JP7429525B2

JP7429525B2 - アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材及びその固定方法

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Publication number: JP7429525B2
Application number: JP2019221618A
Authority: JP
Inventors: 健鎌田
Original assignee: 前田製管株式会社
Priority date: 2019-12-06
Filing date: 2019-12-06
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2039-12-06
Also published as: JP2021092032A

Description

本発明は、砂防ダムなどの水利構造物において、摩耗が激しい部位又は既設水利構造物の摩耗を受けた箇所の補修などに使用する、アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材及びその固定方法に関する。

河川や排水路からの取水または河床安定を目的とした水利構造物として、取水堰、砂防ダム及び床止め工などがある。これら水利構造物の堰体及びエプロン部の表面は、他の箇所に比較して早くから摩耗しやすいが、その主な原因としては、砂礫の流下に伴うエロージョンや、水のキャビテーションなどの作用が挙げられる。

特に我が国の河川は、諸外国に比して急勾配であるため水流が速く、水利構造物の堰体ないしエプロン部の表面の損耗進行が著しいものとなりやすく、水利構造物の供用後短期間で補修が必要となるといった問題がある。また、砂防ダムのような越流落差の大きな場所では、エプロン部が水と共に落下する石類によって滝つぼ状に抉られてしまうという問題がある。

こうした問題点を解決する方法として、特許３９９７１８０号公報においては、水たたきにプレキャストコンクリート部材を配置し、下地コンクリートにケミカルアンカー（登録商標）等でアンカーボルトを定着させ、プレキャストコンクリート部材に埋設した金属製の受け枠とその受け枠に収容した座金を介して、アンカーボルトにナットを螺合することでプレキャストコンクリート部材をアンカーボルトに固定することができるとともに、プレキャストコンクリート部材と下地コンクリートの間隙にグラウト材を注入することで、プレキャストコンクリート部材と下地コンクリートとを一体化することができる固定構造を提案している。

この固定構造によれば、工場で生産され、よく管理された質の高いプレキャストコンクリート部材を直ちに現場へ設置できるとともに、養生期間を設ける必要が無いといったなどの多くの利点が存在する。

また、設置するプレキャストコンクリート部材の下面と、プレキャストコンクリート部材の設置位置の下地コンクリートまたは水利構造物の摩耗部をはつった下地コンクリートとの間隙に充填されるグラウト材とが付着しないように、プレキャストコンクリート部材の下面に付着防止手段を備えているため、交換が容易であるという利点も有する。

特許３９９７１８０号公報

しかし、プレキャストコンクリート部材の下面においてグラウト材の付着を伴わない場合、プレキャストコンクリート部材と下地コンクリートとの一体性は、アンカーボルトへの固定にのみ依存している状態といえる。よって、上記従来技術は、受け枠に設置され長穴が形成された座金を介して、アンカーボルトにナットを螺合することで下地コンクリートにプレキャストコンクリート部材を固定する構造であるため、長穴の形成により座金の耐力が低下し、プレキャストコンクリート部材に対する揚圧力や流水圧による座金の変形が懸念され、最悪の場合にはプレキャストコンクリート部材が流失してしまう可能性も考えられる。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、アンカーボルトへ固定可能であるとともにグラウト材を注入可能な構造を有し、設計上及び実験上優れた耐力を備え、十分な固定性能を確保しうる固定構造部材である、アンカー固定金具を備えるプレキャストコンクリート部材及びその固定方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本願の請求項１に係る発明は、本体部に形成されたアンカーボルト取付孔内にアンカー固定金具が設置されたプレキャストコンクリート部材であって、前記本体部の面積の１ｍ ² 毎に前記アンカー固定金具が少なくとも２個以上配置されているとともに、前記本体部の前後及び左右に前記アンカー固定金具が均等な個数配置され、前記アンカー固定金具は、受け枠と、該受け枠内に収容可能な固定プレートと、該固定プレート上に設置する座金とを有し、前記受け枠は円環状の底壁と、該底壁の周縁から起立する略円筒状の側壁を有し、前記固定プレートは、略円形状の板状部材であって前記受け枠内において自在に回動可能であり、下地コンクリートに固定したアンカーボルトの頭部を挿通させる略円形状のアンカーボルト固定孔とグラウト材を注入するためのグラウト注入孔を有し、前記固定プレートの中心を挟んで前記アンカーボルト固定孔が形成された位置と反対側の位置に前記グラウト注入孔が形成され、前記固定プレート上の前記アンカーボルト固定孔が形成された位置に前記座金が設置され、設計流水圧Ｐと前記固定プレートの前記アンカーボルト固定孔周りの耐力Ｐｔ ₃ が下記式（１）を満たし、前記設計流水圧Ｐが下記式（２）から、前記固定プレートの前記アンカーボルト固定孔周りの前記耐力Ｐｔ ₃ が下記式（３）からそれぞれ求められることを特徴とする。

（数１）
Ｐ／Ｂ＜Ｐｔ ₃ ・・・・（１）
（数２）
Ｐ＝Ｋ・ｖ ² ・Ａ・・・・（２）
（数３）
Ｐｔ ₃ ＝（１６・Ｍ ₁ ・ｃ）／（ａ ² ・(１+ν)）・・・・（３）
（但し、式（１）中、Ｂは前記本体部における前記アンカー固定金具の配置個数を表し、式（２）中、Ｋは形状係数、ｖは設計流速、Ａは前記本体部の面積を表し、式（３）中、Ｍ ₁ は前記固定プレートの抵抗モーメント、ｃは前記座金の外径、ａは前記受け枠孔の半径、νは前記固定プレートの材料のポアソン比を表す。）

また、請求項２に係る発明は、前記本体部の面積の１ｍ²毎に前記アンカー固定金具が少なくとも３個以上配置されている場合であって、前記受け枠孔の半径ａが35～50mm、前記固定プレートの厚さｔが6～9mm、前記座金の外径ｃが24～37mm、前記固定プレートがSS400材またはSS490材で形成され、前記受け枠及び前記座金が金属製であることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部の前後方向及び左右方向において、前記アンカー固定金具が等間隔で直線状または千鳥状に複数配置されていることを特徴とする。

また、請求項４に係る発明は、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部の四隅付近に段差調整手段を有することを特徴とする。

また、請求項５に係る発明は、請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のプレキャストコンクリート部材に関する固定方法であって、前記受け枠内に収容された前記固定プレートを回動させて下地コンクリートに固定したアンカーボルトの頭部を前記アンカーボルト固定孔及び前記座金に挿通し突出せしめるとともに、前記アンカーボルトにナットを螺合して締結し、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部と下地コンクリートとの間隙に前記固定プレートの前記グラウト注入孔からグラウト材を注入し、該グラウト材を注入した前記グラウト注入孔を有する前記固定プレートの周囲に配置された前記固定プレートの前記グラウト注入孔から溢れ出るまで前記グラウト材を注入することを特徴とする。

また、請求項６に係る発明は、下地コンクリートに固定したアンカーボルトの上端が、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部に埋設された主筋より上方に位置するように前記プレキャストコンクリート部材を固定することを特徴とする。

本願の請求項１に係る発明によれば、固定プレートにおいて、その中心を挟んでアンカーボルト固定孔が形成された位置と反対側の位置にグラウト注入孔が形成されているため、固定プレートの耐力を保持したままプレキャストコンクリート部材の本体部と下地コンクリートの間隙にグラウト材を注入可能な構造となっている。

また、アンカー固定金具がプレキャストコンクリート部材の本体部の面積の１ｍ²毎に少なくとも２箇所以上に配置され、本体部の前後及び左右に均等な個数配置された構造であるため、プレキャストコンクリート部材に作用する揚圧力や流水圧を本体部に配置された複数のアンカー固定金具によってバランス良く分散して支持することができる。そのため、固定プレートや受け枠の変形や損傷が抑えられ、固定プレートのアンカーボルトからの抜け出しを防止でき、プレキャストコンクリート部材を下地コンクリートに確実に固定しておくことができる。

