JP4287956B2 - セグメントの継手構造 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメントの継手構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、例えば、既設のセグメントリングの軸方向端面に新たなセグメントをリング状に組立接合する際に、周方向に隣接するセグメント同士を結合するにあたっては、新たなセグメントを、既にリング状に組立てられたセグメントリングの前面に突き当てるとともに、既にセグメントリングの前面に組付けられた既設セグメントに周方向側面を位置決めした後、ボルトナットにより接合するのが一般的である。
【0003】
この状態において、既設セグメントに対する新たなセグメントの取付けは、周方向に緊密に結合すると同時に、セグメントリングに対しては、十分な突き当てしろを確保しなければならないものであるため、互いの接合面に凹部を形成しておき、この凹部を一致させた状態でボルトナット接合を行っている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボルトナットのセット作業や、ボルト締め作業位置などにより、自動組立には不適合であり、作業員による熟練した連結作業が必須となっていただけでなく、前記凹部の深さは深く取れないため、その後の埋込み処理ではかぶり寸法を大きく取ることは出来ず、この継手部分での発錆の懸念が生じていたほか、両者間の接合強度、あるいは隙間寸法はボルトの締結力に対応するが、過度の締付け力では、ボルトそのものの強度に問題が生じ、その逆に締付け力が弱いと、隙間が大きくなり、組立精度に影響するといった課題がある。
【0005】
この課題は、複数のセグメントをリング状に組立接合し、または既設のセグメントリングの軸方向端面に新たなセグメントをリング状に組立接合する際に、軸方向に隣接するセグメント同士を結合する際にも同様に生じる。
【0006】
本発明は、以上の課題を解決するものであって、その目的は、既設セグメントに対する新たなセグメントの接合作業を迅速、かつ自動化出来るようにすること、また、かぶり寸法を大きく採れ、及び組立精度を確保しつつ適正な締付けトルクで両セグメント間を接合できるようにしたセグメントの継手構造を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
以上の目的を達成するために、本発明の請求項1に記載の発明は、隣接する一方のセグメントに埋設されるとともに、該一方のセグメントの側端面に露出する端面にスリットが開口した状態で形成され、かつ、該スリットが形成される部分の内壁面が傾斜面に形成される中空ボックス状の受け金具と、隣接する他方のセグメントの側端面に突出した状態で設けられるとともに、突出した部分の頭部が前記スリットを挿通して前記受け金具の内部に嵌合され、この状態で前記スリットに沿って相対移動させることにより抜け止めされる接合材と、前記受け金具の内部に、前記接合材の挿通方向に移動可能、かつ、前記受け金具の傾斜面に沿って上昇可能に設けられるとともに、一部が前記接合材の頭部背面を受ける段部に形成され、かつ前記受け金具の傾斜面との対向面が該傾斜面と係合可能な傾斜面に形成されるブロック状のライナーと、前記一方のセグメントの内面にねじ込み可能に設けられるとともに、先端が前記受け金具を貫通して前記ライナーに遊嵌結合され、かつ、前記一方のセグメントへのねじ込み作用により、前記ライナーを前記受け金具の傾斜面に沿って上下方向及び前記接合材の挿通方向に移動させるサブボルトとを備え、前記サブボルトと前記ライナーとの協働により、前記接合材を引込み側に移動させることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、一方のセグメントの側端面に他方のセグメントの側端面を接合し、一方のセグメントの受け金具の内部にスリットを通じて他方のセグメントの接合材の頭部を嵌合させ、一方のセグメントに対して他方のセグメントを相対移動させて、一方のセグメントの受け金具のスリットに沿って他方のセグメントの接合材を相対移動させることにより、受け金具の内部のライナーの段部に接合材の頭部背面が受けられる。そして、この状態でサブボルトを一方のセグメントにねじ込むことにより、ライナーが受け金具の傾斜面に沿って上下方向及び接合材の挿入方向に移動し、接合材が引き込み側に移動させられ、接合材にプレストレスが与えられることになる。
