JP3208784U

JP3208784U - 壁面土圧計

Info

Publication number: JP3208784U
Application number: JP2016005695U
Authority: JP
Inventors: 興一矢部; 敏之小林; 鈴木　敦; 敦鈴木; 卓光峯尾
Original assignee: 興一矢部; 株式会社東横エルメス
Priority date: 2016-11-29
Filing date: 2016-11-29
Publication date: 2017-02-16
Anticipated expiration: 2026-11-29

Abstract

【課題】垂直土圧と合わせて、受圧面内の水平・直交二方向の摩擦力を計測することができる３軸壁面土圧計を提供する。【解決手段】壁面土圧計において、受圧面にかかる土圧およびどの方向の摩擦力も正確に計れるようにするため、平行せん断梁と受圧板固定部の間に平行方向と直交する曲げ梁部を設け、せん断梁が検知している摩擦力と直交方向の摩擦力も合わせて３軸方向の力を検知出来るようにした。【選択図】図２

Description

本考案は、壁面に設置して土圧を検知する壁面土圧計に関し、垂直土圧に加えて水平面内２方向のせん断力を同時に検知できる３軸壁面土圧計に関するものである。

出願人によって、壁面に設置し、垂直土圧とせん断力を同時に検知できる壁面土圧計が開発された。
これは、土圧計の感度部を平行せん断梁として土圧に対して水平に配置し、垂直土圧に比例したせん断ひずみ分と、土のせん断力に比例した曲げひずみ分を独立して計測できるようにしたものである。

実用新案登録第３２０３５９０号公報

しかし、この壁面土圧計で計測できる摩擦力は、せん断梁と水平面内で直交する受圧面内の一方向の摩擦力のみであった。

本考案は、垂直土圧と合わせて、受圧面内の水平・直交二方向の摩擦力を計測することができる３軸壁面土圧計を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためになされた本願の第１考案は、受圧板固定部と支圧板固定部に支えられる感度部に平行せん断梁の平行方向と直交する曲げ梁を設け、平行せん断梁が検知している摩擦力と直交方向の摩擦力を検知し、合わせて３軸方向の力を検知する、壁面土圧計を提供する。
本願の第２考案は、第１考案の壁面土圧計において、受圧板固定部および支圧板固定部を、各々の対を受圧面内で対称に配置することを特徴とする、壁面土圧計を提供する。
本願の第３考案は、第１考案または第２考案の壁面土圧計において、垂直力で発生するせん断力と、摩擦力で発生する２方向の曲げ力の検出を、受圧面内の直交２軸上に互いの固定部を配置する十文字梁の、互いの固定端側に設けたせん断力と曲げ力を同時に検知する検出部により行うことを特徴とする、壁面土圧計を提供する。

本考案は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果を得ることができる。
（１）感度部に、互いに直交するせん断梁と曲げ梁を配置するため、受圧面内の水平・直交二方向の摩擦力を検知することができる。
（２）受圧板固定部と支圧板固定部を受圧面内で対称に配置することにより、受圧面の荷重支点が中心軸上となり、砂利等の偏析の影響が少なくなる。
（３）感度部の製作加工を容易に行うことができる。

本考案の壁面土圧計の説明図（１）感度部の断面形状の説明図（１）感度部の断面形状の説明図（２）感度部の断面形状の説明図（３）本考案の壁面土圧計の説明図（２）感度部の断面形状の説明図（４）感度部の断面形状の説明図（５）

以下、図面を参照しながら本考案の実施の形態について説明する。

＜１＞壁面土圧計
本考案の壁面土圧計は、壁面に設置して壁面に作用する土圧を検知するものである。
本考案の壁面土圧計は、土圧を受ける壁面に配置する受圧板１と、受圧板１に作用した土圧を検知する感度部２と、受圧板１および感度部２を支持する支圧板３と、からなる（図１）。支圧板３は壁内に固定する。支圧板３は周囲に気密周壁部３１を形成して、受圧板１との間にＯリングなどの気密材を配置する。

