JP7018626B2 - Pressure receiving structure - Google Patents
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Description
本発明は、法面の崩壊または地滑りの発生を防止するために法面に設置される受圧構造体に関する。 The present invention relates to a pressure receiving structure installed on a slope in order to prevent the slope from collapsing or the occurrence of a landslide.
法面の崩壊または地滑りの発生を防止するための構造体として、法面上に受圧板を設置し、受圧板によって法面を押さえ込む受圧構造体が広く採用されている（例えば、特許文献１参照。）
詳細には、法面には、滑り線を越えて岩盤にまで達する採掘穴が形成されており、受圧板には、貫通孔が形成されている。貫通孔および採掘穴にアンカが配置されており、アンカの引張り強さを利用して受圧板によって法面が押さえ込まれ、地滑り活動力に対抗している。
As a structure for preventing the collapse of the slope or the occurrence of landslide, a pressure receiving structure in which a pressure receiving plate is installed on the slope and the slope is pressed by the pressure receiving plate is widely adopted (see, for example, Patent Document 1). .)
Specifically, a mining hole is formed on the slope to reach the bedrock beyond the sliding line, and a through hole is formed in the pressure receiving plate. Anchors are placed in the through holes and mining holes, and the slope is pressed by the pressure receiving plate using the tensile strength of the anchors to counter the landslide activity.
しかしながら、受圧構造体を設置した後にアンカが正常に機能しているかどうかは外観から判断できない。そのため、一般的にリフトオフ試験によってアンカの健全性評価指標である残存緊張力が評価されているが、コストが高く簡単に行うことができなかった。 However, it cannot be determined from the appearance whether the anchor is functioning normally after the pressure receiving structure is installed. Therefore, although the residual tension, which is an anchor soundness evaluation index, is generally evaluated by a lift-off test, the cost is high and it cannot be easily performed.
本発明は、簡易に検査を行うことが可能な受圧構造体を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a pressure receiving structure that can be easily inspected.
第１の発明に係る受圧構造体は、法面に設置される受圧構造体であって、本体部と、アンカと、支圧部と、固定部と、応力測定部と、を備える。本体部は、法面側に配置される。アンカは、本体部の内部を貫通するようにして配置される。支圧部は、本体部の上方に配置されアンカからの圧力を受ける。固定部は、支圧部の上方に配置されアンカを固定する。応力測定部は、固定部と支圧部との間に配置される。応力測定部は、降伏応力が１００ＭＰａ以上の金属材料で形成されている。応力測定部は、表面粗度がＲａ１００以下でありＸ線分析を可能とする分析部を少なくとも一部に有する。応力測定部は、平均結晶粒径が１～３０μｍである。 The pressure receiving structure according to the first invention is a pressure receiving structure installed on a slope, and includes a main body portion, an anchor, a pressure bearing portion, a fixing portion, and a stress measuring portion. The main body is arranged on the slope side. The anchor is arranged so as to penetrate the inside of the main body. The pressure bearing portion is arranged above the main body portion and receives the pressure from the anchor. The fixing portion is arranged above the bearing portion to fix the anchor. The stress measuring section is arranged between the fixing section and the bearing section. The stress measuring unit is made of a metal material having a yield stress of 100 MPa or more. The stress measuring unit has at least a part of an analysis unit having a surface roughness of Ra100 or less and enabling X-ray analysis. The stress measuring unit has an average crystal grain size of 1 to 30 μm.
ここで、アンカ力（数１００ｋＮ）より設定される所定の降伏点を有する金属より構成される応力測定部の弾性変形領域においてＸ線回折を用いることによって、歪みの状態からアンカの応力状況を特定できる。 Here, by using X-ray diffraction in the elastic deformation region of the stress measuring unit composed of a metal having a predetermined yield point set by the anchor force (several 100 kN), the stress state of the anchor is specified from the strain state. can.
すなわち、アンカの引張り力によって圧縮応力が応力測定部に作用し応力測定部に歪みが生じ、この歪みをＸ線回折で検出することによって、間接的にアンカの残存緊張力を評価することができる。 That is, the tensile force of the anchor causes compressive stress to act on the stress measuring section, causing strain in the stress measuring section, and by detecting this strain by X-ray diffraction, the residual tension force of the anchor can be indirectly evaluated. ..
このため、リフトオフ試験を用いずに簡易にアンカの応力状況を特定することができる。 Therefore, the stress state of the anchor can be easily specified without using the lift-off test.
また、固定部と支圧部の間に応力測定部が設けられており、応力測定部の位置が明確であるため、測定ターゲットを決め易く測定し易い。 Further, since the stress measuring part is provided between the fixed part and the bearing part and the position of the stress measuring part is clear, it is easy to determine the measurement target and measure.
応力測定部の全体が固定部によって支圧部に押し付けられているため、負担する応力の絶対値が大きくなり、測定精度を高めることができる。 Since the entire stress measuring portion is pressed against the bearing portion by the fixing portion, the absolute value of the stress to be borne becomes large, and the measurement accuracy can be improved.
上方に固定部が設けられ且つ下方に支圧部が設けられているため、応力測定部に水が溜まらず腐食し難い。 Since the fixing portion is provided above and the pressure bearing portion is provided below, water does not collect in the stress measuring portion and it is difficult to corrode.
応力測定部の結晶粒径の平均が１～３０μｍであることにより、より適切に残存緊張力を評価し、アンカの応力状況を特定することができる。 Since the average crystal grain size of the stress measuring unit is 1 to 30 μm, the residual tension force can be evaluated more appropriately and the stress state of the anchor can be specified.
