JP2004294235A

JP2004294235A - Loading test method for ground anchor and testing apparatus therefor

Info

Publication number: JP2004294235A
Application number: JP2003086208A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Sueyoshi; 達郎末吉; Kazuo Tani; 和夫谷
Original assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Current assignee: Raito Kogyo Co Ltd
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21
Anticipated expiration: 2023-03-26
Also published as: JP3928956B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a loading test method excellent in the rapidity or economical efficiency of a test and capable of easily grasping the capacity of a ground anchor by employing a fast loading test method as a loading test for the ground anchor, and a testing apparatus therefor. SOLUTION: A tension release device 12 and an elastomer 10 are separated by operating the tension release device 12 and the tension of the elastomer 10 is transmitted to an anchor free length part 3A as the impact loading in the tensile direction of the ground anchor through an extensible material 7 but a loading time is made long by the elasticity of the anchor tendon free length part 3A and transmitted to an anchor body 3B as fast loading. The capacity of the ground anchor is grasped by measuring the quantity of displacement, acceleration and tension of the rapidly loaded anchor and the pressure applied to a center hole jack 9. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面の安定や落石防護などに使用されるグラウンドアンカーの載荷試験方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地山や各種の土木工事に伴う法面、あるいはトンネル等の坑道では、地盤、岩盤の安定化を図る目的でグラウンドアンカーが広く使用されている。グラウンドアンカーは、あらかじめ削孔機等の便宜手段により地盤や岩盤に穿設された孔内に挿入され、その空隙部分にセメントミルク、合成樹脂等の定着用充填材（グラウト）を注入して固化させることにより、周辺地盤との一体化を図るものである。グラウンドアンカーの施工においては、定着用充填材が孔内に隙間なく密実状態に充填された場合に所要の定着力が発現することを前提として設計されていることから、施工管理上でのその確認手段としては、充填作業が完了した後、定着用充填材が所定の強度に達した時点で、多数本のアンカーの一部に対して品質保証試験を行うことにより、アンカーの定着力を評価している。
【０００３】
従来、アンカーにおける定着力の確認試験は、露出したアンカーの頭部あるいはその延長部材を中心部分に挿通可能な構造のジャッキ（センターホール型油圧ジャッキ）と、そのジャッキを定位置に据えるためのジャッキ支持台（ラムチェアー）とを使用し、これにロードセル等の荷重測定器を組み合わせ、アンカーに外部から所定の荷重（引張力）を負荷する静的載荷試験方法が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
他方、杭の載荷試験方法としては、杭頭に対し、反力装置によって杭の圧縮方向に荷重を持続的に与える静的載荷試験と共に、大きな衝撃を瞬間的に与える動的載荷試験（衝撃載荷試験、急速載荷試験）が採用されている。後者の動的載荷試験のうち急速載荷試験は、静的載荷試験に比べて試験の迅速性や経済性に優れており、代表的なものとしてスタナミック試験（ＳＴＡＴＮＡＭＩＣＴＥＳＴ）が知られている。ここでスタナミック試験とは、杭頭に設置されたピストン内で燃焼剤を爆発的に燃焼させ、発生するガス圧で反力マスを打ち上げ、これによる反力を載荷荷重とする急速載荷試験である。この急速載荷試験の利点としては、静的載荷試験に比べて１本の杭に必要な試験時間が短く、反力杭や反力梁等の設備が不要で、かつ載荷時間が衝撃載荷試験よりも約１０倍と長いため静的載荷に近い挙動を得ることができ、杭の静的支持力を非破壊で容易に推定できる。
【０００５】
【非特許文献】
土質工学会編「グラウンドアンカー設計・施工基準」
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グラウンドアンカーの静的載荷試験は、試験時間の長さ、試験方法の煩雑さ及びそれらに伴う施工費の高コスト化が問題となっている。そのため、グラウンドアンカーの静的載荷試験のうち、正確な性能を把握することができる繰り返し載荷方式を行っているのは、アンカー全数のうち３本以上かつ全数の５％以上であり、他のアンカーは簡易な１サイクルの試験となっている。したがって、全アンカーの正確な性能試験が行われないという問題点がある。
【０００７】
一方、杭の急速載荷試験は静的載荷試験に比べ迅速性や経済性に優れているが、大型の載荷装置が必要であること等により小型の試験装置の製作が困難である。したがって、杭よりも小規模の構造体であるアンカーに利用されず、かつ引張り方向の試験には採用できないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、アンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することによって、試験の迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる載荷試験方法及びその装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の急速載荷を与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１０】
（作用効果）
本発明では、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用しているので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００１１】
したがって、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００１２】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換するようにする、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１３】
（作用効果）
本発明では、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用しているので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００１４】
また急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、本発明では測定対象のグラウンドアンカーのアンカー自由長部を衝撃緩衝手段として利用しているので、スタナミック試験の燃焼ピストン、シリンダー、反力マス等のような大掛かりの装置を必要としない。
【００１５】
したがって、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００１６】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１７】
（作用効果）
急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、アンカー自由長部が短く所定の載荷時間を得ることができない場合には衝撃載荷を急速載荷に変換することができない。このような場合に衝撃緩衝手段を介して衝撃載荷を与えることにより急速載荷試験を行うことができる。
【００１８】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換する、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置である。
【００１９】
（作用効果）
請求項４記載の発明により、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することが可能なので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００２０】
また急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、本発明では測定対象のアンカーのアンカー自由長部を衝撃緩衝手段として利用しているので、スタナミック試験の燃焼ピストン、シリンダー、反力マス等のような大掛かりの装置を必要としない。
【００２１】
したがって、本発明により、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００２２】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置である。
【００２３】
（作用効果）
急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、アンカー自由長部が短く所定の載荷時間を得ることができない場合には衝撃載荷を急速載荷に変換することができない。このような場合に、請求項５記載の発明により、衝撃緩衝手段を介して衝撃載荷を与えることにより急速載荷試験を行うことができる。
【００２４】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、グラウンドアンカーのアンカー頭部又は衝撃緩衝手段に対して衝撃を加える装置であって、
グラウンドアンカーの引張り方向に衝撃を与える、
ことを特徴とする衝撃載荷装置である。
【００２５】
（作用効果）
本発明により、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、解析方法、試験装置、試験方法に分けて説明する。
＜解析方法＞
本発明の理解を深めるために、予めグラウンドアンカーの急速載荷試験の解析方法について説明する。
【００２７】
本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験方法は、グラウンドアンカーのアンカー頭部に引張り方向の急速載荷を与え、アンカーの性状を確認する試験方法である。この試験方法は、載荷の全抵抗は静的抵抗（Ｒ_ｗ）成分と動的抵抗（Ｒ_ｖ）成分の合計であるという理論に基づき、動的抵抗（Ｒ_ｖ）を算出することで、静的載荷試験で得られるのと同等の静的抵抗を導き出すものである。なお、急速載荷試験は、杭の鉛直載荷試験で用いられており、アンカーの場合と基本的な理論は同じである。しかし、以下で詳述するように、アンカーと杭の場合では、それぞれの構造や応力メカニズム、載荷方法が異なっている。
【００２８】
杭の急速載荷試験の場合では、試験結果から静的な杭頭荷重と変位との関係を推定するが、そのための主な解析手法には、簡易解釈法、一質点系モデルによる方法（除荷点法）、一次元波動解析による方法、ＦＥＭ解析による方法がある。これら解析手法のうち、比較的簡単な計算により行うことができ、解析者の熟練度に関係なく解析を行うことができる等の理由から、一質点系モデルによる方法（除荷点法）が多く使用されている。一質点系モデルによる方法（除荷点法）の原理としては、図１に示すように、杭を一質点型の剛体と仮定し、質量、ダッシュポット、バネを有する一自由度系の運動として解析するものである。そして、特徴は、杭頭に作用する荷重を慣性抵抗、静的抵抗及び動的抵抗に分離することで、静的抵抗力を推定できることである。
【００２９】
図１のように示すように、杭の場合の一質点系の解析モデルでは、杭に与えた載荷荷重（Ｆ_{ｒａｐｉｄ}）は、地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）と、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）及び杭の慣性抵抗（Ｒ_ａ）との合計と等しくなる。これらのうち、地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）はバネ定数（Ｋ）とし、他方、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）は減衰抵抗（Ｃ）とすることができる。また、杭の慣性抵抗（Ｒ_ａ）は、杭の質量をＭとしたときに、Ｍα（α：加速度）と置き換えることができる。この杭の場合の一質点系の解析モデルを数式に表すと、
Ｆ_{ｒａｐｉｄ} ＝Ｒ_ｗ＋Ｒ_ｖ＋Ｒ_ａ …（１）
ここに、
Ｆ_{ｒａｐｉｄ}：載荷荷重
Ｒ_ｗ：地盤の静的抵抗
Ｒ_ｖ：地盤の動的抵抗
Ｒ_ａ：杭の慣性抵抗（＝Ｍα）
Ｒ_ｓｏｉｌ：地盤の静的抵抗と地盤の動的抵抗の合計
となる。
ここで、図１６に載荷荷重（Ｆ_{ｒａｐｉｄ}）、地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）、杭の慣性抵抗（Ｒ_ａ）、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）及び静的抵抗（Ｒ_ｗ）の関係を示す。
【００３０】
一方、アンカーに一質点系の解析モデルを適用する場合には、図２のようになる。図１との差異としては、引張り方向に載荷荷重が与えられていること、杭がアンカー体に置換されていることである。このアンカーの場合の一質点系の解析モデルを数式の表すと、
Ｆ_{ｒａｐｉｄ} ＝Ｒ_ｗ＋Ｒ_ｖ＋Ｒ_ａ …（２）
Ｆ_{ｒａｐｉｄ}＝Ｒ_ｓｏｉｌ＋Ｒ_ａ…（２）´
ここに、
Ｆ_{ｒａｐｉｄ} ：載荷荷重
Ｒ_ｗ：地盤の静的抵抗
Ｒ_ｖ：地盤の動的抵抗
Ｒ_ａ：アンカー体の慣性抵抗（＝Ｍα）
Ｒ_ｓｏｉｌ：地盤の静的抵抗と地盤の動的抵抗の合計
となる。
ここで、杭の場合と異なる点は、引張り方向に載荷荷重が与えられていること、及び杭がアンカー体に置換されていることである。しかしながら、アンカー体自体は杭と同様に剛体と仮定することができるため、アンカー自由長部のバネ成分を除いた変位は杭と同様の解析を行うことができる。
【００３１】
具体的には、アンカー頭部に衝撃載荷を与えることで、グラウンドアンカーのアンカー自由長部をバネとして利用し、０．１〜数秒程度の急速載荷荷重をアンカー体に与える。あるいはアンカー頭部に急速載荷荷重を与え、アンカー体に急速載荷を伝える。そして、試験における、載荷時の荷重、変位量、速度、加速度のデータからアンカー体の慣性抵抗（Ｒ_ａ）、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）成分を差し引き、アンカー体に働く静的抵抗（Ｒ_ｗ）を導き出す。その結果、アンカーに与えられる静的荷重と変位との関係を推定することができる。
【００３２】
＜試験装置＞
本発明に係るアンカーの急速載荷試験装置を説明する。当該急速載荷試験装置は、アンカー頭部に衝撃載荷を与える衝撃載荷装置と、載荷時の荷重、変位量、速度、加速度のデータを測定する手段と、さらに所定の場合、衝撃載荷を急速載荷に変換する衝撃緩衝手段を備えている。以下にこれらについて詳述する。
【００３３】
まず、本発明に係る載荷装置としては、スタナミック試験のように火薬の燃焼によるガス圧を利用するもの、圧縮された空気の膨張圧を利用するもの、圧縮された弾性体（例えばバネ等）の弾性力を利用するもの、高吐出型油圧ユニットを採用した油圧による揚力を利用するもの等が考えられる。これらの中で、弾性体の弾性力を利用するもの及び高吐出型油圧ユニットを採用した油圧による揚力を利用するものが、荷重の大きさを容易に管理することができ、また小型化できることから、載荷装置として好ましい。これらを用いることにより、静的載荷試験に比べて試験作業効率が改善されるため、簡易で迅速かつ正確な急速又は衝撃載荷を行うことができる。
【００３４】
ここで、高吐出型油圧ユニットを採用した載荷装置については、載荷時間は０．１〜数秒程度であるため、急速載荷装置として用いることが可能である。
【００３５】
これに対して、圧縮された弾性体を備えた載荷装置については、載荷時間は０．１秒未満、すなわち衝撃載荷であるため、衝撃載荷装置として用いることが可能である。
【００３６】
以下に、まず、載荷装置として高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の一実施の形態を説明する。
【００３７】
（急速載荷装置）
図３、及び図４に示すように、地盤又は構造体Ｇの上部には、アンカープレート２を設置されている。ＰＣ鋼棒等で構成されたグラウンドアンカーのアンカーテンドン３に、このテンドン３が張る程度まで適度な緊張（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を与えた後、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。
【００３８】
そして、アンカーテンドン３には、荷重計６が取り付けられている。取り付けは、例えば、アンカーテンドン３の有する雄ネジ部分（図示せず）と荷重計６が有する下方の雌ネジ部分（図示せず）とを螺着すればよい。同様にして、この荷重計６が有する上方の雌ネジ（図示せず）を介して、ＰＣ鋼棒等の延長材７が取り付けてある。一方、アンカープレート２の上には、ラムチェアー８が設置され、さらにこのラムチェアー８の上にセンターホールジャッキ９が設置されている。
【００３９】
