JPH07113231A - 地盤アンカー緊張力評価方法 - Google Patents

地盤アンカー緊張力評価方法

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JPH07113231A
JPH07113231A JP5262116A JP26211693A JPH07113231A JP H07113231 A JPH07113231 A JP H07113231A JP 5262116 A JP5262116 A JP 5262116A JP 26211693 A JP26211693 A JP 26211693A JP H07113231 A JPH07113231 A JP H07113231A
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steel
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大掛かりな装置も必要なく、システムの維持
管理も簡単なもので、新設アンカーの緊張試験であると
既設アンカーの維持管理であるとを問わず、地盤アンカ
ーに作用している緊張力を迅速かつ精度良く測定でき
る。 【構成】 PC鋼材としてのPC鋼棒1aの上端に超音
波探触子12を取り付け、この超音波探触子12によりPC
鋼棒1aの上端から超音波パルスを入射し、その反射波
の伝搬時間を検出することにより、引張応力を評価す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、地盤アンカーの緊張力
評価方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】地盤アンカーは、引張材の両端部を地盤
と構造物に定着し、その中間部分を伸び変形に対して自
由にし、これにプレストレスを導入する構造物であり、
地盤自体を支保材として利用して構造物に作用する力に
抵抗させるものである。
【0003】図7はこのような地盤アンカーの一例を示
すもので、アンカー体aと引張部bとアンカー頭部cと
で構成され、地盤4に形成する孔5内に差し入れる引張
材としてのPC鋼棒1はカップラー2で複数本が連結さ
れて所定の長さを確保している。
【0004】前記アンカー体aはPC鋼棒1の下端部に
あたり、この部分が孔5内においてセメント系定着材3
で固定される部分であり、アンカー頭部cはPC鋼棒1
の上端部分に該当し、地盤4上の反力構造物6に係合す
るアンカープレート7と定着ナット8の組合せによる定
着具9を配設している。
【0005】施工は図示は省略するが、削孔機で孔5を
掘削し、孔5内にセメント系定着材3を注入し、PC鋼
棒1を差し入れ、図8で示すように、PC鋼棒1の上端
にテンションバー11を接続し、センターホール式の油圧
ジャッキ10でこのテンションバー11を介してPC鋼棒1
を緊張する。
【0006】緊張後の定着は先に述べたように定着ナッ
ト8によるネジ式定着工法によって行い、定着後、防錆
油を充填した頭部キャップによってアンカー頭部を保護
する。
【0007】このようにアンカーに緊張力を導入すると
きは、PC鋼材には引張応力が負荷され、一般にはこの
引張応力の検出には歪みゲージを直接PC鋼材に添付
し、その歪み値から算出する方法が適用されている。な
お、かかる引張応力の検出は新設アンカー緊張定着時お
よび既設アンカー再緊張時の緊張力管理、あるいは既設
アンカー維持管理時に行われる。
【0008】この歪みゲージによる引張応力の検出方法
は軸力測定によるものであるが、その他の検出方法とし
て、ロードセルにより荷重測定を行うものや、同じく荷
重測定によるものとして、再緊張試験を行う方法なども
実施されている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】前記歪みゲージによる
方法は、高精度の測定が可能となるが、歪み値と軸力と
の較正が必要であり、ゲージの添付精度に依存する誤差
が多く含まれる。また、ゲージ断線の可能性が大であ
り、システムの維持管理も必要となる。
【0010】ロードセルによる方法では設置は容易であ
るが、定量評価が不可能であり、同様に設置精度に依存
する誤差が大きい。また、システムの維持管理も必要と
なる。
【0011】再緊張試験による方法は、アンカーの状態
を推定するには適するが、アンカー破壊の危険性が大で
あり、また、大重量の油圧ジャッキが必要である。
【0012】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、新設アンカーの緊張試験であると既設アンカーの維
持管理であるとを問わず、簡単かつ確実に測定できる地
盤アンカー緊張力評価方法を提供することにある。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、PC鋼材の上端に超音波探触子を取り付け、
この超音波探触子によりPC鋼材の上端から超音波パル
スを入射し、その反射波の伝搬時間を検出することによ
り、PC鋼材に作用している引張応力を評価すること、
および、PC鋼材は複数本がカップラーで連結するもの
であり、最上部に位置するPC鋼材の上端から超音波パ
