(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022157752
(43)【公開日】2022-10-14
(54)【発明の名称】セグメントの組立構造
(51)【国際特許分類】
E21D 11/04 20060101AFI20221006BHJP
E21D 11/08 20060101ALI20221006BHJP
【FI】
E21D11/04 A
E21D11/08
【審査請求】未請求
【請求項の数】2
【出願形態】OL
(21)【出願番号】P 2021062165
(22)【出願日】2021-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000198307
【氏名又は名称】株式会社IHI建材工業
(71)【出願人】
【識別番号】000140292
【氏名又は名称】株式会社奥村組
(74)【代理人】
【識別番号】100161207
【弁理士】
【氏名又は名称】西澤 和純
(74)【代理人】
【識別番号】100169764
【弁理士】
【氏名又は名称】清水 雄一郎
(74)【代理人】
【識別番号】100167553
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 久典
(74)【代理人】
【識別番号】100188891
【弁理士】
【氏名又は名称】丹野 拓人
(72)【発明者】
【氏名】橋口 彰夫
(72)【発明者】
【氏名】清水 亮一
(72)【発明者】
【氏名】阿部 義
(72)【発明者】
【氏名】吉田 英典
(72)【発明者】
【氏名】川内 大輔
(72)【発明者】
【氏名】杉村 晋之介
(72)【発明者】
【氏名】大川 俊紀
【テーマコード(参考)】
2D155
【Fターム(参考)】
2D155BA01
2D155BB01
2D155GC04
2D155KA00
(57)【要約】
【課題】機械的強度を高めることができるセグメントの組立構造を提供する。
【解決手段】セグメントの組立構造10は、複数の六角形状のセグメント1と、複数のセグメント1どうしを連結する締結具と、を備える。セグメント1は、対向する一対の側端面1aと、側端面1aの両端に形成された一対のV字形状の傾斜端面対とを備える。筒状壁体Tの周方向に隣り合うセグメント1のうち一方のセグメント1に、傾斜端面1bに開口を有する挿通孔5が形成されている。締結具は、挿通孔5に挿通され、前記開口から突出した先端部において他方のセグメント1に固定される。外力によって筒状壁体Tが正の曲げモーメントを受ける領域R1,R2に前記開口がある挿通孔5は、筒状壁体Tが負の曲げモーメントを受ける領域R3に前記開口がある挿通孔5に比べて、セグメント1の内周面1dに近い位置にある。
【選択図】
図1
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数のセグメントが組み合わされて筒状壁体を構成するセグメントの組立構造であって、
対向する一対の側端面と、前記側端面の両端に形成された一対のV字形状の傾斜端面対とを備えた複数の六角形状の前記セグメントと、
複数の前記セグメントどうしを連結する締結具と、
を備え、
前記傾斜端面対は、互いに傾斜する2つの傾斜端面を有し、
前記筒状壁体の周方向に隣り合う前記セグメントのうち一方の前記セグメントに、前記傾斜端面に開口を有する挿通孔が形成され、
前記締結具は、前記挿通孔に挿通され、前記開口から突出した先端部において他方の前記セグメントに固定され、
外力によって前記筒状壁体が正の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔は、前記筒状壁体が負の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔に比べて、前記セグメントの内周面に近い位置にある、セグメントの組立構造。
【請求項2】
外力によって前記筒状壁体が正の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔の中心軸は、前記セグメントの厚さ方向の中央線より内周面寄りの位置にあり、
外力によって前記筒状壁体が負の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔の中心軸は、前記セグメントの厚さ方向の中央線より外周面寄りの位置にある、請求項1記載のセグメントの組立構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、セグメントの組立構造に関する。
【背景技術】
【0002】
筒状壁体を構築するセグメントとしては、六角形状のセグメントが用いられることがある(例えば、特許文献1を参照)。セグメントは、例えば、長いボルトを用いて互いに連結される。ボルトは、例えば、斜辺に平行にセグメントを貫通する挿通孔に挿通される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
