特開 2024-144383 ライナープレート連結構造体及び立坑用土留め壁

(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】P2024144383

(43)【公開日】2024-10-11

(54)【発明の名称】ライナープレート連結構造体及び立坑用土留め壁

(51)【国際特許分類】

   E21D 5/08 20060101AFI20241003BHJP

【ＦＩ】

E21D5/08

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024054786

(22)【出願日】2024-03-28

(31)【優先権主張番号】P 2023053491

(32)【優先日】2023-03-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】000006839

【氏名又は名称】日鉄建材株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】藤本 雄充

(72)【発明者】

【氏名】大高 範寛

(72)【発明者】

【氏名】小泉 淳

(57)【要約】

【課題】コーナー部分の発生曲げモーメントを低減するとともに、長辺に発生する発生曲げモーメントも低減することができ、全体としてサイズダウンによるコストダウンを達成できるライナープレート連結構造体及び立坑用土留め壁を提供する。
【解決手段】ライナープレート同士が機械的に連結されて、少なくとも長辺Ｘと短辺Ｙとが交差する平面視Ｌ字状に組み合わされた部分を備えるライナープレート連結構造体１において、長辺Ｘと短辺Ｙとが交差するコーナー部分Ｚに、内面及び外面とも曲面となった円弧状のライナープレート２を設け、長辺Ｘに、コーナー部分Ｚの円弧状のライナープレート２の曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレート３を組み合せて形成し、コーナー部分Ｚ及び長辺Ｘの中央付近の発生最大曲げモーメントを低減する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ライナープレート同士が機械的に連結されて、少なくとも長辺と短辺とが交差する平面視Ｌ字状に組み合わされた部分を備えるライナープレート連結構造体であって、
前記長辺と前記短辺とが交差するコーナー部分に、内面及び外面とも曲面となった円弧状のライナープレートが設けられ、前記長辺は、前記コーナー部分の円弧状のライナープレートの曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレートが組み合わされて形成されており、前記コーナー部分及び前記長辺の中央付近の発生最大曲げモーメントが低減されていること
を特徴とするライナープレート連結構造体。

【請求項2】

前記短辺も前記コーナー部分に設けられた前記円弧状のライナープレートの曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレートが組み合わされて形成されており、前記短辺の中央付近の発生最大曲げモーメントが低減されていること
を特徴とする請求項１に記載のライナープレート連結構造体。

【請求項3】

前記長辺の円弧状のライナープレートの弧高比（弦長／弧高）は、１８～２３であること
を特徴とする請求項１に記載のライナープレート連結構造体。

【請求項4】

前記コーナー部分の円弧状のライナープレートの曲率半径は、３００ｍｍ～１５００ｍｍであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のライナープレート連結構造体。

【請求項5】

ライナープレートを補強する形鋼からなる補強リングをさらに備え、
前記補強リングは、前記円弧状のライナープレートの曲率に応じた円弧状の形鋼を有すること
を特徴とする請求項１又は２に記載のライナープレート連結構造体。

【請求項6】

前記長辺と前記短辺は、略同じ長さであること
を特徴とする請求項１又は２に記載のライナープレート連結構造体。

【請求項7】

立坑用の土留め壁であって、
請求項１又は２に記載のライナープレート連結構造体を土留め壁としたこと
を特徴とする立坑用土留め壁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、波付き鋼板であるライナープレートを連結して土留めの構造体としたライナープレート連結構造体及び立坑用土留め壁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

立坑・深礎工・地すべり対策工・トンネル覆工などの様々の用途で掘削している又は掘削した場所に周囲から土砂が流入してくることを防ぐ目的で、波付けした鋼板の四隅に組立用のフランジを設けたライナープレートを連結して矩形、円形、半円形、蒲鉾形、又は小判形の土留めの構造体としたライナープレート連結構造体が知られている。

【0003】

このようなライナープレート連結構造体は、立坑の土留め壁として用いられることが多く、一般的に平面視矩形や円形のものが殆どである。しかし、立坑の中に構築する基礎等の構造物の形状によっては、平面視矩形や円形の土留め壁では、施工上も必要のないデッドスペースが大きくなるという問題があった。また、そのような構造上不要な場合でも、掘削量を余分に取らなければならず、掘削土量が不必要に多くなるという問題もあった。

【0004】

その上、ライナープレート連結構造体は、平面視矩形状とした場合、コーナー部分のライナープレート同士の連結作業が土留め壁の外側からしか施工ができないため、直線部のライナープレートの連結作業より先行して行分ければならず、施工順序の制約があるという問題があった。

【0005】

また、平面視矩形状のライナープレート連結構造体は、設置前にコーナーアングルで取り付けを行うか、溶接を行い、くの字の状態にしておかなければ組立てが出来ず、作業手間がかかるという問題もあった。

