JP4098145B2 - Pile rapid loading test equipment - Google Patents

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JP4098145B2 JP2003113094A JP2003113094A JP4098145B2 JP 4098145 B2 JP4098145 B2 JP 4098145B2 JP 2003113094 A JP2003113094 A JP 2003113094A JP 2003113094 A JP2003113094 A JP 2003113094A JP 4098145 B2 JP4098145 B2 JP 4098145B2
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公作 高野
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  • Investigation Of Foundation Soil And Reinforcement Of Foundation Soil By Compacting Or Drainage (AREA)
  • Investigating Strength Of Materials By Application Of Mechanical Stress (AREA)

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、土木、建築構造物の施工の際に使用される杭の急速載荷試験装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
土木、建築構造物の施工に際して、杭の支持力を正確に知ることは極めて重要である。そのため、従来においては、この種の試験として、所謂静的載荷試験やハンマー打撃による所謂衝撃載荷試験が行われている。
しかしながら、前者の静的載荷試験は、かなり正確な試験データを得ることはできるが、試験データ取得までに長時間を要し、更に試験設備が大がかりになるため試験費用が大きくなる。従って、試験し得る杭の数量も限られてくる。
また、後者の衝撃載荷試験は、前者に比べて時間的、費用的には有利であるが、得られるデータは動的抵抗成分が含まれるため、解析により杭の支持力評価のための静的抵抗成分を考察する必要がある。従って、杭の支持力は波動の影響を除去する必要があること、また、載荷時間が０．０１乃至０．０２秒と極めて短いため測定値から正確に杭の支持力を推定することが困難である。
【０００３】
これに対して、杭の正確な支持力の把握と経済的、合理的な試験方法として静的載荷試験と衝撃載荷試験の中間に位置する所謂急速載荷試験が注目されている。この急速載荷試験は、静的試験での載荷時間概ね３０分と、衝撃載荷試験の載荷時間概ね０．０１乃至０．０２秒との中間を目指すもので、載荷時間としては約０．０５乃至０．２秒を目標としている。
【０００４】
現在行われている急速載荷試験としては、例えば、杭と重錘（モンケン）の間にコイルばねを定置し、重錘を落下させることで衝撃荷重を与える所謂「スードスタティック」試験、坑頭に反力体を配置し高圧ガスや火薬の爆発燃焼力により反力体を急速に打ち上げ、その時の慣性反力を杭頭に作用させることにより衝撃を与える所謂「スタナミック」試験等がある。
【０００５】
また、最近ではスードスタティック試験方式のコイルばねの代わりに、クッション材を用いた所謂「ＦＭ（Ｆａｌｌｉｎｇ Ｍａｓｓ）」試験等も行われているが、いずれにしても載荷時間が目標値に達していない。
更に、スタナミック試験の場合、燃焼火薬の監督官庁への使用届手続きで４週間程度の日数を要するために、作業現場においてスピィーディな対応が困難である等の問題もある。
【０００６】
特許文献１には、重錘と杭頭との間に高分子化合物等からなる緩衝材を配置した急速載荷試験装置が開示されている。しかし、特許文献１の急速載荷試験装置の場合、簡略な構成ではあるものの、高分子化合物等からなる緩衝材による高周波の荷重成分の発生を抑制することを目的としており、上述した載荷時間の目標値を達成することは難しい。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００２−３０３５７０号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来の実情に鑑み開発されたものであり、その目的とするところは、従来技術で解決されなければならない急速載荷試験で一番重要で、且つ、難しい事項は、長い載荷時間を確保しつつ杭頑に大きな衝撃荷重を伝達することであることを考慮し、急速載荷試験の目標載荷時間約０．