従って、一方のセグメントに対する他方のセグメントの接合作業を迅速に行うことができるとともに、セグメント同士の接合作業の自動化を図ることが可能となる。
なお、接合材には、耐力ボルト、角鋼、丸鋼、平鋼、鋳造材等を用いることができる。
【0009】
本発明の請求項2に記載の発明は、前記サブボルトの頭部近傍の軸部外周に、所定締付けトルクで前記軸部が切断されるねじ切れ溝を形成したことを特徴とする。
【0010】
本発明によれば、サブボルトは、所定締付けトルクで軸部がねじ切れ溝から切断されることになるので、ねじ切れ溝を、ボルト孔の深さを十分に確保できる位置に形成しておくことにより、ボルト孔への樹脂、ボンド等による穴埋め処理の際に、十分なかぶり寸法を取ることができる。また、仕上面をフラットに仕上ることも可能となる。
【0011】
本発明の請求項3に記載の発明は、前記接合材の頭部背面に、極厚ワッシャを設けたことを特徴とする。
【0012】
本発明によれば、極厚ワッシャにより接合材の頭部の剛性を十分に確保することができるので、組立精度を確保しつつ適正な締付けトルクで両セグメント間を接合することができる。なお、極厚ワッシャは、接合材と一体でも別体でもよい。
【0013】
本発明の請求項4に記載の発明は、前記受け金具及び前記接合材は、前記各セグメントの厚み方向に複数箇所に設けられるとともに、外側の受け金具のライナーと内側の受け金具のライナーとは、連結ロッドを介して互いに連結されていることを特徴とする。
【0014】
本発明によれば、セグメントの厚みが厚い場合、セグメントの接合に強度が必要な場合に有効である。
【0015】
本発明の請求項5に記載の発明は、前記セグメントのうち、最終組立セグメントの両側には、該最終組立セグメントと対向する両側の既設セグメントに設けられた前記受け金具に向けて前記接合材が出没可能に設けられるとともに、該最終組立セグメントには、前記接合材を突出方向に付勢する手段と、該付勢手段に抗して前記接合材を常時没入させた状態にロックするストッパ手段とが内蔵され、該ストッパ手段は、その端部が該最終組立セグメントの内側に突出されて、該最終組立セグメントの内側からの引抜き操作により、該ストッパ手段によるロックが解除可能に構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、最終組立セグメントであっても、他のセグメントと同様な継手構造を採用することができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態につき、添付図面を参照して詳細に説明する。図1〜図3は、本発明の第一実施形態を示すものである。まず図1において、既設セグメント1の組立セグメント(新たに組み立てるセグメント)2に対する接合面となる側端面には中空ボックス状の一対の受け金具3がその端面を側端面に露出した状態で埋設されている(なお、図1では、組立セグメント2が既設セグメント1と同じ周方向位置に図示されているが、組立前において、組立セグメント2は同図中で左上側に位置している)。
【0017】
これに対し、組立セグメント2の側端面には、一対の耐力ボルト(接合材)4が突設されており、またその頭部4aの背面には極厚ワッシャ5が嵌合されている。このワッシャ5は溶接などにより頭部4aの背面に固定され、頭部4aの剛性を高めるものである。この極厚ワッシャ5は、耐力ボルト4と一体形成されていてもよい。
【0018】
前記受け金具3の露出端面には鍵穴状をなし、前記耐力ボルト4の頭部4a及び軸部4bを受入れるスリット6が組立リング方向に向けて形成されている。このスリット6端部の大径部6aは、頭部4aを受入れるに十分な径であり、これに引続く長孔部分6bの幅は、軸部4bの直径に該当する。従ってスリット6の端部から耐力ボルト4の挿通が可能であり、これから長孔部分6bに沿って移動することにより、耐力ボルト4は抜け止めされる。
【0019】
また、受け金具3におけるスリット6形成面の内面には、前記軸部4bの突入方向に向けて縦方向に傾斜する傾斜面3aが形成され、またこのテーパ面3aに沿って昇降可能な傾斜ブロック状のライナー7が配置されている。ライナー7は、前記傾斜面3aと平行する傾斜面7aを前面に形成し、また一部段部とし、その部分に前記軸部4bを受ける支持溝7bを形成したものであり、このライナー7は受け金具3の下面及び既設セグメント1を貫通してその内側からねじ込み可能としたサブボルト8の先端に遊嵌結合して前後方向への移動を可能とした長円形状の溝7cを形成している。
【0020】
