(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する筒状剛性部材間に使用される可撓性継手であって、可撓性継手本体を構成する弾性部材と、その押え金具と、締結具とからなり、弾性部材の両端側における前記筒状剛性部材との取付部が、端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有し、押え金具が、当該傾斜面内に配置されていることを特徴とする可撓性継手。
【請求項２】
押え金具が、厚みに変化のない平板状のものであることを特徴とする請求項１に記載の可撓性継手。
【請求項３】
押え金具と締結具とが、面接触するようになされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の可撓性継手。
【請求項４】
押え金具と締結具との間に、テーパーワッシャーを介在させることにより、押え金具と締結具との接触面の傾斜が補正されていることを特徴とする請求項３に記載の可撓性継手。
【請求項５】
押え金具における締結具との接触面に、切り込みを設けることにより、当該接触面の傾斜が補正されていることを特徴とする請求項３に記載の可撓性継手。
【請求項６】
押え金具の外側で、弾性部材に突起が設けられていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の可撓性継手。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地中や水中に埋設されるボックスカルバートやシールドトンネル等の管体に取り付けられ、隣接する管体間の各方向の相対変位を許容しつつ止水機能を発揮する可撓性継手に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、筒状剛性部材であるボックスカルバート等の管体同士の連結部において、地盤沈下や地震等により発生する管体間の相対変位に追従し、かつ、地下水等が構造物内に侵入し、若しくは流出することを防止するための可撓性継手が使用されている。
【０００３】
例えば、ボックスカルバート用の可撓性継手として、図３に示すように、可撓性継手本体を構成する弾性部材１１の両端を管体との取付部とし、両取付部間を蛇腹状としたものが知られている。なお、可撓性継手が取り付けられる管体はコンクリート製の筒状剛性部材３１であり、一般的には筒状剛性部材３１の端部に断面形状がＬ字状の鋼製枠体３２が埋め込まれている。
【０００４】
そして、弾性部材１１の両端における取付部をそれぞれ隣接する筒状剛性部材３１のＬ字状鋼製枠体３２に押え金具１２を介して締結具（ナット）１３で水密に連結することにより、図３に示すような可撓性継手が構成されるのである。即ち、ここにおける可撓性継手は、弾性部材１１によって筒状剛性部材３１の各方向への相対変位を許容しているのであり、また、地下水等の水圧が作用すると、初め蛇腹状の弾性部材１１が図３の点線で示すように半円状に変形して止水機能を発揮するのである。
【０００５】
ここで、弾性部材１１とＬ字状鋼製枠体３２との固定力は、締結具（ナット）１３によって発生する両者の摩擦力で決定され、止水機能は、取付部付近の断面図である図４（Ａ）に示すように、弾性部材１１におけるＬ字状鋼製枠体３２との接触部に設けられた凸帯１１Ａにより発揮される。
【０００６】
一方、シールドトンネル等に使用するゴム製可撓伸縮継手には、図４（Ｂ）に示すように、トンネル用セグメントと接続される筒状剛性部材３１との取付部において、端部側が肉厚となされた弾性部材２１及び当該取付部形状に合致する押え金具２２を使用した可撓性継手もある。
【０００７】
この場合、弾性部材２１と筒状剛性部材３１との固定力及び止水力は、締結具（ナット）２３によって発生する両者の摩擦力及び弾性部材２１に形成された傾斜面２１Ａの存在により生じる引抜力の水平・垂直方向の分力の総和で決定されることとなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４（Ａ）に示す可撓性継手では、固定力及び止水力が、弾性部材１１とＬ字状鋼製枠体３２との接触部の仕上げ状態や締結具（ナット）１３の締付力、弾性部材１１のクリープ等によって影響を受け易く、性能が必ずしも一定しない場合があることから、安全性を必要以上に大きく見込んだ過剰設計としなければならなかった。
