブ６５から離間させて設けられることで、複数の縦リブ６５の間が配力筋６４で補強されて、中詰めコンクリート６０に耐力の低い箇所が形成されることを回避することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント１は、図１７、図１８に示すように、配力筋６４が縦リブ６５に当接させて設けられることで、主鋼材６３、配力筋６４、縦リブ６５及び主桁板３を簡便に固着させて、一体性の高いセグメント１を提供することが可能となる。
【００９２】
配力筋６４は、周方向Ｙの両側から縦リブ６５に当接させて設けられる場合に、図１９（ａ）に示すように、地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の複数の主鋼材６３を取り囲むことで、縦リブ６５の上下端部と配力筋６４とで主鋼材６３を法線方向Ｚに挟み込んで拘束する。さらに、配力筋６４は、図１９（ｂ）に示すように、法線方向Ｚの端部を周方向Ｙに折り曲げて、配力筋６４の折り曲げた端部が縦リブ６５の上端部に引っ掛けられてもよい。
【００９３】
本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａを覆うように、略平板状の鋼板等を湾曲させたスキンプレート５が地山側Ｚ１に設けられる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、図１５に示すように、法線方向Ｚで縦リブ６５の地山側Ｚ１の上端部が、スキンプレート５から法線方向Ｚに離間させて設けられて、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成される。
【００９４】
本発明を適用したセグメント１は、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成されることで、中詰めコンクリート６０となるフレッシュコンクリートを鋼殻６の内部６ａに充填するときに、フレッシュコンクリートが隙間Ｇを通過できるものとなる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、フレッシュコンクリートの流動性を隙間Ｇで確保して、鋼殻６の内部６ａへの充填性を向上させることが可能となる。
【００９５】
また、本発明を適用したセグメント１は、スキンプレート５と縦リブ６５との間に所定の隙間Ｇが形成されることで、スキンプレート５と縦リブ６５とが互いに離間するものとなるが、スキンプレート５と主桁板３との接合箇所付近に、図２０に示すように、適宜、両者を接続する三角リブ、四角リブ又は台形リブ６６等の補強材を配置することで、接合箇所付近の剛性が高まるため、セグメント１の性能を向上させる効果が期待できる。なお、三角リブ、四角リブ又は台形リブ６６等の補強材は、縦リブ６５の有無によらずに適宜配置されて、セグメント１の性能向上を図ることができる。
【００９６】
本発明を適用したセグメント１は、図２１に示すように、セグメント形鋼２を周方向Ｙに湾曲等させた形状に合わせて、周方向Ｙに湾曲等して延びる補強プレート６７が主桁板３に当接される。補強プレート６７は、主に、略平板状に形成された鋼板等が用いられて、周方向Ｙの延長を１ｍ程度以上確保しながら、図示しないセグメント継手用の貫通孔が適宜形成されて、軸方向Ｘの片側面が主桁板３に溶接等で固着された状態で設けられる。
【００９７】
補強プレート６７は、セグメント形鋼２の本体部２０の略平坦状に形成された片側面に当接される。このとき、補強プレート６７は、一対の主桁板３の両方に当接させて設けられるほか、一対の主桁板３の何れか一方にのみ当接させて設けられてもよい。また、補強プレート６７は、一対の継手板４の何れか一方又は両方に当接させて設けられてもよい。
【００９８】
なお、補強プレート６７は、各々のセグメント１における周方向Ｙの全長に設けられてもよいし、周方向Ｙの所定の部分にのみ設けられてもよい。
【００９９】
補強プレート６７は、例えば、非対称に形成されたセグメント形鋼２が主桁板３として用いられる場合には、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２の各々で、軸方向Ｘの内側Ｂに設けられる。また、補強プレート６７は、図２２に示すように、線対称に形成されたセグメント形鋼２が主桁板３として用いられる場合には、軸方向Ｘの外側Ａ及び内側Ｂの何れか一方又は両方でウェブ２６に当接させて設けられる。
【０１００】
また、補強プレート６７は、図２３に示すように、線対称に形成されたセグメント形鋼２が主桁板３として用いられる場合には、法線方向Ｚで地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の何れか一方又は両方でフランジ２５に当接させて設けられてもよい。このとき、補強プレート６７は、図２３（ａ）に示すように、例えば、地山側Ｚ１のみに設けられ、又は、図２３（ｂ）に示すように、地山側Ｚ１及び内空側Ｚ２の両方に設けられて、スキンプレート５の軸方向Ｘの両端部が補強プレート６７に固着されてもよい。また、補強プレート６７は、図２３（ｃ）に示すように、フランジ２５及びウェブ２６の両方に設けられてもよい。