また、アンカーボルトに固定していないアンカー固定金具がある場合には、そのアンカー固定金具における固定プレートのアンカーボルト固定孔を利用して、プレキャストコンクリート部材の本体部と下地コンクリートの間隙にグラウト材を注入することができる。

また、アンカーボルト固定孔周りの耐力Ｐｔ₃及び設計流水圧Ｐを、上記式（１）の条件を満たす数値に設定することにより、プレキャストコンクリート部材に対する揚圧力や流水圧等の外力により固定プレートが変形・破損することを確実に防止するとともに、プレキャストコンクリート部材の流失を防止することができる。

また、上記式（２）及び（３）中の形状係数Ｋ等の変数の値を具体的に設定することで、設計流速ｖにおける設計流水圧Ｐ及びアンカーボルト固定孔周りの耐力Ｐｔ₃を計算により求めることができるとともに、上記式（１）を用いることでプレキャストコンクリート部材が流失する可能性があるか否か判断を容易に行う事ができる。

また、本願の請求項２に係る発明によれば、本体部の面積の１ｍ²毎にアンカー固定金具の配置個数を少なくとも３個とした場合において、アンカー固定金具の受け枠孔の半径ａ等の数値範囲を限定することで、プレキャストコンクリート部材に対する揚圧力や流水圧等の外力により固定プレートが変形・破損することを確実に防止することができるとともに、プレキャストコンクリート部材の流失を防止することができる。

また、本願の請求項３に係る発明によれば、プレキャストコンクリート部材の本体部の前後方向及び左右方向において、アンカー固定具が等間隔で複数配置されている構造であるため、プレキャストコンクリート部材に作用する揚圧力や流水圧を本体部に配置された複数のアンカー固定金具によって略均等に分散して支持することができる。そのため、固定プレートや受け枠の変形や損傷がより抑えられ、固定プレートのアンカーボルトからの抜け出しを防止できるため、プレキャストコンクリート部材を下地コンクリートにより確実に固定しておくことができる。

そして、プレキャストコンクリート部材の本体部と下地コンクリートの間隙に固定プレートのグラウト注入孔からグラウト材を注入する際に、そのグラウト材を注入するグラウト注入孔を有する固定プレートの周囲に配置された複数の固定プレートのグラウト注入孔から、グラウト材がまんべんなく行き渡っているか否かの注入状態を確認することができる。

また、本願の請求項４に係る発明によれば、本体部の四隅付近に段差調整手段を有する構造であるため、プレキャストコンクリート部材の四隅の高さを、設置する下地コンクリートの凹凸状況に応じて自在に調整することができるため、施工面を水平に保つことができる。その他、アンカーボルトの長さを調節することで一定のアンカー定着長さを確保することもできるため、プレキャストコンクリート部材を下地コンクリートにより確実に固定しておくことができる。

また、本願の請求項５に係る発明によれば、下地コンクリートにアンカーボルト及びアンカー固定金具を介してプレキャストコンクリート部材を固定するとともに、プレキャストコンクリート部材の本体部と下地コンクリートの間隙に、固定プレートのグラウト注入孔からグラウト材を注入する固定方法であるため、プレキャストコンクリート部材を下地コンクリートに容易かつ確実に固定することができる。

また、プレキャストコンクリート部材の本体部と下地コンクリートの間隙に、あるアンカー固定金具の固定プレートのグラウト注入孔からグラウト材を注入する際に、その固定プレートの周囲に配置された複数の固定プレートのグラウト注入孔から溢れ出るまでグラウト材を注入することで、グラウト材の注入不足を防止し、プレキャストコンクリート部材と下地コンクリートとの間隙を埋めて一体性（密着性）を確保し、プレキャストコンクリート部材を下地コンクリートに安定した状態で固定しておくことができる。更には、プレキャストコンクリート部材同士の目地部からの水流の侵入を防ぐことができる。

また、本願の請求項６に係る発明によれば、下地コンクリートに固定したアンカーボルトの上端が、プレキャストコンクリート部材の本体部に埋設された主筋より上方に位置した状態でプレキャストコンクリート部材を固定する固定方法であるため、プレキャストコンクリート部材の敷設後、流水等によって本体部が摩耗した場合に、埋設された主筋が露出する前にアンカーボルト上端が露出する状態となるため、アンカーボルト上端の露出によってプレキャストコンクリート部材の交換時期を察知することができる。

本発明に係るアンカー固定金具の受け枠の平面図（ａ）とそのI－Ｉ線矢視断面図（ｂ）である。本発明に係るアンカー固定金具の固定プレートの平面図（ａ）とそのII－II線矢視断面図（ｂ）である。本発明に係るアンカー固定金具の分解斜視図（ａ）と組立て斜視図（ｂ）である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の平面図である。図４のIII－III線矢視断面図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の固定構造を示す部分拡大断面図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材をアンカーボルトへ固定する際の固定部分の部分拡大断面図である。図７の平面図（ａ）及び下地コンクリートの縦鉄筋や横鉄筋が固定プレートのアンカーボルト固定孔の真上に位置した場合の固定状態を示す平面図（ｂ）である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の固定状態を示す部分拡大断面図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の高さ調整時の状態を示す部分拡大断面図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の高さ調整後の状態を示す部分拡大断面図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材の設置後の状態を示す部分拡大断面図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の受け枠孔の半径ａが44mmで固定プレートの厚さｔが4.5mm場合の変数計算における、座金の外径ｃと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の受け枠孔の半径ａが44mmで固定プレートの厚さｔが6mm場合の変数計算における、座金の外径ｃと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の受け枠孔の半径ａが44mmで固定プレートの厚さｔが9mm場合の変数計算における、座金の外径ｃと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の固定プレートの厚さｔが4.5mmの場合の変数計算における、受け枠孔半径ａと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の固定プレートの厚さｔが6mmの場合の変数計算における、受け枠孔半径ａと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。プレキャストコンクリート部材に配置した６箇所のアンカー固定金具の固定プレートの厚さｔが9mmの場合の変数計算における、受け枠孔半径ａと固定プレートのアンカーボルト固定孔の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係図である。アンカー固定金具を有するプレキャストコンクリート部材をアンカーボルトへ固定する際の施工手順を示した図である。

以下、本発明に係るアンカー固定金具１を有するプレキャストコンクリート部材である高強度コンクリート製耐摩耗被覆部材（以下「耐摩耗被覆部材」という。）１０及びその固定方法について、図１から図１５に従って説明する。尚、以下では本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図中の１は、アンカー固定金具であって、受け枠２と固定プレート３と座金４を有する。受け枠２は、SS400材やSS490材等の金属製の部材により形成されており、図１（ａ）に示すように、中央に大径の受け枠孔２ｄを有する円環状の底壁２ｂと、その底壁２ｂの周縁から起立する高さの低い略円筒状の側壁２ｃを有する。

３は受け枠２内に収納する略円形状の板状部材であって、SS400材やSS490材等の金属製の部材により形成された固定プレートで、受け枠２内に収納された際に水平面において自在に回動可能となるように、略円筒状の側壁２ｃの内径よりやや小さな外径で形成されている。また、この固定プレート３には、図２（ａ）等に示すように、略円形状のアンカーボルト固定孔５が形成されている。そして、固定プレート３の直径方向において、固定プレート３の中心を挟んでアンカーボルト固定孔５が形成された位置と反対側の位置に、略円形状のグラウト注入孔６が形成されている。このように、アンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６は、固定プレート３においてその耐力をなるべく落とすことなく保持することができる位置関係に形成されている。

