(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板部を有する一の主桁と、平板部と該平板部の端部に垂直に配置されたフランジ部とを有する他の主桁とを接合させる主桁の接合構造であって、
前記一の主桁の平板部に対し、前記他の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の主桁のフランジ部と前記一の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなることを特徴とする主桁の接合構造。
【請求項２】
互いに平行に配置される複数の主桁を有する鋼殻同士を接合させるトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造であって、
一の鋼殻の主桁は平板部を有しており、他の鋼殻の主桁は平板部と該平板部の端部に垂直に配置されたフランジ部とを有していて、
前記一の鋼殻の主桁の平板部に対し、前記他の鋼殻の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の鋼殻の主桁のフランジ部と前記一の鋼殻の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなることを特徴とするトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造。
【請求項３】
前記一の鋼殻の主桁と前記他の鋼殻の主桁との接合部は、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが０の位置に配置されていることを特徴とする請求項２記載のトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主桁の接合構造およびトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複数の小断面シールド機で大断面トンネルの外殻部を分割して掘削しつつ、各部に鋼殻を配設し、各鋼殻同士を連結して外殻部躯体を構築して、その後、汎用重機を使って残された躯体内部の土砂を掘削・排土して非開削大断面トンネルを構築する工法（ＭＭＳＴ工法（Ｍｕｌｔｉ  Ｍｉｃｒｏ  Ｓｈｉｅｌｄ  Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍｅｔｈｏｄ））が実施されている。
【０００３】
この工法の一例を図２〜図１０の概略図に沿って概略説明すると、横型シールド機で掘削を行って底版用鋼殻１００を配設し（図２）、その隣りに横型シールド機で掘削を行って底版用鋼殻１００を配設して、これらの間の外側に地盤改良体１０１を施工し（図３）、これら底版用鋼殻１００の間を掘削して底版用鋼殻１００同士を連結させる（図４）。
【０００４】
次に、連結された底版用鋼殻１００に所定範囲でコンクリート１０２を打設する一方で、連結された底版用鋼殻１００の一端上部に縦型シールド機で掘削を行って側版用鋼殻１０３を配設し（図５）、連結された底版用鋼殻１００の他端上部にも縦型シールド機で掘削を行って側版用鋼殻１０３を配設して、底版用鋼殻１００と各側版用鋼殻１０３とを連結させる（図６）。
【０００５】
さらに、底版用鋼殻１００および両側版用鋼殻１０３の所定範囲にコンクリート１０４を打設する一方で、横型シールド機で掘削を行って頂版用鋼殻１０５を配設し、その隣りに横型シールド機で掘削を行って頂版用鋼殻１０５を配設して、これらの間の外側に地盤改良体１０６を施工し（図７）、これら頂版用鋼殻１０５同士の間を掘削して頂版用鋼殻１０５同士を連結させ、連結された頂版用鋼殻１０５内に所定範囲でコンクリート１０７を打設する（図８）。
【０００６】
そして、すべての鋼殻内にコンクリートを打設して外殻部躯体１０８を構築する（図９）。次に、外殻部躯体１０８の内部の土砂を掘削・排土する（図１０）。
【０００７】
この工法には、以下のようなメリットがある。
非開削工法のため、周辺の環境保全に有利であり、併用中の道路下での施工が可能である。
小断面シールドの組み合わせによりトンネル断面形状の自由度が高く任意の大断面トンネルを効率よく構築できる。
小断面シールド機を使用するため、立坑のスペースが小さくて済み、シールド機の現地搬入が容易である。
小断面シールド機による掘進のため、切り羽の安定性が高く、土被りが少ない場所でも施工が可能である。
大断面トンネル外殻部のみシールド掘進するため掘削土を大幅に削減できる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記外殻部躯体を構成する鋼殻同士を接合させる際に、平板部を有する主桁と、平板部と該平板部の端部に垂直に配置されたフランジ部とを有する他の主桁とを接合させるような組み合わせも考えられているが、このように断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効な接合構造がなかった。
【０００９】
したがって、本発明は、断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効な主桁の接合構造およびトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１記載の主桁の接合構造は、平板部を有する一の主桁と、平板部と該平板部の端部に垂直に配置されたフランジ部とを有する他の主桁とを接合させるものであって、前記一の主桁の平板部に対し、前記他の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の主桁のフランジ部と前記一の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなることを特徴としている。
【００１１】
このように、一の主桁の平板部に対し、他の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の主桁のフランジ部と一の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなるため、このリブにより、一の主桁の平板部と他の主桁のフランジ部とを断面を急変させず円滑に接合させることができる。
