JP5971651B2 - 緊張力計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、グラウンドアンカーのテンドン（引張部材：張力支持部材）に作用する緊張力（軸力）を計測する技術に関する。

グラウンドアンカーは、張力支持部材であるテンドンに作用する緊張力を地盤や構造物に伝達して、法面の崩壊を防止し、構造物の安定化を図る技術であり、テンドンの地中側の拘束長を固定する構造物である。
その施工に際しては、地上側からジャッキ等によりテンドンに緊張力を負荷した後、定着させる。

ここで、テンドンの緊張力（引張力）が増減してしまう場合が存在する。
テンドンの緊張力が増加する要因としては、例えば、地山の滑り、降雨、地震、或いは、過緊張等がある。
一方、テンドンの緊張力が減少する要因としては、例えば、定着後に長期間が経過してことによる老朽化等がある。
何れの場合においても、テンドンの緊張力が変動することは、何らかの異常を意味している。
そのため、テンドンの緊張力の変動から、テンドンの異常を検出したいという要請が存在している。

しかし、グラウンドアンカーを施工して、定着してしまうと、その後にテンドンの緊張力を計測することは困難である。
そして、グラウンドアンカーは一つの現場で多数の施工を行なうので、その全てを検査するためには、低コストで且つ簡便に計測する必要がある。

ここで、定着後にテンドンの緊張力を計測する手法として、リフトオフ試験が存在する。
しかし、リフトオフ試験は、多大なコスト、時間を必要とする。そのため、低コストで且つ簡便に計測することは困難である。
そして、緊張力（軸力）の監視が必要なアンカーは膨大な数が存在するが、リフトオフ試験では、予定されたアンカーの維持管理予算の範囲内でしかアンカーの緊張力を監視することしか出来ない。

その他の従来技術として、アンカープレートに歪センサを設け、当該歪センサと電気的に接続された緊張力モニター装置を設けた技術が提案されている（特許文献１参照）。
しかし、歪センサは耐久性が低く、長期間に亘って建造物や地盤を強固に支持するためのアンカーに要求される寿命に比較して、その寿命も短いという問題がある。
そして、歪センサを使用するためには歪センサの出力（計測データ）を取得して、電子的に処理するための装置（いわゆる「データーロガー」）が必要となるため、テンドン（５０）の緊張力の計測システム全体が大規模となり、当該緊張力を簡易に求めることが困難である。
さらに、歪センサの使用に際しては、データの較正等において複雑な手順や特別なノウハウが必要になる場合が多い。その様な複雑な手順や特別なノウハウを必要とする場合には、テンドン（５０）の緊張力を簡易に求めることが困難である。

特開２００６−１６２５１１号公報

本発明は上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、定着されたグラウンドアンカーにおけるテンドンの緊張力を、低コストで且つ簡便に計測することが出来る緊張力計測装置の提供を目的としている。

本発明によれば、地中に埋没したコンクリート製埋設物と接続されたテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体（１０）の地表側端面（１０ｕ）上に受圧板載置用板材（３）を設け、該受圧板載置用板材（３）の上面にテンドン（５０）の貫通孔（３ｏ）を挟んで対称的な位置に相互に平行となるように配置された１対の支持部材（４）が固定されており、前記１対の支持部材（４）と線接触する受圧板（１）が設けられ、該受圧板（１）の貫通孔（１ｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接しており、前記受圧板（１）の周縁部近傍にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１）の変動量を示す長尺の変動量表示部材（２）を配置し、該変動量表示部材（２）は全体がＬ字状に形成されており、該Ｌ字状の短辺に相当する部分（２１）が前記受圧板（１）の周縁部に固定され、該Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）は地山表面と平行な方向に延在しており、該長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）は受圧板（１）から隙間（δ）だけ離隔しており、そして前記隙間（δ）を計測するための計測装置（７）を有している。

また本発明によれば、地中に埋没したコンクリート製埋設物に接続されたテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体である１対の架台（１０Ａ）の地表側の上端（１０Ａｅ）に受圧板（１）が支持されており、該受圧板（１）の貫通孔（１ｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接され、該受圧板（1）はテンドン（５０）に緊張力が作用すると下側に湾曲するようになっており、前記受圧板（１）の周縁部近傍にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１）の変動量を示す長尺の変動量表示部材（２）を配置し、該変動量表示部材（２）は全体がＬ字状に形成されており、該Ｌ字状の短辺に相当する部分（２１）が前記受圧板（１）の周縁部に固定され、該Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）は地山表面と平行な方向に延在しており、該長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）は受圧板（１）から隙間（δ）だけ離隔しており、そして前記隙間（δ）を計測するための計測装置（７）を有している。

そして本発明によれば、地中に埋設したコンクリート製埋設物と接続したテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体（１０）の地表側端面（１０ｕ）上に受圧板載置用板材（３）を設け、該受圧板載置用板材（３）の上面にテンドン（５０）の貫通孔（３ｏ）を挟んで対称的な位置に相互に平行となるように配置された１対の支持部材（４）が固定されており、前記１対の支持部材（４）と線接触する受圧板（１Ａ）が設けられ、該受圧板（１Ａ）の貫通孔（１Ａｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接しており、前記受圧板（１Ａ）の上面にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１Ａ）の変動量を示す変動量表示部材（２Ａ）を配置し、該変動量表示部材（２Ａ）は全体が長辺に相当する部分（２１ａ）と短辺に相当する部分（２２ａ）とを有するＬ字状に形成されており、前記長辺に相当する部分（２１ａ）の端部（２１ａｅ）は受圧板（１Ａ）の周縁部に固定され、前記短辺に相当する部分（２２ａ）は地山に平行に延在しており、対向する１対の変動量表示部材（２Ａ）の前記短辺に相当する部分（２２ａ）は距離（δ）だけ隔てられており、そして前記距離（δ）を計測するための計測装置（７）を有している。

