JP4286180B2 - コンクリートセグメント用連結金具とその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの覆工として使用される複数のコンクリートセグメントを連結するべく、雌部材とその雌部材に連設の雌側アンカー部を備えて一方のコンクリートセグメントに埋設される雌型連結金具と、雄部材を備えて他方のコンクリートセグメントに埋設される雄型連結金具とからなり、前記雌部材が、前記トンネルの軸心方向に平行な軸心を有する截頭円錐形に構成され、その截頭円錐形の雌部材に前記軸心を共有する状態で截頭円錐形の嵌合孔が設けられ、かつ、その嵌合孔に連通して前記他方のコンクリートセグメント側に開口するスリットが、前記嵌合孔の軸心に沿って設けられ、前記雄部材が、前記嵌合孔に対応するように、前記トンネルの軸心方向に平行な軸心を有する截頭円錐形に構成され、かつ、その雄部材に前記スリット内に挿入自在な連結部が連設され、前記雄部材を前記雌部材の嵌合孔に嵌合することによって、前記雄型連結金具と雌型連結金具とを介して、前記一方のコンクリートセグメントと他方のコンクリートセグメントとを連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具とその製造方法に関する。

上述のような構成のコンクリートセグメント用連結金具は、特許公報に開示されている（例えば、特許文献１参照）。
この公報に開示の連結金具は、図８に示すように、その雌型連結金具Ｋが、截頭円錐形の雌部材１Ａと雌側アンカー部３Ａとを備え、両者１Ａ，３Ａが、連結部４Ａによって一体的に連結され、かつ、雌部材１Ａには、截頭円錐形の嵌合孔５Ａが設けられている。
その雌側アンカー部３Ａと連結部４Ａとは、共に嵌合孔５Ａの軸心Ｌに沿って延びる板状に、かつ、断面形状がＴ字状になるように構成され、その板状の雌側アンカー部３Ａが、その厚みも幅も長手方向に沿って同じ寸法に構成され、同様に、連結部４Ａも、厚みと幅が長手方向に沿って同じ寸法に構成されている。

特開平９−６０４８８号公報

ところで、このような連結金具では、雌型連結金具の雌部材に設けられた截頭円錐形の嵌合孔に雄型連結金具の雄部材を嵌合するべく雄部材を嵌合孔の軸心に沿って押圧移動させると、雄部材が嵌合孔の内面に接当した後においては、その押圧力が、雌型連結金具を埋設しているコンクリートセグメントに対して、雌型連結金具を相対移動させる力として作用することになる。
その場合、上記公報に開示の従来技術では、板状の雌側アンカー部３Ａと連結部４Ａとが、嵌合孔５Ａの軸心Ｌに沿って共に厚みも幅も同じ寸法に構成されているので、雄部材を嵌合孔５Ａに対して強い力で嵌合すると、雌側アンカー部３Ａや連結部４Ａが埋設されているコンクリートセグメントに対して相対移動し易く、雌型連結金具Ｋに対するコンクリートセグメントの保持力が低下する虞があった。

それに加えて、上記公報の従来技術では、雌型連結金具Ｋを鋳造により製造する場合、図８に示すように、嵌合孔５Ａの中心軸Ｌを通る面を見切り面ＭＦとして、上型と下型とに分割する必要がある。
したがって、鋳造時に上型と下型との間で位置ずれがあると、雌型連結金具Ｋに段差が生じ、特に、截頭円錐形の雌部材１Ａに段差が生じると、雄部材との嵌合に支障をきたすため、鋳造後において機械加工による後処理が必要となり、製造上においても問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に着目したもので、その目的は、雌型連結金具に対するコンクリートセグメントの保持力の低下を防止することができ、かつ、雌型連結金具を鋳造する場合において、鋳造後の後処理などを必要としないコンクリートセグメント用連結金具とその製造方法の提供にある。