ルスを入射し、その最上部に位置するPC鋼材における
反射波の伝搬時間を検出することにより、連結するPC
鋼材全体の引張応力を評価すること、さらに、アンカー
頭部を保護する頭部キャップは、頂部を分割可能な蓋体
で構成し、超音波探触子をPC鋼材の上端に取り付ける
際にこの蓋体を開くこと、もしくは、PC鋼材の上端に
接続するテンションバーの上端に超音波探触子を取り付
け、この超音波探触子によりテンションバーの上端から
超音波パルスを入射し、その反射波の伝搬時間を検出す
ることにより、PC鋼材の引張応力を評価することを要
旨とするものである。
【0014】
【作用】請求項1および請求項4記載の本発明によれ
ば、超音波探触子によりPC鋼材もしくはその上端に接
続するテンションバーの上端から超音波パルスを入射す
ると、超音波パルスはPC鋼材もしくはテンションバー
の内部を伝播し、反対面で反射して再び超音波探触子に
受信される。超音波が金属棒中を伝播するときは、その
伝播速度は負荷される引張応力にともない減少する。ま
た、引張応力と金属の伸び量については一定の関係があ
り、金属棒に引張応力が負荷されると、この2つの相乗
効果によって、金属の一端から入射された超音波が他端
で反射され帰ってくるまでの時間は大きくなる。従っ
て、PC鋼材もしくはその上端に接続するテンションバ
ーの非緊張時と緊張時との超音波が他端で反射され帰っ
てくるまでの時間の変化を求めることにより、緊張軸力
を測定することが可能となる。
【0015】請求項2記載の本発明によれば、前記作用
に加えて、引張材としてのPC鋼材が複数本がカップラ
ーで連結するものであっても、これら複数本のPC鋼材
には同等の軸力が負荷される。そこで、連結されるもの
のうち、最上部に位置するPC鋼材の軸力のみを測定す
ることで、PC鋼材全体の引張応力を評価することにつ
ながる。
【0016】請求項3記載の本発明によれば、防錆油を
充填した頭部キャップによってアンカー頭部を保護され
ている場合に、この頭部キャップを必要に応じて簡単に
開閉できるので超音波探触子をPC鋼材の上端に簡単に
取り付けることができる。
【0017】
【実施例】以下、図面について本発明の実施例を詳細に
説明する。図1は本発明の地盤アンカー緊張力評価方法
の第1実施例を示す正面図、図2は同上説明図である。
【0018】地盤アンカーとしては前記図7で示したも
のと同じであり、地盤4に形成する孔5内に差し入れる
引張材としてのPC鋼棒1はカップラー2で複数本が連
結されて所定の長さを確保し、アンカー頭部には地盤4
上の反力構造物6に係合するアンカープレート7と定着
ナット8の組合せによる定着具9を配設している。
【0019】本発明はこのような地盤アンカーの、複数
本が連結されるPC鋼棒1のうち、最上部に位置するP
C鋼棒1aの上端に超音波探触子12を取り付けるものと
した。
【0020】なお、地盤アンカーは定着ナット8による
ネジ式定着後は図6に示すように防錆油13を充填した頭
部キャップ14によってアンカー頭部を保護されるが、前
記超音波探触子12をPC鋼棒1aの上端に取り付け易い
ように、頭部キャップ14は頂部を分割可能な蓋体14aで
構成し、この蓋体14aとその下方の本体とをフランジ接
合のボルト止めで結合し、必要に応じて簡単に開閉でき
るようにする。
【0021】図中15はOリングで、蓋体14aと本体とを
フランジ接合に介在され、また、頭部キャップ14の下部
をアンカープレート7にボルト16で固定する場合にも頭
部キャップ14の下端フランジとアンカープレート7間に
介在される。
【0022】このようにすれば、頭部キャップ14の全体
を撤去しなくとも蓋体14aのみを外してPC鋼棒1aの
上端を顕出させ、超音波探触子12を取り付けることがで
きる。
【0023】図5に示すように超音波探触子12は自動温
度補正用インターフェイスユニット18を有し、ディスプ
レー19、操作盤20を備えたハンディタイプの軸力測定器
17に接続される。
【0024】図中21はデータ処理部で、これは測定値を
数値で表示したり、画像化して表示するディスプレイ21
a、データを送信、演算処理、結果を出力するCPU21
b、コンピュータへの指示やデータなどを入力するキー
ボード21cなどからなる。これらの装置としてはノート
型パソコンの活用も考えられる。
【0025】そして、このデータ処理部21と前記軸力測
定器17はGPIB,RS−232C,RS−422等の
データ転送ケーブル22でデータの伝送を行うものとし
た。
【0026】前記超音波探触子12によりPC鋼棒1aの
上端から超音波パルスを入射すると、図2に示すように
超音波パルスはPC鋼棒1aの内部を伝播し、反対面で
反射して再び超音波探触子12に受信される。
【0027】超音波が金属棒中を伝播するときは、その
伝播速度Vδは負荷される引張応力δにともない減少
し、両者の間には以下の関係があることが知られてい
る。ここで、V0 は無負荷時の伝播速度、αは材質と使
用する周波数帯域による定数である。 Vδ=V0 (1−αδ)
【0028】また、引張応力と金属の伸び量については
以下の関係が成立する。ここで、l0 は無負荷時の長
さ、lδは引張応力δが作用した時の長さ、Eは金属の
