JPH11181769A - アンカーの免震構造およびその免震工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構造ないし工法でありながら、地震時
であってもアンカー体の破断を防止することができるア
ンカーの免震構造および免震工法を提供する。 【解決手段】 地盤２に埋め込んだアンカー体１０内の
テンドン１２を定着具２１より緊張し、その反力を定着
具より直接又は支圧板２３を介して締付対象物側の台座
２５に伝達させて、テンドンを緊張状態に維持するよう
にした構造であって、定着具２１と台座２５との間、定
着具と支圧板との間又は支圧板と台座２５との間の少な
くとも一箇所に、バネ２６を配設し、地震時における地
盤の変形挙動に伴う地盤と支圧板との間の相対変位を吸
収するように作用しているので、地震時において、地盤
とアンカー体頭部１５との間に相対変位が生じた場合で
あっても、アンカー体１０には大きな荷重が作用するこ
とはない。皿バネ２７は、変形が進んでも荷重が余り変
化しないので、テンドン１２の緊張力をほとんど低下さ
せることなくその破断を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地盤や構造物など
の締付対象物にアンカー体を埋め込み、アンカー体内部
に配設された緊張材としてのテンドンをその外部端に固
定した定着具より緊張し、その反力を該定着具より直接
又は支圧板を介して締付対象物側に伝達させて、テンド
ンを緊張状態に維持するようにしたアンカーの免震構造
および免震工法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、切土のり面などの永久対策工法と
して、アンカー体を地盤に打設するグラウンドアンカー
工法が採用されるケースが増加してきている。また、シ
ートパイルや擁壁にアンカー体を打設する場合もある。

【０００３】このアンカー体は、通常、ＰＣ鋼線やＰＣ
鋼棒などの線状部材から成るテンドンをシース内に入れ
た構成とし、そのアンカー体頭部を除くアンカー作用部
およびアンカー引張り部を地盤側に挿入し、アンカー体
頭部の定着部において、アンカー体頭部におけるテンド
ンの余長部に固定した定着具によりテンドンに緊張力を
与え、その反力を支圧板を通して地盤に伝達し、のり面
などを安定化させるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、地震時
における地盤の変形挙動は、アンカー体の基部が位置す
る地盤の深部よりアンカー体の頭部が位置する地表面部
での変位が大きくなる傾向があり、その結果、締付対象
物とアンカー体頭部との間に相対変位が生じるが、従来
のアンカー構造にあってはアンカー体の軸方向の変位に
対する余裕がないため、アンカー体の定着部と頭部の相
対変位が直接テンドンの緊張力に反映されることとな
る。すなわち、アンカー体を定着している地盤の深部に
比べ、アンカー体頭部となっている地表面部の変位が大
きくなると、テンドンの剛性が非常に高いことから、テ
ンドンには非常に大きな荷重（特に引張力）が作用する
こととなる。

【０００５】アンカー体の設計にあたっては、テンドン
の極限荷重に対して７５％の降伏荷重となるようにテン
ドンの断面形状などが決定されるのが一般である。した
がって、設計荷重の１／０．７５倍以上の荷重がテンド
ンに作用すると、テンドンが破断される。

【０００６】上述したように、大きな地震が発生する
と、設計荷重の１／０．７５倍以上の荷重がテンドンに
作用する惧れがあり、この場合には、テンドンが破断す
る結果となる。実際のところ、過去の地震時において
も、テンドンが破断した事例がいくつか報告されてい
る。

【０００７】そこで、本発明は、上記課題を解決するた
め、アンカー体の設計荷重を大きくすることなく、簡単
な構造ないし工法でありながら、地震時であってもアン
カー体の破断を防止することができるアンカーの免震構
造および免震工法を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。

