(57)【要約】      （修正有）【課題】金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造を提供する。【解決手段】連結対象のセグメントのうち一方のセグメント１０において、当接面１１に固定されたウェブ部３と、ウェブ部３の一端に備わるフランジ部４と、フランジ部４に略平行に摺動可能である楔部５２と、弾性体部６０とからなる継手３０と、他方のセグメント１５において当接面１６にて一端が露出するよう固定されたウェブ部３と、ウェブ部３の一端に備わるフランジ部４と、フランジ部４において当接面１６と略平行に摺動可能である楔部５２と、楔部５２に対し当接面１６と弾性体部６０とからなる継手３０とから構成され、セグメント１０に備わる凹部４５に対し、セグメント１５に備わる継手３０の楔部５２が挿入され、凹部４５にて露出している楔部５２に対しセグメント１５に備わる楔部５２が摺動しながら噛合して継手同士が結合し、セグメント間を連結してなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント同士を連結する継手構造であり、
連結対象のセグメントのうち一方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面の凹部にて一端が露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手と、
連結対象のセグメントのうち他方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面にて露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手とから構成され、
前記一方のセグメントに備わる前記凹部に対し、前記他方のセグメントに備わる継手の楔部が挿入され、前記凹部にて露出している前記一方のセグメントに備わる楔部に対し、前記他方のセグメントに備わる楔部が摺動しながら噛合して継手同士が結合し、セグメント間を連結してなることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項２】
請求項１において、
セグメント内に固定される前記継手の一端に貫通孔が備わることを特徴とするセグメントの継手構造。
【請求項３】
セグメント同士を連結する継手構造であり、連結対象のセグメントのうち一方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面の凹部にて一端が露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手と、連結対象のセグメントのうち他方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面にて露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手とから構成され、前記一方のセグメントに備わる前記凹部に対し、前記他方のセグメントに備わる継手の楔部が挿入され、前記凹部にて露出している前記一方のセグメントに備わる楔部に対し、前記他方のセグメントに備わる楔部が摺動しながら噛合して継手同士が結合し、セグメント間を連結してなることを特徴とするセグメントの継手構造を備えることを特徴とするセグメント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セグメントの継手構造およびセグメントに関するものであり、具体的には、金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造の技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド工法を採用してトンネルを構築する場合には、切羽の掘進に応じて後方でセグメントを連結し、筒状の覆工体を形成していくことが一般的である。こうしたセグメント同士の連結作業を単純化し、エレクタなどによる自動作業を可能とするため、Ｃ型およびＩ型の連結金具を用いた継手構造が提案されている。この継手構造は、セグメントの突き合わせ接合面の対向位置にＣ型の連結金具を埋め込んでおき、このＣ型連結金具の開口部に対し、対向するセグメントのＩ型の連結金具を嵌め込むことによって、セグメント同士の突き合わせ端面を相互に接合させて連結する構造となっている。
【０００３】
上記の連結構造において、セグメントへの連結金具の設置精度、或いは連結させるセグメント同士の位置決め精度が十分でなく、例えば、連結金具間の距離が当初想定より小さい場合は締結力が十分に発揮されず、一方、連結金具間の距離が当初想定より大きい場合は締結力が過大となってセグメント損傷を招く懸念もあった。こうした、連結金具の設置精度やセグメント同士の位置決め精度に起因する課題の解消を目指した技術としては、以下のような技術が提案されている。