〔構成〕
本発明の第１の特徴構成は、図１、図２および図４に例示するごとく、トンネルの覆工として使用される複数のコンクリートセグメントＳ１，Ｓ２を連結するべく、雌部材１とその雌部材１に連設の雌側アンカー部３を備えて一方のコンクリートセグメントＳ１に埋設される雌型連結金具Ｋ１と、雄部材２を備えて他方のコンクリートセグメントＳ２に埋設される雄型連結金具Ｋ２とからなり、前記雌部材１が、前記トンネルの軸心Ｘ方向に平行な軸心Ｌ１を有する截頭円錐形に構成され、その截頭円錐形の雌部材１に前記軸心Ｌ１を共有する状態で截頭円錐形の嵌合孔５が設けられ、かつ、その嵌合孔５に連通して前記他方のコンクリートセグメントＳ２側に開口するスリット６が、前記嵌合孔５の軸心Ｌ１に沿って設けられ、前記雄部材２が、前記嵌合孔５に対応するように、前記トンネルの軸心Ｘ方向に平行な軸心Ｌ２を有する截頭円錐形に構成され、かつ、その雄部材２に前記スリット６内に挿入自在な連結部１１が連設され、前記雄部材２を前記雌部材１の嵌合孔５に嵌合することによって、前記雄型連結金具Ｋ２と雌型連結金具Ｋ１とを介して、前記一方のコンクリートセグメントＳ１と他方のコンクリートセグメントＳ２とを連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具であって、前記雌側アンカー部３の外周面が、前記截頭円錐形の嵌合孔５の大径側ほど外側に位置し、前記嵌合孔５の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面Ｆ２に構成されており、前記スリット６の前記他方のコンクリートセグメントＳ２側への開口部の縁部が、前記嵌合孔５の軸心Ｌ１方向視において、直角または鈍角になるように構成されているところにある。

本発明の第２の特徴構成は、図６に例示するごとく、前記連結部１１を介して前記雄部材２に連設の雄側アンカー部１０と前記連結部１１との外周面が、前記截頭円錐形の雄部材２の大径側ほど外側に位置し、前記雄部材２の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面Ｆ５，Ｆ６に構成されているところにある。

本発明の第３の特徴構成は、図５に例示するごとく、第１の特徴構成に記載の雌型連結金具Ｋ１を製造する方法であって、前記雌側アンカー部３の傾斜外周面Ｆ２を抜け勾配として、前記雌型連結金具Ｋ１を鋳造するところにある。

本発明の第４の特徴構成は、図７に例示するごとく、第３の特徴構成に記載の雄型連結金具Ｋ２を製造する方法であって、前記雄側アンカー部１０と前記連結部１１との傾斜外周面Ｆ５，Ｆ６を抜け勾配として、前記雄型連結金具Ｋ２を鋳造するところにある。

なお、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。

〔作用及び効果〕
本発明の第１の特徴構成によれば、雌部材の嵌合孔に雄部材を嵌合するべく雄部材を嵌合孔の軸心に沿って押圧移動させて雄部材が嵌合孔の内面に接当した後において、その押圧力が、雌型連結金具を埋設しているコンクリートセグメントに対して雌型連結金具を相対移動させる力として作用しても、雌側アンカー部の外周面が、截頭円錐形の嵌合孔の大径側ほど外側に位置し、嵌合孔の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面に構成されているので、雌側アンカー部が、コンクリートセグメントに対して楔状に噛み込む方向に移動しようとするため、雌型連結金具は、コンクリートセグメントに対して相対移動し難く、雌型連結金具に対するコンクリートセグメントの保持力の低下を防止することができる。

更に、この雌型連結金具を鋳造により製造する場合には、上述した雌側アンカー部の傾斜外周面を抜け勾配として鋳造することができるので、図５に示すように、截頭円錐形の嵌合孔の大径側の面を見切り面として鋳造することができ、したがって、従来のように、上型と下型との位置ずれに起因する段差の発生がなく、寸法精度の向上と鋳造後における後処理の軽減化を図ることができる。

また、前記嵌合孔に連通する状態で設けられるスリットの他方のコンクリートセグメント側への開口部の縁部が、前記嵌合孔の軸心方向視において、直角または鈍角になるように構成されているので、例えば、鋭角に構成されていると、他物との接当などによって縁部が損傷する虞があるが、このような縁部の損傷が防止される。
更に、雌型連結金具を鋳造により製造する場合には、スリット開口部の縁部が、いわゆるチル化されて冷硬化し、脆くなることが防止される。

本発明の第２の特徴構成によれば、前記連結部を介して雄部材に連設の雄側アンカー部と前記連結部との外周面が、截頭円錐形の雄部材の大径側ほど外側に位置し、前記雄部材の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面に構成されているので、雄型連結金具においては、截頭円錐形の大径側の面の面積の方が、小径側の面の面積に比べてかなり大きくなる。
そして、その截頭円錐形の雄部材を雌部材の嵌合孔に嵌合させる際には、雄型連結金具を埋設する他方のコンクリートセグメントをトンネルの軸心方向に沿って押圧することになるが、その押圧力が、面積の大きな大径側の面を介して雄型連結金具に伝えられるので、雄型連結金具に対して押圧力の伝達が確実に行われ、嵌合孔に対する雄部材の嵌合を円滑に行うことができる。

