(57)【要約】【課題】セグメントに埋設されたソケットに継手ピンを挿入するセグメントの軸方向継手において、継手ピン挿入時にセグメントコンクリートにクラックが生ずるのを防止する。【解決手段】樹脂製ソケット成形体本体３０の外周と、鉄筋４１をアンカーとしてコンクリート中に埋設された鋼管４０の内面との間に、樹脂５０を介在させたソケットとする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の多数の円周凸条を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記ソケットは、樹脂製ソケット成形体本体と、鋼管ならびに前記ソケット成形体本体外周と前記鋼管内面との間に介装した介在樹脂とからなることを特徴とするセグメントの軸方向継手。
【請求項２】
前記介在樹脂はエポキシ樹脂を主剤とする樹脂であることを特徴とする請求項１記載のセグメントの軸方向継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントの軸方向継手に関する。
【０００２】
【従来の技術】
トンネルライニング用のプレキャストコンクリートセグメントの隣接セグメント同士の軸方向継手は、ボルトによる締結、くさびを利用した締結、雄雌の精密嵌合による締結、ほぞによる締結等がある。
【０００３】
これらの従来のコンクリートセグメントの軸方向継手は、これを取り付けたり、締め上げるために、セグメントに切欠きを設けたり、各種の複雑な部品を埋め込んだり組み立てたりする必要があり手間が掛かるものであった。また軸方向継手の配置を正確に位置決めする必要があり、芯合わせに手間が掛かるという問題があった。このような手間を避けるために、継手部品同士に移動代を設けると、締結力が低下する他に、シール性が不完全となるなどの問題があった。またこれら従来の軸方向継手構造を形成するためには型枠が複雑となり、手間が掛かると共に高価となるという問題があった。
【０００４】
このような問題点を解決したコンクリートセグメントの軸方向継手として、
（ａ）一端側に溝断面が矩形の螺旋溝を有し他端側に溝断面が三角形の抜け止め螺旋溝を有する継手ピン
（ｂ）一方のセグメント内に埋設され前記螺旋溝に螺合する螺旋部材
（ｃ）他方のセグメント内に埋設され前記抜け止め溝部が嵌入する樹脂製ソケット
から構成されたコンクリートセグメントの軸方向継手がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
この軸方向継手は、軸方向に隣接する一方のセグメントに予め螺旋部材を埋設しておき、この螺旋部材に継手ピンの基部の雄ねじを螺合して固定し、他方のセグメントの端面にこの継手ピンと対向させて樹脂製ソケットを埋設し、継手ピンを樹脂製ソケットに挿入して隣接するセグメントを連結するものである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５２７９３号公報（第２−４頁、図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上記軸方向継手は、セグメントを容易に連結することができ、またセグメントを互いに押圧すると、継手ピンがガイドとなってセグメントの芯出しを高精度で行うことができ、優れた継手である。しかし、継手ピンを樹脂製ソケットに挿入する時、挿入荷重が大きい領域では、継手ピンの円周凸条の頂部がソケットの内面に深く食い込むことにより、ソケットに無理な力がかかり、コンクリート表面にクラックが入ることがある。これを防止するため、従来、セグメントのコンクリート中に埋設される樹脂製ソケットの外周にコイルを巻いたり、補強筋を配筋したりしていた。コイルや補強筋はクラック発生を抑制する効果はあるが、必ずしも完全にはクラックを防止できない。よって、これらを補完する効果的な方策が望まれていた。
【０００８】
本発明は上記問題点を解決したセグメントの軸方向継手を開発し、これを提供することを目的とするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので、一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に断面が三角形状の多数の円周凸条を有する継手ピンと、他方のセグメントに埋設され前記継手ピンの先端側の部分を挿入するソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記ソケットは、樹脂製ソケット成形体本体と鋼管ならびにソケット成形体本体外周と前記鋼管内面との間に介装した介在樹脂とからなることを特徴とするセグメントの軸方向継手である。前記介在樹脂としてはエポキシ樹脂を主剤とする樹脂が強度が大きく、鋼管及びソケットとなじみがよく好適である。
