JP2009293196A - Rock bolt structure and its tensile yield strength test method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、壁面や法面等の施工面の補強に用いられるロックボルト構造体及びその引張耐力試験方法に関する。更に詳しくは、本発明は、繊維強化樹脂製であり、鋼製ロックボルトと同様の取扱いによる施工が可能であって、且つ施工後も十分な引張耐力を備え、施工面から著しく突出することがなく作業性に優れるロックボルト構造体に関する。また、繊維強化樹脂製のロックボルト構造体の引張耐力を破損することなく容易に試験することができるロックボルト構造体の引張耐力試験方法に関する。 The present invention relates to a rock bolt structure used for reinforcing a construction surface such as a wall surface or a slope, and a tensile strength test method thereof. More specifically, the present invention is made of fiber reinforced resin, can be constructed by the same handling as steel rock bolts, has sufficient tensile strength after construction, and may protrude significantly from the construction surface. The present invention relates to a rock bolt structure having excellent workability. The present invention also relates to a tensile strength test method for a rock bolt structure that can be easily tested without damaging the tensile strength of the rock bolt structure made of fiber reinforced resin.
山岳トンネル、ダム及び護岸等の壁面や法面等の施工面の開削工事及び補修工事をするために、支保部材であるロックボルトを用いて補強する新オーストリアトンネルメソッド(NATMともいう)等の施工方法が知られている。このような施工方法は図7に例示するように、外周面がねじ切りされた棒状のロックボルト92を施工面8に埋め込み、次いで、岩盤等から露出するロックボルト92の頭部に貫通孔を設けられているプレート94を通し、その後、該頭部にナット93を締め付けてプレート94を固定する。
このようなロックボルト92、ナット93及びプレート94からなるロックボルト構造体91は、通常全て鋼材からなり、プレート94に180kN程度の引張力が加わっても、各部材92、93、94が破損することがない。
Construction of the new Austrian tunnel method (also called NATM), which is reinforced with rock bolts, which are supporting members, for excavation work and repair work on wall surfaces and slopes such as mountain tunnels, dams and revetments. The method is known. In such a construction method, as illustrated in FIG. 7, a rod-
Such a
しかし、鋼材からなるロックボルト構造体は、経年劣化並びに、火山及び温泉地帯等の酸性土壌等に起因する腐食が生じて、引張強度が減少したり破損したりすることで支保機能が欠如することがある。
また、ロックボルト構造体が設けられているまま施工面を掘削する場合は、掘削刃がロックボルト構造体と接触して大きく摩耗する。更に、ロックボルト構造体は鋼製であるため重量物であり、運搬時や施工時の作業性が悪い。また、鋼材を製造する際のCO2排出量が多いため地球温暖化を促進させる一因となる。
However, the rock bolt structure made of steel lacks a support function due to deterioration due to aging and corrosion caused by acid soils such as volcanoes and hot springs, resulting in decreased tensile strength or damage. There is.
Further, when excavating the construction surface with the rock bolt structure provided, the excavation blade comes into contact with the lock bolt structure and wears greatly. Furthermore, since the rock bolt structure is made of steel, it is heavy and has poor workability during transportation and construction. Also, contributing to accelerate the global warming for CO 2 emissions is large in the production of steel.
上記問題を解決するために、鋼材の代わりにガラス繊維強化樹脂(GRP、GFRPともいう)を用いたロックボルトが提案されている(例えば、特許文献1及び2を参照。)。このようなGRPロックボルトは、棒状体の周面に螺旋状の凸部を設けた螺合可能な形状であり、鋼製ロックボルトと同様に用いることができる。また、鋼製ロックボルトと比較して腐食しにくく、上記掘削刃に接触しても掘削刃を摩耗させることなく切断可能であり、且つ製造時のCO2排出量が少ないため地球温暖化の促進抑制を図ることができるという特長を備える。更に、絶縁体であるためロックボルトを介して誘導電流及び迷走電流が流れたり、ノイズ等が伝達されたりすることがなく、これらに起因する障害を起こすことがない。
In order to solve the above problems, lock bolts using glass fiber reinforced resin (also referred to as GRP or GFRP) instead of steel materials have been proposed (see, for example,
しかし、GRPロックボルトは、断面方向の圧縮、曲げ及びせん断等の強度が鋼製ロックボルトよりも脆弱であり、ナットの軸長を大幅に長くしないと十分な強度が得られなかった。このため、ナット軸長が鋼製ロックボルトより大幅に長いために、施工後の施工面から著しく突出し、作業時に頻繁に引っ掛かる等の作業性に支障が生じる等利用が難しい問題があった。また、吹付けコンクリート面に施工する場合は、二次覆工時に施工する防水シートで覆うことがあるが、ナット等が防水シートに接触して破損するため好ましくない。 However, the strength of the GRP lock bolt, such as compression, bending and shearing in the cross-sectional direction, is weaker than that of the steel lock bolt, and sufficient strength cannot be obtained unless the axial length of the nut is significantly increased. For this reason, since the nut shaft length is significantly longer than the steel lock bolt, there is a problem that it is difficult to use, for example, projecting significantly from the construction surface after construction and causing troubles such as frequent catching at the time of work. Moreover, when constructing on the surface of shotcrete, it may be covered with a waterproof sheet that is constructed at the time of secondary lining, but it is not preferable because a nut or the like comes into contact with and breaks the waterproof sheet.
