JP7129848B2 - セグメント組立用治具及びセグメントの製造方法 - Google Patents
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Description
図1は、実施の形態1に係るセグメント組立用治具100を用いて組み立てられるセグメント1の一例を示す斜視図である。図1に示されるように、セグメント1は、複数の鋼材を組み合わせて構成される箱形の構造であり、箱形の底部が円弧状に湾曲している。セグメント1は、例えばトンネルの覆工に用いられ、地山を掘削して形成された掘削孔の壁面に設置されるものである。セグメント1は、掘削孔の壁面に沿って周方向に複数連結されて、筒状のセグメントリングを形成する。このセグメントリングを軸方向に順次接合すると、トンネルの覆工が形成される。セグメント1の箱形の構造の内部には、例えばコンクリート等が充填され、トンネル内部の壁面を構成する。
セグメント1の組立について説明する。一対の主桁4、継手板5、及びスキンプレート6が、互いに仮固定される(STEP1)。この工程を仮組立工程と呼ぶ。仮組立工程は、セグメント組立用治具100に主桁4、継手板5、スキンプレート6を載置した状態で行われる。仮組立工程において、治具底部51の上面に、少なくともスキンプレート6、主桁4、及び継手板5を載置する工程を、特に載置工程と呼ぶ。つまり、載置工程は、仮組立工程に含まれるものである。なお、仮組立工程において、縦リブ9を仮固定してもよい。各部材間の仮固定は、例えばスポット溶接により行われる。各部材間を部分的に溶接することにより、仮組立工程に掛かる時間を抑えつつ、後工程の溶接工程で必要な組立精度が確保できる。溶接工程においては、溶接による各部材の変形が発生するため、その変形を見込んだ寸法を狙って仮組立が行われる。なお、スキンプレート6、主桁4、及び継手板5の互いに近接した箇所を部分的に溶接する工程を仮溶接工程と呼ぶ。仮溶接工程も、仮組立工程に含まれるものである。
図3は、図1のセグメント1の主桁4の変形例である主桁4aを示す断面図である。実施の形態1において、主桁4は、板状の鋼材であるが、変形例である主桁4aは、板状の鋼材をウェブ41とし、ウェブ41の端部にフランジ42を接合して構成しても良い。つまり、変形例の主桁4aは、断面形状がコの字状になっている。図3に示される様に、ウェブ41は、板状の鋼材であり、長手方向に沿った外縁43aが円弧形状に形成されており、長手方向の端縁は直線状に形成されている。ウェブ41の地山側に位置する外縁43aは、トンネルの断面形状に応じた円弧になっている。ウェブ41のトンネル内側に位置する外縁43bは、地山側に位置する外縁43aと同心で径の小さい円弧となっている。フランジ42のうち外フランジ42aは、板状の鋼材であり、地山側の外縁43aに合わせて面方向に曲げられている。内フランジ42bも、板状の鋼材であり、トンネル内側の外縁43bに合わせて面方向に曲げられている。ウェブ41とフランジ42とは、溶接により接合される。なお、主桁4aは、上記のように溶接により組み立てられるものに限定されず、ウェブ41とフランジ42とが一体に成形された部材であっても良い。
図4は、セグメント1を構成する部材がセグメント組立用治具100に設置され仮固定された状態を示す上面図である。図4は、セグメント1を構成する部材のうち、主桁4、継手板5、及びスキンプレート6のみを表示している。セグメント1が構造として縦リブ9を有している場合は、図4に示される状態で一対の主桁4の間に配置されていても良い。
図5は、図4のA-A部の断面構造の模式図である。図6は、図4のB-B部の模式図である。図4、図5、及び図6は、治具底部51の上面に、少なくともスキンプレート6、主桁4、及び継手板5を載置する載置工程が完了した、仮溶接工程前の状態を示している。セグメント組立用治具100の底部には、治具底部51が配置されている。治具底部51の上にセグメント1を構成する部材が載置される。治具底部51の天面から上方の側方には、一対の治具側板52が所定の距離を持って対向して配置されている。治具側板52は、図5及び図6において治具底部51の上に載置されているが、この形態に限定されるものではない。例えば、治具底部51及び治具側板52は、それぞれ床上に別々に固定されていても良い。
仮組立工程が終わったセグメント1aは、溶接工程にて各部材間の溶接を行われる。各部材同士が近接する部位は、例えばロボット溶接により近接する部位の全域が溶接され、一体化される。各部材は、溶接により溶接部側に引っ張られるように反って変形する傾向がある。特に一対の主桁4は、箱形状のセグメント1の内側から溶接されるため、長手方向の中央部のトンネル内側端部が互いに近づく側に変形する。実施の形態1においては、仮組立工程にて主桁4の長手方向の中央部のトンネル内側端部の位置を調整して仮固定しているため、溶接工程において変形しても、セグメント1に求められる精度を確保することができる。
Claims (6)
