【手続補正書】
【提出日】平成17年9月26日(2005.9.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【発明の名称】グラウンドアンカーの載荷試験方法及びその試験装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の急速載荷を与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法。
【請求項２】グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換するようにする、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法。
【請求項３】グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法。
【請求項４】グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換する、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置。
【請求項５】グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置。
【請求項６】グラウンドアンカーのアンカー頭部又は衝撃緩衝手段に対して衝撃を加える装置であって、
グラウンドアンカーの引張り方向に衝撃を与える、
ことを特徴とする衝撃載荷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、法面の安定や落石防護などに使用されるグラウンドアンカーの載荷試験方法及びその装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
地山や各種の土木工事に伴う法面、あるいはトンネル等の坑道では、地盤、岩盤の安定化を図る目的でグラウンドアンカーが広く使用されている。グラウンドアンカーは、あらかじめ削孔機等の便宜手段により地盤や岩盤に穿設された孔内に挿入され、その空隙部分にセメントミルク、合成樹脂等の定着用充填材（グラウト）を注入して固化させることにより、周辺地盤との一体化を図るものである。グラウンドアンカーの施工においては、定着用充填材が孔内に隙間なく密実状態に充填された場合に所要の定着力が発現することを前提として設計されていることから、施工管理上でのその確認手段としては、充填作業が完了した後、定着用充填材が所定の強度に達した時点で、多数本のアンカーの一部に対して品質保証試験を行うことにより、アンカーの定着力を評価している。
【０００３】
従来、アンカーにおける定着力の確認試験は、露出したアンカーの頭部あるいはその延長部材を中心部分に挿通可能な構造のジャッキ（センターホール型油圧ジャッキ）と、そのジャッキを定位置に据えるためのジャッキ支持台（ラムチェアー）とを使用し、これにロードセル等の荷重測定器を組み合わせ、アンカーに外部から所定の荷重（引張力）を負荷する静的載荷試験方法が採用されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
他方、杭の載荷試験方法としては、杭頭に対し、反力装置によって杭の圧縮方向に荷重を持続的に与える静的載荷試験と共に、大きな衝撃を瞬間的に与える動的載荷試験（衝撃載荷試験、急速載荷試験）が採用されている。後者の動的載荷試験のうち急速載荷試験は、静的載荷試験に比べて試験の迅速性や経済性に優れており、代表的なものとしてスタナミック試験（STATNAMIC  TEST）が知られている。ここでスタナミック試験とは、杭頭に設置されたピストン内で燃焼剤を爆発的に燃焼させ、発生するガス圧で反力マスを打ち上げ、これによる反力を載荷荷重とする急速載荷試験である。この急速載荷試験の利点としては、静的載荷試験に比べて１本の杭に必要な試験時間が短く、反力杭や反力梁等の設備が不要で、かつ載荷時間が衝撃載荷試験よりも約１０倍と長いため静的載荷に近い挙動を得ることができ、杭の静的支持力を非破壊で容易に推定できる。
【０００５】
【非特許文献】土質工学会編「グラウンドアンカー設計・施工基準」
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、グラウンドアンカーの静的載荷試験は、試験時間の長さ、試験方法の煩雑さ及びそれらに伴う施工費の高コスト化が問題となっている。そのため、グラウンドアンカーの静的載荷試験のうち、正確な性能を把握することができる繰り返し載荷方式を行っているのは、アンカー全数のうち３本以上かつ全数の５％以上であり、他のアンカーは簡易な１サイクルの試験となっている。したがって、全アンカーの正確な性能試験が行われないという問題点がある。
【０００７】
一方、杭の急速載荷試験は静的載荷試験に比べ迅速性や経済性に優れているが、大型の載荷装置が必要であること等により小型の試験装置の製作が困難である。したがって、杭よりも小規模の構造体であるアンカーに利用されず、かつ引張り方向の試験には採用できないという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の主たる課題は、アンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することによって、試験の迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる載荷試験方法及びその装置を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決した本発明は、次のとおりである。
＜請求項１記載の発明＞