【０００９】（１）請求項１に記載の発明は、地盤や構
造物などの締付対象物にアンカー体を埋め込み、アンカ
ー体内部に配設された緊張材としてのテンドンをその外
部端に固定した定着具より緊張し、その反力を該定着具
より直接又は支圧板を介して締付対象物側に伝達させ
て、テンドンを緊張状態に維持するようにしたアンカー
の免震構造において、前記定着具と前記締付対象物との
間、前記定着具と支圧板との間、および前記支圧板と前
記締付対象物側との間の少なくとも一箇所に、地震時に
おける前記締付対象物の変形挙動に伴う該締付対象物と
前記定着具ないしは支圧板との間の相対変位を吸収する
弾性部材を配設したことを特徴とするものである。

【００１０】地震時において、締付対象物とアンカー体
頭部との間に相対変位が生じるが、定着具と締付対象物
との間、定着具と支圧板との間、および支圧板と前記締
付対象物側との間の少なくとも一箇所に弾性部材が配設
され、該弾性部材が地震時における締付対象物の変形挙
動に伴う該締付対象物と前記定着具ないしは支圧板との
間の相対変位を吸収するので、アンカー体に大きな荷重
が作用することはなく、もってアンカー体の破断を防止
することができる。

【００１１】かかる作用効果は、上記弾性部材として、
皿バネやコイルバネ、板バネなど任意のスプリング又は
ゴム体などの弾性材料を用いて得ることができる。

【００１２】（２）請求項２に記載の発明は、上記弾性
部材が皿バネから成る構成としたものである。

【００１３】上記したように、地盤などの締付対象物の
地震に伴う変形を弾性部材がアンカー体に作用しないよ
うに吸収するが、この弾性部材の種類としては、アンカ
ーとしての機能を損なわないように、できるだけ変形が
進行してもその緊張力（荷重）が低下しないものがよ
い。

【００１４】皿バネは荷重と変位の関係において変形が
進んでも荷重が余り変化しない範囲を有しており、この
範囲を活用すればアンカー緊張力がほとんど変化しない
ように設定することができる。

【００１５】（３）請求項３に記載の発明は、前記弾性
部材が、複数の皿バネをそれぞれの大径開口部同士また
は小径開口部同士が接するように重ね合わせて成る構成
としたものである。

【００１６】皿バネは１段だけ設けることもできるが、
２個以上を多段に重ねて設けることもでき、そのように
直列数を多くすることにより、変形に追従できる距離を
大きくすることができ、大地震にも容易に対応できる。

【００１７】（４）請求項４に記載の方法発明は、地盤
や構造物などの締付対象物にアンカー体を埋め込み、ア
ンカー体内部に排泄された緊張材としてのテンドンをそ
の外部端に直接又は支圧板を介して定着具を配し、該定
着具と前記締付対象物との間、前記定着具と支圧板との
間、および前記支圧板と前記締付対象物との間の少なく
とも一箇所に、地震時における前記締付対象物の変形挙
動に伴う該締付対象物と前記定着具ないしは支圧板との
間の相対変位を吸収する弾性部材を配設した後、前記テ
ンドンを定着具より緊張し、その反力を該定着具より前
記弾性部材又は該弾性部材および支圧板を介して締付対
象物側に伝達させて、テンドンを緊張状態に維持するこ
とを特徴とするものである。

【００１８】請求項１ないし３に記載した免震構造は、
任意の工法により施工することができるが、この方法発
明によれば、アンカーの免震構造を容易に施工すること
ができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１〜図３は永久土留めアンカー
に適用した実施の形態例を示す。図２に全体を示すアン
カー体１０は、図３に示す切土のり面１の永久対策工法
として地盤２に打設される。図１にそのアンカー体１０
の定着部１１の構造を示す。

【００２０】図１および図２において、アンカー体１０
は、線状部材１３（鋼材）から成るテンドン１２をシー
ス１４内に入れた構成であり、そのアンカー体頭部１５
を除くアンカー引張り部１６、アンカー作用部１７およ
び先端部１８を地盤２側に挿入している。図２の例で
は、アンカー引張り部１６は地盤表面のコンクリート部
３を貫通して地盤２内に延長し、アンカー作用部１７お
よび先端部１８が地盤２中に差し込まれている。なお、
シース１４の内外には、内部グラウト１９および外部グ
ラウト２０が注入されている。