- 複数接合されてトンネルの覆工として用いられ、前記トンネルが延びる方向に垂直な断面の周方向に沿った円弧形状に形成された一対の主桁と前記一対の主桁の周方向の両端部にそれぞれ固定される一対の継手板と前記一対の主桁の円弧形状の外周側に固定されるスキンプレートを含む部材を備え、前記部材を箱形に組み合わせて形成されるセグメントの前記部材同士の溶接に使用するセグメント組立用治具であって、
前記スキンプレートの板面が当接した状態で載置される治具底部と、
該治具底部の上面より上方の側方に対向して配置され、前記一対の主桁の板面をそれぞれ対向させた状態で支持する一対の治具側板と、を備え、
前記一対の治具側板のそれぞれは、
他方の治具側板に対向する面に主桁当接部を備え、
前記主桁当接部は、
前記一対の治具側板のそれぞれの長手方向の両端部に配置される端部主桁当接部と、
前記端部主桁当接部の間に配置される中央部主桁当接部と、から構成され、
前記端部主桁当接部は、
対向して配置された前記一対の主桁のそれぞれが当接する当接面同士の間隔が前記治具底部側から前記治具底部から離れた側の先端まで一定に構成され、
前記中央部主桁当接部は、
対向して配置された前記一対の主桁のそれぞれが当接する当接面の上端部同士の間隔が下端部同士の間隔よりも大きく、
前記一対の主桁のそれぞれは、
板面が前記一対の治具側板のそれぞれの前記端部主桁当接部及び前記中央部主桁当接部に押し付けられた状態に保持される、セグメント組立用治具。 - 前記一対の治具側板のそれぞれは、
他方の治具側板に対向する面の反対側に位置する外側面に荷重発生手段が設置され、
前記荷重発生手段は、
前記一対の主桁のそれぞれを前記主桁当接部に押し付ける方向に荷重を発生させる、請求項1に記載のセグメント組立用治具。 - 前記荷重発生手段及び前記一対の主桁のうち一方の主桁と当接する万力部材を更に備え、
前記荷重発生手段は、
前記万力部材の一方の端部と前記外側面との間に配置され、前記万力部材の一方の端部を外側に向かって荷重をかけ、
前記万力部材は、
前記一対の治具側板のうち一方の治具側板及び前記主桁を跨いで、前記荷重発生手段が前記万力部材の一方の端部に荷重をかけたときに、他方の端部が前記主桁を前記主桁当接部に押し付けるように配置され、
前記治具側板は、
前記治具側板の長手方向において前記万力部材の位置を規制する万力位置決め部材を上端部に備える、請求項2に記載のセグメント組立用治具。 - 複数接合されてトンネルの覆工として用いられるセグメントの製造方法であって、
前記トンネルが延びる方向に垂直な断面の周方向に沿った円弧形状に形成された一対の主桁、該一対の主桁の両端部に固定される一対の継手板、及び前記一対の主桁の円弧形状の外周側に固定されるスキンプレートを含む部材を箱形に組み合わせて互いに仮固定する仮組立工程と、
前記仮組立工程の後に前記一対の主桁、前記一対の継手板、及び前記スキンプレートの近接する部位同士を溶接する溶接工程と、を備え、
前記仮組立工程は、
セグメント組立用治具の底部を形成する治具底板の上面に、少なくとも前記スキンプレート、前記一対の主桁、及び前記一対の継手板を載置する載置工程と、
前記治具底板の前記上面より上方の側方に対向して配置された一対の治具側板のそれぞれに前記一対の主桁のそれぞれを押し付ける押し付け工程と、
前記スキンプレート、前記一対の主桁、及び前記一対の継手板の互いに近接した箇所を部分的に溶接する仮溶接工程と、を備え、
前記一対の治具側板のそれぞれは、
他方の治具側板に対向する面に主桁当接部を備え、
前記主桁当接部は、
前記一対の治具側板のそれぞれの長手方向の両端部に配置される端部主桁当接部と、
前記端部主桁当接部の間に配置される中央部主桁当接部と、から構成され、
前記端部主桁当接部は、
対向して配置された前記一対の主桁のそれぞれが当接する当接面同士の間隔が前記治具底部側から前記治具底部から離れた側の先端まで一定に構成され、
前記中央部主桁当接部は、
対向して配置された前記一対の主桁のそれぞれが当接する当接面の先端同士の間隔が前記治具底部側同士の間隔よりも大きく構成されており、
前記押し付け工程は、
前記端部主桁当接部と、前記中央部主桁当接部とに前記一対の主桁のそれぞれを当接させた状態で保持する、セグメントの製造方法。 - 前記セグメント組立用治具は、
前記一対の主桁それぞれを前記一対の治具側板のそれぞれに押し付ける側に荷重を発生する荷重発生手段を備え、
前記押し付け工程は、
前記荷重発生手段を作動させ、前記一対の主桁のそれぞれのトンネル内側端部と地山側端部とに荷重を加え、
前記押し付け工程中に前記仮溶接工程を行う、請求項4に記載のセグメントの製造方法。 - 前記セグメント組立用治具は、
前記荷重発生手段と前記一対の主桁のうち一方の主桁と当接する万力部材を備え、
前記万力部材は、
前記一対の治具側板のうち一方の治具側板を跨いで前記主桁と前記荷重発生手段と当接し、
前記押し付け工程は、
前記荷重発生手段から前記万力部材に荷重を加え、前記万力部材から前記主桁に荷重を加える、請求項5に記載のセグメントの製造方法。
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