【０１０１】
本発明を適用したセグメント１は、図２４に示すように、主桁板３等となるセグメント形鋼２に当接させて補強プレート６７が設けられることで、セグメント形鋼２の面外方向及び面内方向の剛性等を向上させて、各々の主桁板３の高耐力化を図ることが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント１は、図２４（ａ）に示すように、非対称のセグメント形鋼２が用いられて複数のセグメント１が連結される場合には、軸方向Ｘの内側Ｂに補強プレート６７が設けられるものの、図２４（ｃ）に示すように、非対称のセグメント形鋼２と線対称のセグメント形鋼２とを組み合わせる場合には、非対称のセグメント形鋼２の外側Ａに補強プレート６７が設けられてもよい。
【０１０２】
本発明を適用したセグメント１は、図２５に示すように、鋼殻６の内部６ａで周方向Ｙに湾曲等して延びる補強主桁６８が設けられる。補強主桁６８は、周方向Ｙに対する断面形状が略Ｈ形状又は略Ｔ形状等となって、スキンプレート５から鋼殻６の内部６ａに突出させて設けられた状態で、中詰めコンクリート６０に埋め込まれる。なお、補強主桁６８は、非対称に形成されたセグメント形鋼２が主桁板３として用いられる場合のほか、線対称に形成されたセグメント形鋼２が主桁板３として用いられる場合にも設けられる。
【０１０３】
補強主桁６８は、図２５（ａ）に示すように、周方向Ｙに対する断面形状が略Ｈ形状のＨ形鋼等が用いられるほか、図２５（ｂ）に示すように、周方向Ｙに対する断面形状が略Ｔ形状のＣＴ形鋼等が用いられる。また、補強主桁６８は、図２５（ｃ）に示すように、周方向Ｙに対する断面形状が各々の主桁板３と略同一形状となったセグメント形鋼２等が用いられてもよい。
【０１０４】
補強主桁６８は、図２６（ａ）、図２６（ｂ）に示すように、略Ｈ形状又は略Ｔ形状となる場合には、スキンプレート５から法線方向Ｚに延びるウェブ部６８ａに、軸方向Ｘの両側方又は片側方に突出して延びるフランジ部６８ｂが形成される。このとき、補強主桁６８は、必要に応じて、軸方向Ｘの片端部が補強主桁６８のウェブ部６８ａに固着される鋼板等のずれ止め部材６１が設けられてもよい。また、補強主桁６８は、図２６（ｃ）に示すように、主桁板３と略同一形状となる場合には、軸方向Ｘの片端部がセグメント形鋼２の略平坦状に形成された片側面に固着されるずれ止め部材６１が設けられてもよい。
【０１０５】
本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａに補強主桁６８が設けられることで、補強主桁６８への確実な荷重伝達を実現して、幅広のセグメント１にも対応することが可能となる。また、本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａで中詰めコンクリート６０にずれ止め部材６１が埋め込まれて係止されることで、中詰めコンクリート６０と鋼殻６とのずれ止め機能を発揮することが可能となる。ここで、ずれ止め部材６１は、略平板状に形成された鋼板が用いられるほか、頭付スタッド等が用いられる。
【０１０６】
なお、本発明を適用したセグメント１は、必要に応じて、図８〜図２６に示す鋼殻６の内部６ａ等で、ずれ止め部材６１、補強部材６２、主鋼材６３、配力筋６４、縦リブ６５、台形リブ６６、補強プレート６７及び補強主桁６８が適宜組み合わされた状態で、中詰めコンクリート６０が充填されるものとなる。
【０１０７】
本発明を適用したセグメント１は、図２７に示すように、所定のセグメント１の一端側主桁板３１に、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の他端側主桁板３２が当接されて、複数のセグメント１が互いに連結されるものとなる。
【０１０８】
本発明を適用したセグメント１は、図２７（ａ）に示すように、図４に示す軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々に共通して略同一形状のものとして用いることで、複数のセグメント１が互いに連結される。
【０１０９】
また、本発明を適用したセグメント１は、これに限らず、図２７（ｂ）に示すように、図５に示す軸方向Ｘで線対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々に用いることで、複数のセグメント１が互いに連結されてもよい。
【０１１０】
さらに、本発明を適用したセグメント１は、図２７（ｃ）に示すように、図４に示す非対称に形成されたセグメント形鋼２と、図５に示す線対称に形成されたセグメント形鋼２とを組み合わせて用いることで、複数のセグメント１が互いに連結されてもよい。
【０１１１】
