JP4220849B2 - 耐熱性に優れたトンネル内天井構造 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内の自動車からの排ガスの換気やトンネル内火災時の排煙のために、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井構造において、耐熱性に優れたトンネル内天井構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル内天井構造としては、例えば、特開平６−１７８９５２号公報「トンネル用電気集じん機システム」（特許文献１）や特開平８−８６２００号公報「トンネル内天井板の撤去作業方法と、それに用いるステージ車」（特許文献２）に記載されているものが知られている。
【０００３】
トンネル内天井板は、コンクリート製で製作されることが多く、特開平８−８６２００号公報に記載されているように金属板を用いることもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７８９５２号公報
【特許文献２】
特開平８−８６２００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル内天井板をコンクリート製で製作すると、重量が大きくなり、これを支えるための部材が大掛かりになり、また、トンネル覆工への負荷も大きくなる。さらに、コンクリート自体の耐熱性があまり高くなく、トンネル内火災に対処するためには、コンクリート表面に断熱材を厚く設ける必要がある。
【０００６】
一方、金属板の場合は、重量が軽くなるが、やはりトンネル内火災に対処するためには、断熱材により被覆する必要がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、比較的軽量のトンネル内天井板で、剛性も確保でき、取付け等の現場作業性の向上が可能でトンネル覆工への荷重付加を軽減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の従来の問題点を有利に解決するために、第１発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、前記金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板とされている。
【０００９】
第２発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３発明では、第１発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第４発明では、第１発明〜第３発明のいずれかの耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられていることを特徴とする。
【００１３】
また、第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記金属製波形板の波溝長手方向をトンネル長手方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されていることを特徴とする。
【００１５】
さらに第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３は、本発明の一実施形態の耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示すのであって、特に図３に示すように、金属板を波形に折り曲げ加工した金属製波形板１を、溝形鋼（図示の場合）やH形鋼等の形鋼２により支持し、トンネル内天井板３を形成する。
【００１８】
前記の形鋼２は、トンネル長手方向Ｘに直角に配置される支持梁として機能する部材である。図１および図２に示すように、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向Ｘに直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように突出する天井支持部４が設けられている。
【００１９】
トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部４に渡って前記形鋼２が架設され、形鋼２の端部は、各天井支持部４にアンカーボルトまたはボルト５等により固定される。図示の形態では、形鋼２の下部フランジの両端部にボルト孔が設けられると共に、下部フランジ６の両端部が各天井支持部４に載置されて、ボルト５により着脱可能に固定されている。なお、各天井支持部４に、アンカーボルト等を埋め込み固定しナット等により固定してもよく、あるいは、図示を省略するが、各天井支持部４に雌ねじ筒アンカーを設け、その雌ねじ筒アンカーに押え金具をボルトにより取付けるようにし、形鋼２の下部フランジ６の両端部を前記押え金具により着脱可能に取付けるようにしてもよい。
【００２０】
そして、トンネル長手方向Ｘに間隔を置く形鋼２に渡って金属製波形板１が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板１の端部を架設固定している形鋼２相互が、図３に示すように、これらのウエブ７相互が背中合わせに重合されていると共に、ウエブ７における形鋼長手方向に間隔をおいて設けられたボルト挿通孔に渡ってボルト８が挿通されると共にこれにねじ込まれたナットにより、天井支持部４に支持された形鋼２相互は締め付けられて、重合部が閉塞一体化された複合梁を構成しており、トンネル長手方向の各トンネル内天井板３は直列に連結されている。
【００２１】
前記のように、本発明では、波板の折り曲げ加工した金属製波形板１を使用することで、薄板でも剛性が確保でき、また、金属板製天井板の薄肉化・軽量化が図れ、さらに、ボルトまたは溶接による取付けができるため、これらにより、取付等の現場作業性の向上や、トンネル覆工９への荷重負荷を軽減できる。
