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特許7138146基礎構造物、環状体、鋼製セグメントの連結機構及び基礎構造物の施工方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-09-07
(45)【発行日】2022-09-15
(54)【発明の名称】基礎構造物、環状体、鋼製セグメントの連結機構及び基礎構造物の施工方法
(51)【国際特許分類】
E02D 27/01 20060101AFI20220908BHJP
E02D 5/38 20060101ALI20220908BHJP
【ＦＩ】
E02D27/01 D
E02D5/38
【請求項の数】
11
(21)【出願番号】P 2020173156
(22)【出願日】2020-10-14
(65)【公開番号】P2021076003
(43)【公開日】2021-05-20
【審査請求日】2021-05-06
(31)【優先権主張番号】P 2019199344
(32)【優先日】2019-10-31
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(73)【特許権者】
【識別番号】000231110
【氏名又は名称】ＪＦＥ建材株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100114890
【弁理士】
【氏名又は名称】アインゼル・フェリックス＝ラインハルト
(74)【代理人】
【識別番号】100116403
【弁理士】
【氏名又は名称】前川 純一
(74)【代理人】
【識別番号】100135633
【弁理士】
【氏名又は名称】二宮 浩康
(74)【代理人】
【識別番号】100162880
【弁理士】
【氏名又は名称】上島 類
(72)【発明者】
【氏名】大場 雄登
(72)【発明者】
【氏名】松岡 馨
【審査官】石川 信也
(56)【参考文献】
【文献】特開平１１－３５０８６７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－０８７３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平１０－１１０５９７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０００－１２００８０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－１１６０７９（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０２Ｄ ２７／０１
Ｅ０２Ｄ ５／３８
Ｅ２１Ｄ １１／１４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
壁面を形成するプレートと、前記プレートの長手方向端部に立設された継手部と、前記プレートの短手方向端部に立設された主桁と、を有し、環状に配置された複数の鋼製セグメントと、隣接する前記鋼製セグメント同士を連結する連結機構と、を有し、帯筋を代替する環状体を軸線方向に複数配置して連結したセグメント構造体と、前記セグメント構造体の軸線方向に沿って配置された主筋と、
前記セグメント構造体の内側に打設された中詰部と、
を備え、
前記連結機構、または前記連結機構と前記継手部には、コンクリートを流動させる孔が形成されており、
前記連結機構は、
前記継手部に挿通され、隣接する前記鋼製セグメントを連結する連結部と、
隣接する前記鋼製セグメントのそれぞれの前記プレートの内面に立設され、前記連結部が挿通される第２の継手部と、
前記プレート、前記主桁、前記継手部、前記第２の継手部によって囲まれた空間内に設けられ、前記連結部と一体化される充填部と、
を備えることを特徴とする基礎構造物。
【請求項2】
前記連結機構は、前記空間内を仕切るリブを備えることを特徴とする請求項１に記載の基礎構造物。
【請求項3】
前記連結部は、前記鋼製セグメントの厚さ方向、短手方向の少なくとも一方にわたって複数設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の基礎構造物。
【請求項4】
前記継手部と前記第２の継手部は、互いに平行に配置されていることを特徴とする請求項１から３までのいずれか一項に記載の基礎構造物。
【請求項5】
前記充填部は、コンクリートから形成されていることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の基礎構造物。
【請求項6】
前記連結部のピッチ間隔は、設計上帯筋として必要なピッチ間隔以下としたことを特徴とする請求項１から５までのいずれか一項に記載の基礎構造物。
【請求項7】
前記連結部の断面積及び強度は、設計上帯筋として必要な断面積及び強度以上としたことを特徴とする請求項１から６までのいずれか一項に記載の基礎構造物。
【請求項8】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の基礎構造物の前記セグメント構造体を構成することを特徴とする環状体。
【請求項9】
壁面を形成するプレートと、前記プレートの長手方向端部に立設された継手部と、前記プレートの短手方向端部に立設された主桁と、を有する鋼製セグメントの連結機構であって、前記継手部に挿通され、隣接する前記鋼製セグメントを連結する連結部と、
隣接する前記鋼製セグメントのそれぞれの前記プレートの内面に立設され、前記連結部が挿通される第２の継手部と、
前記プレート、前記主桁、前記継手部、前記第２の継手部によって囲まれた空間内に設けられ、前記連結部と一体化される充填部と、
コンクリートを流動させるための孔と、
を備えることを特徴とする鋼製セグメントの連結機構。
【請求項10】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の基礎構造物の施工方法において、
複数の鋼製セグメントを長手方向及び短手方向に連結してセグメント構造体を構築する工程と、
前記セグメント構造体の軸線方向に沿って主筋を構築する工程と、
複数の鋼製セグメントを長手方向に沿って環状に連結して前記セグメント構造体を構成すると共に帯筋を代替する環状体を構築する工程と、
前記セグメント構造体の内側に中詰材を打設する工程と、
を有することを特徴とする基礎構造物の施工方法。
【請求項11】
前記中詰材の打設時に、当該中詰材で隣接する鋼製セグメント同士を一体化させることを特徴とする請求項１０に記載の基礎構造物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、基礎構造物、環状体、鋼製セグメントの連結機構及び基礎構造物の施工方法に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、地中に深礎杭等の基礎構造物を構築する際に、鋼材から形成された枠体に円弧状に湾曲させた鋼板を取り付けた鋼製セグメントを用いる施工方法が知られている。鋼製セグメントは、地盤掘削時の土留壁として用いられると共に、コンクリート打設時の型枠として用いられる（例えば、特許文献１参照）。
上記の施工方法では、基礎構造物の施工位置を掘削し、掘削した立坑内で鋼製セグメントを周方向に連結して環状の土留壁を形成する。次いで、その掘削した立坑地盤をさらに掘削し、既存の土留壁の下側で同様に鋼製セグメントを周方向に連結して新たな環状の土留壁を形成すると共に上下に隣接する土留壁同士を連結する。次いで、立坑地盤をさらに掘削し、新たな環状の土留壁を形成して連結する。これらの工程を繰り返して、所望の深さまで土留壁を形成する。次いで、立坑地盤上に底盤コンクリートを打設する。次いで、鋼製セグメントの土留壁で囲まれた立坑内部に配筋（主筋、帯筋）を施し、コンクリートを打設する。打設されたコンクリートが固化することにより、鉄筋コンクリート製の基礎構造物が完成する。
上記の施工方法では、基礎構造物の施工位置を掘削し、掘削した立坑内で鋼製セグメントを周方向に連結して環状の土留壁を形成する。次いで、その掘削した立坑地盤をさらに掘削し、既存の土留壁の下側で同様に鋼製セグメントを周方向に連結して新たな環状の土留壁を形成すると共に上下に隣接する土留壁同士を連結する。次いで、立坑地盤をさらに掘削し、新たな環状の土留壁を形成して連結する。これらの工程を繰り返して、所望の深さまで土留壁を形成する。次いで、立坑地盤上に底盤コンクリートを打設する。次いで、鋼製セグメントの土留壁で囲まれた立坑内部に配筋（主筋、帯筋）を施し、コンクリートを打設する。打設されたコンクリートが固化することにより、鉄筋コンクリート製の基礎構造物が完成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平２－１１２５２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