尚、本実施形態における固定プレート３のアンカーボルト固定孔５は、図２（ａ）に示すように、固定プレート３の中心からやや周縁寄りの位置（固定プレート３の中心からやや左寄りの位置）に形成されているが、固定プレート３の更に中央寄りの位置に形成されていてもよいし、逆に周縁寄りの位置に形成されていてもよい。

このように、固定プレート３の中心からアンカーボルト固定孔５の位置の距離が異なるパターンの固定プレート３を数種類用意しておくことで、後述するように、下地コンクリート１００に埋設されている縦鉄筋Ｒ及び横鉄筋Ｋを避けて設置したアンカーボルト８に、耐摩耗被覆部材１０を固定する際の対応が可能となる。

また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、固定プレート３の上面のアンカーボルト固定孔５の位置には、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定する際に、固定プレート３におけるアンカーボルト固定孔５の周縁付近が変形するのを防止するための座金４が設置される。

尚、本実施形態における受け枠２は、外径Ｄが114.3mm、高さＨが30mm、厚さＴが4.5mm、受け枠孔２ｄの半径ａが44mm（内径ａ１が88mm）、受け枠２の張出し長さＬが8.65mmで形成されている。また、固定プレート３は、直径ｄが103mm、厚さｔが6mm、アンカーボルト固定孔５の内径Ａ１が18mm、グラウト注入孔６の内径Ａ２が30mmであって、固定プレート３の中心とアンカーボルト固定孔５の中心の距離が20mm、固定プレート３の中心とグラウト注入孔６の中心の距離が28mmとなるように形成されている。

また、アンカーボルト固定孔５の内径Ａ１の大きさは、以下で詳述するアンカーボルト８の呼び径に応じた内径（アンカーボルト８の呼び径に対し2mm程度大きい内径）の大きさになっている。

また、座金４は、JIS規格で定められた一般的に広く流通している平座金（JIS B1256-1978(並丸)）であって、外径ｃが30mm（内径18mm、厚さ3.2mm）のものを使用しているが、外径ｃが30mmであって以下で詳述するアンカーボルト８の呼び径に応じた内径（アンカーボルト８の呼び径に対し約2mm程度大きい内径）を有する座金であれば、上記JIS規格で定められた平座金には限定されない。尚、座金４はステンレス鋼等の金属製の部材で形成されている。

１０は、水利構造物のような損耗の激しい箇所に設置するのに最適な、アンカー固定金具１を有する耐摩耗被覆部材である。この耐摩耗被覆部材１０は、図４に示すように、横長略長方形状である盤状の本体部１１を有し、図５等に示すように、その内部に補強のための鉄筋である主筋１２が埋設されている。また、本体部１１の下面には、後述するグラウト材である高強度無収縮モルタルＦと付着しない塗布膜ないしシートなどの付着防止層１３を形成してもよい。尚、本実施形態における本体部１１の上面の面積Ａは、995mm×1995mmであり、厚さは80mmである。

耐摩耗被覆部材１０の本体部１１には、その上面から下面にかけて貫通するアンカーボルト取付孔１４が、図４に示すように、本体部１１の前方及び後方にそれぞれ横一列に等間隔で３つずつ、計６箇所に形成されている。

全てのアンカーボルト取付孔１４内には、図５等に示すように、受け枠２が埋設され確実に固定されているため、耐摩耗被覆部材１０にアンカー固定金具１を配置することが可能であるとともに、アンカーボルト８に耐摩耗被覆部材１０を固定可能となっている。尚、本実施形態において受け枠２は、その側壁２ｃと耐摩耗被覆部材１０の本体部１１内の主筋１２と溶接等により結合しつつ、耐摩耗被覆部材１０内に埋設することで固定されているが、必ずしも受け枠２が主筋１２に固定されている必要は無い。

アンカー固定金具１は、本体部１１の１ｍ²当たりに少なくとも２箇所以上配置されていることが望ましい。より望ましくは、１ｍ²当たり３箇所以上、６箇所以下である。また、１ｍ²当たり少なくとも１箇所のアンカー固定金具１における固定プレート３に、グラウト注入孔６が形成されていればよく、必ずしもすべてのアンカー固定金具１における固定プレート３にグラウト注入孔６が形成されている必要は無い。

そのため、本実施形態においては、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に配置された６箇所全てのアンカー固定金具１における固定プレート３に、アンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６が形成されている構造としているが、本体部１１の左右方向の中央の２箇所のアンカー固定金具１における固定プレート３にはアンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６が形成されており、その他の本体部１１の四隅のアンカー固定金具１における固定プレート３にはアンカーボルト固定孔５のみが形成されている構造としてもよい。

アンカー固定金具１は、本実施形態においては、本体部１１の前後方向の真ん中を通る中心線を境にして前方及び後方に３つずつ配置されている。また、本体部１１の左右方向の真ん中を通る中心線を境にして左側及び右側に２つずつ配置されている。また、左右方向の真ん中を通る中心線上に、受け枠２の中心が位置するアンカー固定金具１が２つ配置されている。このように、上記２つの中心線上に受け枠２の中心が位置するアンカー固定金具１以外のアンカー固定金具１については、本体部１１の前方及び後方にそれぞれ等しい個数、本体部１１の左側及び右側においてそれぞれ等しい個数が配置されていることが望ましい。尚、本実施形態においては、アンカー固定金具１が本体部１１の前後及び左右において対称位置に配置されているが、上記のように等しい個数が配置されていれば、必ずしも対称位置に配置されていなくてもよい。

アンカー固定金具１を、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に上記のように前後及び左右に等しい個数配置することで、耐摩耗被覆部材１０に作用する揚圧力や流水圧を、本体部１１の前後左右に配置された複数のアンカー固定金具１によってバランス良く分散して支持させることができるとともに、アンカー固定金具１の一つ一つにかかる負荷を均等に近づけることができるため、アンカー固定金具１の受け枠２や固定プレート３の変形や損傷が抑えられ、固定プレート３のアンカーボルト８からの抜け出しを防止することができるとともに、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に確実に固定しておくことができる。

８は下地コンクリート１００に設置するアンカーボルトで、アンカーボルト取付孔１４内に固定されている受け枠２内に収納された固定プレート３のアンカーボルト固定孔５、及びその位置に設置されている座金４からアンカーボルト８の頭部を上方に突出せしめ、Ｍ１６のステンレス製の六角ナット１６を螺合し締め付けることで、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定するためのものである。

尚、本実施形態において使用するアンカーボルト８は、JIS規格で定められた一般的に広く流通しているアンカーボルト（JIS B1220）であって、Ｍ１６×全長200mmの全ねじであるステンレス鋼（SUS304）製のアンカーボルト８（高強度ボルト（強度区分12.9））を使用しているが、Ｍ１６の呼び径と同じ軸部径を有するアンカーボルトであれば、上記JIS規格で定められたアンカーボルトに限定されない。

そして、アンカードリルによって下地コンクリート１００に形成された内径が18mmで深さが約130mm～140mmの穿孔１０１に、接着剤１５が注入されるとともにアンカーボルト８が挿入されることで、下地コンクリート１００に固定される。

上記構造により、下地コンクリート１００に埋設されている縦鉄筋Ｒ及び横鉄筋Ｋを避けてアンカーボルト８を設置した場合であっても、固定プレート３を受け枠２内で回動させることにより（場合によっては固定プレート３を上記の他のパターンのものに交換しつつ回動させることにより）、アンカーボルト固定孔５の位置を移動させてアンカーボルト８の位置に合わせることができる。そのため、アンカーボルト取付孔１４を所定の位置に備えた耐摩耗被覆部材１０であっても、耐摩耗被覆部材１０自体の敷設位置を移動調整する事無く、耐摩耗被覆部材１０をアンカーボルト８に固定することができる。