＜２＞感度部
感度部２は、一端に受圧板固定部２１を設けて受圧板に固着する。また、他端に支圧板固定部２２を設けて支圧板３に固着する（図２）。
受圧板固定部２１と支圧板固定部２２は、各々が受圧板１の中心を原点とする水平面ｘ軸に関して対称に配置する。
図２は、特許文献１に記載の壁面土圧計と同様に感度部２の平面視上辺と平面視下辺に平行せん断梁２４を形成したものであり、固定部側に力Ｘを計測する曲げ梁２５を設ける。
図２は平行せん断梁２４と曲げ梁２５の間に、凹形が９０度回転したように見える形の、剛性のある検知梁連結部２６を形成する。

＜３＞土圧（Ｚ方向垂直力）の計測
感度部２の平行せん断梁２４または曲げ梁２５の内面の４箇所（ｚ１〜ｚ４）にせん断検知用のひずみゲージ４を貼り付けて、ひずみゲージ４により感度部２のせん断ひずみを検知し、土圧を計測する。
受圧板１と支圧板３間の土圧による相対変位の荷重は、受圧板固定部２１と支圧板固定部２２を水平面中心ｘ軸・ｙ軸上に分割して配置してあり、また、受圧板１および支圧板３を厚肉とすることにより、受圧板１および支圧板３は平行を維持したまま、感度部２に荷重が伝わる。

＜４＞摩擦力の計測
感度部２のひずみゲージ４により、壁面に平行な方向の摩擦力を計測する。
Ｘ方向の摩擦力（力Ｘとする）は曲げ梁２５の４箇所（ｘ１〜ｘ４）の曲げひずみＥｘで計測し、Ｙ方向の摩擦力（力Ｙとする）は平行せん断梁２４の４箇所（ｙ１〜ｙ４）の曲げひずみＥｙで、それぞれ独立して計測する。
このとき、図２の感度部２の検知梁連結部２６は平行せん断梁２４が力Ｙを計測するときの微小曲げ変位がＹ軸方向に平行に、曲げ梁２５が力Ｘを計測するときの微小曲げ変位がＸ軸方向に平行にそれぞれ独立して微小移動できるので、
曲げ梁２５の曲げひずみＥｘおよび平行せん断梁２４の曲げひずみＥｙは、各々平行せん断梁２４の曲げひずみＥｙおよび曲げ梁２５の曲げひずみＥｘに影響をおよぼさない。

＜４．１＞干渉ひずみ
例えばＸ方向の摩擦力を計測するための曲げひずみＥｘには、力Ｙによる干渉ひずみｅｙが加わってくる。
この干渉ひずみｅｙは、力Ｙにより発生する曲げモーメントｍｙに起因しており、曲げモーメントｍｙは力Ｙ×ｌｙ（ｙ軸からの距離、図示せず）に起因する。
受圧板１の面上で荷重点が中心から偏っていて、ひずみゲージ４の４箇所（ｘ１〜ｘ４）の各素子に干渉ひずみｅｙ分が入っていても、平行せん断梁２４と曲げ梁２５が互いの平行度や直角度及び対称性が正確に確保されていれば、ｘ１とｘ２およびｘ３とｘ４、または、ｘ４とｘ１およびｘ２とｘ３のように隣り合ったひずみゲージ４に同相、同量として入ってくるので検出回路で相殺されている。
力Ｙ（Ｚ）についても、曲げひずみＥｙ（Ｅｚ）には干渉ひずみｅｘが加わるが、干渉ひずみｅｙ（ｅｚ）と同様に、干渉分は相殺されている。

本考案の第２実施例の壁面土圧計の感度部２は、図３、４のように、凸形が９０度回転したように見える形の検知梁連結部２６にし、図２における受圧板固定部２１をｘ軸に対称に二つに分けて配置することでも、２本の平行せん断梁２４と２本の曲げ梁２５は、Ｚ方向垂直力、Ｙ方向の摩擦力（力Ｘ）及びＸ方向の摩擦力（力Ｘ）をそれぞれ独立して計測できる。