上記のように、基礎構造物を構築する際に、鋼製セグメントにより形成される土留壁は、使用する鋼材の量が膨大であるにもかかわらず、隣接する鋼製セグメントの継手部分の剛性が低いため、強度設計上仮設部材として扱われ、基礎構造物の完成後は存在しないものとして扱われる。そのため、生産や施工にかかるコストの割には用途が限られており、鋼製セグメントの有効利用が求められている。
【0005】
そこで、本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、基礎構造物の構築にあたり、土留壁やコンクリート型枠を形成する鋼製セグメントを有効利用することができる基礎構造物、環状体、鋼製セグメントの連結機構及び基礎構造物の施工方法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】
上記の課題を解決するため、本発明は、基礎構造物であって、壁面を形成するプレートと、前記プレートの長手方向端部に立設された継手部と、前記プレートの短手方向端部に立設された主桁と、を有し、環状に配置された複数の鋼製セグメントと、隣接する前記鋼製セグメント同士を連結する連結機構と、を有し、帯筋を代替する環状体を軸線方向に複数配置して連結したセグメント構造体と、前記セグメント構造体の軸線方向に沿って配置された主筋と、前記セグメント構造体の内側に打設された中詰部と、を備えることを特徴とする。
【0007】
前記連結機構と前記継手部の少なくとも一方には、孔が形成されていることが好ましい。
【0008】
また、前記連結機構は、前記継手部に挿通され、隣接する前記鋼製セグメントを連結する連結部と、隣接する前記鋼製セグメントのそれぞれの前記プレートの内面に立設され、前記連結部が挿通される第２の継手部と、前記プレート、前記主桁、前記継手部、前記第２の継手部によって囲まれた空間内に設けられ、前記連結部と一体化される充填部と、を備えることが好ましい。
【0009】
また、前記連結機構は、前記空間内を仕切るリブを備えることが好ましい。
【0010】
また、前記連結部は、前記鋼製セグメントの厚さ方向、短手方向の少なくとも一方にわたって複数設けられていることが好ましい。
【0011】
また、前記継手部と前記第２の継手部は、互いに平行に配置されていることが好ましい。
【0012】
また、前記充填部は、コンクリートから形成されていることが好ましい。
【0013】
また、前記連結部のピッチ間隔は、設計上帯筋として必要なピッチ間隔以下としたことが好ましい。
【0014】
また、前記連結部の断面積及び強度は、設計上帯筋として必要な断面積及び強度以上としたことが好ましい。
【0015】
本発明は、環状体であって、上記の基礎構造物の前記セグメント構造体を構成することを特徴とする。
【0016】
本発明は、壁面を形成するプレートと、前記プレートの長手方向端部に立設された継手部と、前記プレートの短手方向端部に立設された主桁と、を有する鋼製セグメントの連結機構であって、前記継手部に挿通され、隣接する前記鋼製セグメントを連結する連結部と、隣接する前記鋼製セグメントのそれぞれの前記プレートの内面に立設され、前記連結部が挿通される第２の継手部と、前記プレート、前記主桁、前記継手部、前記第２の継手部によって囲まれた空間内に設けられ、前記連結部と一体化される充填部と、を備えることを特徴とする。
【0017】
本発明は、基礎構造物の施工方法であって、複数の鋼製セグメントを長手方向及び短手方向に連結してセグメント構造体を構築する工程と、前記セグメント構造体の軸線方向に沿って主筋を構築する工程と、複数の鋼製セグメントを長手方向に沿って環状に連結して前記セグメント構造体を構成すると共に帯筋を代替する環状体を構築する工程と、前記セグメント構造体の内側に中詰材を打設する工程と、を有することを特徴とする。
【0018】
また、前記中詰材の打設時に、当該中詰材で隣接する鋼製セグメント同士を一体化させることが好ましい。
【発明の効果】
【0019】
本発明によれば、土留壁やコンクリート型枠を形成する鋼製セグメントを有効利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0020】
【図1】基礎構造物を基礎とした橋脚及び床版を示す概略図である。
【図2】基礎構造物の平面図である。
【図3】鋼製セグメントの平面図である。
【図4】鋼製セグメントを内側から見た正面図である。
【図5】鋼製セグメントの斜視図である。
【図6】連結機構の構成を説明する斜視図である。
【図7】基礎構造物の構成を説明する部分断面図である。
【図8】従来の基礎構造物の有効断面と、基礎構造物の有効断面とを比較する図である。
【図9】実施例における試験体の載荷荷重と変位量との関係を示したグラフである。
【図10】変形例における鋼製セグメントの平面図である。
【図11】変形例における鋼製セグメントを内側から見た正面図である。
【図12】変形例における連結機構の構成を説明する斜視図である。
【図13】充填部の大きさの制限について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【0021】
本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に示す実施の形態は例示であり、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態をとりうる。
【0022】
本発明に係る基礎構造物は、地上の建築物の基礎となるものであり、例えば、橋脚の基礎（土台）となる。基礎構造物は、鉄筋コンクリート構造物として構築され、地盤に埋設される。なお、本発明に係る基礎構造物が基礎として適用される建築物は、橋脚に限られず、高層ビルや集合住宅等であってもよい。
【0023】
図１は、基礎構造物１を基礎とした橋脚１００及び床版１１０を示す概略図である。橋脚１００に支持されている床版１１０は、例えば、自動車、電車等の車両が走行し、車両の荷重が直接かかる部分である。なお、以下では、説明の便宜上、基礎構造物１の中心線を軸線ｘとする。軸線ｘに沿って基礎構造物１が埋設される方向を埋設方向Ａとし、軸線ｘ周りの方向を周方向Ｃとする。
【0024】
＜基礎構造物＞
基礎構造物１は、橋脚１００の下側に構築されている。基礎構造物１は、例えば、円柱状に形成されている。基礎構造物１は、筒状に形成されたセグメント構造体１０と、中詰部（コンクリート部）２０と、主筋３０と、を備える。
基礎構造物１は、橋脚１００の下側に構築されている。基礎構造物１は、例えば、円柱状に形成されている。基礎構造物１は、筒状に形成されたセグメント構造体１０と、中詰部（コンクリート部）２０と、主筋３０と、を備える。
【0025】
セグメント構造体１０は、埋設方向Ａに沿って延びる軸線ｘに沿って延在する。セグメント構造体１０は、埋設方向Ａ（短手方向）及び周方向Ｃ（長手方向）に連続的に連結され、基礎構造物１を構築する際の土留壁を形成すると共に、中詰部２０を構築する際のコンクリート型枠を形成する複数の鋼製セグメント４０により形成されている。
【0026】
図２は、基礎構造物１の平面図である。基礎構造物１のセグメント構造体１０は、軸線ｘに沿って埋設方向Ａに連結された複数のリング体１１（環状体）を有する。すなわち、セグメント構造体１０の軸線ｘに沿った方向は、埋設方向Ａと一致する。基礎構造物１においてリング体１１は、互いに周方向Ｃに環状に連結された複数の鋼製セグメント４０を有しており、基礎構造物１の帯筋を代替する帯筋代替部として機能する。すなわち、リング体１１は、埋設方向Ａに複数連結されることで基礎構造物１を構成すると共に、各リング体１１が基礎構造物１に本来設けられる帯筋の代わりとなる。したがって、帯筋を代替するリング体１１は、主筋３０に交差する方向（埋設方向Ａに直交する基礎構造物１の横断面方向）に沿って環状に配置されている。軸線ｘに沿って上下方向（埋設方向Ａ）に隣接するリング体１１において、上方のリング体１１の各鋼製セグメント４０と下方のリング体１１の各鋼製セグメント４０とは、周方向Ｃにおける端部がそれぞれ周方向Ｃにずらされて千鳥状に配置されている。周方向Ｃに連結する鋼製セグメント４０の数は、構築する基礎構造物１の大きさ（外径）に基づいて適宜変更される。
【0027】
図３は、リング体１１を構成する鋼製セグメント４０の平面図である。図４は、鋼製セグメント４０を内側から見た正面図である。図５は、鋼製セグメント４０の斜視図である。図６は、連結機構５０の構成を説明する斜視図である。
【0028】
リング体１１は、複数の鋼製セグメント４０と、連結機構５０と、を備える。
鋼製セグメント４０は、鋼材により形成されている。鋼製セグメント４０は、プレート４１と、主桁４２と、継手部４３と、リブ（補剛材）４４と、を有する。鋼製セグメント４０において、プレート４１、主桁４２及び継手部４３により、中詰部２０を形成するコンクリートを充填する充填空間Ｓが画定されている。なお、主桁４２、継手部４３、リブ４４は、いずれもプレート４１に溶接によって接合されていてもよいし、一部がプレート４１と一体に形成されていてもよい。