また、固定プレート３に、アンカーボルト８の頭部を挿通するアンカーボルト固定孔５と、高強度無収縮モルタルＦを注入するグラウト注入孔６をそれぞれ形成する構造であるため、耐摩耗被覆部材１０のアンカーボルト８への固定と高強度無収縮モルタルＦの注入をほぼ同一箇所で行うことができ、作業効率が向上するとともに、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に別途グラウト注入孔６を設ける必要がないため、耐摩耗被覆部材１０の強度における品質の向上を図ることができる。

更には、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に形成された６箇所全てのアンカーボルト取付孔１４には、それぞれアンカー固定金具１が配置されているため、ある固定プレート３のグラウト注入孔６から注入された高強度無収縮モルタルＦが、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面の付着防止層１３と下地コンクリート１００の間隙に十分に行き渡っているか否かを、高強度無収縮モルタルＦを注入したグラウト注入孔６を有する固定プレート３の周囲に配置された複数の固定プレート３のグラウト注入孔６から確認することができる。

また、そのグラウト注入孔６からの高強度無収縮モルタルＦの注入により、耐摩耗被覆部材１０と下地コンクリート１００との密着が十分で、安定した状態で耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定できているか否かの確認をすることもできる。

また、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定する際に、固定に使用していないアンカー固定金具１がある場合には、そのアンカー固定金具１における固定プレート３のアンカーボルト固定孔５を利用して、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１と下地コンクリート１００の間隙に高強度無収縮モルタルＦを注入することもできる。

尚、上記のようにアンカー固定金具１に配置された固定プレート３の一部にだけアンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６が形成され、それ以外の固定プレート３にはアンカーボルト固定孔５のみが形成されグラウト注入孔６が形成されていない場合は、ある固定プレート３のグラウト注入孔６から注入された高強度無収縮モルタルＦが、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面の付着防止層１３と下地コンクリート１００の間隙に十分に行き渡っているか否かを確認することができるとともに、後述するように、受け枠２の内部に高強度無収縮モルタルＦを溢れ出させることのできる通し孔が、固定プレート３に形成されていることが望ましい（図示せず）。

また、本実施形態のように、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に数多くのアンカー固定金具１が配置される場合には、本体部１１の前後方向及び左右方向の間隔がそれぞれ等しくなるように配置されているとともに、直線状（升目状）または千鳥状に配置されていることが望ましい。

アンカー固定金具１の上記配置構造にすることで、あるアンカー固定金具１の固定プレート３のグラウト注入孔６から高強度無収縮モルタルＦを注入する際、その固定プレート３の周囲のある一定範囲内に配置された複数の固定プレート３の全てのグラウト注入孔６及び上記通し孔から高強度無収縮モルタルＦが溢れ出すまで注入することで、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面の付着防止層１３と下地コンクリート１００の間隙における高強度無収縮モルタルＦの注入不足を防止することができるとともに、ある一定範囲内において高強度無収縮モルタルＦが十分行き渡っていることを間接的に確認することができる。

また、高強度無収縮モルタルＦがグラウト注入孔６等から溢れ出すまで注入することで、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面の付着防止層１３と下地コンクリート１００の間隙を隙間なく埋めて一体性（密着性）を確保し、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に安定した状態で固定しておくことができる。また、耐摩耗被覆部材１０同士の目地部からの水流の侵入を防ぐこともできる。

また、耐摩耗被覆部材１０に作用する揚圧力や流水圧を、本体部１１に配置された複数のアンカー固定金具１によってバランス良く分散して支持させることができるとともに、アンカー固定金具１の一つ一つにかかる負荷を略均等にすることができるため、アンカー固定金具１の受け枠２や固定プレート３の変形や損傷がより抑えられ、固定プレート３のアンカーボルト８からの抜け出しを防止することができるとともに、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００により確実に固定しておくことができる。

１８は段差調整ボルト取付孔で、図４に示すように、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の四隅付近であってアンカーボルト取付孔１４と本体部１１の長辺側の周縁との間の位置に１つずつ計４個形成されている。この段差調整ボルト取付孔１８は、図５に示すように、本体部１１の上面から下面の付着防止層１３にかけて貫通する大径部と小径部とから構成されており、小径部の内周には雌ねじを有するインサート１９が埋設されている。

２０は内空断面を有する円筒状の弾性パッキンで、耐摩耗被覆部材１０の下面にあって、段差調整ボルト取付孔１８の周囲にその上端面が固定されており、弾性パッキン２０の下端面には略円形状のプレート２１が装着され、弾性パッキン２０の下端面が密閉された状態となっている。また、２２はインサート１９に予め設置し或いは段差調整時に設置する段差調整ボルトである。上記構成から成る段差調整手段２３は、耐摩耗被覆部材１０をアンカーボルト８へ固定する前の段階で使用する。

また、段差調整を行うことにより、一定のアンカーボルト８の定着長さを確保することができるため、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００により確実に固定しておくことができる。

以下、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０を、特に水利構造物の水たたきを受けるエプロン部にように損耗の著しい箇所への設置する場合の設置方法について説明する（図１５参照）。まず、設置する位置の既設コンクリートの表面をはつって下地コンクリート１００を成形し、成形した下地コンクリート１００の上面に耐摩耗被覆部材１０を、その下面から突出するプレート２１を介して設置する。

次に、設置した各耐摩耗被覆部材１０，１０間及び各耐摩耗被覆部材１０とその周囲の既設コンクリート（下地コンクリート１００）との間の段差調整をそれぞれ行う。この段差調整は、図１０に示すように、耐摩耗被覆部材１０に形成した段差調整ボルト取付孔１８内のインサート１９に予め設置した或いは段差調整時に設置する段差調整ボルト２２を回転させながらインサート１９に螺合し、その先端部を耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面から突出せしめる。この段差調整ボルト２２の先端部が位置するその下方部には、弾性パッキン２０を介してプレート２１が設けられているため、段差調整ボルト２２を回転させ続けることによりその先端部はプレート２１と衝当する。

そして、図１１示すように、耐摩耗被覆部材１０の下面から突出させた段差調整ボルト２２の先端部の高さに応じて耐摩耗被覆部材１０の高さが調整されるが、この段差調整時において段差調整ボルト２２の先端部は、弾性パッキン２０を介したプレート２１により支承されている。そのため、耐摩耗被覆部材１０を設置する下地コンクリート１００の表面に凹凸があり、或いは傾斜している場合でも、確実かつ正確に耐摩耗被覆部材１０の四隅の高さを下地コンクリート１００の凹凸状況に応じて容易に段差調整することができ、耐摩耗被覆部材１０を水平に保つことができるとともに、この段差調整後の状態を安定した状態で保持することができる。

つぎに、段差調整された耐摩耗被覆部材１０の下地コンクリート１００への固定作業を行う。この固定作業は、図７に示すように、アンカーボルト取付孔１４内に固定した受け枠２内において、その大径の受け枠孔２ｄからドリルによって、上記のように下地コンクリート１００に穿孔１０１を穿設し、その穿孔１０１内に接着剤１５を充填してアンカーボルト８を設置し固定する。そして、図７及び図８（ａ）等に示すように、アンカーボルト８の頭部を固定プレート３に形成されたアンカーボルト固定孔５及び座金４に挿通せしめ、アンカーボルト８に六角ナット１６を螺合し締め付けることで、耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定する。

アンカーボルト８の下地コンクリート１００への設置時において、受け枠２の大径の受け枠孔２ｄが、下地コンクリート１００を補強する縦鉄筋Ｒや横鉄筋Ｋの真上に位置する場合もある。その場合には、縦鉄筋Ｒと横鉄筋Ｋを避けた位置に穿孔１０１を穿設し、接着剤１５を充填してアンカーボルト８を設置し固定する。

そして、図８（ｂ）に示すように、受け枠２内に収容した固定プレート３を回動させ、アンカーボルト固定孔５の位置を移動させることで、アンカーボルト８の頭部をアンカーボルト固定孔５及び座金４から突出せしめ、アンカーボルト８に六角ナット１６を螺合し締め付けることで耐摩耗被覆部材１０を下地コンクリート１００に固定する。この場合、段差調整後の耐摩耗被覆部材１０自体の位置をずらすことなく行うことができるので、容易に固定作業を行うことができる。

