JP4281472B2 - 緊張材の定着構造及び定着方法 - Google Patents

Description

本発明は、緊張力が付与された緊張材の端部を所与の定着対象部に定着するための定着構造及び定着方法に関する。

コンクリート構造体の強度を増強する方法として、コンクリート構造体の内部にＰＣ鋼線等の緊張材を挿通して、この緊張材に緊張力を導入して、コンクリート構造体にプレストレスを付与する補強方法が知られている。この補強方法は、例えば、原子力発電施設の原子炉格納容器などの高い安全性が要求される構造物に好適に適用されている。

ところで、このような補強方法にあっては、建設から所定の期間、例えば、１年や３年、１０年などが経過した時点において、緊張材に十分な緊張力が維持されているか否か定期的に点検する必要がある。従来、この点検作業にあっては、緊張材の端部にジャッキを取り付けて、このジャッキにより緊張材を引っ張り、緊張材の張力測定を行うようになっている。このため、ジャッキの設置作業や緊張材の引張作業、張力測定作業など、いくつもの煩雑な作業を必要とし、相当な労力と手間がかかっていた。このことにより、メンテナンスにあたって大幅なコストを要し、大きな問題となっていた。

そこで、このような点検作業の効率化を図るために、緊張材の敷設時等において、緊張材の端部と、当該端部が定着される所与の定着対象部との間に、あらかじめ張力測定用センサを設置することが行われている（特許文献１参照）。この張力測定用センサは、緊張材の端部から受けた緊張材の緊張力に応じてせん断歪みが生じるように構成された歪み部材と、その歪み部材のせん断歪み量を検知するセンサとを備えている。このような張力測定用センサを緊張材の定着部に予め設置しておくことで、センサの出力結果を取得するだけで簡単に点検作業を済ませることができる。これにより、メンテナンス作業に要する労力や手間を大幅に軽減することができ、コスト削減を達成することができる。
特開２００３−１４９３７１号公報

しかしながら、ここで用いられる張力測定用センサには、次のような問題があった。すなわち、その張力測定用センサは、緊張材の端部と、所与の定着対象部との間に介設されて、緊張材の端部から荷重を受けることによって、緊張材の緊張力を測定するしくみであることから、緊張材の端部からの緊張力を十分に支持できるだけの十分な強度が必要であった。このため、張力測定用センサのサイズを大型化せざるを得ず、これにより、コストアップを招いていた。つまり、歪み部材には、緊張材の緊張力に応じたせん断歪みが安定して生じるようにするために、高価な材料を使う必要があるとともに、きわめて高い設計精度が要求されることから、その製作にコストがかかるのである。

本発明は、このような事情に鑑みたものであって、その目的は、緊張材の緊張力を十分に支持しつつ張力測定用センサの小型化が図れ、コストダウンを達成できるような緊張材の定着構造及び定着方法を提供することにある。

前記目的を達成するための主たる発明は、緊張力が付与された緊張材の端部を所与の定着対象部に定着するための構造であって、前記定着対象部には、支圧板が設けられ、前記緊張材の端部と、前記支圧板との間に、前記緊張材の端部から伝達された前記緊張力に応じてせん断歪みが生じるように構成され、そのせん断歪み量を検知する歪センサを備えた張力測定用センサと、前記張力測定用センサに重ねて配置された、当該張力測定用センサに加わる緊張力を軽減するための補強用部材とを設けた緊張材の定着構造である。

かかる緊張材の定着構造にあっては、前記補強用部材は、複数の分割片により構成されていても良い。

また、本発明の緊張材の定着方法は、緊張力が付与された緊張材の端部を所与の定着対象部に定着する方法であって、前記緊張材の端部と、前記定着対象部に設けられた支圧板との間に、前記緊張材の端部から伝達された前記緊張力に応じてせん断歪みが生じるように構成され、そのせん断歪み量を検知するセンサを備えた張力測定用センサと、前記張力測定用センサに重ねて配置された、当該張力測定用センサに加わる緊張力を軽減するための補強用部材とを設けることを特徴とする。

本発明にあっては、緊張材の端部と、所与の定着対象部との間に、張力測定用センサの他に補強用部材が配設されることによって、張力測定用センサを小型化しても、緊張材の端部から伝達される緊張材の緊張力を十分に支えることができ、これにより、大幅なコスト削減を達成することができる。