【0006】

その上、平面視矩形状のライナープレート連結構造体は、コーナー部分に応力が集中し、発生曲げモーメントが大きくなるため、コーナー部分に発生する応力でライナープレート連結構造体全体のライナープレートの板厚及び補強リングのピッチや鋼材のサイズが決定してしまい不経済であるという問題もあった。

【0007】

例えば、特許文献１には、立坑の土留め壁を掘削する立坑の目的に応じて平面視多角形状とし、その多角形隅角部に連結組立が容易なライナープレートとした多角形立坑用土留壁が開示されている（特許文献１の特許請求の範囲、明細書の第２頁右上欄第１０行目～第３頁右上欄第１９行目、図面の第３図～第８図等参照）。

【0008】

しかし、特許文献１に記載の多角形立坑用土留壁は、ライナープレート連結構造体部分は、多角形であっても、補強リングは矩形のままであり、発生応力を下げることができず補強リングのピッチを広げたり鋼材のサイズを下げたりして土留め壁全体のコストを下げることはできなかった。また、補強リングが矩形のままでは、掘削土量を削減することもできず、その点でもコストを下げることはできなかった。

【0009】

その上、特許文献１に記載の多角形立坑用土留壁は、ライナープレートのフランジ部分に三角形状の切り込みを入れてライナープレートの内面を多角形状に折り曲げるものであり、応力集中の面で問題があった。このため、特許文献１に記載の多角形立坑用土留壁は、補強板２３を取り付けて補強しなければならず、サイズダウンによりライナープレート連結構造体のコストを下げることはできなかった。

【0010】

また、特許文献２には、立坑を構築するため、地山を掘り下げて孔を形成しつつ、前記孔の周壁に沿ってライナープレートを配置するとともに、該ライナープレートの内側には上下方向に延在する縦梁を設置し、さらにその内側には、前記孔の周方向に沿って延在する横梁を設置していく立坑の構築方法が開示されている（特許文献２の特許請求の範囲の請求項１、明細書の第２頁右上欄第１０行目～第３頁右上欄第１９行目、図面の第３図～第８図等参照）。

【0011】

しかし、特許文献２の立坑の構築方法に用いるライナープレート連結構造体は、横梁のピッチを広くとれたとしても縦梁が多くなり、ライナープレート連結構造体全体のコストを低減することはできないという問題があった。それに加え、特許文献２の立坑の構築方法は、施工上も必要のないデッドスペースが大きくなるという問題や掘削土量が不必要に多くなるという問題も解決できていなかった。

【0012】

また、特許文献３には、連結構造体に直線部分が交差する位置に円弧状の曲面部分を有するセグメントピースを有するセグメント連結構造体が開示されている（特許文献３の特許請求の範囲の請求項２、明細書の段落［００３３］～［００３７］）。また、セグメントは、ライナープレートを含む広義の意味であるとの記載も存在する（明細書の段落［０００２］）。

【0013】

しかし、そもそも、特許文献３に記載のセグメント連結構造体は、例えば、立坑の上部で連結してセグメント連結構造体を圧入して下方に押し下げ、押し下げたスペースに新たにセグメント連結構造体を構築し、順次、セグメント連結構造体を掘削進行方向に対して圧入していくように用いられるものである。

【0014】

これに対して、ライナープレート連結構造体は、例えば、立坑の掘削を先行して掘り下げて空いたスペースのライナープレート連結構造体の下端に順次新たなライナープレートを連結していく。つまり、ライナープレート連結構造体は、一般に圧入するのに耐え得る応力を考慮されておらず、ライナープレートの波付け方向も掘削進行方向に対して直交する方向に波付けされており、圧入に弱い構造となっている。また、特許文献３に記載のセグメント連結構造体の曲面部分は、ライナープレートではなく、曲面加工が容易な平板状の鋼板を組み合わせたセグメントであった。

【0015】

このため、特許文献３に記載のセグメント連結構造体は、掘削土量を削減することはできるものの、ライナープレート連結構造体を圧入用途に用いる場合、ライナープレートの鋼板を厚くするなど、大幅なサイズアップが必要であり、不経済であるという問題があった。要するに、特許文献３に記載の発明には、コーナー部分に発生する発生曲げモーメントを抑えて、サイズダウンを図り、ライナープレート連結構造体全体のコストダウンを図るという着想はなかった。

【0016】

なお、前述のように、従来、ライナープレートを連結し小判形状としたライナープレート連結構造体が知られている。しかし、直線部分と直線部分の間に半円状のライナープレートを設けて小判形状とすることは、矩形状のライナープレート連結構造体と比べても、施工上も必要のないデッドスペースが大きくなるという問題や掘削土量が不必要に多くなるという問題が大きかった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0017】

【特許文献1】特開昭５８－９４５２８号公報

【特許文献2】特開平１１－３２４５５７号公報

【特許文献3】特開平１１－１９３６８５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0018】

そこで、本発明は、前述した問題に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、コーナー部分の発生曲げモーメントを低減するとともに、長辺に発生する発生曲げモーメントも低減することができ、全体としてサイズダウンによるコストダウンを達成できるライナープレート連結構造体及び立坑用土留め壁を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0019】