このセンターホールジャッキ９には、後述する圧力測定センサー１７を介して、油圧ホース１６が取り付けられている。そして、油圧ホース１６は電磁バルブ２４に取り付けられており、当該電磁バルブ２４は油圧制御装置２５により制御され、この油圧制御装置２５によりバルブの開放が調整されセンターホールジャッキ９のピストン９の上昇・下降の調整を行う。また、電磁バルブ２４には、送り側油圧ホース２６及び戻し側油圧ホース２７が取り付けられており、これら送り側油圧ホース２６及び戻し側油圧ホース２７は、高吐出型油圧ユニット２８に接続されている。
【００４０】
高吐出型油圧ユニット２８、油圧制御装置２５及び電磁バルブ２４を採用するのは、以下のような理由によるものである。一般的な油圧ジャッキを加力装置として使用した場合、例えば、設計荷重３００ｋＮ、自由長５．０ｍ程度のアンカーで最大試験荷重に到達するのに、約３０秒かかり、載荷速度を満足できない。また決められら荷重で、瞬時に除荷することが難しい。そこで、まず、載荷速度についてであるが、載荷時間は油圧ユニットの吐出量とジャッキの受圧面積に左右されるため、吐出量の多い高吐出型油圧ユニット２８と受圧面積の小さいセンターホールジャッキ９を用いることで、所定の載荷速度を得ることができ、数秒で載荷が可能となっている。また、油圧制御装置２５により制御された電磁バルブ２４を油圧の送り側に設置することでバルブを瞬時に解放し、荷重を０にする、すなわち除荷を可能としている。
【００４１】
（衝撃載荷装置）
次に、以下に、本発明に係る衝撃載荷装置の一実施の形態である弾性体の弾性力を利用する装置を説明する。
【００４２】
上記の急速載荷装置と同様に、図５、及び図６に示すように、地盤又は構造体Ｇの上部には、アンカープレート２を設置されている。ＰＣ鋼棒等で構成されたグラウンドアンカーのアンカーテンドン３に、このテンドン３が張る程度まで適度な緊張（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を与えた後、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。
【００４３】
そして、アンカーテンドン３には、荷重計６が取り付けられている。取り付けは、例えば、アンカーテンドン３の有する雄ネジ部分（図示せず）と荷重計６が有する下方の雌ネジ部分（図示せず）とを螺着すればよい。同様にして、この荷重計６が有する上方の雌ネジ（図示せず）を介して、ＰＣ鋼棒等の延長材７が取り付けてある。一方、アンカープレート２の上には、ラムチェアー８が設置され、さらにこのラムチェアー８の上方にセンターホールジャッキ９が設置されている。
【００４４】
ここで、衝撃載荷試験装置についてであるが、このセンターホールジャッキ９の上部と下部には、当該センターホールジャッキ９を上下から挟み込むように弾性体１０、弾性体定着部材１１及び張力解除装置１２が取り付けられている。すなわち、これら弾性体１０、弾性体定着部材１１及び張力解除装置１２によって、衝撃載荷装置が構成されている。
【００４５】
弾性体１０としては、アンカー頭部に衝撃載荷を加えられる程度の張力を蓄えられる部材であればよく、例えばＰＣ鋼材等が考えられる。また、弾性体１０の下端には、後述する張力解除装置１２の回転部材３１に係止するために、この弾性体１０の断面よりも大きい筒状の嵌合部材３５が取付けられている。そして、弾性体１０の上端部若しくは上側部と下端部とは、それぞれ、センターホールジャッキ９のピストン９Ａ上端に設けられた弾性体定着部材１１及びジャッキ下部に設置された張力解除装置１２とに取り付けられている。また、弾性体１０と弾性体定着部材１１とは、ボルトによる螺着や溶着等によって取り付けられている。また、弾性体１０の下端には、この弾性体１０の断面よりも大きい筒状の嵌合部材３５が取り付けられており、当該嵌合部材３５により弾性体１０の下端が、後述する張力解除装置１２の回転部材３１に係止されている。弾性体１０の設置本数は、グラウンドアンカーに与える載荷荷重によるものであり、図７においては、４本の場合を示している。しかし、場合によっては、４本以下でも、あるいは４本以上であってもよい。
【００４６】
なお、弾性体定着部材１１の上方には支圧板２９が設けられており、この支圧板２９の上面には、加速度計２１が設置されている。しかしながら、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００４７】
ここで、張力解除装置１２とは、弾性体１０を着脱自在にする装置のことをいう。この張力解除装置１２については、図７（１）に平面図、図７（２）に正面図、図７（３）にＡ−Ａ断面図を、また図８（２）には、図８（１）の一点鎖線で囲んだ部分の構成を説明する図を示した。
【００４８】
張力解除装置１２は、中心部に円状の穴を形成した円盤状の部材で、かつこの内周面に係止片３１Ｄと外周面に突起片３１Ｃを有した回転部材３１と、当該回転部材３１と略同形状で、この回転部材３１を上方及び下方から挟み込む、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３と、ピストン３４Ａを有するジャッキ部３４を備えている。
【００４９】
回転部材３１の内周面には、上方及び下方に突出して第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３のそれぞれの内周面に係止し、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３の内周面に摺接しながら回転するための係止片３１Ｄが形成されている。
【００５０】
ジャッキ部３４は、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３とに、ボルト等による螺着又は溶着により取付けられている。ジャッキ部３４は、図示しない油圧ユニット等に接続されており、油圧等によりピストン３４Ａを伸長させることが可能である。ここで、ピストン３４Ａを伸長させ、回転部材３１の外周面に形成された突起片３１Ｃを押し出すことにより、この回転部材３１を矢印で示したＸの方向に、所定の長さ分だけ回転させることができる。
【００５１】
なお、第１の挟持部材３２の下部及び回転部材３１の上部並びに回転部材３１の下部及び第２の挟持部材３３の上部には、図示しないボール（鋼球）の移動を可能にするボール案内溝３２Ａ、３１Ａ、３３Ａが形成されており、弾性体１０の引張力とセンターホールジャッキ９の揚力の反力等により、回転部材３１の回転に作用する摩擦抵抗を、これらの案内溝を図示しないボールが移動することにより、軽減している。
【００５２】
また、回転部材３１には、４箇所、弾性体１０を貫通させるための貫通孔３１Ｅが穿設されている。貫通孔３１Ｅの大きさ及び形状としては、弾性体１０の下端に取り付けられた嵌合部材３５の形状にもよるが、例えば、図７に示すように、嵌合部材３５の形状が円筒状であれば、一方がこの嵌合部材３５よりも直径が大きい円（以下、大円部という。）と、他方が弾性体１０の断面形状よりも大きく嵌合部材３５よりも小さい直径を有する円（以下、小円部という）を備えた形状が考えられる。貫通孔３１Ｅの大円部では、嵌合部材３５が取り付けられた弾性体１０の着脱は自在である。したがって、この貫通孔３１Ｅの大円部を介して弾性体１０を取付け、弾性体１０を飛び出させることが可能となる。また、貫通孔３１Ｅの小円部では、センターホールジャッキ９の揚力により張力を与えられた弾性体１０を嵌合部材３５により、貫通孔３１Ｅの小円部の近傍の、回転部材３１の下部と係止させることができる。
【００５３】
また、第１の挟持部材３２には、貫通孔３１Ｅと同じ位置に４箇所、弾性体１０を貫通させるための貫通孔３２Ｅが穿設されている。貫通孔３２Ｅの大きさ及び形状としては、貫通孔３１Ｅよりも大きければよく、形状も図７に示すように、例えば、略小判形状にすることができる。
【００５４】
さらに、第２の挟持部材３３には、図８（２）に示すように、貫通孔３１Ｅと同じ位置に４箇所、貫通孔３１Ｅよりも大きい平面を有する凹部３３Ｅが形成されている。
【００５５】
なお、貫通孔３１Ｅ、貫通孔３２Ｅ及び凹部３３Ｅの穿設箇所は、係止する弾性体の本数によるものであるから、各４箇所に限られることはない。
【００５６】
（衝撃緩衝手段）
次に、衝撃緩衝手段について説明する。グラウンドアンカーなど自由長部を有するアンカーについては、衝撃載荷を急速載荷に変換する衝撃緩衝手段として、アンカー自由長部３Ａが用いられている。しかしながら、当該アンカー自由長部３Ａの長さが短く、載荷時間を０．１〜１．０秒程度まで延長できない場合、又は自由長部がない場合には、この衝撃緩衝手段を介すれば、急速載荷試験を行うことが可能となる。これらの場合、引張り方向の衝撃載荷は、衝撃緩衝手段により、載荷時間が長期化されて急速載荷に変換される。そして、この変換された急速載荷が、延長材７を介してアンカーのアンカー体に伝達される。したがって、自由長部が短い場合や自由長部がない各種アンカーでも、衝撃緩衝手段を介すれば、急速載荷試験を行うことができる。
【００５７】
ここで、この衝撃緩衝手段は、衝撃載荷装置との組み合わせで用いられるが、高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置と組み合わせてもよい。
【００５８】
衝撃緩衝手段としては、載荷時間を長期化し急速載荷に変換することができる部材なら何でもよいが、弾性体として圧縮バネやクッション材を用いることが好ましい。これらの設置箇所としては、図９（２）、（３）に示すように弾性体定着部材１１上部と支圧板２９下部との間に、圧縮バネ１３やクッション材１４等を嵌挿すればよい。また、高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置との組み合わせの場合には、圧縮バネ１３やクッション材１４等はピストン９Ａ上部と支圧板２９との間に嵌挿する（図示せず）。この衝撃緩衝手段の他の例としては、弾性体として板バネなどの各種バネ材、軟性樹脂、硬質樹脂等が考えられる。
【００５９】
（測定手段）
次に、測定手段について説明する。測定手段は、レーザー変位計２０、加速度計２１、圧力測定センサー１７と、図示しない信号ケーブルと、センサーからの信号を測定値として変換し、前記測定値を集積する図示しないコンピューターとを備えている。
【００６０】
各センサーの設置箇所としては、図３〜図６に示すように、レーザー変位計２０については、不動梁１９において、支圧板９の張り出した底面にレーザーが照射される位置に取付けられている。また、加速度計２１は支圧板２９の上面に設置されている。しかしながら、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。また、荷重計６は上記のとおりアンカーテンドン３と延長材５との間に螺着等させている。さらに、圧力測定センサー１７は、センターホールジャッキ９への送り出し側の油圧を測定するためのものであるから、図３や図５に示すように、センターホールジャッキ９と油圧ユニット１７の間か、センターホールジャッキ９と電磁バルブ２４との間に設ければよい。
【００６１】
これらレーザー変位計２０、加速度計２１及び荷重計６は、信号ケーブル（図示せず）、動歪測定器（図示せず）を介し、コンピューター（図示せず）に接続され、また圧力測定センサー１７は直接、コンピューターに接続されている。このことにより、コンピューターには、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値が集積される。なお、時間の計測については、図示しないコンピューターにより行われ、また、計測された加速度に計測された時間を乗ずることで速度が算出される。
【００６２】
＜試験方法＞
（急速載荷装置を使用する場合）
本発明に係るアンカーの急速載荷試験において、載荷装置として高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置を用いた場合の試験方法を説明する。まず、図３に示すように、高吐出型油圧ユニット２８を操作することにより、油圧を送り側油圧ホース２６を介して、電磁バルブ２４へ送り出す。初期荷重（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を負荷する段階では、電磁バルブ２４は開かれているので、油圧ホース１６を介してセンターホールジャッキ９に油圧が送られ、図６（２）に示すように、ピストン９Ａを上昇させる。そして、図６（３）に示すように、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。このとき、電磁バルブ２４を閉じておく。
【００６３】
その後、高吐出型油圧ユニット２８を操作することにより、油圧を送り側油圧ホース２６を介して、電磁バルブ２４へ送り出す。高吐出型油圧ユニット２８により、急速載荷に必要な試験荷重に達した後に、電磁バルブ２４を解放し、図６（４）に示すように、一気にセンターホールジャッキ９に油圧を送り出し、ピストン９Ａを伸張させる。センターホールジャッキ９のピストン９Ａを上昇させると、延長材７が支圧板２９とナット１８により圧着されているため、ピストン９Ａの揚力がアンカー引張り方向の急速載荷として延長材７を介してアンカーテンドン３に伝達され、最終的にアンカー体３Ｂに伝えられる。
【００６４】
ここで、圧力測定センサー１７は、油圧制御装置２５と図示しない信号ケーブルを介して接続されているので、この圧力測定センサー１７により、所定の油圧以上を検出したとき、すなわち、急速載荷がアンカーテンドン３に与えられたときは、その圧力測定センサー１７の信号が油圧制御装置２５に送信され、油圧制御装置２５により、電磁バルブ２４が閉じられ、戻し側油圧ホース２７により、高吐出型油圧ユニット２８に油圧が戻される。このことによって、図６（５）に示すように、ピストン９Ａが下降していくことになる。
【００６５】
なお、試験の際には、図３に示す不動梁１９に設置されたレーザー変位計２０により、アンカーの上下振動の変位が計測される。またアンカーテンドン３と延長材７との間に螺着した荷重計６によって、アンカーにかかる荷重が計測される。さらに支圧板２９に設置した加速度計２１により、アンカーの上下振動の加速度が計測される。なお、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００６６】
これらのうち、レーザー変位計２０、荷重計６、加速度計２１により検出された信号は図示しない動歪測定器を介し、コンピューターに送信される。また、圧力測定センサー１７により検出された信号は、直接、コンピューターに送信される。これらの信号は、コンピューターにより、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値として変換され、当該コンピューターに測定結果として集積される。
【００６７】
（衝撃載荷装置を使用する場合）
本発明に係るアンカーの急速載荷試験において、載荷装置として衝撃載荷装置の一実施の形態である弾性体の弾性力を利用する装置を用いた場合の試験方法を説明する。
【００６８】
まず、図５に示すように、油圧ユニット１５を操作することにより、センターホールジャッキ９のピストン９Ａを伸張させる。センターホールジャッキ９Ａは油圧ホース１６を介して油圧ユニット１５に接続されているが、弾性体１０に与えられた張力を油圧として計測するため油圧ユニット１５と油圧ホース１６との間に圧力計測センサー１７が嵌挿されている。したがって、弾性体１０の張力は油圧を計測することで管理される。
【００６９】
図１１（２）に示すように、センターホールジャッキ９のピストン９Ａを上昇させると、それに伴って弾性体１０が伸長し、弾性体１０の張力が蓄積される。
【００７０】
センターホールジャッキ９の揚力によって、アンカー頭部に加える衝撃載荷に応じた所定の張力（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）が与えられた後、図１１（３）に示すように、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。
【００７１】
その後、図示しない油圧ユニット等により、図７（１）に示す、ジャッキ３４のピストン３４Ａを伸張させて、回転部材３１の突起片３１Ａを押し出し、回転部材３１を矢印で示したＸ方向に回転させる。このことによって、図７（１）に示すように、貫通孔３１Ｅの小円部に位置し、嵌合部材３５を介して貫通孔３１Ｅの小円部の近傍の、回転部材３１の下部と係止していた弾性体１０は、貫通孔３１Ｅの大円部に実質的にスライドすることによって、係止状態が解除され図１１（４）に示すように、上方に飛び出す。
【００７２】
そして、弾性体１０の張力が解放されるが、延長材７が弾性体定着部材１１及び支圧板２９とナット１８により圧着されているため、弾性体１０の張力がアンカー引張り方向の衝撃載荷として延長材７を介してアンカー自由長部３Ａに伝達される。そしてアンカー自由長部３Ａに加えられた衝撃載荷は、アンカーテンドン自由長部３Ａの弾性により載荷時間が長期化し、急速載荷としてアンカー体３Ｂに伝達される。
【００７３】
その際、図５に示す不動梁１９に設置されたレーザー変位計２０により、アンカーの上下振動の変位が計測される。またアンカーテンドン３と延長材７との間に螺着した荷重計６によって、アンカーにかかる荷重が計測される。さらに支圧板２９に設置した加速度計２１により、アンカーの上下振動の加速度が計測される。なお、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００７４】
これらのうち、レーザー変位計２０、荷重計６、加速度計２１により検出された信号は図示しない動歪測定器を介し、コンピューターに送信される。また、圧力測定センサー１７により検出された信号は、直接、コンピューターに送信される。これらの信号は、コンピューターにより、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値として変換され、当該コンピューターに測定結果として集積される。
【００７５】
【実施例】
グラウンドアンカーにおける急速載荷試験が，繰返し載荷方式の静的載荷試験と同様の評価ができることを確認することを目的として、急速載荷試験と静的載荷試験とを同条件で行った。
【００７６】
（載荷装置）
急速載荷試験の急速載荷装置としては、以下の装置を使用した。載荷装置は図３に示したようにアンカー緊張用ジャッキシステムに油圧制御装置を付加したシステムである。この装置は送り側の油圧を圧力制御センサー２２で感知し，油圧制御装置２５において設定した油圧に届いた時点でリリーフバルブから油圧を解放できるという特徴がある。
【００７７】
この装置における載荷時間は高吐出型油圧ユニット２８の吐出量とジャッキ９の受圧面積に左右される。より大きな吐出量の油圧ユニットと受圧面積の小さなジャッキを用いることで最大の載荷速度を得ることができる。
【００７８】
ここで、主な装置として、センターホールジャッキ（最大緊張力：７００ｋＮ、受圧面積：１０４．７ｃｍ^２）、高吐出型油圧ユニット（最大吐出量：６．２Ｌ／ｍｉｎ、最大圧力：７０．０ＭＰａ）、油圧制御装置（最大設定荷重：１００．０Ｍｐａ）を使用した。
【００７９】
他方、静的載荷試験の載荷装置としては、油圧制御装置を除き同様である。
【００８０】
（計測機器及び測定項目）
急速載荷試験の計測機器としては、地盤工学会基準「杭の急速載荷試験方法（ＪＧＳ１８１５−２００２）」に従い、以下の機器を使用した。
【００８１】
【表１】

