(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに接合される構造体の接合端面にそれぞれ継ぎ手部材が埋設され、該継ぎ手部材にそれぞれ挿通孔部を形成して該挿通孔部に接合棒を挿通させ、前記継ぎ手部材の前記接合端面に反する裏面にそれぞれ駒部材を設け、前記接合棒を回動させることにより、前記駒部材を介して前記継ぎ手部材を近接させて前記各構造体の前記接合端面を接合する、構造体の接合構造であって、
前記駒部材には、それぞれ長穴が形成され、前記接合棒には、その両端部に前記接合棒の径方向へ延出された係止腕が形成され、
前記駒部材の少なくとも一方は、前記係止腕に平行で前記接合棒の周方向に傾斜する斜面を備え、該斜面の最上部には前記係止腕と係合する係止溝が形成され、
前記駒部材の一方と前記継ぎ手部材との間には弾性を有する弾性部材が備えられ、
前記係止腕を前記長穴に通過させてから前記接合棒と前記駒部材を相対回転させることによって、前記駒部材が前記接合棒の軸方向に離間するのを規制するとともに、前記係止腕が前記斜面に沿って回転し前記係止溝に係止され、前記駒部材どうしが近接するように移動されて前記弾性部材が圧縮され、この圧縮に対抗する前記弾性部材の反発力によって前記接合端面が押しつけられて前記構造体が接合されることを特徴とする構造体の接合構造。
【請求項２】
前記駒部材の斜面および該斜面と当接する前記係止腕の面は、径方向外方へ向かって前記接合棒の挿入方向後方側へ次第に傾斜されたテーパ形状に形成されていることを特徴とする請求項１記載の構造体の接合構造。
【請求項３】
前記弾性部材はゴムあるいはウレタン等の樹脂から形成されていることを特徴とする請求項１または２記載の構造体の接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造体を接合する接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルのセグメント等の構造体どうしを接合する接合構造としては、図１２に示すような、セグメント３０の接合端面３０ａの近傍に、セグメント３０の接合端面３０ａを互いに突き合わせた際に互いに連通する挿通孔部３５ａを有する継ぎ手部材３５を埋め込んでおき、セグメント３０の接合端面３０ａが当接された状態にて、挿通孔部３５ａにボルト３１を挿通させ、このボルト３１にナット３２を締結させて接合させる構造が一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の接合構造では、構築現場にて継ぎ手部材３５の挿通孔部３５ａへボルト３１を挿通させ、このボルト３１へナット３２を締結させるという極めて煩雑な作業を行わなければならず、多大な労力を要している。さらに、温度変化によるセグメント３０の伸縮や、地震などによるセグメント３０どうしの位置変動があっても、セグメント３０どうしが強固に拘束される構造であるため、セグメント３０の接合端面３０ａが欠損したり、セグメント３０にクラックが発生する虞もなしとはしないものであった。
【０００４】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので、トンネルのセグメント等の構造体どうしを容易に接合させて接合作業にかかる労力を低減させるとともに、構造体の伸縮等による構造体の損傷を防ぐことが可能な構造体の接合構造を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、互いに接合される構造体の接合端面にそれぞれ継ぎ手部材が埋設され、この継ぎ手部材にそれぞれ挿通孔部を形成してこの挿通孔部に接合棒を挿通させ、継ぎ手部材の接合端面に反する裏面にそれぞれ駒部材を設け、接合棒を回動させることにより、駒部材を介して継ぎ手部材を近接させて各構造体の接合端面を接合する、構造体の接合構造であって、構造体が以下のように接合されることを特徴としている。
【０００６】
接合棒には、その両端部に、接合棒の径方向へ延出された係止腕が形成されている。駒部材にはそれぞれ接合棒を挿通可能な長穴が形成されている。さらに駒部材の少なくとも一方は、係止腕に平行で接合棒の周方向に傾斜する斜面を備え、この斜面の最上部には係止腕と係合する係止溝が形成されている。そしてこの駒部材のどちらか一方と継ぎ手部材との間には弾性を有する弾性部材が備えられている。
【０００７】