【０００９】
一方、図４（Ｂ）に示す可撓性継手ではこのような影響を回避することができるものの、押え金具２２を弾性部材２１の取付部形状に合わせて製作しなければならず、生産性及び経済性が悪いという問題があった。また、弾性部材２１に引抜力が加わると傾斜面２１Ａによって押え金具２２が持ち上がり、傾斜面２１Ａに近い部分の平坦面２１Ｂで摩擦力が低下する懸念があることから、やはり過剰設計となっていた。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明は、このような従来の可撓性継手を改良し、生産性及び経済性を悪化させることなく、常に十分な固定力及び止水力が得られる信頼性の高い可撓性継手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、以上の課題を解決するためになされたものであって、その要旨は、可撓性継手本体を構成する弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有し、押え金具が当該傾斜面内に配置されている可撓性継手に係るものである。そして好ましくは、押え金具を厚みの変化のない平板状としたものである。
【００１２】
ここで、弾性部材は押え金具を介して、締結具によって筒状剛性部材に取り付けられるが、押え金具と締結具とは面接触していることが好ましい。このようにするには、例えば、押え金具と締結具との間にテーパーワッシャーを介在させて押え金具と締結具との接触面の傾斜を補正すればよい。また、押え金具における締結具との接触面に切り込みを設けることにより、接触面の傾斜を補正することもできる。
【００１３】
なお、押え金具の外側で、弾性部材に突起を設けておくことがより一層好ましい。押え金具のストッパーとなり、また、押え金具取り付け時のガイドとなるからである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の可撓性継手は、少なくとも継手本体を構成する弾性部材と、その押え金具と、締結具とからなる。この弾性部材としては、例えば、ゴム板又はゴムに補強繊維を埋設した板状体が好適に使用できる。また、押え金具にはメッキ鋼板やステンレス板等が好適に使用でき、締結具には通常、ボルト・ナットを使用するが、これらに限定されるものではない。
【００１５】
即ち、従来のものと同様、筒状剛性部材であるボックスカルバート等の管体同士の連結部において、平板状の弾性部材を略Ω状や蛇腹状に折り曲げるか、当初から弾性部材を略Ω状や蛇腹状に成形しておき、押え金具を介して締結具で筒状剛性部材に取り付けるのである。従って、地殻変動等による管体間の相対変位の発生を許容することができ、弾性部材と筒状剛性部材との密着面において止水性を有することとなる。
【００１６】
本発明の可撓性継手に特徴的な点は、弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が、端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有していることにある。そして、押え金具はその傾斜面内に配置されるのである。ここで傾斜面を設けるのは、押え金具に対しくさび効果を持たせて引き抜き難くするためである。即ち、図４（Ａ）に示した従来の可撓性継手のような摩擦による固定力だけでなく、押え金具との接触面を傾斜させたことに伴って生じる引き抜き抵抗を利用することにより、締結具の緩みや弾性部材のクリープ等が発生した場合であっても引き抜き難くし、頼性をより一層向上させたものである。
【００１７】