【００２１】アンカー体頭部１５を処理する定着部１１
において、テンドン１２の外部端つまりテンドン１３の
余長部分１３ａには、定着具２１が固定されている。こ
の定着具２１は、テンドン余長部分１３ａを通す穴を有
しており、この穴にテンドン余長部分を通した後、例え
ば穴に楔２２を軸方向外部から差し込むことにより、テ
ンドン余長部分１３ａに固定されるようになっている。

【００２２】また、テンドン１３の余長部分１３ａは、
定着具２１に至る手前側において支圧板２３を貫通させ
られており、定着具２１はこの支圧板２３の貫通穴を外
側において覆うように位置されている。従って、この支
圧板２３を介して定着具２１よりテンドン１３に緊張力
を与え、その反力を支圧板２３を通して地盤２側に伝達
させることができ、これにより切土のり面１を安定化さ
せることができる。なお、この支圧板２３の外側には、
定着具２１を覆ってヘッドキャップ２４が取り付けられ
ている。

【００２３】更に、上記構成における支圧板２３と地盤
２側との間、正確にはコンクリート部３の表面に設けた
台座２５との間には、弾性部材としてのバネ２６が介装
されている。ここでは、バネ２６は、２つの皿バネ２７
をその大径開口部２７ａ（図４参照）を互いに向き合わ
せて上下に重ねたものから成る。

【００２４】皿バネ２７は、円板の中心に孔を開けたリ
ングを円錐状に形成した円形の皿型をしたバネで、外縁
と内縁に荷重を加えて円錐高さを低くする方向に撓ま
せ、バネ作用を得る。この実施形態の場合、図４に示す
ように、皿バネ２７は、テンドン１２の外部端つまり余
長部分１３ａを通す大径の開口部２７ａおよび小径の開
口部２７ｂを有し、軸方向に荷重ｐを加えたときの軸方
向変位量ｕが図５の如き関係になる特性を有する。すな
わち、図５に示す荷重ｐと変位量ｕとの関係において、
皿バネ２７は変形（変位量ｕ）が進んでも荷重ｐが余り
変化しない作動領域Ａを有する。このような作動領域Ａ
つまり荷重が部分的に一定な荷重特性は、有効高さｈと
板厚ｔの比を例えばｈ／ｔ＝１．４前後とすることで得
られる。従って、この作動領域Ａにてバネ２７が働くよ
うに、与える緊張力（与える荷重領域）に合わせてバネ
特性を設定することにより、アンカー緊張力がほとんど
変化しない状態を作り出すことができる。図１および図
２におけるバネ２６の２つの皿バネ２７のバネ特性も、
与える緊張力の動作範囲が、そのバネ特性上の平坦な作
動領域Ａに来るように設定されている。

【００２５】上記のように地盤２とテンドン１２との
間、この例では支圧板２３と台座２５との間にバネ２６
が設置され、このバネ２６が地震時における地盤２の変
形挙動に伴う地盤２と支圧板２３との間の相対変位を吸
収するように作用しているので、地震時において、地盤
２とアンカー体頭部１５との間に相対変位が生じた場合
であっても、テンドン１２には大きな荷重が作用するこ
とはない。

【００２６】しかも、皿バネ２７は、上述したように、
変形が進んでも荷重が余り変化しないので、テンドン１
２の緊張力をほとんど低下させることなくその破断を防
止することができるのである。

【００２７】上記実施の形態では、バネ２６を、図６
（ａ）に示すように、２つの皿バネ２７をその大径開口
部２７ａを互いに向き合わせて上下に重ねたものから構
成した。しかし、バネ２６は、図６（ｂ）に示すよう
に、２つの皿バネ２７をその小径開口部２７ｂ（図４参
照）を互いに向き合わせて上下に重ねたものから構成す
ることもできるし、図６（ｃ）に示すように、２つ又は
３つ以上の皿バネ２７を同じ方向に重なるように上下に
重ねたものから構成することもできる。皿バネ２７の直
列に重ねる数を増加させることにより、バネ２６のスト
ロークを大きくすることができ、大地震にも容易に対応
することもできる。