以下に本発明に係る緊張材の定着構造及び定着方法を実施するための最良の形態について説明する。図１〜図５は、本発明に係る緊張材の定着構造をプレストレストコンクリート製原子炉格納容器（ＰＣＣＶ）に適用した場合の一実施形態を示したものである。図１は、その原子炉格納容器全体を示した外観図であり、図２は、その原子炉格納容器の外壁部の断面構造を示した部分断面斜視図であり、図３は、その原子炉格納容器の内部に挿通されたＰＣ鋼線の定着構造を示した断面図である。図４〜図６は、そのＰＣ鋼線の定着部に設置された張力測定用センサ及び補強用部材の平面図及び縦断面図である。

ここで適用される原子炉格納容器１０は、図１に示すように、下部に構築された円筒状の下部コンクリート構造体１２と、その上部に一体的に構築されたドーム状の上部コンクリート構造体１４とから構成されている。これら下部コンクリート構造体１２及び上部コンクリート構造体１４の内部には、図２に示すように、鉄筋１６等の補強材とともに、緊張線材としてＰＣ鋼線１８が多数挿通されている。このＰＣ鋼線１８は、コンクリート構造体１２，１４にプレストレスを導入して強度の向上を図るべく配設されたもので、下部コンクリート構造体１２の内部には、その周方向及び高さ方向に沿ってＰＣ鋼線１８が配設されている。また、上部コンクリート構造体１４の内部には、ＰＣ鋼線１８がドーム形状に沿って縦横に交差して網目状に配設されている。

各ＰＣ鋼線１８は、コンクリート構造体１２，１４の内部にあらかじめ埋設されたシース管２０に各々挿通されている。各ＰＣ鋼線１８は、その両端部がそれぞれコンクリート構造体１２，１４の表面部から突出され、コンクリート構造体１２，１４の表面部に定着されている。下部コンクリート構造体１２の内部のＰＣ鋼線１８は、下部コンクリート構造体１２の外壁部に高さ方向に沿って突設されたバットレス２２に定着されている。また、上部コンクリート構造体１４の内部のＰＣ鋼線１８は下部コンクリート構造体１２の内部を通ってその下端周縁部に設けられた基礎部２４に定着されている。

各ＰＣ鋼線１８には、それぞれ緊張力が付与されており、各コンクリート構造体１２，１４にはプレストレスが導入されている。これにより、原子炉格納容器１０の強度は増強されて、高度な安全性が確保されるようになっている。

次に、このＰＣ鋼線１８の定着構造について説明する。図３は、ＰＣ鋼線１８の両端部の定着構造を拡大して示したものである。１本のシース管２０内には、多数のＰＣ鋼線１８が挿通されている。各ＰＣ鋼線１８の端部１８ａは、コンクリート構造体１２，１４側に設けられた開口部２８から突出され、そこにアンカーヘッド２６が一体的に装着されている。このアンカーヘッド２６は、ＰＣ鋼線１８が各々個別に１本ずつ挿通される孔部２６ａを複数備えており、各孔部２６ａにそれぞれＰＣ鋼線１８が挿通されて、複数のＰＣ鋼線１８を束ねて係止するようになっている。

このアンカーヘッド２６とコンクリート構造体１２，１４との間には、ＰＣ鋼線１８の緊張力を測定するための張力測定用センサ３０と、この張力測定用センサ３０を補強するための補強用部材６０とが相互に重ね合わされて介設されている。

図４にＰＣ鋼線１８の定着部の様子を拡大して示す。張力測定用センサ３０と、補強用部材６０とは、相互に重ね合わされて配置されている。本実施形態では、張力測定用センサ３０が、アンカーヘッド２６側（本実施形態では、図中上側）に配置され、補強用部材６０は、コンクリート構造体１２、１４側（本実施形態では、図中下側）に配置されている。

張力測定用センサ３０は、歪部材３１と、歪センサ４２とを備えている。歪部材３１は、図５に示すように、ＰＣ鋼線１８の外周を囲繞するようにして形成された所定の肉厚を有する円環状の部材で、その中央部には、アンカーヘッド２６に係止される複数本のＰＣ鋼線１８がまとめて挿通される１つの挿通穴部３２が貫通形成されている。この歪部材３１は、半割れ構造になっていて、２つの分割片３１ａ、３１ｂにより構成されている。これら２つの分割片３１ａ、３１ｂは、それぞれ半円環状の形状をなし、その端部に挿通されたボルト３１ｃによって相互に一体的に連結されるように構成されている。

また、挿通穴部３２の外側には、内周部３４が形成されている。この内周部３４は、アンカーヘッド２６に当接されて、ＰＣ鋼線１８の緊張力をアンカーヘッド２６を介して荷重として受圧するようになっている。

