JP2005068707A - 杭の急速載荷試験装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 地中に打ち込まれた杭の支持力を推定するのに必要なデータとして、信頼性の高いデータを短時間でかつ簡単に得ることができる杭の急速載荷試験装置を提供する。
【解決手段】 地中に打ち込まれた杭の杭頭１を打撃する重錘２と、杭頭１と重錘２との間に介在されるクッション材３とからなる。クッション材３は高分子材料からなる複数の板３ａと金属板３ｂとを交互に積層し、かつそれぞれを接着して形成する。高分子材料からなる板３ａに複数の孔３ｃを形成する。
【選択図】 図１

Description

本願発明は、地中に打ち込まれた杭の急速載荷試験に用いられる杭の急速載荷試験装置に関するものである。

地中に打ち込まれた杭の支持力（極限支持力）は、杭頭に荷重を加えて杭の沈下量を測定し、荷重と沈下量との関係から推定することにより求められる。その際、荷重と沈下量との関係から杭の支持力を推定するのに必要なデータを求める杭の載荷試験が行われる。

この種の杭の載荷試験として静的載荷試験と動的載荷試験が知られ、さらに最近では急速載荷試験も知られている。

静的載荷試験は、杭頭に段階的に時間をかけて荷重を加えることにより杭の沈下量を測定する方法であり、載荷時間が非常に長いため信頼性の高いデータを得ることができるが、装置が大掛りなものとなり、また試験に時間がかかる等の問題がある。

これに対し、動的載荷試験は杭頭に重錘により打撃（衝撃荷重）を加えて杭の沈下量を測定する方法であり、装置が簡単なだけでなく、載荷時間が５〜３０ｍｓと非常に短いため静的載荷試験の欠点を補うことができるが、載荷時間が非常に短いことから、得られるデータの信頼性が低い等の問題がある。

また、急速載荷試験は杭頭にゴム等のクッション材を設置し、杭頭にクッション材を介在して打撃を与える方法であり、載荷時間を動的載荷試験の約１０倍〜２０倍に当たる３０〜２００ｍｓ程度に延長することができるため、短時間で静的載荷試験に近い比較的信頼性の高いデータを得ることができ、静的載荷試験と動的載荷試験の欠点を補うことができる（特許文献１）。

なお、この場合のクッション材としては、ひずみ率（ε＝Δｈ／ｈ）は可能な限り大きい方がよいが、縦方向剛性は載荷時に側方にはらまない程度の固さを有するものが望ましく、従来主にコイルバネやゴム等が用いられ、さらに発泡させて比重を小さくしたゴム等も用いられている。
特開２００２−３０３５７０号公報

しかしコイルバネは、一般に剛性が小さく、このため必要な縦方向剛性を得るには径が大きくなって大型化する等の課題があり、またゴム等からなるクッション材でも、無垢の場合、ひずみ率（ε）には自ずと限界があり（１０〜１５％程度）、そのため、載荷時間を充分に延長することができないため、必ずしも信頼性の高いデータを得ることができない等の課題があった。

さらに、発泡させて比重を小さくしたゴムからなるクッション材では、加工費が嵩み、割高である等の課題があった。

請求項１記載の杭の急速載荷試験は、杭頭を打撃して行う杭の急速載荷試験に用いられる杭の急速載荷試験装置であって、杭頭を打撃する重錘と前記杭頭と重錘との間に介在されるクッション材とを備え、前記クッション材は複数の金属板と当該金属板間に挟まれる高分子材料とを積層して形成されてなることを特徴とするものである。

本願発明は、杭頭と重錘との間に介在されるクッション材を、特に杭頭と重錘との間に複数の金属板と当該金属板間に挟まれる高分子材料とからなる合成構造とすることにより、一定値以上の縦方向剛性を保持しつつ、重錘の載荷時間を可能な限り延長することにより、静的載荷試験に近い信頼性の高いデータを得ることができるものである。

この場合の高分子材料としては、例えば合成ゴム、天然ゴムまたはメチルゴム等を用いることができ、また金属板には鉄板を用いることができる。また、これらの厚さや形状、さらには枚数は特に限定されるものではなく、適宜決定することができる。