上述する構成を具備する本発明によれば、全体がＬ字状に形成された当該変動量表示部材（２、２Ａ）の受圧板（１）から離隔した側の端部（２２ｅ、２２ａｅ）の位置を、計測装置（例えば、ノギス７等）により計測するという簡便な作業により、テンドン（５０）の緊張力による受圧板（１）の撓み量を決定し、当該撓み量からテンドン（５０）の緊張力を演算することが出来る。
したがって、リフトオフ試験の様に多大な労力やコストを必要とすることなく、定着されたグラウンドアンカーのテンドン緊張力を求めることが出来る。
そして、テンドン緊張力の変動を求めることにより、施工されたグラウンドアンカーにおける各種異常を判定することが出来る。

ここで、受圧板（１）を受圧構造体（１０：例えば、コンクリートパネル、法枠等）上に直接載置したのでは、受圧板（１）は、受圧構造体（１０）におけるテンドン挿入用孔（１０ｏ）の直上の部分のみが変形可能であるため、その撓み量は極めて小さく、当該小さな撓み量からテンドン緊張力を正確に求めるのは非常に困難である。
これに対して、本発明において、受圧板（１）と受圧構造体（１０）の間に受圧板載置用板材（３）を設け、受圧板載置用板材（３）に受圧板（１）と線接触する支持部材（４）を載置して、受圧板（１）が支持部材（４）と線接触した状態で受圧板載置用板材（３）上に配置すれば、受圧板（１）は、支持部材（４）間の領域がテンドン緊張力により撓むことになる。したがって、支持部材（４）の間隔を大きくすれば（換言すれば、１対の支持部材４を受圧板載置用板材３の向かい合う縁部近傍に配置することにより）、受圧板（１）の撓み量を大きくして、撓み量からテンドン緊張力を容易且つ正確に求めることが出来る。
あるいは、受圧板（１）を仮設アンカーの架台（１０Ａ）上に配置すれば、架台（１０Ａ）における受圧板（１）を支持する部分の間隔を大きく設定することにより、受圧板（１）の撓み量を大きくして、撓み量からテンドン緊張力を容易且つ正確に求めることが出来る。
本発明において受圧板（１）と線接触する支持部材（４）を設ければ、リフトオフ試験でアンカー頭部を引っ張り、アンカー頭部を浮かせることにより数ｍｍの隙間が生じれば、当該隙間に前記支持部材（４：例えば鋼棒）を配置して、リフトオフ試験終了後に、上方のプレートである受圧板（１）に前記変動量表示部材（２、２Ａ）を設ければ、本発明によりテンドンの緊張力を計測することが出来る。すなわち、上述した構成を採用すれば、既に設置されているアンカーを、リフトオフ試験以降において、安価に監視することが出来る。

本発明によれば、受圧板（１）と受圧構造体（１０）の間に受圧板載置用板材（３）を設け、受圧板載置用板材（３）と支持部材（４）を線接触させ、支持部材（４）と受圧板（１）を線接触させているので、受圧板（１）に作用する摩擦抵抗を小さくして、受圧板（１）の変形量あるいは撓み量からテンドン（５０）の緊張力を求める際に、受圧板（１）に作用する摩擦抵抗に起因する誤差を最小限にすることが出来る。
その結果、受圧板（１）の変形量あるいは撓み量からテンドン（５０）の緊張力を求める際に、その精度を向上させることが出来る。

さらに本発明によれば、前記変動量表示部材（２）のＬ字の短辺に相当する部分（２１）の端部（２１ｅ）が受圧板（１）の周縁部に固定されており、Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）はテンドン（５０）に緊張力が負荷する以前の状態の受圧板（１）と平行に延在しており、前記計測部材（７）は前記変動量表示部材（２）におけるＬ字の長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）と受圧板（１）の間隔を計測する機能を有する様に構成することにより、耐久性が低い（寿命が短い）歪センサを使用すること無く、受圧板（１）の撓み量を計測することが出来る。
そして、歪センサを使用しないため、歪センサの計測データを取得、処理するための装置（いわゆる「データーロガー」）が不要となり、テンドン（５０）の緊張力を簡易に求めることが可能である。
さらに、本発明によれば、歪センサの場合の様に較正等において複雑な手順や特別なノウハウを必要とせず、テンドン（５０）の緊張力を簡易に求めることが出来る。

本発明において、変動量表示部材（２）のＬ字の短辺に相当する部分（２１）の端部（２１ｅ）が受圧板（１）の周縁部に固定されており、Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）はテンドン（５０）に緊張力が負荷する以前の状態の受圧板（１）と平行に延在しており、前記計測部材（７）は前記変動量表示部材（２）におけるＬ字の長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）と受圧板（１）の間隔を計測する機能を有する様に構成すれば、Ｌ字状部材（２）がアンカー頭部や、ヘッドキャップ等と干渉しないので、好都合である。

本発明の第１実施形態を示す断面図である。 第１実施形態において、テンドンに緊張力が作用した状態を示す断面図である。 実験例１で用いられた実験用装置を示す断面図である。 図３で示す実験装置による予備実験の結果を示す特性図である。 実験例１の結果を示す特性図である。 実験例１における図５とは別の結果を示す特性図である。 実験例１において、図５、図６とは別の実験結果を示す特性図である。 実験例１において、図５〜図７とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例１において、図５〜図８とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例１において、図５〜図９とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例１において、図５〜図１０とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例１において、図５〜図１１のデータとは異なるデータである。 実験例２の実験結果を示す特性図である。 実験例２において、図１３とは異なる実験結果を示す特性図である。 第１実施形態の変形例を示す断面図である。 本発明の第２実施形態を示す断面図である。 実験例３の実験結果を示す特性図である。 実験例３において、図１７とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例３において、図１７、図１８とは異なる実験結果を示す特性図である。 実験例３において、図１７〜図１９とは異なる実験結果を示す特性図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
先ず、図１、図２を参照して、第1実施形態を説明する。
図１において、全体を符号１０１で示す緊張力計測装置は、受圧板１と、変動量表示部材２と、受圧板載置用板材３と、支持部材４と、計測装置（例えば、電子ノギス）７を備えている。

