JP5248789B2 - 緊張力検知装置の校正方法 - Google Patents

Description

本発明は、プレストレストコンクリートにおける緊張力付与や傾斜地の土留め等に使用するグラウンドアンカーの緊張力を検知する緊張力検知装置の校正方法に関する。

地盤上に敷設されたプレストレストコンクリートにおける緊張力付与や、傾斜地の土留め等に、グラウンドアンカーが使用されている。

図２３は、一般的なグラウンドアンカー１００を示す。なお、図２３中の符号１０１は、地表法面等に敷設されグラウンドアンカー１００によって地盤側に押圧すべきコンクリート部材、１０２はコンクリート部材１０１の表面に設置されたアンカープレート、１０４は樹脂製のシース、１０６は緊張部材であるアンカーケーブル、１０８はアンカーケーブル１０６に固定されたアンカーヘッド、１０９はアンカーケーブル１０６の腐食等を防止する機能を有するキャップである。

上記コンクリート部材１０１及びアンカープレート１０２には、略同軸上に挿通穴が形成されている。これらの挿通穴には、シース１０４内に収容されたアンカーケーブル１０６が挿通されている。

このアンカーケーブル１０６の下端部は、コンクリート部材１０１の下方における地中の安定地盤に埋設されたアンカー体（図示せず）に固定されている。また、コンクリート部材１０１及びアンカープレート１０２の挿通穴から地上側に導出されたアンカーケーブル１０６の上端部には、アンカーヘッド１０８が固定されている。

このアンカーヘッド１０８は、アンカーケーブル１０６の上端部をジャッキ等によって牽引して、緊張状態にされたアンカーケーブル１０６に固定され、アンカーケーブル１０６を介して作用する緊張力によって、アンカープレート１０２側に押圧固定されている。

このようなグラウンドアンカー１００においては、アンカーケーブル１０６に付与された緊張力が経年変化によって緩み、それによって、アンカーケーブル１０６による当初の支持強度が低下する虞がある。そこで、定期的にアンカーケーブル１０６の緊張力を点検する必要がある。

従来、設置済みのグラウンドアンカー１００におけるアンカーケーブル１０６の緊張力を検出するため、各種の緊張力検知装置が提案されている。

例えば、図２４に示すように、アンカーケーブル１２３の緊張力を受圧するアンカープレート１３３に、アンカープレート１３３の曲げ歪み量を検出する歪みセンサー１４１が設けられ、この歪みセンサー１４１で検出された曲げ歪み量からアンカーケーブル１２３の緊張力測定装置の緊張力低下を算出する緊張力モニター装置１４４を備えたグラウンドアンカー緊張力検知システム１１０が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

なお、図２４中の符号１３１はコンクリート、１２９は地盤、１２７はアンカー体、１３５はアンカーヘッド、１３９はアンカーケーブル１２３と、アンカーヘッド１３５間に挿入された楔、１３６はキャップである。
特開２００６−１６２５１１号公報

しかしながら、従来の緊張力検知装置は、歪みセンサーの校正処理が適正に行われていないことがあり、緊張力を正確に検知できないおそれがあった。

例えば、特許文献１のグラウンドアンカー緊張力検知システム１１０を用いてグラウンドアンカーの緊張力を検知する場合、コンクリート１３１の表面に凹凸があると、アンカーケーブル１２３の緊張力によってアンカープレート１３３にかかる押圧力は、アンカープレート１３３の位置によって異なる。このため、アンカープレート１３３に発生する曲げ歪みは、アンカープレート１３３の位置によって相違する。

このため、アンカープレート１３３に取り付けられた歪みセンサー１４１によって検知された曲げ歪みは、歪みセンサー１４１の取付位置によって相違する。

また、グラウンドアンカー１００の設置環境は、グラウンドアンカー１００毎に異なるため、アンカーケーブル１０６の緊張力が同一であったとしても、歪みセンサー１４１によって検知される曲げ歪みは、グラウンドアンカー１００毎に異なることが多い。

従って、グラウンドアンカー１００の緊張力を測定する際に、グラウンドアンカー緊張力検知システム１１０などの校正処理を適切に行う必要があるが、上記のように、従来は、適切な校正処理が行われていなかった。

また、グラウンドアンカー緊張力検知システム１１０の校正処理は、足場が悪いところで行うことが多いため、校正処理を簡単にできるようにすることが望まれる。

本発明は、このような問題に鑑みなされたもので、簡単な作業で適切な校正処理を行うことができる緊張力検知装置の校正方法の提供を課題とする。

本発明は、前記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、本発明は、
地盤上に敷設された敷設部材に前記地盤に対する押圧力を与えるグラウンドアンカーの緊張力を検知する緊張力検知装置の校正処理を行う校正方法であって、
前記グラウンドアンカーは、前記敷設部材を貫通して配置され、下端部が前記地盤内に埋設されると共に、上端部が前記敷設部材から突出して配置された緊張部材と、前記緊張部材の上端部に固定されたアンカーヘッドと、前記アンカーヘッドと前記敷設部材との間に配置されアンカープレートとを有し、
前記緊張力検知装置は、前記アンカーヘッドと前記敷設部材との間に配置される歪み検知用プレートと、前記歪み検知用プレートに発生する歪みを検知する歪み検知手段とを有し、
前記校正処理は、前記緊張部材にその長手方向に沿って引張力を加えて前記緊張力を変化させ、前記緊張部材から前記アンカーヘッドを介して前記歪み検知用プレートに作用する押圧力と、前記歪み検知用プレートに発生する歪みとの関係を検出することを特徴とする。

