JP2008297838A - アンカーのアンカーナット及びその交換方法 - Google Patents

Abstract

【課題】新設、既設を問わず、簡単かつ確実にアンカーのテンドンの荷重を測定できるようにすると共に、荷重測定手段が故障した場合には簡単に交換できるようにする。
【解決手段】アンカーナット１４は、定着ナット部１４１と定着荷重測定部１４２を備えている。定着ナット部１４１は、アンカーヘッド１０に螺合する雌ネジが１４３形成してあり、定着荷重測定部１４２は、アンカーヘッド１０の径より僅かに大きな内径に形成してあり、アンカーヘッド１０には接触せずにアンカーナット１４はアンカーヘッドに螺合する。定着荷重測定部１４２には、アンカーナットに作用する定着荷重を計測するための荷重測定手段が設けてある。
【選択図】図６

Description

この発明は、供用中のグラウンドアンカー等の緊張材に作用する緊張力を常時監視できるようにすると共に、経年劣化や災害等によって機器が故障して緊張力の測定手段が機能しなくなったときには測定手段を容易に交換可能とするものである。

グラウンドアンカーが日本に導入されてから５０年が経過し、初期に施工されたグラウンドアンカーの老朽化の問題が顕在化してきた。グラウンドアンカーのテンドンの破断、アンカー頭部の落下、浮き上がりなどが指摘されている。
アンカー施工後のテンドンの残存緊張力は、様々な要因により変化し、前記のような問題を引き起こしている。テンドンの残存緊張力の変化を計測することは、構造物や地盤の挙動を把握し、アンカーの破損や構造物及び地盤の異常発生を防ぐためにも重要であり、アンカーの健全性の確認のため、テンドンの残存緊張力を測定することが推奨され、確認手法の基準が策定され始めている。
テンドンの残存緊張力の測定方法は、図１に示すように、アンカーを新規に設置する場合に荷重計（ロードセル）を設置する方法と、既に設置されているアンカーに対して緊張用ジャッキを計測時に使用するリフトオフ試験がある。
また、ロードセルに替えて、図２に示すように、２枚の円形ステンレス板の周囲を溶接して袋状とし、内部に作動油を封入したプレッシャーディスク（商品名）を上・下2枚の支圧板の間に挟んでアンカーに設置し、ブルドン管や圧力変換器でアンカーの緊張力を測定することがおこなわれている。

既存のアンカーの残存緊張力を計測するリフトオフ試験は、定着具やテンドンの余長部にカプラーを設置し、ジャッキでカプラーを引上げてテンドンに作用する緊張力を計測する試験であり、定着具が支圧板から僅かに（０．１〜１．０ｍｍ）離れたときの荷重を測定することによりアンカーに作用している荷重を推定するものである。一般的なリフトオフ試験は、図３に示すように、リフトオフ専用油圧ジャッキを使用して実施され、加圧装置（緊張ジャッキ）は、その容量とストロークに余裕のあるものを選び、計画最大試験荷重の１．２倍まで載荷可能なものを使用するのが一般的である。
特許文献１（特開２００６−４５８６０号公報）及び特許文献２（特開２００６−４５８６１号公報）には、図４に示すように、アンカープレート（支圧板）とプリングプレートを一体化してアンカープレートを含めてアンカーの定着具をジャッキで引上げてテンドンに作用する緊張荷重を計測することが開示されている。
また、特許文献３（特許第２９３６１９２号公報）及び特許文献４（特許第３５７１９６８号公報）にあるように、実際にテンドンに荷重をかけることなく、超音波の伝播速度や測定対象物に対する打撃による水平方向の振動の周波数分析によってテンドンに作用している荷重を測定する方法も提案されている。
特開２００６−４５８６０号公報 特開２００６−４５８６１号公報 特許第２９３６１９２号公報 特許第３５７１９６８号公報

アンカーのテンドンに導入されている緊張力は、リフトオフ試験のように使用する油圧ジャッキの圧力によって緊張力を求めているが、試験時の緊張力しか求めることができず、連続的に緊張力を監視することはできない。リフトオフ試験は、アンカーの状態を確認するのに適するものであり、この方法が推奨されているが、テンドンが腐食等で強度が低下していると、テンドンが破断する危険性が大である。
また、ロードセルは価格が高く、設置対象のアンカーが限定され、全体的な監視ができない。ロードセルをアンカーに設置して、機器の故障が生じた場合、修理・交換が不可能であり、以後の測定が不能となる。
一般に部材の応力の測定には、歪ゲージを部材に貼り付けることがおこなわれているが、アンカーの場合、直接ＰＣ鋼材に歪ゲージを貼り付けることが難しく、また、ＰＣ鋼材は地中に設置されるため機器にとっては劣悪な環境であり、歪ゲージが断線したり劣化して測定が不能となることもあり、永久構造物の耐用年数の５０〜６０年に渡って正常に機能させて連続的に監視することは難しい。