鋼製セグメント４０は、鋼材により形成されている。鋼製セグメント４０は、プレート４１と、主桁４２と、継手部４３と、リブ（補剛材）４４と、を有する。鋼製セグメント４０において、プレート４１、主桁４２及び継手部４３により、中詰部２０を形成するコンクリートを充填する充填空間Ｓが画定されている。なお、主桁４２、継手部４３、リブ４４は、いずれもプレート４１に溶接によって接合されていてもよいし、一部がプレート４１と一体に形成されていてもよい。
【0029】
プレート４１は、基礎構造物１、具体的にはセグメント構造体１０の外壁面を形成する。プレート４１は、平面視矩形状に形成されている。プレート４１は、円弧状に湾曲して形成されている。なお、プレート４１の曲率は、構築する基礎構造物１の大きさに基づいて決定される。
【0030】
主桁４２は、周方向Ｃに沿って延びるプレート４１の２つの端縁（短手方向端縁）にそれぞれ立設されている。主桁４２は、プレート４１に沿って湾曲して形成されている。主桁４２は、プレート４１に対して略直角を成しており、プレート４１の内面に立設されている。主桁４２は、リング体１１が上下方向に重ねられた場合、上下方向に隣接する主桁４２同士が対向する。一の主桁４２は、地上側に位置する縁に設けられている。他の主桁４２は、地中側に位置する縁に設けられている。
【0031】
各主桁４２には、複数の孔４２ａ，４２ｂ，４２ｃが形成されている。
孔４２ａは、上下に隣接する他の鋼製セグメント４０と連結するためのボルト等の連結具（図示せず）が挿通される連結用の孔である。孔４２ａは、例えば、円形状に形成されており、主桁４２の厚さ方向（軸線ｘに沿った方向）に貫通している。孔４２ａは、連結具の横断面よりも若干大きな径を有するように形成されている（連結具の最外径＋３～６ｍｍ程度）が、打設されるコンクリートが通過可能な大きさに形成する必要はない。もちろん、コンクリートに含まれる骨材が孔４２ａと連結具との間の隙間を通過できるような大きさとなるように孔４２ａを形成してもよい。なお、孔４２ａは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは主桁４２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
孔４２ａは、プレート４１と主桁４２との連結側に設けられている。孔４２ａは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、その延在方向において所定の間隔をあけて設けられている。軸線ｘに対向する各主桁４２の孔４２ａは、互いに同軸となるように設けられている。
孔４２ａは、上下に隣接する他の鋼製セグメント４０と連結するためのボルト等の連結具（図示せず）が挿通される連結用の孔である。孔４２ａは、例えば、円形状に形成されており、主桁４２の厚さ方向（軸線ｘに沿った方向）に貫通している。孔４２ａは、連結具の横断面よりも若干大きな径を有するように形成されている（連結具の最外径＋３～６ｍｍ程度）が、打設されるコンクリートが通過可能な大きさに形成する必要はない。もちろん、コンクリートに含まれる骨材が孔４２ａと連結具との間の隙間を通過できるような大きさとなるように孔４２ａを形成してもよい。なお、孔４２ａは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは主桁４２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
孔４２ａは、プレート４１と主桁４２との連結側に設けられている。孔４２ａは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、その延在方向において所定の間隔をあけて設けられている。軸線ｘに対向する各主桁４２の孔４２ａは、互いに同軸となるように設けられている。
【0032】
孔４２ｂは、コンクリートを充填する際に充填空間Ｓから空気を抜く空気抜き用の孔であると共にコンクリートを流動させる孔である。孔４２ｂは、例えば、円形状に形成されており、主桁４２の厚さ方向（軸線ｘに沿った方向）に貫通している。孔４２ｂは、空気だけでなく、コンクリートに含まれる骨材が通過できる大きさとなるように形成されている。なお、孔４２ｂは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは主桁４２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。具体的には、孔４２ｂは、コンクリートの流入性の観点から、最小径はコンクリートに含まれる細骨材の最大サイズである１０ｍｍよりも大きく、最大径は主桁４２の強度への影響の観点から主桁幅の１／３以下とすることが好ましい。
孔４２ｂは、プレート４１と主桁４２との連結側に設けられている。孔４２ａ及び孔４２ｂは、軸線ｘを中心とした同じ仮想円上に形成されている。孔４２ｂは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、リブ４４の両近傍で孔４２ａと孔４２ａとの間に形成されている。すなわち、孔４２ｂは、主桁４２におけるリブ４４との連結位置近傍に形成されている。さらに、孔４２ｂは、主桁４２の周方向Ｃにおける両端部近傍に形成されている。より具体的には、一部の孔４２ｂは、主桁４２における継手部４３との連結位置と第２の継手部５２（後述する）との連結位置とに挟まれた位置に形成されている。軸線ｘに対向する主桁４２における孔４２ｂは、互いに同軸上に設けられている。
孔４２ｂは、プレート４１と主桁４２との連結側に設けられている。孔４２ａ及び孔４２ｂは、軸線ｘを中心とした同じ仮想円上に形成されている。孔４２ｂは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、リブ４４の両近傍で孔４２ａと孔４２ａとの間に形成されている。すなわち、孔４２ｂは、主桁４２におけるリブ４４との連結位置近傍に形成されている。さらに、孔４２ｂは、主桁４２の周方向Ｃにおける両端部近傍に形成されている。より具体的には、一部の孔４２ｂは、主桁４２における継手部４３との連結位置と第２の継手部５２（後述する）との連結位置とに挟まれた位置に形成されている。軸線ｘに対向する主桁４２における孔４２ｂは、互いに同軸上に設けられている。
【0033】
孔４２ｃは、複数の主筋３０がそれぞれ挿通される複数の主筋用の孔である。孔４２ｃは、例えば、円形状に形成されており、主桁４２の厚さ方向（軸線ｘに沿った方向）に貫通している。孔４２ｃは、主筋の横断面よりも若干大きな径を有するように形成されている。具体的には、孔４２ｃの最小径は、施工性の観点から、主筋３０の最外径（公称直径＋両側のリブ高さ）＋片側１ｍｍ（余裕しろ）以上とすることが好ましく、孔４２ｃの最大径は、主筋配置位置の精度の観点から、主筋３０の最外径＋片側１０ｍｍ（かぶりの許容誤差±１０ｍｍ、鉄筋の中心間隔の組み立て施工許容誤差は±２０ｍｍ）とすることが好ましい。
ただし、孔４２ｃは、打設されるコンクリートが通過可能な大きさに形成する必要はない。もちろん、コンクリートに含まれる骨材が孔４２ｃと主筋との間の隙間を通過できるような大きさとなるように孔４２ｃを形成してもよい。なお、孔４２ｃは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは主桁４２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
孔４２ｃは、孔４２ａ及び孔４２ｂが形成されている側とは反対の側、つまり、軸線ｘの側（プレート４１との連結部とは反対側）の主桁４２の縁部に設けられている。孔４２ｃは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、所定の間隔をあけて設けられている。軸線ｘに対向する主桁４２における孔４２ｃは、互いに同軸上に設けられている。孔４２ｃと孔４２ａ及び孔４２ｂとは、軸線ｘを中心とした互いに異なる仮想円上に形成されている。
ただし、孔４２ｃは、打設されるコンクリートが通過可能な大きさに形成する必要はない。もちろん、コンクリートに含まれる骨材が孔４２ｃと主筋との間の隙間を通過できるような大きさとなるように孔４２ｃを形成してもよい。なお、孔４２ｃは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは主桁４２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
孔４２ｃは、孔４２ａ及び孔４２ｂが形成されている側とは反対の側、つまり、軸線ｘの側（プレート４１との連結部とは反対側）の主桁４２の縁部に設けられている。孔４２ｃは、主桁４２の周方向Ｃにおける一端から他端に亘って、所定の間隔をあけて設けられている。軸線ｘに対向する主桁４２における孔４２ｃは、互いに同軸上に設けられている。孔４２ｃと孔４２ａ及び孔４２ｂとは、軸線ｘを中心とした互いに異なる仮想円上に形成されている。