【００２８】なお、上記バネ２６には、皿バネ以外の任
意の形態のバネ、例えばコイルバネや板バネ、重ね板バ
ネ、ゴム体などを用いることができる。

【００２９】更に、上記実施の形態では、バネ２６つま
り皿バネ２７をテンドン１２の支圧板２３と締付対象物
の台座２５との間に配設したが、バネ２６はテンドン１
２の定着具２１と支圧板２３との間に配設することもで
きる。

【００３０】また、上記実施の形態から支圧板２３を省
略した形態とすることもでき、かかる形態においては、
テンドン１２の定着具２１と締付対象物の台座２５との
間にバネ２６を設置することとなる。

【００３１】図７（ａ）〜図７（ｃ）は、締付対象物で
ある構造物５に埋め込んだテンドン１２に本発明を適用
した実施の形態例を示したものである。このうち図７
（ａ）は、構造物５と定着具２１との間に設置される台
座２８に鋼製台座２８ａを用いた例であり、図７（ｂ）
はコンクリートの構造物５と定着具２１との間に設置さ
れる台座２８にコンクリート製台座２８ｂを用いた例、
そして図７（ｃ）はコンクリートの構造物５と定着具２
１との間に設置される台座２８に鋳鋼製台座２８ｃを用
いた例である。

【００３２】台座２８は、構造物５の種類、アンカー力
の大きさとアンカー角、定着具２１の種類など、設計・
施工時の諸条件によって選定される。特に力学的に十分
安定したものであることが大切であり、いずれも、アン
カー体頭部１５の底面がアンカー体１０の軸に対し直角
となるよう設置できる形状とされている。

【００３３】台座２８ａ〜２８ｃのいずれにおいても、
テンドン１２の外部端に定着具２１を固定している点は
同じである。しかし、図７（ａ）の鋼製台座２８ａを用
いた例においては、テンドン１２の外部端に固定した定
着具２１に至る手前に配設した支圧板２３と鋼製台座２
８ａとの間に、バネ２６として２つの皿バネ２７が互い
に向き合わせて配置されている。これに対し、図７
（ｂ）のコンクリート製台座２８ｂを用いた例において
は、テンドン１２の外部端に固定した定着具２１と、コ
ンクリート製台座２８ｂの上に配設した支圧板２３との
間に、バネ２６として２つの皿バネ２７が互いに向き合
わせて配置されている。また、図７（ｃ）の鋳鋼製台座
２８ｃを用いた例においては、支圧板２３が存在せず、
定着具２１と鋳鋼製台座２８ｃとの間に、バネ２６とし
て２つの皿バネ２７が互いに向き合わせて配置されてい
る。ただしこれらは選択的であって、テンドン１２の定
着具２１と締付対象物である構造物５との間、テンドン
１２の定着具２１と支圧板２３との間、又はテンドン１
２の支圧板２１と締付対象物側の台座２８との間のいず
れか任意の一箇所、又はこれらの複数箇所に、バネ２６
を、テンドン１２の緊張力の経時的減少を補う作用をす
るように配設することができる。

【００３４】その作用効果は、既に述べたところと同じ
であり、バネ２６をアンカー体頭部に組み込むことによ
って、各種要因に伴うテンドン１２の一軸方向の変形に
対して追随できるだけでなく、テンドン１２の緊張力を
ほとんど低下させることなく維持することができる。ま
た、このような板バネの機能によって再緊張の必要性を
軽減ないしはなくすことができる。