受圧板載置用板材３は、受圧構造体（以下、「コンクリートパネル」と言う）１０の地表側端面１０ｕ上に載置されている。
コンクリートパネル１０は、地中に埋設した図示しないコンクリート製埋設物（アンカー体）と接続された緊張部材（テンドン）５０を、地表側（例えば、法面）で受け止めるための構造体である。
受圧板載置用板材３は、図示の例では正方形の厚板で、板の中心には貫通孔３ｏが形成されている。一方、コンクリートパネル１０の地上側端面１０ｕの中心にも貫通孔１０ｏが形成されている。そして、受圧板載置用板材３は、その貫通穴３ｏがコンクリートパネル１０の貫通孔１０ｏに同心となる（あるいは、一致する）ようにコンクリートパネル１０上に載置されている。

受圧板載置用板材３の上面には、１対の支持部材４が、貫通孔３ｏを挟んで対称な位置に相互に平行となるように配置されている。そして１対の支持部材４は、公知の手段（例えば、溶接）によって受圧板載置用板材３の上面に固定されている。
ここで、支持部材４は例えば棒鋼を材料としており、受圧板１及び受圧板載置用板材３も高い鋼板を材料としている。受圧板１あるいは受圧板載置用板材が軟らかい材料で構成されていると、支持部材４がめり込んでしまい、支持部材４を設けたことによる作用効果が発揮できなくなるからである。
図示の例では、受圧板１の外縁形状は受圧板載置用板材３の外縁形状と同じで、中心には貫通孔１ｏが形成されている。

テンドン５０の地上側端部は、図１の下方から上方に向かって、コンクリートパネル１０の貫通孔１０ｏ、受圧板載置用板材３の貫通孔３ｏ、受圧板１の貫通孔１ｏを貫通している。そして、テンドン５０の地上側端部には雄ねじ（図示せず）が形成され、当該雄ねじに定着ナット５が螺合している。定着ナット５の座面は受圧板１の上面に当接している。
図示しないジャッキによってテンドン５０に緊張力を与え、テンドン５０の図示しない雄ねじに定着ナット５を螺合して、定着ナット５の座面を受圧板１の上面に当接させることにより、テンドン５０は緊張力が作用した状態で定着される。これにより、グラウンドアンカーは所定の性能を発揮する。

上述したグラウンドアンカーにおいて、テンドン５０の緊張力（引張力）が増減した場合（テンドン５０の緊張力が変化した場合）に、テンドン５０の緊張力の変化量が変動量表示部材２によって正確に検出できる。
変動量表示部材２は全体が概略Ｌ字状に構成されており、Ｌ字の短辺に相当する部分２１と、Ｌ字の長辺に相当する部分２２とを有している。Ｌ字の短辺に相当する部分２１の端部２１ｅは、溶接等の公知技術によって受圧板１の周縁部に固定されている。一方、Ｌ字状の長辺に相当する部分２２は、地山表面と平行な方向（あるいは、テンドン５０に緊張力が負荷する以前の状態の受圧板１と平行な方向）に延在している。
変動量表示部材２におけるＬ字の長辺に相当する部分２２の端部２２ｅと、受圧板１の端部１ｅとの間隔（δ）は、テンドン５０の緊張力による受圧板１の変形量に比例して増減する。したがって、計測部材（例えば、電子ノギス）７により、変動量表示部材２の端部２２ｅと受圧板１の端部１ｅとの間隔（δ）を計測することにより、受圧板１の変形量が把握され、テンドン５０の緊張力を求めることが出来る。

第１実施形態において、図２は、施工後の経年変化によりテンドン５０に作用する緊張力が、図１で示す状態に比較して増加した状態が示されている。
図２において、受圧板１にはテンドン５０の緊張力増加による下向きに作用する力が大きくなる。そのため、受圧板１は、図１の状態に比較して、下に凸の形状に、より曲げられる（撓む）ことになる。
受圧板１がより撓むことにより、その左端上面は（図１の状態に比較して）より左上がりの勾配が生じる。そして、受圧板１の左端上面に固着された変動量表示部材２は、図１の状態に比較して、全体が時計方向（図２において矢印ＣＷで示す方向）に回動（変動）する。その結果、変動量表示部材２の（Ｌ字の長辺に相当する）部分２２の端部２２ｅと、受圧板１の端部１ｅとの隙間δの値は、図１の状態における隙間δの値に比較して、小さくなる。