サブボルト8の頭部近傍には、特に図1の一部に拡大して示すように、所定の締付けトルクが加わった状態で、頭部8aの部分が切断可能となるように頭部近傍における軸部8bの外周にねじ切れ溝8cを形成している。また、軸部8b先端には前記ライナー7底面の溝7cに沿って相対移動可能に係合する突起8dが突設されている。
【0021】
また、受け金具3の下面には、前記サブボルト8のねじ込み操作用のナット9が溶接により一体的に固定されているが、受け金具にネジ部分を形成したものでもよい。
【0022】
以上の構成における接合作業は、図2に示すように、組立セグメント2を既設セグメント1の側端面に接合することで、耐力ボルト4がスリット6を通じて受け金具3内に嵌合し、その後、矢印▲1▼に示すごとく、組立セグメント2を組立リング(図示省略)側に移動及び接合させた後、矢印▲2▼に示すごとく、サブボルト8を回転させることにより、両セグメント1,2は密着し、作業を完了する。この場合、初期状態では図2(b)に示すように、両セグメント1,2の間には僅かな隙間dが開いている状態である。
【0023】
この状態からサブボルト8を回転操作すると、図3に示すように、ライナー7は上昇し、そのテーパ角度に応じて耐力ボルト4をその分力方向である既設セグメント1側に移動させ、これによって、耐力ボルト4にプレストレスが与えられ、この状態で両セグメント1,2の間の隙間寸法を最小とした状態で連結作業が完了するため、精度の良い連結ができる。以上に加え、連結作業完了時においては、サブボルト8に対する締付けトルクは最大となり、これによってねじ切れ溝8c部分がねじ切れ、頭部8aはトンネル内に回収される。
【0024】
以下次々と既設セグメント1に組立セグメント2を接合しつつ既設組立リングに組付けることにより、1ピッチ分の組立リングが完成することになる。その後の作業は、既設セグメント1側に形成されたボルト孔内に露出するサブボルト8の軸部8b露出面に防錆塗料を塗布し、コーキング処理、樹脂、ボンドなどによる穴埋め処理を行うことで、後処理も完了する。この後処理時において、ねじ切れ溝8cの形成位置をボルト孔の深さを十分に確保できる位置に形成しておくことで、穴埋め時のかぶり寸法を十分に取ることが出来、発錆のおそれがなく、しかも最終仕上り状態ではフラットな仕上げ面を得ることができることになる。
【0025】
なお、以上の実施形態においては、既設セグメント1の組立セグメント2に対する接合面側に前述のごとき構造の受け金具3を設け、組立セグメント2の既設セグメント1側に対する接合面に耐力ボルト4を突出配置したが、逆の配置としても良く、要は、セグメントの周回り方向に各セグメント間が同一結合形態を取れる配置とすれば良いものとなる。
【0026】
図4,図5は、本発明の第二実施形態を示すものである。なお、同実施形態及びそれ以降の説明において、前記第一実施形態と同一箇所には同一符号を付してその説明を省略し、新たに付加された部材、あるいは異なる部分にのみ異なる符号を用いて説明する。
【0027】
図において、既設セグメント1の接合端面には、その厚み方向に沿って上下二カ所受け金具3が埋設され、これに対応して組立セグメント2の接合端面には各受け金具3に嵌合する耐力ボルト4が突設されている。上部側受け金具3内に配置されるライナー7は、下部側のライナー7の上部に連結ロッド10を介して連結され、両ライナー7は、サブボルト8のねじ込みにより協同して上昇する。また連結ロッド10の外周にはパイプ11が配置され、ロッド10の上下動を可能としている。さらに、上下の受け金具3同士は、アングル材12などにより一体的に位置決め接合されている。
【0028】
本実施形態においては、図4(a)の矢印▲1▼に示すようにそれぞれの耐力ボルト4を受け金具3内に挿通し、図4(b)の矢印▲2▼に示すように、スリット6方向に移動させることで、組立セグメント2は、図示しない組立リング側に連結される。この状態で、図5に示すように、サブボルト8のねじ込み操作を行うことで、上下のライナー7は上昇し、各耐力ボルト4に張力を与えた状態で両セグメント1,2間の接合を完了し、またサブボルト8の頭部8aはその締付けトルクによってねじ切れ溝8c部分からちぎれ、トンネル内部に回収される。本実施形態では、セグメントの厚みが厚い場合、ないしはセグメントの接合に強度が必要な場合に、その連結を確実にすることが出来る。
【0029】
図6,7は第三実施形態を示す。本実施形態ではセグメントの頂部、またはリングをつなぐ最終セグメント20の既設セグメント2に対する接合構造に適合したものである。この最終セグメント20は、一般にK型セグメントと称するので、以後これをK型セグメント20と称する。このK型セグメント20の場合には、左右の既設セグメント2の間にくさび状に嵌合されるものであるため、左右に耐力ボルト4を配置する必要があるが、この場合には、前記第一、第二実施形態のごとく耐力ボルト4を固定状態で突出させておくことは出来ない。
【0030】
そこで、本実施形態では、K型セグメントの左右接合面に、既設セグメント1に形成された受け金具3に対向するスリーブ21を埋設し、このスリーブ21内に耐力ボルト4を出没可能に挿通し、またこのスリーブ21内において、耐力ボルト4を常時突出方向に付勢する圧縮コイルバネ22を孔21内に介在し、図7に示すように、そのバネ圧を耐力ボルト4の軸部4b外周に設けたフランジ23で受け、さらに、このバネ22を縮小状態にして、常時耐力ボルト4を没入位置に位置させるストッパピン24を配置し、このストッパピン24の操作端をK型セグメント20の内側面に突出させた構造としたものである。また、図7中符号25は、耐力ボルト4の突出状態でフランジ23に度当りして、耐力ボルト4の突出量を規制するストッパプレートである。
【0031】
従って、左右既設セグメント1に対するK型セグメント20の嵌合前は、図6、7(a)に示すように、ストッパピン24の作用により、耐力ボルト4をスリーブ21内に没入させておき、嵌合状態となったなら、図7(b)に示すようにストッパピン7を引抜くと、バネ圧により、図6(b)に示すように、耐力ボルト4は受け金具3内に自動的に突出する。
【0032】
なお、受け金具3の構造の詳細は省略するが、基本的には前記第二実施形態と同一であり、図6の紙面と直交する方向に移動させた後、サブボルト8の締結操作により、緊密な結合を得られることになる。
【0033】
図8は、本発明の第四実施形態を示すものである。図において、既設セグメント1と組立セグメント2の接合端面にはそれぞれ受け金具3が配置され、両受け金具3内には双頭型の耐力ボルト30が挿通され、それぞれの頭部30aを各サブボルト8のねじ込み力により、両受け金具3内に配置されたライナー7を上昇操作させて、双方向に引張ることで、耐力ボルト30の軸部30bにプレストレスを与え、両セグメント1,2を緊密に結合するようにしている。本実施形態では、双方向に引張ることでより緊密な締結力を得ることが出来る。また、両セグメントの継手部分はミラー対称なので、前記一ないし三記載の実施形態に比べて、部材合わせの必要がない。
【0034】
図9は、耐力ボルトの好ましい実施形態を示すもので、耐力ボルト40の頭部40aは、長円形状をなし、U字形の支持溝41aを形成したライナー41にその頭部40aの両側を係合し、軸部40bを支持溝41aに支持するようにしている。従って、本実施形態では、頭部円形に比べて接触面積を十分に取ることが出来、さらに剛性を増すことが出来る。
【0035】
図10,11は、本発明の第五実施形態を示す。図において、受け金具3のスリット6形成位置における内壁面3aは垂直形状をなしている。これに対し、耐力ボルト50の頭部50aの背面であって、ライナー7に対する嵌合位置は、ライナー7の傾斜面7aの傾斜角度に応じた傾斜で軸部50bの一部を切り欠いて小径部50cを形成し、この小径部をライナー7の支持溝7bに嵌合し、切欠部分の傾斜面50dをライナー7の傾斜面7aに係合させている。従って、本実施形態では、前述する各実施形態と同様にライナー7の上昇によって傾斜7a,50dに沿って分力方向に移動させ、耐力ボルト50にプレストレスを与えることが出来、また受け金具3の内面におけるテーパ加工を省略できる。
【0036】
なお、上記実施の形態では、既設のセグメントリングの軸方向端面に新たなセグメントをリング状に組立接合する際に、周方向に隣接するセグメント同士を結合する例を示したが、最初のセグメントリングを組み立てる際に適用することもできるし、さらに、いずれの組立に際しても、軸方向に隣接するセグメント同士すなわちリング間のセグメント同士を結合する場合に適用することもできる。
【0037】
【発明の効果】
以上の説明により明らかなように、本発明によるセグメントの継手構造によれば、一方のセグメント(既設セグメント)に対する他方のセグメント(組立セグメント)の接合作用を迅速に行うことができるとともに、自動化することも可能となる。
また、サブボルトは、所定締付けトルクで軸部がねじ切れ溝から切断されることになるので、ねじ切れ溝を、ボルト孔の深さを十分に確保できる位置に形成しておくことにより、ボルト孔への樹脂、ボンド等による穴埋め処理の際に、十分なかぶり寸法を取ることができるとともに、仕上面をフラットに仕上ることも可能となる。