【００８２】
ここで、急速載荷試験における計測項目としては、載荷荷重、アンカー頭部の変位量を計測した。
【００８３】
他方、静的載荷試験の計測機器としては、地盤工学会基準「グラウンドアンカー設計・施工基準，同解説（ＪＧＳ４１０１−２０００）」に従い、以下の機器を使用した。
【００８４】
【表２】

【００８５】
ここで、静的載荷試験における計測項目としては、載荷荷重、アンカー頭部の変位量、反力対の沈下量を計測した。
【００８６】
（試験アンカー体及び載荷手法）
試験アンカー体は急速載荷試験および静的載荷試験とも全く同じＰＣ鋼棒（Ｄ３２）を使用した。また、試験アンカー体長としては、ｌａ＝５．０ｍを用意し、アンカー自由長をｌｆ＝１．０ｍとし、アンカー全長をＬ＝６．０ｍとした。
【００８７】
また、載荷手法としては、急速載荷試験においては、１本を想定の引き抜き荷重まで一気に載荷し、他方、静的載荷試験においては、載荷荷重を２０ｋＮづつ、試験アンカー体が引き抜けるまで載荷した。
【００８８】
なお、アンカー自由長がｌｆ＝１．０ｍとなっており、比較的長さは短いが、この試験では載荷装置として急速載荷装置である高吐出型油圧ユニットを用いているので、載荷時間の確保に関しては問題ない。
【００８９】
以下に、急速載荷試験の載荷手法（試験体１）、及び静的載荷試験の載荷手法（試験体２）を示す。
【００９０】
【表３】