本発明では、例えば緊張力検知装置によって緊張部材の緊張力を検知する前に、緊張部材に引張力をかけて、緊張部材からアンカーヘッドを介して歪み検知用プレートに作用する押圧力と、歪み検知用プレートに発生する歪みとの関係を求めることにより、簡単且つ適切に校正処理を行うことができる。

そして、緊張力検知装置によって緊張部材の緊張力を検知するときには、緊張部材に引張力をかけ、歪み検知用プレートに発生する歪みを検知し、検知した歪みを校正処理で求めた押圧力と歪みとの関係に照合して、歪み検知用プレートに作用している押圧力を求める。この押圧力に基づいて、緊張部材の緊張力を正確に算出できる。

また、校正処理に際して、緊張部材に引張力をかける手段、及び歪み検知用プレートの歪みを検知する手段は、緊張力検知装置の各手段を用いることができるので、校正処理用として特別な設備及び作業が不要であり、校正処理を簡単に行うことができる。なお、緊張部材としては、緊張線材、緊張鋼棒、上側が緊張鋼棒で下側が緊張線材で形成される緊張部材などを例示できる。

ここで、前記歪みは、圧縮歪みまたは曲げ歪みを例示できる。

また、前記緊張力検知装置には前記歪み検知手段が複数設けられ、
前記校正処理は、前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みのうち、所定の範囲から外れた前記歪みを除いた前記歪みの平均値を算出し、この平均値を用いて前記歪みと前記押圧力との関係を求めることができる。

この場合は、歪み検知用プレートの複数の位置に歪み検知手段が設けられているので、歪み検知用プレートに作用する押圧力が位置によって異なる場合でも、歪みを適切に検知できる。

また、前記緊張部材に加える引張力を増大及び減少する場合の両方で、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることができる。

この場合は、歪み検知用プレートに作用する押圧力と歪みとの間にヒステリシスが発生する場合でも、適切な校正処理をすることができる。

また、前記アンカーヘッドを前記歪み検知用プレートに衝突させた後、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることができる。

この場合は、アンカーヘッドと歪み検知用プレート間の接触状態が不均一である場合に、アンカーヘッドを歪み検知用プレートに衝突させることにより、接触状態を改善できる。

また、前記緊張部材に加える引張力を所定値以下として、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることが好ましい。

この場合は、引張力が所定値を超える範囲での歪み検知を省略できるので、作業工数を低減できる。

また、前記アンカーヘッドが前記歪み検知用プレートから離れるまで前記緊張部材に前記引張力をかけ、
前記引張力と前記緊張部材の伸び量との関係における変曲点を求め、
前記変曲点における前記引張力を前記緊張部材にかけて前記歪み検知用プレートの歪みを検知し、
前記変曲点における前記引張力と前記歪みとの関係を示す点と、前記引張力及び前記歪みの原点とを結ぶ直線に基づいて、前記引張力と前記歪みとの関係を求めることができる。

この場合は、変曲点における引張力と歪みとの関係のみを求めればよいので、作業を短縮できる。

また、前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みのうち、所定の範囲から外れた前記歪みを除いて、前記引張力と前記歪みとの関係を求めることができる。

この場合は、複数の歪み検知手段によって検知された歪みのうち、特異な歪みを除き、妥当な歪みのみを使用するので、より正確な校正処理が可能になる。

また、前記所定の範囲から外れた前記歪みがある場合は、警報又は警告を発生することができる。

この場合は、何らかの不具合によって歪みが所定の範囲から外れた際に、警報又は警告を発生するので、不具合があることを直ちに認識でき、適切な処置を迅速に行うことができる。

また、前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みの平均値に基づいて、前記荷重と前記歪みとの関係を求めることができる。平均値としては、相加平均を例示できる。

この場合は、複数の歪み検知手段によって検知された歪みが異なる際に、歪みの平均値を用いるので、適切な校正処理ができる。

本発明によれば、緊張力検知装置によってグラウンドアンカーの緊張力を測定する前に、緊張力検知装置を用いて歪み検知用プレートに作用する押圧力及び歪みの関係を求めることにより校正処理を行うので、校正処理を簡単且つ適切に行うことができる。

また、複数の歪み検知手段を用いることにより、歪み検知用プレートの複数の位置の歪みを検知できるので、例えば敷設部材の表面に凹凸があり、歪み検知用プレートに作用する押圧力が位置によって異なる場合でも、歪み検知用プレートの歪みを適切に検知できる。

以下、本発明の実施の形態を添付した図１から図２２に基づいて詳細に説明する。

《第１の実施の形態》
図１は、本発明に係る第１実施形態の緊張力検知装置１の校正方法を説明する図である。なお、本実施形態では、法面に敷設されたコンクリートに緊張力を付与するグラウンドアンカーの緊張力検知装置に適用した場合について説明するが、本発明は、これに限らず、グラウンドアンカーの緊張力を検知する各種の緊張力検知装置の校正に適用できる。

グラウンドアンカー１０は、地盤１５上に敷設された敷設部材であるコンクリート１２に地盤１５側への押圧力を与えるべく、コンクリート１２を貫通して配置され、下端部が地盤１５内のアンカー体３０に固定されると共に、上端部がコンクリート１２より上側に突出したアンカーケーブル１１と、コンクリート１２より上側に配置されアンカーケーブル（緊張部材）１１の上端部１１ａに固定されたアンカーヘッド１３と、アンカーケーブル１１による押圧力をアンカーヘッド１３を介してコンクリート１２に伝達すべく、アンカーヘッド１３とコンクリート１２との間に設けられたアンカープレート１４とを有している。