さらに、極厚ワッシャにより接合材の頭部の剛性を十分に確保することができるので、組立精度を確保しつつ適正な締付けトルクで両セグメント間を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一実施形態による継手構造の部品構成を示す分解斜視図である。
【図2】(a)は同第一実施形態における既設セグメントに対する組立セグメントの連結初期状態を示し、(b)はそのA−A線における断面図である。
【図3】(a)は同既設セグメントに対する組立セグメントの連結完了状態を示し、(b)はそのB−B線における断面図である。
【図4】(a)は本発明の第二実施形態 における既設セグメントに対する組立セグメントの連結初期状態を示し、(b)はそのC−C線における断面図である。
【図5】(a)は同第二実施形態 における既設セグメントに対する組立セグメントの連結初期状態を示し、(b)はそのD−D線における断面図である。
【図6】(a),(b)は第三実施形態における最終セグメント継手構造及びその接合手順を示す正断面図である。
【図7】(a),(b)は、同継手構造の要部構造を示す拡大図である。
【図8】本発明の第四実施形態における継手構造を示す断面図である。
【図9】(a),(b)は、耐力ボルトの好ましい形態を示す斜視図である。
【図10】本発明の第五実施形態を示す断面図である。
【図11】同形態における耐力ボルトの先端構造を示す斜視図である。
【符号の説明】
1 既設セグメント
2 組立セグメント
3 受け金具
3a 傾斜面
4 耐力ボルト
4a 頭部
4b 軸部
5 極厚ワッシャ
6 スリット
7 ライナー
7a 傾斜面
7b 支持溝
8 サブボルト
8a 頭部
8b 軸部
8c ねじ切れ溝
9 ナット
Claims (5)
- 隣接する一方のセグメントに埋設されるとともに、該一方のセグメントの側端面に露出する端面にスリットが開口した状態で形成され、かつ、該スリットが形成される部分の内壁面が傾斜面に形成される中空ボックス状の受け金具と、
隣接する他方のセグメントの側端面に突出した状態で設けられるとともに、突出した部分の頭部が前記スリットを挿通して前記受け金具の内部に嵌合され、この状態で前記スリットに沿って相対移動させることにより抜け止めされる接合材と、
前記受け金具の内部に、前記接合材の挿通方向に移動可能、かつ、前記受け金具の傾斜面に沿って上昇可能に設けられるとともに、一部が前記接合材の頭部背面を受ける段部に形成され、かつ前記受け金具の傾斜面との対向面が該傾斜面と係合可能な傾斜面に形成されるブロック状のライナーと、
前記一方のセグメントの内面にねじ込み可能に設けられるとともに、先端が前記受け金具を貫通して前記ライナーに遊嵌結合され、かつ、前記一方のセグメントへのねじ込み作用により、前記ライナーを前記受け金具の傾斜面に沿って上下方向及び前記接合材の挿通方向に移動させるサブボルトとを備え、
前記サブボルトと前記ライナーとの協働により、前記接合材を引込み側に移動させることを特徴とするセグメントの継手構造。 - 前記サブボルトの頭部近傍の軸部外周に、所定締付けトルクで前記軸部が切断されるねじ切れ溝を形成したことを特徴とする請求項1に記載のセグメントの継手構造。
- 前記接合材の頭部背面に、極厚ワッシャを設けたことを特徴とする請求項1又は2に記載のセグメントの継手構造。
- 前記受け金具及び前記接合材は、前記各セグメントの厚み方向に複数箇所に設けられるとともに、外側の受け金具のライナーと内側の受け金具のライナーとは、連結ロッドを介して互いに連結されていることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載のセグメントの継手構造。
- 前記セグメントのうち、最終組立セグメントの両側には、該最終組立セグメントと対向する両側の既設セグメントに設けられた前記受け金具に向けて前記接合材が出没可能に設けられるとともに、該最終組立セグメントには、前記接合材を突出方向に付勢する手段と、該付勢手段に抗して前記接合材を常時没入させた状態にロックするストッパ手段とが内蔵され、
該ストッパ手段は、その端部が該最終組立セグメントの内側に突出されて、該最終組立セグメントの内側からの引抜き操作により、該ストッパ手段によるロックが解除可能に構成されていることを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載のセグメントの継手構造。
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