本発明の第３の特徴構成によれば、第１の特徴構成に記載の雌型連結金具を製造する方法であって、雌側アンカー部の傾斜外周面を抜け勾配として、雌型連結金具を鋳造するものであるから、図５に示すように、截頭円錐形の嵌合孔の大径側の面を見切り面として鋳造することができる。
したがって、従来のように、上型と下型との位置ずれに起因する段差の発生がなく、寸法精度の向上を期待できるとともに、鋳造後の後処理も軽減される。

本発明の第４の特徴構成によれば、第３の特徴構成に記載の雄型連結金具を製造する方法であって、雄側アンカー部と連結部との傾斜外周面を抜け勾配として、雄型連結金具を鋳造するものであるから、図７に示すように、截頭円錐形の雄部材の大径側の面を見切り面として鋳造することができ、したがって、上述した雌型連結金具と同様に、精度良く、かつ、後処理の必要性も少ない状態で製造することができる。

本発明によるコンクリートセグメント用連結金具とその製造方法につき、実施の形態を図面に基づいて説明する。
この連結金具は、図１および図２に示すように、一方のコンクリートセグメントＳ１の連結端面側に埋設される鋳鉄製の雌型連結金具Ｋ１と、他方のコンクリートセグメントＳ２の連結端面側に埋設される鋳鉄製の雄型連結金具Ｋ２とから構成され、雌型連結金具Ｋ１の雌部材１に対して雄型連結金具Ｋ２の雄部材２を嵌合して連結することにより、トンネルの覆工として使用される複数のコンクリートセグメントＳ１，Ｓ２を順次連結するために用いられるものである。

前記雌型連結金具Ｋ１は、図４に示すように、つまり、図４の（イ）で正面図を、図４の（ロ）で側面図を、図４の（ハ）で（ロ）におけるハ−ハ線断面視図を示すように、雌部材１と雌側アンカー部３、ならびに、両者を連結する雌側連結部４などにより構成されていて、前記雌部材１は、トンネルの軸心Ｘ方向に平行な軸心Ｌ１を有する截頭円錐形に構成されている。
雌部材１が截頭円錐形に構成されているので、その雌部材１の外周面は、軸心Ｌ１を中心として、截頭円錐形の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雌部材傾斜外周面と称する）Ｆ１に構成されている。

前記雌側アンカー部３は、断面形状がほぼ矩形で、かつ、その雌側アンカー部３の外周面が、截頭円錐形の雌部材１の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雌側アンカー部傾斜外周面と称する）Ｆ２に構成されている。
そして、前記雌側連結部４も、截頭円錐形の雌部材１の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雌側連結部傾斜外周面と称する）Ｆ３に構成されている。

このように雌型連結金具Ｋ１において、その雌部材１、雌側アンカー部３、ならびに、雌側連結部４の各外周面の全てが、截頭円錐形の雌部材１の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３に構成されているので、この雌型連結金具Ｋ１を鋳造する際、これら傾斜外周面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３が、鋳造時の抜け勾配として機能する。
すなわち、雌型連結金具Ｋ１を鋳造する際、まず、雌型連結金具用の模型を造り、その模型を基に砂型を造型するのであるが、雌型連結金具Ｋ１が、図５に示すように、鋳造時に抜け勾配として機能する傾斜外周面Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３を備えているので、雌型連結金具Ｋ１において、截頭円錐形の雌部材１の大径側端面を見切り面ＭＦとして、上型と下型とに分割することができる。

したがって、雌部材１用の中空部に中子を収納して、溶湯を注入することにより、截頭円錐形の雌部材１の内部に、前記軸心Ｌ１を共通の軸心とする截頭円錐形の嵌合孔５が形成されるとともに、その嵌合孔５に連通するスリット６が、他方のコンクリートセグメントＳ２側へ開口する状態で、雌部材１の長手方向の全長にわたって形成される。
なお、前記スリット６の開口部の縁部は、図２および図４の（イ）に示すように、嵌合孔５の軸心Ｌ１の方向視において、直角または鈍角になるように構成されているので、鋳造時において、急冷に伴って生じる、いわゆるチル化が防止される。
このようにして鋳造された雌型連結金具Ｋ１において、その雌側アンカー部３に２本の雌側アンカー筋７が螺合され、一方のコンクリートセグメントＳ１の連結端面８に形成された断面半円形の凹部９内に雌部材１を位置させ、かつ、雌部材１の半分を連結端面８から突出させた状態で、一方のコンクリートセグメントＳ１に埋設されている。