【0034】
継手部４３は、周方向Ｃにおけるプレート４１の各端部において軸線ｘに沿って延びる端縁（長手方向端縁）に設けられている。継手部４３は、周方向Ｃにおける主桁４２の端部において主桁４２間を軸線ｘに沿って延びる。継手部４３は、周方向Ｃにおいて隣接する他の鋼製セグメント４０の継手部４３と接触すると共に連結される。
継手部４３は、プレート４１から軸線ｘに向かって延びるようにプレート４１の内面に立設されている。軸線ｘに沿って延びる継手部４３の一端はプレート４１に連結されてお
り、他端は主桁４２の内側の縁の手前まで延びている。軸線ｘに向かって延びる継手部４３の縁は、それぞれ主桁４２に連結されている。
継手部４３には、軸線ｘに沿って所定の間隔をあけて、ボルト等の連結部５１（図２参照）を挿通する複数の３つの孔４３ａが軸線ｘに沿って二列に形成されている。
継手部４３は、プレート４１から軸線ｘに向かって延びるようにプレート４１の内面に立設されている。軸線ｘに沿って延びる継手部４３の一端はプレート４１に連結されてお
り、他端は主桁４２の内側の縁の手前まで延びている。軸線ｘに向かって延びる継手部４３の縁は、それぞれ主桁４２に連結されている。
継手部４３には、軸線ｘに沿って所定の間隔をあけて、ボルト等の連結部５１（図２参照）を挿通する複数の３つの孔４３ａが軸線ｘに沿って二列に形成されている。
【0035】
リブ４４は、プレート４１の内面において、軸線ｘに沿って２つの主桁４２間を延びるように複数設けられている。リブ４４は、鋼製セグメント４０の周方向Ｃにおける各端部に設けられた継手部４３の間で所定の間隔をあけて設けられている。リブ４４は、プレート４１から軸線ｘに向かって延びるように立設されている。軸線ｘに沿って延びるリブ４４の一端は、プレート４１に連結されており、他端は、主桁４２の内側の縁の手前まで延びている。軸線ｘに向かって延びるリブ４４の縁は、それぞれ主桁４２に連結されている。
主桁４２において各リブ４４の周方向Ｃにおける両側にはそれぞれ孔４２ｂが形成されている。孔４２ｂは、リブ４４とプレート４１とにより形成される角部付近に形成されている。周方向Ｃにおいて最も外側にある孔４２ｂは、継手部４３と第２の継手部５２（後述する）との間に形成されている。
主桁４２において各リブ４４の周方向Ｃにおける両側にはそれぞれ孔４２ｂが形成されている。孔４２ｂは、リブ４４とプレート４１とにより形成される角部付近に形成されている。周方向Ｃにおいて最も外側にある孔４２ｂは、継手部４３と第２の継手部５２（後述する）との間に形成されている。
【0036】
図６に示すように、連結機構５０は、連結部５１と、第２の継手部５２と、継手リブ５３と、充填部５４と、を備える。
連結部５１は、継手部４３及び第２の継手部５２に挿通され、周方向Ｃ（長手方向）に隣接する鋼製セグメント４０同士を連結する。連結部５１は、例えば、ボルト５１ａとナット５１ｂにより構成されている。連結部５１は、継手部４３に形成された孔４３ａと第２の継手部５２に形成された孔５２ａに挿通される。
第２の継手部５２は、鋼製セグメント４０の周方向Ｃにおける両端部近傍において、各継手部４３に対して周方向Ｃに所定の間隔をあけて、継手部４３と互いに平行に設けられている。第２の継手部５２は、プレート４１の内面に設けられており、当該内面から軸線ｘに向かって延びるように立設されている。軸線ｘに沿って延びる第２の継手部５２の一端は、プレート４１に連結されており、他端は、主桁４２の内側の縁の手前まで延びている。軸線ｘに向かって延びる第２の継手部５２の両端縁は、それぞれ主桁４２に連結されている。
連結部５１は、継手部４３及び第２の継手部５２に挿通され、周方向Ｃ（長手方向）に隣接する鋼製セグメント４０同士を連結する。連結部５１は、例えば、ボルト５１ａとナット５１ｂにより構成されている。連結部５１は、継手部４３に形成された孔４３ａと第２の継手部５２に形成された孔５２ａに挿通される。
第２の継手部５２は、鋼製セグメント４０の周方向Ｃにおける両端部近傍において、各継手部４３に対して周方向Ｃに所定の間隔をあけて、継手部４３と互いに平行に設けられている。第２の継手部５２は、プレート４１の内面に設けられており、当該内面から軸線ｘに向かって延びるように立設されている。軸線ｘに沿って延びる第２の継手部５２の一端は、プレート４１に連結されており、他端は、主桁４２の内側の縁の手前まで延びている。軸線ｘに向かって延びる第２の継手部５２の両端縁は、それぞれ主桁４２に連結されている。
【0037】
第２の継手部５２には、軸線ｘに沿って所定の間隔をあけて、連結部５１のボルト５１ａを挿通する複数の孔５２ａが形成されている。孔５２ａは、例えば、６つ形成されており、鋼製セグメント４０の短手方向（埋設方向Ａ）に沿って並んだ３つの孔５２ａが、鋼製セグメント４０の厚さ方向に沿って二列にわたって形成されている。継手部４３の孔４３ａと、第２の継手部５２の孔５２ａとは、周方向Ｃにおいて互いに対向した位置に設けられている。したがって、双方の孔４３ａ，５２ａに挿通されるボルト５１ａも６つ設けられ、これらの６つのボルト５１ａとナット５１ｂによって隣接する鋼製セグメント４０が連結されている。
【0038】
周方向Ｃに隣接する鋼製セグメント４０を連結する場合、計４枚の継手部４３，５２の孔４３ａ，５２ａのそれぞれに連結部５１のボルト５１ａが挿通され、第２の継手部５２の外側からボルト５１ａのそれぞれの端部にナット５１ｂを螺合させる。このとき、ナット５１ｂが各第２の継手部５２に当接している。これにより、鋼製セグメント４０は、周方向Ｃにおいて互いに連結される。
なお、頭部を有するボルト５１ａを用いる場合には、ボルト５１ａの頭部が一方の第２の継手部５２に当接し、ナット５１ｂが他方の第２の継手部５２に当接すると共に、ボルト５１ａに螺合される。これにより、鋼製セグメント４０は、周方向Ｃにおいて互いに連結される。
なお、頭部を有するボルト５１ａを用いる場合には、ボルト５１ａの頭部が一方の第２の継手部５２に当接し、ナット５１ｂが他方の第２の継手部５２に当接すると共に、ボルト５１ａに螺合される。これにより、鋼製セグメント４０は、周方向Ｃにおいて互いに連結される。
【0039】
継手リブ５３は、周方向Ｃにおいて隣り合う継手部４３と第２の継手部５２との間に設けられている。継手リブ５３は、軸線ｘに交差するように主桁４２に対して平行に設けられている。各継手リブ５３は、軸線ｘに沿って所定の間隔をあけて互いに平行に設けられている。より具体的には、各継手リブ５３は、連結部５１の各ボルト５１ａ間において、
ボルト５１ａの軸方向に沿って設けられている。各継手リブ５３は、プレート４１の内面に設けられており、当該内面から軸線ｘに向かって延びるように立設されている。各継手リブ５３は、軸線ｘに交差する方向における一端が継手部４３に連結され、他端が第２の継手部５２に連結されている。
これにより、各継手リブ５３は、継手部４３と第２の継手部５２とによって囲まれた空間Ｖ内を仕切っている。
ボルト５１ａの軸方向に沿って設けられている。各継手リブ５３は、プレート４１の内面に設けられており、当該内面から軸線ｘに向かって延びるように立設されている。各継手リブ５３は、軸線ｘに交差する方向における一端が継手部４３に連結され、他端が第２の継手部５２に連結されている。
これにより、各継手リブ５３は、継手部４３と第２の継手部５２とによって囲まれた空間Ｖ内を仕切っている。
【0040】
充填部５４は、プレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２によって囲まれた空間Ｖ内に設けられ、連結部５１のボルト５１ａと一体化される。具体的に、充填部５４は、コンクリートであり、空間Ｖ内に打設されて固化することにより、鋼製セグメント４０及び連結機構５０と一体化される。ここで、空間Ｖは継手リブ５３によって仕切られており、空間Ｖは、複数の空間に分割されている。充填部５４は、中詰部２０を構築する際に打設されるコンクリートが空間Ｖ内に充填されることで形成される。
【0041】
ここで、隣接する孔４３ａ，５２ａの間隔は、これらの孔４３ａ，５２ａに挿通されるボルト５１ａのピッチ間隔が設計上帯筋として必要なピッチ間隔以下となるように形成する位置が決められる。具体的には、一般的な基礎構造物、言い換えると、セグメント構造体１０が基礎構造物の一部として用いることができない場合において、基礎構造物の大きさや必要強度に基づいて設計された、主筋に巻き付けられる帯筋のピッチ間隔以下となるようにボルト５１ａの間隔も決められる。例えば、設計された帯筋のピッチ間隔が１５０ｍｍである場合には、鋼製セグメント４０を連結するボルト５１ａの中心間の間隔も１５０ｍｍ以下とする。