更に、鋼製ロックボルトの引張耐力の測定は、鋼製ロックボルトの両端をそれぞれ把持した状態で固定するチャックを用いて把持し、各チャックが離れるように引っ張ることで測定している。しかし、GRPロックボルトは、把持に対して脆弱であるため適切な引張強度の測定ができなかった。このため、GRPロックボルトの端とチャックとを接着固定する等、煩雑であり且つ再利用ができない作業を行っていた。 Furthermore, the tensile strength of the steel lock bolt is measured by gripping the steel lock bolt with a chuck that is fixed while gripping both ends of the steel lock bolt, and pulling the chucks away from each other. However, since the GRP lock bolt is fragile to gripping, an appropriate tensile strength cannot be measured. For this reason, the work which is complicated and cannot be reused, such as bonding and fixing the end of the GRP lock bolt and the chuck, has been performed.
本発明は、上記の従来の問題を解決するものであり、繊維強化樹脂製であり、鋼製ロックボルトと同様の取扱いによる施工が可能であって、且つ施工後も十分な引張耐力を備え、施工面から大きく突出することがなく作業性に優れるロックボルト構造体を提供することを目的とする。また、繊維強化樹脂製のロックボルト構造体の引張耐力を破損することなく容易に試験することができるロックボルト構造体の引張耐力試験方法を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, is made of fiber reinforced resin, can be constructed by the same handling as steel rock bolts, and has sufficient tensile strength after construction, An object of the present invention is to provide a rock bolt structure that does not protrude greatly from the construction surface and has excellent workability. It is another object of the present invention to provide a tensile strength test method for a lock bolt structure that can be easily tested without damaging the tensile strength of the fiber reinforced resin-made rock bolt structure.
本発明は以下通りである。
1.外周面に螺旋状の山部を具備するロックボルトと、該ロックボルトに螺合するナットと、該ロックボルトに挿通されるプレートと、を備えるロックボルト構造体であって、上記ロックボルトは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、上記ナットは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、上記ロックボルトがねじ込まれる螺合孔と、該螺合孔と同一軸であり且つ該螺合孔の一端面側が細くなるテーパ面を具備し、上記プレートに挿入される挿入部とを備え、上記プレートは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、上記ロックボルトを挿通し、且つ上記ナットの上記挿入部が挿入され且つ上記テーパ面と接するテーパ形状の挿通孔を備えることを特徴とするロックボルト構造体。
2.上記プレートは、板状のプレート本体と、該プレート本体の中央部に形成され、上記ナット側に盛り上がり、且つ中心に上記挿通孔を具備する把持部とを備える上記1.記載のロックボルト構造体。
3.上記ナットの挿入部は、上記先端側から上記ロックボルトの軸方向に沿って切り込まれているスリットを備える上記2.記載のロックボルト構造体。
4.上記ロックボルトは、上記熱硬化性樹脂を含浸し且つ長さ方向に連続する棒状の長繊維状繊維物の表面に、糸状繊維物を外周軸方向で間隔をおいて螺旋状に一体的に巻き付けて締め上げ、該締め上げた糸状繊維物部が螺旋状の凹状溝部を形成させ且つ隣合う該凹状溝部の間隔の間が凸状の上記山部を形成させ、その後該熱硬化性樹脂を硬化させて作製される上記3.記載のロックボルト構造体。
5.上記長繊維状繊維物がガラス繊維である上記4.記載のロックボルト構造体。
6.上記プレート及び上記ナットはガラス繊維強化樹脂製である上記3.乃至上記5.のいずれかに記載のロックボルト構造体。
7.引張耐力が180kN以上である上記3.乃至6のいずれかに記載のロックボルト構造体。
8.上記ロックボルトは、中実体又は中空体である上記3.乃至7のいずれかに記載のロックボルト構造体。
9.繊維強化樹脂製のロックボルトと、該ロックボルトに螺合するナットと、該ロックボルトに挿通されるプレートと、からなるロックボルト構造体のロックボルト構造体引張耐力試験方法であって、上記ロックボルトを挿通する挿通孔を備え且つ上記プレートより大きな装着板、並びに該装着板に設けられる引張部材を具備するプレート支持治具と、上記ロックボルト構造体のロックボルトと螺合する螺合孔を備えるロックボルト支持治具とを備え、試験対象のロックボルト構造体のロックボルトを上記プレート支持治具に挿通し、且つ上記ロックボルト支持治具と螺合させ、次いで、上記プレート支持治具及び上記ロックボルト支持治具を把持して引張り、該引張りにより上記ロックボルト構造体が破損したときの引張力を引張耐力とすることを特徴とするロックボルト構造体引張耐力試験方法。
10.上記ロックボルト構造体は上記1.乃至8のいずれかに記載のロックボルト構造体である上記8.記載のロックボルト構造体引張耐力試験方法。
The present invention is as follows.
1. A lock bolt structure comprising: a lock bolt having a spiral peak on an outer peripheral surface; a nut screwed into the lock bolt; and a plate inserted through the lock bolt. The nut is made of a fiber reinforced resin impregnated with a curable resin and cured, and the nut is made of a fiber reinforced resin impregnated with a thermosetting resin and cured, and the screw hole into which the lock bolt is screwed and the screw engagement A fiber reinforced with a taper surface which is the same axis as the hole and has one end surface side of the screw hole narrowed, and an insertion portion which is inserted into the plate, the plate being impregnated with a thermosetting resin and cured A lock bolt structure made of resin, having a tapered insertion hole through which the lock bolt is inserted, the insertion portion of the nut being inserted, and being in contact with the tapered surface.
2. The plate includes a plate-shaped plate main body and a grip portion formed at a central portion of the plate main body, raised on the nut side, and having the insertion hole at the center. The described rock bolt structure.
3. The nut insertion portion includes a slit that is cut from the distal end side along the axial direction of the lock bolt. The described rock bolt structure.
