(57)【要約】【課題】鋼材使用量が少なく、トンネル施工時のトータルコストを最小化可能なトンネル用セグメントを開発するため、従来の継手に比べて高い剛性を持つセグメント間の継手を開発する。【解決手段】コンクリート３５より締結ボックス１７内に、セグメント２ｂのネジ鉄筋１９を露出させる。カプラ２９と両ネジ３１を用いることで、ネジ鉄筋１９と隣接するセグメント２ａのカプラ１２およびネジ鉄筋インサート１１を一体化する。そのため、セグメント間に働く応力は、ネジ鉄筋インサート１１およびネジ鉄筋１９を通じて、コンクリート３５と内側スキンプレート３および外側スキンプレート５に伝達され、従来のボルトのみの継手に比べて高い剛性を持つ継手となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のネジと、第２のネジとの間を継ぐ継手であって、
前記第２のネジは、両端にネジを有する両ネジの一方のネジに螺合され、前記両ネジの他方のネジは、前記第１のネジとカプラで締結されることを特徴とする継手。
【請求項２】
前記第１のネジと前記第２のネジは夫々別のセグメントに固定されることを特徴とする請求項１記載の継手。
【請求項３】
前記第１のネジが雄ネジを有する鉄筋であり、前記第２のネジが鉄筋の内部に設けられた雌ネジであることを特徴とする請求項１記載の継手。
【請求項４】
第１のネジと第２のネジとの間を継ぐ締結方法であって、
前記第２のネジに両ネジの一方のネジを螺合する工程と、
前記両ネジの他方のネジと第１のネジをカプラで締結する工程と、
を具備することを特徴とする締結方法。
【請求項５】
前記第１のネジと前記第２のネジは夫々別のセグメントに設けられることを特徴とする請求項４記載の締結方法。
【請求項６】
前記第１のネジが雄ネジを有する鉄筋であり、前記第２のネジが鉄筋の内部に設けられた雌ネジであることを特徴とする請求項４記載の締結方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールドトンネル用のセグメントなどに利用可能な継手などに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セグメント間およびリング間の継手としては、継手板を挟んでボルトとナットで締結するものがあった（例えば、特許文献１の図５参照）。セグメント間に働く応力により、ボルトに引張力が働くと、その引張力は、継手板への曲げ力やせん断力として働き、ボルトボックスを介して最終的にはスキンプレートにかかる。その際、継手板−ボルトボックス間およびボルトボックス−スキンプレート間の溶接部に大きな力がかかる。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２０４５４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の継手では、（１）ボルトボックス−スキンプレート間の溶接部によって、スキンプレートの厚さが決定され不経済となる、（２）継手鋼板の厚さがボルトの仕様によって厚くなる、（３）継手鋼板−ボルトボックス−スキンプレート間の溶接品質の確保が重要となり、全体の精度確保と合わせて製作コストが上昇する等の問題点があった。また、側板はシール溝を設置した状態で曲げ加工する必要があるため、桁高の増大に対して板厚が大きくなるといった、問題点があった。
【０００５】
本発明は、前述した問題点に鑑みてなされたもので、その目的とすることは、スキンプレートや継手板の板厚を薄くし、低コストのセグメントに利用できる高い剛性を持った継手などを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前述した目的を達成するために、第１の発明は、第１のネジと、第２のネジとの間を継ぐ継手であって、前記第２のネジは、両端にネジを有する両ネジの一方のネジに螺合され、前記両ネジの他方のネジは、前記第１のネジとカプラで締結されることを特徴とする継手である。また、前記第１のネジと前記第２のネジは夫々別のセグメントに固定されてもよく、前記第１のネジが雄ネジを有する鉄筋であり、前記第２のネジが鉄筋の内部に設けられた雌ネジであってもよい。
【０００７】
第２の発明は、第１のネジと第２のネジとの間を継ぐ締結方法であって、前記第２のネジに両ネジの一方のネジを螺合する工程と、前記両ネジの他方のネジと第１のネジをカプラで締結する工程と、を具備することを特徴とする締結方法である。また、前記第１のネジと前記第２のネジは夫々別のセグメントに設けられてもよく、前記第１のネジが雄ネジを有する鉄筋であり、前記第２のネジが鉄筋の内部に設けられた雌ネジであってもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の継手によれば、高い剛性でセグメント間を締結可能なため、スキンプレートや継手板などの部材は、構造上必要となる板厚に対して、必要以上に厚くならない。その結果、鋼材使用量の削減が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１０】