第２の発明に係る受圧構造体は、第１の発明に係る受圧構造体であって、応力測定部は、柱状である。アンカの長手方向に対して垂直な応力測定部の断面積と応力測定部の弾性限界応力の積は、長手方向に対して垂直なアンカの断面積とアンカの弾性限界応力との積以上である。 The pressure-receiving structure according to the second invention is the pressure-receiving structure according to the first invention, and the stress measuring unit is columnar. The product of the cross-sectional area of the stress measuring part perpendicular to the longitudinal direction of the anchor and the elastic limit stress of the stress measuring part is greater than or equal to the product of the cross-sectional area of the anchor perpendicular to the longitudinal direction and the elastic limit stress of the anchor. ..
このような関係を有するような形状と材料によって応力測定部を設計することができる。 The stress measuring unit can be designed with a shape and a material having such a relationship.
第３の発明に係る受圧構造体は、第１または第２の発明に係る受圧構造体であって、応力測定部は、２つ以上の部材によって形成されており、アンカの側方から着脱可能である。 The pressure-receiving structure according to the third invention is the pressure-receiving structure according to the first or second invention, and the stress measuring unit is formed of two or more members and is removable from the side of the anchor. Is.
これにより、応力測定部の交換をする場合、もしくは受圧構造体に後付する場合に作業を行い易くすることができる。 This makes it easier to perform the work when the stress measuring unit is replaced or when it is retrofitted to the pressure receiving structure.
本発明によれば、簡易に検査を行うことが可能な受圧構造体を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a pressure receiving structure that can be easily inspected.
本発明の受圧構造体について図面を参照しながら説明する。
（受圧構造体１の概要）
図１は、本発明に係る実施の形態の受圧構造体１を示す斜視図である。図２（ａ）は、図１のＡＡ´間の矢示断面図であり、法面に設置した状態を示す図である。
The pressure receiving structure of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Outline of pressure receiving structure 1)
FIG. 1 is a perspective view showing a
本実施の形態の受圧構造体１は、図１に示すように、主に受圧板２と、アンカ３と、支圧板４と、ナット部材５（固定部の一例）と、応力測定部６と、を備える。
As shown in FIG. 1, the
受圧板２は、図２（ａ）に示すように、傾斜地の法面１０に設置される。受圧板２には、貫通孔が形成されている。アンカ３は、受圧板２の貫通孔を介して法面１０に挿し込まれている。
As shown in FIG. 2A, the
支圧板４は、受圧板２の上面に載置されており、アンカ３に挿通されている。応力測定部６は、支圧板４の上面４ｓに載置されており、アンカ３の応力状況の検査が行われる。ナット部材５は、応力測定部６の上面６ｂに配置されており、アンカ３に螺合し、上方から応力測定部６を介して支圧板４を受圧板２に押え付ける。
The
（受圧板２）
受圧板２は、第１受圧部材２１と、第２受圧部材２２とを有する。図３は、受圧板２の分解図である。
(Pressure receiving plate 2)
The
第１受圧部材２１は、図２（ａ）に示すように、法面１０に接触して配置される。第１受圧部材２１は、図３に示すように、底板２１１と、枠体２１２と、補強部材２１３と、鉄筋コンクリート部材２１４と、天板２１５と、を有する。
As shown in FIG. 2A, the first
底板２１１は、矩形の板状部材であって法面１０に載置される。また、底板２１１は、ガラス長繊維強化プラスチック発砲体（Ｆｉｂｅｒ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ Ｆｏａｍｅｄ Ｕｒｅｔｈａｎｅ：ＦＦＵ、以下ＦＦＵと呼ぶ。）によって形成されている。
The
枠体２１２は、４辺の棒状部材がつながって形成された平面視において矩形状の部材であり、ＦＦＵから形成されている。枠体２１２は、対向且つ並行して配置された２つの辺からなる組を２組有する。枠体２１２は、底板２１１の上側に配置されている。補強部材２１３は、２つの棒状部材２１３ｂ、２１３ｃが互いに垂直に交わって形成されており、枠体２１２の内側に配置されている。補強部材２１３は、ＦＦＵによって形成されている。棒状部材２１３ｂは、枠体２１２の一方の組の２辺の中央に、その２辺と平行に配置されている。棒状部材２１３ｃは、枠体２１２の他方の組の２辺の中央に、その２辺と平行に配置されている。補強部材２１３によって枠体２１２の内側の空間は４つの直方体状の空間に区切られている。補強部材２１３の棒状部材２１３ｂと棒状部材２１３ｃが交わる部分には、上下方向に貫通孔２１３ａが形成されている。なお、図には示していないが、底板２１１にも、貫通孔２１３ａに対応する位置に貫通孔２１１ａ（図２（ａ）参照）が形成されている。
The
鉄筋コンクリート部材２１４は、４つの直方体状に空間のそれぞれに配置されている。鉄筋コンクリート部材２１４は、格子状に配置された鉄筋部材の周囲にモルタルまたはコンクリートが充填されることによって形成されている。
The reinforced
天板２１５は、矩形の板状部材であって、ＦＦＵによって形成されている。天板２１５は、枠体２１２の上側に配置される。天板２１５の外形は、枠体２１２の外形と一致するように形成されている。また、天板２１５には、貫通孔２１３ａに対応する位置に、貫通孔２１５ａが形成されている。