第１発明に係るライナープレート連結構造体は、ライナープレート同士が機械的に連結されて、少なくとも長辺と短辺とが交差する平面視Ｌ字状に組み合わされた部分を備えるライナープレート連結構造体であって、前記長辺と前記短辺とが交差するコーナー部分に、内面及び外面とも曲面となった円弧状のライナープレートが設けられ、前記長辺は、前記コーナー部分の円弧状のライナープレートの曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレートが組み合わされて形成されており、前記コーナー部分及び前記長辺の中央付近の発生最大曲げモーメントが低減されていることを特徴とする。

【0020】

第２発明に係るライナープレート連結構造体は、第１発明において、前記短辺も前記コーナー部分に設らけれた前記円弧状のライナープレートの曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレートが組み合わされて形成されており、前記短辺の中央付近の発生最大曲げモーメントが低減されていることを特徴とする。

【0021】

第３発明に係るライナープレート連結構造体は、第１発明又は第２発明において、前記長辺の円弧状のライナープレートの弧高比（弦長／弧高）は、１８～２３であることを特徴とする。

【0022】

第４発明に係るライナープレート連結構造体は、第１発明又は第２発明において、前記コーナー部分の円弧状のライナープレートの曲率半径は、３００ｍｍ～１５００ｍｍであることを特徴とする。

【0023】

第５発明に係るライナープレート連結構造体は、第１発明又は第２発明において、ライナープレートを補強する形鋼からなる補強リングをさらに備え、前記補強リングは、前記円弧状のライナープレートの曲率に応じた円弧状の形鋼を有することを特徴とする。

【0024】

第６発明に係るライナープレート連結構造体は、第１発明又は第２発明において、前記長辺と前記短辺は、略同じ長さであることを特徴とする。

【0025】

第７発明に係る立坑用土留め壁は、立坑用の土留め壁であって、請求項１又は２に記載のライナープレート連結構造体を土留め壁としたことを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

第１発明～第７発明によれば、コーナー部分の発生曲げモーメントを低減するだけでなく、長辺に発生する応力も低減することができる。このため、第１発明～第７発明によれば、補強リングのサイズダウンやピッチを広げることができ、全体としてサイズダウンや軽量化によるコストダウンを達成することができる。

【0027】

特に、第２発明によれば、短辺もコーナー部分に設けられた円弧状のライナープレートの曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレートが組み合わされて形成されているので、短辺の中央付近の発生最大曲げモーメントも低減することができる。

【0028】

特に、第３発明によれば、長辺の円弧状のライナープレートの弧高比（弦長／弧高）は、１８～２３であるので、長辺の最大曲げモーメントの低減効率が高く、サイズダウンや軽量化によるコストダウンの率も高くなり、構造設計上有利である。

【0029】

特に、第４発明によれば、コーナー部分の円弧状のライナープレートの曲率半径は、接合位置において、３００ｍｍ～１５００ｍｍであるので、円弧状のライナープレートを設けた場合の発生曲げモーメント低減率が高く、構造設計上有利である。

【0030】

特に、第５発明によれば、形鋼からなる補強リングをさらに備えるので、掘削深さが深い場合でも、コーナー部分の発生曲げモーメントを低減し、全体としてサイズダウンによるコストダウンを達成することができる。

【0031】

特に、第６発明によれば、長辺と短辺が略同じ長さであってもコーナー部分の発生曲げモーメントを低減するだけでなく、長辺に発生する応力も低減することができる。

【0032】

特に、第７発明によれば、ライナープレートの使用率が高い立坑の土留め壁で前記作用効果を奏することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係るライナープレート連結構造体を示す平面図である。

【図2】図２は、同上のライナープレート連結構造体を示す立面図である。

【図3】図３は、同上のライナープレート連結構造体のコーナー部分に設置される曲率の大きな円弧状のライナープレートを示す図であり、（ａ）が内側から見た正面図、（ｂ）が鉛直断面図、（ｃ）が平面図である。

【図4】図４は、同上の曲率の大きな円弧状のライナープレートを示す斜視図である。

【図5】図５は、同上のライナープレート連結構造体の長辺及び短辺に設置される曲率の小さな円弧状のライナープレートを示す図であり、（ａ）が内側から見た正面図、（ｂ）が鉛直断面図、（ｃ）が平面図である。

【図6】図６は、同上の曲率の小さな円弧状のライナープレートを示す斜視図である。

【図7】図７は、同上のライナープレート連結構造体の補強リングのみを示す平面図である。

【図8】図８は、幅Ｗ１＝３２４０ｍｍ×長さＬ１＝７９９４ｍｍの矩形枠状の従来のライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図である。

