(57)【要約】【課題】  セグメントの引張力をプラグ部材の内部に配置されている伸長部材に支持させることにより、伸長部材の変形性能に基づいた変形性能を備えている継手を提供することを課題としている。【解決手段】  ２体のセグメント２，３の接合部に設けられる継手１であって、雌部材１０と雄部材２０とから構成され、雌部材１０は一方のセグメント２に埋設される筒状部材であり、雄部材は、他方のセグメント３に埋設される筒状部材である外筒部材２１と、基部３２が外筒部材２１に縁切りされた状態で内嵌されているプラグ部材３０と、プラグ部材３０を軸方向に貫通しており、プラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１に定着されているボルト部材（伸長部材）４０とを有し、プラグ部材３０の挿入部３１は、雌部材２０の内部に圧着可能に形成されていることを特徴としている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２体のセグメントの接合部に設けられる継手であって、
一方のセグメントに設けられる雌部材と、他方のセグメントに設けられる雄部材とから構成され、
前記雌部材は、前記一方のセグメントに埋設される筒状部材であり、
前記雄部材は、
前記他方のセグメントに埋設される筒状部材である外筒部材と、
基部が前記外筒部材に縁切りされた状態で内嵌され、挿入部が前記外筒部材から突出している筒状部材であるプラグ部材と、
前記プラグ部材を長軸方向に貫通しており、前記プラグ部材の挿入部及び前記外筒部材に定着されている伸長部材とを有し、
前記プラグ部材の挿入部は、前記雌部材の内部に圧着可能に形成されていることを特徴とする継手。
【請求項２】
前記プラグ部材は、前記挿入部側の端部が閉塞され、前記基部側の端部が開口されている筒状部材であるキャップ部材と、前記キャップ部材の内部に充填されている充填材とから構成され、
前記伸長部材はボルト部材であるとともに、前記外筒部材の基部側の端部には前記ボルト部材を定着させるための定着部材が設けられており、
前記キャップ部材の挿入部側の端部及び前記定着部材から突出している前記ボルト部材の両端部にナット部材が螺着されることにより、前記ボルト部材が前記プラグ部材の挿入部及び前記外筒部材に定着されていることを特徴とする請求項１に記載の継手。
【請求項３】
前記外筒部材の前記定着部材から突出している前記ボルト部材の端部の周囲において、前記定着部材と前記ナット部材との間に、弾性部材が介設されていることを特徴とする請求項２に記載の継手。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２体のセグメントの接合部に設けられる継手に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、２体のセグメントの離間を防止するための継手としては、図６に示すように、一方のセグメント２に埋設されている円筒状部材である雌部材５１と、基部５３が他方のセグメント３に埋設されており、挿入部５２が他方のセグメント３から突出しているプラグ部材５４とから構成され、プラグ部材５４の挿入部５２が雌部材５１の内部に圧着されている継手５０がある。この継手５０におけるプラグ部材５４は、挿入部５２側の端部が閉塞され、基部５３側の端部が開口されている円筒状部材であるキャップ部材５５と、キャップ部材５５の内部に充填されているモルタル５６とから構成されている。また、プラグ部材５４の内部に鋼製の補強部材（図示せず）を軸方向に配置し、この補強部材をプラグ部材５４の挿入部５２及び他方のセグメント３に定着させている構成もある（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３２１３８１４号公報（第１−２頁、第５頁、第１図、第１６図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の継手５０では、以下の問題がある。
継手５０では、プラグ部材５４の外周面と雌部材５１の内周面との摩擦抵抗によって雌部材５１とプラグ部材５４とが結合されることにより、２体のセグメント２，３の離間を防止しており、継手５０の引抜耐力は雌部材５１とプラグ部材５４との摩擦抵抗力によって決定されている。なお、補強部材はプラグ部材５４の挿入部５２及び他方のセグメント３に定着されており、雌部材５１とプラグ部材５４との摩擦抵抗に影響を与えるものではない。したがって、図４のグラフに示すように、セグメント２，３を離間させる方向に作用する引張力（以下、「引張力」ということがある）が摩擦抵抗力よりも大きくなった場合（符号Ａ）には、雌部材５１の内部でプラグ部材５４が摺動することにより引抜耐力が急激に低下し、雌部材５１からプラグ部材５４が離間して結合が解除されてしまう（符号Ｂ）。