アンカーケーブル１１の上端部１１ａには、オイルキャップ６１（図７参照）が嵌着されている。アンカー体３０は、セメント系グラウト材の注入によって所定の大きさ、形状に造成されている。また、アンカーケーブル１１は、所定の弾性特性を有する樹脂製のシース３１に挿通されている。なお、緊張部材としては、緊張線材であるアンカーケーブル１１以外に、緊張鋼棒、上側が緊張鋼棒で下側が緊張線材で形成されるものなどを例示できる。

アンカーケーブル１１とアンカーヘッド１３との固定は、アンカーヘッド１３に形成された線材挿通孔１３ａにアンカーケーブル１１を挿通し、テーパ管状の楔を線材挿通孔１３ａの内面とアンカーケーブル１１との間に打ち込むことによって行われている。

緊張力検知装置１は、グラウンドアンカー１０におけるアンカーケーブル１１の緊張力を検知する。

すなわち、この緊張力検知装置１は、アンカーヘッド１３とアンカープレート１４との間に配置される歪み検知用プレートであるセンサープレート２０と、このセンサープレート２０に発生する圧縮歪みを検知する歪み検知手段である歪みセンサー２１を有している。

センサープレート２０は、図２に示すように、複数の分割プレート２０ａを有している。本実施形態では、３個の分割プレート２０ａを有している。これらの分割プレート２０ａは略長方形状に形成され、その外側の両角に比較的大きな面取りＣが施されている。

３個の分割プレート２０ａは、グラウンドアンカー１０の複数のアンカーケーブル１１を囲むように（図５参照）、略Ｃ字状に配置されている。また、中央の分割プレート２０ａにおける略中央部には、制御部５０（図６参照）から延びる電線２２が接続されている。

更に、中央の分割プレート２０ａ及び他の分割プレート２０ａは、線状の接続部材２３によって接続されている。そして、両側の分割プレート２０ａ，２０ａ間に隙間Ｄが形成されている。

すなわち、３個の分割プレート２０ａが直列に接続されて、略Ｃ字状を形成するように配置され、その両端部が開放されている。これらの分割プレート２０ａは、磁石に吸着される防錆処理鋼板によって形成されている。

接続部材２３は、弾性を有する材料によって線状に形成されている。この接続部材２３の弾性によって、各分割プレート２０ａがＣ字形の内側に向けて付勢されている。

また、接続部材２３に沿って電線２４が設けられている。この電線２４の両端部は、隣接する分割プレート２０ａ，２０ａの歪みセンサー２１，２１に接続されている。

各分割プレート２０ａの略中央には、図３に示すように、矩形の孔２０ｂが設けられている。この孔２０ｂ内には、図４に示すように、歪センサー２１が設けられている。

本実施形態では、歪みセンサー２１が、孔２０ｂの内面２０ｃに貼り付けられている。この歪みセンサー２１によって、分割プレート２０ａの厚さｔ方向の圧縮歪みが検知される。

なお本実施形態では、一個の分割プレート２０ａに一個の歪みセンサー２１が設けられている場合を示したが、一個の分割プレート２０ａに複数個の歪みセンサー２１が設けられている場合も同様である。この歪みセンサー２１は、市販の歪みゲージが使用されている。

また、歪みセンサー２１は、外気や湿気等による汚損を防止するために、高度な耐候性（防水性）を付与しておく必要がある。そこで、本実施形態では、孔２０ｂ内に歪みセンサー２１が取り付けられた後、孔２０ｂ内にコーティング剤（防水性樹脂）２５がポッティングされて埋めている。また、孔２０ｂの開口が、防水蓋で覆うなどの防水処置を施されていることもある。

センサープレート２０の各分割プレート２０ａは、図５に示すように、アンカーヘッド１３の外周縁１３ｂと、全てのアンカーケーブル１１の外端を通る円周１１ｄとの間に収められて取り付けられている。

図６は、このグラウンドアンカーの緊張力検知装置１における制御部５０を示す。この制御部５０は、基板ボックス５１と、緊張力モニター装置５２とを有している。基板ボックス５１と緊張力モニター装置５２は、互いに別体で形成されている。

基板ボックス５１は、歪みセンサー２１の出力信号を読み取る平行回路５３、及び記憶媒体５４を有している。平行回路５３は、分割プレート２０ａの歪みセンサー２１に接続されている。また、記憶媒体５４としては、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）などを例示できる。

緊張力モニター装置５２は、平行回路５３からの受信信号を増幅する増幅回路等を有する歪センサー作動回路５５、この歪みセンサ作動回路５５から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して出力するＡ／Ｄ変換回路５６、このＡ／Ｄ変換回路５６の出力信号から分割プレート２０ａの圧縮歪量を算出し、ＣＦ（Compact Flash）などの記憶媒体
６０へのデータ読み出し／書き込み処理等を行う演算処理回路（MPU：Micro Processing Unit）５７、演算処理回路５７で算出されたデータ等を画面表示する液晶ディスプレイ等を有する表示回路５８、演算処理回路５７による処理内容等を設定するキーボード等の入力操作回路５９、入力操作回路５９からの入力データや演算処理回路５７による処理データを記憶する記憶媒体６０を備えている。

なお、基板ボックス５１は、図７に示すように、アンカーケーブル１１の上端部を覆うべく、アンカープレート１４に着脱自在に設けられたオイルキャップ６１の内面にビスなどで取り付けられている。

そして、グラウンドアンカー１０の緊張力を測定する際には、防水コネクタ用キャップ（図示せず）をオイルキャップ（樹脂製又はアルミ製）６１から外して、コネクター６２に緊張力モニター装置５２を接続するだけで緊張力を測定できる。

〈緊張力検知装置の校正処理〉
緊張力検知装置１の校正処理は、図１に示すように、アンカーケーブル１１に長手方向に沿って引張力を加えることにより、アンカーヘッド１３を介してセンサープレート２０に作用する押圧力（以下、荷重という）と、センサープレート２０に発生する歪みとの関係を求める。