The
第２受圧部材２２は、平面視において十字形状であって、ＦＦＵによって形成されている。第２受圧部材２２は、側面視において端から中央に向かって高さが高くなるように階段状に形成されている。第２受圧部材２２は、その中央部分に、上下方向に貫通孔２２ａが形成されている。第２受圧部材２２は、第１積層部２２１と、第２積層部２２２と、受圧ヘッド２２３とを有する。下から順に、第１積層部２２１、第２積層部２２２、および受圧ヘッド２２３の順に積層されており、貫通孔２２ａは、受圧ヘッド２２３、第１積層部２２１、および第２積層部２２２を貫いて形成されている。
The second
第１積層部２２１は、平面視において十字形状に形成された板状部材である。第１積層部２２１は、貫通孔２２ａが形成されている中央部分から４方向に板状部材が突出した形状である。第１積層部２２１は、天板２１５上に配置されている。
The first
第２積層部２２２は、平面視において十字形状に形成された板状部材である。第２積層部２２２は、第１積層部２２１の十字形状と対応するように第１積層部２２１の上側に配置されている。第２積層部２２２は、第１積層部２２１と同様の形状であるが、貫通孔２２ａが形成されている中央部分から板状部材が突出している長さが第１積層部２２１よりも短く形成されている。
The second
受圧ヘッド２２３は、矩形の板状の部材であり、第２積層部２２２の中央部の上側に配置されている。受圧ヘッド２２３は、第１積層部２２１の中央部分と第２積層部２２２の中央部分と同様の形状である。
The
受圧板２の貫通孔２ａは、図２（ａ）に示すように、底板２１１の貫通孔２１１ａ、補強部材２１３の貫通孔２１３ａ、天板２１５の貫通孔２１５ａ、第２受圧部材２２の貫通孔２２ａから形成されている。
As shown in FIG. 2A, the through
（アンカ３）
法面１０には、図２（ａ）に示すように、滑り線１１を越えて岩盤１２に達する採掘穴１３が形成されている。アンカ３は、受圧板２の貫通孔２ａを介して採掘穴１３に挿通されている。アンカ３の地中側の端は、セメント等のグラウト材１４によって固定されている。アンカ３の受圧板２側の端には、ネジ加工が施されている。このネジ加工の部分に、後述するナット部材５が螺合されている。
(Anchor 3)
As shown in FIG. 2A, the
（支圧板４、ナット部材５、応力測定部６）
支圧板４は、金属材料で形成されており、図１および図２（ａ）に示すように、受圧板２の上面に載置されている。詳しくは、支圧板４は、受圧板２の受圧ヘッド２２３の上面に配置されている。支圧板４には、図２に示すように、貫通孔２２ａに対応する位置に貫通孔４ａが形成されている。支圧板４の貫通孔４ａには、アンカ３が挿通している。
(
The
応力測定部６は、支圧板４の上面４ｓに載置されている。応力測定部６は、外形が円柱状であり、その底面が支圧板４の上面４ｓに接触し、その軸が支圧板４の上面４ｓ（法面１０ともいえる）に対して略垂直になるように配置されている。応力測定部６には、貫通孔４ａに対応する位置に貫通孔６ａが形成されている。応力測定部６の貫通孔６ａには、アンカ３が挿通している。応力測定部６は、その軸がアンカ３の長手方向に沿うように配置されているともいえる。
The
ナット部材５は、応力測定部６の上面６ｂに配置されている。ナット部材５は、アンカ３の上端のネジ加工の部分に螺合されている。ナット部材５を締めることによって、支圧板４は上方からナット部材５によって応力測定部６を介して受圧板２に押えつけられ、受圧板２は法面１０を押え込む。
The
応力測定部６は、降伏応力が１００ＭＰａ以上の金属材料で形成されている。ナット部材５による応力測定部６の締め付け力は、応力測定部６の変形が弾性変形領域以内となる大きさに設定されている。また、応力測定部６の平均結晶粒径は１μｍ以上３０μｍ以内であることが好ましい。
The
なお、応力測定部６は、降伏応力が５００ＭＰａ以上の金属材料で形成されている方がより好ましい。降伏強度に関して、Ｐｂが５ＭＰａであり、Ａｌが６０～８０Ｐａ、真鍮が２００～３００Ｐａ、鉄が３００～４００Ｐａであるため、支圧板４としては、真鍮、鉄を主とする金属板が好ましい。
It is more preferable that the
応力測定部６の圧縮応力は、２３０～１１００ｋＮ程度であり、最大２０００ｋＮである。
The compressive stress of the
応力測定部６は、図１に示すように、Ｘ線による分析を可能とする分析部６１を有している。分析部６１は、応力測定部６の側面６ｓに形成されたＸ線によって分析される領域であり、表面粗度がＲａ１００以下に形成されている。図では、分かり易くするために分析部６１にハッチングが施されている。
As shown in FIG. 1, the
また、Ｒａ１００は、測定可能下限であり、１００よりも大きい場合には回折像が乱れ、算出応力値にばらつきが生じることが想定される。 Further, Ra100 is the lower limit of measurement, and if it is larger than 100, it is assumed that the diffraction image is disturbed and the calculated stress value varies.
応力測定部６のアンカ３の長手方向に対して垂直な方向に沿った断面積Ｓ１（図２の矢印Ａ１参照）と応力測定部６の弾性限界応力σ１との積が、アンカ３の長手方向に対して垂直な方向（矢印Ａ２参照）に沿った断面積Ｓ２（図２の点線参照）とアンカ３の弾性限界応力σ２との積以上となる方が好ましい。すなわち、Ｓ１×σ１≧Ｓ２×σ２を満たすように応力測定部６が形成される方が好ましい。
The product of the cross-sectional area S1 (see arrow A1 in FIG. 2) along the direction perpendicular to the longitudinal direction of the
図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢＢ´間の矢示断面図である。図２（ｂ）に応力測定部６の断面（左斜め上方から右斜め下方へのハッチング部分）と、アンカ３の断面（右斜め上方から左斜め下方へのハッチング部分）が示されている。 FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line between BB'in FIG. 2A. FIG. 2B shows a cross section of the stress measuring unit 6 (hatched portion from diagonally upper left to diagonally lower right) and a cross section of the anchor 3 (hatched portion from diagonally upper right to diagonally lower left).