4). The lock bolt impregnates the thermosetting resin and integrally winds the thread-like fiber material on the surface of the rod-like long fiber material that is continuous in the length direction at intervals in the outer peripheral axis direction. The threaded fiber part that has been tightened forms a spiral concave groove part, and the convex part is formed between the adjacent concave groove parts, and then the thermosetting resin is cured. The above 3. The described rock bolt structure.
5. The above-mentioned
6). 2. The plate and the nut are made of glass fiber reinforced resin.
7). 2. The tensile strength is 180 kN or more. A rock bolt structure according to any one of
8). The lock bolt is a solid body or a hollow body. The rock bolt structure according to any one of 7 to 7.
9. A lock bolt structure tensile strength test method for a lock bolt structure comprising: a lock bolt made of fiber reinforced resin; a nut screwed into the lock bolt; and a plate inserted through the lock bolt. A mounting plate having an insertion hole for inserting a bolt and having a mounting plate larger than the plate, a plate support jig provided with a tension member provided on the mounting plate, and a screwing hole for screwing with the lock bolt of the lock bolt structure. A lock bolt support jig provided, the lock bolt of the lock bolt structure to be tested is inserted into the plate support jig and screwed with the lock bolt support jig, and then the plate support jig and The lock bolt support jig is gripped and pulled, and the tensile strength when the lock bolt structure is damaged by the pull is defined as the tensile strength. Lock bolt structure Tensile strength test method comprising.
10. The rock bolt structure is the same as in the above 1. 8. The rock bolt structure according to any one of 8 to 8. The lock bolt structure tensile strength test method described.
本発明のロックボルト構造体によれば、構造体に組み立てたロックボルト、ナット及びプレートが繊維強化樹脂であるため、鋼製ロックボルトと比較して腐食しにくく、上記掘削刃に接触しても掘削刃を摩耗させることなく切断可能であり、且つ製造時のCO2排出量が少ないため地球温暖化の促進抑制を図ることができる。更に、絶縁体であるためロックボルトを介して誘導電流及び迷走電流が流れたり、ノイズ等が伝達されたりすることがなく、これらに起因する障害を起こすことがない。
また、鋼製ロックボルトと同様に、プレート及びナットを用いた施工方法を用いることができる。更に、ナットの挿入部がプレートの挿通孔に挿入可能であるためナットがロックボルトを把持する長さを長くしても、ナット全体の長さが鋼製のロックボルト構造体と比べて多少長い程度の長さにすることができるため、施工後も施工面から著しく突出することがなく、作業時に引っ掛かる等の作業性の問題が生じない。
According to the lock bolt structure of the present invention, since the lock bolt, nut and plate assembled in the structure are fiber reinforced resin, they are less likely to corrode compared to steel lock bolts, Cutting is possible without causing the excavation blade to wear, and since CO 2 emission during production is small, it is possible to prevent global warming. Furthermore, since it is an insulator, induced current and stray current do not flow through the lock bolt, noise is not transmitted, and troubles due to these do not occur.
Moreover, the construction method using a plate and a nut can be used similarly to steel rock bolts. Furthermore, since the nut insertion part can be inserted into the plate insertion hole, the entire nut length is slightly longer than that of the steel lock bolt structure even if the nut holds the lock bolt longer. Since it can be made to a certain length, it does not protrude significantly from the construction surface even after construction, and workability problems such as being caught during work do not occur.
また、プレートがプレート本体と把持部とを備える場合は、プレートの全体の厚みを増すことがなく、必要な強度を備えることができるため、運搬、保管及び施工時に取り扱いやすくすることができる。
更に、ナットの挿入部にスリットを備える場合は、挿入部の先端側がしなりやすくなるため、ナットの挿入部をプレートに挿入したときに先端側がロックボルト側に押しつけられて、ナットとロックボルトとが接触する面積をより増すことができるため、より短い軸長で把持してもナット及びロックボルトの一部分に力が集中して破損することなく強固にロックボルトを把持することができる。
また、ロックボルトが棒状長繊維状繊維に糸状繊維物を巻き付けて山部を形成して作製される場合は、支保部材に必要な引張耐力を得ることができる。
更に、棒状長繊維状繊維がガラス繊維である場合は、より強固な引張耐力を得ることができる。
また、プレート及びナットがガラス繊維強化樹脂製である場合は、強固な引張耐力を得ることができる。
更に、引張耐力が180kN以上である場合は、通常の鋼製ロックボルト構造体と同様の強度を備え、鋼製ロックボルト構造体と同様の用途に適用することが容易となる。
また、ロックボルトが、中実体又は中空体である場合は、本ロックボルト構造体を中実体である通常の鋼製ロックボルトと同様の施工を行うことができるし、薬液を注入する施工方法に中空体のロックボルトを用いたロックボルト構造体を用いることができる。
Moreover, when a plate is provided with a plate main body and a holding part, since it can provide required intensity | strength without increasing the whole thickness of a plate, it can make it easy to handle at the time of conveyance, storage, and construction.
Furthermore, when the nut insertion part is provided with a slit, the tip end side of the insertion part is likely to be bent, so when the nut insertion part is inserted into the plate, the tip end side is pressed against the lock bolt side, Therefore, even when gripping with a shorter axial length, the lock bolt can be firmly gripped without being concentrated due to the force concentrated on a part of the nut and the lock bolt.
Further, when the lock bolt is produced by winding a thread-like fiber material around a rod-like long fiber to form a peak portion, the tensile strength necessary for the support member can be obtained.
Furthermore, when the rod-like long fiber is a glass fiber, a stronger tensile strength can be obtained.
Moreover, when the plate and nut are made of glass fiber reinforced resin, a strong tensile strength can be obtained.
Furthermore, when the tensile strength is 180 kN or more, it has the same strength as that of a normal steel rock bolt structure and can be easily applied to the same use as that of a steel rock bolt structure.