０５乃至０．２秒を達成し、試験精度向上を可能とするとともに、試験時間短縮、費用低減、及び環境への配慮も良好な杭の急速載荷試験装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明に係る杭の急速載荷試験装置は、重錘を慣性マス上に落下させ、慣性マスを介して杭頭に落下衝撃荷重を作用させて急速載荷試験を行う杭の急速載荷試験装置であって、杭頭と慣性マスとの間に、線形或いは非線形特性を持った弾性体と、減衰要素とを組み合わせた荷重伝達装置を配置し、荷重伝達装置における弾性体の弾性作用及び減衰要素の減衰作用の組み合わせにより、前記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に大きな荷重を長い時間与えることができるようにしたことを特徴とするものである。
【００１０】
請求項２記載の発明に係る杭の急速載荷試験装置は、請求項１記載の急速載荷試験装置において、前記荷重伝達装置における前記弾性体が、金属系、ゴム系、油圧系、粘弾性系の要素の単独又は複数の組み合わせにより構成されるものであることを特徴とする。
請求項２記載の発明によれば、前記弾性体を、金属系、ゴム系、油圧系、粘弾性系の要素の単独又は複数の組み合わせとした構成で、請求項１記載の発明の作用を発揮させることができる。
【００１１】
請求項３記載の発明に係る杭の急速載荷試験装置は、請求項１記載の急速載荷試験装置において、前記荷重伝達装置における減衰要素が、粘性系、摩擦系、弾塑性系の要素の単独又は複数の組み合わせにより構成されるものであることを特徴とする。
請求項３記載の発明によれば、前記減衰要素を、粘性系、摩擦系、弾塑性系の要素の単独又は複数の組み合わせとした構成で、請求項１記載の発明の作用を発揮させることができる。
【００１２】
請求項４記載の発明に係る杭の急速載荷試験装置は、請求項１記載の急速載荷試験装置において、前記慣性マスが、鋼材からなり、重錘との接触部に緩衝材を備えることを特徴とする。
請求項４記載の発明によれば、慣性マスの重錘との接触部に配置した緩衝材の緩衝作用をも加えた構成で請求項１記載の発明の作用を発揮させることができる。
【００１３】
請求項５記載の発明に係る杭の急速載荷試験装置は、請求項１記載の急速載荷試験装置において、前記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に与えられる載荷時間は、０．０５秒又はそれ以上であることを特徴とする。
請求項５記載の発明によれば、前記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に与えられる載荷時間を０．０５秒又はそれ以上として請求項１記載の発明の作用を発揮させることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１乃至図４は本発明の実施の形態１に係る杭（試験杭）５０の急速載荷試験装置１を示すものである。
【００１５】
この急速載荷試験装置１は、地面ＧＬに打ち込まれた杭５０の杭頭５１に対して落下衝撃荷重を作用させて急速載荷試験を行うものであり、杭頭５１上に配置した衝撃荷重検出手段である円柱状のロードセル２と、このロードセル２上に配置した荷重伝達装置３と、この荷重伝達装置３上に配置した例えば四角柱状の慣性マス４と、この慣性マス４の上方に配置され該慣性マス４に対して落下衝撃を与える例えば四角柱状の重錘５とを有している。
【００１６】
前記ロードセル２、荷重伝達装置３、慣性マス４及び重錘５は、ロードセル２上に垂直状態に立設けた垂直軸体（真矢）６を中心として同心的に下から順に配置している。
前記杭頭５１とロードセル２の下端との間には、例えば四角板状の台座７を介在させ、杭頭５１とロードセル２の上端との間には、例えば四角板状の台座８を介在させている。
【００１７】
前記荷重伝達装置３は、図４にも示すように、線形或いは非線形特性を持ったコイルバネからなる弾性体１１と、この弾性体１１の回りに垂直軸体６に関して９０度間隔で垂直配置した合計４個の例えば油圧シリンダからなる減衰要素１２とを組み合わせて構成している。
【００１８】
前記各減衰要素１２の下端側は、図３にも示すように、前記台座８に対して水平配置に取り付けた下部取り付け治具１３により支持され、また、減衰要素１２の上端側は、図２にも示すように、前記慣性マス４の側壁に水平配置に取り付けた上部取り付け治具１４により支持され、これにより、４個の減衰要素１２は前記台座８及び慣性マス４の外側で前記弾性体１１を囲む状態で垂直配置している。