請求項１記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の急速載荷を与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１０】
（作用効果）
本発明では、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用しているので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００１１】
したがって、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００１２】
＜請求項２記載の発明＞
請求項２記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換するようにする、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１３】
（作用効果）
本発明では、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用しているので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００１４】
また急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、本発明では測定対象のグラウンドアンカーのアンカー自由長部を衝撃緩衝手段として利用しているので、スタナミック試験の燃焼ピストン、シリンダー、反力マス等のような大掛かりの装置を必要としない。
【００１５】
したがって、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００１６】
＜請求項３記載の発明＞
請求項３記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与えて、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測するグラウンドアンカーの載荷試験方法であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験方法である。
【００１７】
（作用効果）
急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、アンカー自由長部が短く所定の載荷時間を得ることができない場合には衝撃載荷を急速載荷に変換することができない。このような場合に衝撃緩衝手段を介して衝撃載荷を与えることにより急速載荷試験を行うことができる。
【００１８】
＜請求項４記載の発明＞
請求項４記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を与えるにあたり、前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に対して引張り方向の衝撃を与え、この衝撃載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー自由長部を介して伝達させることによって、載荷時間を長期化して急速載荷に変換する、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置である。
【００１９】
（作用効果）
請求項４記載の発明により、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することが可能なので、静的載荷試験に比して長期の試験時間や試験の煩雑さがなく、それらに伴って施工コストも安価である。
【００２０】
また急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、本発明では測定対象のアンカーのアンカー自由長部を衝撃緩衝手段として利用しているので、スタナミック試験の燃焼ピストン、シリンダー、反力マス等のような大掛かりの装置を必要としない。
【００２１】
したがって、本発明により、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる。
【００２２】
＜請求項５記載の発明＞
請求項５記載の発明は、グラウンドアンカーに対して急速載荷を与える手段と、その載荷荷重、変位量及び加速度を計測する手段とを備えたグラウンドアンカーの載荷試験装置であって、
前記急速載荷を加えるにあたり、衝撃緩衝手段に対して衝撃を与え、この衝撃を前記衝撃緩衝手段により載荷時間を長期化して急速載荷に変換し、当該急速載荷を前記グラウンドアンカーのアンカー頭部に与える、
ことを特徴とするグラウンドアンカーの載荷試験装置である。
【００２３】
（作用効果）
急速載荷試験では、静的載荷試験に近い挙動を得るために載荷時間を長期化させる必要があるが、アンカー自由長部が短く所定の載荷時間を得ることができない場合には衝撃載荷を急速載荷に変換することができない。このような場合に、請求項５記載の発明により、衝撃緩衝手段を介して衝撃載荷を与えることにより急速載荷試験を行うことができる。
【００２４】
＜請求項６記載の発明＞
請求項６記載の発明は、グラウンドアンカーのアンカー頭部又は衝撃緩衝手段に対して衝撃を加える装置であって、
グラウンドアンカーの引張り方向に衝撃を与える、
ことを特徴とする衝撃載荷装置である。
【００２５】
（作用効果）
本発明により、グラウンドアンカーの載荷試験として急速載荷試験方法を採用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、解析方法、試験装置、試験方法に分けて説明する。
＜解析方法＞
本発明の理解を深めるために、予めグラウンドアンカーの急速載荷試験の解析方法について説明する。
【００２７】