図２で示すのとは逆に、テンドン５０に作用する緊張力が、図１で示す状態に比較して減少した場合には、受圧板１における下に凸の曲げ量あるいは撓み量が図１の場合に比較して減少し、変動量表示部材２は全体が反時計方向（矢印ＣＷの反対方向）に回動する（図示せず）。
そのため、変動量表示部材２の（Ｌ字の長辺に相当する）部分２２の端部２２ｅと、受圧板１の端部１ｅとの隙間δの値は、図１の状態における隙間δの値に比較して、大きくなる。
ここで、テンドン５０の緊張力が増加すると、変動量表示部材２の端部２２ｅは下向きに変位し、受圧板１の端部１ｅは上向きに変位する。そして、テンドン５０の緊張力が減少すると、変動量表示部材２の端部２２ｅは上向きに変位し、受圧板１の端部１ｅは下向きに変位する。すなわち、変動量表示部材２の（Ｌ字の長辺に相当する）部分２２の端部２２ｅと、受圧板１の端部１ｅとの隙間δの値を計測することは、動く場所（例えば２２ｅ）が変位した際に、それとは反対側に動く部分（１ｅ：２２ｅが上方に動くときは１ｅは下方に動き、２２ｅが下方に動くときは１ｅは上方へ動く）の間の相対変化を計測することになり、変位を大きくとらえることが出来る。

図示の第１実施形態によれば、受圧板１の端部１ｅと変動量表示部材２の端部２２ｅの間隔を、電子ノギス７により計測するという簡便な作業により、テンドン５０の緊張力による受圧板１の撓み量を決定し、当該撓み量からテンドン５０の緊張力を演算することが出来る。
したがって、リフトオフ試験の様に多大な労力やコストを必要とすることなく、定着されたグラウンドアンカーにおいて、テンドン５０に作用している緊張力を求めることが出来る。そして、テンドン５０に作用している緊張力を求めることにより、施工されたグラウンドアンカーにおける各種の異常を判定することが出来る。
隙間δの計測に際しては、電子ノギスのみならず、通常のノギスその他の計測装置で計測することが可能である。

変動量表示部材２の受圧板１から離隔した側の端部２２ｅは、Ｌ字の短辺に相当する部分２１の端部２１ｅを固定した受圧板１の周縁部とは反対側の周縁部まで延在している。
受圧板１全体が下に凸に撓むと、前記反対側の周縁部も上方に変動する（撓む）。上述した様に、例えば図２で示す場合では、変動量表示部材２は全体が時計方向（矢印ＣＷ）に回動すると端部２２ｅは下降し、その下降量は、変動量表示部材２の短辺に相当する部分２１の端部２１ｅを固定した受圧板１の周縁部が上方に変動する量（撓み量）に等しい。
従って、前記隙間δにおける変動量（図２の場合には減少量）は、受圧板１周縁部の撓み量の変動量の２倍に拡大されることになる。そのため、第１実施形態によれば、テンドン５０の緊張力の変動による前記隙間δの変動量が、正確且つ容易に計測される。

ここで、受圧板１をコンクリートパネル１０上に直接載置すると、コンクリートパネル１０におけるテンドン５０挿入用の孔１０ｏ直上の部分に位置している受圧板１の領域のみが変形する。係る撓み量は極めて小さく、当該小さな撓み量を正確に計測して、テンドン５０の緊張力を正確に求めることは非常に困難である。
これに対して、図示の第１実施形態では、受圧板１とコンクリートパネル１０の間に受圧板載置用板材３を設け、受圧板載置用板材３に受圧板１と線接触する支持部材４を固着させているため、受圧板１における１対の支持部材４間の領域が、受圧板載置用板材３と接触することなく、テンドン５０の緊張力により撓む。
したがって、１対の支持部材４の間隔を大きくして（例えば、１対の支持部材４を、受圧板載置用板材３の向かい合う縁部直近に配置する）、受圧板１がテンドン５０の緊張力により撓む領域を大きくすれば、受圧板１の撓み量が大きくなり、テンドン５０の緊張力を容易且つ正確に求めることが可能である。

また、受圧板１とコンクリートパネル１０の間に受圧板載置用板材３を設け、受圧板載置用板材３と支持部材４を線接触せしめ、支持部材４と受圧板１を線接触せしめることにより、受圧板１に作用する摩擦抵抗を小さくして、受圧板１の変形量（撓み量）からテンドン５０の緊張力を求める際において、受圧板１に作用する摩擦抵抗に起因する誤差を最小限にすることが出来る。
そして、受圧板１とコンクリートパネル１０の間に受圧板載置用板材３を設けることにより、テンドン５０の緊張力を求める精度を向上させることが可能になる。

例えば、歪センサであれば、長くても４〜５年程度の耐久性しかなく、アンカーの様な構造部材に要求される寿命に比較して、遥かに短い寿命しか有していない。
これに対して、図１、図２の第１実施形態では歪センサ等のセンサは設けておらず、テンドン５０の緊張力を求めるに際して、寿命の短い部材の使用を必要としていない。従って、長期間に亘ってテンドン５０の緊張力を求めることが出来る。
そして、図１、図２の第１実施形態では、ノギス７の計測データを取得、処理するためには、必ずしも、データーロガーは必要ではなく、簡便な装置によりテンドン５０の緊張力を求めることが出来る。
また、ノギス７による隙間δの計測に際しては、較正その他の複雑な手順や特別なノウハウを必要としないので、テンドン５０の緊張力を簡易に求めることが出来る。

ここで、緊張力計測装置１０１を構成する各部材については、テンドン５０の緊張力により塑性変形を起こさないような材質、寸法、形状とする必要がある。
緊張力計測装置１０１を構成する部材、例えば受圧板１が塑性変形を起こしてしまうと、受圧板１の撓み量からテンドン５０の緊張力を正確に求めることが困難になってしまうからである。

図示の第１実施形態では、変動量表示部材２のＬ字の短辺に相当する部分の端部２１ｅが受圧板１の周縁部に固定されており、Ｌ字状の長辺に相当する部分２２は地山表面と平行な方向（あるいは、テンドン５０に緊張力が負荷する以前の状態の受圧板１と平行な方向）に延在している。
そのため、変動量表示部材２が、アンカー頭部を構成する部材や図示しないジャッキ（テンドン５０に緊張力を付与するジャッキ）等と干渉せず、アンカー定着作業に際して、変動量表示部材２が邪魔になることもない。