【００１９】
前記慣性マス４は、例えば鋼材からなり、重錘５との接触部、すなわち慣性マス４の上面に板状の例えばゴム材等からなる緩衝材１５を備えている。
【００２０】
前記荷重伝達装置３における弾性体１１としては、前記コイルバネを用いる他、金属系（例えばコイルバネ、皿バネ等）、ゴム系（例えば発泡ウレタン等）、油圧系、粘弾性系の各要素の単独又は複数の組み合わせにより構成することができる。
【００２１】
また、前記減衰要素１２は、油圧シリンダの他、粘性系ダンパー、摩擦系ダンパー、弾塑性系ダンパーの各要素の単独又は複数の組み合わせにより構成することができる。
【００２２】
本実施の形態に係る急速載荷試験装置１により急速載荷試験を行う際には、重錘５を慣性マス４上に落下させ、慣性マス４、ロードセル２を介して杭頭５１に落下衝撃荷重を作用させて杭５０に対する急速載荷試験を行う。
これにより、荷重伝達装置３における弾性体１１の弾性作用及び減衰要素１２の減衰作用の組み合わせにより、更には慣性マス４の重錘５との接触部に配置した緩衝材１５の重錘５に対する緩衝作用により、前記重錘５を落下させたときの落下衝撃時に杭頭５１に大きな荷重を長い時間（例えば、０．０５乃至０．２秒）与えることができる。本実施の形態に係る急速載荷試験装置１では、本装置１により重錘５を落下させたときの落下衝撃時に杭頭５１に与えられる大きな荷重の時間、すなわち載荷時間は、例えば、０．０５乃至０．２秒、或いは０．０５秒又はそれ以上である。
【００２３】
ここで、本実施の形態に係る急速載荷試験の一例について説明する。
例えば、重錘５の重量をｍ1＝２０００ｋｇ（２ｔｆ）、慣性マス４の重量をｍ2＝２０００ｋｇ（２ｔｆ）（本実施の形態）、ｍ2＝１００ｋｇ（０．１ｔｆ）（慣性マス４が無いとした場合）としたとき、慣性マス４を使用した場合と、慣性マス４を使用しない場合の載荷荷重及び載荷時間（周波数）について以下に説明する。
重錘５が自由落下したときの衝突直前の速度ｖ1は、ｖ1＝√（２ｇＨ）（ｍ／ｓ）で表される。ここにｇは重力加速度、Ｈは落下距離である。
重錘５が慣性マス４と衝突するとき、反発係数ｅ＝０．５６（但し鋼鉄と鋼鉄の場合）とすると、重錘５、慣性マス４の衝突後の速度ｖ1’、ｖ2’は、質量保存の法則により、下記数１、数２で各々表すことができる。
【数１】

Figure 0004098145
【数２】
Figure 0004098145
【００２４】
前記重錘５の落下距離Ｈを５ｍとして、重錘５、慣性マス４の衝突直前の速度ｖ1、ｖ2、衝突直後の速度ｖ1’、ｖ2’から、杭５０（杭頭５１）に対する載荷荷重及び載荷時間（周波数）を計算すると、図７に示すようになる。
図７に示す結果から明らかなように、載荷時間（周波数）を慣性マス４を使用した場合と、使用しない場合とで同じ（＝１０Ｈｚ（０．１秒））とした場合には、慣性マス４を使用した場合の載荷荷重Ｆは９９ｔｆ、慣性マス４を使用しない場合の載荷荷重Ｆは９ｔｆとなり、慣性マス４を使用した方が使用しない場合に比べ１１倍の載荷荷重Ｆを杭５０（杭頭５１）に付与することができる。
逆に、杭５０（杭頭５１）に付与する載荷荷重Ｆを、慣性マス４を使用した場合と、使用しない場合とで同じ（９９ｔｆ）にしようとすると、載荷時間（周波数）は慣性マス４を使用した場合には１０Ｈｚ（０．１秒）であるのに対して、慣性マス４を使用しない場合には１０６Ｈｚ（約０．０１秒）となり、慣性マス４を使用した方が使用しない場合に比べ約１０倍長い載荷時間を得ることができる。
【００２５】
そして、前記ロードセル２により杭頭５１に作用する衝撃荷重の検出を行って、図示していないがデータ処理手段に送ることで衝撃荷重のデータ解析を行うことが可能となる。
【００２６】
このように本実施の形態１では、重錘５の衝撃を受けると同時に荷重伝達装置３を介して杭頭５１に長い時間を掛けて大きな衝撃荷重を与えることができ、前述した従来技術では達成することができなかった載荷時間が長く、高精度の急速載荷試験が可能な急速載荷試験装置１を提供することができる。
【００２７】
また、本実施の形態１では、杭５０と慣性マス４との間に前記荷重伝達装置３を配置した簡略な構成であることから、試験時間の短縮、試験費用の低減を図ることができ、繰り返し試験も可能であり、機動性も持ち合わせ、更には爆薬等を用いないことから環境への配慮も良好な急速載荷試験装置１を提供できる。
【００２８】
（実施の形態２）
図５、図６は、本発明に係る実施の形態２を示すものであり、本実施の形態２に係る杭の急速載荷試験装置は、基本的構成は実施の形態１の場合と同様であるが、前記荷重伝達装置３に代替して、１個又は２以上の複数個、例えば４個のコイルバネからなる弾性体２１を例えば四角柱状の減衰要素２２内に埋設した構成の荷重伝達装置３Ａを用いることが特徴である。