以上のように形成された接合棒と駒部材を、係止腕を長穴に通過させてから相対回転させることによって、長穴から接合棒が抜けて駒部材が接合棒の軸方向に離間するのが規制されるとともに、係止腕が斜面に沿って相対回転して係止溝に係止され、駒部材どうしが近接するように移動される。これによって弾性部材が圧縮され、この圧縮に対抗する弾性部材の反発力によって接合端面が押しつけられて構造体が接合される。
【０００８】
この発明にかかる構造体の接合構造では、接合棒に設けた係止腕によって間隔を規制される駒部材に斜面を形成しているため、接合棒と駒部材を相対回転させるだけで各構造体を接合することができる。さらに、駒部材と継ぎ手部材との間に弾性部材を備えているので、各構造体を弾性的に接合することができ、構造体どうしの変位による構造体の破損を防ぐことができる。
【０００９】
請求項２にかかる構造体の接合構造では、駒部材の斜面およびこの斜面と当接する係止腕の面は、径方向外方へ向かって接合棒の挿入方向後方側へ次第に傾斜されたテーパ形状に形成されていることを特徴としている。この構造体の接合構造では、係止腕と駒部材の斜面が径方向に傾斜しているため、駒部材の長穴に対して接合棒を中心に引き寄せることができ、相対回転が滑らかで、応力集中を防ぎ係止腕が折損されにくい。
【００１０】
請求項３にかかる構造体の接合構造では、弾性部材はゴムあるいはウレタン等の樹脂から形成されていることを特徴としている。この構造体の接合構造では、ゴムあるいはウレタン等の樹脂の粘弾性を介して構造体が接合されるため、地震時等にも接合の可撓性を確保でき、構造体どうしの変位による構造体の破損を防ぐことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図１〜図１０を参照して説明する。なお、この実施形態では、構造体として、円弧版状に形成されて互いに接合されることによりトンネルの覆工体を構成する、セグメントを例にとって説明する。
【００１２】
図１および図２は、本発明にかかる構造体の接合構造を示す断面図である。符号１０はコンクリート製のセグメントであって、このセグメント１０の形成時に埋設された継ぎ手部材１５が接合端面１０ａ近傍に備えられ、継ぎ手部材１５の内側には継ぎ手凹部１０ｂが形成されている。継ぎ手部材１５には挿通孔部１５ａが穿設され、この挿通孔部１５ａは隣り合うセグメント１０どうしを突き合わせるとそれぞれが一致するように形成されている。セグメント１０は、継ぎ手部材１５の挿通孔部１５ａに接合棒１１を通し、この接合棒１１の両端に弾性部材１４を介して締結駒（駒部材）１２と固定駒（駒部材）１３を係止して、継ぎ手部材１５どうしを締結することによって接合されている。以下に、各構成部材について説明する。
【００１３】
接合棒１１は、図３に示すように、丸い棒材からなる接合部１１ａの両端に、締結部（係止腕）１１ｂと固定部（係止腕）１１ｃを有する構成となっている。固定部１１ｃは、接合部１１ａの軸と直交する係止部１１ｄを有する幅ｔの板状に形成されている。締結部１１ｂは、接合部１１ａの軸から離れるにつれて係止部１１ｄから離れるように傾斜して係止部１１ｄと対向し、接合部１１ａを挟んで角度αをなす係止部１１ｅを有する幅ｕの板状に形成され、ｕ＞ｔとなっている。なお、締結部１１ｂと固定部１１ｃの厚さは、接合部１１ａの直径と等しくされている。
【００１４】
締結駒１２は図４から図７に示すように、フランジ板１２ａの片面に略円柱形の係合部１２ｂが形成された構成となっている。この係合部１２ｂの上面（図５、図６における上面）には、径方向および周方向に傾斜した斜面１２ｃが形成されている。この斜面１２ｃは、径方向には締結部１１ｂの径方向傾斜と平行に角度αをなして傾斜して形成され、締結部１１ｂを係止可能な形状の係止溝１２ｄが係合部１２ｂの中心を横切るように形成されている。さらに斜面１２ｃの軸方向厚さは、周方向には、係止溝１２ｄと直交する方向が最も薄く、係止溝１２ｄに近づくにつれて厚くなり係止溝１２ｄで最大になるように滑らかに傾斜して形成されている。また、係合部１２ｂは、その中心に係止溝１２ｄと直交する長穴１２ｅが穿設されている。この長穴１２ｅは、長さｔに形成され、接合棒１１の固定部１１ｃは通過可能で締結部１１ｂは通過不能になっている。以上のような形状の斜面１２ｃの外周部分には、締結部１１ｂを接合部１１ａの軸中心に回動させることができる、内径ｕの円筒面１２ｆが形成されている。つまり締結駒１２と接合棒１１は、締結部１１ｂの係止部１１ｅが斜面１２ｃに線接触しながら円筒面１２ｆに規制されて接合部１１ａの軸を中心として相対回動をすることができる。