【００１０】
本発明は、コンクリートセグメントの軸方向継手であって、継手ピンが樹脂製ソケット内に挿入されて結合される形式の継手のソケットの形状を規定するものである。ソケットには、断面が三角形のリング状の円周凸条、又は螺旋凸条（以下、円周凸条で代表させる）を有する継手ピンが挿入され、この継手ピンの円周凸条はソケットの内面を押圧して変形させ、継手ピンの円周溝内に進入させる。このことによって、継手ピンの円周凸条がソケットから抜けるのを防止し、抜け止めの作用をする。このようなソケットが変形するときに、ソケットの外面がコンクリートに引張応力を与え、コンクリートにひび割れ等が発生する。本発明は、鋼管内にソケットを内蔵させることにより、コンクリートにひび割れが生ずるのを防止する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００１２】
図１０はコンクリートセグメント１００の例を示す斜視図である。コンクリートセグメント１００は、円弧板状をなし、円周継手１０６でリング状にトンネル内で組み立て、トンネル内面をライニングする。孔１０７はこの円周継手を緊結するための孔である。次いで次のリングを組み立て、軸方向継手１０５でリング同士を連結する。
【００１３】
図９はこのようにして連結された実施例の隣接セグメント１００ａ、１００ｂの軸方向継手の断面図を示すものである。継手ピン１０は一方のセグメント１００ａ中に埋設された螺旋部材２０に基部をねじ込んで固定し、他方のセグメント１００ｂ中に埋設された樹脂製ソケット３０内に先端側を挿入してセグメント１００ａ、１００ｂを連結している。図７において，１０２ａ、１０２ｂは鉄筋，１０３ａ、１０３ｂはシールパッキングである。
【００１４】
図５はこの軸方向継手部分の組立状態を拡大して示したものである。軸方向継手は、継手ピン１０と螺旋部材２０と樹脂製ソケット３０とから構成されている。図６、図７、図８は図５の組立前の状態の部材を示すものである。
【００１５】
図６に示すように、一方のセグメント１００ａ内に埋設されている螺旋部材２０は、継手ピン１０の螺旋溝１２に螺合するものであり、コンクリート内に埋め込まれ、その内側は中空孔２１となっている。その口元２３は、ラッパ状をなしている。
【００１６】
図７に示すように、他方のセグメント１００ｂ内に埋設された樹脂製ソケット３０は、前記継手ピン１０の抜け止め溝を有する挿入部１４が嵌入する孔３１を備えている。樹脂製ソケット３０は、外面がコンクリート中にしっかりと固定されるように、円周溝３３を形成しており、孔３１の口元は拡大したラッパ状部３２となっている。
【００１７】
図８は継手ピン１０を示している。継手ピン１０は、基部側は螺旋溝１２を有する丸棒１１であり、他端側（先端側）は螺旋状の抜け止め溝又は多数の円周溝１５を有する挿入部１４であり、丸棒１１と挿入部１４とを連結部で連結したものである。
【００１８】
図１は本発明の実施例のセグメントの軸方向継手のソケットの全体構造を示す（ａ）側面図、（ｂ）正面図である。実施例のソケットは、樹脂製ソケット成形体本体３０と、鋼管４０ならびにソケット成形体本体３０の外周と鋼管４０の内面との間に介装したエポキシ樹脂を主剤とする介在樹脂５０とから構成されている。鋼管４０は、鉄筋４１を溶接４２で取り付けてコンクリート内に保持する。ソケット成形体本体３０は、内面に継手ピンを挿入する孔を備え、外周には螺旋状のリブ９０を備え、引抜き荷重に耐えるようになっている。
【００１９】
ソケットに継手ピンを挿入したとき無理な力がソケット本体に作用しても鋼管内の樹脂が変形し、鋼管はほとんど変形しないのでコンクリートにクラック等の発生するおそれがない。
【００２０】
図２は、図１の鉄筋４１の代わりにフランジ４３を備えた実施例である。フランジ４３は鋼管４０の端部に溶接４４等によって取り付けられている。
【００２１】
図３は、ソケット成形体本体３０を示す側面図である。内部に孔３１を備え、外周に螺旋状リブ９０としてのコイル３３を備えて、この外周部が鋼管内に充填樹脂を介して固定されている。なお、口元に拡大部３２を形成している。
【００２２】
図４に示す実施例のソケットについて試験を行った。
【００２３】
本発明のセグメントの軸方向継手は、継手ピン１０の外径２４ｍｍφ、円周凸条のピッチ１２ｍｍ、円周凸条の高さ２１ｍｍの継手ピン１０と、内径２３ｍｍφ、肉厚５．５ｍｍ、長さ１００ｍｍのナイロン製ソケット本体３０と、圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ）４０とから構成されている。
【００２４】
鋼管４０は圧力配管用炭素鋼鋼管（ＳＴＰＧ）で、
▲１▼５０Ａスケジュール４０（外径６０．５ｍｍ、肉厚３．９ｍｍ）及び
▲２▼５０Ａスケジュール８０（外径６０．５ｍｍ、肉厚５．５ｍｍ）