応力測定部６のアンカ３の長手方向に対して垂直な方向とは、法面１０や支圧板４に対して平行な方向のことである。なお、応力測定部６の断面積Ｓ１は、貫通孔６ａの部分を除いたドーナツ形状の部分の断面積である。
The direction perpendicular to the longitudinal direction of the
応力測定部６の材質としては、Ｓ４５Ｃ、ＳＭ４９０Ａ、ＳＭ４９０Ｂ、ＳＴＫ４９０等を挙げることができる。
Examples of the material of the
応力測定部６を形成する金属としてＳ４５Ｃを用いる場合は、弾性限界（降伏点）σ１は３４５Ｎ／ｍｍ２であり、アンカ３の断面積Ｓ２を例えば１２５６ｍｍ２(φ４０ｍｍ)とし、最大２０００ｋＮの荷重がかかると想定すると、断面積Ｓ１は約５７９７ｍｍ２必要となる。この場合、軸を含む断面積は、例えば７０５３ｍｍ２となるため、応力測定部６の上面６ｂおよび下面の円形状の半径は約９５ｍｍに設定される。
When S45C is used as the metal forming the
また、応力測定部６を形成する金属としてＳＭ４９０Ａ,ＳＭ４９０Ｂを用いる場合は、弾性限界（降伏点）σ１は５００Ｎ/ｍｍ2であり、アンカ３の断面積Ｓ２を例えば１２５６ｍｍ２ (φ４０ｍｍ)とし、最大２０００ＫＮの荷重がかかると想定すると、断面積Ｓ１は約４０００mm2必要となる。この場合、軸を含む断面積は、例えば５２５６ｍｍ2となるため、応力測定部６の上面６ｂおよび下面の円形状の半径は約８２ｍｍに設定される。
When SM490A and SM490B are used as the metal forming the
上述では、最大荷重に基づいて、応力測定部６を所定の材質で形成する場合の断面積を求めているが、上記式Ｓ１×σ１≧Ｓ２×σ２を満たすように応力測定部６の断面積を求めても良い。なお、アンカ３の材質としては、弾性限界応力が４０ＧＰａのＰＣ鋼、弾性限界応力が２ＧＰａのＣＦＣＣ（ＣＦＲＰ）等を用いることができる。
In the above, the cross-sectional area when the
なお、応力測定部６の断面積Ｓ１と応力測定部６を形成する金属の弾性率Ｅ１との積が、アンカ３の断面積Ｓ２とアンカ３を形成する金属の弾性率Ｅ２の積以上となる方がより好ましい。
The product of the cross-sectional area S1 of the
また、アンカ３が、より線によって形成されている場合には、上記Ｓ２は各線の断面積と本数の積によって表すことができる。
Further, when the
（Ｘ線応力測定）
図４は、本実施の形態の受圧構造体１の応力測定部６の分析部６１に対してＸ線応力測定を行っている状態を示す側面模式図である。
(X-ray stress measurement)
FIG. 4 is a schematic side view showing a state in which X-ray stress measurement is performed on the
例えば、図４に示すように、Ｘ線応力測定装置７が応力測定部６の側方に配置され、応力測定部６の分析部６１に入射角θでＸ線が照射される。θは、周方向における分析部６１の接線に対して垂直であり、且つ水平な直線Ｌからの角度である。
For example, as shown in FIG. 4, the X-ray
これによって、分析部４１の結晶構造に従ってデバイ環が形成される。すなわち、アンカ３に螺合しているナット部材５によって、応力測定部６が押さえつけられて応力が発生しているため、応力測定部６の結晶構造に歪みが生じる。この結晶構造の歪みにより、Ｘ線の照射によって形成されるデバイ環に歪みが生じる。
As a result, a device ring is formed according to the crystal structure of the analysis unit 41. That is, since the
このようにアンカ３によって応力測定部６に応力が生じた状態のデバイ環と、応力測定部６に応力が生じていない状態（非載荷状態）でのデバイ環を比較することによって、応力測定部６に生じる応力が推定される。
By comparing the device ring in the state where the
この応力測定部６に生じる応力に基づいて、間接的にアンカ３が正常に機能しているかを判断することができる。すなわち、デバイ環の歪みが小さく、応力測定部６に生じる応力が非常に小さい場合には、アンカ３が例えば腐食により途切れ、アンカ３による引張り力がほとんど機能していないと判断できる。
Based on the stress generated in the
次に、応力測定部６を形成する金属材料の種類や粒径がＸ線回折による応力推定精度に与える影響について、実施例に基づいて説明する。
Next, the influence of the type and particle size of the metal material forming the
（実施例）
本実施例では、図５に示す解析モデルを用いて応力についての検討を行った。図５に示すモデルの受圧構造体１０１では、上記実施の形態で説明した受圧構造体１と異なり、ナット部材５と応力測定部６の間に、ワッシャ８および押圧部材９が設けられている。押圧部材９は、円筒状であって、応力測定部６の上側に配置されている。押圧部材９の外径は応力測定部６の外径よりも大きく、押圧部材９は、応力測定部６の上面６ｂ全体を覆っている。ワッシャ８は、ナット部材５と押圧部材９の間に設けられている。押圧部材９は、ナット部材５の締め付けにより、応力測定部６を押圧する。
(Example)
In this example, the stress was examined using the analysis model shown in FIG. In the
また、第２受圧部材１２２は、上記実施の形態の第２受圧部材２２と異なり、直方体形状として示されている。
Further, the second
このような構成の受圧構造体１に対して鉛直下方向に向かって緊張力を導入した。緊張力は、単位がｋＮであり、Ｆ１００ｋＮ～１５００ｋＮの間を１００ｋＮ刻みで導入できる。
A tension force was introduced in the vertically downward direction with respect to the
応力測定部６は、ＳＴＫ４９０で形成された鋼管形状であり、外径６０．５ｍｍに設定されている。また、鋼管形状の厚さ(Ｔ)は、２．３ｍｍと４．５ｍｍの２種類に設定され、鋼管形状の高さ(Ｈ)は１５０ｍｍと２５０ｍｍの２種類に設定されている。また、ＳＡＴ４９０の引張り強さは４９０Ｎ／ｍｍ２であり、降伏点（または耐力）は３１５Ｎ／ｍｍ２以上である。
The
測定箇所は、２箇所あり、第１測定箇所Ｍ１では、ナット部材５の下端から支圧板４の上端までＺ軸方向応力の抽出を行った。第２測定箇所Ｍ２では、鋼管中央においてＸ、Ｙ、Ｚ軸方向における応力の抽出を行った。
There are two measurement points, and at the first measurement point M1, the stress in the Z-axis direction was extracted from the lower end of the
図６（ａ）、（ｂ）は、応力測定部６の鋼管形状が高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)２．３ｍｍであり、６００ｋＮの緊張力を導入した場合の第１測定箇所Ｍ１および第２測定箇所Ｍ２におけるＺ軸方向の応力を示すグラフである。図６（ａ）は、第２測定箇所Ｍ２におけるＺ軸方向の応力を示す図である。図６（ａ）では、横軸がθ(ｄｉｇ)を示し、縦軸がＺ軸方向における応力（ＭＰａ）を示しており、応力測定部６の上下方向の略中央において周方向に沿って複数個所で応力が測定されている。図６（ｂ）は第１測定箇所Ｍ１におけるＺ軸方向における応力(ＭＰａ)を示す図である。図６（ｂ）では、横軸がＺ軸方向における応力を示し、縦軸が応力測定部６の下端からの距離（ｍｍ）を示しており、応力測定部６の上下方向に沿って複数個所で応力が測定されている。
6 (a) and 6 (b) show that the steel pipe shape of the