If the lock bolt is solid or hollow, the lock bolt structure can be constructed in the same manner as a normal steel rock bolt that is solid, and a construction method for injecting chemicals can be used. A lock bolt structure using a hollow lock bolt can be used.
本ロックボルト構造体引張耐力試験方法によれば、把持強度が鋼製よりも脆弱である繊維強化樹脂製のロックボルトであっても、施工後の状態により近い状態で試験することができ、必要な引張耐力を試験することができる。また、従来のロックボルトのみの引張耐力試験方法とは異なり、ロックボルト構造体として試験を行うため、より施工後の実体に近い条件で必要な引張耐力を試験することができる。 According to this lock bolt structure tensile strength test method, even a lock bolt made of fiber reinforced resin whose grip strength is weaker than that of steel can be tested in a state closer to the state after construction. The tensile strength can be tested. In addition, unlike the conventional tensile strength test method using only lock bolts, since the test is performed as a lock bolt structure, the necessary tensile strength can be tested under conditions closer to the actual state after construction.
更に、試験対象のロックボルト構造体が本発明のロックボルト構造体である場合は、試験によって破損することなく引張耐力を試験することができる。 Furthermore, when the rock bolt structure to be tested is the rock bolt structure of the present invention, the tensile strength can be tested without being damaged by the test.
以下、図1〜6を参照しながら本発明のロックボルト構造体及びその引張耐力試験方法を詳しく説明する。
1.ロックボルト構造体
本発明のロックボルト構造体は、ロックボルトと、ロックボルトに螺合するナットと、ロックボルトに挿通されるプレートと、を組み上げてなることを特徴とする。また、ロックボルト、ナット及びプレートは、熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製である。
上記「熱硬化性樹脂」は、繊維強化樹脂に用いられるものであれば任意に選択することができ、例えば、不飽和ポリエステル系樹脂、ビニルエステル系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリアミド樹脂及びフェノール樹脂等を挙げることができる。また、上記「繊維強化樹脂」に用いる繊維も任意に選択することができ、例えば、ガラス繊維、炭素繊維及びケプラー繊維等を挙げることができる。
Hereinafter, the rock bolt structure of the present invention and the tensile strength test method thereof will be described in detail with reference to FIGS.
1. Lock bolt structure The lock bolt structure of the present invention is characterized by assembling a lock bolt, a nut screwed into the lock bolt, and a plate inserted through the lock bolt. The lock bolt, nut, and plate are made of fiber reinforced resin impregnated with a thermosetting resin and cured.
The “thermosetting resin” can be arbitrarily selected as long as it is used for fiber reinforced resins. For example, unsaturated polyester resins, vinyl ester resins, epoxy resins, polyamide resins, phenol resins, etc. Can be mentioned. Moreover, the fiber used for said "fiber reinforced resin" can also be selected arbitrarily, for example, glass fiber, carbon fiber, Kepler fiber, etc. can be mentioned.
上記「ロックボルト」の形状は、図2に例示するように、雄ネジとして用いることができる螺旋状の山部22が周面に設けられており、ナットと螺合可能な棒状体であれば特に問わない。特に鋼製ロックボルトと同じピッチの山部とした場合は、ナットを回すとき等において鋼製ロックボルトと同じ施工性が得られるため好ましくすることができる。また、ロックボルトの先端形状は用途に応じて任意に選択でき、例えば鋭端形(例えば図2に例示する先端21を参照。)及び平坦等を挙げることができる。また、薬剤等を注入したり地下水を流出させたりするための孔等を設けることができる。更に、ロックボルトは、中実体及び中空体のいずれであってもよい。特に中空体の場合は、中空の部分に薬液を満たして先端に設けた孔から地中に放出させることができる。また、棒状及び鍔状等の任意形状の突起、並びに任意形状の孔を具備していてもよい。
ロックボルトの直径は、任意に選択することができる。この例として鋼製ロックボルトの直径と同じ22mm及び25mmを挙げることができる。
As shown in FIG. 2, the shape of the “lock bolt” is a rod-shaped body that is provided with a
The diameter of the lock bolt can be arbitrarily selected. Examples of this include 22 mm and 25 mm, which are the same as the diameter of the steel rock bolt.
ロックボルトの製造方法は特に問わず、通常知られている構造を選択することができる。この一例として、熱硬化性樹脂を含浸し且つ長さ方向に連続する棒状の長繊維状繊維物の表面に、糸状繊維物を外周軸方向で間隔をおいて螺旋状に一体的に巻き付けて締め上げ、締め上げた糸状繊維物部が螺旋状の凹状溝部を形成させ且つ隣合う凹状溝部の間隔の間が凸状の山部を形成させ、その後熱硬化性樹脂を硬化させて作製することを挙げることができる。
上記「棒状の長繊維状繊維物」は、熱硬化性樹脂により棒状に硬化した長繊維の繊維物である。この長繊維は、上記の繊維強化樹脂として挙げた繊維を任意に選択することができる。このうち、ガラス繊維が特に好ましい。
上記「糸状繊維物」は、長繊維状繊維物に巻き付けて締め上げることによって凹状の溝部と凸状の山部とを形成するために用いられる繊維であり、例えば、ビニロン、テトロン、ケプラー、ナイロン、ガラスヤーン及びガラスロービング等を例示することができる。
The method for producing the lock bolt is not particularly limited, and a generally known structure can be selected. As an example of this, a thread-like fibrous material is integrally wound spirally around the surface of a rod-like long fibrous fiber impregnated with a thermosetting resin and continuous in the lengthwise direction, and tightened. The thread-like fiber part raised and tightened forms a spiral concave groove part, and a convex peak part is formed between the adjacent concave groove parts, and then the thermosetting resin is cured. Can be mentioned.
