JP3920471B2 - Frost heave mitigation structure - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、凍上により定着頭部背面の地盤が膨張し、アンカーやロックボルト等の定着力が増大して破断に到ることを防止する凍上緩和構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
一般に、掘削した斜面等の地盤の崩壊を防ぐために施す、いわゆる土留めには、地盤にアンカー孔を掘削し、このアンカー孔に、アンカーテンドンを挿入するとともに、端部を地表に引き出した状態とし、次いで、セメントペースト等のグラウト材をアンカー孔内に充填して硬化させ、この後、ジャッキにより土留め壁に反力を取ってアンカーテンドンを緊張・定着させる、いわゆる地盤アンカー工法が多く用いられている。このアンカーテンドンとしては、PC鋼棒やPCストランドが通常用いられている。
【0003】
図4に、アンカー構造の一例を示す。
この図に示すように、地盤1には、断面略円形のアンカー孔2が地表から傾斜させて削孔されており、アンカー孔2にはPC鋼棒等の鋼棒3が挿入されている。
鋼棒3の下端側(一端側)は、グラウト等によって地盤1に一体的に定着、固定されている。そして、鋼棒3の頭部側は、地盤1の表層に沿って形成された土留め壁5および支圧板6を貫通して地表に引き出されるとともに、鋼棒3に螺着する頭部定着具7により支圧板6を介して土留め壁5に反力を取った状態で緊張、定着されている。
【0004】
鋼棒3の上端および頭部定着具7は、支圧板6の上面に取付ネジ10,10で固定されたヘッドキャップ11内に形成された貯留空間12に収納されている。そして、貯留空間12には、鋼棒3に錆が発生することを防止するために防錆油13が充填されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したようなアンカー構造には、以下のような問題が存在する。
寒冷地においては、地盤1の表層が凍結して氷の結晶が膨張することにより地盤面が盛り上がる、いわゆる凍上が発生する。
この凍上が地盤1と土留め壁5との間に発生すると、土留め壁5が持ち上げられることにより、下端側が地盤1に固定された鋼棒3には、支圧板6および頭部定着具7を介して頭部側に引張する力が働く。
【0006】
ところが、この鋼棒3には、頭部定着部7によって予め緊張力が加えられているので、上記凍上によってさらに引張力が加わると、鋼棒3の弾性限度を越えてしまい所定の有効緊張力が維持できなかったり、凍上による盛り上がりが大きい場合には、頭部定着部7と支圧板6との間で鋼棒3が破断してしまうという可能性もあった。
【0007】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、凍上により地盤が盛り上がった際にも、鋼棒が破断することなく、有効緊張力を維持することのできる凍上緩和構造を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明は、以下の構成を採用している。
請求項1記載の凍上緩和構造は、鋼棒の一端側が地盤に固定され、頭部側が支圧板を介して頭部定着具によって前記地盤に反力を取って緊張、定着され、凍上により前記支圧板および頭部定着具を介して前記鋼棒に加わる緊張力の増加を緩和する凍上緩和構造であって、前記頭部定着具と前記支圧板との間に、弾性復元力により前記鋼棒に前記緊張力を生じさせる弾性部材が、少なくとも前記地盤の凍上により前記支圧板が移動したときの移動長に対応する弾性変形長を有した状態で介装され、前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装され、凍上時に前記鋼棒に加わる緊張力を、前記弾性部材が弾性変形して該緊張力の増加を緩和することを特徴とするものである。
【0009】
従って、本発明の凍上緩和構造では、常態において、鋼棒の頭部側が弾性部材の弾性復元力により地盤に反力を取った状態で緊張、定着される。そして、凍上時に支圧板が頭部側に移動すると弾性部材が弾性変形する。これにより、頭部定着具を介して鋼棒が支圧板の移動長分、引張されることを防止する。
また、本発明の凍上緩和構造では、円筒部に収容された弾性部材の一端側がアンカー孔内に位置することになるので、弾性部材の頭部側が地盤から突出する量を小さくすることができる。
【0012】
請求項2記載の凍上緩和構造は、請求項1記載の凍上緩和構造において、前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されていることを特徴とする。
【0013】
従って、本発明の凍上緩和構造では、凍上が発生しても、一端が地盤に固定された鋼棒の頭部側端縁は移動しないが、支圧板は上記頭部側へ凍上厚さ分移動する。そのため、鋼棒の頭部側端縁と、支圧板の突部の頭部側端縁との間の距離変化により、凍上による移動長を測定することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の凍上緩和構造の実施の形態を、図1および図2を参照して説明する。
これらの図において、従来例として示した図4と同一の構成要素には同一符号を付し、その説明を簡略化する。
図1に示すように、土留め壁5の表面には、鋼棒3の緊張力を支圧する支圧板18が配置されている。支圧板18の背面側には、頭部側に開口する有底円筒状の円筒部25がアンカー孔2内に位置するように突設されている。円筒部25の底部28には、鋼棒3が貫通する貫通孔29が形成されている。
【0015】
また、支圧板18の頭部側には、外周に雄ネジが形成された突部30が立設されている。この突部30には、ヘッドキャップ21が支圧板18との間にOリング32を介して螺着している。ヘッドキャップ21の内部には、鋼棒3を防錆する防錆剤が貯留される貯留空間31が鋼棒3の頭部側を収納するように形成されている。
【0016】
鋼棒3の頭部側には、頭部定着具7が螺着しており、頭部定着具7の下端にはカラー19が配置されている。カラー19には、鋼棒3が挿通する挿通孔22と、背面側に向けて開口する段部23とが形成されている。
そして、頭部定着具7と支圧板18との間には、カラー19を介してコイルスプリング(弾性部材)20が介装されている。
【0017】
コイルスプリング20は、頭部側がカラー19の段部23に、背面側が支圧板18の円筒部25の底部28に圧縮状態で係合した状態で支圧板18の円筒部25内に収容されている
コイルスプリング20のバネ定数は、鋼棒3の有効緊張力を出力可能、且つ鋼棒3の引張り強度に対して十分小さくなるように設定されている。
【0018】
すなわち、鋼棒3の断面積をA、自由長をL、ヤング係数をEとすると、引張り荷重Pと伸びλの関係は次式で表される。
P=λ×(A×E/L) …(1)