本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験方法は、グラウンドアンカーのアンカー頭部に引張り方向の急速載荷を与え、アンカーの性状を確認する試験方法である。この試験方法は、載荷の全抵抗は静的抵抗（Rw）成分と動的抵抗（Rv）成分の合計であるという理論に基づき、動的抵抗（Rv）を算出することで、静的載荷試験で得られるのと同等の静的抵抗を導き出すものである。なお、急速載荷試験は、杭の鉛直載荷試験で用いられており、アンカーの場合と基本的な理論は同じである。しかし、以下で詳述するように、アンカーと杭の場合では、それぞれの構造や応力メカニズム、載荷方法が異なっている。
【００２８】
杭の急速載荷試験の場合では、試験結果から静的な杭頭荷重と変位との関係を推定するが、そのための主な解析手法には、簡易解釈法、一質点系モデルによる方法（除荷点法）、一次元波動解析による方法、FEM解析による方法がある。これら解析手法のうち、比較的簡単な計算により行うことができ、解析者の熟練度に関係なく解析を行うことができる等の理由から、一質点系モデルによる方法（除荷点法）が多く使用されている。一質点系モデルによる方法（除荷点法）の原理としては、図１に示すように、杭を一質点型の剛体と仮定し、質量、ダッシュポット、バネを有する一自由度系の運動として解析するものである。そして、特徴は、杭頭に作用する荷重を慣性抵抗、静的抵抗及び動的抵抗に分離することで、静的抵抗力を推定できることである。
【００２９】
図１のように示すように、杭の場合の一質点系の解析モデルでは、杭に与えた載荷荷重（Frapid）は、地盤の静的抵抗（Rw）と、地盤の動的抵抗（Rv）及び杭の慣性抵抗（Ra）との合計と等しくなる。これらのうち、地盤の静的抵抗（Rw）はバネ定数（K）とし、他方、地盤の動的抵抗（Rv）は減衰抵抗（C）とすることができる。また、杭の慣性抵抗（Ra）は、杭の質量をＭとしたときに、Ｍα（α：加速度）と置き換えることができる。この杭の場合の一質点系の解析モデルを数式に表すと、
Frapid = Rw+ Rv+ Ra  …（１）
ここに、
Frapid：載荷荷重
Rw：地盤の静的抵抗
Rv：地盤の動的抵抗
Ra：杭の慣性抵抗（＝Ｍα）
Rsoil：地盤の静的抵抗と地盤の動的抵抗の合計
となる。
ここで、図１6に載荷荷重（Frapid）、地盤抵抗（Rsoil）、杭の慣性抵抗（Ra）、地盤の動的抵抗（Rv）及び静的抵抗（Rw）の関係を示す。
【００３０】
一方、アンカーに一質点系の解析モデルを適用する場合には、図２のようになる。図１との差異としては、引張り方向に載荷荷重が与えられていること、杭がアンカー体に置換されていることである。このアンカーの場合の一質点系の解析モデルを数式に表すと、
Frapid =Rw+Rv+Ra  …（２）
Frapid =Rsoil+ Ra…（２）´
ここに、
Frapid ：載荷荷重
Rw：地盤の静的抵抗
Rv：地盤の動的抵抗
Ra：アンカー体の慣性抵抗（＝Ｍα）
Rsoil：地盤の静的抵抗と地盤の動的抵抗の合計
となる。
ここで、杭の場合と異なる点は、引張り方向に載荷荷重が与えられていること、及び杭がアンカー体に置換されていることである。しかしながら、アンカー体自体は杭と同様に剛体と仮定することができるため、アンカー自由長部のバネ成分を除いた変位は杭と同様の解析を行うことができる。
【００３１】
具体的には、アンカー頭部に衝撃載荷を与えることで、グラウンドアンカーのアンカー自由長部をバネとして利用し、０．１〜数秒程度の急速載荷荷重をアンカー体に与える。あるいはアンカー頭部に急速載荷荷重を与え、アンカー体に急速載荷を伝える。そして、試験における、載荷時の荷重、変位量、速度、加速度のデータからアンカー体の慣性抵抗（Ra）、地盤の動的抵抗（Rv）成分を差し引き、アンカー体に働く静的抵抗（Rw）を導き出す。その結果、アンカーに与えられる静的荷重と変位との関係を推定することができる。
【００３２】
＜試験装置＞
本発明に係るアンカーの急速載荷試験装置を説明する。当該急速載荷試験装置は、アンカー頭部に衝撃載荷を与える衝撃載荷装置と、載荷時の荷重、変位量、速度、加速度のデータを測定する手段と、さらに所定の場合、衝撃載荷を急速載荷に変換する衝撃緩衝手段を備えている。以下にこれらについて詳述する。
【００３３】
まず、本発明に係る載荷装置としては、スタナミック試験のように火薬の燃焼によるガス圧を利用するもの、圧縮された空気の膨張圧を利用するもの、圧縮された弾性体（例えばバネ等）の弾性力を利用するもの、高吐出型油圧ユニットを採用した油圧による揚力を利用するもの等が考えられる。これらの中で、弾性体の弾性力を利用するもの及び高吐出型油圧ユニットを採用した油圧による揚力を利用するものが、荷重の大きさを容易に管理することができ、また小型化できることから、載荷装置として好ましい。これらを用いることにより、静的載荷試験に比べて試験作業効率が改善されるため、簡易で迅速かつ正確な急速又は衝撃載荷を行うことができる。
【００３４】
ここで、高吐出型油圧ユニットを採用した載荷装置については、載荷時間は０．１〜数秒程度であるため、急速載荷装置として用いることが可能である。
【００３５】
これに対して、圧縮された弾性体を備えた載荷装置については、載荷時間は０．１秒未満、すなわち衝撃載荷であるため、衝撃載荷装置として用いることが可能である。
【００３６】
以下に、まず、載荷装置として高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の一実施の形態を説明する。
【００３７】
（急速載荷装置）