【００３５】図８は、締付対象物である建築基礎の浮き
上がり防止アンカー３０に適用した実施形態例を示した
ものである。これは、地下水位以下に構築された構造物
６が地下水位の浮き上がりにより浮き上がろうとするの
を防止するアンカーであり、基本的構成は図２の土留め
のアンカー体１０と同じである。従って、そのアンカー
体頭部１５の定着部１１において、上記定着具２１ない
し支圧板２３と地盤２側との間にバネ２６を介装するこ
とにより、地震時における地盤の変形挙動に追随させ、
テンドン１２の緊張力をほとんど低下させることなくそ
の破断を防止することができる。

【００３６】図９〜図１０は、締付対象物であるプレス
トレスコンクリート板のＰＣアンカー３１に本発明を適
用した実施の形態例である。

【００３７】プレストレスコンクリート板３２にはいわ
ゆるポストテンション工法により次のようにしてプレス
トレスが与えられる。すなわち、図９に示すように、コ
ンクリート板３２の硬化後、予め埋め込んだシース３３
にＰＣ鋼線３４から成るテンドン１２を通して緊張さ
せ、このＰＣ鋼線３４の端部を固定後、モルタルを注入
し定着させてプレストレスを与える。

【００３８】図１０に、このＰＣ鋼線３４から成るテン
ドン１２の端部を固定する定着部１１の構造を示す。Ｐ
Ｃ鋼線３４は定着具３５の外向きに広がったテーパ穴３
６に挿通され、該テーパ穴３６には外側から中空円錐状
の楔３７が挿入されており、これにより定着具３５がし
っかりとＰＣ鋼線３４に固定されている。

【００３９】そして、コンクリート板３２の端面と、こ
れから突出しているＰＣ鋼線３４に固定の定着具３５と
の間には、バネ２６として、２つの皿バネ２７が互いに
向き合わせて配置されている。この皿バネ２７の作用効
果は、既に述べたところと同じである。すなわち、バネ
２６をコンクリート板３２から突出しているアンカー体
頭部に組み込むことによって、地震による地盤の変形に
対して追随できるだけでなく、テンドン１２の緊張力を
ほとんど低下させることなくその破断を防止することが
できる。

【００４０】なお、皿バネ２７は、図１１に示すよう
に、小径開口部２７ａを重ねるようにして配置するとと
もに、支圧板２３から延長してクリアランスを保持しつ
つ当該小径開口部２７ｂを貫通するガイドパイプ３８を
設け、このガイドパイプ３８に沿って安定した状態で圧
縮するようにすることもできる。

【００４１】また、以上では法面対策としてのアンカー
工を例にとって説明したが、橋桁の連結部、桁と橋台の
連結部など、地震時に相対的に変位が大きくなり、構造
物の破壊や変状をきたす可能性のある構造物で、アンカ
ー体を使用する構造物にも本発明を適用することができ
ることはもちろんであるし、建築構造物の基礎やコンク
リート構造物に使用するアンカー体にも適用できること
も言うまでもない。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、次
のような優れた効果が得られる。

【００４３】（１）本発明にかかるアンカー免震構造に
よれば、定着具と締付対象物との間、定着具と支圧板と
の間又は支圧板と締付対象物側との間の少なくとも一箇
所に、弾性部材が、地震時における締付対象物の変形挙
動に伴う該締付対象物と前記定着具ないしは支圧板との
間の相対変位を吸収する弾性部材が配設される。

【００４４】従って、地震時において、締付対象物とア
ンカー体頭部との間に相対変位が生じるが、弾性部材が
地震時における締付対象物の変形挙動に伴う該締付対象
物とアンカー体の定着具ないしは支圧板との間の相対変
位を吸収するので、アンカー体に大きな荷重が作用する
ことはなく、もってアンカー体の破断を防止することが
できる。

【００４５】（２）本発明にかかるアンカー免震工法に
よれば、上述したアンカー免震構造を容易に施工するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態例における永久土留めアンカ
ー体の定着部の構造を示す断面図である。