そのため、継手５０では、最大引抜耐力に到達した後に目開き量が急激に大きくなってしまうという問題がある。また、雌部材５１とプラグ部材５４との摩擦抵抗力に基づいて引抜耐力が決定されているため、引抜耐力にばらつきが生じるとともに、引張力と継手５０の変形量との関係（引張剛性）にばらつきが生じるため、所望の引抜耐力を確実に得ることができないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、セグメントの引張力をプラグ部材の内部に配置されている伸長部材に支持させることにより、伸長部材の変形性能に基づいた変形性能を備えている継手を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、２体のセグメントの接合部に設けられる継手であって、一方のセグメントに設けられる雌部材と、他方のセグメントに設けられる雄部材とから構成され、雌部材は、一方のセグメントに埋設される筒状部材であり、雄部材は、他方のセグメントに埋設される筒状部材である外筒部材と、基部が外筒部材に縁切りされた状態で内嵌され、挿入部が外筒部材から突出している筒状部材であるプラグ部材と、プラグ部材を長軸方向に貫通しており、プラグ部材の挿入部及び外筒部材に定着されている伸長部材とを有し、プラグ部材の挿入部は、雌部材の内部に圧着可能に形成されていることを特徴としている。
【０００６】
ここで、伸長部材の引張剛性は、雌部材とプラグ部材との摩擦抵抗力による引張剛性よりも小さく設定されており、継手に引張力が作用した際に、柔らかい伸長部材が先行して伸長するようになっている。
【０００７】
この発明によれば、プラグ部材を軸方向に貫通している伸長部材は、プラグ部材の挿入部と外筒部材とに定着されているとともに、プラグ部材の基部が外筒部材と縁切りされて摩擦抵抗が小さくなっているため、プラグ部材の挿入部及び外筒部材に作用したセグメントの引張力を伸長部材によって支持することになる。すなわち、伸長部材の変形性能に基づいて継手の目開き量が決定されるため、変形性能が高い伸長部材を用いることによって、継手の許容目開き量を従来の継手よりも大きくすることができる。
また、伸長部材の剛性、変形量、および破断耐力などの性質を容易に把握することができるため、その各数値のばらつきが小さい材質を用いることにより、引抜耐力のばらつきを防止することができる。さらに、伸長部材の材質や太さを調整することにより、所望の引抜耐力を確実に確保することができる。
また、伸長部材をプラグ部材の挿入部及び外筒部材に確実に定着させた状態で、他方のセグメントに雄部材を取り付けることができるため、セグメントの施工時における継手の取り付け作業を簡易化することができる。
【０００８】
なお、セグメントの引張力によって伸長部材が伸長して変形した際に、プラグ部材の内部と伸長部材との付着力が大きい場合には、伸長部材の変形を妨げてしまう場合がある。そのため、プラグ部材の内部に配置されている伸長部材をシース等によって被膜することにより、プラグ部材の内部と伸長部材との付着力を小さくすることが好ましい。
【０００９】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の継手であって、プラグ部材は、挿入部側の端部が閉塞され、基部側の端部が開口されている筒状部材であるキャップ部材と、キャップ部材の内部に充填されている充填材とから構成され、伸長部材はボルト部材であるとともに、外筒部材の基部側の端部にはボルト部材を定着させるための定着部材が設けられており、キャップ部材の挿入部側の端部及び定着部材から突出しているボルト部材の両端部にナット部材が螺着されることにより、ボルト部材がプラグ部材の挿入部及び外筒部材に定着されていることを特徴としている。
【００１０】
この発明によれば、伸長部材であるボルト部材にナット部材を螺着させることにより、伸長部材をプラグ部材の挿入部及び外筒部材に簡易かつ確実に定着させることができる。
【００１１】
また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の継手であって、外筒部材の定着部材から突出しているボルト部材の端部の周囲において、定着部材とナット部材との間に、弾性部材が介設されていることを特徴としている。
【００１２】
この発明によれば、ボルト部材にセグメントの引張力が作用し、ボルト部材が雌部材側に移動した際には、ボルト部材の端部に螺着されたナット部材が定着部材側に移動することにより、弾性部材が定着部材とナット部材との間で弾性変形して、その引張力の一部が弾性部材に吸収されるため、ボルト部材とナット部材だけの構成と比較して、更に継手の変形性能を高めることができる。