また、鋼製セグメント４０の高さあたりにおけるボルト５１ａの断面積の総和が、当該高さあたりにおける帯筋の断面積の総和以上となるように、各ボルト５１ａの径、数量が選択される。例えば、主筋の所定長さあたりにおける４本のＤ４１（断面積１３４０ｍｍ2）の帯筋の断面積の総和が５３６０ｍｍ2である場合、Ｍ３３（有効断面積６９４ｍｍ2）の規格のボルト５１ａを用いる場合には、少なくとも８本以上のボルト５１ａを用いて鋼製セグメント４０を連結する必要がある。
また、鋼製セグメント４０の高さあたりにおけるボルト５１ａの断面積の総和が、当該高さあたりにおける帯筋の断面積の総和以上となるように、各ボルト５１ａの径、数量が選択される。例えば、主筋の所定長さあたりにおける４本のＤ４１（断面積１３４０ｍｍ2）の帯筋の断面積の総和が５３６０ｍｍ2である場合、Ｍ３３（有効断面積６９４ｍｍ2）の規格のボルト５１ａを用いる場合には、少なくとも８本以上のボルト５１ａを用いて鋼製セグメント４０を連結する必要がある。
【0042】
また、ボルト５１ａの強度（降伏応力）が帯筋の強度（降伏応力）以上となるようにボルト５１ａの材質が選択される。例えば、帯筋にＤ４１（降伏応力３４５Ｎ／ｍｍ2）を用いる場合、Ｍ３３（降伏応力４８０Ｎ／ｍｍ2）の規格のボルト５１ａを用いる場合には、強度上も問題ないといえる。
ボルト５１ａは、Ｍ３３よりも大きな規格のボルトを用いてボルト５１ａの使用本数を減らすことも可能であるが、ボルト５１ａが大きくなると締め付ける際に必要なトルクも大きくなるため、作業性が低下する。そこで、図６に示すように、セグメントの厚さ方向にボルト５１ａを複数配置する構造が好ましい。これにより、ボルト５１ａの締結作業の手間と、必要な締め付けトルクのバランスを考慮してボルト５１ａの大きさ、使用本数を決定することが可能となる。
なお、鋼製セグメント４０の連結部以外の部分では、プレート４１と主桁４２の断面積の和及び強度が設計上の帯筋の断面積の和及び強度以上となるように厚さや材質が決定される。
ボルト５１ａは、Ｍ３３よりも大きな規格のボルトを用いてボルト５１ａの使用本数を減らすことも可能であるが、ボルト５１ａが大きくなると締め付ける際に必要なトルクも大きくなるため、作業性が低下する。そこで、図６に示すように、セグメントの厚さ方向にボルト５１ａを複数配置する構造が好ましい。これにより、ボルト５１ａの締結作業の手間と、必要な締め付けトルクのバランスを考慮してボルト５１ａの大きさ、使用本数を決定することが可能となる。
なお、鋼製セグメント４０の連結部以外の部分では、プレート４１と主桁４２の断面積の和及び強度が設計上の帯筋の断面積の和及び強度以上となるように厚さや材質が決定される。
【0043】
主筋３０は、例えば、鋼材により形成された鉄筋である。主筋３０は、軸線ｘを中心とした所定の仮想円上に設けられている。主筋３０は、埋設方向Ａに沿って延び、周方向Ｃに所定の間隔をあけて設けられている。なお、セグメント構造体１０において同じ箇所に設けられている主筋３０は、軸線ｘに沿って延びる１本の鉄筋であってもよく、また、所定の長さを有する複数の鉄筋により形成されていてもよい。主筋３０は、少なくともセグメント構造体１０の地上側の上端から地中側の他端にわたって延びている。主筋３０は、各鋼製セグメント４０における孔４２ｃに軸線ｘに沿って挿通されている。主筋３０は、セグメント構造体１０の内側に打設された中詰部２０が固化することにより、鋼製セ
グメント４０と一体に形成されている。
グメント４０と一体に形成されている。
【0044】
中詰部２０は、リング体１１を高さ方向に連結して形成された円筒状のセグメント構造体１０の内側に設けられている。基礎構造物１において、鋼製セグメント４０の内側は、中詰部２０によって埋められており、鋼製セグメント４０と一体に形成されている。
【0045】
＜基礎構造物の構築方法＞
次に、基礎構造物１の構築方法について説明する。基礎構造物１を構築する箇所に、例えば、油圧ジャッキ等によって構成された沈設装置（図示せず）を据え付ける。沈設装置は、環状の基礎構造物１の周方向Ｃにおいて複数箇所に設けられる。
次いで、沈設装置の内側において鋼製セグメント４０を周方向Ｃ（長手方向）に連結して環状のリング体１１を形成する。リング体１１を形成する際には、ボルト５１ａを継手部４３及び第２の継手部５２に挿通し、ナット５１ｂにて締結する。さらに、リング体１１の上で別のリング体１１を形成して両者を連結する。この別のリング体１１の上にさらに別のリング体１１を形成して両者を連結する。リング体１１の内側の地盤をクラムシェル（図示せず）により掘削する。リング体１１を地中へ沈設するために必要な深さの掘削が終わると、掘削を止め、沈設装置によってリング体１１の上面を地中に向けて押圧して、リング体１１を地中に圧入する。
次に、基礎構造物１の構築方法について説明する。基礎構造物１を構築する箇所に、例えば、油圧ジャッキ等によって構成された沈設装置（図示せず）を据え付ける。沈設装置は、環状の基礎構造物１の周方向Ｃにおいて複数箇所に設けられる。
次いで、沈設装置の内側において鋼製セグメント４０を周方向Ｃ（長手方向）に連結して環状のリング体１１を形成する。リング体１１を形成する際には、ボルト５１ａを継手部４３及び第２の継手部５２に挿通し、ナット５１ｂにて締結する。さらに、リング体１１の上で別のリング体１１を形成して両者を連結する。この別のリング体１１の上にさらに別のリング体１１を形成して両者を連結する。リング体１１の内側の地盤をクラムシェル（図示せず）により掘削する。リング体１１を地中へ沈設するために必要な深さの掘削が終わると、掘削を止め、沈設装置によってリング体１１の上面を地中に向けて押圧して、リング体１１を地中に圧入する。
【0046】
次いで、沈設したリング体１１の上側でさらに複数の別のリング体１１を組み立てる。リング体１１の内側の地盤をクラムシェルにより必要な深さだけ掘削し、リング体１１を沈設装置によって地中に向けて押圧し、リング体１１を地中に沈設する。この作業を所定の深さまで繰り返す。これにより、複数のリング体１１が地中において軸線ｘに沿って連結された筒状のセグメント構造体１０が構築される。上下に隣接するリング体１１は、鋼製セグメント４０の継手部４３の位置が互いに周方向Ｃにずれて、鋼製セグメント４０が千鳥状に配置されている。
【0047】
次いで、セグメント構造体１０の内側に満たされている地下水を水中ポンプ（図示せず）によって外部に排出する。次いで、地上側のリング体１１における各鋼製セグメント４０に、軸線ｘに沿って主筋３０を挿入する。高さ方向に亘って圧入によりリング体１１を地中に押し込む工法は、軸線ｘに沿った高さ方向における精度に極めて優れており、上下に重ねられたリング体１１における鋼製セグメント４０の孔４２ｃ同士の整合性は極めて高い。なお、主筋３０は、所定の長さの鉄筋を複数本、セグメント構造体１０の最上部のリング体１１の同じ孔４２ｃから挿入し、適宜、途中で連結してもよい。
【0048】
図７は、基礎構造物１の構成を説明する部分断面図である。図７において基礎構造物１は、左半分から右半分に移るに連れて完成度が高くなるように描画している。セグメント構造体１０を設計上の高さにまで構築した後、周方向Ｃにおいて所定の本数の主筋３０（鉄筋）を同じ孔４２ｃに挿通する（図６の右側参照）。セグメント構造体１０の高さに１本の主筋３０で足りない場合には、複数本の主筋３０を挿通して端部同士を溶接等により連結する。
【0049】
全周に亘って、主筋３０を設置した後、セグメント構造体１０の内側にコンクリートを段階的に打設する。打設されたコンクリートは、プレート４１に向かって広がってゆく。徐々に打設されていくコンクリートは、地上に向かって嵩を増していく。コンクリートは、孔４２ｂから充填空間Ｓ内の空気を押し出ながら充填空間Ｓを埋めていく。そのため、基礎構造物１中に空気溜まりが形成されることを確実に防ぐことができる。
また、コンクリートは、セグメント構造体１０の内側に開口しているプレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２によって囲まれた空間Ｖ内にも流れ込むので、コンクリートが固化した後は、充填部５４として、連結部５１のボルト５１ａと一体化される。これにより、隣接する鋼製セグメント４０同士を一体化し、連結を強固にする。
また、コンクリートは、セグメント構造体１０の内側に開口しているプレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２によって囲まれた空間Ｖ内にも流れ込むので、コンクリートが固化した後は、充填部５４として、連結部５１のボルト５１ａと一体化される。これにより、隣接する鋼製セグメント４０同士を一体化し、連結を強固にする。
【0050】
コンクリートをセグメント構造体１０の上端にまで打設して中詰部２０を形成する。これにより、主筋３０及び鋼製セグメント４０は、中詰部２０を介して互いに一体化され、基礎構造物１が構築される。このとき、主筋３０は、基礎構造物１（鉄筋コンクリート構造物）の主筋としての機能を発揮し、鋼製セグメント４０が連結機構５０によって連結されたリング体１１は、基礎構造物１（鉄筋コンクリート構造物）の帯筋としての機能を発揮する。