さらに内周部３４の外側には、その上下両面にそれぞれ円環状の溝部３５が形成されている。これら上下２つの溝部３５は、ほぼ同じ幅でかつ同じサイズに形成されている。これら上下２つの溝部３５の間には、両者を結んで貫通孔部３６が形成されている。この貫通孔部３６は、図５に示すように、溝部３５に沿って等間隔に複数箇所にわたり形成されている。貫通孔部３６の相互間には、この貫通孔部３６の形成によって梁部４０が形成されている。この梁部４０については後で詳しく説明する。

さらに、これら２つの溝部３５の外側には、外周部３８が設けられている。この外周部３８は、図４に示すように、コンクリート構造体１２，１４側の開口部２８の周りに配設された環状の支圧板３９の上方に位置し、かつアンカーヘッド２６には当接しないように構成されている。このように外周部３８がアンカーヘッド２６に当接されないように構成されていることによって、この外周部３８は、ＰＣ鋼線１８の緊張力が、歪部材３１及び補強用部材６０を介してコンクリート構造体１２，１４側に伝達されるようにしている。

つまり、ＰＣ鋼線１８の緊張力が直接コンクリート構造体１２，１４側に伝達されてしまう虞があるが、本実施形態では、溝部３５を形成しておくことにより、ＰＣ鋼線１８の緊張力を歪部材３１及び補強用部材６０を経由して伝達させるようにすることができ、これにより、歪部材３１にＰＣ鋼線１８の緊張力に応じたせん断歪みを発生させることができるのである。なお、溝部３５の幅寸法については、アンカーヘッド２６の当接部２６ｂの外径寸法や開口部２８の内径寸法に応じて適宜設定する。また、上下２つの溝部３５のうち、下側の溝部３５、即ち補強用部材６０側の溝部３５については、形成されていなくても良い。

また、内周部３４と外周部３８との間の梁部４０は、内周部３４と外周部３８とを連結している。この梁部４０の側面には、貫通孔部３６を通じて歪センサ４２が設けられている。この歪センサ４２は各貫通孔３６の内部に配置されている。歪センサ４２は、梁部４０に生じたせん断歪み量を検知するようになっている。本実施形態では、図４に示すように、歪センサ４２が貫通孔部３６の内壁部に交差しつつ斜めに２つ配設されている。このように斜めに歪センサ４２が配設されていることで、梁部４０に生じたせん断歪みを高い感度で検知することができる。

一方、補強用部材６０は、図４及び図６に示すように、張力測定用センサ３０と同様に、円環状に成形された部材であり、その外形形状は、張力測定用センサの歪部材３１とほぼ同じになるように成形されている。そして、その中央部には、歪部材３１と同様に、アンカーヘッド２６に係止される複数本のＰＣ鋼線１８がまとめて挿通される単一の挿通穴部６２が形成されている。また、この補強用部材６０は、張力測定用センサ３０と同様に、２つの半円環状の分割片６０ａ、６０ｂにより構成され、２つの半円環状の分割片６０ａ、６０ｂは、２本のボルト６４により相互に連結されるようになっている。

この補強用部材６０は、その内周部６６が張力測定用センサ３０の内周部３４を介してアンカーヘッド２６からＰＣ鋼線１８の緊張力を受けるように構成されている。また、この補強用部材６０は、その外周部６８が支圧板３９、即ちコンクリート構造体１２、１４側に当接されている。

ＰＣ鋼線１８に付与された緊張力は、アンカーヘッド２６を介して、張力測定用センサ３０の歪部材３１の内周部３４および補強用部材６０の内周部６６に伝達される。歪部材３１は、アンカーヘッド２６から受けた緊張力を内周部３４から梁部４０を介して外周部３８に伝達する。また、補強用部材６０は、歪部材３１と同様に、アンカーヘッド２６から受けた緊張力を内周部６６から外周部６８に伝達する。このとき、歪部材３１および補強用部材６０には、ＰＣ鋼線１８の緊張力に応じたせん断応力が発生する。

歪部材３１の梁部４０の側面部（貫通孔部３６の内壁部）に設置された歪センサ４２は、梁部４０に生じたせん断歪みを検出する。ここで検出されるせん断歪み量は、ＰＣ鋼線１８の緊張力に応じた値となる。つまり、ＰＣ鋼線１８の緊張力が大きいほど、検知される値が大きく、またＰＣ鋼線１８の緊張力が小さいほど、検出される値が小さくなる。このことから、歪部材３１の梁部４０の側面部に設置された歪センサ４２の検出値に基づいて、ＰＣ鋼線１８に現在付与されている緊張力を判定することができる。