なお、本発明を適用したセグメント１は、図２８に示すように、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の主桁板３が当接された状態で、一端側主桁板３１に形成された嵌合凸部２１と、他のセグメント１の他端側主桁板３２に形成された嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に周方向Ｙに連続して形成されてもよい。このとき、本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘに隣り合って連結される各々のセグメント１において、軸方向Ｘの両端部の主桁板３の断面形状を統一させて、主桁板３の断面形状を１種類で済ませることができる。
【０１１２】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、主桁板３の断面形状が１種類で済むので、主桁板３の製造において製造治具を少なくできることから、製造コストを抑えることが可能となる。また、本発明を適用したセグメント１は、組立時においても主桁板３の向きを統一できるので、組立時の材料管理や組立手間も少なく済ませることが可能となる。
【０１１３】
また、本発明を適用したセグメント１は、主桁板３として図７（ｂ）に示すセグメント形鋼２を採用した場合に、図２８（ａ）に示すように、一端側主桁板３１及び他端側主桁板３２が、セグメント１の周方向Ｙの断面での中心点に対して点対称に配置される。このとき、本発明を適用したセグメント１は、中詰めコンクリート６０に係止される嵌合凸部２１が法線方向Ｚの両端部に配置されるため、中詰めコンクリート６０を法線方向Ｚに挟み込む効果が得られ、鋼殻６と中詰めコンクリート６０とをより強固に一体化することができる。さらに、中詰めコンクリート６０と当接する面の嵌合凸部２１が、主桁板３の法線方向Ｚの両端部のみに配置されるため、図１４〜図２４に示す縦リブ６５等の補強材の配置が容易となり、セグメント１の製作コストを低減することが可能となる。
【０１１４】
ここで、本発明を適用したセグメント１は、図２９に示すように、軸方向Ｘの両端部で各々の主桁板３が互いに当接されて、一方の主桁板３の嵌合凸部２１が他方の主桁板３の嵌合受部２２に嵌合されることで、複数のセグメント１が互いに連結されるものとなる。
【０１１５】
このとき、本発明を適用したセグメント１は、特に、一端側主桁板３１の湾曲状の嵌合凸部２１と、他端側主桁板３２の湾曲状の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成されることで、湾曲状の嵌合凸部２１が嵌合受部２２に確実に嵌め込まれる。さらに、本発明を適用したセグメント１は、他端側主桁板３２の平坦状の嵌合凸部２１も、一端側主桁板３１の平坦状の嵌合受部２２に確実に嵌め込まれる。
【０１１６】
本発明を適用したセグメント１は、各々の主桁板３に所定の断面形状のセグメント形鋼２が用いられて、互いに対応する形状で湾曲状等に形成された嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が、一対の主桁板３の各々に形成されて確実かつ強固に嵌合するものとなる。本発明を適用したセグメント１は、特に、一対の主桁板３の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、軸方向Ｘに連結される複数のセグメント１の一体性を向上させることが可能となる。
【０１１７】
また、本発明を適用したセグメント１は、一対の主桁板３の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されて確実に嵌合されることで、複数のセグメント１の現場での組立てを容易に実施することが可能となる。さらに、本発明を適用したセグメント１は、複数のセグメント１の現場での組立容易性が向上することで、複数のセグメント１の一体性を確実に向上させて、互いに連結される複数のセグメント１の地震時の高耐久性も実現することが可能となる。
【０１１８】
本発明を適用したセグメント１は、図６、図７に示すセグメント形鋼２を各々の主桁板３に用いることで、図２９に示すように、中詰めコンクリート６０に係止される嵌合凸部２１及び嵌合受部２２の何れか一方又は両方が、鋼殻６の内部６ａ側に配置される本体部２０の側面にも形成される。これにより、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２が鋼殻６の内部６ａ側で中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６の内部６ａに充填される中詰めコンクリート６０と鋼殻６との一体性を向上させることが可能となる。
【０１１９】
本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が、各々の主桁板３で鋼殻６の内部６ａの反対側に配置される何れか一方の側面のみに形成されるだけでなく、鋼殻６の内部６ａ側に配置される何れか他方の側面にも形成されるものとなる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａ側でも嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６の内部６ａに充填される中詰めコンクリート６０と鋼殻６との一体性を向上させることが可能となる。
