(57)【要約】【課題】横断面が三角形状の円周凸条を有する継手ピンと、これ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、抜け止めに対して優れた特性を持つ形状を規定する。【解決手段】前記円周凸条の三角形断面の先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２を、  ５゜＜θ１＜３５゜及び、  ３５゜＜θ２＜１２０゜とした。【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螺旋凸条又は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、前記螺旋凸条又は円周凸条の三角形断面の先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２が
５゜＜θ１＜３５゜
３５゜＜θ２＜１２０゜
であることを特徴とするコンクリート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、コンクリート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には、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、それらを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。また軸方向継手は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内に挿入して隣接するセグメントを連結するものである。樹脂製ソケット内に挿入される継手ピンの表面には、螺旋状又は円周リング状の抜け止め溝が形成されている。この円周溝の間は、螺旋凸条又は円周凸条となっている。凸条の外径を基準として考えるとその間の凹部は溝であり、溝の底の径を基準として考えると溝と溝との間は凸条である。
【０００６】
上記のセグメントの軸方向継手は、セグメントを容易に連結することができ、また隣接するセグメントリング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リングの芯出しを高精度で行うことができ、優れた継手であるが、従来、螺旋凸条又は円周凸条（以下円周凸条で代表させる）の横断面の三角形の形状については、主に製造上の容易さの観点から設計されており、継手の引抜き荷重特性については明らかにされていなかった。そして、樹脂製ソケット内に押し込んだ継手ピンの抜け出しについて、さらに技術的な性能規定を確立することが望まれていた。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００１−１５２７９３号公報（第２−４頁、図１）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のセグメントの軸方向継手は、優れた結合性、芯出し性などを備えているが、継手ピンの円周凸条の形状によっては、引抜き荷重が不足になる場合があり、セグメントトンネルの施工後、土圧又は水圧などの外力、あるいはセグメントライニングの軸力の経時低下などによって、セグメントの継手部に目開きを生ずる虞れがある。
【０００９】
理想的には、セグメントの軸方向継手の継手ピンは、引抜き荷重が挿入荷重より大きく、セグメントの締結が容易でかつ引き抜き難いという特性が好ましいが、場合によっては、引抜き荷重が挿入荷重より小さくなってしまう場合がある。
【００１０】
本発明はこのような問題点を解決した、抜け止めに対して優れた特性を持つ継手ピンの形状を規定する技術を提供することを目的とする。
【００１１】
【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、その技術手段は、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、前記円周凸条の三角形断面の先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２が
５゜＜θ１＜３５゜
３５゜＜θ２＜１２０゜
であることを特徴とするコンクリートセグメントの軸方向継手である。
【００１２】
ここで先端側及び基部側の内角とは、円周凸条の横断面（継手ピンの軸を含む面内の断面）の継手ピン軸方向の底辺を底とする三角形の２つの底角のうち、継手ピン挿入先端側及び基部側のそれぞれの底角をいう。
【００１３】
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継手ピンの形状を規定するものである。継手ピンは、基部を一方のセグメントに固定する。例えば、継手ピンの基部側に溝断面が矩形の螺旋溝を有し、この螺旋溝に係合する埋め込み金具を一方のセグメントのコンクリート中に埋設しておき、螺旋溝をこの埋め込み金具に螺合して固定する。継手ピンの先端側は、断面が三角形状の円周凸条を多数備えている。例えば、断面が三角形のリング状の抜け止め凸条、又は螺旋状の抜け止め凸条を有する。この継手ピンの先端側は他方のセグメントのコンクリート内に埋設された樹脂製のソケット内に挿入され、ソケット内面に食い込んで円周凸条の抜け止め作用をする。この凸条は凸条の横断面が三角形状でありこの三角形の２つの斜辺の軸方向に対する傾き角θ１、θ２、すなわち、円周凸条の三角形断面の、継手ピンの先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２が
５゜＜θ１＜３５゜
３５゜＜θ２＜１２０゜
であることを特徴とする。
【００１４】
θ１  が５゜以下では、凸条のピッチが過大となり凸条の数が減少し、所定の結合が困難となるので、５°超とし、θ１  が３５°以上では、凸条の厚さが制約される、抜け抵抗が少なくなるので３５°未満とした。また、θ２が３５°以下では、十分な引き抜き抵抗が得られないので、３５°超とし、１２０゜以上では、引き抜き抵抗が減少するので、１２０°未満とした。
【００１５】
さらに好ましい値は、
１５゜＜θ１＜３５゜