の２種類のうちの何れかを用いた。また鋼管４０には、図１に示すように、Ｄ１６×長さ１００ｍｍの異形鉄筋４１を３本溶接し、コンクリートとの密着を確保した。
【００２５】
ソケット本体を鋼管に包埋させる樹脂は、エポキシ主剤−アミン硬化剤の組み合わせ樹脂で、その配合比は９５質量％：５質量％である。また収縮を防ぐ目的で、約３０容積％の乾燥硅砂を混合した。
【００２６】
図３に示すソケット本体３０の外壁に巻き立てるコイル３３は、ピッチ１２ｍｍ、太さ５．５ｍｍで巻きの中心半径＝１９．５ｍｍである。
【００２７】
コンクリート供試体の厚さは１５０ｍｍ、２５０ｍｍの２種類とした。
【００２８】
継手ピン１０をソケット３０内にに１００ｍｍ／ｍｉｎの速度で深さ８０ｍｍまで挿入し、供試体表面のクラック発生を目視で監視した。この時、最大挿入荷重は１５５ｋＮであった。また、表面に歪みゲージを貼り付け、ゲージの歪み値も測定した。なおクラックは、表面歪み約２００μ近傍で発生することが分かっている。結果を表１に示した。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
表１に示すように、鋼管を有しない比較例では、最大挿入荷重１５５ｋＮにおいて供試体厚さ２５０ｍｍ、１５０ｍｍでもクラックを生じ、歪ゲージの歪値もそれぞれ２８０μ、４０５μに達した。これに対して鋼管を有する本発明の実施例ではクラックの生成はなく、歪ゲージの歪値も２０μ未満であった。
【００３１】
実施例で明らかなように、ソケットを鋼管内に包埋することにより、鋼管単独でもクラックは大きく抑制されるが、安全のためコイルなどの補強筋も併用した方がより好ましい。
【００３２】
本発明で鋼管の種類は、ソケット外径との兼ね合いや作業性などを勘案して選定すればよい。鋼管の肉厚は厚い方がクラック抑制効果は大きいが、肉厚の大小に拘わらず、歪み値は問題にならない程に小さい値に抑制されるので、肉厚の考慮は殆ど不必要である。
【００３３】
また鋼管のコンクリートに対するアンカーとしては、図１に示す鉄筋の脚取付方式に限定されるものでなく、例えば、図２に示す鋼管の底にフランジ４３を溶接したタイプ、リブを付したもの、あるいは機械的に外壁を切削して凹凸を形成させたものなどでも構わない。コンクリートとの付着強度を確保できるものであれば、本発明ではその方式を限定しない。
【００３４】
ソケット本体と鋼管との間に充填する樹脂も鋼管内にソケットを確実に保持できるものであれば、特別その種類を限定するものでなく、アクリル系やポリエステル系の樹脂など市販の樹脂でも実用上なんら問題はない。
【００３５】
また、充填する樹脂と鋼管との密着力を高める目的で、鋼管内面に機械的あるいは化学的に凹凸を設ければ、引抜き力に対する耐力が一層向上し、より好ましい。
【００３６】
【発明の効果】
本発明のセグメントの軸方向継手は以上のように構成されているので、
（１）軸継手の結合に際してコンクリート中にクラックが発生するのを抑制する効果が絶大である。
（２）低コストで製造することができ、費用対効果が大きい。
という優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例のソケットの（ａ）断面図、（ｂ）側面図である。
【図２】他の実施例のソケットの（ａ）断面図、（ｂ）側面図である。
【図３】ソケット本体の側面図である。
【図４】他の実施例の（ａ）断面図、（ｂ）側面図である。
【図５】従来のセグメントの軸方向継手の断面図である。
【図６】螺旋部材を説明するセグメントの一部断面図である。
【図７】従来の樹脂製ソケットの断面図である。
【図８】継手ピンの側面図である。
【図９】セグメントの接合部の断面図である。
【図１０】セグメントの斜視図である。
【符号の説明】
１０    継手ピン
１１    丸棒
１２    螺旋溝
１３    連結部
１４    挿入部
１５    抜け止め溝
２０    螺旋部材
２１    中空孔
２３    口元
３０    樹脂製ソケット
３１    孔
３２    ラッパ状部
３３    コイル
４０    鋼管
４１    鉄筋
４２、４４    溶接
４３    フランジ
５０    介在樹脂
９０    螺旋状リブ
１００（１００ａ，１００ｂ）    セグメント
１０１（１０１ａ，１０１ｂ）    端面
１０２（１０２ａ，１０２ｂ）    鉄筋
１０３（１０３ａ，１０３ｂ）    パッキング
１０５    軸方向継手
１０６    周方向継手
１０７    孔
１０８    モルタル注入孔
１０９    パッキング
【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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