(57)【要約】【課題】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、適正な円周凸条の形状を規定する。【解決手段】円周凸条の継手ピン軸方向のピッチａを４ｍｍ以上２６ｍｍ以下とし、かつ、円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈを３．５以上９．４以下および断面三角形の基部側の内角θを１２０゜未満とする。【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突出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、前記螺旋凸条又は円周凸条の継手ピン軸方向のピッチａが４ｍｍ以上２６ｍｍ以下、かつ、螺旋凸条又は円周凸条のピッチａと螺旋凸条又は円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈが３．５以上９．４以下であり、前記螺旋凸条又は円周凸条の三角形断面の基部側の内角θが１２０゜未満であることを特徴とする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、継手部品を可動にし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。この継手ピンの樹脂製ソケットに挿入される部分には、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。溝と溝との間は、螺旋凸条又は円周凸条となっており、凸条の外径を基準として考えると溝であり、溝の底の径を基準として考えると凸条である。
【０００６】
上記の軸方向継手は、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、主に製造の容易さの観点からのみ設計されており、継手の引抜力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】
上記技術は断面三角形の抜け止め用の円周凸条を有する継手ピンを、隣接するセグメントのコンクリート中に予め埋設されたプラスチック円筒（ソケット）内に押し込むことにより、隣接セグメントの軸方向連結部を互いを締結する方式の継手である。凸条の三角形の断面形状については、従来、主に製造の容易さの観点から設計され、継手の荷重特性の観点から考慮されたものではなかった。また、上記継手ピンを樹脂製のソケット内に挿入するとき、ソケット内面が継手ピンの円周凸条の頂部で圧縮され、樹脂製ソケットの内面が継手ピンの円周溝内に逃げる樹脂の体積が継手ピンの溝の内部容積より大きいときには、継手ピンを押し込むジャッキに無理な力が掛かったり、コンクリートにクラックが発生したりする。これを避けるために、継手ピンの円周凸条が樹脂製ソケットの内面に食い込む量を小さめに抑えると、所望の挿入・引抜き特性をもたせるためのピン長が長くなってしまい、バランスのとれた形状にならないなどの難点があった。
【０００９】
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。
【００１０】
【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、次の技術手段を講じたことを特徴とするセグメントの軸方向継手である。すなわち、本発明は、一方のセグメントに基部を固定すると共に先端側に突出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、前記円周凸条の横断面形状がピン先端側の辺が基部側の辺より大きい三角形をなし、円周凸条の頂部の外径がソケットの内径より大きく、継手ピン軸方向のピッチａが４ｍｍ以上２６ｍｍ以下、かつ、円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈが３．５以上９．４以下であり、円周凸条の三角形断面の基部側の内角θが１２０゜未満であることを特徴とするセグメントの軸方向継手である。
【００１１】
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における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。この固定は例えば、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セグメントのコンクリート中に埋設する。継手ピンの先端側は、突出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隣接するセグメントの端面からコンクリート内に埋設されている樹脂製のソケット内に挿入され、継手ピンの円周凸条がソケットの内面に食い込んで抜け止めの作用をする。
【００１２】
本発明は、この継手ピンの円周凸条の横断面三角形の形状を規定するもので、円周凸条のピッチ（ａ）と円周凸条の突出高さ（ｈ）及び断面三角形の基部側の内角（θ）を次のように規定した。
【００１３】
４ｍｍ≦ａ≦２６ｍｍ  かつ  ３．５≦ａ／ｈ≦９．４
θ＜１２０゜
円周凸条のピッチａが４ｍｍ未満では、ピッチが小さすぎ、ソケットの内面が継手ピンの溝内に進入するように変形し難い。一方、ピッチａが２６ｍｍを越えると、ピッチが大きすぎ、ピン長が長くなるので、上記のように規定した。
【００１４】
また、円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈが３．５未満では、継手ピンの溝の容積が不足し、継手ピン挿入時に樹脂ソケット内面と接触圧力が過大となり、押し込みジャッキに無理な力がかかる。一方、この比ａ／ｈが９．４を越えると、継手ピン長が長くなり、形状的に不具合となる。従って、円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈを３．５以上９．４以下に規定した。また円周凸条の三角形断面の基部側の内角θが１２０゜以上では圧縮により変形したソケットの部分がスムーズに溝に入らず、挿入荷重が異常に大きくなる不具合を生ずる。従ってθを１２０゜未満に規定した。
【００１５】
本発明によれば、樹脂ソケットの内面が継手ピンの円周凸条によって変形するとき、変形する樹脂の体積と継手ピンの溝の容積との関係が荷重設計に重要なパラメータであることが明確になり、円周凸条のピッチａや円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈならびに断面三角形の基部側の内角θの値を適切に考慮することによって、必要かつ充分な円周凸条の形状を確保することができるようになった。また、これらの値を数値化することによって、従来気付かれていなかった観点からのピン形状設計が可能になった。
【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。
【００１７】
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。次いで次のセグメントリングを組み立て、軸方向継手１０５でリング同士を連結する。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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３０内面３４との接触状態を示す断面図である。
【００２４】
次に、本発明の実施例について説明する。実施例では、継手ピンの円周凸条を、横断面形状が三角形の円周リング状とし、凸条先端の径を２４ｍｍφとし、継手ピンの円周凸条のピッチａ、及びピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈおよび断面三角形の基部側へ内角θを、表１に示すように、種々変化させて試験を行った。樹脂製ソケットは、ポリアミド製とし、入口内径２４、５ｍｍφで内部が小径となるようにテーパを付し、このテーパを１゜とした。ピンの挿入・引抜き速度は１００ｍｍ／ｍｉｎの一定とした。円周凸条の頂部のソケット内面への食い込み全体積が１００ｍｍ３になるように継手ピンの挿入量を調整した。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、継手ピンの円周凸条のピッチａ、及びピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈおよび断面三角形の基部側の内角θが、適正範囲にある実施例では、荷重が適正であり、継手ピン長さも好適な範囲にある。しかし、継手ピンの円周凸条のピッチａ、及びピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈおよび断面三角形の基部側の内角θ何れか又はすべてが適正でない比較例においては、荷重とピン長さとがアンバランスであり、総合的に不良と判断された。
【００２７】
また、断面三角形の基部側の内角θが７５゜のときの継手ピンの円周凸条のピッチａ、及びピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈを種々変化させたときのピッチａと、ピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈとの関係を調べ、その結果を図１に示した。図１中、●印は最も適正な値を示すもので、概ね楕円形で囲まれた範囲にある。この楕円形は、本発明の範囲である円周凸条の継手ピン軸方向のピッチａが４ｍｍ以上２６ｍｍ以下、かつ、円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈが３．５以上９．４以下の範囲内にある。
【００２８】
またこの結果は、θが１２０゜未満のときはほぼ同じ傾向が得られた。
【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、実施例に例示したもの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、継手ピンの円周凸条の継手ピン軸方向のピッチａ、及び円周凸条のピッチａと円周凸条の突出高さｈとの比ａ／ｈの値を適正に規定することによって、継手ピンを樹脂製ソケットに挿入するとき、円周凸条の頂部で樹脂製ソケットの内面を圧縮することによって樹脂製ソケットの内面が適正に変形し、継手ピンの溝内に余裕をもって収納され、継手ピンの挿入特性が適切となり、圧入ジャッキに無理な力が掛かることがなく、所望の荷重特性を満たす、形状的にバランスのとれた適正なピン長さを設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】継手ピンの形状の適正範囲を示すグラフである。
【図２】継手ピンとソケットの係合を示す部分断面図である。
【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】基部側の固定部構造を示す断面図である。
【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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