(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、
上記継手板の内側に、前記一対の主桁板間にわたって延びる複数の補強板が、前記スキンプレートとほぼ平行となるように継手板と主桁板に固定して設けられるとともに、これら補強板の相互間が前記ボルト挿通孔に連通するボルト挿通隙間とされ、
該ボルト挿通隙間と前記ボルト挿通孔とを連続して貫通するようにしてボルトが挿入されるとともに、前記補強板が前記ボルトの頭部又は該ボルトに螺着されたナットを受けることを特徴とする鋼製セグメント。
【請求項２】
一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、補強板は、継手板と主桁板の他に補強桁板に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の鋼製セグメント。
【請求項３】
一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板が主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられるとともに、上記補強桁板と主桁板との間に中間板が補強桁板及び主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けられ、主桁板と中間板の間の補強板は、継手板と主桁板の他に中間板に固定され、また補強桁板と中間板の間の補強板は、継手板と補強桁板及び中間板に固定されたことを特徴とする請求項１に記載の鋼製セグメント。
【請求項４】
ボルト挿通孔は、主桁板の円弧の径方向に間隔をあけて２個以上設けられたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の鋼製セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル等の構築に用いられる鋼板製のセグメントに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
鋼製セグメントとして、図１０に示すように、トンネル構築方向の前後一対の円弧状の主桁板１，１と、ボルト挿通孔２ａを有する左右一対の継手板２，２（図１０では右又は左の１個の継手板２しか示されていない。）とをほぼ四角形に結合し、主桁板１，１と継手板２，２の外周側にスキンプレート３を円弧状に張設したものが知られている。
【０００３】
この従来の鋼製セグメントＳは、互いに突き合わされた継手板２，２のボルト挿通孔２ａ，２ａにボルト５を挿通させてナット６を締め付けることにより、２枚の鋼製セグメントＳ，Ｓどうしを周方向に一体に接合する構造となっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の鋼製セグメントＳは、上に述べたようにボルト５の締付力を継手板２が直接受ける構造のため、強固な接合力を得にくいという問題点がある。
このため、継手板２の厚さを厚くしたり、ボルト挿通孔２ａの数を多くして多数のボルト５で接合するなどの手段が講じられている。
しかし、接合強度を継手板２の厚さのみに依存する前者の場合は合理性に欠け、製造コストが高くなる。また後者の場合は、多数のボルト挿通孔２ａの形成によって継手板２の強度が弱まる矛盾が生じ、また多数のボルト５を使用する関係から接合に手間がかかる。
【０００５】
ところで、鋼製セグメントＳで構築されたトンネルが水路であって、その中心から外方に向う水圧によってセグメントＳに周方向の大きい引張力がかかるような場合であると、前記の欠陥は大きくなり、継手板２の局部的な変形等によって止水性が著しく低下する。
【０００６】
本発明の課題は上記従来の問題点を解決することであり、強い接合強度で周方向に接合することができる鋼製セグメントを提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、作業性の良い鋼製セグメントを提供することである。
本発明の別の目的は、良好な止水性が得られる鋼製セグメントを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の少なくとも１つの目的を達成するために、請求項１記載の発明は、前後一対の円弧状の主桁板とボルト挿通孔を有する左右一対の継手板とがほぼ四角形に結合され、上記主桁板と継手板の外周側にスキンプレートが円弧状に張設された鋼製セグメントにおいて、上記継手板の内側に、前記一対の主桁板間にわたって延びる複数の補強板が、前記スキンプレートとほぼ平行となるように継手板と主桁板に固定して設けられるとともに、これら補強板の相互間が前記ボルト挿通孔に連通するボルト挿通隙間とされ、該ボルト挿通隙間と前記ボルト挿通孔とを連続して貫通するようにしてボルトが挿入されるとともに、前記補強板が前記ボルトの頭部又は該ボルトに螺着されたナットを受けることを特徴とする。
【０００８】
この手段では、補強板によって形成された一方のボルト挿通隙間から、互いに当接された継手板のボルト挿通孔及び他方のボルト挿通隙間にボルトを挿通させて締め付け、２枚の鋼製セグメントを周方向に接合する。