なお、弾性部材とは、伸長部材に作用したセグメントの引張力の一部を、弾性変形することによって吸収する部材であり、その形状や材質は限定されるものではなく、例えば、既存の皿バネを用いることができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の継手によれば、伸長部材の変形性能に基づいて継手の目開き量が決定されるため、変形性能が高い伸長部材を用いることにより、継手の許容目開き量を従来の継手よりも大きくすることができる。また、伸長部材の剛性、変形量、および破断耐力などの性質を容易に把握することができるため、引抜耐力のばらつきを防止することができ、所望の引抜耐力を確実に確保することができる。
さらに、伸長部材をプラグ部材の挿入部及び外筒部材に確実に定着させた状態で、他方のセグメントに雄部材を取り付けることができるため、セグメントの施工時における継手の取り付け作業を簡易化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る継手を示した側断面図である。図２は、本発明の実施形態に係る継手を示した図で、雌部材と雄部材とが結合していない状態を示した側断面図である。図３は、本発明の実施形態に係る継手を示した図で、セグメントの引張力が継手に作用した状態を示した側断面図である。図５は、本発明の実施形態に係る継手において、皿バネを備えている構成を示した側断面図である。
【００１５】
まず、本発明の実施形態に係る継手の構成について説明する。
継手１は、図１及び図２に示すように、トンネルの延長方向に連続して設けられている舟形形状等の既存形状である２体のセグメント２，３の接合部（リング間）に設けられたリング継手である。この継手１は、一方のセグメント２に設けられている雌部材１０と、他方のセグメント３に設けられている雄部材２０とから構成されている。
なお、符号４は、２体のセグメント２，３の隙間に設けられている止水用のゴムガスケットであり、従来のシール材と比較して同等以上の止水性を有していながら、反発力が小さいため、通常時に２体のセグメントを離間させようとする引張力の発生を少なくすることができる。
【００１６】
雌部材１０は、一方のセグメント２に埋設されている鋼製の筒体のみからなる円筒状部材であり、接合面側（図１の右側）の開口部１１が一方のセグメント２の接合面に露出するようにして埋設されている。
また、雌部材１０の接合面側の開口部１１は、一方のセグメント２の接合面よりも内部側（図１の左側）に配置され、この開口部１１の周囲には一方のセグメント２の接合面に向けて拡張されるようにして傾斜面が形成されている。
さらに、雌部材１０の接合面側には、ポリエチレン樹脂による緩衝材１２が周設されている。
【００１７】
雄部材２０は、他方のセグメント３に埋設されている鋼製の円筒状部材である外筒部材２１と、基部３２（図１の右側）が外筒部材２１に縁切りされた状態で内嵌され、挿入部３１（図１の左側）が他方のセグメント３から突出している筒状部材であるプラグ部材３０と、プラグ部材３０を長軸方向に貫通している鋼製のボルト部材（請求項における「伸長部材」）４０とを有し、プラグ部材３０の基部３２が外筒部材２１の内部を摺動可能となっている。
【００１８】
また、外筒部材２１は、接合面側の開口部２３が他方のセグメント３の接合面に露出するようにして埋設されており、外筒部材２１の基部側（図１の右側）の開口部には、外筒部材２１よりも大径に形成されている円板状部材である定着部材２２が開口部を閉塞するようにして設けられている。また、定着部材２２には、ボルト部材４０が挿通可能な挿通孔が設けられている。
【００１９】
また、プラグ部材３０は、挿入部３１側の端部が閉塞され、基部３２側の端部が開口されている円筒状部材であるキャップ部材３４と、キャップ部材３４の内部に充填されている無収縮性のモルタル３５（請求項における「充填材」）とから構成され、キャップ部材３４の挿入部３１の外径は、雌部材１０の内径よりも僅かに大きく（例えば１ｍｍ程度）形成されており、雌部材１０の内部に圧着可能となっている。また、キャップ部材３４の挿入部３１側の端部には、ボルト部材４０が挿通可能な挿通孔が設けられている。
【００２０】
また、ボルト部材４０は、プラグ部材３０を軸方向に貫通しており、その両端部はキャップ部材３４及び定着部材２２の各挿通孔から突出した状態となっている。そして、ボルト部材４０の両端部にナット部材４１，４１が螺着されることにより、ボルト部材４０がプラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１に定着されている。すなわち、ナット部材４１，４１を締め込むことにより、ボルト部材４０をプラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１に簡易かつ確実に定着させることができる。また、ボルト部材４０はモルタル３５の内部でシース（図示せず）によって被膜されており、モルタル３５との付着力を生じさせないようになっている。