弾性係数である。 lδ=l0 (1+δ/E)
【0029】金属棒に引張応力が負荷されると、この2
つの相乗効果によって、金属の一端から入射された超音
波が他端で反射され帰ってくるまでの時間Tは大きくな
る。従って、Tの変化量ΔTを何らかの方法で検出すれ
ば引張応力を算定することが可能である。
【0030】このようなことから、PC鋼棒1aの非緊
張時と緊張時との超音波が他端で反射され帰ってくるま
での時間Tの変化量ΔTを求めることにより、緊張軸力
を測定することができる。
【0031】以上の実施例は既設アンカーの維持管理時
の有効緊張力評価に好適であり、ただし、反射波を利用
しなければならないことから、測定対象とするPC鋼材
は超音波の反射源となる端面が必要である。従って、P
C鋼棒1の場合以外でもかかる反射源となる端面が確保
できれば、他の引張材でもよい。
【0032】図4にフローを示すが超音波探触子12での
検知は軸力測定器17で測定され、その際に自動温度補正
用インターフェイスユニット18で温度補正がなされる。
データはデータ転送ケーブルを介してデータ処理部21に
送られ、ここで自動的に演算され、出力される。
【0033】図3は図4における新設アンカー緊張定着
時に緊張試験を行う場合で、この場合は図8に示すよう
に、PC鋼棒1の上端にテンションバー11を接続し、セ
ンターホール式の油圧ジャッキ10でこのテンションバー
11を介してPC鋼棒1を緊張する。
【0034】従って、前記テンションバー11の上端に超
音波探触子12を取り付け、この超音波探触子12によりテ
ンションバー11の上端から超音波パルスを入射し、その
反射波の伝搬時間を検出するようにした。
【0035】
【発明の効果】以上述べたように本発明の地盤アンカー
緊張力評価方法は、大掛かりな装置も必要なく、システ
ムの維持管理も簡単なもので、新設アンカーの緊張試験
であると既設アンカーの維持管理であるとを問わず、迅
速かつ精度良く地盤アンカーに導入されている緊張力を
測定できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法の第1実
施例を示す正面図である。
【図2】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法の第1実
施例を示す説明図である。
【図3】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法の第2実
施例を示す正面図である。
【図4】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法のフロー
チャートである。
【図5】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法で使用す
る機器類の説明図である。
【図6】本発明の地盤アンカー緊張力評価方法で使用す
る頭部キャップの縦断側面図である。
【図7】地盤アンカーの説明図である。
【図8】地盤アンカーの新設アンカー緊張定着時の説明
図である。
【符号の説明】
1,1a…PC鋼棒 2…カップラ
ー 3…セメント系定着材 4…地盤 5…孔 6…反力構造
物 7…アンカープレート 8…定着ナッ
ト 9…定着具 10…油圧ジャ
ッキ 11…テンションバー 12…超音波探
触子 13…防錆油 14…頭部キャ
ップ 14a…蓋体 15…Oリング 16…ボルト 17…軸力測定
器 18…自動温度補正用インターフェイスユニット 19…ディスプレー 20…操作盤 21…データ処理部 21a…ディス
プレイ 21b…CPU 21c…キーボ
ード 22…データ転送ケーブル

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 PC鋼材の上端に超音波探触子を取り付
    け、この超音波探触子によりPC鋼材の上端から超音波
    パルスを入射し、その反射波の伝搬時間を検出すること
    により、PC鋼材に作用している引張応力を評価するこ
    とを特徴とした地盤アンカー緊張力評価方法。
  2. 【請求項2】 PC鋼材は複数本がカップラーで連結す
    るものであり、最上部に位置するPC鋼材の上端から超
    音波パルスを入射し、その最上部に位置するPC鋼材に
    おける反射波の伝搬時間を検出することにより、連結す
    るPC鋼材全体の引張応力を評価する請求項1記載の地
    盤アンカー緊張力評価方法。
  3. 【請求項3】 アンカー頭部を保護する頭部キャップ
    は、頂部を分割可能な蓋体で構成し、超音波探触子をP
    C鋼材の上端に取り付ける際にこの蓋体を開く請求項1
    および請求項2記載の地盤アンカー緊張力評価方法。
  4. 【請求項4】 PC鋼材の上端に接続するテンションバ
    ーの上端に超音波探触子を取り付け、この超音波探触子
    によりテンションバーの上端から超音波パルスを入射
    し、その反射波の伝搬時間を検出することにより、PC
    鋼材の引張応力を評価することを特徴とした地盤アンカ
    ー緊張力評価方法。
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