さらに、アンカーヘッド２６から伝達されたＰＣ鋼線１８の緊張力は、張力測定用センサ３０以外に補強用部材６０にも伝達されるため、張力測定用センサ３０に発生するせん断応力を小さくすることができ、これにより、張力測定用センサ３０を補強することができる。このため、張力測定用センサ３０の高さ寸法を薄くするなどして薄形化ないし小型化を図ることができる。

これらＰＣ鋼線１８の端部１８ａ、アンカーヘッド２６、張力測定用センサ３０及び補強用部材６０の外側には、これらを覆ってカップ状のエンドキャップ５０が装着され、さらにこのエンドキャップ５０の内側には防錆材５２が充填されている。

歪センサ４２の検知信号は、図３に示すように、歪部材３１から延出されて防錆材５２を貫通してエンドキャップ５０の外部へと導出された信号ライン５４を通じて出力される。この信号ライン５４は、いずれも図示しない歪測定器を介してコンピュータ装置などに接続されていて、歪センサ４２の検知結果、即ち、ＰＣ鋼線１８の緊張力をいつでもモニタできるようになっている。

以上説明した構成によれば、コンクリート構造体１２，１４にプレストレスを付与すべくその内部に挿通されたＰＣ鋼線１８の端部１８ａに一体的に設けられたアンカーヘッド２６と、コンクリート構造体１２，１４との間に、張力測定用センサ３０と、補強用部材６０とを相互に重ね合わせて配設したことで、張力測定用センサ３０に加わるＰＣ鋼線１８の緊張力を軽減することができる。このため、張力測定用センサ３０にあまり大きな荷重負担を強いる必要がなくなるので、張力測定用センサ３０の小型化を図ることができる。したがって、本実施形態によれば、張力測定用センサ３０の製作コストや設置コストなどを大幅に削減することができる。

次にこの定着構造の施工方法について説明する。図７は、従来の定着構造に置き換えて本発明に係る定着構造を施工する場合の手順を示したものである。

まず、図７（ａ）に示すように、アンカーヘッド２６から突出したＰＣ鋼線１８の端部１８ａにリフトオフジャッキ７０を取り付けて、ＰＣ鋼線１８の端部１８ａを把持させる。リフトオフジャッキ７０は、ジャッキチェア７２を介してコンクリート構造体１２，１４側に固定する。このジャッキチェア７２を利用して各ＰＣ鋼線１８の端部１８ａを引っ張る。次にリフトオフジャッキ７０でＰＣ鋼線１８の端部１８ａを引っ張ったまま、図６（ｂ）に示すようにシム７４を撤去する。そして、図６（ｃ）に示すように、取り外したシム７４の代わりに、前述した張力測定用センサ３０と補強用部材６０を装着する。なお、ここで、設置されていたシム７４を補強用部材６０として利用しても良い。

ここで張力測定用センサ３０及び補強用部材６０は、前述したように、半割れ構造となっており、２つの半円形状の分割片３１ａ、３１ｂ、６０ａ、６０ｂに分割されるようになっているから、取り付け時または撤去時には、２つの分割片１ａ、３１ｂ、６０ａ、６０ｂにそれぞれ分割することで、ＰＣ鋼線１８の外側に簡単に取り付けることができる。また、当該箇所から撤去するときも、簡単に実施することができる。また、張力測定用センサ３０および補強用部材６０は、それぞれ別々に設置することができる。そして、図７（ｄ）に示すように、リフトオフジャッキ７０を撤去し、さらにエンドキャップ５０を装着してその内部に防錆材５２を充填して作業が完了する。

次に本発明に係る定着構造を新設する場合の施工方法について説明する。図８は、その施工方法を説明するためのものである。新たにプレストレストコンクリート製原子炉格納容器等を構築した場合には、ＰＣ鋼線１８の定着構造を新設することになる。この場合には、ＰＣ鋼線１８に緊張力を付与する際に、アンカーヘッド２６とコンクリート構造体１２，１４との間に張力測定用センサ３０と補強用部材６０とを介装することができる。なお、ここでは、張力測定用センサ３０および補強用部材６０は、それぞれ別々に設置することができる。そして、これら張力測定用センサ３０及び補強用部材６０を介装した後、図８に示すように、アンカーヘッド２６から突出したＰＣ鋼線１８の端部１８ａに緊張ジャッキ８０をセットしてＰＣ鋼線１８の端部１８ａを緊張ジャッキ８０に把持させて、張力測定用センサ３０をアンカーヘッド２６とコンクリート構造体１２，１４との間に挟んだ状態で、ＰＣ鋼線１８の端部１８ａを緊張ジャッキ８０で徐々に引っ張り、ＰＣ鋼線１８に緊張力を導入してゆく。