【図9】図９は、本発明の実施形態に係るライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図である。

【図10】図１０は、本発明の第２実施形態に係るライナープレート連結構造体を示す平面図である。

【図11】図１１は、同上のライナープレート連結構造体を示す立面図である。

【図12】図１２は、幅Ｗ１’＝２７８４ｍｍ×長さＬ１’＝２７８４ｍｍ×深さＤ１＝１５００ｍｍの正方形枠状の従来のライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図である。

【図13】図１３は、同上のライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図である。

【発明を実施するための形態】

【0034】

以下、本発明の実施形態に係るライナープレート連結構造体について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0035】

［ライナープレート連結構造体］
＜第１実施形態＞
先ず、図１，図２を用いて、本発明の第１実施形態に係るライナープレート連結構造体の全体構成について説明する。図１は、本実施形態に係るライナープレート連結構造体１を示す平面図であり、図２は、ライナープレート連結構造体１を示す立面図である。

【0036】

図１に示すように、本実施形態に係るライナープレート連結構造体１は、鋼板に波付け加工が施された複数のライナープレート同士がボルト接合されて連結された構造体である。但し、図示形態では、ボルト部分は省略している。また、ライナープレート同士の接合は、ボルト接合に限られず、リベット接合や接合金具をライナープレートのフランジの孔に挿し込み回転することで掛け止めて接合して構わない。要するに、ライナープレート同士の接合は、ボルト接合、リベット接合や接合金具による接合を組み合わせるなど機械的に接合されていればよい。

【0037】

なお、ライナープレートとは、波付け鋼板に連結用のフランジ等を形成して、ボルト等で接合・連結可能に構成されたプレートを指している。また、波付け鋼板とは、コルゲート鋼板など断面が円弧や直線が組み合わされた円弧状の波形に加工されたものに限られず、キーストンプレート、デッキプレート、プランクプレートなどと呼ばれる断面が矩形状又は台形状の波形に加工されたものを含んでいる。

【0038】

本実施形態に係るライナープレート連結構造体１は、深礎工法、調査坑、仮締切り工、深礎擁壁などの立坑用の土留め壁として用いられる。勿論、本発明に係るライナープレート連結構造体は、これらの用途に限られず、推進工法用の発進到達立坑の土留め壁や、地滑り防止工用井戸の土留め壁として用いても構わない。また、本発明に係るライナープレート連結構造体は、土留め壁に限られず、道路、鉄道、水路などの横坑である各種トンネル及び暗渠の覆工の用途に用いることもできる。

【0039】

ライナープレート連結構造体１は、図１に示すように、長辺Ｘと短辺Ｙとを有する平面視長方形（矩形）枠状に組み合わされた３段のライナープレート連結構造体からなる立坑用土留め壁である。図１，図２に示すように、図示形態に係るライナープレート連結構造体１は、幅Ｗ１＝３２４０ｍｍ×長さＬ１＝７９９４ｍｍとなっている。なお、前記寸法は、ライナープレートの略芯－芯の寸法であり、正確には、接合位置である板厚を除いた部分の中心線に穿設された後述のボルト孔の芯－芯の間隔である。

【0040】

ライナープレート連結構造体１は、図１に示すように、長辺Ｘと短辺Ｙとが交差するコーナー部分Ｚに設けられた平面視円弧状のライナープレート２と、長辺Ｘ及び短辺Ｙに設けられたライナープレート３の２種類の円弧状のライナープレートがボルト接合されて組み合わされ、全体として平面視の長方形枠状となっている。また、ライナープレート連結構造体１は、図２に示すように、曲率が異なる円弧状のライナープレート２，３が水平方向に接合された３段のライナープレート連結体と、その間に縦方向に５００ｍｍピッチで設けられた４段の補強リング４と、から構成されている。

【0041】

なお、図２に示すように、２種類の円弧状のライナープレートは、コーナー部分Ｚに設けられたライナープレート２の曲率が大きく、長辺Ｘ及び短辺Ｙに設けられたライナープレート３の曲率が小さくなっている。

【0042】

（ライナープレート）
次に、図３～図６を用いて、ライナープレート連結構造体１を構成するライナープレートについて詳細に説明する。図３は、コーナー部分Ｚに設置される曲率が大きい円弧状のライナープレート２を示す図であり、（ａ）が内側から見た正面図、（ｂ）が鉛直断面図、（ｃ）が平面図である。また、図４は、円弧状のライナープレート２を示す斜視図である。そして、図５は、長辺Ｘ及び短辺Ｙに設けられる曲率が小さなライナープレート３を示す図であり、（ａ）が内側から見た正面図、（ｂ）が鉛直断面図、（ｃ）が平面図である。図６は、曲率が小さなライナープレート３を示す斜視図である。

【0043】

ライナープレート連結構造体１を構成する２種類のライナープレート２，３は、いずれも一般構造用圧延鋼材（ＳＳ３３０）からなる厚さ２．７ｍｍ～７．０ｍｍの鋼板に、波付け加工及び上下のフランジの曲げ加工を施し、縦方向のフランジを溶接したライナープレートである。勿論、鋼材の種類や鋼板の板厚は、例示したものに限られず、ライナープレート連結構造体１の規模や用途に応じて適宜変更可能であることは云うまでもない。