【０１２０】
また、本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６の内部６ａ側でも嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が中詰めコンクリート６０に係止されることで、鋼殻６と中詰めコンクリート６０とが法線方向Ｚに対して一体化されて、トンネル外力に対する鋼殻６の法線方向Ｚのたわみと中詰めコンクリート６０のたわみが略同一状態となり、いわゆる重ねはり構造の挙動を確保することができる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２と中詰めコンクリート６０との係止部分が周方向Ｙに連続して形成されることで、ずれ止め機能の剛性が極めて高くなり、一体化の効果が格段に高まるものとなる。そして、本発明を適用したセグメント１は、トンネル外力が作用した場合にも、中詰めコンクリート６０がトンネル内部に剥落することを抑止する効果が得られるため、トンネル構造の安全性に大きく寄与するものとなる。
【０１２１】
また、本発明を適用したセグメント１は、図４に示すように、軸方向Ｘで非対称に形成されたセグメント形鋼２を、一対の主桁板３の各々で互いに略同一形状のものとして共通して用いることができる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、略同一形状のセグメント形鋼２が各々の主桁板３として用いられることで、主桁板３となるセグメント形鋼２の共通化を図り、セグメント１の製作コストを低減することが可能となる。
【０１２２】
本発明を適用したセグメント１は、特に、図３０に示すように、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の他端側主桁板３２が、所定のセグメント１の一端側主桁板３１に当接された状態で、軸方向Ｘに凹状となる止水溝２３が形成される。
【０１２３】
止水溝２３は、軸方向Ｘで一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが互いに当接された状態で、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から法線方向Ｚに連続させて、軸方向Ｘの外側Ａから内側Ｂに向けて断面略Ｓ字状に湾曲するように凹状に形成される。
【０１２４】
止水溝２３は、図３０（ａ）に示すように、断面略Ｓ字状に湾曲するように形成されることで、比較的大きな間隙となる拡幅部２３ａと、比較的小さな間隙となる狭小部２３ｂとが形成される。止水溝２３は、地山側Ｚ１から地下水圧が作用する前の状態で、ゴム製等のシール材２４が拡幅部２３ａに嵌装されるものとなる。
【０１２５】
止水溝２３は、図３０（ｂ）に示すように、地山側Ｚ１から地下水圧が作用することで、地山側Ｚ１から内空側Ｚ２へ地下水等が浸入しようとして、地下水等の水圧でシール材２４が押圧Ｐされる。このとき、シール材２４は、拡幅部２３ａから狭小部２３ｂに飛び出すように変形して、比較的小さな間隙の狭小部２３ｂに密着するように挟み込まれる。
【０１２６】
本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘで一端側主桁板３１と他端側主桁板３２とが互いに当接されて、地山側Ｚ１から地下水圧が作用した後の状態で、比較的小さな間隙の狭小部２３ｂにシール材２４が密着して挟み込まれる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、密着したシール材２４で地下水等の浸入が確実に遮断されるため、複数のセグメント１の連結箇所での止水性能を著しく向上させることが可能となる。
【０１２７】
また、本発明を適用したセグメント１は、嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から法線方向Ｚに連続させて、軸方向Ｘに凹状となる止水溝２３が形成されるため、独立した止水構造をセグメント１に設けることが不要となる。これにより、本発明を適用したセグメント１は、独立した止水構造を不要とすることで、止水構造を設けるためのセグメント１の製作コストを抑制することが可能となる。
【０１２８】
また、本発明を適用したセグメント１は、図３１に示すように、止水溝２３が嵌合凸部２１又は嵌合受部２２から独立して形成されて、かつ、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメント１の止水溝２３と法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成される場合に、シール材２４の幅を自由に選択することが可能となり、さらに、軸方向Ｘに隣り合う２枚のシール材２４が重なり合って地下水圧に抵抗することで、高い止水性能を発揮することが可能となる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、軸方向Ｘで本体部２０の両側面に凹状となる止水溝２３が形成されて、本体部２０の外側Ａで凹状となる止水溝２３と、本体部２０の内側Ｂで凹状となる止水溝２３とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に形成されてもよい。本発明を適用したセグメント１は、止水溝２３を両面に設けておくことで、内側Ｂの止水溝２３による中詰めコンクリート６０との一体性が飛躍的に向上するだけでなく、主桁板３の形状が対称形となって製造効率が飛躍的に向上して、同時に止水機能の代わりにずれ止めの機能を兼用させることが可能となる。