［実験例１］
第１実施形態に係る緊張力計測装置１０１と同様な構造を具備する実験装置を用いて、実験例１を行った。
実験例１においては、予備実験として、図３で示す実験装置を用いた実験を行った。
図３で示す実験装置では、受圧構造体であるコンクリートパネル１０Ｂにテンドン挿通孔１０Ｂｏを形成し、コンクリートパネル１０Ｂにおける上面１０Ｂｕに受圧板１Ａを直接載置しており、受圧板１Ａには全体が概略Ｌ字状の変動量表示部材２Ａを立設して固定している。なお、図３の実験装置の変動量表示部材２Ａは、図１、図２における変動量表示部材２とは異なっているが、受圧板の変動量を拡大して表示する点では同様の作用効果を奏する。

テンドン５０は受圧板１Ａの貫通孔１Ａｏを貫通し、テンドン５０の地上側端部には定着ナット５が螺合している。そして、図示しない緊張力付与部材（ジャッキ）によりテンドン５０に緊張力（テンドン５０の軸力）を負荷するように構成している。
図３の実験装置を用いた予備実験では、概略Ｌ字状の変動量表示部材２ＡにおけるＬ字の短辺に相当する部分の端部の間隔（第１実施形態における間隔δに相当）を、電子ノギスで測定した。
測定に用いた電子ノギスの仕様は以下の通りである。
測定範囲：０．０１〜１５０ｍｍ
最小読取値：０．０１ｍｍ
精度： ±０．０２ｍｍ（０．０１〜１００ｍｍ）あるいは±０．０３ｍｍ（１００〜１５０ｍｍ）
使用温度：５〜４０℃

図３の実験装置を用いた予備実験ではテンドン５０に緊張力を変動して、各緊張力に対する前記間隔（変動量表示部材２ＡにおけるＬ字の短辺に相当する部分の端部の間隔）を計測した。
軸力（緊張力）は、無負荷状態のテンドンに５０ｋＮずつ軸力を増加（載荷）させ、８００ｋＮに達した時点で、５０ｋＮずつ軸力を減少（徐荷）させ、最終的にはテンドンを無負荷状態にする。
また、予備実験においては、変動量表示部材２Ａの長辺２１ａにおける受圧板１Ａからの高さ寸法Ｈ（図３参照）を２種類（Ｈ＝２００ｍｍ、Ｈ＝３００ｍｍ）設定した。

図４に予備実験の結果を示す。図４において、縦軸はテンドンに付加された軸力を示し、横軸は１対の変動量表示部材２Ａ間の隙間δ（変動量表示部材２ＡにおけるＬ字の短辺に相当する部分の端部の間隔）の変位量（変動量）を示している。
図４の実験結果によれば、図３に示すような実験装置では、１対の変動量表示部材２Ａ間の隙間δの値は、載荷時と徐荷時とでは明らかに異なっており、テンドンを無負荷状態とした場合の隙間δの値も、載荷前と徐荷後で異なっている（いわゆる「ヒステリシス」が生じている）。

係るヒステリシスは、テンドンに軸力が作用して受圧板１Ａが撓む際に、受圧板１Ａとコンクリートパネル１０Ｂとの間に板間摩擦力が生じることに起因しているものと推測される。そして、受圧板１Ａとコンクリートパネル１０Ｂとの間に板間摩擦力によるヒステリシスが存在する場合には、受圧板１Ａの変位を計測して、テンドン５０に作用する緊張力を正確に求めることは困難である。
このことは、図３の実験装置と同様に、受圧板がコンクリートパネル上に直接載置されている一般的なアンカー頭部構造では、受圧板１Ａの変位を計測して、テンドン５０に作用する緊張力を正確に求めることは困難であることを示している。

これに対して実験例１は、図１、図２で説明した緊張力計測装置１０１と同様な構造の実験装置を用いて行った。
実験例１における実験条件を、下表１に示す。
表１

表１に示すように、受圧板１の材質の違いによる影響を確認するために、受圧板１の材質として、ＳＳ４００と、Ｓ４５Ｃの２種を用意した。
また、一対の支持部材４の間隔が及ぼす影響を確認するために、支持部材４の配置間隔を１５０ｍｍに設定した受圧板載置用板材３と、２３０ｍｍに設定した受圧板載置用板材３を用意した。
支持部材４の配置間隔が１５０ｍｍに設定した場合、無負荷状態（０ｋＮ）から、５０ｋＮずつ緊張力を増加して（測定ピッチ５０ｋＮ）、最大で８００ｋＮの緊張力を負荷してから、５０ｋＮずつ緊張力を減少して無負荷状態（０ｋＮ）に戻した（載荷サイクル「０ｋＮ−８００ｋＮ−０ｋＮ」）。
一方、支持部材４の配置間隔が２３０ｍｍに設定した場合には、無負荷状態（０ｋＮ）から、５０ｋＮずつ緊張力を増加して（測定ピッチ５０ｋＮ）、最大で６００ｋＮの緊張力を負荷してから、５０ｋＮずつ緊張力を減少して無負荷状態（０ｋＮ）に戻した（載荷サイクル「０ｋＮ−６００ｋＮ−０ｋＮ」）。

図１で説明したとおり、テンドン５０に所定の緊張力を作用させた後、変動量表示部材２の先端２２ｅと受圧板１の上面１ｕとの隙間δを、測定者２名（測定者Ａ、測定者Ｂ）によって電子ノギス７で計測した。
また、電子ノギス７での測定とは別に、図示しない２台の変位計を用いて、受圧板１の定着ナット５近傍箇所（変位計１により計測）と、支持部材４近傍箇所（変位計２により計測）における変位も測定した。