【0044】

（コーナー部分のライナープレート）
図３，図４に示すように、円弧状のライナープレート２は、矩形の鋼板から波付け加工が施された上、図３（ｃ）及び図４に示すように、平面視円弧状に曲げ加工されたプレート本体２０と、このプレート本体２０の上端が折り曲げられた上フランジ２１と、プレート本体２０の下端が折り曲げられた下フランジ２２と、を備えている。また、このプレート本体２０の左右の縁には、帯鋼板からなる左右一対の縦フランジ２３，２３が溶接されている。

【0045】

なお、本発明をトンネル等の横坑の覆工に適用する場合は、上下のフランジは、掘削方向に直交するフランジ（立坑が円形の場合周方向フランジ）であり、左右一対の縦フランジは、掘削方向に沿ったフランジ（軸方向フランジ）となる。

【0046】

また、本実施形態に係るプレート本体２０の円弧は、曲率半径≒５５０ｍｍ、弧長Ｌ２≒８０９ｍｍ、弧高ｈ１≒１６８ｍｍ、曲率（曲率半径の逆数）１／５５０に設定されている。つまり、弧高比（弦長Ｌ２／弧高ｈ１）≒１２に設定されている。但し、本発明に係る円弧状のライナープレートの曲率半径は、３００ｍｍ～１５００ｍｍであることが好ましい。後述のように、ライナープレート連結構造体１のようにコーナー部分Ｚを丸くすることにより平面視矩形枠体状の従来のライナープレート連結構造体と比べてコーナー部分での応力集中を防いで発生最大曲げモーメントを低減してライナープレートの板厚や補強リングのサイズを小さくしたり、ピッチを広くしたりする効果が顕著だからである。なお、前記曲率半径の数値も、接合位置であるボルト孔２１ａ，２２ａの中心位置の曲率半径を指している。

【0047】

そして、これらの上フランジ２１、下フランジ２２、左右一対の縦フランジ２３，２３には、それぞれ他のライナープレートや補強リング４と接合するための直径２２ｍｍの複数のボルト孔２１ａ，２２ａ，２３ａが穿設されている。その上、左右一対の縦フランジ２３，２３には、直径１２ｍｍの水抜き孔２３ｂも設けられている。

【0048】

（長辺及び短辺のライナープレート）
図５，図６に示すように、長辺及び短辺に設置される円弧状のライナープレート３は、矩形の鋼板から波付け加工が施された上、平面視円弧状に曲げ加工されたプレート本体３０と、このプレート本体３０の上端が折り曲げられた上フランジ３１と、プレート本体３０の下端が折り曲げられた下フランジ３２と、を備えている。また、このプレート本体３０の左右の縁には、帯鋼板からなる左右一対の縦フランジ３３，３３が溶接されている。

【0049】

また、本実施形態に係るプレート本体３０の円弧は、曲率半径≒３０９０ｍｍ、弧長Ｌ３≒１５４６ｍｍ、弧高ｈ２≒７８ｍｍ、曲率（曲率半径の逆数）１／３０９０に設定されている。つまり、弧高比（弦長Ｌ３／弧高ｈ２）≒２０に設定されている。但し、長辺Ｘ及び短辺Ｙに設置される円弧状のライナープレート３の弧高比は、１８～２３であることが好ましい。弧高比がこの範囲であれば、長辺Ｘや短辺Ｙでも最大曲げモーメントの低減効率が高く、サイズダウンや軽量化によるコストダウンの率も高くなり、構造設計上有利であるからである。

【0050】

そして、円弧状のライナープレート２と同様に、これらの上フランジ３１、下フランジ３２、左右一対の縦フランジ３３，３３には、それぞれ他のライナープレートや補強リング４と接合するための直径２２ｍｍの複数のボルト孔３１ａ，３２ａ，３３ａが穿設されている。その上、左右一対の縦フランジ３３，３３には、直径１２ｍｍの水抜き孔３３ｂも設けられている。

【0051】

（補強リング）
次に、図７を用いて、ライナープレート連結構造体１の補強リング４について説明する。図７は、ライナープレート連結構造体１の補強リング４のみを示す平面図である。

【0052】

本実施形態に係る補強リング４は、Ｈ＝１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×６．５ｍｍ×９．０ｍｍのＨ形鋼である。また、図７に示すように、補強リング４は、前述の円弧状のライナープレート３の曲率に応じた曲率の小さな円弧状のＨ形鋼４０と、コーナー部分Ｚに設けられた曲率の大きな円弧状のＨ形鋼４１とから構成されており、これらの２種類の円弧状のＨ形鋼４０とＨ形鋼４１とがスプライスプレート５を介して接合されている。