本考案の第３実施例の壁面土圧計の感度部２は、図３、４の検知梁連結部２６を正方形（円形でもよい）とし、中心をｘ軸とｙ軸の交点上として支圧板固定部２２をｙ軸に対称に二つに分け、２本の平行せん断梁２４の各１本をｘ軸上に対称に配置する（図５、６）。
受圧板１と支圧板３間の土圧による相対変位の荷重は、受圧板固定部２１と支圧板固定部２２を水平面中心ｘ軸・ｙ軸上に分割して配置してあり、また、受圧板１および支圧板３を厚肉とすることにより、受圧板１および支圧板３は平行を維持したまま、感度部２に荷重が伝わる。
受圧板固定部２１と支圧板固定部２２を水平面中心ｘ軸・ｙ軸上に分割して配置して感度部２を組み上げることにより、力Ｙ（または力Ｘ）が働くときの干渉ひずみのｌｙ（またはｌｘ）が最小の位置となり安定支持が増し、受圧面の荷重支点が中心軸上となり、砂利等の偏析等の影響が少なくなる。
受圧板固定部２１と支圧板固定部２２はｘ軸・ｙ軸上に位置する検知梁連結部２６により連結されており、受圧板固定部２１側にｘ軸に平行な平行せん断梁２４を形成するとともに、支圧板固定部２２側にｙ軸に平行な曲げ梁２５を形成する。

本考案の第４実施例の壁面土圧計の感度部２は、円盤状であり、受圧板固定部２１と支圧板固定部２２を、受圧板１の中心を原点とする水平面ｘ軸・ｙ軸上に円盤外縁部対称に配置する（図７）。
図７は、受圧板固定部２１と支圧板固定部２２はｘ軸・ｙ軸上に位置し、中央が十文字形の検知梁連結部２６となり検知梁に連結し、受圧板固定部２１側にｘ軸に平行な平行せん断梁２４を形成するとともに、支圧板固定部２２側にｙ軸に平行な曲げ梁２５を形成する。
平行せん断梁２４および曲げ梁２５の検知梁部は、使用するひずみゲージ４の長さに合わせて、十字梁の最外円周部に長孔や円孔を開けて形成する。そのため、検知梁部の仕上げ加工部は必要最短長となり加工が容易になる。
受圧板固定部２１および支圧板固定部２２は、円状に支持されており外縁を切削して容易に形成することができる。

以上の実施例１〜４の受圧板固定部２１と支圧板固定部２２の説明は、図面内の位置を紙面の上下関係としてｘ軸・ｙ軸の対称配置関係を述べてきたが、受圧板固定部２１と支圧板固定部２２はｚ軸分の変位許容の隙間を確保して、紙面水平左右及び前後の感度部２の外側部位を固定部とすることもできる。

１受圧板
２感度部
２１受圧板固定部
２２支圧板固定部
２３せん断梁
２４平行せん断梁
２５曲げ梁
２６検知梁連結部
３支圧板
３１気密周壁部
４ひずみゲージ

Claims

受圧板固定部と支圧板固定部に支えられる感度部に平行せん断梁の平行方向と直交する曲げ梁部を設け、
平行せん断梁が検知している摩擦力と直交方向の摩擦力を検知し、合わせて３軸方向の力を検知する、壁面土圧計。
請求項１に記載の壁面土圧計において、
受圧板固定部および支圧板固定部を、各々の対を受圧面内で対称に配置することを特徴とする、壁面土圧計。
請求項１または請求項２に記載の壁面土圧計において、
垂直力で発生するせん断力と、摩擦力で発生する２方向の曲げ力の検出を、受圧面内の直交２軸上に互いの固定部を配置する十文字梁の、互いの固定端側に設けたせん断力と曲げ力を同時に検知する検出部により行うことを特徴とする、壁面土圧計。