(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、樹脂製ソケットの材料の適正な特性を規定する。【解決手段】樹脂製ソケットは、引張強さＹ（ＭＰａ）、ポアソン比ν、引張り伸びγ（％）が、１５≦ｙ＊ν及び５０≦γの条件を満足する材料を選定する。【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樹脂性ソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記樹脂製ソケットは、引張強さＹ（ＭＰａ）、ポアソン比ν、引張り伸びγ（％）が下記（１）、（２）式を満足することを特徴とするセグメントの軸方向継手。
１５≦Ｙ＊ν                  ……（１）
５０≦γ                      ……（２）
【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における軸方向継手は、継手を取り付けたり、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。またセグメントの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。
【０００４】
このような手間を避けるために、継手部品同士が相対的に移動することができるように、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。またこれらの従来の軸方向継手構造を形成するためには型枠の構造が複雑となり、手間が掛かると共に高価となるという問題があった。
【０００５】
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。）。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００１−１５２７９３号公報（第２−４頁、図１）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述の断面三角形の抜け止め螺旋溝を有するピンを、予めコンクリート内に埋設された樹脂製のソケット内に押し込むことにより、互いを締結する方式の継手は、優れた特性を有するものである。そして、この樹脂製のソケットの材質は、主に成形性や価格などの観点からのみ選択されており、新しい材質を選択するにあたり、選定の指針が確立されておらず、試作してみなければ荷重特性が評価できなかった。従って、材料選択が非効率的であった。
【００１０】
本発明はこのような実情に鑑み、種々研究を重ねた結果、上記問題点を解決したセグメントの軸方向継手の有すべき特性を見いだし、これを提供することを目的とするものである。
【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樹脂性ソケットとからなるセグメントの軸方向継手において、前記樹脂製ソケットは、引張強さＹ（ＭＰａ）、ポアソン比ν、引張り伸びγ（％）が下記（１）、（２）式を満足することを特徴とするセグメントの軸方向継手である。
【００１２】
１５≦Ｙ＊ν                  ……（１）
５０≦γ                      ……（２）
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材質を規定するものである。前述のセグメントの軸方向継手は、継手ピンに断面が三角形状の円周凸条を多数形成しておき、この部分を、隣接するセグメント内に埋設されている樹脂製のソケット内に挿入する。この円周凸条がソケットの内面と係合して、セグメントの接続部の軸方向移動に抵抗する抜け止めの作用をなす。
【００１３】
このような作用を達成するためには、ソケットを形成する樹脂の材料特性が重要であり、継手としての引抜き荷重特性に大きく影響していることを知見し、本発明を完成した。
【００１４】
上記のように、樹脂の引張り強度をＹ（ＭＰａ）、ポアソン比をν、引張り伸びをγ（％）とすれば
１５≦Ｙ＊ν    かつ    ５０≦γ
であることが必要である。樹脂の引張り強度Ｙ（ＭＰａ）とポアソン比νとの積、Ｙ＊νの値が１５未満であると、単位長当たりの継手ピンの引抜き強度が不足するので、この値を１５以上とする。また、引張り伸びγ（％）が５０未満であると、変形能が小さく、引抜きに対する靭性が不足し、脆い継手となるので、５０以上とする。
【００１５】
【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。
【００１６】
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、孔３１を備えている。孔３１には前記継手ピン１０の抜け止め溝を有する挿入部１４が嵌入する。孔３１の口元は拡大したラッパ状部３２となっている。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】
次に、実施例として、外径が２４ｍｍφ、円周凸条のピッチが１２ｍｍ、円周凸条の突出高さが２ｍｍである断面三角形のスクリューネジを備えた継手ピンを用い、一方、図２に示す形状の内径２３ｍｍφ、長さ１５０ｍｍのソケットを種々の材質の樹脂で試作して試験を行った。継手ピンをソケット内に１００ｍｍ挿入した後、継手ピンをソケットから引抜いたときの引抜き荷重を評価した。また、継手ピンを引抜く時に継手ピンがソケット内壁を毟る損傷モードも、目視で評価した。挿入速度及び引抜き速度はいずれも１００ｍｍ／ｍｉｎとした。表１はその結果を示すものである。
【００２３】
【表１】
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【００２４】
表１中に示した損傷モードの欄には、ソケットが塑性的に毟れたものを○印で示し、ソケットが脆性的に毟れたものを×印で示した。脆性的に毟れたものは、引抜き力に対する抵抗性に乏しく継手が破壊しやすく、好ましくない。
【００２５】
表１に示すように、１５≦Ｙ＊γ、かつ５０≦γの条件を満たす好適な樹脂材料の例としては、ポリアセタールコポリマー、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドが挙げられるが、これらの実施例の他に、例えばＰＭＭＡ（ポリメチルメタアクリレート）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＶＦ（ポリビニルフロライド）、ＡＣＳ（アクリルニトリル塩素化ポリエチレンスチレン）、２０〜４０％繊維補強されたＰＰ（ポリプロピレン）やＰＢ（ポリブチル）などが挙げられる。なお補強繊維としては、ソケットの脆性破壊を抑制する観点から、ガラス繊維より有機繊維や炭素繊維の方が好ましい。
【００２６】
次に、図２に示すソケット３０を種々の樹脂によって成形し、それら材料の引抜き荷重を調べ、これらの材料を引張強さとポアソン比の積Ｙ＊νを横軸とし、引張り伸びγを縦軸とするグラフ上にプロットした。図１はこれを示すもので、Ｙ＊νの値が１５以上のものは引抜き荷重が大きく、γの値が５０未満では脆性破壊モードである。図１において、適切な材料は□印で示し、不適切な材料は△印及び黒角印で示した。
【００２７】
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。
【００２８】
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、実施例で例示したものに限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、樹脂の材料特性を規定することにより、ソケットを試作してみなくても、継手としての引抜き特性が分かるようになった。このように樹脂の有すべき特性を数値化することによって、従来成形性や価格などの観点でしか選定されていなかった樹脂材料を、荷重特性の観点から効率良く選定することが可能となり、寄与するところが大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例を示すグラフである。
【図２】実施例のソケットの一部断面側面図である。
【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】螺旋部材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
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
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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