【００９１】
（地盤状況、試験アンカーの配置）
急速載荷試験及び静的載荷試験を行う地盤状況について、ボーリングデータを図１２に示す。また、試験アンカーの配置については、地盤工学会基準では２．０ｍ以上離れると，それぞれのアンカー体は影響し合わないとされているため，各々のアンカー体の間隔を＠２．０ｍとした。
【００９２】
（試験データの整理）
試験データを、急速載荷試験，静的載荷試験ともに地盤工学会基準（グラウンドアンカー設計・施工基準：ＪＩＳ，杭の急速載荷試験方法：ＪＧＳ１８１５−２００２）に従って整理した。
【００９３】
その後、コンピューターに集積された、載荷荷重、変位、速度、加速度の各データに基づき、荷重−時間図、変位−時間図、速度−時間図、加速度−時間図を作成するとともに、荷重−変位量曲線を作成した。
【００９４】
（試験データの解釈）
今回は、一質点係モデルにおける除荷点法により試験データの解釈を行った。
【００９５】
アンカー体の慣性抵抗（Ｒ_ａ）を考慮した試験体１における荷重−変位量曲線を図１３に示す。今回の試験においては，載荷装置として急速載荷装置である高吐出型油圧ユニットを用いていおり、スタナミック試験に比べ載荷速度が０．１〜数秒程度と遅いことから，アンカー体の慣性抵抗（Ｒ_ａ）による影響はほとんどない。
【００９６】
ここで、図１３と計算式（２）より，載荷荷重（Ｆ_{ｒａｐｉｄ}）から地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）を引いたものが地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）となる。また、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）は次の式で表すことができる。
Ｒ_ｖ＝Ｃ・ｖ …（３）
ここに、
ｖ：速度
Ｃ：減衰定数
である。
【００９７】
地盤工学会基準においては，除荷点法により，減衰定数Ｃを定義している。除荷点法では載荷荷重（Ｆ_{ｒａｐｉｄ}）−変位曲線の最大変位点を除荷点と呼ぶ。除荷点では速度ｖ＝０であるため地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）＝０となり，地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）＝地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）となる。よって，除荷点に対応する地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）は，急速載荷試験における静的最大荷重（Ｒ_{ｗ（ｍａｘ）}）となる。
【００９８】
地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）が最大値（Ｒ_{ｓｏｉｌ（ｍａｘ）}）に達した速度をｖとすると，Ｒ_{ｓｏｉｌ（ｍａｘ）}とＲ_{ｗ（ｍａｘ）}の差が地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）と考えられる。これより次の式が得られる。
Ｃ＝｛Ｒ_{ｓｏｉｌ（ｍａｘ）}−Ｒ_{ｗ（ｍａｘ）}｝／ｖ …（４）
【００９９】
ここで、図１３に示す、アンカー体の慣性抵抗（Ｒａ）を考慮した試験体１における荷重−変位量曲線は、上述したように、アンカー体の慣性抵抗（Ｒａ）による影響はほとんどないため、地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）とみなすことができる。そして、計算式（４）で求めたＣの値と速度ｖを乗じて地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）を算出し、地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）から、地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）を求めることができる。この試験体１における地盤の動的抵抗（Ｆ_ｖ）より求めた地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）を図１４に示す。
【０１００】
図１４を見れば分かるように、地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）は、載荷荷重１００ｋＮ付近で、荷重／変位量の傾きが顕著に変化しており、載荷荷重１００ｋＮ付近以上では、傾きがなだらかになっている。このことは、載荷荷重０〜１００ｋＮ付近の間では、アンカー体の弾性領域であり、載荷荷重１００ｋＮ付近〜１３０ｋＮ付近（極限値）では、塑性領域であることを示している。
【０１０１】
次に、静的載荷試験を行った試験体２の荷重−変位線を図１５に示す。なお、図１５に示す折れ線は、各サイクルごとの最大載荷荷重を結んだ線である。ここで、静的載荷試験における地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）の極限値は、約１３０ｋＮであり、また、載荷荷重１００ｋＮ以上で、各サイクルごとの最大載荷荷重を結んだ線の傾きがなだらかになっている。これらのことから、載荷荷重０〜１００ｋＮ付近の間では、アンカー体の弾性領域であり、載荷荷重１００ｋＮ付近〜１３０ｋＮ付近（極限値）では、塑性領域であることが推定できる。
【０１０２】
図１４と図１５の比較により、急速載荷試験の結果と静的載荷試験の結果とを比較してみると、非常に相関が高いことが分かる。すなわち、アンカー体の弾性領域、塑性領域、極限値はほほ同じ値を示している。したがって、グラウンドアンカーにおける急速載荷試験が，繰返し載荷方式の静的載荷試験と同様の評価を行うことができることが分かった。
【０１０３】
したがって、繰返し載荷方式の静的載荷試験では、試験時間が約１時間かかったが、急速載荷試験では、一気に所定の荷重まで載荷するため試験時間が数秒で終了すること、さらに、繰返し載荷方式の静的載荷試験では、極限値を求めるのにアンカー体を完全に破壊することが必要であるのに対し、急速載荷試験では、非破壊状態でアンカー体の極限値を求めることができることを考慮すると、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる急速載荷試験の方が、利点が大きいことが分かる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、静的載荷試験に比して迅速性や経済性に優れるという利点を有する急速載荷試験をアンカーの載荷試験として行い、簡易かつ正確なアンカーの性能把握を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】杭における一質点系モデルを示す図である。
【図２】グラウンドアンカーにおける一質点系モデルを示す図である。
【図３】高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の正面図である。
【図４】高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の断面図である。
【図５】本発明に係る弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置の正面図である。
【図６】本発明に係る弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置の断面図である。
【図７】張力解除装置の平面図、正面図、断面図である。
【図８】張力解除装置の構成の説明図である。
【図９】衝撃緩衝装置の実施例を示す正面図である。
【図１０】高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置を用いた、本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験の手順説明図である。
【図１１】弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置を用いた、本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験の手順説明図である。
【図１２】急速載荷試験及び静的載荷試験を行う地盤状況についてボーリングデータを示す図である。
【図１３】急速載荷試験を行った試験体１における荷重−変位量曲線を示す図である。
【図１４】急速載荷試験を行った試験体１における地盤の動的抵抗（Ｆ_ｖ）より求めた地盤の静的抵抗（Ｒ_ｗ）を示す図である。
【図１５】静的載荷試験を行った試験体２における荷重−変位線を示す図である。
【図１６】載荷荷重（Ｆ_{ｒａｐｉｄ}）、地盤抵抗（Ｒ_ｓｏｉｌ）、杭の慣性抵抗（Ｒ_ａ）、地盤の動的抵抗（Ｒ_ｖ）及び静的抵抗（Ｒ_ｗ）の関係を示す図である。
【符号の説明】
２…アンカープレート、３…アンカーテンドン、３Ａ…アンカー自由長部、３Ｂ…アンカー体、３Ｃ…アンカー頭部、４…ナット、６…張力計、７…延長材、８…ラムチェアー、９…センターホールジャッキ、９Ａ…ピストン、１０…弾性体、１１…弾性体定着部材、１２…張力解除装置、１３…圧縮バネ、１４…クッション材、１５…油圧ユニット、１６…油圧ホース、１７…圧力測定センサー、１８…ナット、１９…不動梁、２０…レーザー変位計、２１…加速度計、２４…電磁バルブ、２５…油圧制御装置、２６…送り側油圧ホース、２７…戻し側油圧ホース、２８…高吐出型油圧ユニット、２９…支圧板、３１…回転部材、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ…ボール案内溝、３１Ｃ…突起片、３１Ｄ…係止片、３１Ｅ，３２Ｅ…貫通孔、３２…第１の挟持部材、３３…第２の挟持部材、３３Ｅ…凹部、３４…ジャッキ、３４Ａ…ピストン。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method and a device for testing the load of a ground anchor used for stabilizing slopes and protecting rockfalls.
[0002]
[Prior art]
Ground anchors are widely used for stabilizing the ground and bedrock on slopes associated with ground and various types of civil engineering work, or on tunnels and other tunnels. The ground anchor is inserted in advance into a hole drilled in the ground or rock by means of a drilling machine or the like, and solidified by injecting a fixing filler (grout) such as cement milk or synthetic resin into the void. By doing so, integration with the surrounding ground is achieved. The ground anchor is designed on the assumption that the required anchoring force will be developed when the anchoring filler is filled in the hole without gaps in a solid state. As a checking means, after the filling operation is completed, when the fixing filler material reaches a predetermined strength, a quality assurance test is performed on a part of a large number of anchors to evaluate the anchoring force of the anchor. are doing.
[0003]
Conventionally, a test for confirming the anchoring force of an anchor consists of a jack (a center hole type hydraulic jack) having a structure in which the exposed head of the anchor or its extension member can be inserted into the center portion, and a jack for setting the jack in a fixed position. A static load test method is used in which a support (ramchair) is used, a load measuring device such as a load cell is combined with the support, and a predetermined load (tensile force) is externally applied to the anchor (for example, Patent Document 1).
[0004]
On the other hand, the pile loading test method includes a static loading test that continuously applies a load to the pile head in the compression direction of the pile by a reaction force device, and a dynamic loading test (an impact loading) that instantaneously applies a large impact to the pile head. Test, rapid loading test). Of the latter dynamic loading tests, the rapid loading test is superior to the static loading test in terms of test speed and economics, and a typical example is the stannamic test (STATNAMIC TEST). Here, the static test is a rapid loading test in which a combustible is explosively burned in a piston installed on a pile head, a reaction force mass is launched by generated gas pressure, and the reaction force due to this is applied as a loading load. . The advantages of this rapid loading test are that the test time required for one pile is shorter than that of the static loading test, equipment such as reaction piles and beams are not required, and the loading time is shorter than that of the impact loading test. Is about 10 times longer, so that a behavior close to a static load can be obtained, and the static bearing force of the pile can be easily estimated without destruction.
[0005]
[Non-patent literature]
Japan Geotechnical Society, “Ground anchor design and construction standards”
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the static loading test of the ground anchor, the length of the test time, the complexity of the test method, and the accompanying increase in the construction cost are problems. For this reason, among the static loading tests of ground anchors, the repetitive loading method capable of grasping the correct performance is performed by 3 or more of the total number of anchors and 5% or more of the total number of anchors. Is a simple one-cycle test. Therefore, there is a problem that an accurate performance test is not performed for all anchors.
[0007]
On the other hand, the rapid loading test of piles is faster and more economical than the static loading test, but it is difficult to manufacture a small testing device due to the need for a large loading device. Therefore, there is a problem that it is not used for an anchor which is a structure smaller than a pile and cannot be used for a test in a tensile direction.
[0008]
Therefore, a main problem of the present invention is to adopt a rapid loading test method as a loading test of an anchor, which is excellent in quickness and economy of testing, and can easily grasp the performance of the anchor and a loading test method. It is to provide the device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention which has solved the above-mentioned problems is as follows.
<Invention according to claim 1>
The invention according to claim 1 is a ground anchor loading test method for applying a rapid load to a ground anchor and measuring the loaded load, displacement and acceleration.
Providing a rapid loading in the tension direction to the anchor head of the ground anchor,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:
[0010]
(Effect)
In the present invention, since the rapid loading test method is adopted as the loading test of the ground anchor, there is no longer long test time and no complicated test compared to the static loading test, and the construction cost is reduced accordingly. is there.
[0011]
Therefore, the performance of the anchor can be easily grasped with high speed and economy.
[0012]
<Invention according to claim 2>
The invention according to claim 2 is a loading test method for a ground anchor, which applies a rapid loading to the ground anchor and measures the loaded load, displacement and acceleration.
In applying the rapid loading, a shock is applied to the anchor head of the ground anchor in a tensile direction, and the shock is transmitted through the free length portion of the ground anchor, thereby prolonging the loading time and rapidly To convert it to a load,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:
[0013]
(Effect)
In the present invention, since the rapid loading test method is adopted as the loading test of the ground anchor, there is no longer long test time and no complicated test compared to the static loading test, and the construction cost is reduced accordingly. is there.
[0014]
In the rapid loading test, it is necessary to prolong the loading time in order to obtain a behavior close to the static loading test. In the present invention, however, the free length of the ground anchor to be measured is used as the shock absorbing means. Therefore, there is no need for a large-scale apparatus such as a combustion piston, a cylinder, a reaction force mass, etc. in the static test.
[0015]
Therefore, the performance of the anchor can be easily grasped with high speed and economy.
[0016]
<Invention of Claim 3>
The invention according to claim 3 is a ground anchor loading test method for applying a rapid load to a ground anchor and measuring the loaded load, displacement and acceleration.
In applying the rapid loading, an impact is given to the shock buffering means, and the impact is converted into a rapid loading by extending the loading time by the impact buffering means, and the rapid loading is applied to the anchor head of the ground anchor. ,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:
[0017]
(Effect)
In the rapid loading test, it is necessary to prolong the loading time in order to obtain a behavior close to that of the static loading test.However, when the free length of the anchor is short and the required loading time cannot be obtained, the impact loading is performed quickly. Cannot be converted to In such a case, a rapid loading test can be performed by applying an impact loading via the impact buffering means.
[0018]
<Invention of Claim 4>
The invention according to claim 4 is a ground anchor loading test device comprising: means for rapidly applying a load to the ground anchor; and means for measuring the applied load, displacement and acceleration.
In giving the rapid loading, a shock is applied to the anchor head of the ground anchor in a tensile direction, and the impact loading is transmitted through the free length portion of the ground anchor to prolong the loading time. Convert to rapid loading,
A load test device for a ground anchor, characterized in that:
[0019]
(Effect)
According to the fourth aspect of the present invention, a rapid loading test method can be adopted as a loading test of the ground anchor, so that a long test time and a complicated test are not required as compared with the static loading test. The construction cost is also low.
[0020]
In the rapid loading test, it is necessary to prolong the loading time in order to obtain a behavior close to the static loading test, but in the present invention, the free length of the anchor to be measured is used as the shock absorbing means, so that it is used. It does not require large-scale equipment such as combustion test pistons, cylinders, reaction masses, etc. for the static test.
[0021]
Therefore, according to the present invention, the performance of the anchor can be easily grasped with high speed and economy.
[0022]
<Invention according to claim 5>
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ground anchor loading test device comprising: means for rapidly applying a load to the ground anchor; and means for measuring the applied load, displacement and acceleration.
In applying the rapid loading, an impact is given to the shock buffering means, and the impact is converted into a rapid loading by extending the loading time by the impact buffering means, and the rapid loading is applied to the anchor head of the ground anchor. ,
A load test device for a ground anchor, characterized in that:
[0023]
(Effect)
In the rapid loading test, it is necessary to prolong the loading time in order to obtain a behavior close to that of the static loading test, but if the free length of the anchor is short and the required loading time cannot be obtained, the impact loading should be performed quickly. Cannot be converted to In such a case, according to the invention described in claim 5, a rapid loading test can be performed by applying an impact loading via the impact buffering means.
[0024]
<Invention of claim 6>
The invention according to claim 6 is an apparatus for applying an impact to the anchor head of the ground anchor or the impact buffering means,
Giving an impact in the direction of pulling the ground anchor,
An impact loading device characterized in that:
[0025]
(Effect)