【0053】

また、補強リング４のＨ形鋼のウェブ部分には、前述の円弧状のライナープレート２のボルト孔２１ａ，２２ａや直線状のライナープレート３のボルト孔３１ａ，３２ａにボルトを挿通するための複数のボルト孔が穿設されている。

【0054】

そして、円弧状のＨ形鋼４１の曲率半径は、円弧状のライナープレート２と同じく５５０ｍｍに設定されており、好ましい範囲は、３００ｍｍ～１５００ｍｍである。従来の一般的な曲げ加工では、Ｈ形鋼を半径３００ｍｍ～１５００ｍｍの範囲で曲げることは困難であった。しかし、近年、高周波誘導加熱装置を併用して曲げ加工することにより、上記曲率半径の範囲でのＨ形鋼の曲げ加工が可能となった。

【0055】

次に、発生曲げモーメントの低減効果の確認のため、ＦＲＡＭＥ解析によりシミュレーションを行った。ＦＲＡＭＥ解析では、構造物を剛体とみなし、それぞれの部材が受ける外力や反力を考慮しながら、部材ごとに応力と変形を計算した。また、ＦＲＡＭＥ解析では、構造物全体がつり合うように、各部材の相互作用によって生じる反力を計算し、つり合い条件を満たすように、構造物全体の応力と変形を解析した。図８が、幅Ｗ１＝３２４０ｍｍ×長さＬ１＝７９９４ｍｍ×深さＤ１＝１５００ｍｍの長方形枠状の従来のライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図であり、図９が、前述の本発明の実施形態に係るライナープレート連結構造体１の曲げモーメントの分布図である。

【0056】

図８に示すように、計算結果によると長方形枠状の従来のライナープレート連結構造体の場合、コーナー部分Ｚが最大曲げモーメントとなり、４．０４１ｋＮ・ｍであった。これに対して、図９に示すように、ライナープレート連結構造体１の最大曲げモーメントは、長辺Ｘの中央付近で３．３２１ｋＮ・ｍであった。このため、最大発生曲げモーメントの低減効果は、約２割であった。

【0057】

最大発生曲げモーメントが低減した理由は、ライナープレート連結構造体１の円弧状のライナープレート２が内外ともなだらかな同一曲率の曲面となっているとともに、長辺Ｘに設けられるライナープレート３もなだらかな同一曲率の曲面となっているので、応力が集中せず分散して結果的に最大曲げモーメントが低減されたと考えられる。

【0058】

これを部材のサイズの低減効果に換言すると、矩形枠状の従来のライナープレート連結構造体の補強リングのＨ形鋼のサイズは、Ｈ＝１５０ｍｍ×１５０ｍｍ×７．０ｍｍ×１０．０ｍｍのＨ形鋼を５００ｍｍピッチで４段設ける必要があったものを、前述のライナープレート連結構造体１のように、Ｈ＝１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×６．５ｍｍ×９．０ｍｍのＨ形鋼を５００ｍｍピッチで４段設けるだけで良いことになる。

【0059】

以上説明した本実施形態に係るライナープレート連結構造体１によれば、コーナー部分Ｚの発生曲げモーメントを低減するだけでなく、長辺Ｘに発生する応力も低減することができる。このため、補強リング４のサイズダウンやピッチを広げることができ、ライナープレート連結構造体１全体としてサイズダウンや軽量化によるコストダウンを達成することができる。

【0060】

また、ライナープレート連結構造体１によれば、短辺Ｙにも円弧状のライナープレート２の曲率より小さな曲率の円弧状のライナープレート３が設置されているので、短辺Ｙの中央付近の発生最大曲げモーメントも低減することができる。

【0061】

その上、ライナープレート連結構造体１によれば、長辺Ｘの円弧状のライナープレート２の弧高比（弦長Ｌ３／弧高ｈ２）が１８～２３であるので、長辺の最大曲げモーメントの低減効率が高く、サイズダウンや軽量化によるコストダウンの率も高くなり、構造設計上有利である。

【0062】

さらに、ライナープレート連結構造体１によれば、コーナー部分Ｚの円弧状のライナープレート２の曲率半径は、接合位置において、３００ｍｍ～１５００ｍｍであるので、円弧状のライナープレート２を設けた場合の発生曲げモーメント低減率が高く、構造設計上有利である。

【0063】

それに加え、ライナープレート連結構造体１によれば、補強リング４として円弧状のＨ形鋼４０，４１を設けるので、掘削深さが深い場合でも、コーナー部分Ｚや長辺Ｘの発生曲げモーメントを低減し、全体として補強リング４やライナープレート２，３のサイズダウンによるコストダウンを達成することができる。

【0064】

＜第２実施形態＞
次に、図１０，図１１を用いて、本発明の第２実施形態に係るライナープレート連結構造体の全体構成について説明する。図１０は、第２実施形態に係るライナープレート連結構造体１’を示す平面図であり、図１１は、ライナープレート連結構造体１’を示す立面図である。