【００２２】
前記の波形に折り曲げ加工した金属製波形板１と形鋼２とは、溶接やボルトにより接合すればよく、図９に一形態を示すように、予め工場にて事前に一対の形鋼２に前記金属製波形板１の端部を溶接やボルトにより接合してパネル化にしたトンネル内天井板３にしておくと、現場での設置作業が簡略して軽減でき、工期も短縮することができるため、低コストの耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができる。
【００２３】
図９に示す形態では、溝形鋼からなる一対の形鋼２を溝部が内向きに対向するように、かつトンネル長手方向の天井支持部４の中心間隔に形鋼２のウエブ７外面が位置するように配置され、金属製波形板１の端部が形鋼２の上フランジ１０に溶接やボルトにより固定されている。
【００２４】
前記のように、トンネル軸方向に背中合わせに隣り合う形鋼２同士は、これらのウエブ７相互に部材長手方向に間隔を置いてボルト孔を設けて、ボルト接合するようにしてもよく、図示を省略するが、これらのウエブまたはフランジを含めて、溶接により接合することもできる（図示を省略した。）。
【００２５】
トンネル長手方向に間隔をおいて直列に隣り合う金属製波形板１の端部間に渡って、トンネル長手方向に直角な横方向に、前記各金属製波形板１の波形状に合致する波形状を有する端部閉塞板１７が金属製波形板１にボルトまたは溶接等により固定されて、トンネル長手方向に隣り合う金属製波形板１の端部間が閉塞されている。
【００２６】
また、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板３とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板１１がトンネル内壁面１２およびトンネル内天井板３側に密着するように設けられて、トンネル内天井板３の隅部とトンネル内壁面１２との間が閉塞されている。
【００２７】
図示の形態では、金属製波形板１の上部における端部溝部１３に押圧するように嵌合されて密着される押圧板部１３を屈曲形成して先端側に備えている隅部閉塞板１１の基端側がトンネル内壁面１２に密着するようにボルトまたはアンカーボルト１４により固定されて、トンネル内天井板３が閉塞され、上部の通気洞１５と下部のトンネル内空側１６とが分離されている。
【００２８】
金属製波形板１および形鋼２等を含めトンネル内天井板３を構成する金属として、例えば、耐熱性金属を用いる。耐熱性金属としては、耐火鋼やステンレスを使用することができる。前記耐火鋼は、高温強度が通常の鋼材と比較して高く、例えば、図１０に示すように、６００℃での降伏点が、常温規格値の２／３以上を保証するＦＲ鋼を使用するとよい。
【００２９】
また、ステンレスは、図１１に示すように、ＳＵＳ３０４の場合、６００℃での耐力が常温時の約半分程度を有する特徴がある。この特徴により、設計前提となる火災の規模が、中小規模であれば、耐火材料を被覆せず使用できる。
【００３０】
大規模火災が設計前提となる場合は、コンクリートや耐熱性が高くない金属に比べ、前記実施形態のように耐熱性に優れた金属材料とすると、耐火被覆材料の厚さを薄くでき、コスト削減につながる。
【００３１】
前記の金属製波形板１として、図4および図５に示すように、金属製波形板１の端部にエンドクローズ加工（端部閉塞加工）を施すことにより、金属製波形板１の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞され、下面外周部が同レベルの金属製波形板１とされていると、形鋼２との溶接による取付や、金属製波形板１と形鋼２とにボルト孔を設けて、ボルト接合による取付が容易になり、金属製波形板１と形鋼２とを密着させることができる。なお、端部が閉塞された金属製波形板１として、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような端部の波側板１ａまたは波頂面板１ｂを折り曲げ加工して端部下面が波底面板１ｄと同じレベルになるように閉塞した各種形態の金属製波形板１を使用することができると共に、波頂面板１ｂにトンネル長手方向に連続する下面側に突出する補強リブ１ｃを形成してもよい。前記のように端部が閉塞された金属製波形板１を使用すると端部閉塞板１７を省略することができ、経済的に施工ができる。
【００３２】
また、形鋼２と金属板製天井板１とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞１５からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。
【００３３】
前記実施形態のように、金属板製波形天板１の折り曲げ部（波溝長手方向または波凸部長手方向）をトンネル長手方向に設置することで、通気洞１５を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板１の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。これらの効果を高めるために、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板１の凸部（または凹部）をトンネル長手方向に線状に配置すると良い。
【００３４】
耐火被覆としては、パンチングメタルとセラミックファイバーを毛布状に整形したブランケットタイプや、珪酸カルシウムやセラミック製のボードタイプや、蛭石を混入したセメントを吹き付ける吹き付けタイプがあり、これらを適宜選択して、金属製波形板１のトンネル内面側または両面に設けたり、形鋼２の全面を耐火被覆すると良い。
【００３５】
トンネル内天井板３を構成する部材として、ステンレスのような耐食性能をあわせもつ金属を用いることにより、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる。
【００３６】