したがって、断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効となる。
【００１２】
本発明の請求項２記載のトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造は、互いに平行に配置される複数の主桁を有する鋼殻同士を接合させるものであって、一の鋼殻の主桁は平板部を有しており、他の鋼殻の主桁は平板部と該平板部の端部に垂直に配置されたフランジ部とを有していて、前記一の鋼殻の主桁の平板部に対し、前記他の鋼殻の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の鋼殻の主桁のフランジ部と前記一の鋼殻の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなることを特徴としている。
【００１３】
このように、一の鋼殻の主桁の平板部に対し、他の鋼殻の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の鋼殻の主桁のフランジ部と一の鋼殻の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなるため、このリブにより、一の鋼殻の主桁の平板部と他の鋼殻の主桁のフランジ部とを断面を急変させず円滑に接合させることができる。
したがって、断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効となる。
【００１４】
本発明の請求項３記載のトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造は、請求項２記載のものに関し、前記一の鋼殻の主桁と前記他の鋼殻の主桁との接合部は、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが０の位置に配置されていることを特徴としている。
【００１５】
このように、一の鋼殻の主桁と他の鋼殻の主桁の接合部は、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが０の位置に配置されているため、接合部における曲げモーメントを最小にすることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一の実施の形態に係る主桁の接合構造およびトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造を図１を参照して以下に説明する。
【００１７】
この実施の形態は、上述したＭＭＳＴ工法により構築されるトンネルの外殻部躯体の隅角部を構成するＬ字型の隅角部構成用鋼殻（鋼殻）１１と、同外殻部躯体の直線部を構成する直線型の直線部構成用鋼殻（鋼殻）１０とを接合させるものである。
【００１８】
隅角部構成用鋼殻１１は、全体として平面視長方形状で側面視がＬ字形状をなしており、Ｌ字の角部側を外側にした状態で配置されてトンネル外殻部躯体の隅角部を構成する。
【００１９】
隅角部構成用鋼殻１１は、鏡面対象形状をなす一対のＬ字型の外側主桁（主桁）１２と、一つのＬ字型の中主桁（主桁）１３とを有している。
【００２０】
外側主桁１２は、Ｌ字型の一定板厚の平板部１５と、該平板部１５の一端から、該平板部１５に対し垂直をなして一方向に突出するよう配置されたフランジ部１６とを有しており、各外側主桁１２は、それぞれの平板部１５が同形状をなしている一方、それぞれの平板部１５に対するフランジ部１６の突出方向が逆になっている。これら外側主桁１２は、それぞれフランジ部１６を対向させるようにして互いに平行をなし、かつ平板部１５の面方向における位置を一致させて配置される。なお、フランジ部１６と平板部１５との間には、三角形状のリブ１７が接合固定されている。
【００２１】
中主桁１３は、Ｌ字型の一定板厚の平板部１８と、該平板部１８の一端から、該平板部１８に対し垂直をなして両方向に突出するよう配置されたフランジ部１９とを有しており、その平板部１８は、外側主桁１２の平板部１５と同形状をなしている。この中主桁１３は、両外側主桁１２の間位置に、これらと平行をなし、これらそれぞれに対し同間隔をあけ、かつこれらと平板部１８の面方向における位置を一致させて配置される。
【００２２】
隅角部構成用鋼殻１１は、両外側主桁１２および中主桁１３を上記配置状態で固定するための連結板２１を有している。
【００２３】
連結板２１は、長方形状をなす一枚板の平板で、該連結板２１には、両外側主桁１２のフランジ部１６および中主桁１３のフランジ部１９がボルト止めあるいは溶接等により接合固定される。
【００２４】
そして、隅角部構成用鋼殻１１は、各外側主桁１２と中主桁１３との間に、それぞれ、両端が外側主桁１２および中主桁１３に突き当てられて設けられる補強部材２３を有している。
【００２５】
これら補強部材２３は、ともに、平板がＬ字状に屈曲されたものであり、一方の補強部材２３は、両平板部２４の連続する一方の端縁部が、全体として一方の外側主桁１２の平板部１５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部２４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁１３の平板部１８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００２６】
他方の補強部材２３は、両平板部２４の連続する一方の端縁部が、全体として他方の外側主桁１２の平板部１５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部２４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁１３の平板部１８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００２７】
