JP4098191B2 - Pile rapid loading test equipment - Google Patents
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Description
本発明は、打設された杭の沈下剛性及び支持力を調査するための杭の急速載荷試験装置に関するものである。
The present invention relates to a rapid loading test apparatus for piles for investigating the settlement rigidity and supporting force of the piles placed.
杭の載荷試験として一般によく知られ実施されている方法は、静的載荷試験である。この方法によれば、打設された杭の沈下剛性及び支持力について信頼性の高いデータを得ることができるが、大掛かりな載荷装置を必要とし、試験に時間がかかるという欠点もある。
これに対して、動的載荷試験は載荷装置が簡単で、載荷時間が5〜30msと非常に短いため静的載荷試験の欠点を補う方法ではあるが、波動理論による解析を必要とし、試験結果には動的影響が含まれるため、常に信頼性の高いデータが得られるとは言い難い。
A method well known and practiced as a pile loading test is a static loading test. According to this method, it is possible to obtain highly reliable data on the settlement rigidity and supporting force of the piles that have been laid, but there is also a disadvantage that a large loading device is required and the test takes time.
On the other hand, the dynamic loading test is a method that compensates for the shortcomings of the static loading test because the loading device is simple and the loading time is as short as 5 to 30 ms. Because it includes dynamic effects, it is hard to say that reliable data is always obtained.
そこで新たに考え出されたのが急速載荷試験で、この方法によれば載荷時間を動的載荷試験の約10倍に当たる50〜200ms程度にすることで弾性波動の伝播による影響をなくし、静的載荷試験に近い信頼性の高い試験結果を得ることができる。
この急速載荷試験の方法として、スタナミック試験とスードスタティック試験と呼ばれる試験方法が一般的に知られている。スタナミック試験は、推進薬を燃焼させることで反力マスを打ち上げ、その際発生する反力により杭頭に荷重を載荷するものである。また、スードスタティック試験は、杭頭に鋼鉄製のコイルバネ又は皿バネ等を設置した状態で、上方からハンマーを落下させて載荷を行う方法である。
さらに、本願の発明者らは、ウレタンエラストマーなどの高分子化合物を緩衝材として使用した杭の急速載荷試験装置を開発し、実施している(特許文献1参照)。
As a method for the rapid loading test, a test method called a static test and a pseudo static test is generally known. In the stunamic test, a reaction mass is launched by burning propellant, and a load is loaded on the pile head by the reaction force generated at that time. The pseudo static test is a method in which a hammer is dropped from above and loaded with a steel coil spring or a disc spring or the like installed on the pile head.
Furthermore, the inventors of the present application have developed and implemented a rapid loading test apparatus for piles using a polymer compound such as urethane elastomer as a cushioning material (see Patent Document 1).
前記した従来の杭の急速載荷試験装置にあっては、次のような問題点がある。
<1>杭頭に鋼鉄製のバネを設置する方法では、バネ自体の質量が大きくなるので、打撃の際に杭に作用する力が減少する。そのため、載荷に用いる重錘の質量を大きくしなければならず、装置全体の形状及び質量が大規模になる。また、鋼鉄製のバネを用いた場合、材料減衰が小さいため、試験精度を低下させる要因となる高周波の加重成分が発生する。
<2>鋼鉄製のバネは、急速載荷試験の目標に適合する最大荷重や載荷時間を設定するためにバネ定数や長さを変更することが難しい。
<3>ジェット燃料を使用するスタナミック試験や、高分子化合物製の緩衝材は、材料費が高くなるため、試験コストが高価になる傾向にある。
The conventional rapid loading test apparatus for piles has the following problems.
<1> In the method of installing a steel spring on the pile head, since the mass of the spring itself is increased, the force acting on the pile at the time of hitting is reduced. Therefore, the mass of the weight used for loading must be increased, and the shape and mass of the entire apparatus become large. In addition, when a steel spring is used, since material attenuation is small, a high-frequency weighting component that causes a decrease in test accuracy is generated.
<2> It is difficult to change the spring constant and length of the steel spring in order to set the maximum load and the loading time that meet the target of the rapid loading test.
<3> A stanamic test using jet fuel and a buffer material made of a polymer compound have a high material cost, so the test cost tends to be expensive.
上記のような課題を解決するために、本発明の杭の急速載荷試験装置は、杭頭を重錘で打撃しておこなう杭の急速載荷試験に用いる装置であって、重錘と、前記重錘と前記杭頭の間に介在させる緩衝材と、からなり、前記緩衝材は弾性材料によって中空部を有する外殻状に形成したことを特徴とするものである。ここで、前記中空部は開口されていることが好ましい。
また、上記した杭の急速載荷試験装置において、前記緩衝材としてドーナッツ状のゴムタイヤを使用することができる。
さらに、上記したいずれかに記載の杭の急速載荷試験装置において、前記重錘の重さに合わせて複数の前記緩衝材を積み上げることができる。また、前記緩衝材に環状部材を使用し、該緩衝材の内側形状よりも小さい外側形状を有する前記緩衝材を内部に配置することもできる。
In order to solve the above-described problems, a rapid loading test apparatus for a pile according to the present invention is an apparatus used for a rapid loading test of a pile that is performed by hitting a pile head with a weight. A cushioning material interposed between the weight and the pile head, wherein the cushioning material is formed in an outer shell shape having a hollow portion by an elastic material. Here, the hollow portion is preferably opened.
