JP6327961B2 - Test equipment - Google Patents
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Description
この発明は、錘の落下を利用する試験装置に関する。 The present invention relates to a test apparatus that uses falling of a weight.
土木、建築工事においては、地盤の支持力を強化するため杭を打設することがある。杭の支持力や地盤沈下量についてのデータを得るため、打設した杭に対する鉛直載荷試験が実施されている。例えば、所定の高さから自由落下させた錘により杭頭を打撃し、その際に生じる荷重と沈下量の関係を計測、分析して、杭の支持力を推定したり、確認したりする動的載荷試験が行われることがある。 In civil engineering and construction work, piles may be laid to strengthen the ground support. In order to obtain data on pile bearing capacity and land subsidence, vertical loading tests are being conducted on the piles that have been laid. For example, a pile head is struck by a free fall from a predetermined height, and the relationship between the load and subsidence generated at that time is measured and analyzed to estimate or confirm the bearing capacity of the pile. Loading test may be performed.
動的載荷試験の一種に急速載荷試験(スタナミック試験)がある。この急速載荷試験においては、杭頭の打撃による衝撃波が杭頭から杭先端に伝播し、また杭頭へ戻ってくるまでの時間の5倍以上の載荷継続時間を与える。そのため、杭頭にゴムやバネなどの緩衝材料(クッション)を設置し、その上から打撃する。このような方法により、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られることを特徴としている(特許文献1参照)。 One type of dynamic loading test is a rapid loading test (stanamic test). In this rapid loading test, a shock wave caused by the impact of the pile head is propagated from the pile head to the tip of the pile, and a loading continuation time more than five times as long as it takes to return to the pile head is given. For this reason, a cushioning material (cushion) such as rubber or spring is installed on the pile head and hit from above. By such a method, the influence by the propagation of elastic waves is eliminated, and a highly reliable test result close to a static loading test can be obtained (see Patent Document 1).
急速載荷試験においては、急速荷重と杭頭の変位量をデータとして得る。このとき、自由落下した錘がリバウンドを繰り返し、杭頭を再打撃することにより、杭頭の変位量として正確なデータが得られないという問題があった。この問題への対策として、杭頭を打撃した後にリバウンドした錘を停止させる停止手段を備えることで、錘による再打撃を防止することを意図した載荷試験装置が提案されている(特許文献2参照)。 In the rapid loading test, rapid load and pile head displacement are obtained as data. At this time, there was a problem that accurate data could not be obtained as the displacement amount of the pile head because the free-falling weight repeatedly rebounded and hit the pile head again. As a countermeasure against this problem, a loading test apparatus intended to prevent re-blow by a weight by providing a stopping means for stopping a weight that has rebounded after hitting a pile head has been proposed (see Patent Document 2). ).
特許文献2には、停止手段の例として、油圧式のアクチュエータを備えたものが記載されている。そのような構成においては、錘を空中で停止できる程の比較的強力な油圧システムを必要とし、しかも、錘が再度自由落下をし始める前に錘を停止させるためには比較的高精度な油圧操作タイミング制御が要求され、制御が複雑となるとともに、制御タイミングの調整が必要となり煩雑である。また、錘の停止状態を維持するために油圧を働かせ続ける必要がある。このように、特許文献2に記載の装置は、錘による再打撃を防止するための構成や制御が複雑かつ煩雑であり、効率的なものであるとは言えない。 Patent Document 2 describes an example of a stopping unit that includes a hydraulic actuator. In such a configuration, a relatively powerful hydraulic system that can stop the weight in the air is required, and a relatively high precision hydraulic pressure is required to stop the weight before the weight starts to fall again. Operation timing control is required, and the control becomes complicated, and the control timing needs to be adjusted, which is complicated. Also, it is necessary to keep the hydraulic pressure working in order to maintain the weight stopped state. As described above, the apparatus described in Patent Document 2 is complicated and complicated in configuration and control for preventing re-striking by the weight, and cannot be said to be efficient.