According to the present invention, a rapid loading test method can be adopted as a loading test of a ground anchor.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described separately for an analysis method, a test apparatus, and a test method.
<Analysis method>
In order to deepen the understanding of the present invention, a method of analyzing a ground anchor quick loading test will be described in advance.
[0027]
The quick loading test method for a ground anchor according to the present invention is a testing method for applying a rapid loading in the tension direction to the anchor head of the ground anchor and confirming the properties of the anchor. In this test method, the total resistance of the load is a static resistance (R _w ) Component and dynamic resistance (R _v ), The dynamic resistance (R _v ) Is calculated to derive a static resistance equivalent to that obtained in the static loading test. The rapid loading test is used in the vertical loading test of piles, and the basic theory is the same as that of the anchor. However, as will be described in detail below, the structure, stress mechanism, and loading method of the anchor and the pile are different.
[0028]
In the case of a rapid loading test of piles, the relationship between static pile head load and displacement is estimated from the test results. Point method), a method based on one-dimensional wave analysis, and a method based on FEM analysis. Of these analysis methods, there are many methods using a single-mass system model (unloading point method) because they can be performed by relatively simple calculations and can be performed regardless of the skill level of the analyst. It is used. As a principle of the method using the one-mass system model (unloading point method), as shown in FIG. It is to be analyzed. The feature is that the static resistance can be estimated by separating the load acting on the pile head into inertial resistance, static resistance and dynamic resistance.
[0029]
As shown in FIG. 1, in the one-mass system analysis model in the case of a pile, the load applied to the pile (F _rapid ) Is the static resistance of the ground (R _w ) And the dynamic resistance of the ground (R _v ) And the inertial resistance of the pile (R _a ). Of these, the static resistance of the ground (R _w ) Is the spring constant (K), while the dynamic resistance (R _v ) Can be the damping resistance (C). In addition, the inertial resistance (R _a ) Can be replaced by Mα (α: acceleration), where M is the mass of the pile. When the analysis model of the one-mass system in this pile is expressed by a mathematical formula,
F _rapid = R _w + R _v + R _a … (1)
here,
F _rapid : Loading load
R _w : Static resistance of the ground
R _v : Dynamic resistance of the ground
R _a : Inertia resistance of pile (= Mα)
R _soil ： Sum of static resistance of ground and dynamic resistance of ground
It becomes.
Here, FIG. 16 shows the applied load (F _rapid ), Ground resistance (R _soil ), Inertia resistance of pile (R _a ), Dynamic resistance of the ground (R _v ) And static resistance (R _w ).
[0030]
On the other hand, when an analysis model of a one-mass system is applied to the anchor, the result is as shown in FIG. The difference from FIG. 1 is that a load is applied in the tensile direction and that the pile is replaced with an anchor body. When the analysis model of the one mass point system in the case of this anchor is expressed by a mathematical formula,
F _rapid = R _w + R _v + R _a … (2)
F _rapid = R _soil + R _a ... (2) '
here,
F _rapid : Loading load
R _w : Static resistance of the ground
R _v : Dynamic resistance of the ground
R _a : Inertia resistance of anchor body (= Mα)
R _soil ： Sum of static resistance of ground and dynamic resistance of ground
It becomes.
Here, points different from the case of the pile are that a load is applied in the pulling direction and that the pile is replaced with an anchor body. However, since the anchor body itself can be assumed to be a rigid body similarly to the pile, the displacement excluding the spring component of the free length of the anchor can be analyzed in the same manner as the pile.
[0031]
Specifically, by applying an impact load to the anchor head, a free load portion of the ground anchor is used as a spring, and a rapid load load of about 0.1 to several seconds is applied to the anchor body. Alternatively, a rapid loading load is applied to the anchor head, and the rapid loading is transmitted to the anchor body. Then, based on the load, displacement, velocity, and acceleration data at the time of loading in the test, the inertial resistance (R _a ), Dynamic resistance of the ground (R _v ) Component, and the static resistance (R _w ). As a result, the relationship between the static load applied to the anchor and the displacement can be estimated.
[0032]
<Test equipment>
An anchor quick load test device according to the present invention will be described. The rapid loading test device includes an impact loading device that applies an impact loading to the anchor head, a means for measuring load, displacement, speed, and acceleration data at the time of loading, and furthermore, in a predetermined case, the impact loading to the rapid loading. It has a shock absorbing means for converting. These will be described in detail below.
[0033]
First, as a loading device according to the present invention, a device utilizing gas pressure due to combustion of an explosive, a device utilizing the expansion pressure of compressed air, a compressed elastic body (for example, a spring, etc.) as in a static test, and the like. One that uses elastic force, one that uses lift by hydraulic pressure employing a high-discharge hydraulic unit, and the like are conceivable. Among these, those utilizing the elastic force of the elastic body and those utilizing the lift by hydraulic pressure employing a high discharge type hydraulic unit can easily manage the magnitude of the load and can be downsized. Preferred as a loading device. By using these, the test operation efficiency is improved as compared with the static loading test, so that simple, quick and accurate rapid or impact loading can be performed.
[0034]
Here, the loading device employing the high discharge type hydraulic unit can be used as a rapid loading device because the loading time is about 0.1 to several seconds.
[0035]
On the other hand, the loading device provided with the compressed elastic body has a loading time of less than 0.1 second, that is, an impact loading, and thus can be used as an impact loading device.
[0036]
First, an embodiment of a rapid loading device employing a high discharge hydraulic unit as a loading device will be described below.
[0037]
(Rapid loading device)
As shown in FIGS. 3 and 4, an anchor plate 2 is installed above the ground or the structure G. An appropriate tension (approximately 10% of the maximum test load in the rapid loading test) is applied to the anchor anchor 3 of the ground anchor composed of a PC steel rod or the like until the tendon 3 is stretched. The part 3 C is fixed to the anchor plate 2 by tightening the nut 4 previously attached.
[0038]
The load cell 6 is attached to the uncurtain don 3. The attachment may be performed, for example, by screwing a male screw portion (not shown) of the uncurtain don 3 and a lower female screw portion (not shown) of the load cell 6. Similarly, an extension member 7 such as a PC steel rod is attached via an upper female screw (not shown) of the load cell 6. On the other hand, a ram chair 8 is installed on the anchor plate 2, and a center hole jack 9 is installed on the ram chair 8.
[0039]
A hydraulic hose 16 is attached to the center hole jack 9 via a pressure measuring sensor 17 described later. The hydraulic hose 16 is attached to an electromagnetic valve 24. The electromagnetic valve 24 is controlled by a hydraulic control device 25, and the opening of the valve is adjusted by the hydraulic control device 25 to raise and lower the piston 9 of the center hole jack 9. Adjust descent. Further, a feed side hydraulic hose 26 and a return side hydraulic hose 27 are attached to the electromagnetic valve 24, and the feed side hydraulic hose 26 and the return side hydraulic hose 27 are connected to a high discharge type hydraulic unit 28. .
[0040]
The reason why the high discharge type hydraulic unit 28, the hydraulic control device 25, and the electromagnetic valve 24 are employed is as follows. When a general hydraulic jack is used as a loading device, it takes about 30 seconds to reach the maximum test load with an anchor having a design load of 300 kN and a free length of about 5.0 m, for example, and the loading speed cannot be satisfied. Also, it is difficult to unload instantly with a determined load. Therefore, first, regarding the loading speed, since the loading time depends on the discharge amount of the hydraulic unit and the pressure receiving area of the jack, the high discharge type hydraulic unit 28 having a large discharge amount and the center hole jack 9 having a small pressure receiving area are used. By using this, a predetermined loading speed can be obtained, and loading can be performed in a few seconds. In addition, by installing the electromagnetic valve 24 controlled by the hydraulic control device 25 on the hydraulic pressure sending side, the valve is instantaneously released and the load is reduced to zero, that is, unloading is possible.
[0041]
(Impact loading device)
Next, an apparatus using an elastic force of an elastic body, which is an embodiment of the impact loading device according to the present invention, will be described below.
[0042]
Similar to the above-described rapid loading device, an anchor plate 2 is installed above the ground or the structure G as shown in FIGS. 5 and 6. An appropriate tension (approximately 10% of the maximum test load in the rapid loading test) is applied to the anchor anchor 3 of the ground anchor composed of a PC steel rod or the like until the tendon 3 is stretched. The part 3 C is fixed to the anchor plate 2 by tightening the nut 4 previously attached.
[0043]
The load cell 6 is attached to the uncurtain don 3. The attachment may be performed, for example, by screwing a male screw portion (not shown) of the uncurtain don 3 and a lower female screw portion (not shown) of the load cell 6. Similarly, an extension member 7 such as a PC steel rod is attached via an upper female screw (not shown) of the load cell 6. On the other hand, a ram chair 8 is installed on the anchor plate 2, and a center hole jack 9 is installed above the ram chair 8.
[0044]
Here, regarding the impact loading test device, an elastic body 10, an elastic fixing member 11, and a tension release device 12 are provided above and below the center hole jack 9 so as to sandwich the center hole jack 9 from above and below. Installed. That is, the elastic body 10, the elastic body fixing member 11, and the tension release device 12 constitute an impact loading device.
[0045]
The elastic body 10 may be any member that can store a tension enough to apply an impact load to the anchor head. For example, a PC steel material or the like may be used. At the lower end of the elastic body 10, a tubular fitting member 35 larger than a cross section of the elastic body 10 is attached so as to be engaged with a rotating member 31 of the tension release device 12 described later. The upper end or the upper end and the lower end of the elastic body 10 are attached to an elastic fixing member 11 provided at the upper end of the piston 9A of the center hole jack 9 and a tension release device 12 installed at the lower part of the jack, respectively. Have been. The elastic body 10 and the elastic body fixing member 11 are attached by screwing or welding with a bolt. A cylindrical fitting member 35 larger than the cross section of the elastic body 10 is attached to the lower end of the elastic body 10, and the lower end of the elastic body 10 is moved by the fitting member 35 to a tension release device described later. It is locked by twelve rotating members 31. The number of the elastic bodies 10 to be installed depends on the load applied to the ground anchor, and FIG. 7 shows the case of four elastic bodies. However, in some cases, the number may be four or less, or four or more.
[0046]
A support plate 29 is provided above the elastic fixing member 11, and the accelerometer 21 is provided on an upper surface of the support plate 29. However, since the acceleration can be calculated from the time and the displacement amount, it is not always necessary to install the accelerometer 21.
[0047]
Here, the tension release device 12 refers to a device that makes the elastic body 10 detachable. FIG. 7 (1) is a plan view, FIG. 7 (2) is a front view, FIG. 7 (3) is an AA sectional view, and FIG. 8 (2) is FIG. (1) The figure explaining the structure of the part enclosed with the dashed-dotted line was shown.
[0048]
The tension release device 12 is a disk-shaped member having a circular hole formed in the center, and has a locking member 31D on its inner peripheral surface and a protruding piece 31C on its outer peripheral surface. The first holding member 32 and the second holding member 33, which have the same shape as that of the rotating member 31 from above and below, and a jack portion 34 having a piston 34A are provided.
[0049]
The inner peripheral surface of the rotating member 31 protrudes upward and downward and is locked to the inner peripheral surfaces of the first holding member 32 and the second holding member 33, respectively. A locking piece 31D for rotating while slidingly contacting the inner peripheral surface of the holding member 33 is formed.
[0050]
The jack portion 34 is attached to the first holding member 32 and the second holding member 33 by screwing or welding with a bolt or the like. The jack portion 34 is connected to a hydraulic unit (not shown) or the like, and can extend the piston 34A by hydraulic pressure or the like. Here, by extending the piston 34A and pushing out a projection 31C formed on the outer peripheral surface of the rotating member 31, the rotating member 31 is rotated by a predetermined length in the X direction indicated by the arrow. Can be.
[0051]
It should be noted that a ball guide groove (not shown) for allowing movement of a ball (steel ball) (not shown) is provided in a lower portion of the first holding member 32 and an upper portion of the rotating member 31, and a lower portion of the rotating member 31 and an upper portion of the second holding member 33. 32A, 31A, and 33A are formed, and the frictional resistance acting on the rotation of the rotating member 31 due to the reaction force of the tensile force of the elastic body 10 and the lift force of the center hole jack 9 and the like, and a guide groove (not shown) Is reduced by moving.