図３、及び図４に示すように、地盤又は構造体Ｇの上部には、アンカープレート２が設置されている。ＰＣ鋼棒等で構成されたグラウンドアンカーのアンカーテンドン３に、このテンドン３が張る程度まで適度な緊張（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を与えた後、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。
【００３８】
そして、アンカーテンドン３には、荷重計６が取り付けられている。取り付けは、例えば、アンカーテンドン３の有する雄ネジ部分（図示せず）と荷重計６が有する下方の雌ネジ部分（図示せず）とを螺着すればよい。同様にして、この荷重計６が有する上方の雌ネジ（図示せず）を介して、ＰＣ鋼棒等の延長材７が取り付けてある。一方、アンカープレート２の上には、ラムチェアー８が設置され、さらにこのラムチェアー８の上にセンターホールジャッキ９が設置されている。
【００３９】
このセンターホールジャッキ９には、後述する圧力測定センサー１７を介して、油圧ホース１６が取り付けられている。そして、油圧ホース１６は電磁バルブ２４に取り付けられており、当該電磁バルブ２４は油圧制御装置２５により制御され、この油圧制御装置２５によりバルブの開放が調整されセンターホールジャッキ９のピストン９Ａの上昇・下降の調整を行う。また、電磁バルブ２４には、送り側油圧ホース２６及び戻し側油圧ホース２７が取り付けられており、これら送り側油圧ホース２６及び戻し側油圧ホース２７は、高吐出型油圧ユニット２８に接続されている。
【００４０】
高吐出型油圧ユニット２８、油圧制御装置２５及び電磁バルブ２４を採用するのは、以下のような理由によるものである。一般的な油圧ジャッキを加力装置として使用した場合、例えば、設計荷重300ｋN、自由長5.0m程度のアンカーで最大試験荷重に到達するのに、約30秒かかり、載荷速度を満足できない。また決められた荷重で、瞬時に除荷することが難しい。そこで、まず、載荷速度についてであるが、載荷時間は油圧ユニットの吐出量とジャッキの受圧面積に左右されるため、吐出量の多い高吐出型油圧ユニット２８と受圧面積の小さいセンターホールジャッキ９を用いることで、所定の載荷速度を得ることができ、数秒で載荷が可能となっている。また、油圧制御装置２５により制御された電磁バルブ２４を油圧の送り側に設置することでバルブを瞬時に解放し、荷重を０にする、すなわち除荷を可能としている。
【００４１】
（衝撃載荷装置）
次に、以下に、本発明に係る衝撃載荷装置の一実施の形態である弾性体の弾性力を利用する装置を説明する。
【００４２】
上記の急速載荷装置と同様に、図５、及び図６に示すように、地盤又は構造体Ｇの上部には、アンカープレート２が設置されている。ＰＣ鋼棒等で構成されたグラウンドアンカーのアンカーテンドン３に、このテンドン３が張る程度まで適度な緊張（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を与えた後、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。
【００４３】
そして、アンカーテンドン３には、荷重計６が取り付けられている。取り付けは、例えば、アンカーテンドン３の有する雄ネジ部分（図示せず）と荷重計６が有する下方の雌ネジ部分（図示せず）とを螺着すればよい。同様にして、この荷重計６が有する上方の雌ネジ（図示せず）を介して、ＰＣ鋼棒等の延長材７が取り付けてある。一方、アンカープレート２の上には、ラムチェアー８が設置され、さらにこのラムチェアー８の上方にセンターホールジャッキ９が設置されている。
【００４４】
ここで、衝撃載荷試験装置についてであるが、このセンターホールジャッキ９の上部と下部には、当該センターホールジャッキ９を上下から挟み込むように弾性体１０、弾性体定着部材１１及び張力解除装置１２が取り付けられている。すなわち、これら弾性体１０、弾性体定着部材１１及び張力解除装置１２によって、衝撃載荷装置が構成されている。
【００４５】
弾性体１０としては、アンカー頭部３Ｃに衝撃載荷を加えられる程度の張力を蓄えられる部材であればよく、例えばＰＣ鋼材等が考えられる。また、弾性体１０の下端には、後述する張力解除装置１２の回転部材３１に係止するために、この弾性体１０の断面よりも大きい筒状の嵌合部材３５が取付けられている。そして、弾性体１０の上端部若しくは上側部と下端部とは、それぞれ、センターホールジャッキ９のピストン９A上端に設けられた弾性体定着部材１１及びジャッキ下部に設置された張力解除装置１２とに取り付けられている。また、弾性体１０と弾性体定着部材１１とは、ボルトによる螺着や溶着等によって取り付けられている。また、弾性体１０の下端には、この弾性体１０の断面よりも大きい筒状の嵌合部材３５が取り付けられており、当該嵌合部材３５により弾性体１０の下端が、後述する張力解除装置１２の回転部材３１に係止されている。弾性体１０の設置本数は、グラウンドアンカーに与える載荷荷重によるものであり、図７においては、４本の場合を示している。しかし、場合によっては、４本以下でも、あるいは４本以上であってもよい。
【００４６】
なお、弾性体定着部材１１の上方には支圧板２９が設けられており、この支圧板２９の上面には、加速度計２１が設置されている。しかしながら、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００４７】
ここで、張力解除装置１２とは、弾性体１０を着脱自在にする装置のことをいう。この張力解除装置１２については、図７（１）に平面図、図７（２）に正面図、図７（３）にＡ−Ａ断面図を、また図８（２）には、図８（１）の一点鎖線で囲んだ部分の構成を説明する図を示した。
【００４８】
張力解除装置１２は、中心部に円状の穴を形成した円盤状の部材で、かつこの内周面に係止片３１Ｄと外周面に突起片３１Ｃを有した回転部材３１と、当該回転部材３１と略同形状で、この回転部材３１を上方及び下方から挟み込む、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３と、ピストン３４Ａを有するジャッキ部３４を備えている。