図７（ａ）は、６００ｋＮの緊張力を導入した際の第１測定箇所Ｍ１におけるＺ軸方向の応力を示す図である。図７（ｂ）は、１２００ｋＮの緊張力を導入した際の第１測定箇所Ｍ１におけるＺ軸方向の応力を示す図である。図７（ａ）および図７（ｂ）には、４種類の鋼管形状における応力が示されており、□が高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)２．３ｍｍの鋼管形状における応力を示し、×が高さ(Ｈ)２５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)２．３ｍｍの鋼管形状における応力を示し、＊が高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)４．５ｍｍの鋼管形状における応力を示し、○が高さ(Ｈ)２５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)４．５ｍｍの鋼管形状における応力を示す。 FIG. 7A is a diagram showing stress in the Z-axis direction at the first measurement point M1 when a tension force of 600 kN is introduced. FIG. 7B is a diagram showing stress in the Z-axis direction at the first measurement point M1 when a tension force of 1200 kN is introduced. FIGS. 7 (a) and 7 (b) show stresses in four types of steel pipe shapes, in which □ indicates stresses in steel pipe shapes having a height (H) of 150 mm and a thickness (T) of 2.3 mm. Indicated, x indicates the stress in the steel pipe shape having a height (H) of 250 mm and the thickness (T) of 2.3 mm, and * indicates the stress in the steel pipe shape having a height (H) of 150 mm and a thickness of 4.5 mm. Shown, ◯ indicates a stress in a steel pipe shape having a height (H) of 250 mm and a thickness (T) of 4.5 mm.
図７（ａ）および図７（ｂ）に示すように、応力測定部６の長さはＺ軸方向の応力に対してあまり影響を与えないことがわかる。また、厚みが大きいほうが、Ｚ軸方向に生じる応力の絶対値が小さくなることがわかる。
As shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b), it can be seen that the length of the
図８は、上記図７（ａ）および図７（ｂ）を１つのグラフにまとめた図である。図８に示すように、厚さ(Ｔ)４．５ｍｍで６００ｋＮの緊張力を導入した場合と、厚さ(Ｔ)２．３ｍｍで１２００ｋＮの緊張力を導入した場合のグラフが重なっており、同程度の応力が生じていることがわかる。 FIG. 8 is a diagram in which the above FIGS. 7 (a) and 7 (b) are combined into one graph. As shown in FIG. 8, the graphs of the case where a tension force of 600 kN is introduced at a thickness (T) of 4.5 mm and the case of introducing a tension force of 1200 kN at a thickness (T) of 2.3 mm overlap. It can be seen that the same degree of stress is generated.
図９は、導入した緊張力に対してＺ軸方向に生じる応力を示す図である。図９には、図７（ａ）および図７（ｂ）で示した４種類の鋼管形状に生じる応力が示されている。図９に示すように、導入する緊張力に対して、応力測定部６に生じるＺ軸方向における応力は比例しているといえる。
FIG. 9 is a diagram showing stress generated in the Z-axis direction with respect to the introduced tension force. FIG. 9 shows the stress generated in the four types of steel pipe shapes shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b). As shown in FIG. 9, it can be said that the stress generated in the
図１０は、板厚（Ｔ）に対するＺ軸方向応力を示す図である。図１０に示すグラフでは、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)２．３ｍｍの鋼管形状と、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)４．５ｍｍの鋼管形状と、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)１．５ｍｍの鋼管形状と、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)３．０ｍｍの鋼管形状と、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)６．０ｍｍの鋼管形状におけるデータが示されている。また、５種類の鋼管形状に対して６００ｋＮと１２００ｋＮの緊張力を導入した場合のＺ軸方向に生じる応力の値が示されており、上側の折れ線が１２００ｋＮのデータを示し、下側の折れ線が６００ｋＮのデータを示す。 FIG. 10 is a diagram showing stress in the Z-axis direction with respect to the plate thickness (T). In the graph shown in FIG. 10, a steel pipe shape having a height (H) of 150 mm and a thickness (T) of 2.3 mm, a steel pipe shape having a height (H) of 150 mm and a thickness of 4.5 mm, and a height ( H) 150 mm, thickness (T) 1.5 mm steel pipe shape, height (H) 150 mm, thickness (T) 3.0 mm steel pipe shape, height (H) 150 mm, thickness (T) 6 Data for a 0.0 mm steel pipe shape are shown. In addition, the values of stress generated in the Z-axis direction when tension forces of 600 kN and 1200 kN are introduced for five types of steel pipe shapes are shown, the upper polygonal line shows the data of 1200 kN, and the lower polygonal line shows the data. The data of 600 kN is shown.
また、図１０の下側に示す表は、高さ(Ｈ)１５０ｍｍ、厚さ(Ｔ)６．０ｍｍの鋼管形状に対する他の鋼管形状のＺ軸方向応力の割合を示す。 Further, the table shown on the lower side of FIG. 10 shows the ratio of the stress in the Z-axis direction of other steel pipe shapes to the steel pipe shape having a height (H) of 150 mm and a thickness (T) of 6.0 mm.
以上より、応力測定部６である鋼管のＺ軸方向に生じる応力は、鋼管の下端から、その高さにおける４０％～８０％の範囲においてほぼ一定の値となる。
From the above, the stress generated in the Z-axis direction of the steel pipe of the
また、応力測定部６である鋼管の高さ５０％位置における鉛直方向に生じる応力が弾性領域、塑性領域に関わらず一定の大きさで増加する。
Further, the stress generated in the vertical direction at the
また、応力測定部６である鋼管の板厚と鉛直方向に生じる応力の大きさは概ね反比例の関係になっている。
Further, the plate thickness of the steel pipe of the
また、応力測定部６である鋼管の高さが変化しても効果に作用する鉛直方向に生じる応力は殆ど変化しないことがわかる。
Further, it can be seen that even if the height of the steel pipe of the
（特徴等）
（１）
本実施の形態の受圧構造体１は、法面１０に設置される受圧構造体であって、受圧板２（本体部の一例）と、アンカ３と、支圧板４（支圧部の一例）と、ナット部材５（固定部の一例）と、応力測定部６と、を備える。受圧板２は、法面１０側に配置される。アンカ３は、受圧板２の内部を貫通するようにして配置される。支圧板４は、受圧板２の上方に配置されアンカ３からの圧力を受ける。ナット部材５（固定部の一例）は、支圧板４の上方に配置されアンカ３を固定する。応力測定部６は、ナット部材５と支圧板４との間に配置される。応力測定部６は、降伏応力が１００ＭＰａ以上の金属材料で形成されている。応力測定部６は、表面粗度がＲａ１００以下でありＸ線分析を可能とする分析部６１を少なくとも一部に有する。
(Characteristics, etc.)
(1)
The
ここで、アンカ力（数１００ｋＮ）より設定される所定の降伏点を有する金属より構成される応力測定部６の弾性変形領域においてＸ線回折を用いることによって、歪みの状態からアンカの応力状況を特定できる。
Here, by using X-ray diffraction in the elastic deformation region of the
すなわち、アンカ３の引張り力によってナット部材５を介して圧縮応力が応力測定部６に作用し応力測定部６に歪みが生じ、この歪みをＸ線回折で検出することによって、間接的にアンカ３の残存緊張力を評価することができる。
That is, the tensile force of the
このため、リフトオフ試験を用いずに簡易にアンカの応力状況を特定することができる。 Therefore, the stress state of the anchor can be easily specified without using the lift-off test.
また、ナット部材５と支圧板４の間に応力測定部６が設けられており、応力測定部６の位置が明確であるため、測定ターゲットを決め易く測定し易い。
Further, since the
応力測定部６の全体がナット部材５によって支圧板４に押し付けられているため、負担する応力の絶対値が大きくなり、測定精度を高めることができる。
Since the entire
上方にナット部材５が設けられ且つ下方に支圧板４が設けられているため、応力測定部６に水が溜まらず腐食し難い。
Since the
（２）
本実施の形態の受圧構造体１は、応力測定部６は、平均結晶粒径が１～３０μｍである。
(2)
In the
応力測定部６の結晶粒径の平均が１～３０μｍであることにより、より適切に残存緊張力を評価し、アンカ３の応力状況を特定することができる。
Since the average crystal grain size of the
（３）
本実施の形態の受圧構造体１は、応力測定部６は、柱状である。アンカ３の長手方向に対して垂直な応力測定部６の断面積Ｓ１と応力測定部６の弾性限界応力σ１の積は、長手方向に対して垂直なアンカ３の断面積Ｓ２とアンカ３の弾性限界応力σ２との積以上である。
(3)
In the
このような関係を有するような形状と材料によって応力測定部６を設計することができる。
The
＜他の実施の形態＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
<Other embodiments>
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention.
（Ａ）
上記実施の形態では、応力測定部６は１つの部材であるが、２つの部材から形成されて、アンカ３の側方から取り付け可能であってもよい。
(A)
In the above embodiment, the
図１１（ａ）は、２つの部材から形成された応力測定部６０を用いた受圧構造体１０２を示す側面模式図である。図１１（ａ）では、ナット部材５およびワッシャ８を省略している。図１１（ａ）に示すように、応力測定部６０は、第１部材６１０と、第２部材６２０を有しており、第１部材６１０と第２部材６２０が互いに嵌合して形成されている。図１１（ｂ）は、第１部材６１０の平面図であり、図１１（ｃ）は第２部材６２０の平面図である。また、図１２（ａ）は、第１部材６１０の斜視図であり、図１２（ｂ）は、第２部材６２０の斜視図である。
FIG. 11A is a schematic side view showing a
第１部材６１０は、本体部６１１と嵌合部６１２とを有する。本体部６１１は直方体形状であり、対向する上面６１１ａおよび底面６１１ｂを有する。
The
嵌合部６１２は、本体部６１１の１つの側面６１１ｃから突出した第１嵌合部材６１３と、第１嵌合部材６１３の先端から底面６１１ｂ側に向かって形成された第２嵌合部材６１４および第３嵌合部材６１６とを有する。
The
第１嵌合部材６１３は、その上面６１３ａが上面６１１ａと同一面上に配置されるよう形成されている。第１嵌合部材６１３の先端中央部には、上面６１３ａから底面６１３ｂまで切り欠き６１５が形成されている。第２嵌合部材６１４と第３嵌合部材６１６は、第１嵌合部材６２３の先端の切り欠き６２５の両側から上面６１１ａに対して垂直に形成されており、本体部６１１の側面６１１ｃと所定間隔が設けられている。第２嵌合部材６１４と第３嵌合部材６１６は、切り欠き６１５を挟むように配置されている。切り欠き６１５の本体部６１１側の縁は半円形状に形成されており、その半径はアンカ３の半径と略一致している。
The first
第２部材６２０は、第１部材６１０と同じ形状であり、第１部材６１０と比べて上面と底面が逆に配置されている。
The
第２部材６２０は、本体部６２１と嵌合部６２２とを有する。本体部６２１は直方体形状であり、対向する上面６２１ａおよび底面６２１ｂを有する。
The
嵌合部６２２は、本体部６２１の１つの側面６２１ｃから突出した第１嵌合部材６２３と、第１嵌合部材６２３の先端から上面６２１ａ側に向かって形成された第２嵌合部材６２４および第３嵌合部材６２６とを有する。
The
第１嵌合部材６２３は、その底面６２３ｂが底面６２１ｂと同一面上に配置されるよう形成されている。第１嵌合部材６２３の先端中央部には、その上面６２３ａから底面６２３ｂまで切り欠き６２５が形成されている。第２嵌合部材６２４と第３嵌合部材６２６は、第１嵌合部材６２３の先端の切り欠き６２５の両側から底面６２３ｂに対して垂直に形成されており、本体部６２１の側面６２１ｃと所定間隔が設けられている。第２嵌合部材６２４と第３嵌合部材６２６は、切り欠き６２５を挟むように配置されている。切り欠き６２５の本体部６２１側の縁は半円形状に形成されており、その半径はアンカ３の半径と略一致している。
The first
次に、応力測定部６０をアンカ３に取り付ける動作について説明する。
図１３は、応力測定部６０が配置されていない受圧構造体１０２を示す図である。図１３に示す状態から、ナット部材５を緩めることにより、図１４に示すように、ナット部材５、ワッシャ８および押圧部材９が支圧板４から離間される。
Next, the operation of attaching the
FIG. 13 is a diagram showing a
次に、図１５（ａ）に示すように、第２部材６２０が、押圧部材９と支圧板４の間に配置される。詳しくは、第２部材６２０は、切り欠き６２５内にアンカ３が配置され、その底面６２１ｂが支圧板４に接触するように押圧部材９と支圧板４の間に配置される。
Next, as shown in FIG. 15A, the
そして、第１部材６１０が、アンカ３が切り欠き６１５に挿入されるように、第２部材６２０と押圧部材９の間に挿入される（矢印Ａ参照）。このとき、第１部材６１０は、その上面６１１ａが押圧部材９に対向するように挿入される。
Then, the
第１部材６１０を挿入した後、図１５（ｂ）に示すように、第１部材６１０が下方に移動される（矢印Ｂ参照）。これによって、図１５（ｃ）に示すように、第１部材６１０の第２嵌合部材６１４が、第２部材６２０の本体部６２１と第２嵌合部材６２４の間に挿入され、第１部材６１０の第３嵌合部材６１６が、第２部材６２０の本体部６２１と第３嵌合部材６２６の間に挿入される。また、第２部材６２０の第２嵌合部材６２４が、第１部材６１０の本体部６１１と第２嵌合部材６１４の間に挿入され、第２部材６２０の第３嵌合部材６２６が、第１部材６１０の本体部６１１と第３嵌合部材６１６の間に挿入される。
After inserting the
次に、ナット部材５を締めることによって、図１１（ａ）に示すように、押圧部材９で応力測定部６０を支圧板４に押圧する。
Next, by tightening the
以上のように、ナット部材５、ワッシャ８および押圧部材９をアンカ３から完全に取り外すことなく、受圧構造体１０２に応力測定部６０を取り付けることが可能となる。
As described above, the
上記では、受圧構造体１０２に応力測定部６０を後付する場合について説明したが、応力測定部６０を取り付けた後に、ナット部材５による締結を緩めることによって、応力測定部６０を交換してもよい。
In the above, the case where the
なお、応力測定部６０は、上述したように２つの部材から形成されているが、３つ以上の部材で形成されていてもよく、要するに、アンカ３の側方（支圧板４と平行な方向ともいえる）からアンカ３に着脱可能な構成であればよい。
The
（Ｂ）
上記実施の形態では、応力測定部６の表面粗さＲａが１００以下である領域である分析部６１は、外部環境に露出されているが、Ｘ線による測定を行うとき以外は、被覆部材によって覆われていても良い。
(B)
In the above embodiment, the
このように被覆部材で分析部６１を覆っていることにより、風雨等の経年劣化から分析部６１を適切に保護できるため、より正確にアンカ３の応力状況を特定することができる。
By covering the
（Ｃ）
上記実施の形態では、応力測定部６の一部に分析部６１が設けられているが、一部に限らなくてもよく、応力測定部６の表面のうちいずれの部分が表面粗度がＲａ１００以下の分析部６１であってもよい。また、応力測定部６の表面全体が、表面粗度がＲａ１００以下の分析部６１であってもよい。
(C)
In the above embodiment, the
（Ｄ）
上記実施の形態では、図１および図２に示すように、固定部の一例であるナット部材５は、応力測定部６の上面６ｂの全体を覆っていないが、応力測定部６の上面６ｂの全体を覆っていても良い。
(D)
In the above embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the
また、図５に示す実施例のように、ナット部材５と応力測定部６の間に他の部材（図５では押圧部材９）が設けられていてもよい。他の部材は、図５に示すように応力測定部６の上面６ｂの全体を覆っていても良いし、応力測定部６の上面６ｂの全体を覆っていなくてもよい。
Further, as in the embodiment shown in FIG. 5, another member (pressing
（Ｅ）
上記実施の形態では、応力測定部６は、断面の外形が円形状の柱状体であるが、断面の外形が円形状に限らなくてもよく、正方形や、六角形であってもよく、形状が限定されるものではない。
(E)
In the above embodiment, the
（Ｆ）