この式における(A×E/L)は、バネ定数に相当しており、コイルスプリング20のバネ定数は鋼棒3の(A×E/L)で算出される値よりも十分小さく設定されている。
また、コイルスプリング20は、凍上が発生していない常時には所定の常時設計力が、凍上が発生してコイルスプリング20が所定量撓んだ時には所定の凍上時設計力が鋼棒3に伝達されるように、バネ定数および圧縮量が設定されている。
【0019】
上記の構成の凍上緩和構造の作用について以下に説明する。
図2に示すように、凍上により地盤1の表層に、例えば厚さL1の凍上部1aが発生すると、土留め壁5、支圧板18、ヘッドキャップ21もこれに追従して頭部側へ移動する。
これにより、支圧板18の底部28も頭部側へ移動するが、下端側が凍上の発生していない地盤1に固定されている鋼棒3は移動しない。従って、カラー19と底部28とが長さL1接近することになり、コイルスプリング20が長さL1だけ弾性変形して圧縮される。
【0020】
この圧縮によりコイルスプリング20の弾性復元力がバネ定数に長さL1を乗じた量増加して、鋼棒3にはカラー19、頭部定着具7を介して緊張力が増す方向への荷重が加わる。
すなわち、凍上前に常時設計力が作用していた鋼棒3には、凍上によって所定の凍上時設計力が伝達されることになる。しかしながら、コイルスプリング20のバネ定数が鋼棒3と比較して十分小さいため、この荷重を鋼棒3の引張り強度に対して十分小さい弾性範囲内に抑えることができる。
【0021】
一方、図2に示すように、凍上前の鋼棒3の頭部側端縁と突部30の頭部側端縁との距離は長さL3であるが、凍上後の鋼棒3の頭部側端縁と突部30の頭部側端縁との距離は長さL2に変化する。
したがって、上記の長さL2、L3を測定して、これらの差を算出することにより、支圧板18の移動長、すなわち、凍上部1aの厚さL1を求めることができ、さらに、既知のコイルスプリング20のバネ定数に厚さL1を乗じることにより、凍上により鋼棒3に加わった荷重も求めることができる。
【0022】
本実施の形態の凍上緩和構造では、コイルスプリング20がその弾性復元力により鋼棒3を緊張、定着させることができるとともに、凍上により支圧板18が長さL1移動しても、コイルスプリング20が弾性変形してこの移動量を吸収するため、鋼棒3にはこの移動が伝達されない。
そのため、鋼棒3に加わる緊張力を、鋼棒3の引張りによる多大なものではなく、これよりも数十分の一程度の大きさであるコイルスプリング20の弾性変形によるものに大幅に緩和することができるので、緊張力が弾性限度を限度を越えて所定の有効緊張力を維持できなくなったり、鋼棒3自体が破断してしまうことを防止できる。また、上記のように、凍上時、コイルスプリング20の弾性変形よる荷重が鋼棒3に加わっても、この荷重は所定の凍上時設計力なので、鋼棒3は適正な有効緊張力を維持することができる。
【0023】
また、本実施の形態の凍上緩和構造では、鋼棒3の頭部側端縁と突部30の頭部側端縁との距離を測定するだけで、土留め壁5の背面側で発生するため通常目視できない凍上の有無や、凍上厚さ、さらには、凍上により鋼棒3に加わった荷重も容易に確認することができる。
さらに、本実施の形態の凍上緩和構造では、コイルスプリング20を収容する支圧板18の円筒部25がアンカー孔内に配置されているので、地表に突出する鋼棒3の長さも短くすることができ、外観性も向上する。加えて、本構造では、鋼棒3、頭部定着具7およびコイルスプリング20がヘッドキャップ21に内蔵されて防錆剤に浸漬されるので、これらを長期間防錆することもでき、従って凍上による事故も長期間防止することができる。
【0024】
なお、上記実施の形態において、弾性部材をコイルスプリングとする構成としたが、これに限られることなく、皿バネやウレタンゴム等の弾性部材であってもよい。また鋼棒としては、PC鋼棒や異形PC鋼棒や図3に示すように、異形丸鋼にネジを形成したもの、さらにロックボルトを用いる構成であってもよい。
【0025】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項1に係る凍上緩和構造は、頭部定着具と支圧板との間に、弾性復元力により鋼棒に緊張力を生じさせる弾性部材が介装され、凍上時に鋼棒に加わる緊張力を弾性部材が弾性変形して緊張力の増加を緩和する構成となっている。
これにより、この凍上緩和構造では、地山の凍結等が発生する寒冷地で、凍結上昇が発生しても、鋼棒の有効緊張力を保ち、また凍上による鋼棒の破断事故を防止できるという効果が得られる。
【0026】
また、前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装された構成となっており、これにより、この凍上緩和構造では、地表に突出する鋼棒の長さも短くすることができ、外観性が向上するという効果が得られる。
【0027】
請求項2に係る凍上緩和構造は、前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されている構成となっている。
これにより、この凍上緩和構造では、鋼棒、弾性部材等を長期間防錆することができるので、凍上による事故も長期間防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の実施の形態を示す図であって、支圧板と頭部定着具との間にコイルスプリングが介装された断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態を示す図であって、凍上によりコイルスプリングが弾性変形した断面図である。
【図3】 本発明の実施の形態を示す図であって、鋼棒として異形丸鋼が用いられた断面図である。
【図4】 従来技術による凍上緩和構造の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1 地盤
2 アンカー孔
3 鋼棒
7 頭部定着具
18 支圧板
20 コイルスプリング(弾性部材)
21 ヘッドキャップ
25 円筒部
30 突部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a frost heave mitigating structure that prevents the ground on the back surface of a fixing head from expanding due to frost heaving and the fixing force of anchors, lock bolts, and the like from increasing and leading to breakage.
[0002]
[Prior art]