前述のセグメントの組立構造では、機械的強度をさらに高めることが求められていた。
【0005】
本発明の一態様は、機械的強度を高めることができるセグメントの組立構造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】
【0006】
本発明の一態様は、複数のセグメントが組み合わされて筒状壁体を構成するセグメントの組立構造であって、対向する一対の側端面と、前記側端面の両端に形成された一対のV字形状の傾斜端面対とを備えた複数の六角形状の前記セグメントと、複数の前記セグメントどうしを連結する締結具と、を備え、前記傾斜端面対は、互いに傾斜する2つの傾斜端面を有し、前記筒状壁体の周方向に隣り合う前記セグメントのうち一方の前記セグメントに、前記傾斜端面に開口を有する挿通孔が形成され、前記締結具は、前記挿通孔に挿通され、前記開口から突出した先端部において他方の前記セグメントに固定され、外力によって前記筒状壁体が正の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔は、前記筒状壁体が負の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔に比べて、前記セグメントの内周面に近い位置にある、セグメントの組立構造を提供する。
【0007】
前記セグメントの組立構造は、外力によって前記筒状壁体が正の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔の中心軸は、前記セグメントの厚さ方向の中央線より内周面寄りの位置にあり、外力によって前記筒状壁体が負の曲げモーメントを受ける領域に前記開口がある前記挿通孔の中心軸は、前記セグメントの厚さ方向の中央線より外周面寄りの位置にあることが好ましい。
【発明の効果】
【0008】
本発明の一態様によれば、機械的強度を高めることができるセグメントの組立構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【
図1】実施形態のセグメントの組立構造を有する筒状壁体を示す正面図。
【
図3】筒状壁体における断面力の曲げモーメントを示す図。
【
図4】(A)内周位置にある装着孔および挿通孔を有するセグメントの端面図。(B)セグメントの一部を厚さ方向から見た平面図。
【
図5】(A)外周位置にある装着孔および挿通孔を有するセグメントの端面図。(B)セグメントの一部を厚さ方向から見た平面図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[セグメントの組立構造]
図1は、実施形態のセグメントの組立構造を有する筒状壁体を示す正面図である。
図2は、筒状壁体の斜視図である。
図3は、筒状壁体における断面力の曲げモーメントを示す図である。
図4(A)は、内周位置にある装着孔および挿通孔を有するセグメントの端面図である。
図4(B)は、セグメントの一部を厚さ方向から見た平面図である。
図5(A)は、外周位置にある装着孔および挿通孔を有するセグメントの端面図である。
図5(B)は、セグメントの一部を厚さ方向から見た平面図である。
【0011】
図1および
図2に示すように、実施形態のセグメントの組立構造10は、複数の六角形セグメント(セグメント)1が組み合わされてトンネル覆工部分(筒状壁体)Tを構成する。
図2において、「L」は、トンネル覆工部分Tの軸線である。「F」は、トンネル覆工部分Tの軸線Lに沿う前方である。「R」は、トンネル覆工部分Tの軸線Lに沿う後方である。
【0012】
図2に示すように、六角形セグメント1は、厚さ方向から見て六角形状とされている。六角形セグメント1は、一対の側端面1aと、一対の傾斜端面対1cとを備える。2つの側端面1aは、対向して形成されている。2つの側端面1aは、互いに平行で同一長さとされている。傾斜端面対1cは、側端面1aの両端にそれぞれ形成されている。傾斜端面対1cは、側端面1aに対する傾斜角度が異なる2つの傾斜端面1bで構成されるため、V字形状となっている。2つの傾斜端面対1cは、互いに離れる方向に凸となるV字形状とされている。傾斜端面1bは、側端面1aに対して傾斜する。
【0013】
2つの側端面1aのうち前方の側端面1aを「第1側端面1a1」という。2つの側端面1aのうち後方の側端面1aを「第2側端面1a2」という。傾斜端面対1cを構成する2つの傾斜端面1bのうち前方の傾斜端面1bを「第1傾斜端面1b1」という。傾斜端面対1cを構成する2つの傾斜端面1bのうち後方の傾斜端面1bを「第2傾斜端面1b2」という。第1傾斜端面1b1と第2傾斜端面1b2とは互いに傾斜する。六角形セグメント1は、ハニカムセグメントともいう。
【0014】
2つの傾斜端面対1cを結ぶ方向は、六角形セグメント1の長さ方向である。2つの側端面1aを結ぶ方向は、六角形セグメント1の幅方向である。六角形セグメント1は、幅方向から見て円弧形状に湾曲している。六角形セグメント1は、軸線Lを中心軸とする円筒面に沿うように湾曲する。六角形セグメント1は、例えば、鉄筋コンクリート製であってよい。