この接合状態では、補強板が継手板を補強してボルトの締付力を直接受けるとともに、継手板と主桁板との結合力と結合面積を大きくする。したがって、強固な接合力が得られる上、引張力等による継手板の変形が防止される。
補強板は、通常、主桁板と継手板及びスキンプレートと同様に鋼製とされ、また主桁板等に溶接によって固定される。
【００１１】
請求項１記載の鋼製セグメントにおいて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設け、補強板を、継手板と主桁板の他に補強桁板に固定して設けることが好ましい（請求項２）。
この構成では、補強桁板がセグメント全体の強度を高め、また継手板を直接補強する。したがって、一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止されるようになる。
【００１２】
請求項１記載の鋼製セグメントにおいて、一対の主桁板の間に円弧状の補強桁板を主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設けるとともに、上記補強桁板と主桁板との間に中間板を補強桁板及び主桁板とほぼ平行に継手板に固定して設け、主桁板と中間板の間の補強板を、継手板と主桁板の他に中間板に固定し、また補強桁板と中間板の間の補強板を、継手板と補強桁板及び中間板に固定した構成とすることができる（請求項３）。
この構成では、補強桁板がセグメント全体の強度を高め、また継手板を直接補強する一方、中間板が継手板に対する補強板の結合力を高める。したがって、より一層接合力が強化され、また継手板の変形が防止されるようになる。この構成は、多数のボルトによる接合を必要とする大形の鋼製セグメントに有効である。
【００１３】
請求項１ないし３のいずれか１つに記載の鋼製セグメントにおいて、ボルト挿通孔を、主桁板の円弧の径方向に間隔をあけて２個以上設けることができる（請求項４）。この構成では、一層多数のボルトで継手板どうしを緊密に接合できるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１と図２は本発明に係る鋼製セグメントの第１の実施の形態を示す。この鋼製セグメントＳａの基本構造は図１０の従来の鋼製セグメントＳと同じであり、前後（図１で左右方向、図２では紙面に垂直な方向）一対の円弧状の主桁板１と、２個のボルト挿通孔２ａを有する左右一対の継手板２とがほぼ四角形に結合され、主桁板１，１と継手板２，２の外周側にスキンプレート３が円弧状に張設されている。
【００１６】
符号１０は補強板である。補強板１０は、セグメントの厚さ方向（図２で上下方向）に間隔をあけた状態で主桁板１，１と継手板２とに固定されて各継手板２の内側にスキンプレート３とほぼ平行に２枚宛設けられている。補強板１０，１０の間はボルト挿通孔２ａに連通したボルト挿通隙間Ｃとなっている。
【００１７】
補強板１０は、継手板２を直接補強するとともに、主桁板１に対する継手板２の結合力と結合面積を大きくしており、ボルト５の頭部５ａ又はボルト５に螺着されたナット６を受けることができるようにされている。
【００１８】
上記の構成とされた鋼製セグメントＳａを周方向に接合するには、図２に示すように、２枚の鋼製セグメントＳａの継手板２，２どうしを互いに当接させて、ボルト５を、一方の鋼製セグメントＳａのボルト挿通隙間Ｃから、ボルト挿通孔２ａ、他方の鋼製セグメントＳａのボルト挿通孔２ａ、ボルト挿通隙間Ｃの順に挿通させてナット６を螺着し、そのナット６を締め付けて行う。
【００１９】
上記で、補強板１０，１０は、ボルト５の締付力を受けて継手板２に伝える。継手板２は、前述のように、補強板１０，１０によって直接補強されるとともに、主桁板１に対する結合力と結合面積を大きくされているため、変形しにくく、強固な接合力が得られる。このため止水性が向上する。
また、継手板２の変形を防止するだけの目的で多数のボルト５を使用する必要がないので、ボルト５の使用本数を最低限度に抑えること可能となり、作業性が向上する。
【００２０】
図３と図４は本発明に係る鋼製セグメントの第２の実施例の形態を示す。この鋼製セグメントＳｂは、主桁板１，１の中間に、１枚の円弧状の補強桁板１２が主桁板１，１と平行にされた状態で継手板２，２とスキンプレート３に固定して設けられ、また補強板５は、主桁板１と補強桁板１２との間に主桁板１と継手板２及び補強桁板１２に固定して設けられている。継手板２は４個のボルト挿通孔２ａを有する。
この鋼製セグメントＳｂの他の構造及び接合操作は図１及び図２の鋼製セグメントＳａと同じであるので、同一部材等に同一の符号を付して説明を省略する。
【００２１】
この鋼製セグメントＳｂにおいては、補強桁板１２がセグメント全体の強度を強化するとともに、継手板２の補強に直接働く。したがって、一層大きい接合力を得ることができ、しかも継手板２の変形が防止されて止水性が良くなる。
【００２２】
図４と図５は本発明に係る鋼製セグメントの第３の実施の形態を示す。この鋼製セグメントＳｃの場合は、主桁板１，１の間に２枚の円弧状の補強桁板１２が設けられ、また継手板２のボルト挿通孔２ａの数が２個とされている以外は、図３及び図４の鋼製セグメントＳｂと同じである。
この鋼製セグメントＳｃにおいては、補強桁板１２の数が増えた分、セグメント全体と継手板２の強度が大きくなる。