図１は、本実施の形態に係る６面鋼殻用の継手１の斜視図である。セグメント２ａとセグメント２ｂは同じ構造を持つセグメントであり、セグメント２ａのもう一方の端部（図１に描かれていない）は、図１に描かれているセグメント２ｂと同じ構造を持ち、セグメント２ｂのもう一方の端部は、セグメント２ａと同じ構造を持つ。
【００１１】
セグメント２ａは、外側スキンプレート５を有し、外側スキンプレート５と垂直な２枚の側板７が向かい合わされて設けられる。また、外側スキンプレート５とほぼ垂直に、２枚の側板７と垂直な継手鋼板１４、２３が設けられる。外側スキンプレート５と向かい合うように、側板７および継手鋼板１４、２３とほぼ垂直になるように、内側スキンプレート３が設けられる。セグメント２ａは、内側スキンプレート３および外側スキンプレート５、一対の側板７、継手鋼板１４、２３により箱状を形成している。
【００１２】
なお、後述するように継手鋼板１４は、セグメント２ａの側面の上下に設けられ、継手鋼板１４の間には図２（ａ）に示すような継手面コンクリート１３が露出している。側板７および継手鋼板１４、２３のセグメント２ａの外周側に、シール溝９が設けられている。また、セグメント２ａには、コンクリートが充填されており、継手鋼板１４の隙間より、継手面コンクリート１３が露出している。セグメント２ａの継手面中央部付近にネジ鉄筋インサート１１とそれに螺合したカプラ１２が、セグメント２ａの継手面端部にボルト用インサート１５が、セグメント２ａの長軸方向に沿ってコンクリート中に埋設されている。継手面コンクリート１３にはカプラ１２およびボルト用インサート１５が露出している。継手鋼板１４と継手面コンクリート１３の構造は、図２（ａ）に詳細に示されている。
【００１３】
また、セグメント２ｂの継手部においては、継手面コンクリート２５と内側スキンプレート３に開口した直方体型の締結ボックス１７を有している。締結ボックス１７中には、セグメント２ｂの長軸方向に沿ってコンクリート中に埋設されたネジ鉄筋１９が突出している。セグメント２ｂの継手鋼板２３の隙間より継手面コンクリート２５が露出し、継手鋼板２３の端部にはボルト孔２１が設けられている。継手鋼板２３と継手コンクリート２５の構造は、図３（ａ）に詳細に示されている。
【００１４】
図２（ａ）は、セグメント２ａの図１のＡ方向矢視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のａ-ａ断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のｂ-ｂ断面図、図２（ｄ）は図２（ａ）のｃ-ｃ断面図である。継手鋼板１４はシール溝９を有し、継手鋼板１４と継手鋼板１４の間に継手面コンクリート１３が露出している。継手面コンクリート１３には、端部にカプラ１２が、端部以外の場所にボルト用インサート１５が露出している。横桁２７はセグメント２ａが応力により変形しないように支えている。図２（ｂ）に示すように、ボルト用インサート１５は、内部に雌ネジ１６を有している。また、内側スキンプレート３と外側スキンプレート５はジベル３７を有しており、コンクリート３５と一体化している。図２（ｃ）に示すように、セグメント２ａには、カプラ１２と螺合したネジ鉄筋インサート１１が設けられており、カプラ１２がセグメント２ａの表面に露出している。図２（ｄ）に示すように、内側スキンプレート３と外側スキンプレート５の間をつなぐように横桁２７が設けられている。
【００１５】
横桁２７は、孔あき鋼板であることが好ましい。
【００１６】
図３（ａ）は、セグメント２ｂの図１のＢ方向矢視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のｄ-ｄ断面図、図３（ｃ）は図３（ａ）のｅ-ｅ断面図、図３（ｄ）は図３（ａ）のｆ-ｆ断面図、図３（ｅ）は図３（ａ）のｇ-ｇ断面図である。セグメント２ｂには締結ボックス１７が設けられ、締結ボックス１７内で締結作業を行うことができる。また、締結ボックス１７内には、内部のコンクリート３５から突出したネジ鉄筋１９が設けられる。継手鋼板２３には、ボルト孔２１が設けられている。図３（ｂ）、図３（ｃ）に示すように、締結ボックス１７からボルト孔２１およびネジ鉄筋１９にアクセス可能である。図３（ｄ）に示すように、内側スキンプレート３と外側スキンプレート５を横桁２７で連結している。図３（ｅ）で示すように、セグメント２ｂ内にはコンクリート３５が充填されている。
【００１７】
次に、継手１を用いてセグメント２ａとセグメント２ｂを締結する手順について説明する。
