(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
ところで、上記非特許文献1に係るセグメントにおいては、リブと主鉄筋とが一体とされていないため、強度に不安が残り、特に大きな内水圧荷重がかかった場合に、十分な強度を確保することができないという問題があった。
【0009】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、従来よりも高い強度を確保することができるセグメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するため、本発明は以下の手段を提案している。
即ち、本発明に係るセグメントは、周方向へ連結され、さらに軸方向へ連結されることにより、掘削穴内に筒状壁体を構成するセグメントであって、前記セグメントは、内周側が開口された箱型に形成された枠体と、該枠体内に打設されたコンクリートとから構成されてなり、前記枠体は、外周側に設けられたスキンプレートと、該スキンプレートの前記軸方向両端にそれぞれ設けられて前記周方向に延びる一対の主桁板と、前記スキンプレートの前記周方向両端にそれぞれ設けられた一対の継手板と、前記一対の主桁板同士に掛け渡して設けられた複数のリブとを備え、前記リブの前記内周側又は前記外周側の少なくとも一方の表面に、前記周方向に延びる主鋼材を当接させて前記軸方向に複数配列し、これら複数の主鋼材の少なくとも一部の配列に巻き付くように前記リブとの間に前記主鋼材を挟んで固定するとともに前記リブに固定される配力筋を設け
、更に該配力筋は前記主鋼材を固定させた前記リブの一方の表面とは反対側の他方の表面に延びて前記リブに交差する方向に屈曲されて当接させてなり、しかも、前記配力筋を前記リブの対向する両面にそれぞれ配設して前記屈曲された部分を互いに逆向きに形成したことを特徴とする。
【0011】
このような特徴のセグメントによれば、配力筋が
リブとの間で主鋼材を拘束するため、セグメント自体に作用する荷重に対して有効に対抗することができる。また、主鋼材に巻き付けられた配力筋がリブに固定されているため、リブと主鋼材との一体化を図ることができ、この一体化された主鋼材によるセグメントの大幅な強度向上を図ることができる。
なお、主鋼材としては、例えば、鉄筋や鋼板の他、鋼板の板面に該鋼板の延在方向に直交する方向に延びる複数の突起を設けた突起付き鋼板、あるいは、鋼板の板面に波状に延びる突起を設けた波状突起突き鋼板等、種々のものを採用することができる。
【0012】
また、本発明に係るセグメントにおいては
、複数の主鋼材が前記リブの前記内周側及び前記外周側にそれぞれ配列されていることを特徴とする。
これにより、セグメント
の内周側及び外周側から作用する荷重への高い耐久性を発揮することができる。
【0014】
これによって、リブの内周側及び外周側に配設された主鋼材を配力筋によって確実に拘束することができるとともに、これら主鋼材をリブに対して強固に固定することができる。このため、セグメントの大幅の強度向上を図ることが可能となる。
【0015】
また、本発明に係るセグメントにおいては、前記複数の主鋼材が前記リブの内周側にのみ配列されていることを特徴とする。
これによっても、セグメントに対して作用する荷重への耐久性を発揮することができる。
【0016】
さらに、本発明に係るセグメントにおいては、前記配力筋が、前記主鋼材の配列方向に延びて、前記主鋼材の配列に前記内周側から巻き付く拘束部と、該拘束部の両端にそれぞれ連続し、前記リブに固着される一対の固着部とからなる略U字状に形成されていることを特徴とする。
【0017】
これによって、リブの内周側に配設された主鋼材を確実に拘束することができるとともに、これら主鋼材をリブに対して強固に固定することができる。これにより、セグメントの大幅の強度向上を図ることが可能となる。
【0018】
また、本発明に係るセグメントにおいては、
配力筋は、前記固着部における前記拘束部側とは反対側の端部が、前記リブに対して前記外周側から当接するように屈曲されていることを特徴とする。
【0019】
これにより、セグメント内周側及び外周側からの荷重により当該セグメントの周方向に引張荷重が作用した場合であっても、配力筋がリブから剥離してしまうのを防止することができる。したがって、主鋼材をリブに対してより強固に固定することができる。
【0020】
さらに、本発明に係るセグメントにおいては、同一の前記リブに固定される複数の前記配力筋が設けられ、前記複数の主鋼材の配列の少なくとも一部に、前記複数の配力筋が巻き付くように配設されていることを特徴とする。
【0021】