本発明を既設のトンネルに実施する場合には、図６に示すように、既設のトンネル内壁に鋼製等の天井支持部４をアンカーボルト等により固定し、その天井支持部４に形鋼２を架設するようにすれば良い。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００３７】
金属製波形板１の断面波形形状としては、図８（ａ）（ｂ）に示すように、間隔をおいたほぼ鋭角三角形状の波形状あるいは台形形状、あるいは（ｃ）に示すように円弧状凹凸が連続した屈曲波形でもよく、（ｄ）に示す実施形態のように、台形状凹凸部がほぼ連続した屈折波形形状でもよい。
【００３８】
前記実施形態のように、トンネル内空側に対向するように突出する天井支持部に、一対の断面溝形の形鋼が架設されていると共にこれらの形鋼のウエブ相互が重合するように配置されて、各形鋼のウエブ相互がボルト・ナットにより接合されていると、天井支持部において隣り合う形鋼相互のウエブを密着させて形鋼相互間をボルト・ナットによる簡単な手段により閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができ、また、ボルト・ナットにより接合されていることから、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるので、次のような効果を有している。
【００３９】
第１〜第３発明によると、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するので、天井の軽量化を図ることができるとともに、トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属を用いるので、断熱材仕様の低減が可能となる。さらに、コンクリート製の天井板に比べて薄くできるため、通気洞の面積を大きくすることができ、トンネル換気効率の向上や維持管理業務の軽減が可能となり、また、軽量であるので、天井支持部およびトンネル覆工への荷重付加を軽減でき、新設のトンネルまたは既設のトンネルにも経済的に設置することができる。
【００４０】
第４発明によると、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されているので、天井支持部において隣り合う形鋼相互を密着させて形鋼相互間を閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、トンネル内天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができる。また、ボルト・ナットにより接合した場合は、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【００４１】
第２および第３発明によると、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部に、単に、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板をトンネル内壁および天井板側に密着するように設けるだけで、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間を簡単に閉塞することができる。
【００４２】
第１発明のように、金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板を使用すると、予め、端部が閉塞された金属製波形板であるので、形鋼と金属製波形板とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。また、耐火被覆する場合でも容易に経済的に被覆することができる。
【００４３】
第５発明によると、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられているので、さらに、運搬設置作業および補修作業の現場作業も簡素化して、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【００４４】
第６発明によると、前記金属製波形板の波溝長手方向がトンネル長手方向に向くように配置されているので、通気洞を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。また、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板１の凸部（波頂部）（または凹部の波溝部）をトンネル長手方向に線状に配置することもできるため、前記の効果を一層高めることができる。
【００４５】
第７発明によると、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されているので、耐火性能を高めた耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができると共に、耐熱性に優れた金属材料を使用しているので、耐火材料を被覆する場合でも、その厚さを薄く軽量にすることができる。
【００４６】
第８発明によると、トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられているので、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示す縦断正面図である。
【図２】 図１の縦断側面図である。
【図３】 トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部開放型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図４】 波溝長手方向の端部が閉塞された金属製波形板を使用した場合の図２に相当する縦断側面図である。