[0052]
The rotating member 31 is provided with four through holes 31E for penetrating the elastic body 10 at four locations. Although the size and shape of the through-hole 31E depend on the shape of the fitting member 35 attached to the lower end of the elastic body 10, for example, as shown in FIG. 7, the shape of the fitting member 35 is cylindrical. If so, one circle has a diameter larger than the fitting member 35 (hereinafter, referred to as a great circle portion), and the other circle has a diameter larger than the cross-sectional shape of the elastic body 10 and smaller than the fitting member 35 ( Hereinafter, a shape having a small circle portion is conceivable. At the great circle portion of the through hole 31E, the elastic body 10 to which the fitting member 35 is attached can be freely attached and detached. Therefore, it is possible to attach the elastic body 10 via the great circle portion of the through hole 31E, and to make the elastic body 10 protrude. In addition, in the small circular portion of the through hole 31E, the elastic body 10 to which the tension is applied by the lift of the center hole jack 9 is fitted by the fitting member 35 to the lower portion of the rotating member 31 near the small circular portion of the through hole 31E. Can be locked.
[0053]
The first holding member 32 is provided with four through holes 32E at the same positions as the through holes 31E for allowing the elastic body 10 to pass therethrough. The size and shape of the through hole 32E may be larger than the through hole 31E, and the shape may be, for example, a substantially oval shape as shown in FIG.
[0054]
Further, in the second holding member 33, as shown in FIG. 8 (2), four concave portions 33E having a plane larger than the through hole 31E are formed at the same position as the through hole 31E.
[0055]
The locations of the through holes 31E, the through holes 32E, and the recesses 33E depend on the number of elastic bodies to be locked, and are not limited to four locations.
[0056]
(Impact buffer means)
Next, the shock absorbing means will be described. For an anchor having a free length such as a ground anchor, an anchor free length 3A is used as an impact buffering means for converting an impact load into a rapid load. However, when the length of the anchor free length portion 3A is short and the loading time cannot be extended to about 0.1 to 1.0 second, or when there is no free length portion, through this impact buffering means, A rapid loading test can be performed. In these cases, the impact load in the tensile direction is converted into a quick load by the impact buffering means, with the load time being lengthened. Then, the converted quick load is transmitted to the anchor body of the anchor via the extension member 7. Therefore, even when the free length is short or various kinds of anchors without the free length, the rapid loading test can be performed through the shock absorbing means.
[0057]
Here, this shock buffering means is used in combination with an impact loading device, but may be combined with a rapid loading device employing a high discharge hydraulic unit.
[0058]
As the impact buffering means, any member can be used as long as the loading time can be lengthened and the load can be converted to a rapid loading, but it is preferable to use a compression spring or a cushion material as the elastic body. 9 (2) and 9 (3), the compression spring 13 and the cushion member 14 may be inserted between the upper portion of the elastic fixing member 11 and the lower portion of the support plate 29 as shown in FIGS. . In the case of a combination with a rapid loading device employing a high discharge type hydraulic unit, the compression spring 13 and the cushion member 14 are fitted between the upper part of the piston 9A and the support plate 29 (not shown). As other examples of the shock absorbing means, various spring materials such as a leaf spring, a soft resin, a hard resin, or the like can be considered as the elastic body.
[0059]
(Measurement means)
Next, the measuring means will be described. The measuring means includes a laser displacement meter 20, an accelerometer 21, a pressure measuring sensor 17, a signal cable (not shown), and a computer (not shown) that converts a signal from the sensor as a measured value and accumulates the measured value. .
[0060]
As shown in FIG. 3 to FIG. 6, the laser displacement meter 20 is attached to the fixed beam 19 at a position where the laser is applied to the projecting bottom surface of the supporting plate 9. The accelerometer 21 is installed on the upper surface of the support plate 29. However, since the acceleration can be calculated from the time and the displacement amount, it is not always necessary to install the accelerometer 21. The load cell 6 is screwed between the uncurtain don 3 and the extension member 5 as described above. Further, since the pressure measurement sensor 17 is for measuring the oil pressure on the delivery side to the center hole jack 9, as shown in FIGS. 3 and 5, between the center hole jack 9 and the hydraulic unit 17, It may be provided between the center hole jack 9 and the electromagnetic valve 24.
[0061]
The laser displacement meter 20, the accelerometer 21 and the load meter 6 are connected to a computer (not shown) via a signal cable (not shown) and a dynamic strain meter (not shown). Is directly connected to the computer. As a result, measured values of the displacement, acceleration, load, and pressure are accumulated in the computer. The time is measured by a computer (not shown), and the speed is calculated by multiplying the measured acceleration by the measured time.
[0062]
<Test method>
(When using a rapid loading device)
In the rapid loading test of the anchor according to the present invention, a description will be given of a test method using a rapid loading device employing a high discharge hydraulic unit as the loading device. First, as shown in FIG. 3, by operating the high discharge type hydraulic unit 28, the hydraulic pressure is sent out to the electromagnetic valve 24 via the feed-side hydraulic hose 26. At the stage of applying the initial load (approximately 10% of the maximum test load in the rapid loading test), the electromagnetic valve 24 is open, so the hydraulic pressure is sent to the center hole jack 9 via the hydraulic hose 16 and FIG. As shown in 2), the piston 9A is raised. Then, as shown in FIG. 6 (3), the anchor head 3C of the anchor rod 3 is fixed to the anchor plate 2 by tightening the nut 4 previously attached. At this time, the electromagnetic valve 24 is closed.
[0063]
Thereafter, by operating the high discharge type hydraulic unit 28, the hydraulic pressure is sent out to the electromagnetic valve 24 via the feed side hydraulic hose 26. After the test load required for rapid loading is reached by the high discharge type hydraulic unit 28, the electromagnetic valve 24 is released, and as shown in FIG. 6 (4), the hydraulic pressure is sent to the center hole jack 9 at once, and the piston 9A is discharged. Let it stretch. When the piston 9A of the center hole jack 9 is raised, the extension member 7 is pressed by the support plate 29 and the nut 18, so that the lift force of the piston 9A is applied as a rapid load in the anchor pulling direction via the extension member 7 to the uncurtain don 3 And finally transmitted to the anchor body 3B.
[0064]
Here, since the pressure measurement sensor 17 is connected to the hydraulic pressure control device 25 via a signal cable (not shown), when the pressure measurement sensor 17 detects a predetermined oil pressure or more, that is, when the rapid loading occurs, 3, the signal of the pressure measurement sensor 17 is transmitted to the hydraulic control device 25, the electromagnetic valve 24 is closed by the hydraulic control device 25, and the high discharge hydraulic unit 28 is The oil pressure is returned to. This causes the piston 9A to descend as shown in FIG. 6 (5).
[0065]
At the time of the test, the displacement of the vertical vibration of the anchor is measured by the laser displacement meter 20 installed on the fixed beam 19 shown in FIG. The load applied to the anchor is measured by a load meter 6 screwed between the uncurtain don 3 and the extension member 7. Further, the acceleration of the vertical vibration of the anchor is measured by the accelerometer 21 installed on the support plate 29. Since the acceleration can be calculated from the time and the displacement, the accelerometer 21 does not always need to be installed.
[0066]
Among these, signals detected by the laser displacement meter 20, the load meter 6, and the accelerometer 21 are transmitted to a computer via a dynamic strain measuring device (not shown). Further, a signal detected by the pressure measurement sensor 17 is directly transmitted to the computer. These signals are converted by a computer as measured values of displacement, acceleration, load, and pressure, and are integrated in the computer as measurement results.
[0067]
(When using an impact loading device)
In the rapid loading test of the anchor according to the present invention, a description will be given of a test method in the case where a device using the elastic force of an elastic body, which is one embodiment of the impact loading device, is used as the loading device.
[0068]
First, as shown in FIG. 5, by operating the hydraulic unit 15, the piston 9A of the center hole jack 9 is extended. The center hole jack 9A is connected to a hydraulic unit 15 via a hydraulic hose 16, but a pressure measuring sensor 17 is provided between the hydraulic unit 15 and the hydraulic hose 16 to measure the tension applied to the elastic body 10 as a hydraulic pressure. Is inserted. Therefore, the tension of the elastic body 10 is managed by measuring the hydraulic pressure.
[0069]
As shown in FIG. 11 (2), when the piston 9A of the center hole jack 9 is lifted, the elastic body 10 is extended and the tension of the elastic body 10 is accumulated.
[0070]
After a predetermined tension (approximately 10% of the maximum test load in the rapid loading test) according to the impact load applied to the anchor head is given by the lift of the center hole jack 9, as shown in FIG. The anchor head 3C of the anchor rod 3 is fixed to the anchor plate 2 by tightening the nut 4 attached in advance.
[0071]
Thereafter, the piston 34A of the jack 34 shown in FIG. 7A is extended by a hydraulic unit or the like (not shown) to push out the projection 31A of the rotating member 31 and rotate the rotating member 31 in the X direction indicated by the arrow. . As a result, as shown in FIG. 7A, the lower portion of the rotating member 31 is located at the small circular portion of the through hole 31 E and near the small circular portion of the through hole 31 E via the fitting member 35. The stopped elastic body 10 slides substantially into the great circle portion of the through hole 31E, thereby releasing the locked state and protruding upward as shown in FIG. 11 (4).
[0072]
Then, although the tension of the elastic body 10 is released, the tension of the elastic body 10 is extended as an impact load in the anchor pulling direction because the extension member 7 is pressed by the elastic body fixing member 11, the support plate 29 and the nut 18. It is transmitted to the free anchor portion 3A via the material 7. The impact load applied to the anchor free length portion 3A is extended by the elasticity of the uncurtain-don free length portion 3A, and is transmitted to the anchor body 3B as a rapid load.
[0073]
At this time, the displacement of the vertical vibration of the anchor is measured by the laser displacement meter 20 installed on the fixed beam 19 shown in FIG. The load applied to the anchor is measured by a load meter 6 screwed between the uncurtain don 3 and the extension member 7. Further, the acceleration of the vertical vibration of the anchor is measured by the accelerometer 21 installed on the support plate 29. Since the acceleration can be calculated from the time and the displacement, the accelerometer 21 does not always need to be installed.
[0074]
Among these, signals detected by the laser displacement meter 20, the load meter 6, and the accelerometer 21 are transmitted to a computer via a dynamic strain measuring device (not shown). Further, a signal detected by the pressure measurement sensor 17 is directly transmitted to the computer. These signals are converted by a computer as measured values of displacement, acceleration, load, and pressure, and are integrated in the computer as measurement results.
[0075]
【Example】
The rapid loading test and the static loading test were performed under the same conditions in order to confirm that the rapid loading test on the ground anchor could be evaluated in the same way as the static loading test of the cyclic loading method.
[0076]
(Loading device)
The following devices were used as the rapid loading device for the rapid loading test. The loading device is a system in which a hydraulic control device is added to a jack system for anchor tension as shown in FIG. This device is characterized in that the oil pressure on the feed side is sensed by the pressure control sensor 22 and the oil pressure can be released from the relief valve when the oil pressure set in the oil pressure control device 25 is reached.
[0077]
The loading time in this device depends on the discharge amount of the high discharge type hydraulic unit 28 and the pressure receiving area of the jack 9. The maximum loading speed can be obtained by using a hydraulic unit having a larger discharge amount and a jack having a small pressure receiving area.
[0078]
Here, as a main device, a center hole jack (maximum tension: 700 kN, pressure receiving area: 104.7 cm) ² ), A high discharge type hydraulic unit (maximum discharge amount: 6.2 L / min, maximum pressure: 70.0 MPa), and a hydraulic control device (maximum set load: 100.0 Mpa).
[0079]
On the other hand, the loading device of the static loading test is the same except for the hydraulic control device.
[0080]
(Measurement equipment and measurement items)
The following equipment was used as a measuring device for the rapid loading test in accordance with the Japan Geotechnical Society standard “Pile rapid loading test method (JGS1815-2002)”.
[0081]
[Table 1]