耐摩耗被覆部材１０の固定後は、固定プレート３に形成されたグラウト注入孔６からグラウト材として高強度無収縮モルタルＦを注入して、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面の付着防止層１３と下地コンクリート１００の間隙に隙間なく充填し、高強度無収縮モルタルＦを介して耐摩耗被覆部材１０と下地コンクリート１００を一体化させる。

このとき、高強度無収縮モルタルＦの注入が不十分となることを防止するため、複数のアンカー固定金具１の固定プレート３のグラウト注入孔６から高強度無収縮モルタルＦを注入する際、全ての固定プレート３のグラウト注入孔６から、図９に示すように、高強度無収縮モルタルＦが受け枠２の内部に溢れ出し、側壁２ｃの上端の高さにくるまで注入する。

注入した高強度無収縮モルタルＦが硬化した後は、図１１の一点鎖線で示すように、段差調整ボルト２２を段差調整ボルト取付孔１８内のインサート１９から取り外す。この段差調整ボルト２２の先端部は弾性パッキン２０及びプレート２１によって周囲が覆われており、高強度無収縮モルタルＦと直接接触していない状態であるため、段差調整ボルト２２をインサート１９から容易に取り外すことができ、取り外した段差調整ボルト２２は再利用が可能となる。尚、段差調整ボルト２２を取り外した後は、インサート１９の上方開口部を塞ぐために、図１２に示すように、シール２４を設けてもよい。

つぎに、図９に示すように、アンカーボルト取付孔１４内の受け枠２の上部に、耐摩耗性と流動性に優れた充填材Ｊ（例えば、耐摩耗性セラミック骨材の入った２液性エポキシ複合材等）を本体部１１の上面の高さまで充填し、アンカーボルト８の頭部を充填材Ｊで覆う。

また、段差調整ボルト取付孔１８内の段差調整ボルト２２を取り外した後に設置したシール２４の上方空間部及び各耐摩耗被覆部材１０，１０間の目地溝内に、充填材Ｊをそれぞれ充填することにより図６及び図１２に示す状態となり、耐摩耗被覆部材１０のアンカーボルト８への固定作業が完了する。

図９には、アンカーボルト８の頭部と本体部１１に埋設されている主筋１２との位置関係が示されており、耐摩耗被覆部材１０の固定後のアンカーボルト８の上端が、本体部１１に埋設されている主筋１２よりも上方に位置するように耐摩耗被覆部材１０が固定されている。従って、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の上面が流水等により均等に摩耗した場合は、主筋１２よりアンカーボルト８の上端が先に現れる構造となっているため、アンカーボルト８の上端の露出によって、耐摩耗被覆部材１０の交換時期を察知することができる。

ところで、河川における災害復旧の基本的な考え方（「美しい山河を守る災害復旧基本方針」（ガイドライン：平成２６年３月３１日改定）国土交通省）によれば、災害復旧では設計流速算定表（Ｂ表）を定めて護岸工法の算定を行うこととなっている。設計流速としては1～8m/sの範囲で例示されているが、例えば河川の護岸コンクリートブロック（練積）では4～8m/sの範囲が適用される。

一方、頭主工のエプロン部のような下地コンクリート１００に、本発明の上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０を設置した場合、その本体部１１の上面には流下水による水圧が作用するが、下地コンクリート１００と耐摩耗被覆部材１０との間隙には上記のように高強度無収縮モルタルＦを隙間なく充填して耐摩耗被覆部材１０と下地コンクリート１００を一体化させるため、下地コンクリート１００には等分布荷重として伝達される。そのため、耐摩耗被覆部材１０には曲げモーメントは発生しない。

また、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面と下地コンクリート１００との間隙への高強度無収縮モルタルＦの充填による一体化により、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面には揚圧力は通常発生しない。

また、耐摩耗被覆部材１０が有する段差調整手段２３により段差調整を行い、耐摩耗被覆部材１０同士の段差等を小さくすることができるため、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の側面への流水圧やキャビテーションの発生を抑えることができる。そのため、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の側面への流水圧は殆ど作用しない。

しかし、近年のゲリラ豪雨による流水の増加や、それにより流れ落ちてくる岩石の衝突等により、下地コンクリート１００や耐摩耗被覆部材１０の本体部１１が破損して、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の下面と下地コンクリート１００との間に空隙が発生するとともに、その空隙に流水が侵入することも考えられる。また、その空隙に浸入した流水の出口が無い場合、その流水により耐摩耗被覆部材１０をめくり上げようとする上向きの力（揚圧力）が作用することが想定される。

そのため、頭主工のエプロン部のような下地コンクリート１００を改修する場合においても、設計流速ｖの適用が必要であり、設計流速ｖが5～7m/sの範囲、一般には設計流速ｖ＝5m/sを適用すれば十分であるが、万全を期するのであれば設計流速ｖ＝7m/sを適用する。従って、以下では主に設計流速ｖが5m/s及び7m/sの場合の設計流水圧Ｐを、耐摩耗被覆部材１０に生じる揚圧力と捉えて安全性を検討する。

設計流水圧Ｐ（kN）は道路橋示方書（Ｉ共通編・平成29年11月・日本道路協会）を参考に、下記式（２）によって求められる。

（数２）
Ｐ＝Ｋ・ｖ²・Ａ・・・・（２）
ここで、Ｋは形状係数（上記実施形態においては耐摩耗被覆部材１０の形状よりＫ＝0.7）、ｖは設計流速（m/s）、Ａは耐摩耗被覆部材１０の流水方向に対する鉛直投影面積（ｍ²）、即ち上記実施形態における本体部１１の上面の面積（0.995m×1.995m≒1.985ｍ²）である。上記式（２）において、設計流速ｖ＝5m/sとすると設計流水圧Ｐ≒34.738kN、設計流速ｖ＝7m/sとすると設計流水圧Ｐ≒68.086kNとなり、上記実施形態においては、耐摩耗被覆部材１０に配置されたアンカー固定金具１の１箇所当たりの負担力はそれぞれ約5.790kN及び約11.348kNとなる。

実際、取水堰（越流部）とエプロン部をモデル化した模型水理実験及び水理解析によって流水圧を確認したところ、いずれの流水圧の値も上記式（２）で求めた設計流水圧Ｐの値よりも小さい値であった。そのため、上記式（２）で求めた設計流水圧の値は、安全性を確保できる値であることが確認できている。また、水流が取水堰を越流した場合に、その水流の挙動について模型水理実験及び水理解析により、上記設計条件が妥当であることも確認できている。

アンカー固定金具１の受け枠２に収納された固定プレート３におけるアンカーボルト固定孔５の周りの耐力をＰｔ₃とすると、Ｐｔ₃は下記式（３）式により求められる。

（数３）
Ｐｔ₃＝（１６・Ｍ₁・ｃ）／（ａ²・(１+ν)）・・・・（３）
ここで、Ｍ₁は固定プレート３の抵抗モーメント（N・mm）、ｃは座金４の外径（mm）、ａは受け枠孔２ｄの半径（mm）、νは固定プレート３の材質のポアソン比である。また、固定プレート３の抵抗モーメントＭ₁は、下記式（４）により求められる。

（数４）
Ｍ₁＝σ₁・Ｚ₁＝σ₁・（ｂ₁ｔ²／６）・・・・（４）
ここで、σ₁は固定プレート３の材料（SS400材またはSS490材）の引張応力度（N/mm²）、Ｚ₁は固定プレート３の断面係数、ｂ₁は固定プレート３のアンカーボルト固定孔５の周長（mm）、ｔは固定プレート３の厚さ（mm）である。