【0015】
六角形セグメント1は、幅方向が軸線Lに平行(または略平行)となった姿勢とされる。複数の六角形セグメント1は、ハニカム状に組み合わされる。組み立て途上のトンネル覆工部分Tの前端面には、六角形セグメント1の突出端面2(第1側端面1a1)と、等脚台形状の凹部3とがトンネル覆工部分Tの周方向に交互に並ぶ。凹部3は、六角形セグメント1の第1側端面1a1と、この六角形セグメント1に隣り合う2つの六角形セグメント1の第1傾斜端面1b1とで形成される。
【0016】
六角形セグメント1は、凹部3に嵌合するようにトンネル覆工部分Tに組み込まれる。新たに組みこまれる六角形セグメント1の第2側端面1a2は、凹部3の第1側端面1a1と突き合わされる。側端面1aどうしが突き合わされる六角形セグメント1は、軸線Lに沿って並ぶ。新たに組みこまれる六角形セグメント1の第2傾斜端面1b2は、凹部3の第1傾斜端面1b1と突き合わされる。そのため、トンネル覆工部分Tの周方向に並ぶ六角形セグメント1は、千鳥状に配列される。
【0017】
トンネル覆工部分Tは、例えば、地中に埋設される。トンネル覆工部分Tには、土砂、地下水などにより外力が加えられる。
【0018】
図4(B)および
図5(B)に示すように、六角形セグメント1(一方のセグメント)には、第1側端面1a1から第2傾斜端面1b2にかけて、ボルト(締結具)11が挿通する挿通孔5が形成されている。挿通孔5は、第1傾斜端面1b1と平行であってよい。
【0019】
挿通孔5の、第1側端面1a1に形成された開口を第1開口5bという。挿通孔5の、第2傾斜端面1b2に形成された開口を第2開口5cという。挿通孔5には、第1側端面1a1を含む位置に拡径部5aが形成されている。拡径部5aの底部は、ボルト11の頭部11aが係止する係止段部となっている。
【0020】
第1傾斜端面1b1には、他の六角形セグメント1の挿通孔5に挿通したボルト11の先端部が装着される装着孔6が形成されている。装着孔6には、ボルト11の先端部がネジ止め等により締結されるインサートアンカー(締結受け具)7が設けられていてもよい。インサートアンカー7の内周面には、例えば、ボルト11の先端部の雄ネジに螺合する雌ネジが形成されている。
装着孔6は、第1傾斜端面1b1に開口6aを有する。
【0021】
ボルト11は第1開口5bから挿入され、ボルト11の先端部は第2開口5cから突出し、装着孔6に装着される。例えば、ボルト11の先端部は、連結先の六角形セグメント1(他方のセグメント)の装着孔6に設けられたインサートアンカー7にネジ止め等により締結される。これにより、ボルト11は、隣接する六角形セグメント1に固定される。
なお、装着孔6には、インサートアンカー7が設けられなくてもよい。その場合、ボルト11の先端部は、装着孔6の内周面に固定可能である。
【0022】
ボルト11は、基端部に設けられた頭部11aと、頭部11aから延びる軸部11bとを備える。ボルト11の頭部11aは、軸部11bの基端部に螺着されたナットであってもよい。軸部11bの外径は、頭部11aの外径より小さい。
【0023】
図3に示すように、トンネル覆工部分Tには、土砂、地下水などにより主に上下方向から外力が加えられる。そのため、トンネル覆工部分Tにおける上部領域R1および下部領域R2は、正の曲げモーメントを受ける。上部領域R1と下部領域R2との間の領域である側部領域R3は、負の曲げモーメントを受ける。
【0024】
図1に示すように、第2開口5c(
図4(A)参照)および開口6aが上部領域R1または下部領域R2にある挿通孔5および装着孔6は、内周位置P1に形成されている。
図4(A)に示すように、「挿通孔5および装着孔6が内周位置P1に形成されている」とは、挿通孔5の中心軸および装着孔6の中心軸が、厚さ方向の中央線Cより六角形セグメント1の内周面1d寄りの位置にあることをいう。
【0025】
図1に示すように、第2開口5c(
図5(A)参照)および開口6aが側部領域R3にある挿通孔5および装着孔6は、外周位置P2に形成されている。
図5(A)に示すように、「挿通孔5および装着孔6が外周位置P2に形成されている」とは、挿通孔5の中心軸および装着孔6の中心軸が、厚さ方向の中央線Cより六角形セグメント1の外周面1e寄りの位置にあることをいう。
【0026】
図1に示すように、トンネル覆工部分Tの前端面に露出する6つの六角形セグメント1を、右回りに六角形セグメント1A~1Fという。最上位置にある六角形セグメント1Aは、全体が上部領域R1にあるため、第2開口5cおよび開口6aは、上部領域R1にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、内周位置P1にある(
図4(A)参照)。
【0027】
六角形セグメント1Aに隣り合う六角形セグメント1B,1Fについては、長さ方向(トンネル覆工部分Tの周方向)の一方の傾斜端面1bに形成された第2開口5cおよび開口6aは、上部領域R1にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、内周位置P1にある(