【０１２９】
ここで、図１に示す複数のセグメント１が周方向Ｙでリング状に連結されたセグメントリング７０と、軸方向Ｘに隣り合って連結される他のセグメントリング７０とは、図２９に示すように、各々のセグメントリング７０の周方向Ｙの略全周にわたって、各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが互いに嵌合される。
【０１３０】
また、軸方向Ｘに隣り合って連結される各々のセグメントリング７０には、軸方向Ｘに凹状となる止水溝２３が形成される。そして、この止水溝２３には、図３０に示すように、軸方向Ｘに対してシール材２４が水密的に広がり可能な隙間が設けられ、この水密的に広がり可能な隙間に法線方向Ｚで連続する部分においても、嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが法線方向Ｚで互いに嵌合される。
【０１３１】
このように、本発明を適用したセグメント１は、図１に示すように、複数のセグメント１がリング状に組み立てられたセグメントリング７０同士が、周方向Ｙの全長にわたって嵌合されて、図２９に示すように、止水溝２３には水密的に広がる隙間が設けられている。また、止水溝２３には、図３０に示すように、シール材２４が装着される。地震が発生した際には、トンネル７は地盤の変形に追従して変形するため、トンネル７自体が軸方向Ｘに伸縮したり、法線方向Ｚにずれたりする。そして、トンネル７自体が軸方向Ｘに伸長した場合、セグメントリング７０間に目開きをおこす力が作用するため、セグメント１に応力が集中し、また、目開きの隙間から周囲の土砂や地下水が浸入しようとする。
【０１３２】
本発明を適用したセグメント１は、止水溝２３に水密的に広がる隙間が設けられることで、目開きをおこそうとする力が作用した際には隙間が広がるように挙動することから、セグメント１における応力集中が緩和される。仮に目開きが発生した場合でも、図３０に示すように、２段に設けられたシール材２４により止水できるため、周囲の土砂や地下水の浸入を防ぐことができる。また、周囲の土水圧に対しては、図１に示すように、強固なセグメントリング７０で抵抗するため、トンネル７の強度は高い。さらに、トンネル７の周囲の地盤の変形によりセグメントリング７０同士が法線方向Ｚにずれた場合でも、図３０に示す嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが噛み合うため、隣接するセグメントリング７０同士が外れることはない。
【０１３３】
本発明を適用したセグメント１は、鋼殻６で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れかとして用いられる。このとき、本発明を適用したセグメント１は、図３２に示すように、鋼殻６の内部６ａにずれ止め部材６１が設けられて、鋼殻６とコンクリートとのずれに対するずれ止め性能を可変的に設定し、適宜、一体化することができる。一般的に、鋼殻６とコンクリートとで構成される鋼コンクリートセグメントは、一体化の性能に応じて、鋼殻６で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントに分類される。そして、この分類はトンネル７やセグメント１に対する要求性能により適宜使い分けられているが、本発明を適用したセグメント１は、ずれ止め部材６１を適宜設けることで、どの分類の形態にも自由に設定できるため、合理的な設計を可能とし、セグメント１のコストの最適化が可能になる。
【０１３４】
本発明を適用したセグメント１は、法線方向Ｚにずれ止め性能を発揮する法線方向Ｚのずれ止め部材６１が、主桁板３に沿って湾曲等させた状態で、周方向Ｙにわたり連続的に設けられる。また、本発明を適用したセグメント１は、接線方向（周方向Ｙ）にずれ止め性能を発揮する周方向Ｙのずれ止め部材６１が、周方向Ｙにわたり断続的に設けられて、例えば、各々の主桁板３の周方向Ｙの４箇所程度に配置される。
【０１３５】
このとき、本発明を適用したセグメント１は、法線方向Ｚ及び接線方向（周方向Ｙ）に対するずれ止め性能を発揮するずれ止め部材６１を別々に設置することができる。そして、法線方向Ｚに対するずれ止め部材６１は、周囲の地盤から作用する土水圧を確実に伝達する必要があるため、鋼殻６とコンクリートとを強固に一体化しなければならず、周方向Ｙにわたり連続的に設置されることで、確実に荷重を伝達することが可能となる。これに対して、接線方向（周方向Ｙ）のずれ止め部材６１は、地盤から伝達された荷重を周方向Ｙに向かいさらに伝達する過程で、鋼殻６とコンクリートとにその荷重を配分する役割を果たす。このため、接線方向（周方向Ｙ）のずれ止め部材６１は、適宜の箇所で周方向Ｙにわたり断続的に設けられることで、セグメント１の各分類において要求される耐荷性能に応じたセグメント１の性能を合理的に構成することが可能になる。