【図２】本発明の実施形態例における永久土留めアンカ
ー体の全体を示す断面図である。

【図３】本発明を永久土留めアンカーに適用した実施形
態例を示す概略図である。

【図４】本発明で用いた皿バネの構成と軸方向変位量と
を示す斜視図である。

【図５】軸方向に加えられる荷重ｐと軸方向変位量ｕと
の関係を示す皿バネの荷重特性図である。

【図６】本発明で用いるバネの構成例を示す図である。

【図７】本発明を構造物のアンカー体に適用した実施形
態例を示したもので、（ａ）は鋼製台座を、（ｂ）はコ
ンクリート製台座を、そして（ｃ）は鋳鋼製台座を用い
た場合を示す図である。

【図８】本発明を浮き上がり防止アンカーに適用した実
施形態例を示した図である。

【図９】本発明をプレストレスコンクリート板のＰＣア
ンカーに適用した実施形態例を示した図である。

【図１０】図９におけるプレストレスコンクリート板の
ＰＣアンカー定着部の構成を示した拡大断面図である。

【図１１】皿バネをガイドパイプに沿って圧縮する状況
を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 切土のり面 ２ 地盤 ３ コンクリート部 ５ 構造物 ６ 構造物 １０ アンカー １１ 定着部 １２ テンドン １３ 線状部材 １３ａ テンドンの余長部分（アンカー体の外部端） １４ シース １５ アンカー
体頭部 １６ アンカー引張り部 １７ アンカー
作用部 １８ 先端部 １９ 内部グラ
ウト ２０ 外部グラウト ２１ 定着具 ２２ 楔 ２３ 支圧板 ２４ ヘッドキャップ ２５ 台座 ２６ バネ（弾性部材） ２７ 皿バネ ２７ａ 大径の開口部 ２７ｂ 小径の
開口部 ２８ 台座 ２８ａ 鋼製台
座 ２８ｂ コンクリート製台座 ２８ｃ 鋳鋼製
台座 ３０ 浮き上がり防止アンカー ３１ ＰＣアン
カー３１ ３２ コンクリート板 ３３ シース ３４ ＰＣ鋼線 ３５ 定着具 ３６ テーパ穴 ３７ 楔

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 地盤や構造物などの締付対象物にアンカ
   ー体を埋め込み、アンカー体内部に配設された緊張材と
   してのテンドンをその外部端に固定した定着具より緊張
   し、その反力を該定着具より直接又は支圧板を介して締
   付対象物側に伝達させて、テンドンを緊張状態に維持す
   るようにしたアンカーの免震構造において、 前記定着具と前記締付対象物との間、前記定着具と支圧
   板との間、および前記支圧板と前記締付対象物側との間
   の少なくとも一箇所に、地震時における前記締付対象物
   の変形挙動に伴う該締付対象物と前記定着具ないしは支
   圧板との間の相対変位を吸収する弾性部材を配設したこ
   とを特徴とするアンカーの免震構造。
2. 【請求項２】 前記弾性部材が皿バネから成ることを特
   徴とする請求項１に記載のアンカーの免震構造。
3. 【請求項３】 前記弾性部材が、複数の皿バネをそれぞ
   れの大径開口部同士または小径開口部同士が接するよう
   に重ね合わせて成ることを特徴とする請求項１に記載の
   アンカーの免震構造。
4. 【請求項４】 地盤や構造物などの締付対象物にアンカ
   ー体を埋め込み、アンカー体内部に配設された緊張材と
   してのテンドンをその外部端に直接又は支圧板を介して
   定着具を配し、該定着具と前記締付対象物との間、前記
   定着具と支圧板との間、および前記支圧板と前記締付対
   象物との間の少なくとも一箇所に、地震時における前記
   締付対象物の変形挙動に伴う該締付対象物と前記定着具
   ないしは支圧板との間の相対変位を吸収する弾性部材を
   配設した後、前記テンドンを定着具より緊張し、その反
   力を該定着具より前記弾性部材又は該弾性部材および支
   圧板を介して締付対象物側に伝達させて、テンドンを緊
   張状態に維持することを特徴とするアンカーの免震工
   法。