(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの周方向及び軸方向に多数並べて互いに連結することによりトンネル内壁を形成可能で、複数の主桁と継手板とでスキンプレートを支持形成して成る箱形の金属製トンネル用セグメントであって、前記スキンプレートにおける肉厚を、前記主桁側ほど厚くなるように形成してあるトンネル用セグメント。
【請求項２】
前記スキンプレートにおける肉厚を、前記継手板側ほど厚くなるように形成してある請求項１に記載のトンネル用セグメント。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの周方向及び軸方向に多数並べて互いに連結することによりトンネル内壁を形成可能で、複数の主桁と継手板とでスキンプレートを支持形成して成る箱形の金属製トンネル用セグメントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のトンネル用セグメント１としては、図１０に示すように、スキンプレート２の厚みが全幅に亘って等厚に形成してあると共に、主桁３とスキンプレート２との接合部６が鋭角状に形成されていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来のトンネル用セグメント１によれば、図１０に示すように、主桁３とスキンプレート２との接合部６は鋭角状に形成されているため、トンネル用セグメント１に曲げ応力や土圧による応力がかかった場合、前記接合部６に応力が集中して挫屈し易くなるので、トンネル用セグメント１の幅を広くするときには応力集中による挫屈に耐えられるように、その幅が広くなればなるほどスキンプレート２の肉厚を全幅に亘って厚くしてその幅に応じた必要強度を確保する必要が生じていた。その結果、トンネル用セグメント１自体の重量が重くなるだけでなく、スキンプレート２を形成する材料が多く必要になるため材料コストが高くなるといった問題を生じていた。
【０００４】
従って、本発明の目的は、上記問題点を解消し、トンネル用セグメントの幅を広くしたとしても、従来のトンネル用セグメントに比して、重量が重くなるのを抑制できると共に、材料コストが高くなるのを抑制できながらも、その幅に応じた必要強度を確保することができるトンネル用セグメントを提供するところにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
〔構成〕
請求項１の発明の特徴構成は図４に例示するごとく、トンネルの周方向Ｙ及び軸方向に多数並べて互いに連結することによりトンネル内壁を形成可能で、複数の主桁３と継手板とでスキンプレート２を支持形成して成る箱形の金属製トンネル用セグメントであって、前記スキンプレート２における肉厚を、前記主桁３側ほど厚くなるように形成してあるところにある。
【０００６】
請求項２の発明の特徴構成は図８，９に例示するごとく、前記スキンプレート２における肉厚を、前記継手板４側ほど厚くなるように形成してあるところにある。
【０００７】
尚、上述のように、図面との対照を便利にするために符号を記したが、該記入により本発明は添付図面の構成に限定されるものではない。
【０００８】
〔作用及び効果〕
請求項１の発明により、前記スキンプレートにおける肉厚を、前記主桁側ほど厚くなるように形成してあるから、トンネル用セグメントの幅を広くしたとしても、その幅に応じた必要強度を確保するためにスキンプレートの肉厚を全幅に亘って厚くする必要はない。
つまり、主桁とスキンプレートとの接合部は、主桁側ほどスキンプレートにおける肉厚が厚くなるように形成すると鈍角状になるから、トンネル用セグメントに曲げ応力や土圧による応力がかかったとしても、前記接合部に応力を集中させることなくスムーズに流すことができるため、挫屈し難くすることができる。だから、トンネル用セグメントの幅を広くしたとしても、従来のもののようにスキンプレートの肉厚を全幅に亘って厚くする必要はなく、特に、主桁側から離れた位置におけるスキンプレートの肉厚を従来のものほど厚くしなくてもその幅に応じた必要強度を確保することができる。
その結果、従来のトンネル用セグメントに比して、重量が重くなるのを抑制できると共に、材料コストが高くなるのを抑制できながらも、その幅に応じた必要強度を確保することができるようになった。
【０００９】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明による作用効果を叶えることができるのに加えて、前記スキンプレートにおける肉厚を、前記継手板側ほど厚くなるように形成してあるから、トンネル用セグメントの長さを長くしたとしても、その長さに応じた必要強度を確保するためにスキンプレートの肉厚を全長に亘って厚くする必要はない。
つまり、継手板とスキンプレートとの接合部は、継手板側ほどスキンプレートにおける肉厚が厚くなるように形成してあるから、トンネル用セグメントに曲げ応力や土圧による応力がかかったとしても、前記接合部に応力を集中させることなくスムーズに流すことができるため、挫屈し難くすることができる。だから、トンネル用セグメントの長さを長くしたとしても、従来のもののようにスキンプレートの肉厚を全長に亘って厚くする必要はなく、特に、継手板側から離れた位置におけるスキンプレートの肉厚を、従来のものほど厚くしなくてもその長さに応じた必要強度を確保することができる。
その結果、従来のトンネル用セグメントに比して、重量が重くなるのを抑制できると共に、材料コストが高くなるのを抑制できながらも、その長さに応じた必要強度を確保することができるようになった。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施の形態の一例を図面に基づいて説明する。
尚、図面において従来例と同一の符号で表示した部分は、同一又は相当の部分を示している。
【００１１】
図１〜４には、トンネルの周方向Ｙ及び軸方向Ｘに多数並べて互いに連結することによりトンネル内壁を形成可能で、複数の主桁３と継手板４とでスキンプレート２を支持形成して成る箱形の金属製（具体的には、ダクタイル鋳鉄製）のトンネル用セグメント１が示されている。
【００１２】
前記トンネル用セグメント１（以下セグメントと略称する）は、図１に示すように、第１セグメント１１、第２セグメント１２、第３セグメント１３の３種類の形状の異なったものから成り、これらをトンネルの周方向Ｙ及び軸方向Ｘに並べて互いにボルト連結することによりトンネルリングＴＲを構築する。
【００１３】
前記第１セグメント１１は、図１（イ）に示すように、平面視矩形形状に形成されると共に、トンネル周方向Ｙに沿って湾曲した形状を有しており、第１セグメント１１の端部のうちトンネル周方向Ｙ側の両端部に設けた、隣接する第２セグメント１２と連結するための突合せ面Ｔ１の面方向を、トンネルの径方向と一致させた面方向に形成してある。
【００１４】
前記第２セグメント１２には、図１（ロ）、（ハ）に示すように、第２右セグメント１２Ｒと第２左セグメント１２Ｌの２種類のものがあり、第２右セグメント１２Ｒと第２左セグメント１２Ｌは左右対称形状に形成されており、夫々、その１辺が立坑側に向かうほど広がった平面視台形形状に形成されると共に、トンネル周方向Ｙに沿って湾曲した形状を有しており、第２セグメント１２のトンネル周方向Ｙ側の両端部のうち、第１セグメント１１に隣接して第１セグメント１１と連結する突合せ端部を、トンネルの径方向と一致させた突合せ面Ｔ１に形成すると共に、第２セグメント１２をトンネルリングＴＲとして構築した場合に第３セグメント１３に隣接して第３セグメント１３と連結する第２セグメント１２の突合せ端部を、第３セグメント１３の突合せ面Ｔ２に対応する形状に形成して構成してある。
【００１５】
前記第３セグメント１３は、図１（ニ）に示すように、トンネル周方向Ｙに沿って湾曲した形状を有していると共に、トンネル周方向Ｙで隣接する第２右セグメント１２Ｒと第２左セグメント１２Ｌに対向する２辺の突合せ面Ｔ２が、夫々の第２セグメント１２における突合せ面Ｔ２に沿って立坑側に向かうほど狭くなる平面視台形形状に形成されるている。
【００１６】
セグメント同士の連結は以下のようにして行われる。
図２に示すように、まず、下方に３個の第１セグメント１１同士を配置して夫々を連結固定する。
次に、前記複数の連結した第１セグメント１１に続いてその右側に第２右セグメント１２Ｒを連結固定すると共に、その左側に第２左セグメント１２Ｌを連結固定する。
そして、図２，３に示すように、第２右セグメント１２Ｒと第２左セグメント１２Ｌ同士によって形成されている上方空間に第３セグメント１３を下方から上方へ押し上げて挿入し、その後トンネル軸芯方向Ｘへの切羽側から立坑側への押し込み操作により第３セグメント１３をセットし、隣接する第２右セグメント１２Ｒと第２左セグメント１２Ｌに対して互いを連結固定してトンネルリングＴＲを形成する。
前記セグメント１同士の連結は、その隣接する突合せ面Ｔ１，Ｔ２夫々に設けたボルト孔にボルトを挿通して締め付け固定することにより互いを連結する。
尚、図３における紙面の上方向を立坑側、下方向を切羽側としている。
【００１７】
図１に示すように、前記各セグメント１は、スキンプレート２のトンネル径方向内側に、トンネル周方向Ｙに延在する複数の主桁３（本実施形態では４主桁を示している。）と、隣接するセグメント１と連結するための突合せ面Ｔ１，Ｔ２を形成する継手板４と、複数の主桁３間にトンネル軸芯方向Ｘに延在する複数の補強リブ５とにより箱形形状に支持形成されている。
【００１８】
そして、前記スキンプレート２の形状は、図４に示すように、主桁３同士の略中間部から徐々に主桁３側ほど厚くなる傾斜面7 を有した肉厚形状に形成してある。これだと、主桁３とスキンプレート２との接合部６が鈍角状になるためセグメント１に曲げ応力や土圧による応力がかかったとしても、接合部６に応力を集中させることなくスムーズに流すことができるため、挫屈し難くすることができる。よって、幅の広いセグメント１を形成する際において、従来のもののようにスキンプレート２の肉厚を全幅に亘って厚くする必要がなくなるため、従来のセグメント１に比して、その重量が重くなるのを抑制できると共に、材料コストが高くなるのを抑制できながらも、その幅に応じた必要強度を確保することができる。
【００１９】
〔別実施形態〕
以下に他の実施形態を説明する。
〈１〉主桁３側ほど厚くなるスキンプレート２の形状は先の実施形態で説明した主桁３同士の略中間部から徐々に厚くなるものに限るものではなく、例えば、図５に示すように、主桁３同士の略中間部よりも主桁３寄りから徐々に主桁３側ほど厚くなる傾斜面７を有した肉厚形状に形成したものであっても良い。
〈２〉主桁３側ほど厚くなるスキンプレート２の形状は、上記構成に限るものではなく、例えば、図６に示すように、主桁３同士の略中間部よりも主桁３寄りから徐々に主桁３側ほど厚くなる複数の傾斜面７（本実施形態では２段）を有した肉厚形状に形成したものであっても良い。尚、傾斜面を形成する段数は上記構成に限定されることなく任意である。
〈３〉主桁３側ほど厚くなるスキンプレート２の形状は、上記構成に限るものではなく、例えば、図７に示すように、主桁３側ほど厚くなる曲面８を有した肉厚形状に形成したものであっても良い。
〈４〉スキンプレート２の形状は先の実施形態で説明した主桁側ほど厚くなるものに限るものではなく、例えば、図８に示すように、継手板４側ほど徐々に厚くなる傾斜面７を有した肉厚形状に形成したものであっても良い。これだと、継手板４とスキンプレート２との接合部６が鈍角状になるためセグメント１に曲げ応力や土圧による応力がかかったとしても、接合部６に応力を集中させることなくスムーズに流すことができるため、挫屈し難くすることができる。よって、長さの長いセグメント１を形成する際において、従来のもののようにスキンプレート２の肉厚を全幅に亘って厚くする必要がなくなるため、従来のセグメント１に比して、その重量が重くなるのを抑制できると共に、材料コストが高くなるのを抑制できながらも、その幅に応じた必要強度を確保することができる。
また、図９に示すように、スキンプレート２の肉厚は、補強リブ５側ほど厚くなる傾斜面７（又は曲面８）を有して形成されたものであっても良い。これだと、さらに曲げ応力や土圧による応力に対するセグメント強度を上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態によるトンネル用セグメントを示す底面図
【図２】本発明の一実施形態によるトンネル用セグメントの組み付け状態を示す正面図
【図３】本発明の一実施形態によるトンネル用セグメントの組み付け状態を示す説明図
【図４】本発明の一実施形態によるトンネル用セグメントの拡大縦断側面図
【図５】本発明の別実施形態によるトンネル用セグメントの拡大縦断側面図
【図６】本発明の別実施形態によるトンネル用セグメントの拡大縦断側面図
【図７】本発明の別実施形態によるトンネル用セグメントの拡大縦断側面図
【図８】本発明の別実施形態によるトンネル用セグメントの要部拡大縦断正面図
【図９】本発明の別実施形態によるトンネル用セグメントの要部拡大縦断正面図
【図１０】従来のトンネル用セグメントの縦断側面図
【符号の説明】
１      トンネル用セグメント
２      スキンプレート
３      主桁
４      継手板
Ｙ      周方向
Ｘ      軸方向
【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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