図4(A)参照)。
【0028】
長さ方向の他方の傾斜端面1bに形成された第2開口5cおよび開口6aは、側部領域R3にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、外周位置P2にある(
図5(A)参照)。
【0029】
六角形セグメント1C,1Eについては、長さ方向(トンネル覆工部分Tの周方向)の一方の傾斜端面1bに形成された第2開口5cおよび開口6aは、下部領域R2にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、内周位置P1にある(
図4(A)参照)。
【0030】
長さ方向の他方の傾斜端面1bに形成された第2開口5cおよび開口6aは、側部領域R3にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、外周位置P2にある(
図5(A)参照)。
【0031】
最下位置にある六角形セグメント1Dは、全体が下部領域R2にあるため、第2開口5cおよび開口6aは、下部領域R2にある。そのため、挿通孔5および装着孔6は、内周位置P1にある(
図4(A)参照)。
【0032】
図4(A)および
図5(A)に示すように、第2開口5cおよび開口6aが上部領域R1または下部領域R2にある挿通孔5および装着孔6は、第2開口5cおよび開口6aが側部領域R3にある挿通孔5および装着孔6に比べて、六角形セグメント1の内周面1dに近い位置にある。
【0033】
[セグメントの組立方法]
図2に示すように、組み立て途上のトンネル覆工部分Tの前端面には、六角形セグメント1の突出端面2(第1側端面1a1)と、等脚台形状の凹部3とがトンネル覆工部分Tの周方向に交互に並ぶ。シールドマシンを用いて、凹部3に、軸線Lと平行な方向に新たな六角形セグメント1を組み付ける。
【0034】
図4(B)および
図5(B)に示すように、挿通孔5に挿通したボルト11を、シールドマシンの締結装置を用いて軸周りに回転させ、軸部11bの先端部をインサートアンカー7に締結させる。これにより、ボルト11は、トンネル覆工部分Tの周方向に隣り合う六角形セグメント1を連結する。
【0035】
セグメントの組立構造10は、例えば、道路用トンネル、鉄道用トンネル、共同溝、下水道、上水道、地下河川、貯留管等に適用できる。
【0036】
[実施形態のセグメントの組立構造が奏する効果]
セグメントの組立構造10では、第2開口5cが上部領域R1または下部領域R2にある挿通孔5は、第2開口5cが側部領域R3にある挿通孔5に比べて、六角形セグメント1の内周面1dに近い位置にある。そのため、正の曲げモーメントを受ける上部領域R1および下部領域R2において、トンネル覆工部分Tに高い強度を与えることができる。また、負の曲げモーメントを受ける側部領域R3において、トンネル覆工部分Tに高い強度を与えることができる。このように、挿通孔5のセグメント厚さ方向の位置を、トンネル覆工部分Tが受ける曲げモーメントに応じて定めることによって、トンネル覆工部分Tの耐久性を高めることができる。また、トンネル覆工部分Tに高い強度を与えることができるため、六角形セグメント1の薄型化、軽量化などの点で有利となる。
【0037】
第2開口5cが上部領域R1または下部領域R2にある挿通孔5は、内周位置P1にある。第2開口5cが側部領域R3にある挿通孔5は、外周位置P2にある。そのため、上部領域R1および下部領域R2において正の曲げモーメントに対するトンネル覆工部分Tの強度を高め、かつ側部領域R3において負の曲げモーメントに対するトンネル覆工部分Tの強度を高めることができる。
【0038】
比較のため、すべての第2開口5cおよび開口6aの中心軸が、厚さ方向の中央線C上にあるセグメントの組立構造を想定する。この場合は、正および負の曲げモーメントに耐えられるように、トンネル覆工部分Tに、全周にわたって十分な強度を与える必要がある。そのため、六角形セグメントの薄型化、軽量化などの点で不利となる可能性がある。
【0039】
本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更や置換等が可能であり、これらはいずれも本発明に含まれる。
例えば、
図1に示す六角形セグメント1は、2つの側端面1aが互いに平行であるが、2つの側端面1aは互いに平行でなくてもよい。
図2に示す六角形セグメント1は、円弧形状に湾曲して形成されているが、セグメントの形状は、平板状、その他の形状であってもよい。
【符号の説明】
【0040】
1 六角形セグメント(セグメント)
1a 側端面
1b 傾斜端面
1c 傾斜端面対
1d 内周面
5 挿通孔
5c 第2開口(開口)
11 ボルト(締結具)
R1 上部領域(正の曲げモーメントを受ける領域)
R2 下部領域(正の曲げモーメントを受ける領域)
R3 側部領域(負の曲げモーメントを受ける領域)
T トンネル覆工部分(筒状壁体)