図５中の符号８ａは慣性マス４の下端との間に配置する台座である。
【００２９】
この荷重伝達装置３Ａを用いて構成した急速載荷試験装置によっても、前述した実施の形態１の急速載荷試験装置１と同様な作用、効果を発揮させることができる。
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば以下の各効果を奏する。
請求項１記載の発明によれば、簡略な構成でありながら、重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭に大きな荷重を長い時間与えることが可能となり、高精度の荷重試験を行うことができ、試験時間の短縮、試験費用の低減を図ることができ、繰り返し試験も可能であり、機動性も持ち合わせ、更には爆薬等を用いないことから環境への配慮も可能な急速載荷試験装置を提供できる。
請求項２記載の発明によれば、前記弾性体を、金属系、ゴム系、油圧系、粘弾性系の要素の単独又は複数の組み合わせとした構成で、請求項１記載の発明の効果を奏する急速載荷試験装置を提供できる。
請求項３記載の発明によれば、前記減衰要素を、粘性系、摩擦系、弾塑性系の要素の単独又は複数の組み合わせとした構成で、請求項１記載の発明の効果を奏する急速載荷試験装置を提供できる。
請求項４記載の発明によれば、慣性マスの重錘との接触部に配置した緩衝材の緩衝作用をも加えた構成で、請求項１記載の発明の効果を奏する急速載荷試験装置を提供できる。
請求項５記載の発明によれば、前記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に与えられる載荷時間を０．０５秒又はそれ以上として請求項１記載の発明の効果を奏する急速載荷試験装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る杭の急速載荷試験装置を示す概略構成図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る杭の急速載荷試験装置における荷重伝達装置のみを実線で示す概略構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る杭の急速載荷試験装置における荷重伝達装置を示す概略部分断面図である。
【図６】図５のＣ−Ｃ線断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る載荷試験結果を示す表である。
【符号の説明】
１ 急速載荷試験装置
２ ロードセル
３ 荷重伝達装置
３Ａ 荷重伝達装置
４ 慣性マス
５ 重錘
６ 垂直軸体
７ 台座
８ 台座
８ａ 台座
１１ 弾性体
１２ 減衰要素
１３ 下部取り付け治具
１４ 上部取り付け治具
１５ 緩衝材
２１ 弾性体
２２ 減衰要素
５０ 杭
５１ 杭頭
ＧＬ 地面[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a rapid loading test apparatus for piles used in the construction of civil engineering and building structures.
[0002]
[Prior art]
It is extremely important to know the bearing capacity of piles accurately when constructing civil engineering and building structures. Therefore, conventionally, as this type of test, a so-called static loading test and a so-called impact loading test by hammering are performed.
However, although the former static loading test can obtain fairly accurate test data, it takes a long time to acquire the test data, and the test equipment becomes large, and the test cost increases. Therefore, the number of piles that can be tested is also limited.