実験例１の実験結果を図５〜図１２に示す。図５〜図１２は何れも縦軸がテンドンに作用する軸力を示し、横軸が隙間δの変位量（変動量）を示している。
図５、図６は表１の「実験Ｎｏ．１−１」における実験条件に対する結果であり、図５が電子ノギスによる測定結果、図６が変位計による測定結果を示している。
図７、図８は表１の「実験Ｎｏ．１−２」における実験条件に対する結果であり、図７が電子ノギスによる測定結果、図８が変位計による測定結果を示している。
図９、図１０は表１の「実験Ｎｏ．１−３」における実験条件に対する結果であり、図９が電子ノギスによる測定結果、図１０が変位計による測定結果を示している。
図１１、図１２は表１の「実験Ｎｏ．１−４」における実験条件に対する結果であり、図１１が電子ノギスによる測定結果、図１２が変位計による測定結果を示している。

「実験Ｎｏ．１−１」〜「実験Ｎｏ．１−４」では、受圧板載置用板材３に配置（溶接）した１対の支持部材４の配置間隔や、変位計による測定箇所に差異を設けているが、図５〜図１２で示すように、図１、図２で説明した緊張力計測装置１０１と同様な構造の実験装置を用いて行った実験例１では、電子ノギス７と変位計との計測結果はことなるが、テンドン５０に作用する緊張力を変動させた場合に、変動量表示部材２の先端部と受圧板１との間隔δの変位を確実に計測することができた。
また、電子ノギス７で計測した間隔δの計測値について、計測者が異なることによる影響は非常に小さかった。
さらに、受圧板１の材質や、１対の支持部材４間の配置間隔が及ぼす影響は、測定箇所にかかわらず同様の傾向を示した。

受圧板１の材質による影響は、塑性域に達したであろう時点での軸力や、徐荷後の残留変形に現れている。ＳＳ４００（図９、図１０）に比べてＳ４５Ｃ（図１１、図１２）は、降伏点が高いため、塑性域に達したであろう時点での軸力は、Ｓ４５Ｃの方が大きく、また、徐荷後の残留変形（塑性変形）はＳ４５Ｃの方が小さい。
これ等の結果より、実験例１の条件では、Ｓ４５Ｃが受圧板１の素材として好適であることが分かる。

図５〜図８（支持部材４の間隔が１５０ｍｍ）は、図９〜図１２（支持部材４の間隔が２３０ｍｍ）に比較して、同一のテンドン５０の緊張力に対する間隔δの計測結果が小さい。換言すれば、支持部材４の間隔が大きいほど、間隔δの変位量は大きくなる。しかし、塑性域に達する荷重は小さい。
支持部材４の間隔が大きいほど間隔δの変位量は大きくなるので、間隔δを正確に計測するためには、支持部材４の間隔を大きくすることが好適である。
なお、変動量表示部材２の取付け位置を調整することで、より大きな撓み（変動量）を計測することができることが判明した。

［実験例２］
実際に施工された地中アンカーでは、テンドン５０に緊張力を付与した後に、構造物や周辺地盤の影響を受け、当該緊張力が多様に推移することが想定され、繰り返し荷重が負荷されることが予想される。
実験例２では、図１、図２で示す様な緊張力計測装置１０１を用いて、繰り返し載荷が受圧板１の撓みにどのような影響を及ぼすかを検証した。
図１３、図１４に基づいて、実験例２を説明する。
実験例２における実験条件を、下表２に示す。
表２

表２において、載荷履歴の無い受圧板１（表２では符号「Ｅ」、「Ｆ」で示す）を用いた。
そして、１対の支持部材４の間隔は１５０ｍｍとした。
載荷サイクルは、無負荷状態（０ｋＮ）から、２５０ｋＮずつ緊張力を増加して（測定ピッチ２５０ｋＮ）、最大で７５０ｋＮの緊張力を負荷してから、２５０ｋＮずつ緊張力を減少して無負荷状態（０ｋＮ）に戻した（載荷サイクル「０ｋＮ−７５０ｋＮ−０ｋＮ」）。繰り返しを載荷回数は４回である。

実験例２において、２測定者による測定結果を平均したものが、図１３、図１４である。図１３、図１４では、何れも、縦軸がテンドンに作用する軸力を示し、横軸が隙間δの変動量を示している。
図１３は表２の「実験Ｎｏ．２−１」に対応しており、図１４は「実験Ｎｏ．２−２」に対応している。
図１３、図１４から明らかなように、繰り返し載荷が作用しても、大きな影響はないものと考えられる。そして、実際のアンカーに想定されるテンドン緊張力の推移が、テンドンの緊張力と受圧板の撓み量の関係に及ぼす影響は、測定誤差に比べて小さいものであることが確認された。
なお、図１３では除荷後に僅かな残留変形量が確認されているので、実験例２においても、受圧板１は、ＳＳ４００よりもＳ４５Ｃが適していることが確認された。

次に、図１５を参照して、第１実施形態の変形例について説明する。
図１、図２の第１実施形態では、受圧構造体であるコンクリートパネル１０の上端１０ｕには受圧板載置用板材３が載置されており、受圧板載置用板材３には支持部材４が固着している。
これに対して、図１５の変形例に係る緊張力計測装置１０３には、受圧板載置用板材３に相当する部材は設けられておらず、支持部材４も存在しない。
図１５において、緊張力計測装置１０３の受圧板１は、受圧構造体である架台（鋼材でできた枠体：例えば、仮設アンカーにおける架台）１０Ａの端部１０Ａｅに支持されている。そして、架台１０Ａの上端１０Ａｅは、地上側に突出しており、受圧板１は、１対の端部１０Ａｅを架橋する様に配置されている。