[0082]
Here, as the measurement items in the rapid loading test, the applied load and the displacement of the anchor head were measured.
[0083]
On the other hand, the following devices were used as measuring devices for the static loading test in accordance with the Japan Geotechnical Society standards “Ground anchor design and construction standards, same explanation (JGS4101-2000)”.
[0084]
[Table 2]

[0085]
Here, as the measurement items in the static loading test, a load, an amount of displacement of an anchor head, and a sinking amount of a reaction force pair were measured.
[0086]
(Test anchor body and loading method)
The test anchor body used the same PC steel bar (D32) for both the rapid loading test and the static loading test. Further, as the test anchor body length, la = 5.0 m was prepared, the anchor free length was lf = 1.0 m, and the total anchor length was L = 6.0 m.
[0087]
Further, as a loading method, in a rapid loading test, one rod was loaded at a stretch to an assumed pulling load, while in a static loading test, a loading load was applied at a time of 20 kN until the test anchor body was pulled out.
[0088]
The free length of the anchor is If = 1.0 m, which is relatively short. However, in this test, a high discharge hydraulic unit, which is a rapid loading device, is used as a loading device. There is no problem for.
[0089]
The loading method of the rapid loading test (specimen 1) and the loading method of the static loading test (specimen 2) are described below.
[0090]
[Table 3]