また、本発明では押え金具を傾斜面内に配置していることから、押え金具の形状が極めて単純なものとなり、生産性及び経済性に優れたものとなっている。即ち、図４（Ｂ）に示した従来の押え金具は、傾斜面と平坦面とで構成された断面形状であることから形状が複雑なだけでなく、傾斜面によって水平移動が拘束されてしまうことから締結ボルトの貫通孔の位置を正確に設けておく必要がある。従って、押え金具の製造コストが非常に高くなってしまう。
【００１８】
一方、本発明のように弾性部材の傾斜面のみに押え金具を配置すれば、傾斜面と平坦面のような不連続部がなくなって、押え金具が単なる板状体でよくなるだけでなく、傾斜面を滑らせることにより、ボルト貫通孔の位置合わせが容易にできるのである。そして特に、厚みに変化のない平板状のものとすれば、特別の加工をしない安価な材料を用いて押え金具とすることができる。
【００１９】
但し、締結具に曲げ応力が発生しないように、押え金具と締結具とを面接触させることが好ましい。そのためには、例えば、押え金具の形状を弾性部材とは逆に、端部側に向かって徐々に厚みが減る傾斜面を有するものとしたり、肉厚を変化させない場合には、押え金具と締結具との間にテーパーワッシャーを介在させたり、押え金具における締結具との接触面に切り込みを設けて、押え金具と締結具との接触面の傾斜を補正すればよい。
【００２０】
なお、弾性部材の傾斜面の角度は特に限定されるものではないが、好ましくは５°から２０°である。５°未満であるとくさび効果が十分発揮できない場合があり、２０°を越えると押え金具と締結具との接触面の傾斜補正が難しくなるからである。
【００２１】
また、押え金具の外側で、弾性部材に突起を設ければ、突起が障害となって弾性部材が一層引き抜き難くなる。突起は特に、弾性部材の傾斜面の角度が比較的小さい場合に有効なものとなる。なお、突起の高さは特に限定されるものではないが、押え金具との十分な引っ掛かりを考慮すれば、５ｍｍ以上としておくことが好ましい。
【００２２】
このような本発明の可撓性継手は、ボックスカルバートやシールドトンネル等の地下水位以下で掘削されるトンネルの継手部分や、建築物の地下部分において地下水位となる継手部分、更には、水路や貯水池、タンク等の液体が内部に存在する土木建築構造物の継手部分等に幅広く使用できるものであり、角型であるか円型であるかにかかわらず、あらゆる用途において、経済的で信頼性の非常に高い可撓性継手となる。
【００２３】
なお、ボックスカルバート等の用途においては、筒状剛性部材が鉄筋コンクリート等の単体のものにも、筒状剛性部材の端部に鋼製枠体を埋め込んだものにも適用できる。ここで後者の場合、二つの鋼製枠体にそれぞれ可撓性継手の取付部を予め固定しておくことで、鋼製枠体の製造と同時に隣接する鋼製枠体の相互を可撓性継手によって所期通り連結することができ、筒状剛性部材の製造後に可撓性継手を別途取り付けるといったことが不要になる。従って、その取り付け作業のために筒状剛性部材の連結部近辺で地面の掘削等を行う必要がなくなり、可撓性継手を所定の周長のエンドレス構造とすることができるので、現場施工による継ぎ目が発生することがなく止水性能の信頼性が一層向上する。
【００２４】
一方、シールドトンネル等の用途においては、一般セグメントに接続される一組の筒状剛性部材の間に弾性部材を取り付け、両端フランジの管状可撓性継手として、シールドトンネル等の継ぎ目に組み込まれる。
【００２５】
【実施例】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面により説明する。
図１は、本発明の可撓性継手を示す斜視図である。ここで、筒状剛性部材３１は鉄筋コンクリートの端部に鋼製枠体３２をアンカーボルト３３で埋め込んだボックスカルバートである。また、可撓性継手本体となる弾性部材１は、厚さ１０ｍｍのゴム板であり、その内部には、ナイロン繊維又はポリエステル繊維からなる厚さ０．７ｍｍから１．０ｍｍの繊維補強材１Ｃが挿入されて強度部材とされている。
【００２６】
そして、弾性部材１の両端は筒状剛性部材３１における鋼製枠体３２との水密取付部となっており、ここにアンカーボルト３３の貫通孔が設けられている。また、弾性部材１と押え金具２とが密着するように、押え金具２は弾性部材１との接触面が平坦となっており、テーパーワッシャー４まで貫通したアンカーボルト３３に締結具（ナット）３を締め込むことによって、弾性部材１を鋼製枠体３２に圧着している。