【０００４】
すなわち、接合しようとする一方のプレキャスト部材の継手面から突出する雄継手と、他方のプレキャスト部材の継手面に開口する雌継手との接触面を、雄継手の進入方向に向かって継手面から徐々に離間する傾斜面とした継手であって、継手への楔部材の固定が、締結力が得られた時点で一定の滑動抵抗力を得つつ相対移動可能に変形または破損するようなされた継手（特許文献１）などが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００３−１８４４９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら従来技術においては、雄ないし雌の継手に固定された楔の変形または破損により設置誤差などの吸収を図っているが、楔の弾性変形に頼ったものであってその能力が十分ではなく、上述したようなセグメントへの連結金具の設置誤差、或いは連結させるセグメント同士の位置決め誤差が大きい場合、楔の破損に至ってしまいこれに柔軟に対応することが困難であった。
【０００７】
そこで本発明では、金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決する本発明のセグメントの継手構造は、セグメント同士を連結する継手構造であり、連結対象のセグメントのうち一方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面の凹部にて一端が露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手と、連結対象のセグメントのうち他方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面にて露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手とから構成され、前記一方のセグメントに備わる前記凹部に対し、前記他方のセグメントに備わる継手の楔部が挿入され、前記凹部にて露出している前記一方のセグメントに備わる楔部に対し、前記他方のセグメントに備わる楔部が摺動しながら噛合して継手同士が結合し、セグメント間を連結してなることを特徴とする。
【０００９】
上記継手構造を採用し、あるセグメント同士を連結させる際、各セグメントに備わる継手の楔部同士を接近させ、一方のセグメントにおける凹部にて露出する継手の楔部を、前記セグメントに対向する他方のセグメントにおける当接面で露出する他の継手における楔部に噛合させる。この時、一方の継手の楔部は、前記接合面と略平行にスライドしつつ他方の継手の楔部に当接し、この他方の継手の楔部を押圧することになる。一方の継手の楔部による押圧を受けた前記他方の継手の楔部は、前記一方の継手の楔部のスライドに伴って押圧され、ウェブ部での取り付け面の形状に沿って摺動する。反対に、他方の継手の楔部は、前記一方の継手の楔部を押圧することになる。他方の継手の楔部による押圧を受けた前記一方の継手の楔部は、ウェブ部での取り付け面の形状に沿って摺動する。つまり、噛合する継手同士において、その楔部が互いに摺動していることになる。
【００１０】
一方、楔部への押圧に対し抗するのが弾性体部であり、この弾性体部が、楔部同士の噛合に際して各楔部における押圧に適宜反発し、自身が支持する楔部を噛合前の位置に戻そうとそれぞれ働く。各楔部の弾性体部は、当接した楔部同士の噛合動作の進行に合わせてそれぞれ弾性変形し、噛合に際しての楔部の移動を適宜に許容すると共に、楔部を噛合前の位置に戻そうと適宜反発し、楔部同士の噛合を確実に保持することになる。
【００１１】
このように本発明によれば、連結対象の各セグメントに備わるそれぞれの継手が、互いの弾性体部にて楔部の摺動を互いに許容しつつ噛合することになり、連結金具やセグメントの設置誤差が大きい場合であってもこれを吸収することが可能となる。すなわち本発明によれば、金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造を提供できる。
【００１２】
なお、前記セグメントの継手構造において、セグメント内に固定される前記継手の一端に貫通孔が備わるとしてもよい。これによれば、前記貫通孔に充填され固化したコンクリートが、周囲のコンクリート（セグメントのコンクリート）に対してせん断キーの形となってせん断抵抗を発揮し、継手に対する引き抜き力に対抗することになる。よって、継手をセグメントに埋設固定する際の大がかりなアンカー構造等は不要となり、継手構造の適用に際しコストや手間の低減が可能となる。なお、前記貫通孔を貫くように鉄筋を配置すれば、上記のせん断抵抗が更に大きくなり、引き抜き力へも更に対抗しやくなる。
【００１３】