The “rod-like long fiber product” is a fiber product of long fibers cured in a rod shape with a thermosetting resin. As the long fibers, the fibers mentioned as the fiber reinforced resin can be arbitrarily selected. Of these, glass fiber is particularly preferable.
The above-mentioned “thread-like fiber” is a fiber used to form a concave groove and a convex peak by winding and tightening around a long fiber, for example, vinylon, tetron, kepler, nylon Glass yarn, glass roving and the like can be exemplified.
上記「ナット」の形状は、ロックボルトと螺合する螺合孔と、螺合孔と同一の軸線状であり且つ螺合孔の一端面側が細くなるテーパ面を具備し、プレートの挿通孔に挿入可能な略円筒形状の挿入部を備えていればよく、レンチ等の工具で回すための面、棒状及び鍔状等の任意形状の突起、並びに任意形状の孔等を具備していてもよい。また、挿入部の長さは、ロックボルト構造体に構成したときにプレートに全て挿入される長さであってもよいし、一部がプレートから露出する長さであってもよい。
このようなテーパ面の挿入部は、プレートの挿通孔に挿入されて嵌め込まれているときに、挿入孔のテーパにより軸心側に押しつけられ、ロックボルトの把持をより強固にする。
挿入部のテーパの角度、即ち図3(a)に例示する螺合孔31の軸線方向に対する傾斜度θは、任意に選択することができ、例えば10〜20°(特に好ましくは11〜19°、更に好ましくは12〜18°)とすることができる。このような範囲の傾斜度θとすることによって、ロックボルト構造体が破損することがなく強固に把持することができる。
The shape of the “nut” includes a screw hole to be screwed with the lock bolt, a taper surface having the same axial shape as the screw hole, and one end surface side of the screw hole being narrowed. It may be provided with a substantially cylindrical insertion portion that can be inserted, and may have a surface for turning with a tool such as a wrench, a protrusion of an arbitrary shape such as a rod shape and a hook shape, and a hole of an arbitrary shape. . In addition, the length of the insertion portion may be a length that is inserted into the plate when the rock bolt structure is configured, or may be a length that is partially exposed from the plate.
When the insertion portion of such a tapered surface is inserted into and inserted into the insertion hole of the plate, it is pressed toward the axial center by the taper of the insertion hole, and the lock bolt is more firmly gripped.
The taper angle of the insertion portion, that is, the inclination θ with respect to the axial direction of the screwing
更に、ナットの挿入部は、図3に例示するように、先端側からロックボルトの軸方向に沿って切り込まれたスリット322を備えることができる。スリット数は、1つのみでもよいし、2以上でもよい。またスリットの数が2以上の場合は、周面に沿って等間隔に設けることができる。
ナットの螺合孔の長さは、施工時及び施工後ロックボルト及びナットが破損しない程度の力で把持可能な長さとすることができる。このような長さとして、30〜100mm(特に好ましくは40〜90mm、より好ましくは40〜85mm)を挙げることができる。100mmを越えると、施工後の施工面からの突出長さが特に長くなり、作業時に頻繁に引っ掛かる等の作業性に支障が生じ、利用が難しくなるため好ましくない。また、吹付けコンクリート面に施工する場合は、二次覆工時に施工する防水シートで覆うことがあるが、ナットが防水シートに接触して破損するため好ましくない。
Further, as illustrated in FIG. 3, the nut insertion portion may include a
The length of the screwing hole of the nut can be set to a length that allows gripping with a force that does not damage the lock bolt and the nut at the time of construction and after the construction. Examples of such a length include 30 to 100 mm (particularly preferably 40 to 90 mm, and more preferably 40 to 85 mm). If it exceeds 100 mm, the length of protrusion from the construction surface after construction becomes particularly long, which hinders workability such as frequent catching at the time of work, making it difficult to use. Moreover, when constructing on the surface of shotcrete, it may be covered with a waterproof sheet constructed at the time of secondary lining, but it is not preferable because the nut comes into contact with the waterproof sheet and breaks.
上記「プレート」は、ロックボルトを挿通し、且つナットの挿入部のテーパ面と接するテーパ形状の挿通孔を備える。このようなテーパ形状の挿通孔は、挿入されたナットの挿入部をロックボルトの軸心方向に押圧することができる。
また、プレートは、板状のプレート本体と、プレート本体の中央部に形成され、ナット側に盛り上がり、且つ中心に挿通孔を具備する把持部とを備えることができる。プレート本体の形状は特に問わず、円板状でもよいし、角板状でもよい。特に円板状の場合は、角がないため角部に接触してけが等をすることがなく取扱いが容易である。また、把持部の形状も特に問わず、円筒状及び角柱状等とすることができる。更に、把持部を明確に備えず、プレート全体が厚みのある円板状とすることもできる。また、リブを周設して強度を確保することができる。
プレートの挿通孔の長さは、施工時及び施工後ロックボルト及びナットが破損しない程度の力で把持可能な長さとすることができる。このような長さとして、30〜80mm(特に好ましくは40〜60mm、より好ましくは40〜50mm)を挙げることができる。80mmを越えると、施工後の施工面からの突出長さが特に長くなり、作業時に頻繁に引っ掛かる等の作業性に支障が生じ、利用が難しくなるからである。
The “plate” includes a tapered insertion hole through which a lock bolt is inserted and in contact with the tapered surface of the insertion portion of the nut. Such a tapered insertion hole can press the insertion portion of the inserted nut in the axial direction of the lock bolt.