【図５】 トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部閉塞型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図６】 既設のトンネル内壁に鋼製等の支持部をアンカーボルト等により固定する場合の実施形態を示す縦断正面図である。
【図７】 （ａ）〜（ｃ）は、金属製波形板における端部閉塞部の各種形態を示す斜視図である。
【図８】 （ａ）〜（ｄ）は、金属製波形板の各種波形形態を示す断面図である。
【図９】 金属製波形板と形鋼によりユニット化する場合の一形態を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図１０】 鋼材の高温強度（降伏点）の比較の模式図である。
【図１１】 耐力の温度依存性比較図である。
【符号の説明】
１ 金属製波形板
１ａ 波側板
１ｂ 波頂面板
１ｃ 補強リブ
１ｄ 波底面板
２ 形鋼
３ トンネル内天井板
４ 天井支持部
５ ボルトまたはアンカーボルト
６ 下部フランジ
７ ウエブ
８ ボルト
９ トンネル覆工
１０ 上フランジ
１１ 隅部閉塞板
１２ トンネル内壁面
１３ 端部溝部
１４ ボルトまたはアンカーボルト
１５ 通気洞
１６ トンネル内空側
１７ 端部閉塞板
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル内の自動車からの排ガスの換気やトンネル内火災時の排煙のために、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井構造において、耐熱性に優れたトンネル内天井構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル内天井構造としては、例えば、特開平６−１７８９５２号公報「トンネル用電気集じん機システム」（特許文献１）や特開平８−８６２００号公報「トンネル内天井板の撤去作業方法と、それに用いるステージ車」（特許文献２）に記載されているものが知られている。
【０００３】
トンネル内天井板は、コンクリート製で製作されることが多く、特開平８−８６２００号公報に記載されているように金属板を用いることもある。
【０００４】
【特許文献１】
特開平６−１７８９５２号公報
【特許文献２】
特開平８−８６２００号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
トンネル内天井板をコンクリート製で製作すると、重量が大きくなり、これを支えるための部材が大掛かりになり、また、トンネル覆工への負荷も大きくなる。さらに、コンクリート自体の耐熱性があまり高くなく、トンネル内火災に対処するためには、コンクリート表面に断熱材を厚く設ける必要がある。
【０００６】
一方、金属板の場合は、重量が軽くなるが、やはりトンネル内火災に対処するためには、断熱材により被覆する必要がある。
【０００７】
本発明は、前記従来の問題点を解決し、比較的軽量のトンネル内天井板で、剛性も確保でき、取付け等の現場作業性の向上が可能でトンネル覆工への荷重付加を軽減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記の従来の問題点を有利に解決するために、第１発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、前記金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板とされている。
【０００９】
第２発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造においては、トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする。
【００１０】
また、第３発明では、第１発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする。
【００１１】
また、第４発明では、第１発明〜第３発明のいずれかの耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されていることを特徴とする。
【００１２】
また、第５発明では、第１発明〜第４発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられていることを特徴とする。
【００１３】
また、第６発明では、第１発明〜第５発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記金属製波形板の波溝長手方向をトンネル長手方向に向くように配置されていることを特徴とする。
【００１４】
また第７発明では、第１発明〜第６発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されていることを特徴とする。
【００１５】
さらに第８発明では、第１発明〜第７発明のいずれかの発明の耐熱性に優れたトンネル内天井構造において、前記トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられていることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に、この発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
図１〜図３は、本発明の一実施形態の耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示すのであって、特に図３に示すように、金属板を波形に折り曲げ加工した金属製波形板１を、溝形鋼（図示の場合）やH形鋼等の形鋼２により支持し、トンネル内天井板３を形成する。
【００１８】
前記の形鋼２は、トンネル長手方向Ｘに直角に配置される支持梁として機能する部材である。図１および図２に示すように、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向Ｘに直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように突出する天井支持部４が設けられている。