【００４９】
回転部材３１の内周面には、上方及び下方に突出して第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３のそれぞれの内周面に係止し、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３の内周面に摺接しながら回転するための係止片３１Ｄが形成されている。
【００５０】
ジャッキ部３４は、第１の挟持部材３２及び第２の挟持部材３３とに、ボルト等による螺着又は溶着により取付けられている。ジャッキ部３４は、図示しない油圧ユニット等に接続されており、油圧等によりピストン３４Ａを伸長させることが可能である。ここで、ピストン３４Ａを伸長させ、回転部材３１の外周面に形成された突起片３１Ｃを押し出すことにより、この回転部材３１を矢印で示したＸの方向に、所定の長さ分だけ回転させることができる。
【００５１】
なお、第１の挟持部材３２の下部及び回転部材３１の上部並びに回転部材３１の下部及び第２の挟持部材３３の上部には、図示しないボール（鋼球）の移動を可能にするボール案内溝３２Ａ、３１Ａ、３３Ａ が形成されており、弾性体１０の引張力とセンターホールジャッキ９の揚力の反力等により、回転部材３１の回転に作用する摩擦抵抗を、これらの案内溝を図示しないボールが移動することにより、軽減している。
【００５２】
また、回転部材３１には、４箇所、弾性体１０を貫通させるための貫通孔３１Ｅが穿設されている。貫通孔３１Ｅの大きさ及び形状としては、弾性体１０の下端に取り付けられた嵌合部材３５の形状にもよるが、例えば、図７に示すように、嵌合部材３５の形状が円筒状であれば、一方がこの嵌合部材３５よりも直径が大きい円（以下、大円部という。）と、他方が弾性体１０の断面形状よりも大きく嵌合部材３５よりも小さい直径を有する円（以下、小円部という）を備えた形状が考えられる。貫通孔３１Ｅの大円部では、嵌合部材３５が取り付けられた弾性体１０の着脱は自在である。したがって、この貫通孔３１Ｅの大円部を介して弾性体１０を取付け、弾性体１０を飛び出させることが可能となる。また、貫通孔３１Ｅの小円部では、センターホールジャッキ９の揚力により張力を与えられた弾性体１０を嵌合部材３５により、貫通孔３１Ｅの小円部の近傍の、回転部材３１の下部と係止させることができる。
【００５３】
また、第１の挟持部材３２には、貫通孔３１Ｅと同じ位置に４箇所、弾性体１０を貫通させるための貫通孔３２Ｅが穿設されている。貫通孔３２Ｅの大きさ及び形状としては、貫通孔３１Ｅよりも大きければよく、形状も図７に示すように、例えば、略小判形状にすることができる。
【００５４】
さらに、第２の挟持部材３３には、図８（２）に示すように、貫通孔３１Ｅと同じ位置に４箇所、貫通孔３１Ｅよりも大きい平面を有する凹部３３Ｅが形成されている。
【００５５】
なお、貫通孔３１Ｅ、貫通孔３２Ｅ及び凹部３３Ｅの穿設箇所は、係止する弾性体の本数によるものであるから、各４箇所に限られることはない。
【００５６】
（衝撃緩衝手段）
次に、衝撃緩衝手段について説明する。グラウンドアンカーなど自由長部を有するアンカーについては、衝撃載荷を急速載荷に変換する衝撃緩衝手段として、アンカー自由長部３Ａが用いられている。しかしながら、当該アンカー自由長部３Ａの長さが短く、載荷時間を０．１〜１．０秒程度まで延長できない場合、又は自由長部がない場合には、この衝撃緩衝手段を介すれば、急速載荷試験を行うことが可能となる。これらの場合、引張り方向の衝撃載荷は、衝撃緩衝手段により、載荷時間が長期化されて急速載荷に変換される。そして、この変換された急速載荷が、延長材７を介してアンカーのアンカー体３Ｂに伝達される。したがって、自由長部が短い場合や自由長部がない各種アンカーでも、衝撃緩衝手段を介すれば、急速載荷試験を行うことができる。
【００５７】
ここで、この衝撃緩衝手段は、衝撃載荷装置との組み合わせで用いられるが、高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置と組み合わせてもよい。
【００５８】
衝撃緩衝手段としては、載荷時間を長期化し急速載荷に変換することができる部材なら何でもよいが、弾性体として圧縮バネやクッション材を用いることが好ましい。これらの設置箇所としては、図９（２）、（３）に示すように弾性体定着部材１１上部と支圧板２９下部との間に、圧縮バネ１３やクッション材１４等を嵌挿すればよい。また、高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置との組み合わせの場合には、圧縮バネ１３やクッション材１４等はピストン９Ａ上部と支圧板２９との間に嵌挿する（図示せず）。この衝撃緩衝手段の他の例としては、弾性体として板バネなどの各種バネ材、軟性樹脂、硬質樹脂等が考えられる。
【００５９】
（測定手段）
次に、測定手段について説明する。測定手段は、レーザー変位計２０、加速度計２１、圧力測定センサー１７と、図示しない信号ケーブルと、センサーからの信号を測定値として変換し、前記測定値を集積する図示しないコンピューターとを備えている。
【００６０】
各センサーの設置箇所としては、図３〜図６に示すように、レーザー変位計２０については、不動梁１９において、支圧板２９の張り出した底面にレーザーが照射される位置に取付けられている。また、加速度計２１は支圧板２９の上面に設置されている。しかしながら、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。また、荷重計６は上記のとおりアンカーテンドン３と延長材７との間に螺着等させている。さらに、圧力測定センサー１７は、センターホールジャッキ９への送り出し側の油圧を測定するためのものであるから、図３や図５に示すように、センターホールジャッキ９と油圧ユニット１７の間か、センターホールジャッキ９と電磁バルブ２４との間に設ければよい。