前記雄型連結金具Ｋ２は、図６に示すように、つまり、図６の（イ）で正面図を、図６の（ロ）で側面図を、図６の（ハ）で（ロ）におけるハ−ハ線断面視図を示すように、雄部材２と雄側アンカー部１０、ならびに、両者を連結する雄側連結部１１などにより構成されていて、前記雄部材２は、トンネルの軸心Ｘ方向に平行な軸心Ｌ２を有する截頭円錐形、つまり、雌部材１の嵌合孔５にほぼ一致する截頭円錐形に構成されている。
雄部材２が截頭円錐形に構成されているので、その雄部材２の外周面は、軸心Ｌ２を中心として、截頭円錐形の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雄部材傾斜外周面と称する）Ｆ４に構成されている。

前記雄側アンカー部１０も、断面形状がほぼ矩形で、かつ、その雄側アンカー部１０の外周面が、截頭円錐形の雄部材２の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雄側アンカー部傾斜外周面と称する）Ｆ５に構成されている。
そして、前記雄側連結部１１も、截頭円錐形の雄部材２の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面（以下、雄側連結部傾斜外周面と称する）Ｆ６に構成されている。

このように雄型連結金具Ｋ２においても、その雄部材２、雄側アンカー部１０、ならびに、雄側連結部１１の各外周面の全てが、截頭円錐形の雄部材２の大径側ほど外側に位置し、小径側ほど内側に位置する傾斜外周面Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６に構成されているので、この雄型連結金具Ｋ２を鋳造する際、これら傾斜面Ｆ４，Ｆ５，Ｆ６が、鋳造時の抜け勾配として機能する。
したがって、雄型連結金具Ｋ２においても、図７に示すように、截頭円錐形の雄部材２の大径側端面を見切り面ＭＦとして上型と下型とに分割することができ、このようにして鋳造された雄型連結金具Ｋ２において、その雄側アンカー部１０に２本の雄側アンカー筋１２が螺合され、他方のコンクリートセグメントＳ２の連結端面１３に形成された断面半円形の凹部１４内に雄部材２を位置させ、かつ、雄部材２の半分を連結端面１３から突出させた状態で、他方のコンクリートセグメントＳ２に埋設されている。

この雌型連結金具Ｋ１と雄型連結金具Ｋ２とを用いて両コンクリートセグメントＳ１，Ｓ２を連結するには、図１に示すように、雌型連結金具Ｋ１における雌部材１の大径側に雄型連結金具Ｋ２における雄部材２の小径側を位置させ、雄型連結金具Ｋ２を埋設する他方のコンクリートセグメントＳ２をトンネルの軸心Ｘ方向に押圧する。
その際、図３に示すように、他方のコンクリートセグメントＳ２からの押圧力Ｐ１は、雄型連結金具Ｋ２の鋳造時における見切り面ＭＦ側から、つまり、面積の大きい見切り面ＭＦから雄型連結金具Ｋ２に伝えられるので、雄型連結金具Ｋ２に対して押圧力Ｐ１の伝達が確実に行われる。

このように他方のコンクリートセグメントＳ２を押圧して、雄型連結金具Ｋ２の雄部材２を雌型連結金具Ｋ１の雌部材１に設けられた嵌合孔５に嵌合することにより、両コンクリートセグメントＳ１，Ｓ２を互いに連結するのである。
その際、雄部材２が嵌合孔５の内面に接当した後においては、雄型連結金具Ｋ２からの押圧力Ｐ１が雌側連結金具Ｋ１に伝えられて、雌型連結金具Ｋ１を一方のコンクリートセグメントＳ１に対して相対移動させる力Ｐ２として作用する。