本実施形態では、アンカーヘッド１３にアンカープレート１４から離れる方向の力をかけることにより、アンカーケーブル１１に引張力をかける。

また、本実施形態では、緊張力を検知する際、及び校正処理を行う際に、センターホールジャッキ７０を用いて、アンカーヘッド１３にアンカープレート１４から離れる方向の力をかけて、センサープレート２０に加わる荷重を変えることにより、荷重と歪みとの関係を検出する。このセンターホールジャッキ７０は、アンカーケーブル１１に固定されたアンカーヘッド１３を直接吊揚げることができる。

すなわち、このセンターホールジャッキ７０は、アンカーヘッド１３上に被せられ、且つコンクリート表面１２ａ上に設置されるラムチェア７１と、ラムチェア７１の上面に設けられた油圧ジャッキ７４と、ラムチェア７１内に配置されると共に、油圧ジャッキ７４に取り付けられてアンカーヘッド１３を把持するヨーク状のアタッチメント７２と、油圧ジャッキ７４に油圧を供給する油圧ポンプ７５とを有している。

ラムチェア７１は円筒状に形成され、その下端部が開口されている。また、ラムチェア７１の下端部の側面には、適宜な大きさの開口部７１ｂが設けられている。

また、ラムチェア７１の下端部における側面には、開口部７１ｂを除いた位置に、互いに適宜な間隔をあけて複数の位置調整ボルト７６が螺入されている。これらの位置調整ボルト７６は、ラムチェアの中心線に対して直交すると共に、アンカープレート１４と略同じ高さに取り付けられている。

これらの位置調整ボルト７６の螺入長さを調整することにより、アンカープレート１４に対するラムチェア７１の相対位置を調整できる。本実施形態では、位置調整ボルト７６によって、アンカーヘッド１３の中心とアンカープレート１４の中心が一致するように調整する。

また、ラムチェア７１には、油圧ジャッキ７４の嵌合部７４ａを嵌め込む凹部７１ａが設けられている。この凹部７１ａに油圧ジャッキ７４の嵌合部７４ａを嵌め込むことにより、ラムチェア７１の中心と油圧ジャッキ７４の中心を整合させることができる。

緊張力検知装置１の校正処理（以下、キャリブレーションという）は、緊張力検知装置１のセンサープレート２０を取り付けた後、アンカーケーブル１１の緊張力を検知する前に行う。

アンカーケーブル１１の緊張力に基づくセンサープレート２０に作用する荷重と、センサープレート２０に発生する圧縮歪みとの関係は、アンカーヘッド１３及びアンカープレート１４のセンサープレート２０との接触部における凹凸や、コンクリート表面１２ａの傾斜や凹凸などにより、グラウンドアンカー１０毎に異なる。

すなわち、グラウンドアンカー１０の設置場所が変われば、アンカーケーブル１１の緊張力が同一であっても、センサープレート２０に作用する荷重及びセンサープレート２０に発生する圧縮歪み量が変わる。

このため、本実施形態では、上記のようにグラウンドアンカー１０にグラウンドアンカーの緊張力検知装置１を取り付けた後、緊張力を測定する前にキャリブレーションを行う。これにより、センサープレート２０に作用する荷重と歪みとの関係を把握しておく。

キャリブレーションに際しては、先ず、基板ボックス５１に緊張力モニター装置５２を接続する。

また、油圧ポンプ７５と油圧ジャッキ７４間の配管に、油圧を測定する圧力計７７を取り付ける。更に、油圧ジャッキ７４のストローク部７４ａにおけるストローク量Ｘを測定する変位計７８、変位計７８の出力を増幅するアンプ７９を取り付ける。

圧力計７７及び変位計７８の出力は、アンプ７９を介して緊張力モニター装置５２に入力される。

次に、油圧ジャッキ７４によってアンカーヘッド１３にセンサープレート２０から離れる方向の力（以下、ジャッキ荷重という）をかけることにより、アンカーケーブル１１に引張力を加える。そして、油圧ジャッキ７４のジャッキ荷重ＦＪと、油圧ジャッキ７４におけるストローク部７４ａの変位Ｘとを測定する。なお、ジャッキ加重ＦＪは、油圧ジャッキ７４に供給される油圧に基づいて算出する。

図８（ａ），（ｂ）は、油圧ジャッキ７４でアンカーヘッド１３にアンカーケーブル１１の長手方向にジャッキ荷重ＦＪをかけることにより、アンカーケーブル１１に引張力をかけた場合の各部に作用する荷重を示す。

図８（ａ）に示すように、アンカーヘッド１３がセンサープレート２０から離れた場合は、センサープレート２０に荷重がかからないため、圧縮歪みが生じない。この場合、ジャッキ加重ＦＪは、アンカーケーブル１１の緊張力（ケーブル加重ＦＣ）と等しくなる。

図８（ｂ）に示すように、アンカーヘッド１３がセンサープレート２０に当接している場合は、ケーブル荷重ＦＣからジャッキ荷重ＦＪを引いた押圧力であるセンサープレート荷重ＦＳがセンサープレート２０にかかる。

ここで、ジャッキ荷重ＦＪが０の場合におけるケーブル荷重ＦＣを、セット荷重ＦＢという。すなわち、通常はセット荷重ＦＢが各部に働いている。

図９は、ジャッキ荷重ＦＪを徐々に上げていった場合の、各荷重のバランスを示す。また、図１０，１１は、図９における各時点ｔ０〜ｔ６における各部の状態、及び力のバランスを示す。