【００６１】
これらレーザー変位計２０、加速度計２１及び荷重計６は、信号ケーブル（図示せず）、動歪測定器（図示せず）を介し、コンピューター（図示せず）に接続され、また圧力測定センサー１７は直接、コンピューターに接続されている。このことにより、コンピューターには、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値が集積される。なお、時間の計測については、図示しないコンピューターにより行われ、また、計測された加速度に計測された時間を乗ずることで速度が算出される。
【００６２】
＜試験方法＞
（急速載荷装置を使用する場合）
本発明に係るアンカーの急速載荷試験において、載荷装置として高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置を用いた場合の試験方法を説明する。まず、図３に示すように、高吐出型油圧ユニット２８を操作することにより、油圧を送り側油圧ホース２６を介して、電磁バルブ２４へ送り出す。初期荷重（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）を負荷する段階では、電磁バルブ２４は開かれているので、油圧ホース１６を介してセンターホールジャッキ９に油圧が送られ、図１０（２）に示すように、ピストン９Ａを上昇させる。そして、図１０（３）に示すように、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート２に定着する。このとき、電磁バルブ２４を閉じておく。
【００６３】
その後、高吐出型油圧ユニット２８を操作することにより、油圧を送り側油圧ホース２６を介して、電磁バルブ２４へ送り出す。高吐出型油圧ユニット２８により、急速載荷に必要な試験荷重に達した後に、電磁バルブ２４を解放し、図１０（４）に示すように、一気にセンターホールジャッキ９に油圧を送り出し、ピストン９Ａを伸張させる。センターホールジャッキ９のピストン９Ａを上昇させると、延長材７が支圧板２９とナット１８により圧着されているため、ピストン９Ａの揚力がアンカー引張り方向の急速載荷として延長材７を介してアンカーテンドン３に伝達され、最終的にアンカー体３Ｂに伝えられる。
【００６４】
ここで、圧力測定センサー１７は、油圧制御装置２５と図示しない信号ケーブルを介して接続されているので、この圧力測定センサー１７により、所定の油圧以上を検出したとき、すなわち、急速載荷がアンカーテンドン３に与えられたときは、その圧力測定センサー１７の信号が油圧制御装置２５に送信され、油圧制御装置２５により、電磁バルブ２４が閉じられ、戻し側油圧ホース２７により、高吐出型油圧ユニット２８に油圧が戻される。このことによって、図１０（５）に示すように、ピストン９Ａが下降していくことになる。
【００６５】
なお、試験の際には、図３に示す不動梁１９に設置されたレーザー変位計２０により、アンカーの上下振動の変位が計測される。またアンカーテンドン３と延長材７との間に螺着した荷重計６によって、アンカーにかかる荷重が計測される。さらに支圧板２９に設置した加速度計２１により、アンカーの上下振動の加速度が計測される。なお、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００６６】
これらのうち、レーザー変位計２０、荷重計６、加速度計２１により検出された信号は図示しない動歪測定器を介し、コンピューターに送信される。また、圧力測定センサー１７により検出された信号は、直接、コンピューターに送信される。これらの信号は、コンピューターにより、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値として変換され、当該コンピューターに測定結果として集積される。
【００６７】
（衝撃載荷装置を使用する場合）
本発明に係るアンカーの急速載荷試験において、載荷装置として衝撃載荷装置の一実施の形態である弾性体の弾性力を利用する装置を用いた場合の試験方法を説明する。
【００６８】
まず、図５に示すように、油圧ユニット１５を操作することにより、センターホールジャッキ９のピストン９Ａを伸張させる。センターホールジャッキ９Ａは油圧ホース１６を介して油圧ユニット１５に接続されているが、弾性体１０に与えられた張力を油圧として計測するため油圧ユニット１５と油圧ホース１６との間に圧力測定センサー１７が嵌挿されている。したがって、弾性体１０の張力は油圧を計測することで管理される。
【００６９】
図１１（２）に示すように、センターホールジャッキ９のピストン９Ａを上昇させると、それに伴って弾性体１０が伸長し、弾性体１０の張力が蓄積される。
【００７０】
センターホールジャッキ９の揚力によって、アンカー頭部３Ｃに加える衝撃載荷に応じた所定の張力（急速載荷試験の最大試験荷重の約１０％）が与えられた後、図１１（３）に示すように、アンカーテンドン３のアンカー頭部３Ｃを、予め取り付けられたナット４を締め付け、アンカープレート2に定着する。
【００７１】
その後、図示しない油圧ユニット等により、図７（１）に示す、ジャッキ３４のピストン３４Ａを伸張させて、回転部材３１の突起片３１Ｃを押し出し、回転部材３１を矢印で示したＸ方向に回転させる。このことによって、図７（１）に示すように、貫通孔３１Ｅの小円部に位置し、嵌合部材３５を介して貫通孔３１Ｅの小円部の近傍の、回転部材３１の下部と係止していた弾性体１０は、貫通孔３１Ｅの大円部に実質的にスライドすることによって、係止状態が解除され図１１（４）に示すように、上方に飛び出す。