Further, the plate can include a plate-shaped plate body and a grip portion formed at the center of the plate body, raised to the nut side, and having an insertion hole at the center. The shape of the plate body is not particularly limited, and may be a disk shape or a square plate shape. In particular, in the case of a disk, since there are no corners, it is easy to handle without touching the corners and causing injury. Further, the shape of the grip portion is not particularly limited, and may be a cylindrical shape, a prismatic shape, or the like. Furthermore, it is possible to make the entire plate into a thick disk shape without clearly including a gripping portion. Further, the ribs can be provided around to ensure strength.
The length of the insertion hole of the plate can be set to a length that allows gripping with a force that does not damage the lock bolt and the nut during and after the construction. Examples of such a length include 30 to 80 mm (particularly preferably 40 to 60 mm, and more preferably 40 to 50 mm). If the thickness exceeds 80 mm, the projecting length from the construction surface after construction becomes particularly long, which impedes workability such as frequent catching during work, making it difficult to use.
プレート及びナットは任意の製造方法により作成することができ、例えば、いずれも短繊維、長繊維及び織布の少なくとも一種から選択して既存の成形方法を用いて成形した成形物に熱硬化性樹脂を含浸後硬化させて作製することを挙げることができる。このように作製される場合は、支保部材に必要な引張耐力を得ることができる。
また、この短繊維、長繊維及び織布は、上記の繊維強化樹脂として挙げた繊維を任意に選択することができる。このうち、ガラス繊維が特に好ましい。このように繊維がガラス繊維である場合は、より強固な引張耐力を得ることができる。
The plate and nut can be prepared by any manufacturing method, for example, any of thermosetting resin selected from at least one of short fiber, long fiber, and woven fabric and molded using an existing molding method. And impregnating and curing. When produced in this way, the tensile strength required for the support member can be obtained.
Moreover, the fiber mentioned as said fiber reinforced resin can be arbitrarily selected for this short fiber, long fiber, and woven fabric. Of these, glass fiber is particularly preferable. Thus, when a fiber is glass fiber, stronger tensile strength can be obtained.
本ロックボルト構造体の引張耐力は、180kN以上が好ましい。通常の鋼製ロックボルトの引張耐力が120kN以上又は176kNであり、通常の施工で必要な強度であるからである。
本ロックボルト構造体を用いて施工面を補強する施工方法は、鋼製ロックボルトを用いた通常の施工方法と同様にして行うことができる。例えば、新オーストリアトンネルメソッド等の施工方法によって行うことができる。
The tensile strength of the present lock bolt structure is preferably 180 kN or more. This is because the tensile strength of a normal steel rock bolt is 120 kN or more or 176 kN, which is a strength necessary for normal construction.
The construction method for reinforcing the construction surface using the present rock bolt structure can be performed in the same manner as a normal construction method using a steel rock bolt. For example, it can be performed by a construction method such as the new Austrian tunnel method.
2.ロックボルト構造体の引張耐力試験方法
本発明のロックボルト構造体の引張耐力試験方法は、上記ロックボルト構造体のロックボルト構造体引張耐力試験方法であって、ロックボルトを挿通する装着孔を備え且つプレートより大きな装着板、並びに該装着板に設けられる引張部材を具備するプレート支持治具と、上記ロックボルト構造体のロックボルトと螺合する螺合孔を備えるロックボルト支持治具とを備え、試験対象のロックボルト構造体のロックボルトをプレート支持治具に挿通し、且つロックボルト支持治具と螺合させ、次いで、プレート支持治具及びロックボルト支持治具を把持して引張り、引張りによりロックボルト構造体が破損したときの引張力を引張耐力とすることを特徴とする。
本引張耐力試験方法は、本発明のロックボルト構造体に対して特に好適に適用することができるが、これに限られず、他の繊維強化樹脂製ロックボルト及びその構造体の引張耐力試験に用いることができる。
2. Method for testing tensile strength of rock bolt structure The method for testing tensile strength of rock bolt structure according to the present invention is a method of testing the tensile strength of rock bolt structure of the above-described lock bolt structure, and includes a mounting hole through which the lock bolt is inserted. And a plate support jig provided with a mounting plate larger than the plate and a tension member provided on the mounting plate, and a lock bolt support jig provided with a screwing hole for screwing with the lock bolt of the lock bolt structure. The lock bolt of the lock bolt structure to be tested is inserted into the plate support jig and screwed into the lock bolt support jig, and then the plate support jig and the lock bolt support jig are gripped and pulled. Thus, the tensile strength when the lock bolt structure is damaged is defined as the tensile strength.
The present tensile strength test method can be particularly suitably applied to the lock bolt structure of the present invention, but is not limited thereto, and is used for tensile strength tests of other fiber reinforced resin lock bolts and the structure. be able to.
上記「プレート支持治具」は、ロックボルト構造体を組み立てた状態で、プレート及びナットを介してロックボルトを引張試験機によって引張るための治具である。このプレート支持治具を構成する装着板及び引張部材の形状及び材質は特に問わない。この例として、中央にロックボルトの径より大きな装着孔が設けられて且つプレートより大きな金属板からなる装着板と、装着板の外周に沿って設けられ、且つ装着板の装着孔と同軸上に位置して引張試験機の引張シャフトと接続する接続部を具備する引張部材とからなるプレート支持治具を挙げることができる。 The “plate support jig” is a jig for pulling a lock bolt with a tensile tester through a plate and a nut in a state where the lock bolt structure is assembled. There are no particular restrictions on the shape and material of the mounting plate and the tension member constituting the plate support jig. As an example of this, a mounting hole larger than the diameter of the lock bolt is provided at the center and a mounting plate made of a metal plate larger than the plate, and provided along the outer periphery of the mounting plate and coaxial with the mounting hole of the mounting plate. There may be mentioned a plate support jig comprising a tensile member that is positioned and connected to a tensile shaft of a tensile tester.