[0091]
(Soil condition, placement of test anchor)
FIG. 12 shows boring data on the ground conditions for performing the rapid loading test and the static loading test. Regarding the arrangement of the test anchors, if the distance is 2.0 m or more according to the Japanese Geotechnical Society standard, it is assumed that the respective anchors do not affect each other.
[0092]
(Organization of test data)
The test data was arranged in accordance with the Geotechnical Society standards (ground anchor design and construction standards: JIS, rapid loading test method for piles: JGS1815-2002) for both the rapid loading test and the static loading test.
[0093]
After that, a load-time diagram, a displacement-time diagram, a speed-time diagram, and an acceleration-time diagram are created based on the load load, displacement, speed, and acceleration data accumulated in the computer, and the load-displacement amount is calculated. A curve was created.
[0094]
(Interpretation of test data)
This time, the interpretation of the test data was performed by the unloading point method in the one mass point relation model.
[0095]
Inertia resistance of anchor body (R _a FIG. 13 shows a load-displacement amount curve of the test piece 1 in consideration of ()). In this test, a high-discharge hydraulic unit, which is a rapid loading device, was used as the loading device. The loading speed was as slow as 0.1 to several seconds compared to the static test, so the inertial resistance (R _a ) Has almost no effect.
[0096]
Here, from FIG. 13 and the calculation formula (2), the applied load (F _rapid ) To the dynamic resistance of the ground (R _v ) Is the static resistance of the ground (R _w ). The dynamic resistance of the ground (R _v ) Can be represented by the following equation:
R _v = Cv (3)
here,
v: speed
C: damping constant
It is.
[0097]
In the Japanese Geotechnical Society standard, the damping constant C is defined by the unloading point method. In the unloading point method, the load (F _rapid The maximum displacement point of the displacement curve is called the unloading point. At the unloading point, since the velocity v = 0, the dynamic resistance (R _v ) = 0, and the static resistance of the ground (R _w ) = Ground resistance (R _soil ). Therefore, the ground resistance (R _soil ) Is the static maximum load (R _{w (max)} ).
[0098]
Ground resistance (R _soil ) Is the maximum value (R _{soil (max)} ) Is V, and R _{soil (max)} And R _{w (max)} Is the dynamic resistance of the ground (R _v )it is conceivable that. This gives the following equation:
C = ｛R _{soil (max)} -R _{w (max)} ｝ / V ... (4)
[0099]
Here, the load-displacement amount curve in the test body 1 in consideration of the inertial resistance (Ra) of the anchor body shown in FIG. 13 is hardly affected by the inertial resistance (Ra) of the anchor body as described above. Ground resistance (R _soil ). Then, the dynamic resistance (R _v ) Is calculated and the ground resistance (R _soil ), The static resistance of the ground (R _w ). The dynamic resistance of the ground (F _v ), The static resistance of the ground (R _w ) Is shown in FIG.
[0100]
As can be seen from FIG. 14, the ground resistance (R _soil In ()), the slope of the load / displacement amount changes remarkably near the applied load of 100 kN, and the slope becomes gentle above the applied load of about 100 kN. This indicates that the region between the applied loads of 0 to 100 kN is the elastic region of the anchor body, and the region of the applied load of approximately 100 kN to 130 kN (extreme value) is the plastic region.
[0101]
Next, FIG. 15 shows a load-displacement line of the test body 2 on which the static loading test was performed. The broken line shown in FIG. 15 is a line connecting the maximum applied loads in each cycle. Here, the static resistance of the ground (R _w The maximum value of ()) is about 130 kN, and the line connecting the maximum load in each cycle is gentle with a load of 100 kN or more. From these facts, it can be estimated that the anchor region is in the elastic region when the applied load is around 0 to 100 kN, and is the plastic region when the applied load is around 100 kN to 130 kN (extreme value).
[0102]
A comparison between FIG. 14 and FIG. 15 shows that the results of the rapid loading test and the results of the static loading test have a very high correlation. That is, the elastic region, the plastic region, and the limit value of the anchor body show almost the same values. Therefore, it was found that the rapid loading test at the ground anchor can perform the same evaluation as the static loading test of the cyclic loading method.
[0103]
Therefore, in the static loading test of the repetitive loading method, the test time took about one hour, but in the rapid loading test, the test time is completed in a few seconds to load up to a predetermined load at a stretch. Considering that the static loading test requires the anchor body to be completely destroyed in order to find the limit value, the rapid loading test allows the limit value of the anchor body to be found in a non-destructive state. It can be seen that the rapid loading test, which is excellent in quickness and economy and can easily grasp the performance of the anchor, has a greater advantage.
[0104]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a quick loading test having an advantage of being quicker and more economical than a static loading test is performed as a loading test of an anchor, and a simple and accurate grasp of the performance of the anchor is performed. be able to.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a one-mass system model of a pile.
FIG. 2 is a diagram showing a one-mass system model in a ground anchor.
FIG. 3 is a front view of a rapid loading device employing a high discharge hydraulic unit.
FIG. 4 is a sectional view of a rapid loading device employing a high discharge type hydraulic unit.
FIG. 5 is a front view of the impact loading device using the elastic force of the elastic body according to the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view of an impact loading device using the elastic force of an elastic body according to the present invention.
FIG. 7 is a plan view, a front view, and a cross-sectional view of the tension release device.
FIG. 8 is an explanatory diagram of a configuration of a tension release device.
FIG. 9 is a front view showing an embodiment of the shock absorbing device.
FIG. 10 is an explanatory diagram of a procedure of a rapid loading test of the ground anchor according to the present invention using a rapid loading device employing a high discharge type hydraulic unit.
FIG. 11 is an explanatory diagram of a procedure of a rapid loading test of the ground anchor according to the present invention using an impact loading device utilizing the elastic force of an elastic body.
FIG. 12 is a diagram showing boring data on a ground condition for performing a rapid loading test and a static loading test.
FIG. 13 is a diagram showing a load-displacement amount curve in a test body 1 on which a rapid loading test was performed.
FIG. 14 shows the dynamic resistance (F) of the ground in the test piece 1 subjected to the rapid loading test. _v ), The static resistance of the ground (R _w FIG.
FIG. 15 is a diagram showing a load-displacement line in a test body 2 on which a static loading test was performed.
FIG. 16 shows a load (F _rapid ), Ground resistance (R _soil ), Inertia resistance of pile (R _a ), Dynamic resistance of the ground (R _v ) And static resistance (R _w FIG.
[Explanation of symbols]
2 ... anchor plate, 3 ... an curtain rod, 3A ... anchor free length part, 3B ... anchor body, 3C ... anchor head, 4 ... nut, 6 ... tensometer, 7 ... extension material, 8 ... ram chair, 9 ... center Hole jack, 9A piston, 10 elastic body, 11 elastic body fixing member, 12 tension release device, 13 compression spring, 14 cushion material, 15 hydraulic unit, 16 hydraulic hose, 17 pressure measurement sensor , 18 nut, 19 fixed beam, 20 laser displacement meter, 21 accelerometer, 24 electromagnetic valve, 25 hydraulic control device, 26 hydraulic hose on feed side, 27 hydraulic hose on return side, 28 high discharge Mold hydraulic unit, 29: support plate, 31: rotating member, 31A, 32A, 33A: ball guide groove, 31C: projecting piece, 31D: locking piece, 31E, 32E: through hole, 32 First holding member, 33 ... second holding member, 33E ... recess, 34 ... jack, 34A ... piston.

Claims

A ground anchor loading test method for applying a rapid load to a ground anchor and measuring the load, displacement and acceleration of the ground anchor,
Providing a rapid loading in the tension direction to the anchor head of the ground anchor,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:

A ground anchor loading test method for applying a rapid load to a ground anchor and measuring the load, displacement and acceleration of the ground anchor,
In applying the rapid loading, a shock is applied to the anchor head of the ground anchor in a tensile direction, and the shock is transmitted through the free length portion of the ground anchor, thereby prolonging the loading time and rapidly To convert it to a load,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:

A ground anchor loading test method for applying a rapid load to a ground anchor and measuring the load, displacement and acceleration of the ground anchor,
In applying the rapid loading, an impact is given to the shock buffering means, and the impact is converted into a rapid loading by extending the loading time by the impact buffering means, and the rapid loading is applied to the anchor head of the ground anchor. ,
A load test method for a ground anchor, characterized in that:

A ground anchor loading test device comprising: means for applying a rapid load to the ground anchor; and means for measuring the load, displacement, and acceleration of the ground anchor,
In giving the rapid loading, a shock is applied to the anchor head of the ground anchor in a tensile direction, and the impact loading is transmitted through the free length portion of the ground anchor to prolong the loading time. Convert to rapid loading,
A ground anchor loading test device.

A ground anchor loading test device comprising: means for applying a rapid load to the ground anchor; and means for measuring the load, displacement, and acceleration of the ground anchor,
In applying the rapid loading, an impact is given to the shock buffering means, and the impact is converted into a rapid loading by extending the loading time by the impact buffering means, and the rapid loading is applied to the anchor head of the ground anchor. ,
A ground anchor loading test device.

A device for applying a shock to an anchor head or a shock absorbing means of a ground anchor,
Giving an impact in the direction of pulling the ground anchor,
An impact loading device, characterized in that: