JP6653948B2 - 定着体の残存緊張力評価装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着体、特にグランドアンカーの残存緊張力評価装置に関するものである。

グランドアンカーの構築は、例えば、斜面の安定化を図るなどの目的で従来より大量に法面あるいは擁壁面などにおいて実施、施工されている。
しかるに、近年、その供用から数十年が経過し、グランドアンカーの残存緊張力の低下やグランドアンカー内部の引張り部（テンドン）の破壊によるアンカーの引き抜けなどの事例が多数報告されるに至っている。

そこで、近年、各所に点在する多数のグランドアンカーの効率的な維持管理装置及び維持管理方法の構築が求められている。
現状の維持管理における前記アンカー機能の評価は、点検および健全性調査によって行われている。
このうち、点検は主に目視点検によって実施され、アンカー機能の外観からの評価として行われる。一方で、点検結果から更に健全性調査が必要と判断された場合、主にリフトオフ試験（実際に油圧ジャッキを現地のアンカー個々に設置し、その引張試験により、荷重-変位関係を描き、屈曲点を利用して残存緊張力を推定する手法）によるアンカーの残存緊張力の測定が実施されている。

特開２０１１−６３９５６号公報

しかし、前述したリフトオフ試験は大規模な試験装置を用い、高コストかつ長時間を要することから、多数施工されたグランドアンカーの一部に実施されるにとどまる。このように現状のアンカーの機能評価は多数のグランドアンカーに対して充分に実施されているとはいえず、簡便かつ安価に多くのグランドアンカーの残存緊張力を評価できる装置や手法が要請されるに至っている。

かくして、本発明は前記従来の課題に対処すべく創案されたものであって、簡便かつ安価に多くのグランドアンカーの残存緊張力を評価できる装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、
地中に埋設されるアンカー体と、地上に突出するアンカー頭部と、前記アンカー体と前記アンカー頭部とを連結する引張り部とを有し、アンカー頭部と地上面との間には支圧板を介在させてなるグランドアンカーを備え、
前記支圧板には、前記引張り部が貫挿する貫挿孔が設けられ、該貫挿孔の内周面には、ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルが
下り勾配あるいは上り勾配をなして螺旋状に配置され、
前記ＦＢＧ光ファイバセンサによって前記支圧板の圧縮歪みの違いを検知可能とした、
ことを特徴とし、
または、
前記支圧板は、ＦＲＰ製で形成した、
ことを特徴とし、
または、
前記貫挿孔の内周面に螺旋状の凹溝を形成し、該凹溝内に前記ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルを収納してなる、
ことを特徴とし、
または、
前記ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルによる支圧板の圧縮歪みの違い検知は、前記支圧板の貫挿孔内周面に２回線以上の光ファイバケーブルの回線を配置して検知する、
ことを特徴とし、
または、
前記ＦＢＧ光ファイバセンサは前記凹溝内に複数個配置され、複数個のＦＢＧ光ファイバセンサで検知された支圧板の圧縮歪み値を平均化し、支圧板に生じる歪みを平均的歪みとして計測する、
ことを特徴とするものである。

本発明によれば、簡便かつ安価に多くのグランドアンカーの残存緊張力を評価できる装置を提供できるとの優れた効果を奏する。

本発明を図に示す実施例に基づいて説明する。

図１に本発明の実施例を示す。
本発明で使用されるグランドアンカー１は、地中２に埋設されるアンカー体３と、地上に突出するアンカー頭部５と、前記アンカー体３と前記アンカー頭部５とを連結する引張り部６とを有して構成されている。そして、本発明では、アンカー頭部５と地上面４との間には支圧板７を介在させている。

図１から理解されるように、アンカー体３は、地盤との摩擦抵抗若しくは支圧抵抗を地盤に伝達する為に設置される抵抗部分であり、一般的にグラウトにより造成されている。
引張り部６は、アンカー頭部５からの引張り力をアンカー体３に伝達させる部分をいい、テンドンとも称される。
アンカー頭部５は、支圧板７からの力を引張り力として引張り部６に伝達させるための部分である。

尚、前記の如く、本発明では、アンカー頭部５と地上面４との間に支圧板７を介在させている。支圧板７は、例えば、所定の厚みを有する略方形状の板体として構成され、その材質は炭素繊維形成板などで、腐食せず、軽量な複合材料が用いられる。具体的にはＦＲＰなどで形成される。

支圧板７には、前記引張り部６が貫挿する貫挿孔８が上下面を貫通して設けられ、該貫挿孔８の内周面には、内周面の上下方向に亘って、ＦＢＧ光ファイバセンサ９が取り付けられた光ファイバケーブル１０が下り勾配あるいは上り勾配をなして螺旋状に旋回して配置されている。

具体的には、貫挿孔８の内周面に螺旋状に旋回する凹溝１１を形成し、該凹溝１１内に前記ＦＢＧ光ファイバセンサ９が間隔をあけて複数取り付けられた光ファイバケーブル１０を収納して配置することが考えられる。尚、凹溝１１内への光ファイバケーブル１０の収納後の固定には接着材による凹溝１１内固定が考えられる。

ここで、ＦＢＧ光ファイバセンサ９は、図４から理解されるように、光ファイバケーブル１０の一部に紫外線を照射して一定周期のグレーティング（回折格子）を加工したもので、このFiber Bragg Grating、すなわち、ＦＢＧに光を入射させると、グレーティング周期に応じた特定波長の反射光が戻ってくる。ここで、ＦＢＧ近傍の光ファイバに軸方向歪みが発生し、ＦＢＧのグレーティング周期が変化すると反射光の波長がシフトする性質を有する。本発明では、そのシフトする性質を利用して軸方向の歪みを計測するのである。

すなわち、ＦＢＧ光ファイバセンサ９によって支圧板７の圧縮歪みの違い、例えば、グランドアンカー１の残存緊張力が低下していない状態の圧縮歪みの値と残存緊張力が低下した状態の圧縮歪みの値とを検知出来るようにしたのである。

この様に、支圧板７に圧縮歪みが測定可能なＦＢＧ光ファイバセンサ９を埋設することで、支圧板７の板厚方向（貫挿孔内周面の上下方向）に発生する歪みを計測でき、グランドアンカー１の残存緊張力の低下を常時あるいは、定期的に監視できるものとなる。

ここで、光ファイバケーブル１０は、ファイバの皮膜材に樹脂が使われるため、ＦＲＰ材料で形成されている支圧板７との相性が良く、さらに光ファイバケーブル１０は細径であり、支圧板７の貫挿孔８内周面に設けられた螺旋状に旋回する凹溝１１内への設置が容易で、また長寿命で、比較的外的環境影響を受けにくい特徴を有している。よって、ＦＲＰ製支圧板７と相まっての長期モニタリング装置としては最適なセンシング技術であると言える。

すなわち、グランドアンカー１は、アンカーに作用する引張力を地盤に伝達するためのシステムであり、このグランドアンカー１に残存緊張力の低下が生じた場合、地盤との接触面に設置された支圧板７のアンカー頭部５周囲に生じる板厚方向の歪み量が低下するからである。

本発明では、この特性に着目し、前記貫挿孔８の内周面凹溝１１内に螺旋状にＦＢＧ光ファイバセンサ９を複数個配置出来るよう光ファイバケーブル１０を収納し、アンカー頭部５周囲における支圧板７の板厚方向の平均的な圧縮歪みを常時あるいは、定期的に計測できる構造としたのである。

本発明により、光ファイバ計測機器を用い、現地で簡易的、且つ長期的に支圧板７の圧縮歪みからグランドアンカー１の残存緊張力を計測できるモニタリングシステムを提供できるものとなった。

尚、ＦＢＧ光ファイバセンサ９は線上の歪み、すなわち軸方向の圧縮歪みを計測するものであり、前記の軸方向に対し直角方向からの圧縮歪みを計測できるものではない。

よって、本発明では、支圧板７の内周面に螺旋状に旋回すべく、斜め方向に下り勾配あるいは上り勾配を持たせて配置し、線上に歪みを発生させる工夫を施しているのである。

また、支圧板７とアンカー頭部５端部との接触、換言すれば支圧板７の貫挿孔８周辺部に対する圧縮力は一様ではない。つまり、支圧板７とアンカー頭部５端部とはリング状には接しているが、リング状に均等な応力分布とはならないのである。よって、貫挿孔８の内周面に亘って複数箇所に配置された複数のＦＢＧ光ファイバセンサ９からの複数の圧縮歪みを計測し、これらの圧縮歪みを平均化することで、平均的な応力（荷重）が測定できるものとなっている。

次に、本発明では、図から明らかなように、前記ＦＢＧ光ファイバセンサ９が設けられた光ファイバケーブル１０による支圧板７の圧縮歪みの違い検知は、前記支圧板７の貫挿孔８の内周面に２回線以上の光ファイバケーブルの回線を配置して検知するものとしている。

この様に、２回線以上光ファイバケーブル１０を配置することにより、たとえ１回線に不慮の断線などの障害が発生し、圧縮歪みが検知出来なくなった場合でも、残りの１回線により歪み検知が行える等のメリットがある。

尚、２回線以上の光ファイバケーブル１０を支圧板７の貫挿孔８内周面凹溝１１内に配置する場合、決して光ファイバケーブル１０同士が交差しないように配置しなければならない。

そのため本発明では、交差しない様工夫した光ファイバケーブル１０の配置方法を図５乃至図７のように創出している。

さらに、本装置、手法はグランドアンカーのみに限定されず、端部が固定されるＰＣ鋼棒（内部に圧縮力を与える鋼棒）定着材にも使用できることから、その範囲は地盤のなみならず、建築・土木分野のＰＣ構造物にも適用できるものである。

本発明の構成を説明する構成説明図である。 支圧板の貫挿孔内周面に螺旋状にして配置された光ファイバケーブルを示す説明図（１）である。 支圧板の貫挿孔内周面に螺旋状にして配置された光ファイバケーブルを示す説明図（２）である。 ＦＢＧ光ファイバセンサの構成を説明する説明図である。 支圧板貫挿孔内周面の凹溝内に配置された光ファイバケーブルの角度を変えた状態で示す配置詳細図（１）である。 支圧板貫挿孔内周面の凹溝内に配置された光ファイバケーブルの角度を変えた状態で示す配置詳細図（２）である。 支圧板貫挿孔内周面の凹溝内に配置された光ファイバケーブルの角度を変えた状態で示す配置詳細図（３）である。

１ グランドアンカー
２ 地中
３ アンカー体
４ 地上面
５ アンカー頭部
６ 引張り部
７ 支圧板
８ 貫挿孔
９ 光ファイバセンサ
１０ 光ファイバケーブル
１１ 凹溝

Claims (5)

1. 地中に埋設されるアンカー体と、地上に突出するアンカー頭部と、前記アンカー体と前記アンカー頭部とを連結する引張り部とを有し、アンカー頭部と地上面との間には支圧板を介在させてなるグランドアンカーを備え、
   前記支圧板には、前記引張り部が貫挿する貫挿孔が設けられ、該貫挿孔の内周面には、ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルが
   下り勾配あるいは上り勾配をなして螺旋状に配置され、
   前記ＦＢＧ光ファイバセンサによって前記支圧板の圧縮歪みの違いを検知可能とした、
   ことを特徴とする定着体の残存緊張力評価装置。
   
2. 前記支圧板は、ＦＲＰ製で形成した、
   ことを特徴とする請求項１記載の定着体の残存緊張力評価装置。
   
3. 前記貫挿孔の内周面に螺旋状の凹溝を形成し、該凹溝内に前記ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルを収納してなる、
   ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の定着体の残存緊張力評価装置。
   
4. 前記ＦＢＧ光ファイバセンサが設けられた光ファイバケーブルによる支圧板の圧縮歪みの違い検知は、前記支圧板の貫挿孔内周面に２回線以上の光ファイバケーブルの回線を配置して検知する、
   ことを特徴とする請求項１、請求項２または請求項３記載の定着体の残存緊張力評価装置。
   
5. 前記ＦＢＧ光ファイバセンサは前記凹溝内に複数個配置され、複数個のＦＢＧ光ファイバセンサで検知された支圧板の圧縮歪み値を平均化し、支圧板に生じる歪みを平均的歪みとして計測する、
   ことを特徴とする請求項３記載の定着体の残存緊張力評価装置。
   

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