【００７２】
そして、弾性体１０の張力が解放されるが、延長材７が弾性体定着部材１１及び支圧板２９とナット１８により圧着されているため、弾性体１０の張力がアンカー引張り方向の衝撃載荷として延長材７を介してアンカー自由長部３Ａに伝達される。そしてアンカー自由長部３Ａに加えられた衝撃載荷は、アンカー自由長部３Ａの弾性により載荷時間が長期化し、急速載荷としてアンカー体３Ｂに伝達される。
【００７３】
その際、図５に示す不動梁１９に設置されたレーザー変位計２０により、アンカーの上下振動の変位が計測される。またアンカーテンドン３と延長材７との間に螺着した荷重計６によって、アンカーにかかる荷重が計測される。さらに支圧板２９に設置した加速度計２１により、アンカーの上下振動の加速度が計測される。なお、加速度については、時間と変位量とから算出できるため、必ずしも加速度計２１を設置する必要がない。
【００７４】
これらのうち、レーザー変位計２０、荷重計６、加速度計２１により検出された信号は図示しない動歪測定器を介し、コンピューターに送信される。また、圧力測定センサー１７により検出された信号は、直接、コンピューターに送信される。これらの信号は、コンピューターにより、変位量、加速度、荷重、圧力の測定値として変換され、当該コンピューターに測定結果として集積される。
【００７５】
【実施例】
グラウンドアンカーにおける急速載荷試験が，繰返し載荷方式の静的載荷試験と同様の評価ができることを確認することを目的として、急速載荷試験と静的載荷試験とを同条件で行った。
【００７６】
（載荷装置）
急速載荷試験の急速載荷装置としては、以下の装置を使用した。載荷装置は図３に示したようにアンカー緊張用ジャッキシステムに油圧制御装置を付加したシステムである。この装置は送り側の油圧を圧力測定センサー１７で感知し，油圧制御装置２５において設定した油圧に届いた時点でリリーフバルブから油圧を解放できるという特徴がある。
【００７７】
この装置における載荷時間は高吐出型油圧ユニット２８の吐出量とジャッキ９の受圧面積に左右される。より大きな吐出量の油圧ユニットと受圧面積の小さなジャッキを用いることで最大の載荷速度を得ることができる。
【００７８】
ここで、主な装置として、センターホールジャッキ（最大緊張力：700ｋN、受圧面積：104.7ｃｍ2）、高吐出型油圧ユニット（最大吐出量：6.2L／min、最大圧力：70.0MPa）、油圧制御装置（最大設定荷重：100.0Mpa）を使用した。
【００７９】
他方、静的載荷試験の載荷装置としては、油圧制御装置を除き同様である。
【００８０】
（計測機器及び測定項目）
急速載荷試験の計測機器としては、地盤工学会基準「杭の急速載荷試験方法(JGS1815-2002)」に従い、以下の機器を使用した。
【００８１】
【表１】
2004294235.tif 000001
【００８２】
ここで、急速載荷試験における計測項目としては、載荷荷重、アンカー頭部の変位量を計測した。
【００８３】
他方、静的載荷試験の計測機器としては、地盤工学会基準「グラウンドアンカー設計・施工基準，同解説(JGS4101-2000)」に従い、以下の機器を使用した。
【００８４】
【表２】
2004294235.tif 000002
【００８５】
ここで、静的載荷試験における計測項目としては、載荷荷重、アンカー頭部の変位量、反力対の沈下量を計測した。
【００８６】
（試験アンカー体及び載荷手法）
試験アンカー体は急速載荷試験および静的載荷試験とも全く同じPC鋼棒（D32）を使用した。また、試験アンカー体長としては、la=5.0mを用意し、アンカー自由長をlf=1.0ｍとし、アンカー全長をL=６.0mとした。
【００８７】
また、載荷手法としては、急速載荷試験においては、１本を想定の引き抜き荷重まで一気に載荷し、他方、静的載荷試験においては、載荷荷重を20ｋNづつ、試験アンカー体が引き抜けるまで載荷した。
【００８８】
なお、アンカー自由長がlf=1.0ｍとなっており、比較的長さは短いが、この試験では載荷装置として急速載荷装置である高吐出型油圧ユニットを用いているので、載荷時間の確保に関しては問題ない。
【００８９】
以下に、急速載荷試験の載荷手法（試験体１）、及び静的載荷試験の載荷手法（試験体２）を示す。
【００９０】
【表３】
2004294235.tif 000003
【００９１】
（地盤状況、試験アンカーの配置）
急速載荷試験及び静的載荷試験を行う地盤状況について、ボーリングデータを図１２に示す。また、試験アンカーの配置については、地盤工学会基準では2.0m以上離れると，それぞれのアンカー体は影響し合わないとされているため，各々のアンカー体の間隔を@2.0mとした。
【００９２】
（試験データの整理）
試験データを、急速載荷試験，静的載荷試験ともに地盤工学会基準（グラウンドアンカー設計・施工基準：JIS，杭の急速載荷試験方法：JGS1815-2002）に従って整理した。
【００９３】
その後、コンピューターに集積された、載荷荷重、変位、速度、加速度の各データに基づき、荷重−時間図、変位−時間図、速度−時間図、加速度−時間図を作成するとともに、荷重−変位量曲線を作成した。
【００９４】
（試験データの解釈）
今回は、一質点係モデルにおける除荷点法により試験データの解釈を行った。
【００９５】
アンカー体の慣性抵抗（Ra）を考慮した試験体１における荷重−変位量曲線を図１３に示す。今回の試験においては，載荷装置として急速載荷装置である高吐出型油圧ユニットを用いていおり、スタナミック試験に比べ載荷速度が０．１〜数秒程度と遅いことから，アンカー体の慣性抵抗（Ra）による影響はほとんどない。
【００９６】
ここで、図１３と計算式（２）より，載荷荷重(Frapid)から地盤の動的抵抗(Rv)を引いたものが地盤の静的抵抗(Rw)となる。また、地盤の動的抵抗(Rv)は次の式で表すことができる。