【0065】

第２実施形態に係るライナープレート連結構造体１’が、前述の第１実施形態に係るライナープレート連結構造体１と相違する点は、主に長辺と短辺が略同じ長さである点であり、前述のライナープレート２，３や補強リング４とは、曲率や曲率半径が相違するだけある。よって、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、共通する事項等の細かな説明は省略する。

【0066】

図１０に示すように、第２実施形態に係るライナープレート連結構造体１’も、ライナープレート連結構造体１と同様に、鋼板に波付け加工が施された複数のライナープレート同士がボルト接合されて連結された構造体である。但し、図示形態では、ボルト部分は省略している。また、ライナープレート同士の接合は、ボルト接合に限られず、リベット接合や接合金具をライナープレートのフランジの孔に挿し込み回転することで掛け止めて接合して構わない。要するに、ライナープレート同士の接合は、ボルト接合、リベット接合や接合金具による接合を組み合わせるなど機械的に接合されていればよい。

【0067】

ライナープレート連結構造体１は、図１０，図１１に示すように、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙとを有する平面視正方形（矩形）枠状に組み合わされた３段のライナープレート連結構造体からなる立坑用土留め壁である。但し、図１０，図１１に示すように、図示形態に係るライナープレート連結構造体１’は、長辺Ｘと短辺Ｙとは同じ長さであり、幅Ｗ１’＝２７８４ｍｍ×長さＬ１’＝２７８４ｍｍとなっている。なお、前記寸法は、ライナープレートの略芯－芯の寸法であり、正確には、接合位置である板厚を除いた部分の中心線に穿設された後述のボルト孔の芯－芯の間隔である。

【0068】

ライナープレート連結構造体１’は、図１０に示すように、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙとが交差するコーナー部分Ｚに設けられた平面視円弧状のライナープレート２’と、長辺Ｘ及び短辺Ｙに設けられたライナープレート３’の２種類の円弧状のライナープレートがボルト接合されて組み合わされ、全体として平面視の正方形枠状となっている。また、ライナープレート連結構造体１’は、図１１に示すように、曲率が異なる円弧状のライナープレート２’，３’が水平方向に接合された３段のライナープレート連結体と、その間に縦方向に５００ｍｍピッチで設けられた４段の補強リング４’と、から構成されている。

【0069】

なお、図１１に示すように、２種類の円弧状のライナープレートは、コーナー部分Ｚに設けられたライナープレート２’の曲率が大きく、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに設けられたライナープレート３’の曲率が小さくなっている。具体的には、ライナープレート２’の曲率半径Ｒ＝５００ｍｍであり、ライナープレート３’の曲率半径Ｒ＝５０００ｍｍとなっている。

【0070】

（ライナープレート）
ライナープレート連結構造体１’を構成する２種類のライナープレート２’，３’は、いずれも一般構造用圧延鋼材（ＳＳ３３０）からなる厚さ２．７ｍｍ～７．０ｍｍの鋼板に、波付け加工及び上下のフランジの曲げ加工を施し、縦方向のフランジを溶接したライナープレートである。

【0071】

（補強リング）
本実施形態に係る補強リング４’も、前述の補強リング４と同様に、Ｈ＝１２５ｍｍ×１２５ｍｍ×６．５ｍｍ×９．０ｍｍのＨ形鋼であり、前述のスプライスプレート５を介してボルト接合されている。

【0072】

勿論、本発明に係るライナープレートや補強リングの鋼材の種類や鋼板の板厚は、例示したものに限られず、ライナープレート連結構造体１’の規模や用途に応じて適宜変更可能であることは云うまでもない。

【0073】

また、前述のライナープレート連結構造体１と同様に、発生曲げモーメントの低減効果の確認のため、ＦＲＡＭＥ解析によりシミュレーションを行った。前述のように、ＦＲＡＭＥ解析では、構造物を剛体とみなし、それぞれの部材が受ける外力や反力を考慮しながら、部材ごとに応力と変形を計算した。また、ＦＲＡＭＥ解析では、構造物全体がつり合うように、各部材の相互作用によって生じる反力を計算し、つり合い条件を満たすように、構造物全体の応力と変形を解析した。図１２が、幅Ｗ１’＝２７８４ｍｍ×長さＬ１’＝２７８４ｍｍ×深さＤ１＝１５００ｍｍの正方形枠状の従来のライナープレート連結構造体の曲げモーメントの分布図であり、図１３が、第２実施形態に係るライナープレート連結構造体１’の曲げモーメントの分布図である。

【0074】

図１２に示すように、計算結果によると正方形枠状の従来のライナープレート連結構造体の場合、コーナー部分Ｚが最大曲げモーメントとなり、０．６４６ｋＮ・ｍであった。これに対して、図１３に示すように、ライナープレート連結構造体１’の最大曲げモーメントは、長辺Ｘ及び短辺Ｙの中央付近で０．２１９ｋＮ・ｍであった。このため、第２実施形態に係るライナープレート連結構造体１’は、従来のライナープレート連結構造体と比べて最大発生応力を１／３程度にまで低減できたことが判明した。