図１５の緊張力計測装置１０３は、図１、図２における支持部材４を固着させた受圧板載置用板材３を有していないが、１対の架台１０Ａの端部１０Ａｅが（図１、図２における）支持部材４と同様な作用効果を奏する。そのため、図１５において、テンドン５０に緊張力が作用すると、受圧板１は（図２と同様に）下側に凸に湾曲する（撓む）。
受圧板１が撓むと、変動量表示部材２の先端部２２ｅと受圧板１との間隔δが変動する。従って、間隔δを計測することにより受圧板１の撓み量が求まり、テンドン５０に作用する緊張力が求まる。

受圧板１が撓んだ際に、受圧板１における１対の架台１０Ａ間の領域が変形する（撓む）ので、撓み量が比較的大きい。従って、受圧板１の撓み量からテンドン５０の緊張力を正確に求めることが出来る。
また、受圧板１は、１対の架台１０Ａによって支持されるので、受圧板１に対して、図３における受圧板１とコンクリートパネル１０Ｂとの板間摩擦力が作用することはない。その結果、図１５の緊張力計測装置１０３では受圧板１に作用する摩擦抵抗は比較的小さいので、テンドン５０の緊張力を正確に求めることが可能である。

受圧板１には、図１、図２で示すのと同様の変動量表示部材２が設けてあるので、変動量表示部材２の長辺に相当する部分２２の端部２２ｅと受圧板１の端部１ｅとの隙間δの変化を計測することで、テンドン５０に作用する緊張力の変化を知ることができる。
図１５の変形例におけるその他の構成及び作用効果は、図１〜図１４で説明した第１実施形態と同様である。

次に、図１６を参照して、本発明の第２実施形態について説明する。
図１６において、全体を符号１１２で示す緊張力測定装置１１２は、図１、図２の第１実施形態の緊張力測定装置１０１に比較して、変動量表示部材２Ａが異なっている。
以下、第１実施形態に係る緊張力測定装置１０１と異なる点を、主として説明する。

図１６において、第２実施形態の緊張力測定装置１１２では、１対の変動量表示部材２Ａが、受圧板１Ａのテンドン挿入用貫通孔１Ａｏの中心位置に対して点対称に配置されている。
図１６では変動量表示部材２Ａは１対のみ設けられているが、複数対設けても良い。変動量表示部材２Ａを複数対設ける場合には、テンドン挿入用貫通孔１Ａｏ（と同心の仮想円）の円周方向について、等間隔に配置することが好ましい。

変動量表示部材２Ａは、長辺に相当する部分２１ａと短辺に相当する部分２２ａとを有し、全体が概略Ｌ字状に形成されている。
変動量表示部材２ＡにおけるＬ字状の長辺に相当する部分２１ａの端部２１ａｅは、受圧板１Ａの周縁部に、溶接等の公知技術によって固定されている。
変動量表示部材２ＡにおけるＬ字状の短辺に相当する部分２２ａは地山と平行に（テンドン５０に緊張力が負荷する以前の受圧板１Ａと平行に）延在している。
テンドン５０の緊張力計測に際しては、電子ノギス７（通常のノギスでも可）によって、対向する１対の変動量表示部材２Ａにおける（Ｌ字の短辺に相当する部分２２ａの）端部２２ａｅ間の距離δを計測する。

図１６において、受圧板１Ａは支持部材４の上に載置されている。そして、１対の変動量表示部材２ＡにおけるＬ字状の長辺に相当する部分２１ａの端部２１ａｅの各々は、受圧板１Ａにおける１対の支持部材４の各々が設けられている周縁部近傍に固定されている。

テンドン５０の緊張力が変動すると、変動量に対応して受圧板１Ａの撓み量が変動し、対向する１対の変動量表示部材２Ａにおける（Ｌ字の短辺に相当する部分２２ａの）端部２２ａｅ間の距離δも変動する。そして、距離δの変動量は、受圧板１Ａにおいて、１対の支持部材４の各々が設けられている周縁部の撓み量の変動量の和となる。
距離δを計測することにより、受圧板１Ａの変動量が求まり、テンドン５０の緊張力も求まる。
図１６で示した第２実施形態における上記以外の構成及び作用効果は、図１〜図１４の第１実施形態と同様である。

［実験例３］
実験例３は、図１６で示す緊張力計測装置１１２を用いた実験例である。
実験例３の実験条件を、表３に示す。
表３

表３において、受圧板１Ａの材質を２通り（Ａ：ＳＳ４００、Ｂ：Ｓ４５Ｃ）設定されている。
載荷サイクルも２通り設定されており、一方の載荷サイクルでは、無負荷状態（０ｋＮ）から、５０ｋＮずつ緊張力を増加して（測定ピッチ５０ｋＮ）、最大で７５０ｋＮの緊張力を負荷してから、５０ｋＮずつ緊張力を減少して無負荷状態（０ｋＮ）に戻した（載荷サイクル「０ｋＮ−７５０ｋＮ−０ｋＮ」）。
他方の載荷サイクルでは、６００ｋＮから、３０ｋＮずつ緊張力を増加して（測定ピッチ３０ｋＮ）、７５０ｋＮの緊張力を負荷してから、３０ｋＮずつ緊張力を減少して４５０ｋＮの緊張力を負荷した後、再度、３０ｋＮずつ緊張力を増加して、６００ｋＮに戻した（載荷サイクル「６００ｋＮ−７５０ｋＮ−４５０ｋＮ−６００ｋＮ）」）。