The latter impact loading test is advantageous in terms of time and cost compared to the former, but the obtained data includes a dynamic resistance component. It is necessary to consider the resistance component. Therefore, it is necessary to remove the influence of the wave from the support force of the pile, and it is difficult to accurately estimate the support force of the pile from the measured value because the loading time is as short as 0.01 to 0.02 seconds. It is.
[0003]
On the other hand, the so-called rapid loading test, which is located between the static loading test and the impact loading test, has attracted attention as an accurate and economical test method for grasping the accurate bearing capacity of the pile. This rapid loading test aims at an intermediate between a loading time of about 30 minutes in the static test and a loading time of about 0.01 to 0.02 seconds in the impact loading test. The target is 0.2 seconds.
[0004]
Current rapid loading tests include, for example, a so-called “sude-static” test in which a coil spring is placed between a pile and a weight (monken), and an impact load is applied by dropping the weight. There is a so-called “stanamic” test in which a reaction force body is placed, the reaction force body is rapidly launched by the explosive combustion force of high-pressure gas or explosives, and the inertial reaction force at that time is applied to the pile head.
[0005]
Recently, a so-called “FM (Falling Mass)” test using a cushion material is performed instead of the coil spring of the pseudo static test method, but the loading time has not reached the target value anyway. .
Furthermore, in the case of the stunamic test, the procedure for notification of use of combustion explosives to the supervisory government requires about four weeks, and thus there is a problem that it is difficult to respond quickly at the work site.
[0006]
Patent Document 1 discloses a rapid loading test apparatus in which a buffer material made of a polymer compound or the like is disposed between a weight and a pile head. However, in the case of the rapid loading test apparatus of Patent Document 1, although it has a simple configuration, it aims to suppress the generation of a high-frequency load component by a buffer material made of a polymer compound or the like. It is difficult to achieve the value.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-303570
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been developed in view of the above-described conventional situation, and the purpose of the present invention is the most important and difficult matter in the rapid loading test that must be solved by the prior art. Considering the fact that a large impact load is transmitted steadily while securing time, the target loading time of about 0.05 to 0.2 seconds is achieved in the rapid loading test, and the test accuracy can be improved. Another object of the present invention is to provide a rapid loading test apparatus for piles which has good test time reduction, cost reduction, and environmental consideration.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The pile rapid loading test apparatus according to claim 1 is a pile rapid loading test in which a weight is dropped on an inertial mass, and a drop impact load is applied to the pile head via the inertial mass to perform a rapid loading test. It is a test device, and a load transmission device in which an elastic body having linear or nonlinear characteristics and a damping element are arranged between a pile head and an inertial mass, and the elastic action of the elastic body in the load transmission device and By combining the damping action of the damping elements, a large load can be applied to the pile head for a long time during a drop impact when the weight is dropped.
[0010]
The rapid loading test apparatus for piles according to the invention described in claim 2 is the rapid loading test apparatus according to claim 1 , wherein the elastic body in the load transmission device is a metal system, a rubber system, a hydraulic system, or a viscoelastic system. It is composed of a single element or a combination of elements.
According to the invention of claim 2, the effect of the invention of claim 1 is exhibited with a configuration in which the elastic body is a single or a combination of metal, rubber, hydraulic, and viscoelastic elements. Can be made.
[0011]
The rapid loading test apparatus for a pile according to the invention described in claim 3 is the rapid loading test apparatus according to claim 1 , wherein the damping element in the load transmission device is a single element of a viscous system, a friction system, or an elastic-plastic system. It is characterized by comprising a plurality of combinations.
According to the invention described in claim 3, the function of the invention described in claim 1 can be exerted with a configuration in which the damping element is a single or a combination of viscous, frictional, and elastoplastic elements. it can.
[0012]
The rapid loading test apparatus for a pile according to the invention described in claim 4 is the rapid loading test apparatus according to claim 1 , wherein the inertial mass is made of a steel material and includes a buffer material at a contact portion with the weight. And
According to the fourth aspect of the present invention, the action of the first aspect of the invention can be exerted with a configuration in which the cushioning action of the cushioning material disposed at the contact portion with the weight of the inertial mass is also added.