そこで、本発明は、錘の落下を利用する試験装置において、錘が試験対象物を再打撃することを効率的に防止することが可能な試験装置を提供することをその目的の一つとする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a test apparatus that can efficiently prevent the weight from re-striking the test object in the test apparatus that uses the falling of the weight.
本発明の一つの局面による試験装置は、錘を落下させ、試験対象物を打撃することにより行う試験に用いる試験装置であって、錘と接続される停止装置と、停止装置と上下方向に相対移動可能なように停止装置に挿通される棒部材と、を備え、停止装置は、棒部材と相対移動する際に棒部材との間で摩擦力を発生し得るように構成され、棒部材に対して停止装置が下降するときの摩擦力は、棒部材に対して停止装置が上昇するときの摩擦力よりも大であり、かつ、錘の落下を停止できるように設定される、試験装置である。 A test apparatus according to one aspect of the present invention is a test apparatus used for a test performed by dropping a weight and hitting a test object, and a stop device connected to the weight, and a relative to the stop device in the vertical direction. A rod member that is inserted into the stop device so as to be movable, and the stop device is configured to generate a frictional force with the rod member when moving relative to the rod member. On the other hand, the friction force when the stop device is lowered is larger than the friction force when the stop device is raised with respect to the rod member, and is set so as to stop the falling of the weight. is there.
上記局面に規定の試験装置によれば、棒部材に対して停止装置が下降するときの摩擦力は、棒部材に対して停止装置が上昇するときの摩擦力よりも大であり、かつ、錘の落下を停止できるように設定されるため、錘が試験対象物(例えば、杭頭)を打撃した後、上方へリバウンドした際、錘の上昇を許容する一方で、再度の下降を防止することができる。これにより、複雑な制御によらなくても、錘による不要な打撃の繰り返しを自動的に防止することができる。 According to the test apparatus defined in the above aspect, the frictional force when the stop device is lowered with respect to the rod member is larger than the friction force when the stop device is raised with respect to the rod member, and the weight Since the weight is set so that it can be stopped, when the weight rebounds upward after hitting the test object (for example, pile head), the weight is allowed to rise while preventing the weight from falling again. Can do. Thereby, even if it does not depend on complicated control, the repetition of the unnecessary hit | damage by a weight can be prevented automatically.
また、本発明の別の局面によれば、停止装置は、棒部材との間で摩擦力を生じ得る停止部材と、停止部材に対して係止可能な係止部材を備え、停止装置は、停止部材が係止部材によって係止されることで、停止部材が棒部材との間で実質的に摩擦力を生じない状態である係止状態と、停止部材が係止部材によって係止されないことで、停止部材が棒部材との間で摩擦力を生じ得る状態である摩擦状態とを実現可能なように構成される。また更に別の構成によれば、停止装置は、錘の落下によって、係止状態から摩擦状態に変化するように構成される。これによれば、錘の落下によって自動的に係止状態から摩擦状態に切り替わることで、特にタイミングの調整を必要とせずに錘を停止させ、再打撃を防止することができる。 According to another aspect of the present invention, the stop device includes a stop member that can generate a frictional force with the rod member, and a locking member that can be locked to the stop member. When the stop member is locked by the locking member, the stop member is not locked by the locking member, and the locking state is a state in which the stop member does not substantially generate a frictional force with the bar member. Thus, the stop member is configured to be able to realize a friction state in which a friction force can be generated between the stop member and the rod member. According to yet another configuration, the stop device is configured to change from the locked state to the frictional state due to falling of the weight. According to this, by automatically switching from the locked state to the frictional state due to the falling of the weight, it is possible to stop the weight without particularly adjusting the timing and prevent re-blow.
また、更に別の局面によれば、上記試験装置の停止部材には、棒部材が挿通される孔が形成され、停止部材は、その傾斜角度を変更するように回動可能であり、摩擦状態において停止装置が棒部材に対して相対的に下降するとき、停止部材が所定の傾斜状態となることで、孔の縁部と棒部材とが噛み合う状態となり、摩擦状態において停止装置が棒部材に対して相対的に上昇するとき、停止部材は所定の傾斜状態とは異なる状態となる。 According to still another aspect, the stop member of the test apparatus is provided with a hole through which the rod member is inserted, and the stop member is rotatable so as to change its inclination angle, and is in a frictional state. When the stop device descends relative to the rod member in step S2, the stop member is in a predetermined inclined state, so that the edge of the hole and the rod member are engaged with each other. On the other hand, when it raises relatively, a stop member will be in the state different from a predetermined inclination state.