【0051】
鋼製セグメント４０を圧入して基礎構造物１を構築する方法は、例えば、高架道路における橋脚１００を補修等する場合に極めて適している。高架道路下では高さ方向の空間が制限されている。リング体１１を構築して地中に圧入していく工法では、高さ方向における空間制限を受けることが小さい。なお、主筋３０は、複数段のリング体１１を地中に沈設する毎に挿通するようにしてもよい。
【0052】
以上のように、基礎構造物１によれば、主筋３０は鋼製セグメント４０と直接的に係合し、かつ中詰部２０を介して一体化されることにより、従来、基礎構造物として利用することができていなかったセグメント構造体１０を基礎構造物の一部として利用することができる。
また、リング体１１は、鋼製セグメント４０を連結機構５０にて連結しているので、鋼製セグメント４０が連結されたリング体１１を鉄筋コンクリート構造物の帯筋に代替して用いることができ、セグメント構造体１０の継手部分の強度を大幅に高めることができる。これにより、従来は継手の強度が十分ではないために、基礎の一部として用いることができなかったセグメント構造体１０を基礎構造物１の一部として用いることができる。
また、鋼製セグメント４０の連結が帯筋代替部の設置となるので、主筋に帯筋を設けるという手間のかかる工程を省くことができ、基礎構造物１の構築にかかる時間を短縮できる。
また、リング体１１は、鋼製セグメント４０を連結機構５０にて連結しているので、鋼製セグメント４０が連結されたリング体１１を鉄筋コンクリート構造物の帯筋に代替して用いることができ、セグメント構造体１０の継手部分の強度を大幅に高めることができる。これにより、従来は継手の強度が十分ではないために、基礎の一部として用いることができなかったセグメント構造体１０を基礎構造物１の一部として用いることができる。
また、鋼製セグメント４０の連結が帯筋代替部の設置となるので、主筋に帯筋を設けるという手間のかかる工程を省くことができ、基礎構造物１の構築にかかる時間を短縮できる。
【0053】
また、連結機構５０は、引張力を受けた際の変形量が小さいほど、拘束力が高まり、帯筋としての機能を発揮する。ここで、コンクリートは、プレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２の各部材によって囲まれた空間Ｖに充填される。この空間Ｖに充填されたコンクリートは、各部材の拘束により変形が抑制されることとなり、高い強度を発現する。一方で、空間Ｖに充填されたコンクリートの剛性により、連結機構５０の変形量を最小限に抑制することができる。すなわち、コンクリートによって形成される充填部５４が連結機構５０と一体になることで、引張力が作用した際の連結機構５０の変形量を最小限に抑制できる。
また、連結機構５０に空間Ｖを形成してコンクリートを充填し、当該コンクリートを拘束することで、鋼製セグメント４０の連結強度を高めることができる。
また、連結機構５０に空間Ｖを形成してコンクリートを充填し、当該コンクリートを拘束することで、鋼製セグメント４０の連結強度を高めることができる。
【0054】
また、基礎構造物１においては、従来の鉄筋を交差させて帯筋を設ける構造に比べて強度がより高まる。また、鋼製セグメント４０を用いることにより、従来のように主筋３０に対して帯筋を軸線に沿って所定の間隔をあけて組み付ける必要がなくなり、基礎構造物１の構築に要する作業時間を大幅に減じることができる。
【0055】
基礎構造物１により、有効断面をリング体１１の外径にまで拡大することができる。図８は、従来の基礎構造物の有効断面と、基礎構造物１の有効断面とを比較する図である。従来の基礎構造物２００においては、環状に連結されたセグメント２１０の内側に配筋構造２２０が位置していた。配筋構造２２０は、軸線ｘに沿って延びかつ周方向に所定の間隔を互いにあけて配置された複数の主筋２２１と、全主筋２２１を囲みかつ軸線ｘに沿って所定の間隔をあけて組み付られた帯筋２２２とを有する。セグメント２１０と配筋構造２２０とは直接的に係合しておらず、基礎の有効径ｒをセグメント２１０まで含むことができなかった。そのため、セグメント２１０の部分を基礎の有効断面としてみなすことができなかった。つまり、従来の基礎構造物２００において有効断面は、配筋構造２２０までしか考慮することができない。
同じ直径（断面）の基礎構造物を構築しようとした場合、従来の基礎構造物２００は、セグメント２１０の分だけ外径が大きくなっており、基礎構造物２００としてみなされない部分における材料（セグメント、コンクリート）コストが極めて大きかった。
同じ直径（断面）の基礎構造物を構築しようとした場合、従来の基礎構造物２００は、セグメント２１０の分だけ外径が大きくなっており、基礎構造物２００としてみなされない部分における材料（セグメント、コンクリート）コストが極めて大きかった。
【0056】
これに対して、基礎構造物１によれば、鋼製セグメント４０によるリング体１１の外径まで基礎の有効径Ｒとして考慮することができる。そのため、例えば、従来の基礎構造物２００と同じ大きさの有効断面を確保する場合、配筋構造２２０と同じ直径のセグメント構造体１０を形成すればよく、基礎構造物１を構築する場合の材料、施工面積を従来の基
礎構造物２００に比べて小さくすることができる。
礎構造物２００に比べて小さくすることができる。
【0057】
また、基礎構造物１においては、鋼製セグメント４０の主桁４２及び継手部４３も帯筋として考慮することができるので、基礎構造物１全体は、極めて強度の高い基礎として利用することができる。
また、鋼製セグメント４０及び連結機構５０で本来設けられる帯筋を代替することができるので、基礎構造物１としての強度を下げずに、鋼材の使用量を大幅に削減することができる。
また、鋼製セグメント４０及び連結機構５０で本来設けられる帯筋を代替することができるので、基礎構造物１としての強度を下げずに、鋼材の使用量を大幅に削減することができる。
【0058】
また、孔４２ｃは、プレート４１から所定の間隔だけ内側の位置で主桁４２に確保している。一般的に基礎構造物において主筋の位置は目視で確認することができないため、主筋かぶりを、余裕をもって大きく確保することになる。これに対して、主桁４２に主筋３０が挿通される孔４２ｃが形成されているので、主筋３０の位置は設計上、一義的に決定することができる。そのため、主筋かぶりを小さくすることができ、例えば、同じ建築物に対する基礎構造物であっても、一般的な基礎構造物の直径よりも小さい直径の基礎構造物を構築することができる。
【0059】
また、主桁４２には孔４２ｂが形成されている。従来、プレートとリブとにより形成される角部付近に空気溜まりが形成される傾向があった。空気溜まりにより鋼製セグメント４０における充填空間Ｓがコンクリートにより完全に充填されていない場合がある。プレート４１とリブ４４とがなす角部に対応する主桁４２の位置に孔４２ｂが形成されているので、コンクリート打設時にプレート４１の側に押しやられた空気は、孔４２ｂを通じて確実に鋼製セグメント４０の外側に排出される。これにより、鋼製セグメント４０全体を基礎の有効断面として考慮することができる。
【0060】
また、連結機構５０においては、中詰部２０の形成のために打設したコンクリートを空間Ｖに導くことで鋼製セグメント４０の連結を強固にすることができるので、空間Ｖに予め充填材を充填しておくことは必要ない。
【実施例】
【0061】
本発明の効果を確認するために、連結機構により連結した鋼製セグメントの試験体を用いた弾塑性ＦＥＭによる引張解析実験を実施したので、以下に説明する。
主桁間高さ６００ｍｍの鋼製セグメントが周方向及び高さ方向に複数連結された従来の基礎構造物において、当該基礎構造物の軸方向（高さ方向）に沿ってＤ４１の帯筋（断面積１３４０ｍｍ2、降伏応力３４５Ｎ／ｍｍ2）が１５０ｍｍピッチで配置される区間を対象とし、対応する上記実施の形態の基礎構造物１を想定して、試験体を３つ用意した。試験体として連結される鋼製セグメントは、プレートが湾曲されておらず、長手方向が直線状に延び、その長さが通常の鋼製セグメントの半分の長さのものを用いた。
主桁間高さ６００ｍｍの鋼製セグメントが周方向及び高さ方向に複数連結された従来の基礎構造物において、当該基礎構造物の軸方向（高さ方向）に沿ってＤ４１の帯筋（断面積１３４０ｍｍ2、降伏応力３４５Ｎ／ｍｍ2）が１５０ｍｍピッチで配置される区間を対象とし、対応する上記実施の形態の基礎構造物１を想定して、試験体を３つ用意した。試験体として連結される鋼製セグメントは、プレートが湾曲されておらず、長手方向が直線状に延び、その長さが通常の鋼製セグメントの半分の長さのものを用いた。
【0062】