なお、前記実施の形態では、本発明に係る緊張線材の定着構造がプレストレストコンクリート構造のＰＣ鋼線等の緊張線材の定着構造に適用される場合について説明したが、本発明にあってはこのような場合に限らず、例えば橋梁の吊構造の緊張線材の定着構造や、また法面、山留め壁などのグランドアンカーの定着構造にも好適に適用することができる。

また、本実施形態では、張力測定用センサ３０（歪部材３１）または補強用部材６０が、２つの分割片３１ａ、３１ｂ、６０ａ、６０ｂからなる半割れ構造になっているが、本発明にあってはこのような場合に限らず、３つ以上の分割片により構成されても構わない。

また、本実施形態では、張力測定用センサ３０が、アンカーヘッド２６側に配置され、補強用部材６０は、コンクリート構造体１２、１４側に配置されていたが、補強用部材６０がアンカーヘッド２６側に配置され、張力測定用センサ３０が、コンクリート構造体１２、１４側に配置されても良い。

本発明に係る緊張材の定着構造が適用されるプレストレストコンクリート製原子炉格納容器（ＰＣＣＶ）の外観を示した全体斜視図である。 図１に示すプレストレストコンクリート製原子炉格納容器の外壁部の断面構造を示した部分断面斜視図である。 本発明に係る緊張材の定着構造の一実施形態を示した断面図である。 本発明に係る緊張材の定着構造の一実施形態を拡大して示した断面図である。 本発明に係る緊張材の定着構造における張力測定用センサの一実施形態を示した平面図である。 本発明に係る緊張材の定着構造における補強用部材の一実施形態を示した平面図である。 本発明に係る緊張材の定着構造を既存の定着構造に置き換える場合の施工手順を説明する説明図である。 本発明に係る緊張材の定着構造を新設する場合の施工手順を説明する説明図である。

符号の説明

１０ 原子炉格納容器
１２ 下部コンクリート構造体
１４ 上部コンクリート構造体
１６ 鉄筋
１８ ＰＣ鋼線（緊張材）
２０ シース管
２６ アンカーヘッド
３０ 張力測定用センサ
３１ 歪部材
３１ａ、３１ｂ 分割片
３２ 挿通穴部
３４ 内周部
３６ 貫通孔部
３８ 外周部
３９ 支圧板
４０ 梁部
４２ 歪センサ
５０ エンドキャップ
５２ 防錆材
６０ 補強用部材
６２ 貫通穴部
６４ ボルト
６６ 内周部
６８ 外周部

Claims (4)

1. 緊張力が付与された緊張材の端部を所与の定着対象部に定着するための構造であって、
   前記定着対象部には、支圧板が設けられ、
   前記緊張材の端部と、前記支圧板との間に、
   前記緊張材の端部から伝達された前記緊張力に応じてせん断歪みが生じるように構成され、そのせん断歪み量を検知する歪センサを備えた張力測定用センサと、
   前記張力測定用センサに重ねて配置された、当該張力測定用センサに加わる緊張力を軽減するための補強用部材とを設けたことを特徴とする緊張材の定着構造。
2. 前記補強用部材は、複数の分割片により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の緊張材の定着構造。
3. 前記歪センサは、前記緊張材の緊張力が伝達される内周部と、該内周部にせん断歪発生部を介して接続された外周部とを有する歪部材を備え、前記歪センサは前記せん断歪発生部に生ずる歪を検知するように設けられ、
   前記補強用部材は前記歪部材と前記定着対象部との間に介装され、当該補強用部材の外周部は、前記定着対象部に設けられた前記緊張材が挿通される開口の周囲において前記定着対象部に当接し、
   前記歪部材の前記外周部は前記開口の外側の位置で前記補強用部材に当接し、前記歪部材の前記内周部は、前記開口の内側の位置で前記補強用部材に当接していることを特徴とする請求項１又は２に記載の緊張材の定着構造。
4. 緊張力が付与された緊張材の端部を所与の定着対象部に定着する方法であって、
   前記緊張材の端部と、前記定着対象部に設けられた支圧板との間に、
   前記緊張材の端部から伝達された前記緊張力に応じてせん断歪みが生じるように構成され、そのせん断歪み量を検知するセンサを備えた張力測定用センサと、
   前記張力測定用センサに重ねて配置された、当該張力測定用センサに加わる緊張力を軽減するための補強用部材とを設けることを特徴とする緊張材の定着方法。

Images