また更に別の局面によれば、停止部材はブレーキシューと、ブレーキシューを棒部材に対して押圧する押圧部材を備え、押圧部材は、係止状態においてはブレーキシューに対して押圧力を印加せず、摩擦状態においてはブレーキシューに対して押圧力を印加可能であるように構成される。
このような構成によれば、油圧システムなどの複雑なシステムを利用することなく、比較的簡易な装置により、錘のリバウンドの繰り返し、ひいては、試験対象物の再打撃を防止することができる。
According to still another aspect, the stop member includes a brake shoe and a pressing member that presses the brake shoe against the rod member, and the pressing member applies a pressing force to the brake shoe in the locked state. In the friction state, a pressing force can be applied to the brake shoe.
According to such a configuration, it is possible to prevent repeated rebounding of the weight and consequently re-blow of the test object by using a relatively simple device without using a complicated system such as a hydraulic system.
(第1実施形態)
図1を参照して本発明の第1実施形態に係る試験装置1について説明する。以下では、杭の支持力を計測するため、試験装置1を急速載荷試験に用いる場合を例として説明する。図1(A)に示すように、本実施形態に係る試験装置1は、錘10、停止装置20、棒部材30を主たる要素として備える。停止装置20は錘10の上部に対して固着されている。棒部材30は、錘10および停止装置20の貫通孔に挿通されている。棒部材30の上端部付近にはフック50が取り付けられている。試験装置1による試験用の杭(図示略)の杭頭に対して計測装置(図示略)が取り付けられる。棒部材30の下端は計測装置の上面に設置または対向させられている。試験装置1を急速載荷試験に用いる場合、計測装置は、緩衝部材、ロードセル、ひずみ計等により構成されるが、従来技術に属する部分であるため、詳細な説明は割愛する。
(First embodiment)
A
試験装置1は、図1(A)に示す準備状態においては、錘10の上部に設けられた溝11に対してフック50の先端が掛けられている。この状態からフック50を外すと、図1(B)に示すように錘10が棒部材30に沿って落下し、計測装置を介して試験対象物である杭の杭頭を打撃する。この時に杭が受ける荷重と杭の沈下量(杭頭の変位量)との関係を非線形ダンピング法(修正除荷点法)等により求めることで、杭の支持力を算出することができる。打撃の後、跳ね上がった錘10が再び落下し始めると、停止装置20が即座かつ自動的に停止機能を発揮し、図1(C)に示すように錘10を停止させる。これにより、錘10による杭頭の再打撃を防止する。
In the
次に、図2〜5を参照して、本実施形態に係る停止装置20の機能および効果を説明する。図2は、錘10が落下を開始した後であって、杭頭を打撃する前の状態における停止装置20の状態を示す斜視図である。停止装置20は、複数のプレート21(本実施形態では第1〜第3プレート21A、21B、21C)が互いにヒンジ連結され、錘10に対して一部が固定された停止部材21と、停止部材21の両端部付近に対してヒンジ連結される係止部材22とからなる。図2に示すように、試験開始時において、停止装置20の停止部材21は折り畳まれており、その状態が係止部材22により保持されている。錘10が落下し杭頭を打撃すると、図3に示すように係止部材22は慣性力によりヒンジを中心として回動し、これにより停止部材21を係止している状態を解消し、停止部材21を解放する。
Next, functions and effects of the
錘10は杭頭を打撃した後、上方へ跳ね上がる。その後、錘10が落下を再開するまでに、図4に示すように停止部材21が解放される。本実施形態の停止部材21は3枚のプレートからなり、最も下側の第1プレート21Aは錘10に対して固定されており、その両端には係止部材22がヒンジ連結されており、一端側において中間の第2プレート21Bの端部と更にヒンジ連結されており、第2プレート21Bの他端と、最も上側の第3プレート21Cの一端とがヒンジ連結されている。第1〜第3プレート21A、21B、21Cにはそれぞれ孔が設けられ、棒部材30が挿通されている。図2のように停止部材21が折り畳まれているときには、第3プレート21Cの孔に対して、棒部材10は遊嵌されている。一方、図4のように停止部材21が解放されると、ヒンジ連結の作用により第3プレート21Cが傾斜することで、第3プレート21Cの孔の縁と棒部材30の周面とが最終的には噛み合う状態となる。プレートの枚数や係止部材22の個数は、同様の機能および効果を発揮できる限り任意である。