【００２３】
図６と図７は本発明に係る鋼製セグメントの第４の実施の形態を示す。この鋼製セグメントＳｄは、図５及び図６の鋼製セグメントＳｃの主桁板１と補強桁板１２の中間に、中間板１４を主桁板１及び補強桁板１２と平行にして継手板２とスキンプレート３に固定し、また上下４枚の補強板１０を、主桁板１と継手板２及び中間板１４、又は補強桁板１２と継手板２及び中間板１４に固定して設けた構造となっている。なお、継手板２には、８個のボルト挿通孔２ａが、主桁板１の円弧の径方向（図８で上下方向、セグメントの厚さ方向）に４個宛２段に分けて形成されている。
【００２４】
この鋼製セグメントＳｄにおいては、中間板１４が継手板２に対する補強板１０の結合力を強くする。したがって、継手板２が一層強化されて変形しにくくなり、より大きい接合力を得ることができるようになる。
【００２５】
図９は、補強板の別の例を示す。この補強板１６はパイプ１７を一体に有しており、前記鋼製セグメントＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄの上下一対の補強板１０に替えて、パイプ１７を継手板２のボルト挿通孔２ａに直通させてスキンプレート３と平行にされた状態で、周囲の継手板２や主桁板１等に鋼製セグメントＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄの補強板１０と同様に固定して設けられる。
【００２６】
補強板１６を用いた鋼製セグメントの場合は、互いに継手板２を当接させた一方の鋼製セグメントの補強板１６のパイプ１７から、ボルト挿通孔２ａ、他方の鋼製セグメントのボルト挿通孔２ａ、パイプ１７の順に挿通させてナット６を螺着し、そのナット６を締め付けて２枚の鋼製セグメントを接合する。パイプ１７は、ボルト５の頭部５ａ又はナット６を受け、補強板１６と協働して継手板２を強化し、また変形を防止する。
したがって、この鋼製セグメントにおいても強い接合力と高い止水性が得られる。
【００２７】
本発明において、補強板１０．１６、ボルト挿通孔２ａ、補強桁板１２、中間板１４の数と配置構造は図のものに限られるものではなく、種々変更することができる。また、１つの鋼製セグメントに補強板１０と補強板１６の両方を設けることもできる。
補強板１０．１６、パイプ１７、補強桁板１２、中間板１４は、主桁板１と継手板２及びスキンプレート３と同様に、通常鋼製とされ、上記各部材は溶接によって相互に固定されるが、ボルト等の他の結合手段で結合する場合もあり得る。なお、補強桁板１２と中間板１４の両方又はいずれか一方をスキンプレート３に固定しないこともある。
【００２８】
また、本発明は、主桁板１，１と継手板２，２及びスキンプレート３で形成された鋼殻にコンクリートを充填したコンクリート中詰め鋼製セグメントにも実施することができる。この場合は、補強板１０，１６の部分にボルトボックスが形成される。ナット６を袋ナットとして補強板１０やパイプ１７に溶接することもある。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、鋼製セグメントどうしを周方向に接合する継手板が水圧等による周方向の引張力によって変形しにくく、大きく安定した接合力と止水性が得られる上、作業性の良い鋼製セグメントを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る鋼製セグメントの第１の実施の形態を示す一部破断の外観図である。
【図２】  図１の鋼製セグメントの接合状態を示す断面図である。
【図３】  本発明に係る鋼製セグメントの第２の実施の形態を示す平面図である。
【図４】  図３の（IV−IV）部分の断面図である。
【図５】  本発明に係る鋼製セグメントの第３の実施の形態を示す平面図である。
【図６】  図５の（VI−VI）部分の断面図である。
【図７】  本発明に係る鋼製セグメントの第４の実施の形態を示す平面図である。
【図８】  図７の（VIII−VIII）部分の断面図である。
【図９】  補強板の別の例を示す外観図である。
【図１０】  従来の鋼製セグメントの接合状態を示す断面図である。
【符号の説明】
Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ  鋼製セグメント      １  主桁板
２  継手板                                  ２ａ  ボルト挿通孔
３  スキンプレート                          ５  ボルト
５ａ  頭部                                  ６  ナット
１０  補強板                                １２  補強桁板
１４  中間板                                １６  補強板
１７  パイプ                                Ｃ  ボルト挿通隙間
【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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