本発明は従来技術の不都合を解消し、新設、既設を問わず、簡単かつ確実にアンカーのテンドンの荷重を連続的に測定できるようにすると共に、荷重測定手段が故障した場合には簡単に交換できるようにし、アンカーの緊張力を常時監視できるようにするものである。

アンカー用の定着装置の定着調整用のアンカーナットであって、定着ナット部と定着荷重測定部を備え、さらには、荷重測定手段を内蔵しているアンカーナットである。
テンドンを構造物に定着するアンカーヘッドに着脱自在なアンカーナットに荷重測定手段を内蔵させたので、荷重測定手段が故障しても交換作業が容易であり、アンカーの健全性を常時監視することができる。
また、このアンカーナットの取り扱い方法であって、既存のアンカー定着金具の上部にテンドンの余長部を利用して接続ヘッドを固定し、接続ヘッドを持ち上げてアンカーナットを支圧板から離し、アンカーナットを回転してアンカーヘッドに対して上昇させ、接続ヘッドの持ち上げを解除してテンドンの緊張力をアンカーヘッドに盛り替えしてアンカーナットをフリーにしてアンカーヘッドから取り外し、荷重測定手段を交換して再度アンカーヘッドに取り付けるアンカーナットの交換方法である。

以上述べたように本発明のアンカーナットは、定着体の一部であるので、定着状態では常に緊張力が作用している部材である。従来のアンカーヘッドに螺合してアンカー体に作用する定着力を全て伝達されるようにする定着ナット部とその定着力を正確に測定する定着荷重測定部を一体化(図示は省略するが、ボルトや金具等の連結手段によるものを含む)させてあるので、計測手段を新たに設けることなく定着荷重を常時計測することが可能であり、定着荷重を測定するために大掛かりな装置も必要なく、システムの維持管理が簡単であり、新設アンカー、既設アンカーを問わず使用することができる。
更に、アンカーナットは、交換が容易であるので測定手段の経年劣化による測定不能の状態が起きても簡単に修繕回復ができる。
本発明のナットは、グラウンドアンカーの定着用のみならず、建築物、橋梁などに使用されるアンカーにも利用可能である。

実施例１
以下、実施例に基づいて本発明を詳細に説明する。
本発明が適用されるアンカーの定着装置１は、図５に示すように円筒形で外周にネジ１１が設けてあり、ＰＣ鋼より線等の緊張材を通す穴１２が適宜の個数設けてあるアンカーヘッド１０と、アンカーヘッド１０のネジ１１に螺合する雌ネジが設けてあり、アンカーヘッドに対して上下動するアンカーナット１４から構成されている。アンカーのテンドン２であるＰＣ鋼より線が穴１２に通されてクサビ１３によって定着され、アンカーナット１４を回転させて上下させることによって、定着装置１の全長（高さ）が調整できるようにしてあり、テンドン２の定着時のセットロスを解消することができるものであり、これらは支圧板３の上に設置される。
この定着装置１及び本発明のアンカーナット１４を使用してアンカーを定着した状態の断面を図６に示す。構造物Ｓにはアンカーを挿通する穴３５が形成してあり、この穴３５を通じてテンドン２が地中のアンカー体（図示しない）に連結固定されている。構造物表面に補剛板３１、その上に支圧板３が設置されている。支圧板３にアンカーヘッド１０が載せてあり、アンカーナット１４を回転することによって定着装置１の高さを調整している。
テンドン２の頭部には防錆のためグリースが塗布され、ヘッドキャップ１６を被せ、更に保護キャップ１７が設置してある。

図７に示すように、この定着装置１に使用した本発明のアンカーナット１４は、定着ナット部１４１と定着荷重測定部１４２を備えている。定着ナット部１４１は、アンカーヘッド１０に螺合する雌ネジ１４３が形成してあり、定着荷重測定部１４２は、アンカーヘッド１０の径より僅かに大きな内径に形成してあり、アンカーヘッド１０には接触せずにアンカーナット１４が螺合するようにしてある。定着荷重測定部１４２には、アンカーナット１４に作用する定着荷重を計測するための荷重測定手段４が設けてある。
具体的には、定着荷重測定部１４２の肉厚部の底部側に穴１５が形成してあり、荷重測定手段４として、例えば歪ゲージがセットしてある。この穴１５は少なくとも１個は必要であるが、アンカーナット１４に複数の穴を設けて荷重測定手段４を複数設置してもよい。歪ゲージの信号線４１はアンカーナット１４の側壁に取り付けられた信号用ソケット４２に結合してある。このソケット４２に信号ライン４３のプラグが連結され、歪ゲージの信号はデータロガー等（図示しない）に送られる。ソケット４２には無線機を取り付け、測定信号を無線で親機に送るようにすることもできる。