[0013]
The rapid loading test apparatus for a pile according to the invention described in claim 5 is the rapid loading test apparatus according to claim 1 , wherein the loading time given to the pile head at the time of drop impact when the weight is dropped is 0. It is characterized by being 05 seconds or longer.
According to the fifth aspect of the invention, the loading time given to the pile head at the time of the drop impact when the weight is dropped is set to 0.05 seconds or more, and the effect of the first aspect of the invention is exhibited. Can do.
[0014]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
1 to 4 show a rapid loading test apparatus 1 for a pile (test pile) 50 according to Embodiment 1 of the present invention.
[0015]
This rapid loading test apparatus 1 performs a rapid loading test by applying a drop impact load to a pile head 51 of a pile 50 driven into the ground GL, and an impact load detecting means arranged on the pile head 51. A cylindrical load cell 2, a load transmission device 3 disposed on the load cell 2, a square columnar inertia mass 4 disposed on the load transmission device 3, and the inertia mass 4 disposed above the inertia mass 4. For example, a square columnar weight 5 is applied to the inertial mass 4 to give a drop impact.
[0016]
The load cell 2, the load transmission device 3, the inertia mass 4 and the weight 5 are arranged concentrically in order from the bottom around a vertical shaft body (Maiya) 6 standing vertically on the load cell 2.
For example, a square plate-like pedestal 7 is interposed between the pile head 51 and the lower end of the load cell 2, and for example, a square plate-like pedestal 8 is interposed between the pile head 51 and the upper end of the load cell 2. ing.
[0017]
As shown in FIG. 4, the load transmission device 3 includes an elastic body 11 made of a coil spring having linear or non-linear characteristics, and a total of a vertical arrangement around the elastic body 11 at 90 degree intervals with respect to the vertical shaft body 6. Four damping elements 12 made of, for example, hydraulic cylinders are combined.
[0018]
As shown in FIG. 3, the lower end side of each attenuation element 12 is supported by a lower mounting jig 13 attached in a horizontal arrangement with respect to the pedestal 8, and the upper end side of the attenuation element 12 is shown in FIG. As shown also, the upper damping jig 14 mounted horizontally on the side wall of the inertial mass 4 supports the four damping elements 12 on the outside of the pedestal 8 and the inertial mass 4. 11 is arranged vertically so as to surround 11.
[0019]
The inertia mass 4 is made of, for example, a steel material, and includes a buffer material 15 made of, for example, a plate-like material such as a rubber material on a contact portion with the weight 5, that is, on the upper surface of the inertia mass 4.
[0020]
As the elastic body 11 in the load transmission device 3, in addition to using the coil spring, each element of a metal system (for example, a coil spring, a disc spring), a rubber system (for example, urethane foam), a hydraulic system, a viscoelastic system, or It can be configured by a plurality of combinations.
[0021]
In addition to the hydraulic cylinder, the damping element 12 can be configured by a single or a combination of viscous dampers, friction dampers, and elasto-plastic dampers.
[0022]
When the rapid loading test is performed by the rapid loading test apparatus 1 according to the present embodiment, the weight 5 is dropped onto the inertial mass 4 and a drop impact load is applied to the pile head 51 via the inertial mass 4 and the load cell 2. A rapid loading test is performed on the pile 50 by applying the force.
As a result, the cushioning material 15 disposed on the contact portion of the inertia mass 4 with the weight 5 is further buffered by the combination of the elastic action of the elastic body 11 and the damping action of the damping element 12 in the load transmitting device 3. By the action, a large load can be given to the pile head 51 for a long time (for example, 0.05 to 0.2 seconds) at the time of a drop impact when the weight 5 is dropped. In the rapid loading test apparatus 1 according to the present embodiment, the time of a large load applied to the pile head 51 at the time of a drop impact when the weight 5 is dropped by the apparatus 1, that is, the loading time is, for example, 0.05. Or 0.2 seconds, or 0.05 seconds or longer.