そして、耐摩耗被覆部材１０に配置されたアンカー固定金具１のアンカーボルト固定孔５の周囲の耐力Ｐｔ₃が、設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）または設計流速ｖ＝7m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒68.086kN）を、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に配置されたアンカー固定金具１の配置個数（６箇所）で割った数値を上回れば、即ち下記式（１）を満たす場合には、上記実施形態のように本体部１１の下面に付着防止層１３を形成した場合であっても、固定プレート３が変形・破損することがなく、耐摩耗被覆部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

（数１）
Ｐ／Ｂ＜Ｐｔ₃・・・・（１）
ここで、Ｂは耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に配置されたアンカー固定金具１の配置個数を表す。

図１３－１～図１３－３は、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０において、座金４の外径ｃの大きさと、上記式（１）～（４）を用いた変数計算により求められる固定プレート３のアンカーボルト固定孔５の周囲の耐力Ｐｔ₃との関係について、固定プレート３の材質別（SS400材（黒三角で表示）及びSS490材（黒丸で表示））及び固定プレート３の厚さｔ別に示すとともに、そのアンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃と、設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）または設計流速ｖ＝7m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒68.086kN）を、耐摩耗被覆部材１０に配置されたアンカー固定金具１の配置個数（６箇所）で割った数値Ｐ₅または数値Ｐ₇との関係を示す図である。尚、一般には、アンカーボルト固定孔５の周囲の耐力Ｐｔ₃が、設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）を、耐摩耗被覆部材１０に配置されたアンカー固定金具１の配置個数（６箇所）で割った数値Ｐ₅を上回れば良いものと考えられているため、以下ではその数値を基準として話を進めるものとする。

座金４の外径ｃは、JIS規格で定める平座金（JIS B1256-1978（並丸））の大きさに従って変化させて上記式（１）～（４）を用いた変数計算を行った。また、座金４の外形ｃの変化によりその内径も変化するため、耐摩耗被覆部材１０を固定するために使用するアンカーボルト８の呼び径もそれに応じた大きさ（座金４の内径に対し2mm程度小さい大きさ）として変数計算を行った。また、アンカーボルト固定孔５の内径Ａ１の大きさは、アンカーボルト８の呼び径に応じた内径（アンカーボルト８の呼び径に対し2mm程度大きい内径）の大きさとして上記変数計算を行った。その他のアンカー固定金具１の大きさ等の数値については、上記実施形態に係るアンカー固定金具１の数値と同じとして上記変数計算を行った。

固定プレートの厚さｔが4.5mmのときは、図１３－１に示すように、固定プレート３の材質がSS400材及びSS490材の両方において、座金４の外径ｃがいずれの数値（21mm～39mm）であっても、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、設計流速ｖ＝7m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒68.086kN）をアンカー固定金具１（固定プレート３）の設置個数（６箇所）で割った数値Ｐ₇（≒11.348kN）（以下「数値Ｐ₇」という）を上回ることがない。

これに対し、座金４の外径ｃが37mm以上であるとともに固定プレート３の材質がSS400材のとき、及び座金４の外径ｃが28mm以上であるとともに固定プレート３の材質がSS490材のときは、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）をアンカー固定金具１（固定プレート３）の設置個数（６箇所）で割った数値Ｐ₅（≒5.790kN）（以下「数値Ｐ₅」という）を上回る結果となるため、固定プレート３が変形・破損することなく、耐摩耗被覆部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

一方、固定プレート３の厚さｔが6.0mmのときは、図１３－２に示すように、固定プレート３の材質がSS400材及びSS490材のときにおいて、座金４の外径ｃが21mm以上から、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₅を上回る結果となるため、上記と同様に安全性を確保できる。

また、座金４の外径ｃが30mm以上であるとともに固定プレート３の材質がSS490材のときにおいて、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₇を上回る結果となるため、より安全性を確保できる。

また、固定プレート３の厚さｔが9.0mmのときは、図１３－３に示すように、固定プレート３の材質がSS400材及びSS490材のときにおいて、座金４の外径ｃが21mm以上から、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₇を上回る結果となるため、上記と同様により安全性を確保できる。

上記式（１）～（４）を用いた変数計算の結果により、固定プレート３の厚さｔが6～9mm、受け枠２及び固定プレートの材質をSS400材またはSS490材、座金４の外径ｃが21～39mm、好ましくは24mm～37mmとしたときに、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０を設置する際に確実に安全性を確保することができる。

尚、上記式（３）を用いた変数計算上、座金４の外径ｃが大きくなると、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃も大きくなる一方、固定プレート３と重なる面積が広くなり、座金４の外周縁とグラウト注入孔６の外周縁との距離が近くなる。また、耐摩耗被覆部材１０に揚圧力が生じた際に、アンカーボルト８を介して座金４が下方に引っ張られるため、固定プレート３において座金４の座面圧の生じる面積が広くなる。そのため、固定プレート３の中心部付近に負荷が生じてくることとなるため、固定プレート３の耐久性が損なわれる可能性が生じる。そこで、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０に配置するアンカー固定金具１の固定プレート３に生ずる発生応力度をFEM解析により別途検証したところ、座金４の外径ｃが37mmを超えると、固定プレート３の中心部付近に負荷が集中する結果となった。そのため、好ましい座金４の外径ｃの大きさの上限は37mmとした。

図１４－１～図１４－３は、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０において、受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａの大きさと、上記式（１）～（４）を用いた変数計算により求められる固定プレート３のアンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃との関係について、固定プレート３の材質別（SS400材（黒三角で表示）及びSS490材（黒丸で表示））及び固定プレート３の厚さｔ別に示すとともに、そのアンカーボルト固定孔５の周囲の耐力Ｐｔ₃と、数値Ｐ₇または数値Ｐ₅との関係を示す図である。

尚、受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａの大きさによって、使用できる座金４の外径ｃ及びアンカーボルト８の呼び径が相違する。そこで、上記式（１）～（４）を満たし安全性が確認されている上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０の条件を参考として、受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａ（44mm）と、座金４の外径ｃ（30mm）との寸法の関係を示す下記式（５）を導き出した。そして、上記式（１）～（４）を用いた変数計算等により導き出した、耐摩耗被覆部材１０を設置する際に安全性を確保することができる座金４の外径ｃの適切な数値範囲（24～37mm）を利用し、座金４の外径ｃの数値範囲に対応する受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａの数値範囲を下記式（５）により計算し、その数値範囲を参考に受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａを5mmずつ変化させて、上記式（１）～（４）を用いた変数計算を行い図１４－１～図１４－３を作成した。

（数５）
ａ＝１．４７ｃ・・・・（５）
尚、受け枠２の外径Ｄは、受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａに、受け枠２の底壁２ｂの張出し長さＬ（8.65mm）と、受け枠２の厚さＴ（4.5mm）を加えた数値を2倍することで求めた。また、固定プレート３の直径ｄは、受け枠２の受け枠孔２ｄの半径ａに、受け枠２の底壁２ｂの張出し長さＬ（8.65mm）を加えて2倍した数値（受け枠２の内径）よりも2mm程度小さい設定とした。

また、受け枠孔２ｄの半径ａが50mmの場合は、上記式（５）より本来であれば座金４の外径ｃは34mmのものを使用することとなるが、一般的には34mmはあまり使用されていないため、37mmの座金４を使用して上記式（１）～（４）を用いた変数計算を行った。

その他のアンカー固定金具１の大きさ等の数値については、上記実施形態に係るアンカー固定金具１の数値と同じとして上記変数計算を行った。

固定プレートの厚さｔが4.5mmのときは、図１４－１に示すように、固定プレート３の材質がSS400材及びSS490材の両方において、受け枠孔２ｄの半径ａがいずれの数値（30mm～60mm）であっても、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₇を上回ることがない。