歪ゲージ等の荷重測定手段４の取り付け位置は、アンカーナット１４の定着荷重測定部１４２の肉厚部に設けた穴だけでなく、図８及び図９に示すように、定着荷重測定部１４２の外側面や内側面に凹部や溝を形成して歪ゲージ４を貼り付け、樹脂でモールドして歪ゲージを被覆し、外側面に信号用ソケット４２を取り付ける形態でもよい。
アンカーナット１４は、アンカーヘッド１０の外周の雄ネジに螺合する雌ネジが形成されてあればよく、図１０に示すように、形状は円形に限らず六角形などの多角形にすることができる。

このアンカーナット１４をアンカーの定着体として使用すると、テンドン２に作用する緊張力は定着用のクサビ１３を介してアンカーヘッド１０に伝えられ、更にアンカーナット１４を介して支圧板３に伝達されるので、テンドン２に作用する緊張力はアンカーナット１４の荷重測定部１４２に設けた歪ゲージ４によって継続的に測定することができるので、アンカーとして供用中であっても緊張力を監視することができる。

新設のアンカーの場合は、このアンカーナット１４を使用してテンドン２をアンカーヘッドに定着し、信号用ソケット４２に信号ラインを接続してデータロガーと接続することによって、個々のアンカーの定着荷重を常時測定することができる。

荷重計測手段を具備していないアンカーナットを使用した古い既存のアンカー、また、本発明のアンカーナットの荷重計測手段が故障して計測不能になったり、経年劣化で正確な計測値を計測できなくなった場合におけるアンカーナットの交換手順を以下に説明する。

図１１（１）に示すようにアンカーの頭部に保護のために設置してある保護キャップを取り外し、更にヘッドキャップを取り外す。
アンカーヘッドに防錆のために塗布してあるグリースを拭き取り、テンドンの先端部を露出させ、クサビがテンドンに適正に食い込み固定しているかを確認する。

アンカーヘッド１０の上部にクサビ穴が形成され、外周にアンカーヘッド１０と同ピッチの雄ネジを設けた接続ヘッド５をセットし、テンドンの余長部をクサビ穴に通して接続ヘッド５の上部に露出させ、固定用のクサビ５１を各クサビ穴に押し込み、テンドンを接続ヘッド５に固定する。
内壁部に接続ヘッド５の雄ネジに螺合する雌ネジを形成したカプラー６を接続ヘッド５に接続し、ラムチェアー７をアンカーの頭部にセットすると共にセンターホールジャッキ８をラムチェアー７にセットし、カプラー６の頭部から上部に延びるテンションバー６１をセンターホールジャッキ８の頭部にプリングナット８１を使用して固定する。
センターホールジャッキ８を作動させてテンションバー６１を上方に引上げ、支圧板３に押し付けられていたアンカーナット１４を図１１（３）に示すように１ｍｍ程度のクリアランスが形成された位置で停止し、アンカーナット１４を回転してネジ作用でアンカーヘッド１０に対してアンカーナット１４の基部がアンカーヘッド１０の基部の上になるまで上昇させる。

そこで、図１１（４）に示すように、センターホールジャッキ８を緩やかに解放することによってアンカーヘッド１０を支圧板３まで降下させ、テンドンに作用している緊張力がアンカーヘッド１０を介して支圧板３に伝達されるように盛替えをおこない、アンカーナット１４がテンドンの緊張力に対してフリーな状態とする。
図１１（５）に示すように、プリングナット８１をテンションバー６１からはずし、センターホールジャッキ８、ラムチェアー７を撤去し、カプラー６を取り外し、アンカーナット１４をアンカーヘッド１０に対して回転してアンカーヘッド１０から取り外す。
取り外したアンカーナット１４の故障した荷重測定手段４を交換してアンカーナット１４による荷重測定が可能の状態とし、アンカーナット１４をアンカーヘッド１０に取り付ける。
取り付けの手順は、アンカーナット１４を取り外すときと逆の手順であり、アンカーナット１４をアンカーヘッド１０に取り付け、アンカーナット１４の基部をアンカーヘッド１０の基部近くまでネジ回転によって降下させ、接続ヘッド５にカプラーとテンションバーを取り付ける。