図９に示すように、ジャッキ荷重ＦＪをゼロから徐々に上げていくと、ある時点ｔ２でジャッキ荷重ＦＪがアンカーケーブル１１のセット荷重ＦＢと等しくなる。

ジャッキ荷重ＦＪを更に上げていくと、アンカーケーブル１１が伸ばされて、アンカーヘッド１３とセンサープレート２０との間に隙間ができる。

次に、ジャッキ荷重ＦＪを徐々に下げていくと、アンカーケーブル１１が収縮し、アンカーヘッド１３がセンサープレート２０に接近する方向に移動する。

そして、ある時点ｔ４でアンカーヘッド１３がセンサープレート２０に当接し、アンカーヘッド１３の移動が停止する。これにより、アンカーケーブル１１の収縮が停止する。

更に、ジャッキ荷重ＦＪを下げていくと、センサープレート２０には、セット荷重ＦＢからジャッキ荷重ＦＪを引いた荷重（以下、センサープレート荷重ＦＳと呼ぶ）が加わる。

このように、ジャッキ荷重ＦＪを上げ下げすることで、センサープレート荷重ＦＳを変えることができる。センサープレート荷重ＦＳが変化すると、センサープレート２０に発
生する圧縮歪み量も変化する。

そこで、ジャッキ荷重ＦＪを上げ下げすることにより、センサープレート荷重ＦＳと、センサープレート２０の圧縮歪み量との関係を求めることができる。

上記セット荷重（緊張力）ＦＢは、次に説明するように、ジャッキ荷重ＦＪと油圧ジャッキ７４におけるストローク部７４ａの変位量Ｘとの関係から求めることができる。

図１２は、アンカーヘッド１３をセンサープレート２０から離れるまで移動した後、ジャッキ荷重ＦＪを徐々に下げた場合のジャッキ荷重ＦＪとストローク部７４ａの変位量Ｘとの関係を示すＦＪ・Ｘ線図である。

このＦＪ・Ｘ線図から分かるように、ジャッキ荷重ＦＪを下げると、アンカーケーブル１１が伸びていた状態から収縮するため、ストローク部７４ａの変位が大きくなり、ＦＪ・Ｘ線図の勾配が大きくなる。

そして、アンカーヘッド１３がセンサープレート２０に当接した後は、アンカーケーブル１１は殆ど収縮しない。このため、変位量Ｘは、センサープレート２０やアンカーヘッド１３等の変形分となり、ＦＪ・Ｘ線図の勾配が小さくなる。

ＦＪ・Ｘ線図上には、勾配が大きく変化する変曲点Ｐができる。この変曲点Ｐにおけるジャッキ荷重ＦＪが、セット荷重ＦＢである。

図１３は、センサープレート荷重ＦＳとセンサープレート２０の歪みεとの関係を示すキャリブレーションデータを示す。なお、図１３の横軸はセンサープレート荷重ＦＳ、縦軸は歪みεを示す。

また、図１３中の丸印は測定データ、実線は測定データを一般化して作成したＦＳ換算線Ａ、破線は測定データを取得できない範囲におけるＦＳ換算線Ｂを示す。

ＦＳ換算線Ｂは、ＦＳ換算線Ａを所定の処理によって上方に延長したものである。すなわち、センサープレート２０の荷重ＦＳを、油圧ジャッキ７４によってセット荷重ＦＢより高くすることはできないので、本実施形態では、ＦＳ換算線Ａにおけるセット荷重ＦＢ付近の勾配（Δε／ΔＦＳ）で、ＦＳ換算線Ａを上方に延長することにより、ＦＳ換算線Ｂを作成する。

なお、ＦＳ換算線Ａにおけるセット荷重ＦＢのデータを解析し、高次な関数でＦＳ換算線Ｂを発生することもできる。

このキャリブレーションデータは、セット荷重ＦＢ以下の範囲でジャッキ荷重ＦＪを上げ下げすることにより得られる。

グラウンドアンカー１０の緊張力を検知する際には、センターホールジャッキ７０を用いて、ジャッキ荷重ＦＪを変化させることにより、センサープレート２０の圧縮歪みεを検知する。

次に、キャリブレーションデータのＦＳ換算線Ａ，Ｂを照合し、検知した圧縮歪みεに対応するセンサープレート荷重ＦＳを求める。このセンサープレート荷重ＦＳに基づいて、アンカーケーブル１１の緊張力を算出する。

なお、センサープレート荷重ＦＳが増加する場合の歪みεと、減少する場合の歪みεとの間に、ヒステリシスが発生することがある。

このようにヒステリシスが発生する場合は、センサープレート荷重ＦＳが増加する場合、及び減少する場合の両方で歪みεを検知し、両方のデータからＦＳ換算線Ａ，Ｂを求めることが好ましい。

例えば、センサープレート２０の圧縮歪みを検知する場合は、図１４に示すように、ヒステリシスは殆ど発生しない。

これに対して、図１５に示すように、センサープレートの曲げ歪みを検知する場合には、ヒステリシスが発生する。これは、センサープレートとアンカーヘッド間に滑りが発生するためと考えられる。

また、センサープレート２０を挟み込むアンカーヘッド１３とアンカープレート１４の一方または両方に表面の凹凸や潰れ等がある場合には、センサープレート２０とアンカーヘッド１３又はアンカープレート１４との接触状態が不均一となり、センサープレート荷重ＦＳが不安定になることがある。

この場合、油圧ジャッキ７４を上げ下げしてジャッキ荷重ＦＪを増減することにより、センサープレート２０とアンカーヘッド１３又はアンカープレート１４との接触状態を馴染ませることができる。