【００２１】
次に、図２に示すように、他方のセグメント３に雄部材２０を設ける場合は、まず、キャップ部材３４の挿通孔にボルト部材４０を挿通させてキャップ部材３４の内部に配置し、キャップ部材３４の内部にモルタル３５を充填してプラグ部材３０を形成する。続いて、ボルト部材４０が外筒部材２１の定着部材２２の挿通孔を挿通するようにしてプラグ部材３０を外筒部材２１に内嵌させ、ボルト部材４０の両端部にナット部材４１，４１を螺着させて、プラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１の定着部材２２に、ボルト部材４０を定着させる。そして、プラグ部材３０が内嵌されている外筒部材２１を他方のセグメント３に埋設する。これにより、ボルト部材４０をプラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１に確実に定着させた状態で、他方のセグメント３に雄部材２０を取り付けることができるため、セグメント２，３の施工時における継手１の取り付け作業を簡易化することができる。
【００２２】
また、一方のセグメント２の雌部材１０にプラグ部材３０の挿入部３１を挿入して雌部材１０と雄部材２０とを結合させる際に、雌部材１０とプラグ部材３０との軸心がずれてしまった場合であっても、雌部材１０の接合面側の開口部１１の周囲に形成されている傾斜面によって、プラグ部材３０の挿入部３１が案内されて位置が修正されるため、雌部材１０と雄部材２０とを結合させることができる。さらに、雌部材１０の接合面側にはポリエチレン樹脂による緩衝材１２が周設されており、挿入時にプラグ部材３０の挿入部３１が雌部材１０の内周面に衝突してしまった場合であっても、緩衝材１２によって衝撃が緩和されるため、プラグ部材３０及び雌部材１０の破損を防止することができる。
【００２３】
次に、図１に示すように、雌部材１０の内部の基部側に隙間が形成されるようにして、雌部材１０の内部にプラグ部材３０の挿入部３１が内嵌された継手１は、雌部材１０の内周面とプラグ部材３０の挿入部３１の外周面との摩擦抵抗によって、雌部材１０と雄部材２０とが結合された状態を保っている。なお、本発明の継手１では、ボルト部材４０の引張剛性は、雌部材１０とプラグ部材３０との摩擦抵抗力による引張剛性よりも小さく設定されている。
【００２４】
そして、図３に示すように、２体のセグメント２，３を離間させる方向に引張力が作用した場合には、雌部材１０に圧着されているプラグ部材３０の挿入部３１と、外筒部材２１とに引張力が作用することになる。このとき、プラグ部材３０を軸方向に貫通しているボルト部材４０は、プラグ部材３０の挿入部３１と、外筒部材２１とに定着されているとともに、プラグ部材３０の基部３２は外筒部材２１と縁切りされて摩擦抵抗が小さくなっているため、プラグ部材３０の挿入部３１及び外筒部材２１に作用した引張力をボルト部材４０によって支持することになる。さらに、ボルト部材４０の引張剛性は、雌部材１０とプラグ部材３０との摩擦抵抗力による引張剛性よりも小さく設定されているため、柔らかいボルト部材４０が先行して伸長することになる。
【００２５】
また、ボルト部材４０がセグメント２，３の引張力によって伸長して変形することにより、各セグメント２，３の間に隙間が形成された場合には、プラグ部材３０が縁切りされている外筒部材２１の内部で雌部材１０側に摺動することにより、プラグ部材３０の基端面３３と定着部材２２との間に隙間が形成される。なお、ボルト部材４０はシースによって被膜されており、プラグ部材３０のモルタル３５への付着力が小さくなっているため、ボルト部材４０の変形が妨げられることがない。
【００２６】
したがって、本発明の実施形態に係る継手１では、２体のセグメント２，３の引張力をボルト部材４０によって支持させることにより、ボルト部材４０の変形性能に基づいて継手１の目開き量が決定されるため、継手１の許容目開き量を従来の継手よりも大きくすることができる。
【００２７】
また、図４は、本発明の継手１（図１参照）と、伸長部材を備えていない従来の継手５０（図６参照）との引抜耐力を比較したグラフであり、従来の継手５０では、セグメント２，３の引張力が雌部材５１とプラグ部材５４との摩擦抵抗力よりも大きくなった場合に引抜耐力が急激に低下し、雌部材５１からプラグ部材５４が離間して結合が解除されてしまうため、最大引抜耐力に到達した後に目開き量が急激に大きくなってしまう。一方、本発明の継手１では、ボルト部材４０の降伏点Ｃからボルト部材４０の破断点Ｄまで引張耐力が低下しないため、継手１の許容目開き量をボルト部材４０の変形性能に基づいて設定することができ、従来の継手５０と比較して許容目開き量が大きくなっている。すなわち、本発明の継手１では最大引抜耐力に到達した後の変形性能が十分に確保されている。