【００１５】
固定駒１３は図８に示すように、フランジ板１３ａの中央に接合棒１１の固定部１１ｃが通過可能な長穴１３ｂが穿設されていて、この長穴１３ｂを囲んで内径ｔの円筒面１３ｃが形成されていて、長穴１３ｂの周囲すなわち円筒面１３ｃの底面１３ｄは平面に形成されている。長穴１３ｂに挿入された接合棒１１は、この底面１３ｄに係止部１１ｄが接触しながら円筒面１３ｃに規制されて接合部１１ａの軸を中心として相対回動をすることができる。
【００１６】
弾性部材１４は図１０に示すように、締結駒１２のフランジ板１２ａと同じ断面正方形の２枚の金属板１４ｂの間に、弾性を有するウレタンやゴムあるいはそれらと同等材料で製造された同じく断面正方形の弾性部１４ａを挟んで接着し、その中心部には、締結駒１２の長穴１２ｅと同じ形状の長穴１４ｃ（接合棒１１の固定部１１ｃが通過可能）が穿設され、この長穴１２ｅに長穴１４ｃの向きを揃えた状態で一方の金属板１４ｂがフランジ板１２ａに接着されている。
【００１７】
継ぎ手部材１５は、図９に示すように、挿通孔部１５ａを有する継ぎ手板部１５ｂの両側部に側板部１５ｃが設けられ、この側板部１５ｃにアンカー１６が溶接によって固定されている。挿通孔部１５ａは、締結駒１２の長穴１２ｅおよび固定駒１３の長穴１３ｂと同じく、接合棒１１の固定部１１ｃが通過可能な長穴として穿設されている。さらに継ぎ手板部１５ｂの内側表面には、締結駒１２のフランジ板１２ａあるいは固定駒１３のフランジ板１３ａを嵌め込むことができる支持凹部１５ｄが形成されている。この支持凹部１５ｄに弾性部材１４、フランジ板１３ａを嵌め込むことにより、締結駒１２および固定駒１３が継ぎ手板部１５ｂに対し相対回動するのを防ぐので、接合棒１１の締結操作が行いやすくなる。
【００１８】
この継ぎ手部材１５は、継ぎ手板部１５ｂがセグメント１０の接合端面１０ａに露出され、両側板部１５ｃとアンカー１６がセグメント１０内に埋設されている状態でセグメント１０に配設される。したがって、継ぎ手部材１５を配したセグメント１０には、継ぎ手部材１５の挿通孔部１５ａが露出するとともに、両側板部１５ｃに挟まれた空間によって継ぎ手凹部１０ｂが形成され、この継ぎ手凹部１０ｂ内で接合棒１１を挿通孔部１５ａに挿通する操作や締結などの操作を行うことができる。
【００１９】
以上のような構成部材によってセグメント１０を接合するには、まずセグメント１０の接合端面１０ａを互いに突き合わせるとともに、継ぎ手部材１５の継ぎ手板部１５ｂに穿設された挿通孔部１５ａの位置を合わせる。次に、突き合わされた継ぎ手板部１５ｂを挟んで、それぞれの長穴１２ｅ、１３ｂ、１４ｃの向きを挿通孔部１５ａの向きに揃えて締結駒１２および弾性部材１４と固定駒１３を図に示す順に配置し、ここに固定部１１ｃ（接合棒１１）を挿入する。
【００２０】
長穴１２ｅ、１３ｂ、１４ｃおよび挿通孔部１５ａに挿入した接合棒１１は、弾性部材１４が変形されない状態で、締結部１１ｂの係止部１１ｄが締結駒１２の斜面１２ｃに接触し、同時に固定部１１ｃの係止部１１ｄが固定駒１３の底面１３ｄに一致している（図１）。この状態から接合棒１１をいずれかの方向に９０°回動させると、係止部１１ｄが固定駒１３の底面１３ｄに接触しながら回動し、係止部１１ｅは斜面１２ｃに沿って締結駒１２を軸方向に押圧しながら回動して係止溝１２ｄにはまり込む（図２）。なお、締結駒１２（および弾性部材１４）と固定駒１３はそれぞれ支持凹部１５ｄに支持されており回動しない。つまり、接合棒１１を９０°回動させると、係止部１１ｄおよび１１ｅによって軸方向の間隔を拘束された斜面１２ｃと底面１３ｄに対し、締結駒１２と係止部１１ｄとが接触する箇所の締結駒１２の軸方向厚さが増大するので、締結駒１２と固定駒１３との間隔を近づけるとともに弾性部材１４を圧縮する。この圧縮に対抗する弾性部材１４の反発力によって継ぎ手板部１５ｂ（継ぎ手部材１５）どうしが押しつけられて、図２に示すようにセグメント１０どうしが接合される。
【００２１】
このように、上記接合構造によれば、セグメント１０に埋設された継ぎ手部材１５を挟んで締結駒１２と固定駒１３を配置し、締結駒１２と固定駒１３の中間部に弾性部材１４を介在させ、継ぎ手部材１５、締結駒１２、固定駒１３および弾性部材１４に穿設した長穴１５ａ、１２ｅ、１３ｂ、１４ｃを貫通して接合棒１１を挿入し、この接合棒１１を９０°回転させることにより、接合棒１１の両端に形成した締結部１１ｂと固定部１１ｃが弾性部材１４を軸方向に圧縮しながら締結駒１２と固定駒１３を締結するので、極めて容易かつ迅速にセグメント１０を接合することができる。