図４（ａ）は、図２（ｂ）に示したセグメント２ａの継手面と、図３（ｂ）に示したセグメント２ｂの継手面が接した状態を示す図であり、図４（ｂ）は、セグメント２ａとセグメント２ｂを仮締結した状態を示す図である。図４（ａ）に示すように、セグメント２ａの継手面と隣接するセグメント２ｂの継手面を位置合わせし、図４（ｂ）に示すように、ボルト３３をボルト用インサート１５に螺合させ、図５に示す、継手１の締結中のセグメント間のずれを防止する。このようにしてセグメント２ａ、セグメント２ｂを仮締結する。
【００１８】
次に継手１によりセグメント間を締結する。その詳細は以下のとおりである。
図５（ａ）、図５（ｂ）、図５（ｄ）は、図２（ｃ）に示したセグメント２ａの継手面と、図３（ｃ）に示したセグメント２ｂの継手面とが接して、継手１によってセグメント２ａとセグメント２ｂを締結する説明図である。図５（ｃ）は両ネジ３１の構造を示す図である。
【００１９】
図５（ａ）に示すように、カプラ２９がＣ方向に移動するようにカプラ２９とネジ鉄筋１９とを螺合させる。図５（ｂ）に示すように、カプラ１２がＤ方向に移動するように、両ネジ３１とカプラ１２とを螺合させ、さらにはカプラ２９がＥ方向に移動するようにカプラ２９と両ネジ３１とを羅号させる。
【００２０】
図５（ｃ）に示すように、両ネジ３１は両ネジ頭３９から定着側雄ネジ４３と、反対方向に突出した締結ボックス側雄ネジ４１を有する。定着側雄ネジ４３と締結ボックス側雄ネジ４１は互いに逆ネジになっており、両ネジ頭３９を回転すると、定着側雄ネジ４３に螺合した物と、締結ボックス側オスネジ４１に螺合した物が、近づくか遠ざかる。図５（ｄ）に示すように、両ネジ３１を締めることで、カプラ１２とカプラ２９は引き寄せられ、セグメント間は締結される。さらに締結作業を進めると、図６に示すようになる。
【００２１】
図６ａは、ネジ鉄筋１９の両方が締結された継手の状態を示す図である。また、図６ｂは、締結が完了した継手の平面図である。
【００２２】
なお、締結が完了した後に、締結ボックス１７をモルタルなどで充填してもよい。
【００２３】
なお、本実施の形態においてはセグメント間の締結に継手１を用いたが、リング間の締結に継手１を用いてもよい。
【００２４】
本実施の形態によれば、セグメント間に応力が働いた場合、その力は両ネジ３１、カプラ２９、ネジ鉄筋１９を通して、コンクリート３５と内側スキンプレート３および外側スキンプレート５に伝達される。通常の継手のように、継手板にボルトを取り付けただけの構造では、ボルト−継手板−スキンプレートの経路で力がかかり、溶接強度が必要となるが、本実施の形態に係る継手１においては、力がセグメント全体にかかり、剛性が高まる。
【００２５】
その結果、セグメント製作上の理由でセグメント２のスキンプレート３、５や継手鋼板１４，２３などの部材の板厚を増やす必要がなくなり、構造上の必要板厚と同じ厚さの部材を用いることができ、鋼材使用量の削減が可能になり、ひいてはセグメント製作コストの削減も可能になる。
【００２６】
以上、添付図面を参照しながら、本発明にかかる継手の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されない。当業者であれば、本願で開示した技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到しえることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】締結前の本発明の継手の斜視図。
【図２】（ａ）セグメントの定着側継手面の正面図、（ｂ）図２（ａ）におけるａ−ａ断面図、（ｃ）同じくｂ−ｂ断面図、（ｄ）同じくｃ−ｃ断面図
【図３】（ａ）セグメントの締結ボックス側継手面の正面図、（ｂ）図３（ａ）におけるａ−ａ断面図、（ｃ）同じくｂ−ｂ断面図、（ｄ）同じくｃ−ｃ断面図、（ｅ）同じくｄ−ｄ断面図
【図４】（ａ）〜（ｂ）本実施の形態のボルトの締結工程を示す図。
【図５】（ａ）〜（ｄ）本実施の形態の継手の締結工程を示す図。
【図６ａ】締結後の本発明の継手の正面図
【図６ｂ】締結後の本発明の継手の平面図。
【符号の説明】
【００２８】
１………継手
２………セグメント
３………内側スキンプレート
５………外側スキンプレート
７………側板
９………シール溝
１１………ネジ鉄筋インサート
１２………カプラ
１３………継手面コンクリート
１４………継手鋼板
１５………ボルト用インサート
１６………雌ネジ
１７………締結ボックス
１９………ネジ鉄筋
２１………ボルト孔
２３………継手鋼板
２５………継手面コンクリート
２７………横桁
２９………カプラ
３１………両ネジ
３３………ボルト
３５………コンクリート
３７………ジベル
３９………両ネジ頭
４１………締結ボックス側雄ネジ
４３………定着側雄ネジ
【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６ａ】
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【図６ｂ】
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