【０１３６】
本発明を適用したセグメント１は、図３〜図７に示すように、各々の主桁板３に所定の断面形状のセグメント形鋼２が用いられて、嵌合凸部２１及び嵌合受部２２が形成されることで、各々の主桁板３の面外方向及び面内方向の剛性が向上する。これにより、本発明を適用したセグメント１は、各々の主桁板３の面外方向及び面内方向の剛性を向上させて、各々の主桁板３の高耐力化を図ることが可能となる。
【０１３７】
本発明を適用したセグメント１は、図２に示すように、各々の主桁板３と同様に、必要に応じて、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２を、各々の継手板４として用いてもよい。各々の継手板４は、図６、図７に示すセグメント形鋼２を用いることで、周方向Ｙの一端側に配置される一端側継手板４１の嵌合凸部２１と、周方向Ｙの他端側に配置される他端側継手板４２の嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置に軸方向Ｘに連続して形成される。
【０１３８】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、一対の継手板４の各々の嵌合凸部２１と嵌合受部２２とが、法線方向Ｚで互いに略同一の位置で対応する形状に形成されることで、周方向Ｙに連結される複数のセグメント１の一体性を向上させることが可能となる。なお、本発明を適用したセグメント１は、例えば、主桁板３及び継手板４の何れか一方においてのみ、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられてもよい。
【０１３９】
本発明を適用したセグメント１は、特に、一対の主桁板３及び一対の継手板４の両方において、所定の断面形状で形成されたセグメント形鋼２が用いられることで、図１に示すように、複数のセグメント１が軸方向Ｘ及び周方向Ｙで一体的に連結される。このとき、本発明を適用したセグメント１は、複数のセグメント１が周方向Ｙで一体的に連結されてセグメントリング７０が構築されるとともに、複数のセグメントリング７０が軸方向Ｘで一体的に連結されてトンネル７が構築されるものとなる。
【０１４０】
ここで、セグメント１は、図２に示すように、複数の部材の組立工程において、一般的に、鋼板、形鋼等の切断、切削、曲げ加工、溶接等の多様な加工を実施する必要がある。そして、セグメント１は、加工後の製品として、幅、高さ、捻じれ、曲がり等の寸法精度を許容範囲内に収める必要があるものの、各々の部材の強度及び成分等が異なることから、寸法精度の管理が経験によるところが多く、極めて困難を要していた。
【０１４１】
特に、セグメント１の主桁板３は、土水圧等の外荷重に対して抵抗する際の主要部材であり、セグメント１の鋼殻６の外周に配置されるため、品質及び寸法精度として高い水準が要求されている。このため、本発明を適用したセグメント１は、図６、図７に示すように、特に、セグメント形鋼２の全高Ｈ又は全幅Ｗに対して図心位置と重心位置とのずれ量Δを８％以下として、図心位置と重心位置とが略一致するものとする。
【０１４２】
ここで、主桁板３の図心位置と重心位置との軸方向Ｘ（法線方向Ｚ）のずれ量Δが大きいと、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形が大きくなり、セグメント１の所要の寸法精度を確保することが難しくなる。一方、主桁板３の軸方向Ｘ（法線方向Ｚ）の全幅Ｗ（全高Ｈ）が大きいと、主桁板３の剛性が大きくなり、曲げ加工や溶接加工に伴う反り、ねじれなどの変形に対する抵抗性が高まり、セグメント１の所要の寸法精度を確保することが容易になる。
【０１４３】
製作難度を示す指標として、全高Ｈ又は全幅Ｗに対する図心位置と重心位置とのずれ量Δを採用すると、ずれ量Δが大きいほど反り、ねじれ変形は大きくなり、製作難度が上がることになる。本発明の発明者は、図３３に示すように、これまでの種々の製作実績により、ずれ量Δが８％以下であれば、簡易な矯正で高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であり、さらにずれ量Δが３％以下であれば、矯正の必要なくより高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能であることを見出した。なお、ずれ量Δが８％を超えると、通常の矯正で所要の寸法精度を確保することは極めて困難となり、大規模な冶具による加工が必要となるため、組立加工費を大幅に増加させることになる。
【０１４４】