【００２２】
なお、上記実施形態では接合するセグメント１０の双方に継ぎ手凹部１０ｂを形成しているが、図１１に示すように、固定駒１３にキャップ１７を取り付け継ぎ手部材１５と一体に形成してセグメント１０に埋設すれば、作業時の部品点数が少なくなり作業が容易となるとともに、接合するセグメント１０の一方には継ぎ手凹部１０ｂを形成せずコンクリートで埋め込むことができるので、セグメント１０の強度を高めることができる。
【００２３】
また、弾性部材１４は、上記実施形態のようにゴムやウレタンのような樹脂以外にも、コイルばねや皿ばねなどでもよい。
【００２４】
なお、上記接合構造によって接合させる構造体として、セグメント１０を例にとって説明したが、これに限ることなく、あらゆる構造体どうしの接合箇所に適用できることはもちろんである。また、上記実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、例えば、締結駒１２（弾性部材１４）や固定駒１３を断面長方形とし、継ぎ手部材１５の支持凹部１５ｄも長方形の凹部に形成すれば、各部材を配置する際にそれぞれの長穴の方向を揃える作業が非常に容易とすることができるなど、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１にかかる構造体の接合構造によれば、接合棒に設けた係止腕によって間隔を規制される駒部材に斜面を形成しているため、接合棒と駒部材を相対回転させるだけで各構造体を接合することができ、接合作業を極めて容易かつ迅速に行うことができる。さらに、駒部材と継ぎ手部材との間に弾性部材を備えているので、各構造体を弾性的に接合することができ、構造体の破損を防ぐことができる。
【００２６】
請求項２にかかる構造体の接合構造によれば、係止腕と駒部材の斜面が径方向に傾斜しているため、駒部材の長穴に対して接合棒を中心に引き寄せることができ、相対回転が滑らかで、応力集中を防ぎ係止腕が折損されにくい。
【００２７】
請求項３にかかる構造体の接合構造によれば、ゴムやウレタン等の樹脂の粘弾性を介して構造体が接合されるため、地震時等にも接合の可撓性を良好に確保でき、構造体の破損を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明にかかる構造体の接合構造の実施形態における接合前の状態を示す断面図である。
【図２】  本発明にかかる構造体の接合構造の実施形態における接合状態を示す断面図である。
【図３】  本発明の実施形態に用いられる接合棒を示す斜視図である。
【図４】  本発明の実施形態に用いられる締結駒を示す上面図である。
【図５】  図４のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
【図６】  図４のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
【図７】  図４に示す締結駒の斜視図である。
【図８】  本発明の実施形態に用いられる固定駒を示す上面図である。
【図９】  本発明の実施形態に用いられる継ぎ手部材を示す斜視図である。
【図１０】  本発明の実施形態に用いられる弾性部材を示す斜視図である。
【図１１】  本発明にかかる構造体の接合構造の別の実施形態における部材の構成を示す断面図である。
【図１２】  従来の接合構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１０  セグメント（構造体）
１０ａ  接合端面
１０ｂ  継ぎ手凹部
１１  接合棒
１１ａ  接合部
１１ｂ  締結部（係止腕）
１１ｃ  固定部（係止腕）
１２  締結駒（駒部材）
１３  固定駒（駒部材）
１４  弾性部材
１５  継ぎ手部材
１５ａ  挿通孔部
１５ｂ  継ぎ手板部
【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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【図１１】
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【図１２】
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