The
この状態を図5の部分断面図を用いて説明する。すなわち、停止部材21が解放されることで第3プレート21Cが傾斜し、孔の縁が棒部材30に接触する(ただし、それ以前に接触していても良い)。この状態で更に錘10が落下するとき、第3プレート21Cの孔の縁と棒部材30とが接触していることを一因として、第3プレート21Cは錘10に遅れて下降することとなり、これにより更に第3プレート21Cの傾斜は大きくなる。最終的には、孔の直径方向に対向する2か所の縁部Aで棒部材30を挟み込む状態となる。錘10が更に下降しようとすることで、停止部材21のヒンジ連結構造により、第3プレート21Cが更に傾斜しようとする方向へと力が加えられることとなり、これにより両縁部Aが棒部材30を挟み込むように押圧する力が増加する。これにより最終的には第3プレート21Cと棒部材30との軸方向(図5の上下方向)における相対的移動が停止され、もって、錘10の下降が停止する。この様態を噛み合う状態と呼ぶこととする。外力により錘10を持ち上げると、第3プレート21Cの傾斜角度が緩むことで、当該噛み合う状態が解消される。各縁部Aは一点であってもよく、広がりを持っていても良く、複数の点であっても良い。このような構成によれば、簡便な構成で、打撃後に跳ね上がった錘10を好適なタイミングで自動的に停止させることができ、錘10による試験対象物の再打撃を簡便な方法で防止することができる。
This state will be described with reference to a partial sectional view of FIG. That is, when the
(第2実施形態)
次に、図6〜図9を参照して、本発明の第2実施形態に係る試験装置100について説明する。図6は、第2実施形態の試験装置100の正面図である。試験装置100は、錘接続部材110と、停止部材120と、棒部材130とを備える。錘接続部材110は、下端に錘(図示略)と接続するための接続部111を有する略筒状の部材である。棒部材130は、上端側に吊り下げ部131を備え、その下端側は錘接続部材110に同心状に挿入されている。停止部材120は、ガイド部121、上部アーム122、下部アーム123、ブレーキシュー124、平行維持部材125、付勢部材126、係合部127とからなる。ガイド部121は、棒部材130の外周に対して遊嵌される円筒部121Aと、円筒部の外周面上に立設されるガイドフランジ121Bを有する。上部アーム122の一端はガイドフランジ121Bに対してヒンジ連結され、他端は下部アーム123の一端に対してヒンジ連結されている。下部アーム123の他端は錘接続部材110の外周面上のフランジに対してヒンジ連結されている。
(Second Embodiment)
Next, a
ブレーキシュー124は棒部材130の外周面に対向するブレーキパッド124Aと、ブレーキパッド124Aの、棒部材130とは反対側の面に立設されるブレーキフランジ124Bを備える。ブレーキフランジ124Bは上部アーム122の両端以外の部分に対してヒンジ連結されるとともに、平行維持部材125を介してガイドフランジ121Bに対してヒンジ連結されている。平行維持部材125はガイドフランジ121Bとブレーキシュー124のフランジ123Bの両方に、ヒンジ連結により互いに平行に架け渡された2つ以上の部材である。このような構成により、ブレーキパッド124Aと棒部材130の外周面の間の平行状態を維持したまま、ブレーキシュー124は棒部材130の外周面に対して近接および離隔する動作を行い得る。付勢部材126は、例えば、ばねであり、上部アーム122と下部アーム123とに架け渡され、両者間の角度を開くように付勢する。図7は、図6の試験装置100を、ガイド部121および錘接続部材110の正面部分を切り取った状態で示す部分断面図である。
The
錘接続部材110は、その上端付近の外周面上に支持アーム112および係止部材113を備える。係止部材113は図8(A)に示すように一体的なフック113Aと付勢錘113Bとからなり、支持アーム112の先端に対してヒンジ連結されている。フック113Aは、停止部材120の上部アーム122に備えられる係合部127に対して係合可能である。
The