上記実施の形態では、応力測定部６は、一つの部材で形成されているが、２つの部材で形成されていてもよい。例えば、応力測定部６が、その軸を含む平面で分かれた２つの部材で構成されていてもよい。この場合、アンカ３を引っ張った状態で、２つの部材を左右（アンカ３の長手方向に垂直な方向）からアンカ３を挟むように配置することができる。
(F)
In the above embodiment, the
（Ｇ）
上記実施の形態では、固定部の一例としてナット部材５が用いられているが、これに限らなくてもよく、溶接や接着等によってアンカ３に固定される部材が用いられてもよい。
(G)
In the above embodiment, the
（Ｈ）
上記実施の形態では、底板２１１、枠体２１２、補強部材２１３、および第２受圧部材２２は、ＦＦＵから形成されているが、ＦＦＵに限らなくても良く、コンクリートで形成されていてもよい。
(H)
In the above embodiment, the
また、鉄筋コンクリート部材２１４は、鉄筋が挿入されておらず、コンクリートだけで形成されていてもよい。
Further, the reinforced
（Ｉ）
上記実施の形態では、第２受圧部材２２が平面視において十字形状に形成されているが、これに限られるものではない。例えば、第２受圧部材２２の第１積層部２２１および第２積層部２２２が矩形状であって、上方からみて、天板２１５、第１積層部２２１、第２積層部２２２、受圧ヘッド２２３の順に外形が段々と小さくなるように形成されていてもよい。
(I)
In the above embodiment, the second
本発明の受圧構造体は、簡易に検査を行うことが可能な効果を有し、例えば切土法面安定化に用いられるグランドアンカなどに広く適用可能である。 The pressure receiving structure of the present invention has an effect that can be easily inspected, and is widely applicable to, for example, a ground anchor used for stabilizing a cut slope.
１ ：受圧構造体
２ ：受圧板（本体部の一例）
２ａ ：貫通孔
３ ：アンカ
４ ：支圧板
４ａ ：貫通孔
４ｓ ：上面
５ ：ナット部材（固定部の一例）
６ ：応力測定部
７ ：Ｘ線応力測定装置
１０ ：法面
１１ ：滑り線
１２ ：岩盤
１３ ：採掘穴
１４ ：グラウト材
２１ ：第１受圧部材
２２ ：第２受圧部材
２２ａ ：貫通孔
６１ ：分析部
２１１ ：底板
２１１ａ ：貫通孔
２１２ ：枠体
２１３ ：補強部材
２１３ａ ：貫通孔
２１３ｂ ：棒状部材
２１３ｃ ：棒状部材
２１４ ：鉄筋コンクリート部材
２１５ ：天板
２１５ａ ：貫通孔
２２１ ：第１積層部
２２２ ：第２積層部
２２３ ：受圧ヘッド
1: Pressure receiving structure 2: Pressure receiving plate (an example of the main body)
2a: Through hole 3: Anchor 4: Support plate 4a: Through
6: Stress measuring unit 7: X-ray stress measuring device 10: Slope 11: Sliding line 12: Bedrock 13: Mining hole 14: Grout material 21: First pressure receiving member 22: Second
Claims (3)
前記法面側に配置される本体部と、
前記本体部の内部を貫通するようにして配置されるアンカと、
前記本体部の上方に配置され前記アンカからの圧力を受ける支圧部と、
前記支圧部の上方に配置され前記アンカを固定する固定部と、
前記固定部と前記支圧部との間に配置される応力測定部と、を備え、
前記応力測定部は、降伏応力が１００ＭＰａ以上の金属材料で形成され、
前記応力測定部は、表面粗度がＲａ１００以下でありＸ線分析を可能とする分析部を少なくとも一部に有し、
前記応力測定部は、平均結晶粒径が１～３０μｍである、
受圧構造体。 It is a pressure receiving structure installed on the slope.
The main body arranged on the slope side and
An anchor arranged so as to penetrate the inside of the main body,
A pressure bearing portion located above the main body and receiving pressure from the anchor,
A fixing portion arranged above the bearing portion and fixing the anchor, and a fixing portion
A stress measuring unit arranged between the fixed unit and the pressure bearing unit is provided.
The stress measuring unit is made of a metal material having a yield stress of 100 MPa or more.
The stress measuring unit has at least a part of an analysis unit having a surface roughness of Ra100 or less and enabling X-ray analysis.
The stress measuring unit has an average crystal grain size of 1 to 30 μm.
Pressure receiving structure.
前記アンカの長手方向に対して垂直な前記応力測定部の断面積と前記応力測定部の弾性限界応力の積は、前記長手方向に対して垂直な前記アンカの断面積と前記アンカの弾性限界応力との積以上である、
請求項１に記載の受圧構造体。 The stress measuring unit is columnar and has a columnar shape.
The product of the cross-sectional area of the stress measuring section perpendicular to the longitudinal direction of the anchor and the elastic limit stress of the stress measuring section is the cross-sectional area of the anchor perpendicular to the longitudinal direction and the elastic limit stress of the anchor. Is more than the product of
The pressure receiving structure according to claim 1 .
前記アンカの側方から着脱可能である、
請求項１または２に記載の受圧構造体。 The stress measuring unit is formed of two or more members.
Detachable from the side of the anchor,
The pressure receiving structure according to claim 1 or 2 .
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