図１に示すように、油圧ジャッキ７４に供給される油圧Ｐ（又は油圧Ｐから算出されるジャッキ荷重ＦＪ）、油圧ジャッキ７４におけるストローク部７４ａの変位量Ｘ、及びセンサープレート２０の歪みεは、緊張力モニター装置５２に自動的に入力される。

緊張力モニター装置５２は、演算プログラムによって、入力されたデータからキャリブレーションデータのＦＳ換算線Ａ，Ｂを作成する。

図１６は、キャリブレーションのロジックを示す（図１６中の右の欄参照）。キャリブレーションに際しては、先ず基本情報設定が行われる。ここでは、グラウンドアンカー情報及びＩＤ入力、ジャッキの受圧面積ＡＪ入力、キャリブレーションのサンプリング設定情報入力などが行われる。

次に、セット荷重ＦＢが求められる。ここでは、ジャッキ油圧Ｐ、変位量Ｘが自動読み込みされてジャッキ荷重ＦＪが算出され、ＦＪ・Ｘ線図からセット荷重ＦＢが算出される。

次に、キャリブレーションデータの収集が行われる。ここでは、スタートボタンが押されると、ジャッキ油圧Ｐ及び歪みεが自動的に読み込まれ、ジャッキ荷重ＦＪが算出される。次に、センサー荷重ＦＳが算出される。

上記ジャッキ油圧Ｐ及び歪みεの読み込みからセンサー荷重ＦＳの算出は、繰り返し行われる。そして、エンドボタンが押されることにより、上記繰り返し処理が終了する。

次に、歪みεデータのエラー判定が行われる。本実施形態では、各歪みε／最大歪みε＜０．２の場合に、歪みεがエラーと判定される。

次に、キャリブレーション演算式ＦＳ（ε）が作成される。ここでは、センサープレー
ト荷重ＦＳ及び歪みεの収集データに基づいて、キャリブレーション演算式ＦＳ（ε）又はマップが作成される。

このように、本発明によれば、グラウンドアンカー１０の緊張力を測定する前に、アンカーヘッド１３にジャッキ荷重ＦＪをかけることにより、アンカーケーブル１１に引張力を加え、センサープレート荷重ＦＳとセンサープレート２０に発生する歪みεとの関係を求め、この関係に基づいてＦＳ換算線Ａ，Ｂを作成するので、校正処理を適切に行うことができる。

また、センサープレート２０に発生する歪みεは、緊張力を検知するためにセンサープレート２０に設けられている歪みセンサー２１を用いて行うことができるので、特別な設備を使用することなく、足場などの状態が悪い場所でも校正処理を簡単に行うことができる。

〈第２の実施の形態〉
図１７に示すように、グラウンドアンカー１０の設置場所によっては、緊張力モニター装置５２に圧力計７７などの計測機器を接続できない場合がある。

このような場合は、緊張力モニター装置５２に、油圧Ｐ、変位量Ｘ、ジャッキ荷重ＦＪを手動で入力することにより、ＦＳ換算線Ａ，Ｂを作成することができる。

この場合のキャリブレーションのロジックを、図１６の中央の欄に示す。なお、以下に説明する事項以外は第１実施形態と同様である。

ここでは、基本情報設定として、グラウンドアンカー情報及びＩＤ、ジャッキの受圧面積ＡＪ入力、キャリブレーションのサンプリング設定情報が手動で入力される。

また、セット荷重ＦＢの算出では、レコーダ８０にジャッキ油圧Ｐ、変位量Ｘが手動で入力され、ＦＪ・Ｘ線図からセット荷重ＦＢが求められて、これがレコーダ８０に手動で入力される。

また、キャリブレーションデータの収集では、緊張力モニター装置５２にジャッキ油圧Ｐが手動で入力され、読み込みボタンが押されると、歪みεが自動で読み込まれる。

〈第３の実施の形態〉
グラウンドアンカー１０の緊張力測定は、緊張力を正確に測定することよりも、極端に弛んでいるものや荷重が異常に高くなっているものがないかを管理することが主たる目的になることが多い。この場合には、測定精度よりも、作業性やコストを含めた性能が要求される。

キャリブレーション作業を簡略化する場合は、図１８に示すように、ジャッキ荷重ＦＪを上げ下げしてセット荷重ＦＢを検知する。次に、セット荷重ＦＢにおける歪みεを検知する。

次に、図１９に示すように、セット荷重ＦＢと歪みεとの測定データと、原点とを直線で結ぶことにより、ＦＳ換算線を作成する。

この場合は、センサープレート２０の歪みεを、セット荷重ＦＢが作用する一点だけ測定すればよいので、作業工数を低減できる。

〈第４の実施の形態〉
図２０（ａ），（ｂ）に示すように、アンカープレート１４の表面に凹部６６や、凸部６７がある場合には、アンカープレート１４とセンサープレート２０との接触状態が不均一となり、接触圧力が過大又は過小になる。これは、アンカーヘッド１３の表面に凹凸がある場合も同様である。

アンカープレート１４とセンサープレート２０との接触圧力が過小の場合は、センサープレート２０に歪みが発生しなかったり、歪みセンサー２１の感度が低下して歪みを検知できなくなることがある。

また、接触圧力が過大の場合は、センサープレート２０の圧縮歪みが、歪みセンサー２１の測定レンジをオーバーし、場合によっては歪みセンサー２１が破損するおそれがある。

本実施形態では、センサープレート２０とアンカーヘッド１３又はアンカープレート１４との接触圧力が低すぎる場合のデータ、及び高すぎる場合の異常データを、次の方法で排除する。

まず、接触圧力の適正範囲を設定する。ここでは、適正範囲の最小値を第１の所定値とし、適正範囲の最大値を第２の所定値とする。

そして、接触圧力が第１の所定値未満の場合は、キャリブレーション作業終了後、又はキャリブレーション作業中に、複数の歪みセンサー２１によって検知された歪みεのうち、最大の歪みεを抽出する。