[0023]
Here, an example of the rapid loading test according to the present embodiment will be described.
For example, the weight of the weight 5 is m 1 = 2000 kg (2 tf), the weight of the inertial mass 4 is m 2 = 2000 kg ( 2 tf) (this embodiment), m 2 = 100 kg (0.1 tf) (the inertial mass 4 is When the inertial mass 4 is used and when the inertial mass 4 is not used, the loading load and loading time (frequency) will be described below.
The velocity v 1 immediately before the collision when the weight 5 freely falls is represented by v 1 = √ (2 gH) (m / s). Here, g is the acceleration of gravity, and H is the fall distance.
When the weight 5 collides with the inertial mass 4, if the coefficient of restitution e = 0.56 (in the case of steel and steel), the speeds v 1 ′ and v 2 ′ after the collision of the weight 5 and the inertial mass 4 are According to the law of conservation of mass, these can be expressed by the following formulas 1 and 2.
[Expression 1]
Figure 0004098145
[Expression 2]
Figure 0004098145
[0024]
When the falling distance H of the weight 5 is 5 m, the pile 50 (pile head 51) is obtained from the speeds v 1 and v 2 immediately before the collision of the weight 5 and the inertia mass 4 and the speeds v 1 ′ and v 2 ′ immediately after the collision. When the loading load and loading time (frequency) with respect to are calculated, it is as shown in FIG.
As is apparent from the results shown in FIG. 7, when the loading time (frequency) is the same when the inertial mass 4 is used and when it is not used (= 10 Hz (0.1 seconds)), the inertial mass is obtained. The load load F when using the inertial mass 4 is 99 tf, the load load F when not using the inertial mass 4 is 9 tf, and the load 50 F is 11 times greater when the inertial mass 4 is used than when the inertial mass 4 is not used. It can be applied to the pile head 51).
Conversely, if the load F applied to the pile 50 (pile head 51) is made the same (99 tf) when the inertia mass 4 is used and when it is not used, the load time (frequency) is the inertia mass 4 Is 10 Hz (0.1 second) when using the inertial mass, 106 Hz (about 0.01 second) when the inertial mass 4 is not used, and when the inertial mass 4 is not used The loading time is about 10 times longer than that.
[0025]
Then, by detecting the impact load acting on the pile head 51 by the load cell 2 and sending it to the data processing means (not shown), it is possible to analyze the impact load data.
[0026]
As described above, in the first embodiment, it is possible to apply a large impact load to the pile head 51 through the load transmission device 3 at the same time that the impact of the weight 5 is received. It is possible to provide the rapid loading test apparatus 1 that has a long loading time that could not be performed and that can perform a rapid loading test with high accuracy.
[0027]
Moreover, in this Embodiment 1, since it is the simple structure which has arrange | positioned the said load transmission apparatus 3 between the pile 50 and the inertial mass 4, it can aim at shortening of test time and reduction of test cost, It is possible to provide a rapid loading test apparatus 1 that can be repeatedly tested, has good mobility, and does not use explosives or the like, and has good environmental considerations.
[0028]
(Embodiment 2)
5 and 6 show the second embodiment according to the present invention, and the rapid loading test apparatus for piles according to the second embodiment has the same basic configuration as that of the first embodiment. However, instead of the load transmission device 3, a load transmission device 3 </ b> A having a configuration in which an elastic body 21 made of one or two or more, for example, four coil springs, is embedded in, for example, a quadrangular prism-shaped damping element 22. It is characteristic to use.
Reference numeral 8 a in FIG. 5 is a pedestal arranged between the lower end of the inertial mass 4.
[0029]
Even with the rapid loading test apparatus configured using the load transmitting device 3A, the same operation and effect as the rapid loading test apparatus 1 of the first embodiment described above can be exhibited.
【The invention's effect】
According to the present invention described above in detail, the following effects can be obtained.
According to the first aspect of the present invention, it is possible to apply a large load to the pile for a long time at the time of a drop impact when the weight is dropped even though the structure is simple, and a highly accurate load test can be performed. It is possible to shorten the test time, reduce the test cost, repeat testing is possible, has mobility, and does not use explosives etc. Can be provided.