【0075】

最大発生曲げモーメントが低減した理由は、ライナープレート連結構造体１’の円弧状のライナープレート２‘が内外ともなだらかな同一曲率の曲面となっているとともに、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに設けられるライナープレート３’もなだらかな同一曲率の曲面となっているので、応力が集中せず分散して結果的に最大曲げモーメントが低減されたと考えられる。

【0076】

なお、今回色々な条件でシュミレーションした結果、コーナー部分Ｚに設けられたライナープレート２’の曲率と、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに設けられたライナープレート３’の曲率との比は、１／１０程度、即ち、例えば、ライナープレート２’の曲率半径Ｒ＝５００ｍｍの時、ライナープレート３’の曲率半径Ｒ＝５０００ｍｍとすることが、従来の矩形形状を維持しながら応力を低減させるのには都合がいいことが判明した。

【0077】

以上説明した本実施形態に係るライナープレート連結構造体１’によれば、従来の矩形のライナープレート連結構造体と比べて、コーナー部分Ｚの発生曲げモーメントを低減するだけでなく、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに発生する応力も低減することができる。このため、補強リング４’のサイズダウンやピッチを広げることができ、ライナープレート連結構造体１’全体としてサイズダウンや軽量化によるコストダウンを達成することができる。

【0078】

また、ライナープレート連結構造体１’によれば、ライナープレート２’の曲率半径Ｒ＝５００ｍｍの時、ライナープレート３’の曲率半径Ｒ＝５０００ｍｍとして、コーナー部分Ｚに設けられたライナープレート２’の曲率と、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに設けられたライナープレート３’の曲率との比が１／１０程度となっているので、従来の矩形形状を維持しながら応力を低減させるのには都合がよく、効率よく長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙに発生する最大発生応力を低減することができる。

【0079】

以上、本発明の実施形態に係るライナープレート連結構造体１，１’について詳細に説明したが、前述した又は図示した実施形態は、いずれも本発明を実施するにあたって具体化した一実施形態を示したものに過ぎない。よって、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。

【0080】

特に、ライナープレート連結構造体１，１’として、平面視で矩形状に組み合わされた場合を例示して説明したが、少なくとも長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙとが交差する平面視Ｌ字状に組み合わされた部分を備える構造体には、本発明を適用することができる。

【0081】

また、長辺（第１辺）Ｘと短辺（第２辺）Ｙとが交差するコーナー部分Ｚは、直角に限られず、鋭角や鈍角に交差する構造体であっても本発明を適用することができる。鋭角や鈍角であってもコーナー部分に円弧状のライナープレートを設けるとともに、長辺（第１辺）Ｘや短辺（第２辺）Ｙの直線部分を曲率の小さな円弧状とすることで、土圧による曲げ応力が大きくなるコーナー部分及び長辺の中央部等角部への応力集中を防ぐことができるからである。

【0082】

その上、コーナー部分Ｚに設置する円弧状のライナープレート２，２’や長辺（第１辺）Ｘ及び短辺（第２辺）Ｙに設置する円弧状のライナープレート３，３’を、一体的な一枚のライナープレートで構成する場合を例示したが、例えば、２枚の円弧状のライナープレートを組み合わせてもよい。同様に角部への応力集中を防ぐことができるからである。

【0083】

なお、長辺Ｘに設置する円弧状のライナープレート３と同じ曲率の円弧状のライナープレート３を短辺Ｙに設置する場合を例示して説明しが、短辺Ｙに設置する円弧状のライナープレートの曲率を変えても構わないし、直線状のライナープレートとしても構わない。一般的には、短辺と比べて、長辺の中央付近に作用する曲げモーメントが高くなるおそれが高いからである。勿論、掘削する現地の周囲の地形等の諸条件により変化するので、ＦＲＡＭＥ解析等により適宜判断すればよい。

【符号の説明】

【0084】

１，１’：ライナープレート連結構造体
２，２’：曲率の大きな円弧状のライナープレート（ライナープレート）
２０：プレート本体
２１：上フランジ
２２：下フランジ
２３：縦フランジ
２１ａ，２２ａ，２３ａ：ボルト孔
２３ｂ：水抜き孔
３，３’：曲率に小さな円弧状のライナープレート（ライナープレート）
３０：プレート本体
３１：上フランジ
３２：下フランジ
３３：縦フランジ
３１ａ，３２ａ，３３ａ：ボルト孔
３３ｂ：水抜き孔
４，４’：補強リング
４０：曲率の小さな円弧状のＨ形鋼
４１：曲率の大きな円弧状のＨ形鋼
５：スプライスプレート
Ｘ：長辺（第１辺）
Ｙ：短辺（第２辺）
Ｚ：コーナー部分

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】