JP4287956B2

JP4287956B2 - セグメントの継手構造

Info

Publication number: JP4287956B2
Application number: JP25469099A
Authority: JP
Inventors: 暢崇田村
Original assignee: 株式会社アイ．エヌ．ジー
Priority date: 1999-09-08
Filing date: 1999-09-08
Publication date: 2009-07-01
Anticipated expiration: 2019-09-08
Also published as: JP2001073694A

Description

【０００１】
【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

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。