上記「ロックボルト支持治具」は、通常施工面に埋め込まれた状態となるロックボルトの先端側を支持して引張試験機によって引っ張るための治具である。このロックボルト支持治具の形状及び材質は特に問わない。この例として、ロックボルトの山部と同じピッチであり螺合可能な雌ネジを具備する螺合孔が設けられた治具本体と、ロックボルトと同軸上に位置して引張試験機の引張シャフトと接続する接続部とを備えるロックボルト支持治具を挙げることができる。
プレート支持治具及びロックボルト支持治具は、引張耐力が少なくとも180kNで破損しないことが好ましい。また、ロックボルト支持治具は、前記引張耐力において、ロックボルトの周面を破損しないようにロックボルトとの接触面積を確保することが必要である。この例として雌ネジ部分の長さを180mm以上とすることを挙げることができる。
The “lock bolt support jig” is a jig for supporting the tip end side of the lock bolt that is normally embedded in the construction surface and pulling it with a tensile tester. The shape and material of the lock bolt support jig are not particularly limited. As an example of this, a jig body provided with a screw hole having a female screw that can be screwed at the same pitch as the peak portion of the lock bolt, and a tensile shaft of a tensile testing machine that is positioned coaxially with the lock bolt. And a lock bolt support jig provided with a connecting portion to be connected to the head.
The plate support jig and the lock bolt support jig preferably have a tensile strength of at least 180 kN and are not damaged. Further, the lock bolt support jig needs to secure a contact area with the lock bolt so as not to damage the peripheral surface of the lock bolt in the tensile strength. As an example of this, the length of the female screw portion can be 180 mm or more.
以下、図面に基づき本実施例のロックボルト構造体及びその引張耐力試験方法を具体的に説明する。
1.ロックボルト構造体の構成
本実施例1のロックボルト構造体1は図1に示すようにロックボルト2と、ロックボルト2に螺合するナット3と、ロックボルト2に挿通されるプレート4と、からなる。
ロックボルト2は、図2に示すように直径が鋼製ロックボルトの一種と同じ25mmであって中実の長尺棒状体であり、山岳トンネルの壁面や法面等の施工面に埋め込まれる鋭端形の先端21と、雄ネジとして機能する周面に設けられた螺旋状の山部22とを備える。
このようなロックボルト2は、熱硬化性樹脂を含浸し且つ長さ方向に連続する棒状であって、長繊維でガラス繊維の長繊維状繊維物の表面に、ビニロン等の糸状繊維物を外周軸方向で間隔をおいて螺旋状に一体的に巻き付けて締め上げて、螺旋状の溝部と山部22を形成させ、その後熱硬化性樹脂を硬化させて作製した。このように作製したロックボルト2は、約1kN/mm2程度の引張耐力が得られた。
尚、本ロックボルト2は上記製造方法に限られず、他の製造方法によって作製することができる。
Hereinafter, the lock bolt structure of this embodiment and its tensile strength test method will be described in detail with reference to the drawings.
1. Configuration of Rock Bolt Structure As shown in FIG. 1, the
As shown in FIG. 2, the
Such a
In addition, this
ナット3は、長繊維を用いて既存の成形方法を用いて成形したガラス繊維強化樹脂製であり、図3に示すように長さが約80mmの略円筒形状であり、内周にロックボルト2のピッチと同じピッチで雌ネジが形成されている貫通孔である螺合孔31と、螺合孔31の軸方向に対する傾斜角θが約15°である円錐面状のテーパ面321を備える長さが約45mmの挿入部32と、挿入部32の端面から螺合孔31の軸方向に沿って切り込まれた2本のスリット322と、レンチ等の工具で締め付けできるよう正6角形状に周面が面取されている頭部33と、を備える。
The
プレート4は、短繊維、長繊維及びガラス織布を既存の成形方法を用いて成形したガラス繊維強化樹脂製であり、図4に示すように通常の鋼製プレートと略同じ大きさとなる直径約170mmの円板状のプレート本体41と、プレート本体41の中央部に位置し、プレート本体41の施工面との接触面411の反対側の面が盛り上がるように設けられ且つ中心に挿通孔42を具備する円筒状の把持部43と、把持部43の周面とプレート本体41との間であって放射状に設けられる複数のリブ44とを備える。また、挿通孔42は、ナット3のテーパ面321全面と接触するように軸心からの傾斜角θがナット3のテーパ面321の傾斜角θと同じである円錐面状のテーパ面431が設けられている。
The
このようなロックボルト構造体1は次の手順で施工される。始めに、図5に示すように3〜4mのロックボルト2を任意の手段により壁面である施工面8下に埋設する。次いで、プレート4の挿通孔42にロックボルト2を挿通して接触面411が施工面8に接触するようにプレート4を配設する。その後、ナット3の挿入部がプレート4の挿通孔42に挿入されるようにナット3をロックボルト2にねじ込み、適切なトルクになるまで工具で頭部33を回してナット3を固定する。
このとき、ナット3の挿入部32が挿通孔42内に挿入され、くさびのようにテーパ面321が挿通孔42のテーパ面431によりロックボルト2に押しつけられることにより、ロックボルト2を強固に把持する。また、スリット322によって挿入部32がより柔軟にしなうことができ、テーパ面321と挿通孔42との接触面積、並びに螺合孔31とロックボルト2の山部22との接触面積を大きくすることができるため、容易に破損することなく強固に壁面等を保持することができる。
また、本ロックボルト構造体1を用いて施工したとき、図5(b)に示すナット3及びプレート4の施工面8からの突出長Hは、約85mmであり、鋼製のプレート及びナットを用いたときの突出長である約45mmよりも突出しているが、著しく突出していないためその後の作業時に支障が出ることがない。
更に、本ロックボルト構造体1は通常の鋼製ロックボルト構造体の1/4程度の質量であるため、軽量で取扱いが容易であり、且つ製造時のCO2排出量が少ないため地球温暖化の促進抑制を図ることができる。
Such a
At this time, the
Moreover, when it constructs using this
Furthermore, since the present
2.ロックボルト構造体引張耐力試験方法
本実施例のロックボルト構造体1の引張耐力を次に示す試験方法で試験した。
本試験方法は、図6に示すように、ロックボルト構造体1のプレート4を支持するプレート支持治具5と、ロックボルト構造体1のロックボルト2を支持するロックボルト支持治具6とを用い、プレート支持治具5及びロックボルト支持治具6を引張試験機の引張シャフト71、72で引っ張ることによって測定される。
2. Rock bolt structure tensile strength test method The tensile strength of the