ラムチェアーとセンターホールジャッキを再度セットし、テンションバーをプリングナットでセンターホールジャッキに固定し、センターホールジャッキを作動させてテンドンに所定の緊張力が導入されるまで緊張するとアンカーヘッド１０は支圧板３から浮き上がった状態となる。ここで、アンカーナット１４を回転して支圧板３に接触するまで降下させる。
センターホールジャッキ８の作動を解除すると、テンドンに作用している緊張力はアンカーヘッド１０を介してアンカーナット１４に伝達されて支圧板３に押し付けられ、テンドンは所定の緊張力で定着される。再定着に使用したカプラー、ラムチェアー及び接続ヘッドを撤去して作業を完了する。
なお、カプラーを接続するのに充分な余長がアンカーヘッドのネジ部にある場合は、接続ヘッドを使用することなく直接カプラーをアンカーヘッドに接続する。

実施例２
この実施例は、図１２に示すように、カプラー６のテンションバーに替えて複数のＰＣ鋼線６５を使用してカプラー６を介してアンカーヘッド１０を引上げるもので、ＰＣ鋼線６５を圧着グリップ６６によってカプラー６に連結固定し、センターホールジャッキ８にはプリングヘッド８３と固定クサビ８４によって連結したものであり、その他は実施例１と同様であり、交換手順には変更がない。
ラムチェアー７をセットし、一端に圧着グリップを固着した複数のＰＣ鋼線６５をカプラー６の天井に設けた穴に通し、更にセンターホールジャッキ８のセンターホールを通してジャッキの頭部に導き、センターホールジャッキの頭部にクサビ穴が形成してあるプリングヘッド８３をセットし、ＰＣ鋼線の他端をプリングヘッドのクサビ穴に通してクサビをセットして固定する。
センターホールジャッキ８を作動させると、ジャッキの上昇力はプリングヘッド８３、ＰＣ鋼線６５を介してカプラー６に伝えられてアンカーヘッド１０を持ち上げる。
以下の手順は実施例１と同じであるので説明を省略する。

ロードセルを使用した緊張力測定方法の説明図。 プレッシャーディスクを使用した緊張力測定方法の説明図。 リフトオフ試験の概念説明図。 支圧板を引上げるリフトオフ試験の説明図。 本発明のアンカーナットを使用する定着装置の斜視図。 アンカーヘッドに本発明のアンカーナットを装着した状態の断面図。 本発明のアンカーナットの平面図、断面図及び荷重測定部の拡大図。 本発明のアンカーナットの他の実施例の平面図、断面図及び荷重測定部の拡大図。 本発明のアンカーナットの他の実施例の平面図、断面図及び荷重測定部の拡大図。 本発明のアンカーナットの他の実施例の平面図。 荷重測定手段を内蔵したアンカーナットの交換手順の説明図。 アンカーナットの交換に使用するカプラーの他の実施例の断面図。

符号の説明

１ 定着装置
１０ アンカーヘッド
１１ 雄ネジ
１２ 穴
１３ クサビ
１４ アンカーナット
２ テンドン（緊張鋼線）
３ 支圧板
４ 荷重測定手段
５ 接続ヘッド
６ カプラー
７ ラムチェアー
８ センターホールジャッキ

Claims (7)

1. アンカーの定着装置の定着調整用のアンカーナットであって、定着ナット部と荷重測定部を備えたアンカーナット。
2. 請求項１において、荷重測定部に装着された荷重測定手段が交換可能であるアンカーナット。
3. 請求項１また２において、荷重測定手段は歪ゲージであり、歪ゲージはアンカーナットに形成した複数の穴、溝、または凹部のいずれかに設置してあるアンカーナット。
4. アンカーナットが使用されている既存のアンカーに請求項１〜３のいずれかのアンカーナットを取り付ける方法であって、既存のアンカーのアンカーヘッドにカプラーを接続し、カプラーを引き上げてアンカーナットを支圧板から浮き上がらせ、アンカーナットを回転してアンカーヘッドに対して上昇させ、カプラーの引上げを解除してテンドンの緊張力をアンカーヘッドに盛り替えしてアンカーナットをフリーにし、アンカーナットをアンカーヘッドから取外し、荷重測定手段を交換して再度アンカーヘッドに取り付けるか、または、新規のアンカーナットを取り付けるアンカーナットの交換方法。
5. 請求項４において、アンカーヘッドとカプラーの間に接続ヘッドを介在させ、テンドンを接続ヘッドに固定するアンカーナットの交換方法。
6. 請求項４または５において、カプラーは先端部にネジが設けてあるテンションバーを有し、テンションバーをセンターホールジャッキにプリングナットを使用して固定してカプラーを引上げるアンカーナットの交換方法。
7. 請求項４または５において、カプラーには圧着グリップによってＰＣ鋼より線が固着してあり、このＰＣ鋼より線をセンターホールジャッキにプリンヘッドとクサビで固定してカプラーを引上げるアンカーナットの交換方法。