According to the invention described in claim 2, the effect of the invention described in claim 1 can be obtained with a configuration in which the elastic body is a single or a combination of metal, rubber, hydraulic, and viscoelastic elements. A rapid loading test device can be provided.
According to a third aspect of the present invention, the rapid loading test that exhibits the effect of the first aspect of the present invention is configured by using the damping element as a single or a combination of a viscous system, a friction system, and an elastic-plastic system. Equipment can be provided.
According to the fourth aspect of the present invention, there is provided a rapid loading test apparatus that exhibits the effect of the first aspect of the present invention with a configuration in which the buffering action of the buffer material arranged at the contact portion with the weight of the inertial mass is also added. it can.
According to the invention described in claim 5, the rapid loading that achieves the effect of the invention described in claim 1 by setting the loading time given to the pile head at the time of dropping impact when the weight is dropped to 0.05 seconds or more. Test equipment can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a rapid loading test apparatus for piles according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB in FIG.
FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing only a load transmission device in a rapid loading test device for piles according to an embodiment of the present invention by a solid line.
FIG. 5 is a schematic partial cross-sectional view showing a load transmission device in a rapid loading test apparatus for piles according to Embodiment 2 of the present invention.
6 is a cross-sectional view taken along line CC in FIG.
FIG. 7 is a table showing a loading test result according to the first embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Rapid loading test apparatus 2 Load cell 3 Load transmission apparatus 3A Load transmission apparatus 4 Inertial mass 5 Weight 6 Vertical shaft body 7 Base 8 Base 8a Base 11 Elastic body 12 Damping element 13 Lower attachment jig 14 Upper attachment jig 15 Buffer material 21 Elastic body 22 Damping element 50 Pile 51 Pile head GL Ground

Claims (5)

重錘を慣性マス上に落下させ、慣性マスを介して杭頭に落下衝撃荷重を作用させて急速載荷試験を行う杭の急速載荷試験装置であって、
前記杭頭と慣性マスとの間に、線形或いは非線形特性を持った弾性体と、減衰要素とを組み合わせた荷重伝達装置を配置し、
この荷重伝達装置における弾性体の弾性作用及び減衰要素の減衰作用の組み合わせにより、前記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に大きな荷重を長い時間与えることができるようにしたことを特徴とする杭の急速載荷試験装置。A rapid loading test device for a pile that performs a rapid loading test by dropping a weight on an inertial mass and applying a drop impact load to the pile head via the inertial mass,
Between the pile head and the inertial mass, a load transmission device combining an elastic body having a linear or nonlinear characteristic and a damping element is disposed,
By combining the elastic action of the elastic body and the damping action of the damping element in this load transmission device, it is possible to apply a large load to the pile head for a long time during a drop impact when the weight is dropped. A rapid loading test device for piles. 前記荷重伝達装置における弾性体は、金属系、ゴム系、油圧系、粘弾性系の要素の単独又は複数の組み合わせにより構成されるもの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。2. The rapid loading of a pile according to claim 1, wherein the elastic body in the load transmission device is constituted by a single element or a combination of metal, rubber, hydraulic and viscoelastic elements. Test equipment. 前記荷重伝達装置における減衰要素は、粘性系、摩擦系、弾塑性系の要素の単独又は複数の組み合わせにより構成されるもの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。2. The pile rapid loading test apparatus according to claim 1, wherein the damping element in the load transmission device is constituted by a single element or a combination of a plurality of viscous, frictional, and elastoplastic elements. 前記慣性マスは、鋼材からなり、重錘との接触部に緩衝材を備え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。The rapid loading test apparatus for a pile according to claim 1 , wherein the inertia mass is made of a steel material and includes a buffer material at a contact portion with the weight. 記重錘を落下させたときの落下衝撃時に杭頭に与えられる載荷時間は、０．０５秒又はそれ以上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。The rapid loading test apparatus for a pile according to claim 1 , wherein a loading time given to the pile head at the time of a drop impact when the weight is dropped is 0.05 seconds or more.
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