試験体No.１は、連結機構５０にて半分の長さの鋼製セグメント４０同士を連結した高剛性の継手構造を有している。すなわち、試験体No.１は、連結部５１にて継手部４３及び第２の継手部５２を連結すると共に、プレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２によって囲まれた空間Ｖを継手リブ５３で仕切り、空間Ｖ内にコンクリートを打設して固化させたものである。なお、連結部５１として合計８本（セグメントの厚さ方向に２個、高さ方向に４組）のＭ３３規格（有効断面積６９４ｍｍ2、降伏応力４８０Ｎ／ｍｍ2）のボルトを用いて半分の長さの鋼製セグメント４０を連結した。ここで、ボルトを８本用いたのは、Ｄ４１の帯筋４本の断面積の総和が５３６０ｍｍ2となるため、ボルトの有効断面積の総和が５３６０ｍｍ2以上となるためには、少なくともＭ３３のボルトが８本（有効断面積の総和が５５５２ｍｍ2）以上必要となるからである。
【0063】
試験体No.２は、連結機構５０にて半分の長さの鋼製セグメント４０同士を連結した高剛性の継手構造を有している。すなわち、試験体No.２は、連結部５１にて継手部４３及び第２の継手部５２を連結すると共に、プレート４１、主桁４２、継手部４３、第２の継手部５２によって囲まれた空間Ｖを継手リブ５３で仕切る。ただし、空間Ｖ内にコンクリートを打設しない。なお、連結部５１として合計８本（セグメントの厚さ方向に２個、高さ方向に４組）のＭ３３規格（有効断面積６９４ｍｍ2、降伏応力４８０Ｎ／ｍｍ2）のボルトを用いて半分の長さの鋼製セグメント４０を連結した。ここで、ボルトを８本用いたのは、Ｄ４１の帯筋４本の断面積の総和が５３６０ｍｍ2となるため、ボルトの有効断面積の総和が５３６０ｍｍ2以上となるためには、少なくともＭ３３のボルトが８本（有効断面積の総和が５５５２ｍｍ2）以上必要となるからである。
【0064】
試験体No.３は、連結機構５０を用いることなく、半分の長さの鋼製セグメント４０同士を連結した従来の一般的な継手構造を有している。すなわち、試験体No.３は、継手部４３同士を単にボルトで連結したものである。なお、鋼製セグメント４０の連結に際しては、合計８本（セグメントの厚さ方向に２個、高さ方向に４組）のＭ３３規格（有効断面積６９４ｍｍ2、降伏応力４８０Ｎ／ｍｍ2）のボルトを用いて半分の長さの鋼製セグメントを連結した。
【0065】
鋼製セグメントの連結後、当該鋼製セグメントを長手方向両端側から引っ張り、ＦＥＭ解析により変形量を確認した。図９は、試験体No.１～No.３の載荷荷重と変位量との関係を示したグラフである。
図９に示すように、鋼製セグメント４０の連結に連結機構５０を用いた試験体No.１は、同じ載荷荷重に対する変位量が最も小さく、降伏荷重も４本の帯筋より遥かに大きいことから、高い剛性を有していることがわかる。また、試験体No.１は、４本の帯筋を用いた場合よりも変位量が小さくなることから、試験体No.１の構造を有するリング体を帯筋の代わりとして用いることができる。
連結機構５０から充填部５４（コンクリートの充填）を省いた試験体No.２が試験体No.１に次いで変位量が小さく、降伏荷重も４本の帯筋より遥かに大きいことから、高い剛性を有していることがわかる。また、試験体No.２は、４本の帯筋を用いた場合よりも変位量が大きくなる載荷荷重があるものの、４本の帯筋にほぼ近い剛性を有している。
一方で、単に継手部４３をボルトで連結した試験体No.３においては、その変位量が帯筋よりも遥かに大きく、試験体No.３の構造を有するリング体を帯筋の代わりとして到底用いることはできない。
図９に示すように、鋼製セグメント４０の連結に連結機構５０を用いた試験体No.１は、同じ載荷荷重に対する変位量が最も小さく、降伏荷重も４本の帯筋より遥かに大きいことから、高い剛性を有していることがわかる。また、試験体No.１は、４本の帯筋を用いた場合よりも変位量が小さくなることから、試験体No.１の構造を有するリング体を帯筋の代わりとして用いることができる。
連結機構５０から充填部５４（コンクリートの充填）を省いた試験体No.２が試験体No.１に次いで変位量が小さく、降伏荷重も４本の帯筋より遥かに大きいことから、高い剛性を有していることがわかる。また、試験体No.２は、４本の帯筋を用いた場合よりも変位量が大きくなる載荷荷重があるものの、４本の帯筋にほぼ近い剛性を有している。
一方で、単に継手部４３をボルトで連結した試験体No.３においては、その変位量が帯筋よりも遥かに大きく、試験体No.３の構造を有するリング体を帯筋の代わりとして到底用いることはできない。
【0066】
＜変形例＞
次に、基礎構造物の変形例について説明する。本変形例と上記の実施の形態との相違点は、図１０～図１２に示すように、継手部４３と連結機構５０の構成部材の少なくとも一つに孔を形成し、空間Ｖに充填されるコンクリートの充填性を高めたものである。したがって、以下では特徴的な部分について説明し、上記実施の形態と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
次に、基礎構造物の変形例について説明する。本変形例と上記の実施の形態との相違点は、図１０～図１２に示すように、継手部４３と連結機構５０の構成部材の少なくとも一つに孔を形成し、空間Ｖに充填されるコンクリートの充填性を高めたものである。したがって、以下では特徴的な部分について説明し、上記実施の形態と同じ構成には同一符号を付して説明を省略する。
【0067】
鋼製セグメント４０における継手部４３には、孔４３ａとは別に、その埋設方向Ａ（長手方向）に沿って複数の孔４３ｂが形成されている。孔４３ｂは、コンクリートを充填する際に隣接する鋼製セグメント４０の空間Ｖ同士を連通する孔であり、コンクリートを互いの空間Ｖ内に流動させる孔である。したがって、隣接する鋼製セグメント４０において対向する継手部４３の孔４３ｂ同士が同心上に形成されていることが好ましい。孔４３ｂは、例えば、円形状に形成されており、継手部４３の厚さ方向に貫通している。孔４３ｂは、コンクリートに含まれる骨材が通過できる大きさとなるように形成されている。なお、孔４３ｂは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは継手部４３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。具体的には、孔４３ｂは、コンクリートの流入性の観点から、最小径はコンクリートに含まれる細骨材の最大サイズである１０ｍｍよりも大きく、最大径は継手部４３の強度への影響の観点から継手部の幅（基礎の軸直角方向）の１／３以下とすることが好ましい。
孔４３ｂは、例えば、孔４３ａを継手部４３の長手方向から挟み込むように６個形成されている。なお、孔４３ｂの数は限定されるものではなく、継手部４３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
孔４３ｂは、例えば、孔４３ａを継手部４３の長手方向から挟み込むように６個形成されている。なお、孔４３ｂの数は限定されるものではなく、継手部４３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。
【0068】
連結機構５０における第２の継手部５２には、孔５２ａとは別に、その埋設方向Ａ（長手方向）に沿って複数の孔５２ｂが形成されている。孔５２ｂは、コンクリートを充填する際に空間Ｖの内外を連通する孔であり、コンクリートを互いの空間Ｖの内外に流動させる孔である。孔４３ｂは、例えば、円形状に形成されており、第２の継手部５２の厚さ方向に貫通している。孔５２ｂは、コンクリートに含まれる骨材が通過できる大きさとなるように形成されている。なお、孔５２ｂは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは第２の継手部５２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。具体的には、孔５２ｂは、コンクリートの流入性の観点から、最小径はコンクリートに含まれる細骨材の最大サイズである１０ｍｍよりも大きく、最大径は第２の継手部５２の強度への影響の観点から第２の継手部５２の幅（基礎の軸直角方向）の１／３以下とすることが好ましい。
孔５２ｂは、例えば、孔５２ａを第２の継手部５２の長手方向から挟み込むように６個形成されている。なお、孔５２ｂの数は限定されるものではなく、第２の継手部５２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。また、孔５２ｂは、孔４３ｂに対して周方向Ｃに沿って対向する位置に形成されていることが好ましいが、孔５２ｂがこの位置に限定されるものではない。
孔５２ｂは、例えば、孔５２ａを第２の継手部５２の長手方向から挟み込むように６個形成されている。なお、孔５２ｂの数は限定されるものではなく、第２の継手部５２の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。また、孔５２ｂは、孔４３ｂに対して周方向Ｃに沿って対向する位置に形成されていることが好ましいが、孔５２ｂがこの位置に限定されるものではない。
【0069】