次に、試験装置100の機能および効果について説明する。図6の状態において、図示しない錘と接続された錘接続部材110と停止部材120は、棒部材131に対して上下方向に相対移動することができる。試験開始前には、図示しないストッパによって、当該相対移動は防止されている。ストッパが解除されると、錘、錘接続部材110、および停止部材120とは、一体的に落下する。
Next, functions and effects of the
図8(A)は、錘が落下を開始した後であって、錘が試験対象物である杭の杭頭を打撃する前の状態における係止部材113の状態を示す図であり、この状態において、フック113Aは係合部127に係合している。そのため、上部アーム122と下部アーム123とは相対的位置関係が固定されている。錘が落下し杭頭を打撃すると、図8(B)に示すように、付勢錘113Bは慣性力によりヒンジを中心として回転し、これにより付勢錘113Bと一体化されたフック113Aを回動させ、係合部127から解放する。フック113Aと係合部127の係合状態が解消されたことで、上部アーム122と下部アーム123は相対的に回動することが可能となる。
FIG. 8A is a diagram showing the state of the locking
すると、付勢部材126の作用により、上部アーム122と下部アーム123とが開く方向に相対的に回動する。これにより、上部アーム122がヒンジ連結を介してブレーキシュー124を図9(A)に示す状態から、棒部材130に向かって、押圧する。ただし、付勢部材126による押圧力は、図9(B)のように、ブレーキパッド124Aが棒部材130に少なくとも接する程度の力に設定されている。図9は、図6における一点鎖線IXに沿った試験装置100の部分的な断面図である。
Then, due to the action of the biasing
錘は杭頭を打撃した後、上方へ跳ね上がる。その場合、上部アーム122と下部アーム123の間の角度は小さくなるため、上部アーム122がブレーキシュー124を棒部材130の周面に対して押し付ける力は小さくなるか、消失する。再度、錘が落下を開始するとき、錘が錘接続部材110を下方へ引っ張り、上部アーム122と下部アーム123の間の角度を広げるように作用する。そうすると、上部アーム122は、より強力にブレーキシュー124を棒部材130の周面に対して押し付けることとなる。こうして、ブレーキパッド124Aと棒部材130の周面との間に大きな摩擦力が生じ、最終的には錘の落下を停止することができる。本実施形態においては、2組の停止手段120を、棒部材131を挟む2か所に設置したが、本発明はこれに限らず、3組、4組またはそれ以上の停止手段120を用いても良い。
After hitting the pile head, the weight jumps upward. In this case, since the angle between the
以上、本発明による試験装置を構造物、特に杭の急速載荷試験に用いる例を説明したが、これに限らず、本発明による試験装置を構造物のいかなる打撃試験に用いても良い。例えば、杭の健全性試験(Pile Integrity test: IT試験)や、コンクリート構造物の品質試験において、弾性波を発生させるためにハンマーで打撃することに代えて、本発明の試験用装置を用いて錘を落下させることで打撃を行うことも可能である。また、構造物の試験に限らず、本発明による試験装置を地盤の調査(地盤を錘で打撃することにより行う試験)に用いることも可能である。 As described above, the example in which the test apparatus according to the present invention is used for the rapid loading test of a structure, particularly a pile, has been described. For example, instead of hitting with a hammer to generate an elastic wave in a pile integrity test (Pile Integrity test: IT test) or a quality test of a concrete structure, the test apparatus of the present invention is used. It is also possible to hit by dropping the weight. In addition to the structure test, the test apparatus according to the present invention can be used for ground investigation (test performed by hitting the ground with a weight).