これにより、複数の配力筋が巻き付いた主鋼材をより強固にリブに一体化させることができ、セグメント全体の強度をより向上させることができる。
【0022】
また、本発明に係るセグメントにおいては、前記枠体に、該枠体と前記コンクリートとを接着する接着剤が塗布されていることが好ましい。これにより、枠体とコンクリートとを一体化させ、より強度を向上させることができる。
【0023】
さらに、本発明に係るセグメントにおいては、隣り合う前記リブ同士の間隔が、200mm〜500mmの範囲内に設定されていることが好ましい。
【発明の効果】
【0024】
本発明のセグメントによれば、リブの内周側、外周側に設けられた主鋼材を配力筋が拘束するとともに該配力筋によって主鋼材がリブに一体化されるため、主鋼材によるセグメントの補強を強化して、セグメントの強度を大幅に向上させることができる。
【発明を実施するための形態】
【0026】
以下、本発明の第1実施形態について
図1〜4を参照して説明する。
図1は第1実施形態に係るセグメントのコンクリートを一部取り除いた状態を示す平面図、
図2は
図1におけるA−A断面図、
図3は
図2の一部拡大図、
図4は
図2におけるB−B断面図である。
【0027】
図1及び
図2に示すように、セグメント1は、掘削穴内に構築されるトンネル(筒状壁体)の一部をなす円弧版状をなしており、掘削穴内の周方向及び軸方向に連結されることにより該掘削穴内にトンネルを構築する建材として使用される。
以下では、セグメント1を用いてトンネルを構築した場合におけるトンネル周方向をセグメント1の周方向、トンネル軸方向をセグメント1の軸方向と称する。
【0028】
本実施形態におけるセグメント1は、鋼板から構成された枠体2と、この枠体2内に配設された主鉄筋(主鋼材)8及び配力筋20と、枠体2の内部において主鉄筋8及び配力筋20を埋没するように打設されたコンクリート3とからなる合成セグメントである。
【0029】
図1及び
図2に示すように、枠体2は、外周側に設けられたスキンプレート4と、このスキンプレート4の側部に配設された一対の主桁板5と、スキンプレート4の端部に配設された一対の継手板6とを有しており、主桁板5同士の間には複数のリブ7が設けられている。
【0030】
上記スキンプレート4は、トンネル構築時に掘削穴の壁面と接触する部材であって、周方向に沿って湾曲する湾曲板状をなしている。
また、一対の主桁板5は、このスキンプレート4の軸方向両端から周方向内側(内周側)に向かって延設するように互いに平行をなして配置されており、スキンプレート4同様に周方向に沿った湾曲した形状をなしている。
【0031】
さらに、一対の継手板6はスキンプレート4の周方向両端から周方向内側(内周側)に向かって延設された矩形板状をなしており、上記一対の主桁板5間にわたって配置されている。
なお、これらスキンプレート4、主桁板5及び継手板6同士の接続は、溶接によってなされている。
【0032】
また、
図1に示すように、一対の主桁板5にはセグメント1同士を軸方向に連結する継手部材が挿通する挿通孔5aが、周方向に所定間隔を空けて複数(本実施形態においては4つ)形成されている。さらに、一対の継手板6には、セグメント1同士を周方向に連結する継手部材が挿通する挿通孔6aが複数形成されている。
【0033】
リブ7は、
図1及び
図2に示すように、軸方向に延在して両端がそれぞれ主桁板5に固定された略板状をなしており、板面を周方向に向けた状態で配設されている。このリブ7は、スキンプレート4との間に隙間が形成されるように主桁板5の内周側に配設されており、本実施形態においては、周方向に所定の間隔を空けて計6つが設けられている。なお、隣り合うリブ7同士の間隔は、200mm〜500mmの範囲内に設定されていることが好ましい。
【0034】
主鉄筋8は、鋼材から形成された周方向に延在する棒状の部材であって、
図1〜
図4に示すように、上記複数のリブ7の周方向内側(内周側)及び周方向外側(外周側)において、軸方向に所定間隔を空けた状態で複数(本実施形態においては、内周側及び外周側にそれぞれ10つ)配列されている。なお、この主鉄筋8はリブ7に溶接されていてもよいし、溶接することなく当接している構成であってもよい。
【0035】
配力筋20は、詳しくは
図3及び
図4に示すように、複数の主鉄筋8を拘束する環状の鋼材であって、主鉄筋8の配列に巻き付けられるように複数(本実施形態においてはリブ7の数に対応して6つ)が配設されている。なお、本実施形態においては略U字棒状をなす2つの配力筋部材21,21を、例えば、溶接、接着剤又は止め具等により一体化することによって、全体として環状をなす配力筋20が構成されている。
【0036】
この配力筋20は、