これにより、本発明を適用したセグメント１は、セグメント形鋼２の断面方向で、図心位置と重心位置とが略一致することで、セグメント形鋼２の組立加工が大幅に削減されるだけでなく、高い水準の品質及び寸法精度も確保することが可能となる。そして、本発明を適用したセグメント１は、特に、セグメント形鋼２の図心位置と重心位置とのずれ量Δを３％以下としたとき、より高い水準の品質及び寸法精度を確保することが可能となる。
【０１４５】
本発明を適用したセグメント１の基本思想は、法線方向Ｚのずれ止め剛性を相対的に大きく設定して、トンネル崩壊等の極限的リスクを回避することに重点を置きつつ、図８、図９に示すトンネル接線方向のずれ止め部材６１等を適宜設けることで、トンネルに作用する外力に適切に抵抗するトンネルセグメント構造を提供することにある。さらに、この基本思想に加えて、周方向Ｙに連続する嵌合凸部２１及び嵌合受部２２を主桁板３に形成することで、嵌合機能、止水機能だけでなく、ずれ止め機能を付与することを同時に達成することを可能にしている。しかも、安価に製造するために主桁板３の凹凸形状の配置を工夫することで、低コストと多機能性とを両立させることを可能にしている。
【０１４６】
本発明を適用したセグメント１は、図２９に示すように、セグメントリング７０同士の間には隙間があるので、軸方向Ｘには柔構造で蛇腹のようになるため、トンネルの応力が集中しない。しかし、外圧に対してはセグメントリング７０で抵抗できるので強度は高い。しかも、法線方向Ｚには嵌合して止水できるため、漏水を防止できるものとなり、トンネルの耐久性が向上する。
【０１４７】
本発明を適用したセグメント１は、図３２に示すように、トンネル７に作用する荷重に応じて、ずれ止め部材６１を適宜設置することで、鋼殻６で補強された鉄筋コンクリート製セグメント、コンクリート中詰め鋼製セグメント、簡易合成セグメント、及び合成セグメントの何れにも構成できるため、合理的な設計を可能として、合理的な構造仕様のセグメント１を提供できることから、セグメント１のコストの最適化が可能になる。
【０１４８】
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。
【符号の説明】
【０１４９】
１      ：セグメント
２      ：セグメント形鋼
２ａ    ：湾曲面
２ｂ    ：平坦面
２０    ：本体部
２０ａ  ：一方側面
２０ｂ  ：他方側面
２１    ：嵌合凸部
２２    ：嵌合受部
２３    ：止水溝
２３ａ  ：拡幅部
２３ｂ  ：狭小部
２４    ：シール材
２５    ：フランジ
２６    ：ウェブ
３      ：主桁板
３１    ：一端側主桁板
３２    ：他端側主桁板
４      ：継手板
４１    ：一端側継手板
４２    ：他端側継手板
５      ：スキンプレート
６      ：鋼殻
６ａ    ：内部
６０    ：中詰めコンクリート
６１    ：ずれ止め部材
６２    ：補強部材
６３    ：主鋼材
６４    ：配力筋
６５    ：縦リブ
６６    ：台形リブ
６７    ：補強プレート
６８    ：補強主桁
６８ａ  ：ウェブ部
６８ｂ  ：フランジ部
７      ：トンネル
７０    ：セグメントリング
Ａ      ：外側
Ｂ      ：内側
Ｘ      ：軸方向
Ｙ      ：周方向
Ｚ      ：法線方向
【図１】
0006780469.tif 000002
【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】
0006780469.tif 000008
【図８】
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【図９】
0006780469.tif 000010
【図１０】
0006780469.tif 000011
【図１１】
0006780469.tif 000012
【図１２】
0006780469.tif 000013
【図１３】
0006780469.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
0006780469.tif 000018
【図１８】
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【図１９】
0006780469.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
0006780469.tif 000022
【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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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
0006780469.tif 000030
【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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