そして、各歪みεと最大歪みεとの比が、所定値例えば２０％以下の歪みεを排除する。また、排除された歪みεがある場合は、緊張力モニター装置５２に警告を表示し、又は警報を鳴らすことができる。

これにより、作業者が例えばセンサープレート２０を取り外して再度セッティングすることにより、センサープレート２０とアンカーヘッド１３又はアンカープレート１４との接触状態を改善して、キャリブレーションをやり直すことができる。これによって、全ての歪みセンサー２１が正常な状態で作動するようにできる。

また、接触圧力が第２の所定値を超える場合は、歪みセンサー２１によって検知された歪みεのうち、所要範囲をオーバーした歪みεを排除する。

キャリブレーション作業中に、歪みεが所要範囲をオーバーした場合は、直ちに緊張力モニター装置５２に警告を表示し、又は警報を鳴らすことができる。

これにより、作業者が警告又は警報を認識でき、例えばセンサープレート２０にそれ以上の荷重がかからないようにするなど適切な処理を行い、歪みセンサー２１が破損するのを防止できる。

なお、警告又は警報は、歪みεが所要範囲をオーバーした場合だけでなく、歪みεが所定値を超えた場合に発生するようにできる。

また、各部の電線の断線や劣化等により、歪みセンサー２１の出力信号が過小又は過大となった場合も、上記接触状態が不均一な場合と同様に処理することができる。

〈第５の実施の形態〉
図２１に示すように、地盤１５又はコンクリート１２の変動により、コンクリート表面１２ａの傾斜が変化して、グラウンドアンカー１０の緊張力が増加し又は減少する場合が考えられる。

このような場合、センサープレート２０に作用する荷重分布が変化し、実際の緊張力に対して各歪みセンサー２１によって検知された歪みεが、過大又は過小になることがある。

センサープレ−ト２０に作用する荷重分布が変化する場合は、センサープレート２０全体にかかる荷重によって緊張力を評価するのが好ましい。このためには、全ての歪みセンサー２１による歪みεの平均値に基づいて、緊張力を求めることが有効である。

図２２は、緊張力モニター装置５２による緊張力算出処理を示すフローチャートである。ここでは、先ず、歪みセンサーで検知された歪みが読み込まれる（Ｓ１）。次に、異常な歪みが排除される（Ｓ２）。次に、有効な歪みの平均値が算出される（Ｓ３）。続いて、歪みの平均値に基づいて緊張力が算出される（Ｓ４）。

なお、上記実施形態では、緊張力測定装置１が、既にグラウンドアンカー１０に設置されている場合について説明したが、本発明は緊張力検知装置１を新たにグラウンドアンカー１０に設置する場合にも適用できる。

この場合は、アンカーケーブル１１に引張力を加えてアンカーヘッド１３とアンカープレート１４との間に所定の隙間を設け、この隙間にセンサープレート２０を挿入し、アンカーケーブル１１に加える引張力を下げていき、その際の引張力と歪みεとの関係を求める。

また、上記実施形態では、センサープレート２０の圧縮歪みを検知する緊張力検知装置１の校正処理を行う場合について説明したが、本発明は歪み検知用プレートの曲げ歪みを検知する緊張力検知装置に適用することもできる。

本発明に係る第１実施形態のグラウンドアンカーの緊張力検知装置の校正処理を説明する図である。 本発明に係る第１実施形態のセンサープレートを示す図である。 本発明に係る第１実施形態のセンサープレートの断面図であり、図２のＡ−Ａ断面図である。 本発明に係る第１実施形態の歪みセンサーの取付状態を示す断面図である。 本発明に係る第１実施形態のセンサープレートの配置を示す図であり、図１のＢ−Ｂ断面図である。 本発明に係る第１実施形態の制御部を示す図である。 本発明に係る第１実施形態の制御部における基板ボックスの取付状態を示す断面図である。 図８（ａ）は本発明に係る第１実施形態のアンカーヘッドがセンサープレートから離れている場合の各荷重を示す図、図８（ｂ）はアンカーヘッドがセンサープレートに当接している場合の各荷重を示す図である。 本発明に係る第１実施形態のジャッキ荷重を上下した場合の各荷重のバランス状態を示す図である。 本発明に係る第１実施形態のジャッキ荷重を上下した場合の各部の状態及び力のバランス状態を示す図であり、図９の各時点ｔ０〜ｔ４における状態及びバランスを示す図である。 本発明に係る第１実施形態のジャッキ荷重を上下した場合の各部の状態及び力のバランス状態を示す図であり、図９の各時点ｔ４〜ｔ６における状態及びバランスを示す図である。 本発明に係る第１実施形態のジャッキ荷重とストローク部の変位との関係を示す図である。 本発明に係る第１実施形態のセンサープレート荷重と歪みとの関係を示す図である。 本発明に係る第１実施形態のセンサープレート荷重と圧縮歪みとの関係を示す図である。 一般的なセンサープレート荷重と曲げ歪みとの関係を示す図である。 本発明に係る第１実施形態及び第２実施形態のキャリブレーションのロジックを説明する図である。 本発明に係る第２実施形態の校正処理を説明する図である。 本発明に係る第３実施形態のセット荷重ＦＢを求める方法を説明する図である。 本発明に係る第３実施形態のセンサープレート荷重と歪みとの関係を示す図である。 図２０（ａ）は本発明に係る第４実施形態のセンサープレートと凹部を有するアンカープレートとの接触状態を示す図、図２０（ｂ）はセンサープレートと凸部を有するアンカープレートとの接触状態を示す図である。 本発明に係る第５実施形態のコンクリート表面が変動した状態を示す図である。 本発明に係る第５実施形態の歪みの平均値算出処理を示すフローチャートである。 一般的なグラウンドアンカーを示す図である。 従来例に係るグラウンドアンカーの緊張力検出方法を示す断面図である。