加えて、隅角部構成用鋼殻１１は、両外側主桁１２の外側（Ｌ字の外角側すなわちトンネル外殻部躯体における外側）を覆うように取り付けられるＬ字型のスキンプレート２８を有している。
【００２８】
なお、隅角部構成用鋼殻１１は、当然のことながら、直線部構成用鋼殻１０との接合前に予め上記形状に形成されている。
【００２９】
直線部構成用鋼殻１０は、全体として直方体形状をなしており、鏡面対象形状をなす一対の直線型の外側主桁（主桁）３２と、一つの直線型の中主桁（主桁）３３とを有している。
【００３０】
外側主桁３２は、直線型の平板状の平板部３５と、該平板部３５の長さ方向に沿って延びる両端縁部から、該平板部３５に対し垂直をなして一方向に突出するフランジ部３６とを有している。
【００３１】
中主桁３３は、直線型の平板状の平板部３８と、該平板部３８の長さ方向に沿って延びる両端縁部から、該平板部３８に対し垂直をなして両方向に突出するフランジ部３９とを有しており、その平板部３８は、外側主桁３２の平板部３５と同形状をなしている。
【００３２】
そして、直線部構成用鋼殻１０も、各外側主桁３２と中主桁３３との間に、それぞれ、両端が外側主桁３２および中主桁３３に突き当てられて設けられる補強部材４３を有している。
【００３３】
これら補強部材４３は、ともに、平板がＬ字状に屈曲されたものであり、一方の補強部材４３は、両平板部４４の連続する一方の端縁部が、全体として一方の外側主桁３２の平板部３５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部４４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁３３の平板部３８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００３４】
他方の補強部材４３は、両平板部４４の連続する一方の端縁部が、全体として他方の外側主桁３２の平板部３５に当接させられた状態で溶接接合されるとともに、両平板部４４の連続する他方の端縁部が、全体として中主桁３３の平板部３８に当接させられた状態で溶接接合される。
【００３５】
このとき、両外側主桁３２は、それぞれ互いのフランジ部３６を対向させるようにして互いに平行をなし、かつ平板部３５の面方向における位置を一致させることになる。また、中主桁３３は、両外側主桁３２と平行をなし、これらに対し同間隔をあけ、かつこれらと平板部３８の面方向における位置を一致させることになる。
【００３６】
なお、直線部構成用鋼殻１０は、当然のことながら、隅角部構成用鋼殻１１との接合前に予め上記形状に形成されている。
【００３７】
次に、隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０との接合について説明する。
隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０とを接合させる際には、直線部構成用鋼殻１０の両外側主桁３２は、それぞれ、平板部３５の長さ方向における一端縁部を、隅角部構成用鋼殻１１の外側主桁１２の平板部１５の一端縁部に全面的に突き当てた状態で接合させられる。
【００３８】
ここで、この状態において、直線部構成用鋼殻１０の外側主桁３２のフランジ部３６と、隅角部構成用鋼殻１１の外側主桁１２の平板部１５との間にこれらを連結させる三角形状のリブ４０が配設される。
【００３９】
すなわち、このリブ４０は、外側主桁３２のフランジ部３６の長さ方向における端面と、該端面に直交する外側主桁１２の平板部１５の外側主桁３２側の端縁部とに接合されるとともに、その外端面が、フランジ部３６の平板部３５に対し反対側の端部を、外側主桁１２の平板部１５まで、フランジ部３６から離れるほど平板部１５に近接するようにつなぐ形状をなしている。ここで、外側主桁１２と外側主桁３２とリブ４０との接合部はすべて溶接により固定される。
【００４０】
なお、このリブ４０は、隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０との接合前に、予め隅角部構成用鋼殻１１の外側主桁１２の平板部１５に溶接固定されており、その後、この外側主桁１２の平板部１５およびリブ４０と、直線部構成用鋼殻１０の外側主桁３２の平板部３５およびフランジ部３６とを突き当てて溶接接合させる。
【００４１】
隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０とを接合させる際に、直線部構成用鋼殻１０の中主桁３３は、平板部３８の長さ方向における一端縁部を、隅角部構成用鋼殻１１の中主桁１３の平板部１８の長さ方向における一端縁部に全面的に突き当てた状態で接合させられる。
【００４２】
ここで、この状態において、直線部構成用鋼殻１０の中主桁３３のフランジ部３９の両側と、隅角部構成用鋼殻１１の中主桁１３の平板部１８との間に、それぞれフランジ部３９と平板部１８とを連結させる三角形状のリブ４１が、平板部１８を中心とした鏡面対称位置に配設される。
【００４３】
すなわち、これらリブ４１は、それぞれ、中主桁３３のフランジ部３９の長さ方向における端面と、該端面に直交する中主桁１３の平板部１８の中主桁３３側の端縁部とに接合されるとともに、その外端面が、フランジ部３９の平板部３８に対し反対側の端部を、中主桁１３の平板部１８まで、フランジ部３９から離れるほど平板部１８に近接するようにつなぐ形状をなしている。ここで、中主桁１３と中主桁３３とリブ４１との接合部はすべて溶接により固定される。
【００４４】
なお、これらリブ４１は、隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０との接合前に、予め隅角部構成用鋼殻１１の中主桁１３の平板部１８の両側に溶接固定されており、その後、この中主桁１３の平板部１８およびリブ４１と、直線部構成用鋼殻１０の中主桁３３の平板部３８およびフランジ部３９とを突き当てて溶接接合させる。
【００４５】