As shown in FIG. 6, this test method includes a
プレート支持治具5は金属製であり、図6に示すように中心に装着孔511を備える装着板51と、引張シャフト71と接続する接続部523を中心に設ける引張板522、並びに装着板51及び引張板522を連結する4つの連結棒521からなる引張部材52とからなる。
ロックボルト支持治具6は金属製であり、円筒形で軸心にロックボルト2と螺合可能な雌ネジを切った螺合孔62を具備する治具本体61と、治具本体61と引張シャフト72とを接続する接続部63とを備える。
The
The lock
このような治具5、6をロックボルト2に挿着し、次いで、引張試験機の引張シャフト71、72にそれぞれプレート支持治具5の接続部523及びロックボルト支持治具6の接続部63を設け、その後、引張シャフト71、72が互いに離れるように引張試験機を動作させることにより引張耐力試験を行った。
その結果、引張荷重が180kNのときでも、ロックボルト構造体1が破損することがなかった。また、引張耐力試験後、ロックボルト2をロックボルト支持治具6から取り外し、山部22を目視で確認したが、削れている等の破損は見られなかった。
As a result, the
尚、本発明においては、前記実施例に示すものに限られず、目的、用途に応じて本発明の範囲内で種々変更した態様とすることができる。例えば、図3に示す本実施例のナット3は、頭部33も挿入部32と同じ傾斜のテーパを備えているがこれに限られず、テーパを備えなくてもよい。
また、プレート4は、把持部43が突出する円板状であるがこれに限られず、角板であってもよいし、全体に厚みのある板状であってもよい。
In addition, in this invention, it can be set as the aspect variously changed within the range of this invention according to the objective and a use, without being restricted to what is shown to the said Example. For example, in the
Further, the
1;ロックボルト構造体、2;ロックボルト、21;先端、22;山部、3;ナット、31;螺合孔、32;挿入部、321;テーパ面、322;スリット、33;頭部、4;プレート、41;プレート本体、411;接触面、42;挿通孔、43;把持部、44;リブ、5;プレート支持治具、51;装着板、511;装着孔、52;部材、521;連結棒、522;引張板、523;接続部、6;ロックボルト支持治具、61;治具本体、62;螺合孔、63;接続部、71、72;引張シャフト、8;施工面。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
上記ロックボルトは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、
上記ナットは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、上記ロックボルトがねじ込まれる螺合孔と、該螺合孔と同一軸であり且つ該螺合孔の一端面側が細くなるテーパ面を具備し、上記プレートに挿入される挿入部とを備え、
上記プレートは熱硬化性樹脂を含浸後硬化させた繊維強化樹脂製であり、上記ロックボルトを挿通し、且つ上記ナットの上記挿入部が挿入され且つ上記テーパ面と接するテーパ形状の挿通孔を備えることを特徴とするロックボルト構造体。 A lock bolt structure comprising: a lock bolt having a spiral ridge on an outer peripheral surface; a nut screwed into the lock bolt; and a plate inserted through the lock bolt;
The rock bolt is made of a fiber reinforced resin that is cured after impregnation with a thermosetting resin,
The nut is made of a fiber reinforced resin impregnated with a thermosetting resin and cured, the screw hole into which the lock bolt is screwed, the same axis as the screw hole, and one end surface side of the screw hole is thin. Comprising a tapered surface, and an insertion portion to be inserted into the plate,
The plate is made of fiber reinforced resin impregnated with a thermosetting resin and cured, and includes a tapered insertion hole through which the lock bolt is inserted and the insertion portion of the nut is inserted and in contact with the tapered surface. A rock bolt structure characterized by that.
上記ロックボルトを挿通する挿通孔を備え且つ上記プレートより大きな装着板、並びに該装着板に設けられる引張部材を具備するプレート支持治具と、上記ロックボルト構造体のロックボルトと螺合する螺合孔を備えるロックボルト支持治具とを備え、
試験対象のロックボルト構造体のロックボルトを上記プレート支持治具に挿通し、且つ上記ロックボルト支持治具と螺合させ、
次いで、上記プレート支持治具及び上記ロックボルト支持治具を把持して引張り、該引張りにより上記ロックボルト構造体が破損したときの引張力を引張耐力とすることを特徴とするロックボルト構造体引張耐力試験方法。 A lock bolt structure tensile strength test method for a lock bolt structure comprising a lock bolt made of fiber reinforced resin, a nut screwed to the lock bolt, and a plate inserted through the lock bolt,
A plate supporting jig having a through hole for inserting the lock bolt and having a mounting plate larger than the plate, and a tension member provided on the mounting plate, and a threaded engagement with the lock bolt of the lock bolt structure A lock bolt support jig with a hole,
Insert the lock bolt of the lock bolt structure to be tested into the plate support jig, and screw with the lock bolt support jig.
Next, the plate support jig and the lock bolt support jig are gripped and pulled, and the tensile force when the lock bolt structure is damaged by the tension is defined as the tensile strength of the lock bolt structure. Yield test method.
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