In general, for so-called earth retaining to prevent collapse of the ground such as excavated slopes, an anchor hole is excavated in the ground, and an uncurtain dong is inserted into the anchor hole, and the end portion is pulled out to the ground surface. Next, a so-called ground anchor method is often used in which a grout material such as cement paste is filled in the anchor hole and hardened, and then the uncurtain dong is tensioned and fixed by taking a reaction force against the earth retaining wall with a jack. ing. As this uncurtain dong, a PC steel rod or a PC strand is usually used.
[0003]
FIG. 4 shows an example of the anchor structure.
As shown in this figure, an
The lower end side (one end side) of the
[0004]
The upper end of the
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, the anchor structure as described above has the following problems.
In a cold region, the surface layer of the
When this frost heave occurs between the
[0006]
However, since a tension force is applied to the
[0007]
The present invention has been made in consideration of the above points, and provides a frost heave mitigation structure capable of maintaining effective tension without breaking a steel bar even when the ground is raised by frost heave. The purpose is to do.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention employs the following configuration.
In the frost heave mitigating structure according to
[0009]
Therefore, in the frost heave mitigation structure of the present invention, in a normal state, the head side of the steel bar is tensioned and fixed in a state where the reaction force is applied to the ground by the elastic restoring force of the elastic member. When the bearing plate moves to the head side during frosting, the elastic member is elastically deformed. Accordingly, the steel rod is prevented from being pulled through the head fixing tool by the moving length of the support plate.
Further, in the frost heave mitigating structure of the present invention, since the one end side of the elastic member accommodated in the cylindrical portion is located in the anchor hole, the amount by which the head side of the elastic member protrudes from the ground can be reduced.
[0012]
The frost heave mitigating structure according to
[0013]
Therefore, in the frost heave mitigation structure of the present invention, even if frost heave occurs, the head side edge of the steel rod whose one end is fixed to the ground does not move, but the bearing plate moves to the head side by the frost heave thickness. To do. Therefore, the movement length by freezing can be measured by the change in the distance between the head-side edge of the steel bar and the head-side edge of the projection of the bearing plate.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the frost heave mitigating structure of the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
In these drawings, the same components as those in FIG. 4 shown as the conventional example are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be simplified.