また、本発明のセグメントは、セグメント同士を連結する継手構造であり、連結対象のセグメントのうち一方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面の凹部にて一端が露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手と、連結対象のセグメントのうち他方のセグメントにおいて、セグメント同士の当接面にて露出するよう固定されたウェブ部と、前記ウェブ部の一端に備わるフランジ部と、前記フランジ部において前記当接面と略平行に摺動可能である楔部と、前記楔部に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部とからなる継手とから構成され、前記一方のセグメントに備わる前記凹部に対し、前記他方のセグメントに備わる継手の楔部が挿入され、前記凹部にて露出している前記一方のセグメントに備わる楔部に対し、前記他方のセグメントに備わる楔部が摺動しながら噛合して継手同士が結合し、セグメント間を連結してなることを特徴とするセグメントの継手構造を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施形態におけるセグメントの継手構造を示す概念図である。
【図２】本実施形態の継手におけるウェブ部とフランジ部の構造例を示す四面図である。
【図３】本実施形態における楔部の構造例を示す三面図である。
【図４】本実施形態における弾性体部の構造例を示す三面図である。
【図５】本実施形態における継手間の相対距離の概念を示す図である。
【図６】本実施形態における継手間距離別の継手構造の各断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下に本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図１は、本実施形態におけるセグメントの継手構造を示す概念図であり、図２〜４は、継手のウェブ部とフランジ部、楔部、および弾性体部の各構造例を示す図である。本実施形態におけるセグメント１０は、シールド工法におけるトンネルの覆工体として用いられるものである。シールド工法において、シールド掘進機内では、エレクタ等によりこのセグメント１０がトンネル周方向に逐次連結され、筒状の覆工体を形成するのが一般的である。そこで互いに連結されるセグメント１０の継手構造として、本実施形態の継手構造１００を採用する。
【００１７】
当該継手構造１００は、図１に示すように、連結対象となるセグメント１０、１５にそれぞれ設置された１組の継手３０から構成されている。一方のセグメント１０に設置された継手３０は、セグメント内に他端３３を埋設固定し、一端３２がセグメント同士の当接面１１に設けられた凹部４５で露出するウェブ部３と、ウェブ部３の一端３２に備わるフランジ部４と、フランジ部４の摺動面３９を介して当接面１１と略平行に摺動可能である楔部５２と、楔部５２に対し前記当接面と略平行に弾性変形する弾性体部６０とを備えている。図２〜４に、こうしたウェブ部３とフランジ部４、楔部５２、および弾性体部６０の構造例を示している。フランジ部４における摺動面３９と楔部５２との間は、摺動方向に延びる溝やレールを介して取り付けがなされている形態が想定できる。例えば、摺動面３９がレールを備える一方、楔部５２は前記レールに対し摺動可能に嵌合する溝を備え、両者がレールとそれに嵌合する溝を介して摺動可能に一体化されている状況がそれにあたる。
【００１８】
また、本実施形態の弾性体部６０は、楔部５２の底部５３と、フランジ部４における支持面７との間に備わるものである。なお、楔部５２の底部５３とは、噛合相手の他の楔部５２からの押圧力を弾性体部６０に伝達する面であり、図３の例では、楔部５２の先端（噛合する他の楔部と対向する頂部）から見て底面にあたる、矩形の平面となっている。しかしながら、この底部５３は弾性体部６０の設置位置に応じて決まるものであるから、例えば、弾性体部６０にせん断方向（すなわち当接面と平行な方向）の付勢力を期待して上述の摺動面３９に設置した場合、底部５３は楔部５２において摺動面３９への当接面となる。また、フランジ部４の支持面７とは、楔部５２の摺動方向と略直交し、その摺動を受け止める面である。弾性体部６０は、楔部５２に対し、摺動方向すなわち当接面１１と略平行な向きに弾性力を付与するためのバネなどの弾性体を採用できる。弾性体の種類は問わないが、例えばウレタンバネを採用できる。上述した継手としての基本的な構造についてはセグメント１０が連結される他セグメント１５に設置される継手についても同様である。
【００１９】
なお、本実施形態におけるフランジ部４は、図２で示すようにウェブ部３の先端面２と平行ではなく傾斜させてウェブ部３上に配置しているが、ウェブ部３の先端面２と平行に配置してもよい。