ここで、隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０との接合部、すなわち、隅角部構成用鋼殻１１の外側主桁１２の平板部１５およびリブ４０と、直線部構成用鋼殻１０の外側主桁３２の平板部３５およびフランジ部３６との接合部と、隅角部構成用鋼殻１１の中主桁１３の平板部１８およびリブ４１と、直線部構成用鋼殻１０の中主桁３３の平板部３８およびフランジ部３９との接合部とが、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが最小の位置に配置されている。すなわち、トンネル外殻部躯体には、地盤側からの荷重で水平延在する直線部構成用鋼殻１０の中央側に大きな曲げモーメントが働くことになり、この曲げモーメントは、隅角部構成用鋼殻１１の側に近づくほど小さくなり、所定の位置で０となった後、隅角部構成用鋼殻１０の鉛直延在する部分に近づくほど逆向きに大きくなる。そして、上記曲げモーメントが０となる位置に上記した隅角部構成用鋼殻１１と直線部構成用鋼殻１０との接合部が配置されているのである。
【００４６】
以上に述べた実施の形態によれば、隅角部構成用鋼殻１１の主桁１２，１３の平板部１５，１８に対し、直線部構成用鋼殻１０の主桁３２，３３の平板部３５，３８を突き当てるとともに該直線部構成用鋼殻１０の主桁３２，３３のフランジ部３６，３９と隅角部構成用鋼殻１１の主桁１２，１３の平板部１５，１８との間に三角形状のリブ４０，４１を配設してなるため、これらのリブ４０，４１により、隅角部構成用鋼殻１１の主桁１２，１３の平板部１５，１８と直線部構成用鋼殻１０の主桁３２，３３のフランジ部３６，３９とを断面を急変させず円滑に接合させることができる。
したがって、断面形状の異なる主桁１２，３２同士および主桁１３，３３同士を接続させるのに有効となる。
【００４７】
しかも、隅角部構成用鋼殻１１の主桁１２，１３と直線部構成用鋼殻１０の主桁３２，３３との接合部は、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが０の位置に配置されているため、接合部における曲げモーメントを最小にすることができる。
【００４８】
なお、以上においては、隅角部構成用鋼殻１１および直線部構成用鋼殻１０がそれぞれ三つの主桁を有する場合を例にとり説明したが、それぞれが複数の主桁を有する場合のすべてについて適用可能である。
【００４９】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の請求項１記載の主桁の接合構造によれば、一の主桁の平板部に対し、他の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の主桁のフランジ部と一の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなるため、このリブにより、一の主桁の平板部と他の主桁のフランジ部とを断面を急変させず円滑に接合させることができる。
したがって、断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効となる。
【００５０】
本発明の請求項２記載のトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造によれば、一の鋼殻の主桁の平板部に対し、他の鋼殻の主桁の平板部を突き当てるとともに該他の鋼殻の主桁のフランジ部と一の鋼殻の主桁の平板部との間にこれらを連結させるリブを配設してなるため、このリブにより、一の鋼殻の主桁の平板部と他の鋼殻の主桁のフランジ部とを断面を急変させず円滑に接合させることができる。
したがって、断面形状の異なる主桁同士を接続させるのに有効となる。
【００５１】
本発明の請求項３記載のトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造によれば、一の鋼殻の主桁と他の鋼殻の主桁の接合部は、トンネル外殻部躯体における曲げモーメントが０の位置に配置されているため、接合部における曲げモーメントを最小にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一の実施の形態に係る主桁の接合構造およびトンネル外殻部躯体の鋼殻接合構造を示す斜視図である。
【図２】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図３】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図４】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図５】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図６】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図７】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図８】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図９】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【図１０】  ＭＭＳＴ工法の一例の施工手順を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１０  直線部構成用鋼殻（鋼殻）
１１  隅角部構成用鋼殻（鋼殻）
１２  外側主桁（主桁）
１３  中主桁（主桁）
１５，１８  平板部
３２  外側主桁（主桁）
３３  中主桁（主桁）
３５，３８  平板部
３６，３９  フランジ部
４０  リブ
４１  リブ
【図１】
0004387564.tif 000002
【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】
0004387564.tif 000008
【図８】
0004387564.tif 000009
【図９】
0004387564.tif 000010
【図１０】
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