しかし、雌側アンカー部３の外側端面が、雌側アンカー部平面視外傾斜面Ｆ２に構成され、更に、雌側アンカー部３と雌側連結部４の両外側端面が、雌側アンカー部側面視外傾斜面Ｆ４に構成されるとともに、半分だけ埋設された雌部材１の外周面も雌部材傾斜面Ｆ１に構成されているので、雌型連結金具Ｋ１全体が、一方のコンクリートセグメントＳ１に対して楔状に噛み込む方向に移動しようとし、その結果、雌型連結金具Ｋ１のコンクリートセグメントＳ１に対する相対移動が阻止されて、両コンクリートセグメントＳ１，Ｓ２の連結が確実、強固に行われる。

〔別実施形態〕
（１）先の実施形態では、雌型連結金具Ｋ１と雄型連結金具Ｋ２を鋳造により製造した例を示したが、これら両連結金具Ｋ１，Ｋ２については、例えば、金属材料を用いて機械加工により製造するなど、鋳造以外の方法で製造することもできる。

（２）先の実施形態では、雌型連結金具Ｋ１において、雌部材１と雌側アンカー部３とを雌側連結部４を介して連結した例を示したが、雌側連結部４をなくして、雌部材１と雌側アンカー部３とを直接連結することもできる。

コンクリートセグメント用連結金具の斜視図 コンクリートセグメント用連結金具の縦断面図 コンクリートセグメント用連結金具の作用を示す説明図 雌型連結金具の説明図 雌型連結金具の製造方法を示す斜視図 雄型連結金具の説明図 雄型連結金具の製造方法を示す斜視図 従来の雌型連結金具の製造方法を示す斜視図

１ 雌部材
２ 雄部材
３ 雌側アンカー部
５ 嵌合孔
６ スリット
１０ 雄側アンカー部
１１ 連結部
Ｆ２ 雌側アンカー部の傾斜外周面
Ｆ５ 雄側アンカー部の傾斜外周面
Ｆ６ 連結部の傾斜外周面
Ｋ１ 雌型連結金具
Ｋ２ 雄型連結金具
Ｌ１ 嵌合孔の軸心
Ｌ２ 雄部材の軸心
Ｓ１ 一方のコンクリートセグメント
Ｓ２ 他方のコンクリートセグメント
Ｘ トンネルの軸心

Claims (4)

1. トンネルの覆工として使用される複数のコンクリートセグメントを連結するべく、雌部材とその雌部材に連設の雌側アンカー部を備えて一方のコンクリートセグメントに埋設される雌型連結金具と、雄部材を備えて他方のコンクリートセグメントに埋設される雄型連結金具とからなり、
   前記雌部材が、前記トンネルの軸心方向に平行な軸心を有する截頭円錐形に構成され、その截頭円錐形の雌部材に前記軸心を共有する状態で截頭円錐形の嵌合孔が設けられ、かつ、その嵌合孔に連通して前記他方のコンクリートセグメント側に開口するスリットが、前記嵌合孔の軸心に沿って設けられ、
   前記雄部材が、前記嵌合孔に対応するように、前記トンネルの軸心方向に平行な軸心を有する截頭円錐形に構成され、かつ、その雄部材に前記スリット内に挿入自在な連結部が連設され、
   前記雄部材を前記雌部材の嵌合孔に嵌合することによって、前記雄型連結金具と雌型連結金具とを介して、前記一方のコンクリートセグメントと他方のコンクリートセグメントとを連結するように構成されているコンクリートセグメント用連結金具であって、
   前記雌側アンカー部の外周面が、前記截頭円錐形の嵌合孔の大径側ほど外側に位置し、前記嵌合孔の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面に構成されており、前記スリットの前記他方のコンクリートセグメント側への開口部の縁部が、前記嵌合孔の軸心方向視において、直角または鈍角になるように構成されているコンクリートセグメント用連結金具。
2. 前記連結部を介して前記雄部材に連設の雄側アンカー部と前記連結部との外周面が、前記截頭円錐形の雄部材の大径側ほど外側に位置し、前記雄部材の小径側ほど内側に位置する傾斜外周面に構成されている請求項１に記載のコンクリートセグメント用連結金具。
3. 請求項１に記載の雌型連結金具を製造する方法であって、前記雌側アンカー部の傾斜外周面を抜け勾配として、前記雌型連結金具を鋳造するコンクリートセグメント用連結金具の製造方法。
4. 請求項２に記載の雄型連結金具を製造する方法であって、前記雄側アンカー部と前記連結部との傾斜外周面を抜け勾配として、前記雄型連結金具を鋳造するコンクリートセグメント用連結金具の製造方法。

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