また、ボルト部材４０の剛性、変形量、および破断耐力などの性質を容易に把握することができるため、その各数値のばらつきが小さい材質を用いることにより、引抜耐力のばらつきを防止することができる。
【００２８】
以上、本発明の好適な実施形態についての一例を説明したが、本発明は前記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、プラグ部材３０の伸長部材はボルト部材４０に限定されるものではなく、例えば、鋼棒部材など十分な耐力を備えた部材を溶接等によって外筒部材２１に定着させてもよい。さらに、外筒部材２１に定着部材２２を設けることなく、ボルト部材４０の一端に外筒部材２１に取り付け可能な支持部を形成することにより、ボルト部材４０を外筒部材２１に直接定着させてもよい。
【００２９】
また、図５に示すように、雄部材２０ａにおける外筒部材２１ａの定着部材２２ａから突出しているボルト部材４０の端部の周囲において、定着部材２２ａとナット部材４１との間に、複数の皿バネ（請求項における「弾性部材」）４２が介設されている継手１ａを構成することができる。
この継手１ａでは、ボルト部材４０と定着部材２２ａとは縁切りされており、ボルト部材４０は定着部材２２ａに対して軸方向に移動可能となっている。また、定着部材２２ａから突出しているボルト部材４０の端部の周囲を覆うようにして、円筒状のカバー部材２２ｂが定着部材２２ａに取り付けられており、ボルト部材４０の端部がカバー部材２２ｂ内に突出した状態となっている。このカバー部材２２ｂは、ボルト部材４０の端部に周設された皿バネ４２およびボルト部材４０の端部に螺着されたナット部材４１を収容可能な大きさに形成されている。
【００３０】
また、継手１ａでは、２枚の皿バネ４２，４２がボルト部材４０の端部に周設されており、隣接する皿バネ４２，４２の各凹部端面が接するようにして、互いに逆方向に向くように配置されている。なお、皿バネ４２の配置および枚数は、この構成に限定されるものではない。ここで、皿バネ４２は、隣接する皿バネ４２を重ね合わせる向きによって、弾性変形性能および荷重に対する抵抗力が変化する。例えば、隣接する皿バネ４２，４２の各凹部端面が接するようにして、互いに逆方向に向くように配置した場合には、弾性変形性能を高めることができ、隣接する皿バネ４２の凸部端面と凹部端面とが接するようにして、同一方向に向くように重ね合わせた場合には、荷重に対する抵抗力を高めることができる。このようにして、各種施工条件に対応させて、皿バネ４２の弾性変形性能および荷重に対する抵抗力を調整することができる。また、逆方向に向けて重ね合わせた皿バネ４２，４２と、同一方向に向くように重ね合わせた皿バネ４２，４２とを組み合せることにより、ボルト部材４０の端部に周設された皿バネ４２全体の弾性変形性能および荷重に対する抵抗力を設定することもできる。
【００３１】
この継手１ａによれば、ボルト部材４０にセグメント２，３の引張力が作用し、ボルト部材４０が雌部材１０側に移動した場合には、ボルト部材４０の端部に螺着されたナット部材４１が定着部材２２ａ側に移動することにより、皿バネ４２，４２が定着部材２２ａとナット部材４１との間で弾性変形して、その引張力の一部が皿バネ４２に吸収されるため、継手１ａの変形性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の実施形態に係る継手を示した側断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る継手を示した図で、雌部材と雄部材とが結合していない状態を示した側断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る継手を示した図で、セグメントの引張力が継手に作用した状態を示した側断面図である。
【図４】本発明の継手と従来の継手との引抜耐力を比較したグラフである。
【図５】本発明の実施形態に係る継手において、皿バネを備えている構成を示した側断面図である。
【図６】従来の継手を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１      継手
２      一方のセグメント
３      他方のセグメント
１０    雌部材
２０    雄部材
２１    外筒部材
３０    プラグ部材
４０    ボルト部材（伸長部材）
４２    皿バネ（弾性部材）
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004360445.tif 000005
【図４】
2004360445.tif 000006
【図５】
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【図６】
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