【００２０】
図１に示す例では、セグメント１０において、当接面１１よりセグメント内方に凹んだ凹部４５にてフランジ部４が露出するよう、継手３０を設置した形態となっている。この場合、セグメント１０の当接面１１には、連結対象の他セグメント１５に設置された継手３０の板幅３４以上であって、継手３０のスライド移動が可能な十分な幅と、継手３０の最大厚３５と同等以上の高さを有した開口である挿通開口４０が備わっている。この挿通開口４０は、セグメント１０の内部に延びる直方体状の空間たる凹部４５の開口となる。凹部４５の内部には継手３０のフランジ部４（とこれに取り付けられた楔部５２、弾性体部６０）が露出している。凹部４５の挿通開口４０からの奥行き４６は、挿入されてくる他セグメント１５の継手３０における突出長さ３６と同等以上である。また、凹部４５におけるセグメント１０の厚み方向の高さ４７は、他セグメント１５の継手３０を受け入れる挿通開口４０の受入領域４１では継手３０の受入を容易とすべく最大厚３５より数割増し以上とし、凹部４５内に露出する継手３０と他セグメント１５の継手３０とが噛合する付近の噛合領域４２では継手同士の噛合をセグメント１０の厚み方向で保持すべく継手３０の最大厚３５とほぼ同値とするとしてもよい。なお、上記の最大厚３５とは、ウェブ部３の板厚に、フランジ部４の高さ（セグメント１０の厚み方向の高さ）と加えた値となる。
【００２１】
一方、上述のセグメント１０の連結対象となる他セグメント１５にも継手３０が設置されている。この継手３０は、上記のセグメント１０の継手３０と同様の構造を備えているが、ウェブ部３の一端３２は当接面１６より突出長さ３６だけ露出している。この突出長さ３６は、セグメント１０の継手３０との噛合を許容するべく、凹部４５の奥行き４６と同等またはそれ以下の長さである。
【００２２】
この場合、セグメント連結時において、他セグメント１５に設置されている継手３０の一端３２は、上述した挿通開口４０を介してセグメント１０の凹部４５に挿入され（図１で例示する「挿入」動作）、凹部４５の噛合領域４２で露出している継手３０のフランジ部４らに向けてスライド移動させられることになる（図１で例示する「スライド」動作）。
【００２３】
このスライド移動により、継手３０のフランジ部４同士は対向して接近し、セグメント１０に備わる継手３０の楔部５２における噛合面８に対し、他セグメント１５に備わる継手３０の楔部５２における噛合面８が当接される。このスライド移動の進行に伴ってこの楔部同士の当接は強くなり、それに応じて楔部５２は支持面７に向けて後退（摺動）しつつ噛合することになる。この時、この噛合による楔部５２の摺動は弾性体部６０における弾性変形によって吸収される。また、楔部５２の噛合によって一体化したフランジ部同士は、凹部４５の内壁により、凹部４５の高さ４７以上の離間が規制され、その結合を保ち続ける。こうして継手３０同士が結合し、セグメント間の連結がなされる（図１の状態２：ここでは、継手同士の噛合状態を明示する為、セグメントは示していない）。
【００２４】
このように、連結対象の各セグメントにおいて同じ継手３０を設置すれば本実施形態の継手構造１００を構成することが出来るため、Ｃ型金物とＩ型金物をそれぞれ調達して施工する従来技術よりも、部材調達や施工にかかるコストおよび手間が大きく低減可能となる。
【００２５】
なお、セグメント１０、１５に埋設される継手３０の他端３３には貫通孔３７が備わっている。この貫通孔３７に充填され固化したコンクリートは、セグメント１０、１５における継手３０の他端３３の埋設箇所周囲のコンクリートに対してせん断キーの形となってせん断抵抗を発揮するから、継手３０をセグメント１０、１５から引き抜こうとする引き抜き力に対抗することになる。従って、継手３０をセグメント１０、１５に埋設固定する際の大がかりなアンカー構造等は不要となり、ひいては継手構造１００の適用に際しコストや手間の低減が可能となる。継手３０の材質としては通常の鋼板を採用できる。なお、前記貫通孔を貫くように鉄筋を配置すれば、上記のせん断抵抗が更に大きくなり、引き抜き力へも更に対抗しやくなる。
【００２６】
上述のように、本実施形態の継手構造１００においては、連結対象の各セグメント１０、１５に上述の継手３０が同じく設置されて、楔部５２同士が摺動可能に噛合し、しかも噛合時における楔部５２の摺動を弾性体部６０が適宜吸収することが可能である。そのため、セグメント１０、１５への継手３０の設置誤差、或いは連結させるセグメント同士の位置決め誤差が大きい場合でも、それらの誤差を吸収し柔軟に対応できる。図５は本実施形態における継手間の相対距離の概念を示す図であり、図６は本実施形態において継手間距離が異なる場合の継手構造の各断面を示す図である。
【００２７】