Further, in the above rapid loading test apparatus for piles, a donut-shaped rubber tire can be used as the cushioning material.
Furthermore, in the rapid loading test apparatus for a pile described above, a plurality of the cushioning materials can be stacked according to the weight of the weight. In addition, an annular member may be used for the cushioning material, and the cushioning material having an outer shape smaller than the inner shape of the cushioning material may be disposed inside.
本発明の杭の急速載荷試験装置は、上記した課題を解決するための手段により、次のような効果の少なくとも一つを得ることができる。
<1>試験装置の構造が単純な構造であり、試験方法も緩衝材を介して重錘で杭頭を打撃するだけである。このため、簡単に実施できる。
<2>古タイヤなどを緩衝材として使用することができるため、材料費が非常に安価である。また、処分が問題となる古タイヤを積極的に活用することができる。
<3>中空部を有する緩衝材であるため軽量であり、効率よく重錘の質量を荷重として載荷することができる。この結果、試験装置を小規模にすることができ、装置の運搬費、設置費などが削減でき経済的である。また、狭隘な場所においても試験が実施できる。
<4>緩衝材を積み上げたり、重ねたりして複数使用することにより、容易に載荷時間や最大荷重を調節することができる。
The rapid loading test apparatus for piles according to the present invention can obtain at least one of the following effects by means for solving the above-described problems.
<1> The structure of the test apparatus is a simple structure, and the test method is only to hit the pile head with a weight via a cushioning material. For this reason, it can be implemented easily.
<2> Since old tires and the like can be used as a cushioning material, the material cost is very low. In addition, it is possible to actively utilize old tires for which disposal becomes a problem.
<3> Since the cushioning material has a hollow portion, it is lightweight, and the mass of the weight can be efficiently loaded as a load. As a result, the test apparatus can be made small, and the transportation cost and installation cost of the apparatus can be reduced, which is economical. In addition, the test can be performed in a narrow place.
<4> The loading time and the maximum load can be easily adjusted by stacking or using a plurality of cushioning materials.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
<1>杭の急速載荷試験装置
急速載荷試験装置1は、杭の急速載荷試験をおこなうための装置で、荷重を付与する重錘3と、試験対象となる杭の杭頭4と重錘3の間に介在させる緩衝材2と、からなる。ここで重錘3は、ベースマシン5やクレーン等により上下動させる。
<1> Pile rapid loading test apparatus The rapid
<2>緩衝材
緩衝材2は、重錘3の打撃による載荷時間を延ばすために使用する。本発明の緩衝材2は、弾性材料によって中空部を有する外殻状に形成した部材である。弾性材料には、合成ゴムや天然ゴムなどのゴム、ゴムタイヤを構成する積層構造の弾性材料、弾性性能を有する公知の合成樹脂材などが使用できる。
また、緩衝材2は中空部21を有する中空構造であるため、重量が軽く、重錘3による打撃力の大部分を杭頭4に作用させることができる。
<2> Buffer Material The
Further, since the
また、緩衝材2の中空部21は開口部22に繋がる構造とするのが好ましい。開口部22を設けることで、重錘3から緩衝材2の外殻に伝達された力は、中空部21の気体に伝達され、その力によって圧縮された気体は開口部22から排出される。開口部22がない場合は、圧縮された気体が抵抗になるため、載荷時間を延ばす緩衝材としての機能が低減する。すなわち、開口部22を設けることによって、材料減衰の大きい部材を構成することができる。例えば、従来使用されていた鋼鉄製のバネは材料減衰が小さいため、重錘3で打撃した時に高周波の加重成分が発生し、試験精度を低下させる要因となる。
そこで、材料減衰の大きい構造を有する緩衝材2を使用し、高周波の加重成分の発生を抑え、精度の高い試験結果が得られるようにするのが好ましい。
Moreover, it is preferable that the hollow portion 21 of the
Therefore, it is preferable to use the
<3>重錘
重錘3は、杭に載荷するために杭頭4を打撃するおもりである。重錘3は、鋼材などの比重が大きい材料を使用して形成する。
杭頭4を重錘3で打撃する場合は、通常、ベースマシン5やクレーン等によって重錘3を持ち上げた後に自由落下させておこなう。なお、上下方向の駆動装置を有するベースマシン5に重錘3を接続し、杭頭4を打撃することもできる。
<3> Weight The
When hitting the
<4>原理
重錘3を落下させることにより、緩衝材2を介して杭頭4に力を作用させる。重錘3を高さHより落下させたとき、緩衝材2のバネ要素が圧縮されるとともに材料減衰がダンバーとして作用する効果により、重錘3を直接杭頭4に落下させた場合に比べて載荷時間を10倍以上に延ばすことが可能になる。作用した力は緩衝材2を介して杭に載荷重として伝わる。
<4> Principle A force is applied to the
<1>ゴムタイヤ
本発明の緩衝材2は、弾性材料によって中空部を有する外殻状に形成したものであれば形状や構造を限定されるものではないが、例えばゴムタイヤを緩衝材2として使用することができる。
ゴムタイヤは、積層構造材料製の外殻の内部に中空部21を有し、内側のホイールに接する面は開口部22となっている(図2参照)。すなわち、内側に環状に開口部22を有する。
ゴムタイヤであれば使用済みのものであっても本発明の緩衝材2としての役割を充分に発揮できる。ゴムタイヤ2aは、重錘3の重さに合わせて複数積み上げて使用する(図3参照)。
また、大径タイヤ2bの内径より外径の小さい小径タイヤ2cを、大径タイヤ2bの内側に嵌め込んで、多重構造の緩衝材2とすることもできる(図4参照)。そして、多重構造の緩衝材(2b,2c)を複数積み上げて使用する。
<1> Rubber Tire The
The rubber tire has a hollow portion 21 inside an outer shell made of a laminated structure material, and a surface in contact with the inner wheel is an opening 22 (see FIG. 2). That is, the opening 22 is annularly formed inside.