７５゜＜θ２＜１００゜
である。
【００１６】
【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。図８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。
【００１７】
図７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。
【００１８】
図３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４、図５、図６は図３の組立前の状態の部材を示すものである。
【００１９】
図４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。
【００２０】
図５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。
【００２１】
図６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と他端側に螺旋状の抜け止め溝１５を有する挿入部１４であり、丸棒１１と挿入部１４とを連結したものである。
【００２２】
図２は本発明の説明図で、樹脂製ソケット３０内に、継手ピン１０を挿入したときの円周凸条１６とソケット内面３４との接触状態を示す断面図である。
【００２３】
実施例では、継手ピンの円周凸条１６を、横断面形状が三角形ＡＢＣをなす円周リング状とし、円周凸条１６の外径を２４ｍｍφ、溝１５の底の直径を２０ｍｍφとし、継手ピン１０の円周凸条１６の断面三角形ＡＢＣの先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２を変えて試験を行った。樹脂製ソケットは、内径が２３ｍｍφのポリアミド製である。
【００２４】
継手ピン１０の挿入、引き抜き速度をそれぞれ１００ｍｍ／ｍｉｎとし、円周凸条１６の樹脂製ソケットへの食い込み総体積が１００ｍｍ３になるように挿入長さを調整した。試験結果を表１に示した。
【００２５】
【表１】
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【００２６】
表１によれば、円周凸条１６の横断面三角形ＡＢＣの頂角をほぼ８０〜９０°としたとき、先端側の内角θ１が５〜１５°で挿入荷重が順次大きくなり、引抜き荷重もほぼ妥当な値となるが、先端側の内角θ１が４５°を越えると挿入荷重はさらに大きくなるが、基部側の内角θ２がかえって小さくなるので、好ましくない。比較例では、引き抜き荷重と挿入荷重との比が１ないし１未満となるが、実施例では、１．５８〜２．２７となり、好適である。
【００２７】
このように、セグメントの軸方向継手の円周凸条の三角形断面の先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２を適正に選択することによって、継手ピンの引き抜き荷重／挿入荷重の比を従来よりも大きく設定することができ、バランスよく設計することができるようになり、従来、気付かれていなかった観点からの荷重設計が可能になった。
【００２８】
また、継手ピンの先端側の内角θ１を、５゜〜３５゜としたときの挿入荷重の変化、及び、継手ピンの基部側の内角θ２を３５゜〜１２０゜としたときの引抜き荷重の変化を調べた結果を図１に示した。継手ピンの先端側の内角θ１が３５゜まで挿入荷重は大きくなり、基部側の内角θ２が３５゜で引抜き荷重は挿入荷重とほぼ等しく、８０〜９０°近傍で最大値となり、１２０゜以上では、引抜き荷重が小さくなる。
【００２９】
なお、継手ピンの螺旋溝形状、螺旋部材の形状、ソケット側の螺旋溝形状などはいうまでもなく、継手ピンおよびソケットのセグメント内での固定方法自体も、本発明の効果に本質的な影響を及ぼすものではない。
【００３０】
例えば高ナットとアンカーとしてのボルトを溶接したものを予め一方のセグメント内に埋設しておくとともに、継手ピンの丸棒に螺旋溝に代り、ねじ山を形成し、このねじ山を高ナットにねじ込んで固定しても構わないし、またソケットの過大な変形を防止する目的で螺旋溝にコイルを巻きつけても構わず、構成要素の形状、種類、方式等については、実施例に限定されるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、断面が三角形状の円周凸条を有する継手ピンと、これ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、円周凸条の三角形断面の先端側の内角θ１及び基部側の内角θ２を適正に規定することによって、継手ピンの挿入、引き抜き荷重をバランスよく設計することができるようになり、引抜き荷重を大きくすることによって、セグメントトンネルの施工後の目開きを抑制することができるようになった。このような角度の大きさが挿入、引抜き荷重特性の重要なパラメータであること自体、これまで知られていないかった。また、引抜き荷重を適正に設計することによって、同一外径の継手ピンでも、従来よりも大きな外径のセグメントに対応することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】角度と挿入・引抜き荷重との関係を示すグラフである。
【図２】継手ピンとソケットの結合状態を示す部分拡大断面図である。
【図３】実施例のコンクリートセグメントの軸方向継手を示す断面図である。
【図４】基部側の螺旋部材埋め込み部コンクリートの断面図である。
【図５】樹脂製ソケットの断面図である。
【図６】継手ピンの側面図である。
【図７】セグメントの接合部の断面図である。
【図８】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
１６    円周凸条
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    螺旋溝
３４    内面
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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