これに対し、受け枠孔２ｄの半径ａが35mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS400材のとき、及び受け枠孔２ｄの半径ａが45mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS490材のときはアンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₅を上回る結果となるため、固定プレート３が変形・破損することなく、耐摩耗部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

一方、固定プレートの厚さｔが6.0mmのときは、図１４－２に示すように、固定プレート３の材質がSS400材及びSS490材の両方において、受け枠孔２ｄの半径ａが50mm以下から、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₅を上回る結果となるため、上記と同様に安全性を確保できる。

また、受け枠孔２ｄの半径ａが45mm以下であるとともに固定プレート３の材質をSS490材とすることで、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₇を上回る結果となるため、上記と同様により安全性を確保できる。

また、固定プレート３の厚さｔが9.0mmのときは、図１４－３に示すように、固定プレート３受け枠孔２ｄの半径ａが50mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS400材のとき、及び固定プレート３受け枠孔２ｄの半径ａが55mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS490材のときはアンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₅を
上回る結果となるため、上記と同様に安全性を確保できる。

また、固定プレート３受け枠孔２ｄの半径ａが45mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS400材のとき、及び固定プレート３受け枠孔２ｄの半径ａが50mm以下であるとともに固定プレート３の材質がSS490材のときは、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₇を上回る結果となるため、上記と同様により安全性を確保できる。

上記式（１）～（５）を用いた変数計算により、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０に配置するアンカー固定金具１において、受け枠２及び固定プレート３がSS400材またはSS490材で形成され、受け枠孔２ｄの半径ａを30～50mm、好ましくは35mm～50mm、固定プレート３の厚さｔを6～9mm、座金４の外径ｃを24～37mmの数値範囲とすることで、頭主工のエプロン部のような基礎部を改修する際に一般的に適用される設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）をアンカー固定金具１（固定プレート３）の配置個数（６箇所）で割った数値Ｐ₅（≒5.790kN）を、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が上回る結果となるため、固定プレート３が変形・破損することなく、耐摩耗部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保することができる。

尚、受け枠孔２ｄの半径ａを小さく（35mm未満）とすると、それに伴い固定プレート３の直径ｄも小さくなるため、固定プレート３におけるグラウト注入孔６（内径Ａ２：30mm）の形成が難しくなり、ひいてはアンカーボルト固定孔５（内径Ａ１：座金４の外径ｃに応じた上記大きさ）の形成も難しくなる。そのため、好ましい受け枠孔２ｄの半径ａの下限を35mmとした。

また、固定プレート３におけるアンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６の位置関係は、受け枠孔２ｄの半径ａが変化しても、上記実施形態の場合と同様に固定プレート３の直径方向において固定プレート３の中心を挟んでアンカーボルト固定孔５とグラウト注入孔６は反対側の位置に形成されているものとした。また、固定プレート３の直径ｄが変化する場合、固定プレート３の中心とアンカーボルト固定孔５及びグラウト注入孔６の中心の距離は、固定プレート３の耐力が損なわれないような距離にするものとし、例えば、上記実施形態における固定プレート３の直径ｄ（113mm）を基準として、それよりも固定プレート３の直径ｄが大きくなる場合には、それに比例して固定プレート３の中心とアンカーボルト固定孔５及びグラウト注入孔６の中心の距離を上記実施形態の距離（20mm及び28mm）よりも長くし、それ（113mm）よりも固定プレート３の直径ｄが小さくなる場合には、それに比例して固定プレート３の中心とアンカーボルト固定孔５及びグラウト注入孔６の中心の距離を上記実施形態の距離よりも短くするものとしてもよい。

アンカー固定金具１において、固定プレート３の厚さｔが4.5mmの場合であって、アンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃が、数値Ｐ₅を下回る場合には、固定プレート３の厚さｔやその材質を変更することで、Ｐｔ ₃ について数値Ｐ₅を容易に上回らせることができ、安全性を確保することができる。

また、設計流速ｖを7m/sとするなど速く設定した場合であっても、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１の上面の面積Ａの１ｍ²毎のアンカー固定金具１の配置個数を増やせば、アンカーボルト固定孔５の周囲の耐力Ｐｔ₃ について、設計流速ｖにおける設計流水圧Ｐをアンカー固定金具１（固定プレート３）の配置個数で割った数値を容易に上回らせることができ、安全性を確保することができる。

しかし、アンカー固定金具１の配置作業の手間及びコスト等を考慮すると、本体部１１の面積Ａの１ｍ²毎の配置個数を少なくとも３箇所以上６箇所以下とすることが現実的であるため、本体部１１におけるアンカー固定金具１の配置個数を６箇所として上記変数計算を行った。

尚、本体部１１の面積Ａの１ｍ²毎の配置個数を２箇所（本体部１１全体で４箇所）とすることも上記変数計算上は可能であるが、その場合は設計流速ｖ＝5m/sにおける数値Ｐ₅は約8.685kNとなり、これを上回るアンカーボルト固定孔５の周りの耐力Ｐｔ₃を有する上記受け枠孔２ｄの半径ａや座金４の外径ｃ等の数値範囲が非常に狭いものとなってしまうため、本体部１１の面積Ａの１ｍ²毎の配置個数を３箇所以上とすることが望ましい。

ところで、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０に揚圧力が生じた場合、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１から受け枠２が抜け出す方向に力が働く。一方、受け枠２は耐摩耗被覆部材１０の製造時に本体部１１からの抜け出し防止のため、上記のように本体部１１の内部の主筋１２に溶接されているため、受け枠２が単独で本体部１１から抜け出す事は考えにくい。

そのため、本体部１１の受け枠２の周囲のコンクリートがコーン状破壊すると考え、そのコーン耐力Ｐｔ ₂（コンクリートのコーン状破壊が生じるまでの耐力）が、数値Ｐ₅を上回っていることが必要となる。そして、コンクリートのコーン耐力Ｐｔ₂は下記式（６）により求められる。

（数６）
Ｐｔ₂＝φ１・Ａｃ・√Ｆｃ・・・・（６）
ここで、φ１は低減係数（上記実施形態においては長期荷重でφ１＝0.4）、Ａｃはコンクリートコーンの有効水平投影面積（mm²）、Ｆｃは耐摩耗被覆部材１０の設計基準強度（90N/mm²）を表す。また、Ａｃは下記式（７）により求められる。

（数７）
Ａｃ＝π・Ｈ・（Ｈ＋Ｄ）・・・・（７）
ここで、Ｈは受け枠２の高さ（30mm）、Ｄは受け枠２の外径（114.3mm）を表す。そのため、受け枠２の側壁２ｃ周りのコンクリートのコーン耐力Ｐｔ₂は、下記式（８）より求められる。

（数８）
Ｐｔ₂＝φ１・π・Ｈ・（Ｈ＋Ｄ）・√Ｆｃ・・・・（８）
ここで、上記式（１）～（５）を用いた変数計算により求められた受け枠孔２ｄの半径ａが35～50mmの場合における受け枠２の外径Ｄの数値範囲を求め、上記式（８）を用いた変数計算を行った。その結果、上記の受け枠２の外径Ｄの数値範囲において、コンクリートのコーン耐力Ｐｔ₂が、数値Ｐ₅のみならず数値Ｐ₇を上回る結果となった。そのため、受け枠孔２ｄの半径ａが35～50mmの場合においては、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１から受け枠２が抜け出すことなく、耐摩耗部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

また、上記実施形態に係る耐摩耗被覆部材１０に揚圧力が生じた場合、固定プレート３を介して受け枠２の底壁２ｂの箇所（張出し箇所）を下方に引っ張る方向に力が働く。そのため、受け枠２の底壁２ｂの耐力Ｐｔ₄が、数値Ｐ₅を上回っていることが必要となる。そして、受け枠２の底壁２ｂの耐力Ｐｔ₄は下記式（９）により求められる。