Even if it is a used rubber tire, the role as the
Alternatively, a small-
<2>杭の急速載荷試験の方法
杭頭4に緩衝材2を設置する。緩衝材2は、杭頭4に取り付けた台座41等に設置する。緩衝材2を積み上げる数や、多重構造とするか否かは、試験の条件によって調節することができる。ここでは急速載荷試験の目標とする最大荷重や載荷時間に合わせて調節する。
ベースマシン5に取り付けた重錘3が、杭頭4に設置した緩衝材2の真上に位置するように重錘3を配置する。重錘3は、試験条件によって重さや落下高さを変えることができる。
<2> Method of Rapid Loading Test of Pile The
The
以下、本発明の急速載荷試験装置を使用して試験をおこなった結果について述べる。
試験では、緩衝材2を介して杭頭4に重錘3を落下させたときの杭に作用する荷重P及びそれに対する沈下量Sを時間tとともに計測し、杭の支持力を検証した。
図5に載荷時間tと載荷荷重Pの関係を、図6に載荷時間tと杭頭の沈下量Sの関係を表した試験結果を示す。この結果から、緩衝材2を使用することで、載荷時間が0.05〜0.20sec(50〜200ms)程度という急速載荷試験の載荷時間を得ることができたといえる。
また、この試験結果より載荷荷重Pと沈下量Sの関係を表すと図7に示すような静的載荷試験の結果と同様の曲線を描くことができる。このため、杭の支持力特性を簡単に検証することができる。
Hereinafter, the results of tests using the rapid loading test apparatus of the present invention will be described.
In the test, the load P acting on the pile when the
FIG. 5 shows the relationship between the loading time t and the loading load P, and FIG. 6 shows the test results representing the relationship between the loading time t and the pile head settlement S. From this result, it can be said that by using the
Moreover, when the relationship between the load P and the settlement amount S is expressed from the test result, a curve similar to the result of the static load test as shown in FIG. 7 can be drawn. For this reason, the bearing capacity characteristic of a pile can be verified easily.
1・・・急速載荷試験装置
2・・・緩衝材
2a・・ゴムタイヤ
2b・・大径タイヤ
2c・・小径タイヤ
21・・中空部
22・・開口部
3・・・重錘
4・・・杭頭
DESCRIPTION OF
Claims (5)
重錘と、
前記重錘と前記杭頭の間に介在させるドーナッツ状のゴムタイヤと、からなり、
前記重錘の重さに合わせて複数の前記ゴムタイヤを積み上げることを特徴とする、杭の急速載荷試験装置。 A device used for a rapid loading test of a pile that is performed by hitting a pile head with a weight,
A weight,
A donut-shaped rubber tire interposed between the weight and the pile head,
A rapid loading test apparatus for piles, wherein a plurality of the rubber tires are stacked according to the weight of the weight .
前記ゴムタイヤは、弾性材料によって中空部を有する外殻状に形成されていることを特徴とする、杭の急速載荷試験装置。 In the pile rapid loading test apparatus of Claim 1,
The rapid loading test apparatus for piles, wherein the rubber tire is formed in an outer shell shape having a hollow portion by an elastic material .
前記中空部は開口されていることを特徴とする、杭の急速載荷試験装置。 In the rapid loading test apparatus of the pile according to claim 1 or 2,
The rapid loading test apparatus for piles, wherein the hollow portion is opened .
前記開口は、前記中空部の内側に環状に形成されていることを特徴とする、杭の急速載荷試験装置。 In the pile rapid loading test apparatus of Claim 3 ,
The rapid loading test apparatus for piles, wherein the opening is formed in an annular shape inside the hollow portion .
前記ゴムタイヤの内側形状よりも小さい外側形状を有するゴムタイヤを内部に配置したことを特徴とする、杭の急速載荷試験装置。 In the pile rapid loading test apparatus as described in any one of Claims 1 thru | or 4,
A rapid loading test apparatus for piles, wherein a rubber tire having an outer shape smaller than an inner shape of the rubber tire is disposed inside.
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