連結機構５０における継手リブ５３には、そのほぼ中央位置に孔５３ｂが形成されている。孔５３ｂは、コンクリートを充填する際に空間Ｖ内で継手リブ５３に仕切られた空間同士を連通する孔であり、コンクリートを互いの空間に流動させる孔である。孔５３ｂは、例えば、円形状に形成されており、継手リブ５３の厚さ方向に貫通している。孔５３ｂは、コンクリートに含まれる骨材が通過できる大きさとなるように形成されている。なお、孔５３ｂは、円形状に限らず、楕円状、長円状、矩形状に形成してもよく、その形状及び大きさは継手リブ５３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。具体的には、孔５３ｂは、コンクリートの流入性の観点から、最小径はコンクリートに含まれる細骨材の最大サイズである１０ｍｍよりも大きく、最大径は継手リブ５３の強度への影響の観点から継手リブ５３の幅（基礎の軸直角方向）の１／３以下とすることが好ましい。
孔５３ｂは、例えば、継手リブ５３の中央近傍に１個形成されている。なお、孔５３ｂの数は限定されるものではなく、継手リブ５３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。また、各継手リブ５３に形成された孔５３ｂは、互いに埋設方向Ａに沿って対向する位置に形成されていることが好ましいが、孔５３ｂがこの位置に限定されるものではない。
孔５３ｂは、例えば、継手リブ５３の中央近傍に１個形成されている。なお、孔５３ｂの数は限定されるものではなく、継手リブ５３の設計強度を満たす範囲内で自由に変更可能である。また、各継手リブ５３に形成された孔５３ｂは、互いに埋設方向Ａに沿って対向する位置に形成されていることが好ましいが、孔５３ｂがこの位置に限定されるものではない。
【0070】
以上の変形例によれば、上記の実施の形態の作用効果を奏することは勿論のこと、コンクリートは、孔４２ｂ，４３ｂ，５２ｂ，５３ｂを介して空間Ｖの内外で流動しやすくなり、空間Ｖ内へのコンクリートの充填をより密にすることができる。また、空気が抜けやすくなるので、空間Ｖ内等の隅角部の空気だまりを防ぎ、コンクリート充填不良による欠損部が発生することを防ぐことができる。これにより、コンクリートの拘束をより強化することで、高い強度を発現することができ、また空間Ｖ内に充填されたコンクリートの剛性で連結機構５０の変形量をより小さく抑えることができるようになる。すなわち、コンクリートによって形成される充填部５４が連結機構５０とより強固に一体になることで、引張力が作用した際の連結機構５０の変形量をより小さく抑えることができる。ここで、コンクリートが空間Ｖに充填されることにより形成される充填部５４を有する連結機構５０は、一つの構造体として機能するので、各孔４３ｂ，５２ｂ，５３ｂの形成が強度に与える影響はかなり小さく、孔４３ｂ，５２ｂ，５３ｂを形成しても強度上問題となることはない。
【0071】
また、図１３に示すように、充填部５４の体積を増やすため、継手部４３と第２の継手部５２との間隔を広げ、空間Ｖの容量を拡大してもよい。この場合、継手部４３と第２の継手部５２との間隔が広がることにより、連結部５１を形成するボルト５１ａも長くする必要がある。
ここで、ボルト５１ａは、強度の観点から曲げ加工をせず、直線状のものを用いることが一般的である。そのため、直線状のボルト５１ａを継手部４３及び第２の継手部５２に挿通するためには、継手部４３と第２の継手部５２を互いに平行に配置する必要があり、プレート４１とボルト５１ａとが干渉しない範囲内で継手部４３と第２の継手部５２の間隔を決めることが必要となる。つまり、リング体１１の曲率（リング体１１の径）によってボルト５１ａの許容長さも変わり、空間Ｖの体積も変わる。また、帯筋代替部となるリング体１１の一部である主桁４２との連続性の観点から、基礎構造物１を横断面視した際に、ボルト５１ａが主桁４２の内周縁から内側にはみ出さないようにすることが好ましい。
これらの点に鑑みると、継手部４３と第２の継手部５２との間隔は、鋼製セグメント４０の高さ（軸線ｘ方向の長さ）以下とすることが好ましい。
これにより、充填部５４を形成する空間Ｖを適切な容量で形成することができ、上記の孔４２ｂ，４３ｂ，５２ｂ，５３ｂによって空間Ｖへのコンクリートの充填性を大幅に高めることにより、連結機構５０の強度を大幅に向上させることができ、帯筋代替部としてのリング体１１の強度、ひいては基礎構造物１の強度を大幅に高めることができる。
ここで、ボルト５１ａは、強度の観点から曲げ加工をせず、直線状のものを用いることが一般的である。そのため、直線状のボルト５１ａを継手部４３及び第２の継手部５２に挿通するためには、継手部４３と第２の継手部５２を互いに平行に配置する必要があり、プレート４１とボルト５１ａとが干渉しない範囲内で継手部４３と第２の継手部５２の間隔を決めることが必要となる。つまり、リング体１１の曲率（リング体１１の径）によってボルト５１ａの許容長さも変わり、空間Ｖの体積も変わる。また、帯筋代替部となるリング体１１の一部である主桁４２との連続性の観点から、基礎構造物１を横断面視した際に、ボルト５１ａが主桁４２の内周縁から内側にはみ出さないようにすることが好ましい。
これらの点に鑑みると、継手部４３と第２の継手部５２との間隔は、鋼製セグメント４０の高さ（軸線ｘ方向の長さ）以下とすることが好ましい。
これにより、充填部５４を形成する空間Ｖを適切な容量で形成することができ、上記の孔４２ｂ，４３ｂ，５２ｂ，５３ｂによって空間Ｖへのコンクリートの充填性を大幅に高めることにより、連結機構５０の強度を大幅に向上させることができ、帯筋代替部としてのリング体１１の強度、ひいては基礎構造物１の強度を大幅に高めることができる。
【0072】
＜その他＞
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、上記実施の形態の各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
また、上記の実施の形態において、鋼製セグメント４０の主桁４２に設けられている孔４２ｃは、一の仮想円上に設けられていたが、主桁４２に他の仮想円を想定し、さらに孔４２ｃを設けてもよい。この場合、主筋３０は、軸線ｘを中心として二重に設けられている。
また、鋼製セグメント４０の主桁４２自体に主筋３０が予め取り付けられていてもよい。高さ方向において隣接する鋼製セグメント４０におけるこれらの主筋３０は、高さ方向において互いに連結する際に互いに接合すればよい。
また、空間Ｖ内へのコンクリートの充填性を高める各孔４２ｂ，４３ｂ，５２ｂ，５３ｂは、上記の変形例のように全ての孔を形成する必要はなく、いずれか一つの孔だけでも良いし、いくつかの孔を組み合わせて形成してもよい。
以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、上記実施の形態の各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。また、例えば、上記実施の形態における各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
また、上記の実施の形態において、鋼製セグメント４０の主桁４２に設けられている孔４２ｃは、一の仮想円上に設けられていたが、主桁４２に他の仮想円を想定し、さらに孔４２ｃを設けてもよい。この場合、主筋３０は、軸線ｘを中心として二重に設けられている。
また、鋼製セグメント４０の主桁４２自体に主筋３０が予め取り付けられていてもよい。高さ方向において隣接する鋼製セグメント４０におけるこれらの主筋３０は、高さ方向において互いに連結する際に互いに接合すればよい。
また、空間Ｖ内へのコンクリートの充填性を高める各孔４２ｂ，４３ｂ，５２ｂ，５３ｂは、上記の変形例のように全ての孔を形成する必要はなく、いずれか一つの孔だけでも良いし、いくつかの孔を組み合わせて形成してもよい。
【符号の説明】
【0073】
１ 基礎構造物
１０ セグメント構造体
１１ リング体（帯筋代替部）
２０ 中詰部
３０ 主筋
４０ 鋼製セグメント
４１ プレート
４２ 主桁
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 孔
４３ 継手部
４３ａ，４３ｂ 孔
４４ リブ
５０ 連結機構
５１ 連結部
５２ 第２の継手部
５２ａ，５２ｂ 孔
５３ 継手リブ
５３ｂ 孔
５４ 充填部
Ａ 埋設方向
Ｃ 周方向
Ｓ，Ｖ 空間
ｘ 軸線
１０ セグメント構造体
１１ リング体（帯筋代替部）
２０ 中詰部
３０ 主筋
４０ 鋼製セグメント
４１ プレート
４２ 主桁
４２ａ，４２ｂ，４２ｃ 孔
４３ 継手部
４３ａ，４３ｂ 孔
４４ リブ
５０ 連結機構
５１ 連結部
５２ 第２の継手部
５２ａ，５２ｂ 孔
５３ 継手リブ
５３ｂ 孔
５４ 充填部
Ａ 埋設方向
Ｃ 周方向
Ｓ，Ｖ 空間
ｘ 軸線
【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】