As shown in FIG. 1, a
[0015]
Further, on the head side of the
[0016]
A
A coil spring (elastic member) 20 is interposed between the
[0017]
The
[0018]
That is, when the cross-sectional area of the
P = λ × (A × E / L) (1)
(A × E / L) in this equation corresponds to a spring constant, and the spring constant of the
The
[0019]
The operation of the frost heave mitigating structure having the above configuration will be described below.
As shown in FIG. 2, when a
Thereby, although the
[0020]
This compression increases the elastic restoring force of the
In other words, a predetermined design force during freezing is transmitted to the
[0021]
On the other hand, as shown in FIG. 2, the distance between the head side edge of the
Therefore, by measuring the lengths L2 and L3 and calculating the difference between them, the moving length of the bearing
[0022]
In the frost heave mitigation structure of the present embodiment, the
Therefore, the tension force applied to the
[0023]
Further, in the frost heave mitigation structure of the present embodiment, it occurs on the back side of the
Furthermore, in the frost heave mitigating structure of the present embodiment, since the
[0024]
In the above-described embodiment, the elastic member is a coil spring. However, the elastic member is not limited to this and may be an elastic member such as a disc spring or urethane rubber. Moreover, as a steel bar, as shown in FIG. 3, a PC steel bar, a deformed PC steel bar, a deformed round steel formed with a screw, or a structure using a lock bolt may be used.
[0025]
【The invention's effect】
As described above, the frost heave mitigating structure according to
As a result, in this frost heave mitigation structure, it is possible to maintain the effective tension of the steel rod even in the cold region where freezing of the natural ground occurs, and to prevent the steel rod from being broken due to frost heave. An effect is obtained.
[0026]
Also, on the back side of the pressure bearing plate, a bottomed cylindrical cylindrical portion that opens to the head side and accommodates the elastic member is provided, and one end side of the steel rod is inserted into the cylindrical portion. It is arranged in the anchor hole, and the elastic member is interposed between the bottom portion of the bottomed cylindrical cylindrical portion and the head fixing tool . The length of the steel bar protruding to the ground surface can also be shortened, and the effect of improving the appearance can be obtained.
[0027]
In the frost heave mitigating structure according to
Thus, in this frost heave relaxed structure, steel rod, since the elastic member or the like can be prolonged rust, Ru can prevent long-term also accidents caused by frost heaving.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention, in which a coil spring is interposed between a pressure bearing plate and a head fixing tool.
FIG. 2 is a view showing an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which a coil spring is elastically deformed by freezing.
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and is a cross-sectional view in which a deformed round steel is used as a steel bar.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an example of a frost heave mitigation structure according to the prior art.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
21
Claims (2)
前記頭部定着具と前記支圧板との間に、弾性復元力により前記鋼棒に前記緊張力を生じさせる弾性部材が、少なくとも前記地盤の凍上により前記支圧板が移動したときの移動長に対応する弾性変形長を有した状態で介装され、
前記支圧板の背面側には、前記頭部側に開口して前記弾性部材を収容する有底円筒状の円筒部が設けられ、該円筒部は、前記鋼棒の一端側が挿入されるアンカー孔内に配置され、該有底円筒状の円筒部の底部と前記頭部定着具との間に前記弾性部材が介装され、
凍上時に前記鋼棒に加わる緊張力を、前記弾性部材が弾性変形して該緊張力の増加を緩和することを特徴とする凍上緩和構造。One end side of the steel rod is fixed to the ground, and the head side is tensioned and fixed by the reaction force applied to the ground by the head fixing tool via the supporting pressure plate, and the above-mentioned via the supporting pressure plate and the head fixing tool by freezing A frost heave mitigation structure that alleviates an increase in tension applied to a steel bar,
An elastic member that generates the tension force on the steel rod by an elastic restoring force between the head fixing device and the bearing pressure plate corresponds to a moving length when the bearing plate moves at least due to freezing of the ground. Is inserted in a state having an elastic deformation length to
On the back side of the bearing plate, a bottomed cylindrical cylindrical portion that opens to the head side and accommodates the elastic member is provided, and the cylindrical portion is an anchor hole into which one end side of the steel rod is inserted. The elastic member is interposed between the bottom of the bottomed cylindrical cylindrical portion and the head fixing tool,
A frost heave mitigating structure, wherein the elastic member is elastically deformed to relieve the tension force applied to the steel rod during frosting, and the increase in the tension force is alleviated.
前記支圧板の頭部側には、防錆剤貯留用のヘッドキャップを装着するための突起が、前記支圧板から立設されてかつ該支圧板と一体に形成されていることを特徴とする凍上緩和構造。In the frost heave mitigation structure according to claim 1,
On the head side of the bearing plate, a protrusion for mounting a head cap for storing a rust preventive agent is provided upright from the bearing plate and integrally formed with the bearing plate. Freezing-up mitigation structure.
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