例えば、セグメント１０と他セグメント１５が設計値より少し離れて設置・連結されようとした時、或いはセグメント１０における継手３０ａのセグメント内固定位置が設計値より少しセグメント１０内側に偏っている場合、或いはセグメント１５における継手３０ｂのセグメント内固定位置が設計値より少しセグメント１５内側に偏っている場合、対向する各継手３０ａ、３０ｂの楔部５２ａ、５２ｂの相対距離７０は、設計値どおりに施工、或いは製造されるものより短くなる。すなわち、継手間距離が狭くなる。
【００２８】
この場合、相対距離７０が短いので、セグメント１０の凹部４５に挿入された、セグメント１５に備わる継手３０ｂのフランジ部４ｂが、セグメント１０に備わる継手３０ａのフランジ部４ａに向けてスライド移動すると、楔部５２ａ、５２ｂの噛合面８ａ、８ｂが互いに強く圧接されるが、弾性体部６０は、この圧接による力を変形により十分吸収できるものに設定されており、図６に示すごとく、継手間距離が標準（セグメント１０と他セグメント１５が設計値どおりの距離で設置・連結され、セグメント１０における継手３０ａのセグメント内固定位置が設計値どおりであり、セグメント１５における継手３０ｂのセグメント内固定位置も設計値どおりの場合）である時と比較して大きく圧縮されて楔部５２ａ、５２ｂの摺動を許容する。
【００２９】
一方、セグメント１０と他セグメント１５が設計値より少し近づいて設置・連結されようとした時、或いはセグメント１０における継手３０ａのセグメント内固定位置が設計値より少しセグメント１０外側に偏っている場合、或いはセグメント１５における継手３０ｂのセグメント内固定位置が設計値より少しセグメント１５外側に偏っている場合、対向する各継手３０ａ、３０ｂの楔部５２ａ、５２ｂの相対距離７０は、設計値どおりに施工、或いは製造されるものより長くなる。すなわち、継手間距離が広くなる。
【００３０】
この場合、相対距離７０が長いので、セグメント１０の凹部４５に挿入された、セグメント１５に備わる継手３０ｂのフランジ部４ｂが、セグメント１０に備わる継手３０ａのフランジ部４ａに向けてスライド移動すると、楔部５２ａ、５２ｂの噛合面８ａ、８ｂが標準時よりも弱く圧接されるが、弾性体部６０は楔部５２ａ、５２ｂの付勢手段でもあるから、噛合面８ａ、８ｂにおいて或る程度の圧接が生じていれば、それに応じて適宜に圧縮されつつ、楔部５２ａ、５２ｂの摺動を許容する。
【００３１】
なお、上述してきた実施形態における楔部５２は、図に例示したように平面形状が直角三角形であった。しかしながらこれに限定されることはなく、楔部間が適宜摺動しつつ確かに噛合できる形状であればその他の三角形状のものも採用できる。例えば、楔部５２の先端（対向する他の楔部５２と向き合う頂部）の角度を２倍（上記の直角三角形を長辺で貼り合わせた二等辺三角形）にすれば、楔同士の噛み合いに際し、継手３０のスライド移動に伴う楔部５２の摺動感度も２倍となり、効率的に上述の設置誤差等を吸収できる効果が得られる。こうした、優れた設置誤差吸収の効果は、例えば、上述した本実施形態のフランジ部４（楔部５２や弾性体部６０含む）を従来のＩ型継手先端に設けてセグメントの一方に設置し、他方のセグメントにはＣ型継手を設けて継手構造をなすとした場合の効果と比べても、相対的に更に大きなものとなる。
【００３２】
但し、楔部５２の先端の角度が所定の角度以上となれば、楔同士の噛み合い構造とはならず、単に正対に近い対向面同士の当接しか生じない。従って、楔部５２の噛合面８の摩擦性状と弾性体部６０の弾性などを勘案し、上記先端の角度は楔部同士が互いに噛合する範囲の角度とすればよい。
【００３３】
以上、本実施形態によれば、金具やセグメントの設置誤差に幅広く対応可能な継手構造を提供できる。
【００３４】
本発明の実施の形態について、その実施の形態に基づき具体的に説明したが、これに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３５】
３  ウェブ部
４  フランジ部
７  支持面
８  噛合面
１０  セグメント
１１  当接面
１５  他セグメント
１６  当接面
３０  継手
３１フランジ部の幅
３２  一端
３３  他端
３４  継手の板幅
３５  継手の最大厚
３６  継手における突出長さ
３７  貫通孔
３９  摺動面
４０  挿通開口
４１  受入領域
４２  噛合領域
４５  凹部（凹部）
４６  凹部の奥行き
４７  凹部の高さ
５２  楔部
５３  底部
６０  弾性体部
１００  セグメントの継手構造
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図１】
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【図５】
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