実験例３の実験結果を図１７〜図２０に示す。図１７〜図２０は、縦軸がテンドンに作用する緊張力を示し、横軸が隙間δ（図１６参照）の変動量を示している。
図１７は表３における「実験Ｎｏ．３−１」の結果を示し、図１８は「実験Ｎｏ．３−２」の結果を示し、図１９は「実験Ｎｏ．３−３」の結果を示し、図２０は「実験Ｎｏ．３−４」の結果を示している。
図１７〜図２０で明らかなように、全ての変数において、載荷時と徐荷時で顕著なヒステリシスが生じることなく、変動量表示部材２Ａの軸力の増減に伴った変動量が確認できた。支持部材４を設けることにより、受圧板１Ａと受圧板載置用板材３の板間摩擦が存在しなくなり、摩擦抵抗の影響が小さくなったことに起因するものと考えられる。
図示はされていないが、実験例３において、受圧板１Ａの受圧板載置用板材３に設けた支持部材４との接触部分に僅かな変形が見られた。しかし、図１７〜図２０では、テンドン５０の緊張力と隙間δの変動量の関係が概ね線形となったので、受圧板１Ａ全体としては弾性範囲内に留まっていると考えられる。

実験Ｎｏ．３−１（図１７）及び実験Ｎｏ．３−２（図１８）については共に、軸力変動７５０ｋＮに対して、１対の変動量表示部材２Ａ間（δ）で２ｍｍ以上の変動が生じている。
電子ノギス７の最小読取値と精度とを考慮すると、実験例３によれば、１０ｋＮほどの誤差を含みつつも、テンドン５０に作用する緊張力の測定は可能であると考えられる。
実験Ｎｏ．３−３（図１９）及び実験Ｎｏ．３−４（図２０）は、初期軸力６００ｋＮのアンカーについて、軸力が５％ずつ変動する状況を想定しており、施工現場における実際の維持管理で要求される程度のアンカー緊張力の変動についても測定可能であることが確認された。
なお、実験例３においては２名の測定者により測定を行ったが、測定車の相違による顕著な差異は存在しなかった。

図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではないことを付記する。

１・・・受圧板
２・・・変動量表示部材
３・・・受圧板載置用板材
４・・・支持部材
５・・・定着ナット
１０・・・受圧構造体
５０・・・テンドン
１０１、１０３、１１２・・・緊張力計測装置

Claims (3)

1. 地中に埋没したコンクリート製埋設物と接続されたテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体（１０）の地表側端面（１０ｕ）上に受圧板載置用板材（３）を設け、該受圧板載置用板材（３）の上面にテンドン（５０）の貫通孔（３ｏ）を挟んで対称的な位置に相互に平行となるように配置された１対の支持部材（４）が固定されており、前記１対の支持部材（４）と線接触する受圧板（１）が設けられ、該受圧板（１）の貫通孔（１ｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接しており、前記受圧板（１）の周縁部近傍にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１）の変動量を示す長尺の変動量表示部材（２）を配置し、該変動量表示部材（２）は全体がＬ字状に形成されており、該Ｌ字状の短辺に相当する部分（２１）が前記受圧板（１）の周縁部に固定され、該Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）は地山表面と平行な方向に延在しており、該長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）は受圧板（１）から隙間（δ）だけ離隔しており、そして前記隙間（δ）を計測するための計測装置（７）を有していることを特徴とする緊張力計測装置。
2. 地中に埋没したコンクリート製埋設物に接続されたテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体である１対の架台（１０Ａ）の地表側の上端（１０Ａｅ）に受圧板（１）が支持されており、該受圧板（１）の貫通孔（１ｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接され、該受圧板（1）はテンドン（５０）に緊張力が作用すると下側に湾曲するようになっており、前記受圧板（１）の周縁部近傍にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１）の変動量を示す長尺の変動量表示部材（２）を配置し、該変動量表示部材（２）は全体がＬ字状に形成されており、該Ｌ字状の短辺に相当する部分（２１）が前記受圧板（１）の周縁部に固定され、該Ｌ字状の長辺に相当する部分（２２）は地山表面と平行な方向に延在しており、該長辺に相当する部分（２２）の端部（２２ｅ）は受圧板（１）から隙間（δ）だけ離隔しており、そして前記隙間（δ）を計測するための計測装置（７）を有していることを特徴とする緊張力計測装置。
3. 地中に埋設したコンクリート製埋設物と接続したテンドン（５０）に作用する緊張力を計測するための緊張力計測装置において、前記テンドン（５０）を地上側で受け止める受圧構造体（１０）の地表側端面（１０ｕ）上に受圧板載置用板材（３）を設け、該受圧板載置用板材（３）の上面にテンドン（５０）の貫通孔（３ｏ）を挟んで対称的な位置に相互に平行となるように配置された１対の支持部材（４）が固定されており、前記１対の支持部材（４）と線接触する受圧板（１Ａ）が設けられ、該受圧板（１Ａ）の貫通孔（１Ａｏ）を貫通しているテンドン（５０）の地上側端部が定着ナット（５）で受圧板（１）の上面に当接しており、前記受圧板（１Ａ）の上面にテンドン（５０）の緊張力による該受圧板（１Ａ）の変動量を示す変動量表示部材（２Ａ）を配置し、該変動量表示部材（２Ａ）は全体が長辺に相当する部分（２１ａ）と短辺に相当する部分（２２ａ）とを有するＬ字状に形成されており、前記長辺に相当する部分（２１ａ）の端部（２１ａｅ）は受圧板（１Ａ）の周縁部に固定され、前記短辺に相当する部分（２２ａ）は地山に平行に延在しており、対向する１対の変動量表示部材（２Ａ）の前記短辺に相当する部分（２２ａ）は距離（δ）だけ隔てられており、そして前記距離（δ）を計測するための計測装置（７）を有していることを特徴とする緊張力計測装置。

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