（数９）
Ｐｔ₄＝Ｍ₂／Ｌ・・・・（９）
ここで、Ｍ₂は受け枠２の底壁２ｂの抵抗モーメント（N・mm）、Ｌは受け枠２の底壁２ｂの張出し長さ（8.65mm）である。また、受け枠２の底壁２ｂの抵抗モーメントＭ₂は下記式（１０）により求められる。

（数１０）
Ｍ₂＝σ₂・Ｚ₂＝σ₂・（ｂ₂Ｔ² ／６）・・・・（１０）
ここで、σ₂は受け枠２の材料（SS400材及びSS490材）の引張応力度（N/mm²）、Ｚ₂は受け枠２の断面係数、ｂ₂は受け枠２の外周長（mm）、Ｔは受け枠２の厚さ（4.5mm）であるため、受け枠２の底壁２ｂの耐力Ｐｔ₄は下記式（１１）により求められる。

（数１１）
Ｐｔ₄＝σ₂・（ｂ₂Ｔ²／６）／Ｌ・・・・（１１）
ここで、上記式（１）～（５）を用いた変数計算により求められた受け枠孔２ｄの半径ａが35～50mmの場合における受け枠２の外周長ｂ₂の数値範囲を求め、上記式（１１）の変数計算を行った。その結果、上記の受け枠２の外周長ｂ₂の数値範囲において、受け枠２の底壁２ｂの耐力Ｐｔ₄が、数値Ｐ₅のみならず数値Ｐ₇を上回る結果となった。そのため、受け枠孔２ｄの半径ａが35～50mmの場合においては、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１に固定された受け枠２から固定プレート３が抜け出すことなく、耐摩耗被覆部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

また、受け枠２の厚さＴは4.5～6mmの数値範囲内で、受け枠２の底壁２ｂの張出し長さＬは6～12mmの数値範囲内で変更をしたとしても、数値Ｐ₅のみならず数値Ｐ₇を上回る結果となり、上記と同様に安全性を確保できる。

また、本実施形態におけるアンカーボルト８についての降伏による許容引張荷重、アンカーボルト８が埋め込まれたコンクリートの破壊による許容引張荷重、アンカーボルト8における接着剤１５の付着破壊による許容引張荷重についても、それぞれ数値Ｐ₅のみならず数値Ｐ₇を上回ることとなるため、耐摩耗被覆部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

また、本実施形態においては、上記コンクリートのコーン耐力Ｐｔ₂を上回ることとなる許容引張荷重を有するアンカーボルト８を使用しているため、耐摩耗被覆部材１０の本体部１１のコンクリートが破壊されるまで耐摩耗被覆部材１０が流失する可能性が無いため安全性を確保できる。

また、上記式（１）～（５）を用いた変数計算より求められた受け枠孔２ｄの半径ａ等の数値範囲においては、耐摩耗被覆部材１０に大きな揚圧力が生じた場合であっても固定プレート３が変形するに先立って、受け枠２や耐摩耗被覆部材１０の本体部１１が変形・破損しないことが実験的に証明されている。

また、摩耗被覆部材１０に、設計流速ｖ＝5m/sにおける設計流水圧Ｐ（≒34.738kN）を超える揚圧力を作用させた場合において、受け枠２内に収容されている固定プレート３に生ずる発生応力度をFEM解析により別途検証したところ、固定プレート３に形成されているグラウト注入孔６には大きな変形が生じない結果となった。

１アンカー固定金具１６六角ナット
２受け枠１８段差調整ボルト取付孔
２ｂ底壁１９インサート
２ｃ側壁２０弾性パッキン
２ｄ受け枠孔２１プレート
３固定プレート２２段差調整ボルト
４座金２３段差調整手段
５アンカーボルト固定孔２４シール
６グラウト注入孔１００下地コンクリート
８アンカーボルト１０１穿孔
１０耐摩耗被覆部材Ｒ縦鉄筋
１１本体部Ｋ横鉄筋
１２主筋Ｆ高強度無収縮モルタル
１３付着防止層Ｊ充填剤
１４アンカーボルト取付孔
１５接着剤

Claims

本体部に形成されたアンカーボルト取付孔内にアンカー固定金具が設置されたプレキャストコンクリート部材であって、前記本体部の面積の１ｍ ² 毎に前記アンカー固定金具が少なくとも２個以上配置されているとともに、前記本体部の前後及び左右に前記アンカー固定金具が均等な個数配置され、前記アンカー固定金具は、受け枠と、該受け枠内に収容可能な固定プレートと、該固定プレート上に設置する座金とを有し、前記受け枠は円環状の底壁と、該底壁の周縁から起立する略円筒状の側壁を有し、前記固定プレートは、略円形状の板状部材であって前記受け枠内において自在に回動可能であり、下地コンクリートに固定したアンカーボルトの頭部を挿通させる略円形状のアンカーボルト固定孔とグラウト材を注入するためのグラウト注入孔を有し、前記固定プレートの中心を挟んで前記アンカーボルト固定孔が形成された位置と反対側の位置に前記グラウト注入孔が形成され、前記固定プレート上の前記アンカーボルト固定孔が形成された位置に前記座金が設置され、設計流水圧Ｐと前記固定プレートの前記アンカーボルト固定孔周りの耐力Ｐｔ ₃ が下記式（１）を満たし、前記設計流水圧Ｐが下記式（２）から、前記固定プレートの前記アンカーボルト固定孔周りの前記耐力Ｐｔ ₃ が下記式（３）からそれぞれ求められることを特徴とするプレキャストコンクリート部材。
（数１）
Ｐ／Ｂ＜Ｐｔ ₃ ・・・・（１）
（数２）
Ｐ＝Ｋ・ｖ ² ・Ａ・・・・（２）
（数３）
Ｐｔ ₃ ＝（１６・Ｍ ₁ ・ｃ）／（ａ ² ・(１+ν)）・・・・（３）
（但し、式（１）中、Ｂは前記本体部における前記アンカー固定金具の配置個数を表し、式（２）中、Ｋは形状係数、ｖは設計流速、Ａは前記本体部の面積を表し、式（３）中、Ｍ ₁ は前記固定プレートの抵抗モーメント、ｃは前記座金の外径、ａは前記受け枠孔の半径、νは前記固定プレートの材料のポアソン比を表す。）
前記本体部の面積の１ｍ²毎に前記アンカー固定金具が少なくとも３個以上配置されている場合であって、前記受け枠孔の半径ａが35～50mm、前記固定プレートの厚さｔが6～9mm、前記座金の外径ｃが24～37mm、前記固定プレートがSS400材またはSS490材で形成され、前記受け枠及び前記座金が金属製であることを特徴とする請求項１に記載のプレキャストコンクリート部材。
前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部の前後方向及び左右方向において、前記アンカー固定金具が等間隔で直線状または千鳥状に複数配置されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプレキャストコンクリート部材。
前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部の四隅付近に段差調整手段を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３に記載のプレキャストコンクリート部材。
請求項１ないし請求項４のうちのいずれか１項に記載のプレキャストコンクリート部材に関する固定方法であって、前記受け枠内に収容された前記固定プレートを回動させて下地コンクリートに固定したアンカーボルトの頭部を前記アンカーボルト固定孔及び前記座金に挿通し突出せしめるとともに、前記アンカーボルトにナットを螺合して締結し、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部と下地コンクリートとの間隙に前記固定プレートの前記グラウト注入孔からグラウト材を注入し、該グラウト材を注入した前記グラウト注入孔を有する前記固定プレートの周囲に配置された前記固定プレートの前記グラウト注入孔から溢れ出るまで前記グラウト材を注入することを特徴とするプレキャストコンクリート部材の固定方法。
下地コンクリートに固定したアンカーボルトの上端が、前記プレキャストコンクリート部材の前記本体部に埋設された主筋より上方に位置するように前記プレキャストコンクリート部材を固定することを特徴とする請求項５に記載のプレキャストコンクリート部材の固定方法。