図4に示すように、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の内周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く拘束部20a、及び、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の外周側に配列された主鉄筋8に該外周側から巻き付く拘束部20bを備えており、さらに、これら一対の拘束部20a、20bの両端部同士を接続する一対の固着部20c,20dとを備えた略矩形環状をなしている。これにより、配力筋20は、リブ7の内周側及び外周側に配設された複数の主鉄筋8を周囲から取り巻くようにして拘束している。
【0037】
さらに、本実施形態においては、上記配力筋20における固着部20c,20dが、それぞれリブ7の板面に固着されている。このため、配力筋20に拘束された主鉄筋8は、当該配力筋20を介して各リブ7に一体化される。
なお、配力筋20の固着部20c,20dをリブ7に固着する方法としては、固着部20c,20dをリブ7に対して溶接することが好ましいが、その他、例えば止め具等を用いて固着部20c,20dをリブ7に固定してもよい。
【0038】
そして、
図1及び
図2に示すように、上記主鉄筋8及び配力筋20が配設された枠体2内部にコンクリート3が打設されており、該コンクリート3における上記挿通孔5a,5b周辺には継手部材を収納するための継手凹所3aが形成されている。
また、上記枠体2の内面には接着剤が塗布されており、これにより枠体2内に打設されるコンクリート3と当該枠体2との一体化が図られている。なお、この接着剤は、枠体2における主桁板5の内面にのみ塗布されていてもよい。
【0039】
このように、上記構成のセグメント1によれば、リブ7の内周側及び外周側に配設した複数の主鉄筋8の配列に配力筋20が巻き付けられているため、当該配力筋20が主鉄筋8を一体に拘束し、セグメント1に作用する荷重に対して有効に対抗することができる。
【0040】
さらに、主鉄筋8に巻き付けられた配力筋20がリブ7に固定されているため、主鉄筋8は配力筋20を介してリブ7に固定されることになる。即ち、主鉄筋8とリブ7との一体化を図ることができるため、この一体化された主鉄筋8によるセグメント1の大幅な強度向上を図ることができる。
【0041】
また、本実施形態においては、リブ7の内周側及び外周側の両方に複数の主鉄筋8が配列されているため、セグメント1の内周側及び外周側から作用する荷重に対して高い耐久性を発揮することができる。
さらに、配力筋20が拘束部20a,20bと固着部20c,20dとを備えた環状に構成されているため、リブ7の内周側及び外周側に配設された主鉄筋8を確実に拘束するとともに、主鉄筋8をリブ7に対して強固に一体化することができる。これにより、セグメント1の大幅の強度向上を図ることが可能となる。
【0042】
次に
図5及び
図6を参照して、本発明の第2実施形態について説明する。
図5は第2実施形態に係るセグメントのコンクリートを取り除いた状態における周方向に直交する断面図、
図6は
図5のC−C断面図である。
【0043】
第2実施形態のセグメント30は、第1実施形態と同様の枠体2、コンクリート3及び主鉄筋8を備えており、さらに、第1実施形態においては各リブ7に対して単一の配力筋20を固定した構成であったのに対して、第2実施形態においては各リブ7に対して第1の配力筋31A及び第2の配力筋31Bの計2つの配力筋31A,31Bを固定した構成とされている。
【0044】
配力筋31A,31Bは、
図5及び
図6に示すように、環状をなす鋼材からなり、主鉄筋8を拘束すべく、それぞれ主鉄筋8の配列に巻き付けられている。
【0045】
第1の配力筋31Aは、
図5及び
図6に示すように、リブ7における周方向一方側(
図5におけるリブ7の紙面手前側、
図6における左側)に配置されており、リブ7の内周側及び外周側にそれぞれ複数(本実施形態においては10つずつ)が配列された主鉄筋8のうち、軸方向一方側(
図5における右側)寄りの計10つの主鉄筋8に巻き付けられている。
【0046】
また、第2の配力筋31Bは、
図5及び
図6に示すように、リブ7における周方向他方側(
図5におけるリブ7の紙面奥側、
図6における右側)に配置されており、リブ7の内周側及び外周側にそれぞれ複数(本実施形態においては10つずつ)が配列された主鉄筋8のうち、軸方向他方側(
図5における左側)寄りの計12つの主鉄筋8に巻き付けられている。
【0047】