係止部材は上記したような機械的な手段のみによる構成に限らず、錘による試験対象物の打撃を検出し、検出結果に基づいて電気的または磁気的方法により停止部材と係止部材の係止状態を解消する構成としても良い。 The locking member is not limited to the configuration using only mechanical means as described above, but the impact of the test object by the weight is detected, and the engagement between the stopping member and the locking member is detected by an electric or magnetic method based on the detection result. It is good also as a structure which cancels a stop state.
この発明は、上記発明の実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。 The present invention is not limited to the description of the embodiments of the invention. Various modifications may be included in the present invention as long as those skilled in the art can easily conceive without departing from the description of the scope of claims.
1、100 試験装置
20 停止装置
21、120 停止部材
22、113 係止部材
30、130 棒部材
1, 100
Claims (4)
錘と接続される停止装置と、
前記停止装置と上下方向に相対移動可能なように該停止装置に挿通される棒部材と、を備え、
前記停止装置は、該棒部材と相対移動する際に該棒部材との間で摩擦力を発生し得るように構成され、
前記棒部材に対して前記停止装置が下降するときの前記摩擦力は、前記棒部材に対して前記停止装置が上昇するときの前記摩擦力よりも大であり、かつ、前記錘の落下を停止できるように設定される、試験装置であって、
前記停止装置は、前記棒部材との間で摩擦力を生じ得る停止部材と、該停止部材に対して係止可能な係止部材を備え、
前記停止装置は、前記停止部材が前記係止部材によって係止されることで、前記停止部材が前記棒部材との間で実質的に摩擦力を生じない状態である係止状態と、前記停止部材が前記係止部材によって係止されないことで、前記停止部材が前記棒部材との間で摩擦力を生じ得る状態である摩擦状態とを実現可能なように構成される、試験装置。 A test apparatus used for a test performed by dropping a weight and hitting a test object,
A stop device connected to the weight;
A bar member inserted through the stop device so as to be relatively movable in the vertical direction with the stop device,
The stop device is configured to generate a frictional force with the bar member when moving relative to the bar member;
The frictional force when the stop device is lowered with respect to the rod member is larger than the friction force when the stop device is raised with respect to the rod member, and the falling of the weight is stopped. is set so as to be directed to a test device,
The stop device includes a stop member that can generate a frictional force with the rod member, and a locking member that can be locked to the stop member,
The stop device includes a lock state in which the stop member is locked by the lock member, and the stop member is in a state in which substantially no frictional force is generated between the stop member and the stop member. A test apparatus configured to realize a friction state in which a frictional force can be generated between the stop member and the bar member because the member is not locked by the locking member.
前記停止部材は、その傾斜角度を変更するように回動可能であり、
前記摩擦状態において前記停止装置が前記棒部材に対して相対的に下降するとき、前記停止部材が所定の傾斜状態となることで、前記孔の縁部と前記棒部材とが噛み合う状態となり、
前記摩擦状態において前記停止装置が前記棒部材に対して相対的に上昇するとき、前記停止部材は前記所定の傾斜状態とは異なる状態となる、請求項1または請求項2に記載の試験装置。 The stop member is formed with a hole through which the bar member is inserted,
The stop member is pivotable to change its angle of inclination;
When the stop device descends relative to the bar member in the friction state, the stop member is in a predetermined inclined state, whereby the edge of the hole and the bar member are engaged with each other,
Wherein when said stopping device in the friction state relatively raised with respect to said rod member, said stop member is a different state than the predetermined inclined state, the test apparatus according to claim 1 or claim 2.
前記押圧部材は、前記係止状態においては前記ブレーキシューに対して押圧力を印加せず、前記摩擦状態においては前記ブレーキシューに対して押圧力を印加可能であるように構成される、請求項1または請求項2に記載の試験装置。 The stop member includes a brake shoe and a pressing member that presses the brake shoe against the bar member;
The pressing member is configured to apply no pressing force to the brake shoe in the locked state and to apply a pressing force to the brake shoe in the friction state. The test apparatus according to claim 1 or claim 2 .
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