【００１９】
トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部４に渡って前記形鋼２が架設され、形鋼２の端部は、各天井支持部４にアンカーボルトまたはボルト５等により固定される。図示の形態では、形鋼２の下部フランジの両端部にボルト孔が設けられると共に、下部フランジ６の両端部が各天井支持部４に載置されて、ボルト５により着脱可能に固定されている。なお、各天井支持部４に、アンカーボルト等を埋め込み固定しナット等により固定してもよく、あるいは、図示を省略するが、各天井支持部４に雌ねじ筒アンカーを設け、その雌ねじ筒アンカーに押え金具をボルトにより取付けるようにし、形鋼２の下部フランジ６の両端部を前記押え金具により着脱可能に取付けるようにしてもよい。
【００２０】
そして、トンネル長手方向Ｘに間隔を置く形鋼２に渡って金属製波形板１が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板１の端部を架設固定している形鋼２相互が、図３に示すように、これらのウエブ７相互が背中合わせに重合されていると共に、ウエブ７における形鋼長手方向に間隔をおいて設けられたボルト挿通孔に渡ってボルト８が挿通されると共にこれにねじ込まれたナットにより、天井支持部４に支持された形鋼２相互は締め付けられて、重合部が閉塞一体化された複合梁を構成しており、トンネル長手方向の各トンネル内天井板３は直列に連結されている。
【００２１】
前記のように、本発明では、波板の折り曲げ加工した金属製波形板１を使用することで、薄板でも剛性が確保でき、また、金属板製天井板の薄肉化・軽量化が図れ、さらに、ボルトまたは溶接による取付けができるため、これらにより、取付等の現場作業性の向上や、トンネル覆工９への荷重負荷を軽減できる。
【００２２】
前記の波形に折り曲げ加工した金属製波形板１と形鋼２とは、溶接やボルトにより接合すればよく、図９に一形態を示すように、予め工場にて事前に一対の形鋼２に前記金属製波形板１の端部を溶接やボルトにより接合してパネル化にしたトンネル内天井板３にしておくと、現場での設置作業が簡略して軽減でき、工期も短縮することができるため、低コストの耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができる。
【００２３】
図９に示す形態では、溝形鋼からなる一対の形鋼２を溝部が内向きに対向するように、かつトンネル長手方向の天井支持部４の中心間隔に形鋼２のウエブ７外面が位置するように配置され、金属製波形板１の端部が形鋼２の上フランジ１０に溶接やボルトにより固定されている。
【００２４】
前記のように、トンネル軸方向に背中合わせに隣り合う形鋼２同士は、これらのウエブ７相互に部材長手方向に間隔を置いてボルト孔を設けて、ボルト接合するようにしてもよく、図示を省略するが、これらのウエブまたはフランジを含めて、溶接により接合することもできる（図示を省略した。）。
【００２５】
トンネル長手方向に間隔をおいて直列に隣り合う金属製波形板１の端部間に渡って、トンネル長手方向に直角な横方向に、前記各金属製波形板１の波形状に合致する波形状を有する端部閉塞板１７が金属製波形板１にボルトまたは溶接等により固定されて、トンネル長手方向に隣り合う金属製波形板１の端部間が閉塞されている。
【００２６】
また、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板３とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板１１がトンネル内壁面１２およびトンネル内天井板３側に密着するように設けられて、トンネル内天井板３の隅部とトンネル内壁面１２との間が閉塞されている。
【００２７】
図示の形態では、金属製波形板１の上部における端部溝部１３に押圧するように嵌合されて密着される押圧板部１３を屈曲形成して先端側に備えている隅部閉塞板１１の基端側がトンネル内壁面１２に密着するようにボルトまたはアンカーボルト１４により固定されて、トンネル内天井板３が閉塞され、上部の通気洞１５と下部のトンネル内空側１６とが分離されている。
【００２８】
金属製波形板１および形鋼２等を含めトンネル内天井板３を構成する金属として、例えば、耐熱性金属を用いる。耐熱性金属としては、耐火鋼やステンレスを使用することができる。前記耐火鋼は、高温強度が通常の鋼材と比較して高く、例えば、図１０に示すように、６００℃での降伏点が、常温規格値の２／３以上を保証するＦＲ鋼を使用するとよい。
【００２９】
また、ステンレスは、図１１に示すように、ＳＵＳ３０４の場合、６００℃での耐力が常温時の約半分程度を有する特徴がある。この特徴により、設計前提となる火災の規模が、中小規模であれば、耐火材料を被覆せず使用できる。
【００３０】
大規模火災が設計前提となる場合は、コンクリートや耐熱性が高くない金属に比べ、前記実施形態のように耐熱性に優れた金属材料とすると、耐火被覆材料の厚さを薄くでき、コスト削減につながる。
【００３１】
前記の金属製波形板１として、図4および図５に示すように、金属製波形板１の端部にエンドクローズ加工（端部閉塞加工）を施すことにより、金属製波形板１の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞され、下面外周部が同レベルの金属製波形板１とされていると、形鋼２との溶接による取付や、金属製波形板１と形鋼２とにボルト孔を設けて、ボルト接合による取付が容易になり、金属製波形板１と形鋼２とを密着させることができる。なお、端部が閉塞された金属製波形板１として、図７（ａ），（ｂ），（ｃ）に示すような端部の波側板１ａまたは波頂面板１ｂを折り曲げ加工して端部下面が波底面板１ｄと同じレベルになるように閉塞した各種形態の金属製波形板１を使用することができると共に、波頂面板１ｂにトンネル長手方向に連続する下面側に突出する補強リブ１ｃを形成してもよい。前記のように端部が閉塞された金属製波形板１を使用すると端部閉塞板１７を省略することができ、経済的に施工ができる。
【００３２】
また、形鋼２と金属板製天井板１とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞１５からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。
【００３３】
前記実施形態のように、金属板製波形天板１の折り曲げ部（波溝長手方向または波凸部長手方向）をトンネル長手方向に設置することで、通気洞１５を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板１の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。これらの効果を高めるために、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板１の凸部（または凹部）をトンネル長手方向に線状に配置すると良い。
【００３４】
耐火被覆としては、パンチングメタルとセラミックファイバーを毛布状に整形したブランケットタイプや、珪酸カルシウムやセラミック製のボードタイプや、蛭石を混入したセメントを吹き付ける吹き付けタイプがあり、これらを適宜選択して、金属製波形板１のトンネル内面側または両面に設けたり、形鋼２の全面を耐火被覆すると良い。
【００３５】
トンネル内天井板３を構成する部材として、ステンレスのような耐食性能をあわせもつ金属を用いることにより、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる。
【００３６】
本発明を既設のトンネルに実施する場合には、図６に示すように、既設のトンネル内壁に鋼製等の天井支持部４をアンカーボルト等により固定し、その天井支持部４に形鋼２を架設するようにすれば良い。その他の構成は、前記実施形態と同様であるので、同様な部分には、同様な符号を付して説明を省略する。
【００３７】
金属製波形板１の断面波形形状としては、図８（ａ）（ｂ）に示すように、間隔をおいたほぼ鋭角三角形状の波形状あるいは台形形状、あるいは（ｃ）に示すように円弧状凹凸が連続した屈曲波形でもよく、（ｄ）に示す実施形態のように、台形状凹凸部がほぼ連続した屈折波形形状でもよい。
【００３８】
前記実施形態のように、トンネル内空側に対向するように突出する天井支持部に、一対の断面溝形の形鋼が架設されていると共にこれらの形鋼のウエブ相互が重合するように配置されて、各形鋼のウエブ相互がボルト・ナットにより接合されていると、天井支持部において隣り合う形鋼相互のウエブを密着させて形鋼相互間をボルト・ナットによる簡単な手段により閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができ、また、ボルト・ナットにより接合されていることから、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【発明の効果】
本発明は以上の構成であるので、次のような効果を有している。
【００３９】
第１〜第３発明によると、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するので、天井の軽量化を図ることができるとともに、トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属を用いるので、断熱材仕様の低減が可能となる。さらに、コンクリート製の天井板に比べて薄くできるため、通気洞の面積を大きくすることができ、トンネル換気効率の向上や維持管理業務の軽減が可能となり、また、軽量であるので、天井支持部およびトンネル覆工への荷重付加を軽減でき、新設のトンネルまたは既設のトンネルにも経済的に設置することができる。
【００４０】
第４発明によると、トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されているので、天井支持部において隣り合う形鋼相互を密着させて形鋼相互間を閉塞させることができると共に、複合梁を構成して梁剛性を高めることができ、トンネル内天井板の剛性を高め、通気洞あるいは下側のトンネル内空側から風圧荷重が作用してもトンネル長手方向に分散させて支持させることができる。また、ボルト・ナットにより接合した場合は、組み立て分解も容易で、設置作業および補修作業の現場作業も容易に、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【００４１】
第２および第３発明によると、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部に、単に、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板をトンネル内壁および天井板側に密着するように設けるだけで、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間を簡単に閉塞することができる。
【００４２】
第１発明のように、金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板を使用すると、予め、端部が閉塞された金属製波形板であるので、形鋼と金属製波形板とのすき間をなくすことができるため、上部の通気洞からの空気の漏れ出しが抑制され、換気効率が高くなり、換気設備や換気のためのランニングコストを削減できる。また、耐火被覆する場合でも容易に経済的に被覆することができる。
【００４３】
第５発明によると、トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられているので、さらに、運搬設置作業および補修作業の現場作業も簡素化して、短工期で低コストで設置あるいは補修することができる。
【００４４】
第６発明によると、前記金属製波形板の波溝長手方向がトンネル長手方向に向くように配置されているので、通気洞を流れる空気と同じ方向となり、金属製波形板の表面での渦の発生を抑制でき、空気抵抗が軽減できるため、換気効率が高くなる。また、トンネル長手方向に直列に隣り合う金属板製波形天板１の凸部（波頂部）（または凹部の波溝部）をトンネル長手方向に線状に配置することもできるため、前記の効果を一層高めることができる。
【００４５】
第７発明によると、前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されているので、耐火性能を高めた耐熱性に優れたトンネル内天井構造とすることができると共に、耐熱性に優れた金属材料を使用しているので、耐火材料を被覆する場合でも、その厚さを薄く軽量にすることができる。
【００４６】
第８発明によると、トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられているので、塗装を省略したり、塗装の塗替え期間を長くすることができるため、塗装の塗替え等の維持管理が低減できる耐熱性に優れたトンネル内天井構造となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係る耐熱性に優れたトンネル内天井構造を示す縦断正面図である。
【図２】 図１の縦断側面図である。
【図３】 トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部開放型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図４】 波溝長手方向の端部が閉塞された金属製波形板を使用した場合の図２に相当する縦断側面図である。
【図５】 トンネル長手方向に間隔をおいて架設される形鋼と、各形鋼に端部閉塞型の金属板製波形を架設されてユニット化される状態の一部を示すと共に、トンネル長手方向に隣り合う形鋼相互の固定状態を示す斜視図である。
【図６】 既設のトンネル内壁に鋼製等の支持部をアンカーボルト等により固定する場合の実施形態を示す縦断正面図である。
【図７】 （ａ）〜（ｃ）は、金属製波形板における端部閉塞部の各種形態を示す斜視図である。
【図８】 （ａ）〜（ｄ）は、金属製波形板の各種波形形態を示す断面図である。
【図９】 金属製波形板と形鋼によりユニット化する場合の一形態を示すものであって、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図である。
【図１０】 鋼材の高温強度（降伏点）の比較の模式図である。
【図１１】 耐力の温度依存性比較図である。
【符号の説明】
１ 金属製波形板
１ａ 波側板
１ｂ 波頂面板
１ｃ 補強リブ
１ｄ 波底面板
２ 形鋼
３ トンネル内天井板
４ 天井支持部
５ ボルトまたはアンカーボルト
６ 下部フランジ
７ ウエブ
８ ボルト
９ トンネル覆工
１０ 上フランジ
１１ 隅部閉塞板
１２ トンネル内壁面
１３ 端部溝部
１４ ボルトまたはアンカーボルト
１５ 通気洞
１６ トンネル内空側
１７ 端部閉塞板
Claims (8)
- トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、前記金属製波形板の波形方向と直角方向の端部が閉塞加工されて閉塞された金属製波形板とされていることを特徴とする耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- トンネル内の上部に通気洞を形成するために設置されるトンネル内天井板を用いたトンネル内天井構造において、波形に折り曲げ加工した金属製波形板とこれを取付けて支持する形鋼によりトンネル内天井板を形成するとともに、前記トンネル内天井板の材料として、耐熱性金属が用いられ、トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- トンネル長手方向に直角な左右両端部におけるトンネル内天井板とトンネル内壁面とのなす隅部には、トンネル長手方向に延長する隅部閉塞板がトンネル内壁および天井板側に密着するように設けられて、トンネル内天井板隅部とトンネル内壁面との間が閉塞されていることを特徴とする請求項１に記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- トンネル内壁上部におけるトンネル長手方向に直角な左右両側に、トンネル長手方向に間隔を置くと共にトンネル内空側に対向するように天井支持部が設けられ、トンネル長手方向に間隔を置く前記左右両側の各天井支持部に渡って前記形鋼が架設され、かつトンネル長手方向に間隔を置く形鋼に渡って金属製波形板が架設固定され、さらにトンネル長手方向に直列に隣り合う金属製波形板の端部を架設固定している形鋼相互が接合されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- トンネル長手方向に間隔を置く一対の形鋼を備えていると共にこれら形鋼に渡って金属製波形板を架設固定して予めユニット化されたトンネル内天井板が用いられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- 前記金属製波形板の波溝長手方向がトンネル長手方向に向くように配置されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- 前記トンネル内天井板に耐火材料が被覆されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
- 前記トンネル内天井板を構成する材料として、耐食性能を有する金属材料が用いられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の耐熱性に優れたトンネル内天井構造。
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