符号の説明

１ 緊張力検知装置
１０ グラウンドアンカー
１１ アンカーケーブル
１１ａ 上端部
１１ｄ 円周
１２ コンクリート
１２ａ コンクリート表面
１３ アンカーヘッド
１３ａ 線材挿通孔
１３ｂ 外周縁
１４ アンカープレート
１４ アンカーヘッド
１５ 地盤
２０ センサープレート（歪み検知用プレート）
２０ａ 分割プレート
２０ｂ 孔
２０ｃ 内面
２１ 歪センサー
２２ 電線
２３ 接続部材
２４ 電線
３０ アンカー体
３１ シース
５０ 制御部
５１ 基板ボックス
５２ 緊張力モニター装置
５３ 平行回路
５４ 記憶媒体
５５ センサ作動回路
５５ 歪センサー作動回路
５６ 変換回路
５７ 演算処理回路
５８ 表示回路
５９ 入力操作回路
６０ 記憶媒体
６１ オイルキャップ
６６ 凹部
６７ 凸部
７０ センターホールジャッキ
７１ ラムチェア
７１ａ 凹部
７１ｂ 開口部
７２ アタッチメント
７４ 油圧ジャッキ
７４ａ ストローク部
７４ａ 嵌合部
７５ 油圧ポンプ
７６ 位置調整ボルト
７７ 圧力計
７８ 変位計
７９ アンプ
８０ レコーダ
１００ グラウンドアンカー
１０１ コンクリート部材
１０２ アンカープレート
１０４ シース
１０６ アンカーケーブル
１０８ アンカーヘッド
１１０ グラウンドアンカー緊張力検知システム
１２３ アンカーケーブル
１３１ コンクリート
１３３ アンカープレート
１３５ アンカーヘッド
１４１ センサー
１４４ 緊張力モニター装置

Claims (11)

1. 地盤上に敷設された敷設部材に前記地盤に対する押圧力を与えるグラウンドアンカーの緊張力を検知する緊張力検知装置の校正処理を行う校正方法であって、
   前記グラウンドアンカーは、前記敷設部材を貫通して配置され、下端部が前記地盤内に埋設されると共に、上端部が前記敷設部材から突出して配置された緊張部材と、前記緊張部材の上端部に固定されたアンカーヘッドと、前記アンカーヘッドと前記敷設部材との間に配置されるアンカープレートとを有し、
   前記緊張力検知装置は、前記アンカーヘッドと前記敷設部材との間に配置される歪み検知用プレートと、前記歪み検知用プレートに発生する歪みを検知する歪み検知手段とを有し、
   前記校正処理は、前記緊張部材に前記アンカーヘッドを前記アンカープレートから離す方向の引張力を加えて前記緊張力を変化させた際の、前記歪検知手段の出力と前記緊張部材に加えた引張力との関係に基づき、前記緊張部材から前記アンカーヘッドを介して前記歪み検知用プレートに作用する押圧力と、前記歪み検知用プレートに発生する歪みとの関係を検出することを特徴とする緊張力検知装置の校正方法。
2. 前記歪みは、圧縮歪みまたは曲げ歪みであることを特徴とする請求項１に記載の緊張力検知装置の校正方法。
3. 前記緊張力検知装置には前記歪み検知手段が複数設けられ、
   前記校正処理は、前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みのうち、所定の範囲から外れた前記歪みを除いた前記歪みの平均値を算出し、前記歪みの平均値と前記押圧力との関係を求めることを特徴とする請求項１または２に記載の緊張力検知装置の校正方法。
4. 前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みのうち、所定の範囲から外れた前記歪みを除いて、前記引張力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項３に記載の緊張力検知装置の校正方法。
5. 前記所定の範囲から外れた前記歪みがある場合は、警報又は警告を発生することを特徴とする請求項４に記載の緊張力検知装置の校正方法。
6. 前記複数の歪み検知手段によって検知された前記歪みの平均値に基づいて、前記引張力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項３から５の何れか一項に記載の緊張力検知装置の校正方法。
7. 前記緊張部材に加える引張力を増大及び減少する場合の両方で、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の緊張力測検知装置の校正方法。
8. 前記アンカーヘッドを前記歪み検知用プレートに衝突させた後、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の緊張力検知装置の校正方法。
9. 前記緊張部材に加える引張力を所定値以下の範囲で変化させて、前記押圧力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項１から８の何れか一項に記載の緊張力検知装置の校正方法。
10. 前記アンカーヘッドが前記歪み検知用プレートから離れるまで前記緊張部材に前記引張力をかけ、
    前記引張力と前記緊張部材の伸び量との関係における変曲点を求め、
    前記変曲点における前記引張力を前記緊張部材にかけて前記歪み検知用プレートの歪みを検知し、
    前記変曲点における前記引張力と前記歪みとの関係を示す点と、前記引張力及び前記歪みの原点とを結ぶ直線に基づいて、前記引張力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の緊張力検知装置の校正方法。
11. 前記緊張部材に引張力を加えて前記アンカーヘッドと前記敷設部材との間に所定の隙間を設け、前記隙間に前記歪検知用プレートを挿入し、前記緊張部材に加える前記引張力を下げていき、その際の前記引張力と前記歪みとの関係を求めることを特徴とする請求項１から１０の何れか一項に記載の緊張力検知装置の校正方法。

Images