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繊維補強鉄筋コンクリートセグメントの構造性能評価

三桶 達夫*1・福浦 尚之*1・丸屋 剛*1・堀口 賢一*1・西田 与志雄*2・服部 佳文*3

シールドトンネルに用いる鉄筋コンクリート製セグメント(以下「RCセグメント」という。)は,近年,コストダウンの観点から,薄肉化・幅広化の傾向にある。その一方で,セグメントの組立時に発生するひび割れ・欠けが問題となっているが,RCセグメントに鋼繊維・有機繊維を混入することでこれらに対する抵抗性が向上することが知られており,さらに,繊維補強コンクリートの架橋効果による引張応力の分担作用を有効利用し,曲げ・せん断耐力を向上させることが期待される。本報告は,シールドトンネルのセグメントに繊維補強RCセグメントを合理的に適用するため,引張軟化曲線を求めるための要素試験および部材実験結果に基づき構築した構造設計手法について取りまとめたものである。

キーワード:  シールドセグメント,繊維補強コンクリート,鋼繊維,有機繊維,引張軟化曲線

*1 技術センター 土木技術研究所 土木構工法研究室
*2 土木本部 土木技術部 都市土木技術室
*3 土木本部 土木設計部 陸上第二設計室

Evaluation of Structural Performance of Shield Segment Constructed of Reinforced Concrete with Fibers

Tatsuo MIOKE*1, Naoyuki FUKUURA*1, Tsuyoshi MARUYA*1, Kenichi HORIGUCHI*1, Yoshio NISHIDA*2 and Yoshifumi HATTORI*3

Recently, reinforced concrete segments (RC segments) of shielded tunnel are required to be wide and thin in terms of reducing construction cost. On the other hand, RC segments have some problems which are occurrence of cracks and dropping out of concrete chips under construction. Reinforced concrete segment with steel fiber and hybrid fiber is suitable for preventing such problems because of tension stress transfer of fibers across cracks. This bridging effect of fibers is also expected to strengthen bearing capacity for flexure and shear. Based on tension softening relation examined from bending tests and loading test results of full-scale segment pieces and beams, design method of fiber reinforced concrete segment is presented in this paper.

Keywords:  shield segment, reinforced concrete with fibers, steel fiber, organic fiber, tension softening curve

*1 Civil Structure and Material Research Section, Civil Engineering Research Institute, Technology Center
*2 Urban Civil Engineering Section, Civil Engineering Technology Promotion Department, Civil Engineering Division
*3 Industrial Facility Design Section, Design Department, Civil Engineering Division