請求項２記載の杭の急速載荷試験は、請求項１記載の杭の急速載荷試験において、高分子材料は荷重載荷方向の孔が形成された板またはブロックであることを特徴とするものである。本願発明は高分子材料からなる板またはブロックに複数の孔を形成することで、クッション材のひずみ率を高めたものである。

この場合の孔の形状や大きさは特に限定されるものではなく、孔の形状や大きさ、さらには数を適宜増減することによりクッション材のひずみ率を調整することができ、特に高分子材料のひずみ率が無垢でも充分大きいときは、孔は省略してもよい。また、孔は貫通していなくてもよい。

請求項３記載の杭の急速載荷試験は、請求項１または２記載の杭の急速載荷試験装置において、高分子材料は発泡樹脂から形成されてなることを特徴とするものである。高分子材料を発泡樹脂から形成し、さらに荷重載荷方向の孔を形成することでクッション材のひずみ率をさらに高めることができる。

なお、いずれの請求項に記載の装置においても、各金属板と該金属板間に挟まれた高分子材料は、接着材またはジベル等によって固着することができ、また各金属板と各金属板間の各高分子材料との間に潤滑油を介在して金属板と各高分子材料とをあえて接着されない構造としてもよい。

本願発明は、特に杭頭と重錘との間に介在されるクッション材は、複数の金属板と当該金属板間に挟まれる高分子材料とを積層して形成されてなるので、ひずみ率（ε）の非常に大きい高分子材料と縦方向剛性の非常に大きい金属板との合成構造により、クッション材のひずみ率と縦方向剛性が共に大きく、そのため、一定値以上の縦方向剛性を保持しつつ、載荷時間を延長することができ、静的載荷試験に近い信頼性の高いデータを得ることができる等の効果がある。

また、高分子材料に孔をあけたり、あるいは高分子材料を発泡樹脂から形成することで、クッション材のひずみ率をさらに高めることができるだけでなく、孔の大きさや形状を変更したり、あるいは孔の数を増減することでクッション材のひずみ率を調整して載荷時間を調整することができる。

図１，図２は本願発明の一例を示し、図において、符号１は地中に打ち込まれた杭の杭頭、２は杭頭１に打撃を加える重錘、そして符号３は杭頭１に載置して杭頭１と重錘２との間に介在されたクッション材である。

クッション材３は、複数の高分子材料からなる板３ａと金属板３ｂとから形成され、高分子材からなる板３ａと金属板３ｂはともに矩形板状に形成され、交互に積層され、かつそれぞれ互いに接着されている。また、高分子板２には縦方向（荷重載荷方向）に貫通する複数の孔３ｃが形成されている。

なお、高分子材からなる板３ａは発泡樹脂から形成されたものでもよい。また、例えば図２（ｃ）に図示するように、各高分子材からなる板３ａと金属板３ｂはジベル３ｄによって接着されていてもよい。

本願発明は、地中に打ち込まれた杭の支持力の推定に必要なデータとして、信頼性の高いデータをきわめて簡単にかつ短時間で得ることができる。

杭の急速載荷試験の概要を示す斜視図である。 （ａ）はクッション材の分解斜視図、（ｂ）は円柱形に形成されたクッション材の斜視図、（ｃ）はクッション材の縦断面図である。

符号の説明

１ 地中に打ち込まれた杭の杭頭
２ 重錘
３ クッション材
３ａ 高分子材料からなる板
３ｂ 金属板
３ｃ 孔
３ｄ ジベル

Claims (3)

1. 杭頭を打撃して行う杭の急速載荷試験に用いられる杭の急速載荷試験装置であって、杭頭を打撃する重錘と前記杭頭と重錘との間に介在されるクッション材とを備え、前記クッション材は複数の金属板と当該金属板間に挟まれる高分子材料とを積層して形成されてなることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
2. 高分子材料は、荷重載荷方向の孔が形成された板またはブロックであることを特徴とする請求項１記載の杭の急速載荷試験装置。
3. 高分子材料は発泡樹脂から形成されてなることを特徴とする請求項１または２記載の杭の急速載荷試験装置。
   

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