第1及び第2の配力筋31A,31Bのうち、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の内周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く部分が拘束部32aとされ、さらに、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の外周側に配列された主鉄筋8に該外周側から巻き付く部分が拘束部32bとされている。そして、これら一対の拘束部32a、32bの両端部同士を接続する部分がそれぞれ固着部32c,32dとされている。この固着部32c,32dはそれぞれ溶接等を介してリブ7の板面に固着されている。
【0048】
このように、本実施形態においては、同一のリブ7に固定される2つの配力筋31A,31Bが設けられ、複数の主鉄筋8における軸方向中央付近の配列、即ち、リブ7の内周側及び外周側それぞれの軸方向中央付近の2つの主鉄筋(計4つの主鉄筋8)に2つの配力筋31A,31Bの両方が巻き付くように配設されている。このため、セグメント30の軸方向中央部における主鉄筋8をより強固にリブに一体化させることができ、セグメント30全体の強度をより向上させることができる。
【0049】
次に
図7及び
図8を参照して、本発明の第3実施形態について説明する。
図7は第3実施形態に係るセグメントのコンクリートを取り除いた状態における周方向に直交する断面図、
図8は
図7のC−C断面図である。
【0050】
第3実施形態のセグメント40は、第1実施形態と同様の枠体2、コンクリート3及を備えており、主鉄筋8がリブ7の内周面側にのみ配列されている。さらに、第1実施形態においては各リブ7に対して単一の環状の配力筋20を固定した構成であったのに対して、第3実施形態においては各リブ7に対して略U字状をなす第1の配力筋41A及び第2の配力筋31Bを固定した構成とされている。
【0051】
上記2つの配力筋41A,41Bは、
図7及び
図8に示すように、略U字状をなす鋼材であって、複数の主鉄筋8を拘束すべくこれら主鉄筋8の配列に巻き付けられるように配設されている。
【0052】
第1の配力筋41Aは、
図7及び
図8に示すように、リブ7における周方向一方側(
図7におけるリブ7の紙面手前側、
図8における左側)に配置されており、リブ7の内周側に複数(本実施形態においては10つ)配列された主鉄筋8のうちの軸方向他方側(
図7における左側)寄りの6つの主鉄筋8に巻き付けられている。
【0053】
第2の配力筋41Bは、
図7及び
図8に示すように、リブ7における周方向他方側(
図7におけるリブ7の紙面奥側、
図8における右側)に配置されており、リブ7の内周側に複数(本実施形態においては10つずつ)配列された主鉄筋8のうち軸方向一方側(
図7における右側)寄りの6つの主鉄筋8に巻き付けられている。
【0054】
第1及び第2の配力筋41A,41Bのうち、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の内周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く部分が拘束部42aとされている。そして、該拘束部42a両端部に連続して外周側に向かって延びる部分が固着部42b,42cとされている。
【0055】
そして、第1及び第2の配力筋41A,41Bにおいて、固着部42b,42cの上記拘束部42aに連続する側とは反対側の端部は、詳しくは
図8に示すように、リブ7に該して外周側から当接するように周方向に屈曲しており、当該当接箇所が溶接等により固着した構成とされている。
【0056】
第2の配力筋41Aのうち、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の外周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く部分が拘束部42aとされている。そして、該拘束部42a両端部に連続して外周側に向かって延びる部分が固着部42b,42cとされ、当該固着部42b,42cはそれぞれ溶接等を介してリブ7の板面に固着されている。
【0057】
このように、本実施形態のセグメント40によれば、リブ7の内周側に配設した複数の主鉄筋8の配列にU字状をなす配力筋41A,41Bが巻き付けられているため、当該配力筋41A,41Bが主鉄筋8を一体に拘束し、セグメント40の内周側及び外周側から作用する荷重に対して有効に対抗することができる。
【0058】
さらに、配力筋41A,41Bが拘束部42aと固着部42b,42cとを備えたU字状に構成されているため、リブ7の内周側に配設された主鉄筋8を確実に拘束するとともに、主鉄筋8をリブ7に対して強固に一体化することができる。これにより、セグメント40の大幅の強度向上を図ることが可能となる。
【0059】
また、同一のリブ7
の対向する両面に固定される2つの配力筋41A,41Bが設けられ、複数の主鉄筋8における軸方向中央付近の配列、即ち、リブ7の内周側の軸方向中央付近の2つの主鉄筋8に2つの配力筋41A,41Bの両方が巻き付くように配設されているため、セグメント40の軸方向中央部における主鉄筋8をより強固にリブに一体化させることができる。これにより、セグメント40全体の強度をより向上させることができる。
【0060】
さらに配力筋41A,41Bの固着部42b,42cにおける拘束部42a側とは反対側の端部が周方向に屈曲した構成とされて、リブ7に対して外周側から当接し溶着されているため、配力筋41A,41Bをリブ7に対して強固に固定することができる。これにより、セグメント40の内周側及び外周側からの荷重により当該セグメント40の周方向に引張荷重が作用した場合であっても、配力筋41A,41Bがリブから剥離してしまうのを防止することができ、主鉄筋をリブに対してより強固に固定することができる。
【0061】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の技術的思想を逸脱しない限り、これらに限定されることはなく、多少の設計変更等も可能である。例えば、実施形態においては、リブ7の内周側及び外周側に主鉄筋8が配列された場合、及び、リブ7の内周側にのみ主鉄筋8が配列された場合について説明したが、リブ7の外周側にのみ主鉄筋8が配列された構成であってもよい。
【0062】
また、実施形態の主鉄筋8に代えて、
図9(a)に示すような突起付き鋼板11や、波状突起付き鋼板14を主鋼材として用いてもよい。複数の突起付き鋼板11又は波状突起付き鋼板14が、複数のリブ7の内周側、外周側に配置されることにより、実施形態と同様、セグメント1の内周側及び外周側から作用する荷重に対して高い耐久性を発揮することができる。
【0063】
さらに、リブ7同士の間に、一対の主桁板5から互いに対向する方向に向かって延在するジベルが設けられていてもよい。この場合、隣り合うリブ7とジベルとの間隔は、隣り合うリブ7同士の間隔と同様に200mm〜500mmの範囲に設定されていることが好ましい。
【0064】
また、第3実施形態においては、各リブ7に対して略U字状をなす一対の第1の配力筋41A及び第2の配力筋31Bを固定した構成であったが、リブ7に固定される配力筋は2つに限定されず、3つ以上が固定されていてもよい。この場合、複数の配力筋にて主鉄筋8を拘束することになるので、強度をより向上させることができる。
【0065】
また、変形例として、例えば
図10に示すセグメント50であってもよい。このセグメント50における配力筋51は、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の内周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く部分が拘束部51aと、そして、該拘束部51a両端部に連続して外周側に向かって延びる固着部51b,51cとを備えたU字状をなしている。
【0066】
そして、固着部51b,51cにおける拘束部51aと接続された側とは反対側の端部にはボルトネジ51d,51eが形成されており、該ボルトネジ51d,51eにナット部材52,52が螺合されている。このナット部材52,52はリブ7に対して外周側から当接しており、これによって、配力筋51がリブ7に対して強固に固定一体化されている。これにより、セグメント40全体の強度向上を図ることができる。
【0067】
また、他の変形例として、例えば
図11に示すセグメント60であってもよい。このセグメント60における配力筋61は、主鉄筋8の配列方向(軸方向)に延びてリブ7の内周側に配列された主鉄筋8に該内周側から巻き付く部分が拘束部61aと、そして、該拘束部61a両端部に連続して外周側に向かって延びる固着部61b,61cとを備えており、さらに、固着部61b,61cにおける拘束部61aと接続された側とは反対側には、それぞれU字状をなすU字部61d,61eが接続されている。そして、このU字部61d,61eにそれぞれ巻き付けられるようにして、リブ7の外周側に一対の主鉄筋8,8が設けられている。これにより、配力筋61をリブ7及び主鉄筋8により強固に一体化することができ、セグメント60の強度向上を図ることができる。
【0068】
さらに、上記セグメント1,30,40,50,60においては、主鉄筋8が屈曲してリブ7に当接する構成であってもよい。これによって、主鉄筋8とリブ7との一体感を高め、強度向上を図ることができる。