【００２７】
なお、弾性部材１の外形は、図１に示すように略Ω状となっており、地殻変動等によって隣接する筒状剛性部材３１間に相対変位が生じても、その変位を十分許容することができる。但し、弾性部材１の外形の初期状態は蛇腹状のものであってもよく、外形は製造時の簡便さや取付作業性等を考慮して決定されるので、可撓性や止水性に影響を及ぼすものではない。
【００２８】
図２は、本発明の可撓性継手を示す断面図である。図２に示すように、弾性部材１の両端側における筒状剛性部材３１との取付部は、端部側に向かって徐々に厚みが増し、角度θ＝５°の傾斜面１Ａとなっている。そして、傾斜面１Ａの先には突起１Ｂが設けられ、高さＨ＝５ｍｍの段差が形成されている。
【００２９】
また、押え金具２は、弾性部材１の傾斜面１Ａ内に配置され、くさび効果が得られるようになっている。しかも、突起１Ｂの存在により、弾性部材１の固定力が一層向上している。そして、押え金具２は、幅６５ｍｍ、厚さ１６ｍｍで、単なるＳＳ４００（又はＳＵＳ３０４若しくはＳＭ４９０Ａ）の平板であることから、生産性及び経済性に優れたものとなっており、アンカーボルト３３との位置調整も傾斜面１Ａに沿って横移動させてやればよいので、極めて簡単に行える。
【００３０】
ここで、押え金具２による圧着力は、弾性部材１と押え金具２を貫通し、筒状剛性部材３１に埋設されているアンカーボルト３３の締付力によって得られる。即ち、弾性部材１と鋼製枠体３２との接触面の摩擦及びアンカーボルト３３の軸力によって引き抜き抵抗が発揮されるのである。
【００３１】
但し、このままの状態で締結具（ナット）３を締め付けると、押え金具２の上面が傾斜していることから、アンカーボルト３３に曲げ応力が発生してしまう。そこで、押え金具２と締結具（ナット）３との接触面の傾斜を補正して両者を面接触させ、アンカーボルト３３に曲げ応力が発生しないようにすると共に、アンカーボルト３３の締付力が弾性部材１の取付部に均等に作用するようにすべく、図２（Ａ）に示す例では、テーパーワッシャー４を介在させている。
【００３２】
なお、図２（Ｂ）に示すように、押え金具２に傾斜補正用の切り込み２Ａを設けても、全く同様の効果が得られる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明の可撓性継手は、継手本体を構成する弾性部材の両端側における筒状剛性部材との取付部が端部側に向かって徐々に厚みが増す傾斜面を有し、押え金具が当該傾斜面内に配置されているので、くさび効果を有しつつ、押え金具の形状を極めて単純な板状とすることができ、生産性及び経済性に優れたものとなっている。しかも、傾斜面を滑らせて容易に押え金具の位置合わせができる。
【００３４】
言い替えれば、生産性及び経済性を悪化させることなく、摩擦力に加えて締結具の締付力も固定力として作用させることにより、締結具の緩みや弾性部材のクリープが発生した場合であっても十分な固定力及び止水力が得られるようにしたものであって、信頼性の非常に高い可撓性継手となっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の可撓性継手を示す斜視図である。
【図２】図２は、本発明の可撓性継手を示す断面図である。
【図３】図３は、従来の可撓性継手を示す断面図である。
【図４】図４は、従来の可撓性継手の取付部付近を示す断面図である。
【符号の説明】
１‥弾性部材
１Ａ‥傾斜面
１Ｂ‥突起
１Ｃ‥繊維補強材
２‥押え金具
２Ａ‥切り込み
３‥締結具
４‥テーパーワッシャー
１１‥弾性部材
１１Ａ‥凸帯
１２‥押え金具
１３‥締結具
２１‥弾性部材
２１Ａ‥傾斜面
２１Ｂ‥平坦面
２２‥押え金具
２３‥締結具
３１‥筒状剛性部材
３２‥鋼製枠体
３３‥アンカーボルト
【図１】
0004369029.tif 000002
【図２】
0004369029.tif 000003
【図３】
0004369029.tif 000004
【図４】
0004369029.tif 000005