Rv ＝ C・v  …（３）
ここに、
ｖ：速度
C：減衰定数
である。
【００９７】
地盤工学会基準においては，除荷点法により，減衰定数Ｃを定義している。除荷点法では載荷荷重(Frapid)−変位曲線の最大変位点を除荷点と呼ぶ。除荷点では速度v＝０であるため地盤の動的抵抗(Rv)＝０となり，地盤の静的抵抗(Rw)＝地盤抵抗(Rsoil)となる。よって，除荷点に対応する地盤抵抗(Rsoil)は，急速載荷試験における静的最大荷重(Rw(max))となる。
【００９８】
地盤抵抗(Rsoil)が最大値(Rsoil(max))に達した速度をvとすると，Rsoil(max)とRw(max)の 差が地盤の動的抵抗(Rv)と考えられる。これより次の式が得られる。
C＝ ｛Rsoil(max)−Rw(max)｝／v  …（４）
【００９９】
ここで、図１３に示す、アンカー体の慣性抵抗（Ｒａ）を考慮した試験体１における荷重−変位量曲線は、上述したように、アンカー体の慣性抵抗（Ｒａ）による影響はほとんどないため、地盤抵抗(Rsoil)とみなすことができる。そして、計算式（４）で求めたＣの値と速度ｖを乗じて地盤の動的抵抗(Rv)を算出し、地盤抵抗(Rsoil)から、地盤の静的抵抗(Rw)を求めることができる。この試験体１における地盤の動的抵抗(Fv)より求めた地盤の静的抵抗(Rw)を図１４に示す。
【０１００】
図１４を見れば分かるように、地盤抵抗(Rsoil)は、載荷荷重100ｋN付近で、荷重／変位量の傾きが顕著に変化しており、載荷荷重100ｋN付近以上では、傾きがなだらかになっている。このことは、載荷荷重0〜100ｋN付近の間では、アンカー体の弾性領域であり、載荷荷重100ｋN付近〜130ｋN付近（極限値）では、塑性領域であることを示している。
【０１０１】
次に、静的載荷試験を行った試験体２の荷重−変位線を図１５に示す。なお、図１５に示す折れ線は、各サイクルごとの最大載荷荷重を結んだ線である。ここで、静的載荷試験における地盤の静的抵抗(Rw)の極限値は、約130ｋNであり、また、載荷荷重100ｋN以上で、各サイクルごとの最大載荷荷重を結んだ線の傾きがなだらかになっている。これらのことから、載荷荷重0〜100ｋN付近の間では、アンカー体の弾性領域であり、載荷荷重100ｋN付近〜130ｋN付近（極限値）では、塑性領域であることが推定できる。
【０１０２】
図１４と図１５の比較により、急速載荷試験の結果と静的載荷試験の結果とを比較してみると、非常に相関が高いことが分かる。すなわち、アンカー体の弾性領域、塑性領域、極限値はほほ同じ値を示している。したがって、グラウンドアンカーにおける急速載荷試験が，繰返し載荷方式の静的載荷試験と同様の評価を行うことができることが分かった。
【０１０３】
したがって、繰返し載荷方式の静的載荷試験では、試験時間が約１時間かかったが、急速載荷試験では、一気に所定の荷重まで載荷するため試験時間が数秒で終了すること、さらに、繰返し載荷方式の静的載荷試験では、極限値を求めるのにアンカー体を完全に破壊することが必要であるのに対し、急速載荷試験では、非破壊状態でアンカー体の極限値を求めることができることを考慮すると、迅速性や経済性に優れ、かつ容易にアンカーの性能を把握することができる急速載荷試験の方が、利点が大きいことが分かる。
【０１０４】
【発明の効果】
以上のとおり、本発明によれば、静的載荷試験に比して迅速性や経済性に優れるという利点を有する急速載荷試験をアンカーの載荷試験として行い、簡易かつ正確なアンカーの性能把握を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
杭における一質点系モデルを示す図である。
【図２】
グラウンドアンカーにおける一質点系モデルを示す図である。
【図３】
高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の正面図である。
【図４】
高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置の断面図である。
【図５】
本発明に係る弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置の正面図である。
【図６】
本発明に係る弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置の断面図である。
【図７】
張力解除装置の平面図、正面図、断面図である。
【図８】
張力解除装置の構成の説明図である。
【図９】
衝撃緩衝装置の実施例を示す正面図である。
【図１０】
高吐出型油圧ユニットを採用した急速載荷装置を用いた、本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験の手順説明図である。
【図１１】
弾性体の弾性力を利用する衝撃載荷装置を用いた、本発明に係るグラウンドアンカーの急速載荷試験の手順説明図である。
【図１２】
急速載荷試験及び静的載荷試験を行う地盤状況についてボーリングデータを示す図である。
【図１３】
急速載荷試験を行った試験体１における荷重−変位量曲線を示す図である。
【図１４】
急速載荷試験を行った試験体１における地盤の動的抵抗(Fv)より求めた地盤の静的抵抗(Rw)を示す図である。
【図１５】
静的載荷試験を行った試験体２における荷重−変位線を示す図である。
【図１６】
載荷荷重（Frapid）、地盤抵抗（Rsoil）、杭の慣性抵抗（Ra）、地盤の動的抵抗（Rv）及び静的抵抗（Rw）の関係を示す図である。  
【符号の説明】
２…アンカープレート、３…アンカーテンドン、３Ａ…アンカー自由長部、３Ｂ…アンカー体、３Ｃ…アンカー頭部、４…ナット、６…荷重計、７…延長材、８…ラムチェアー、９…センターホールジャッキ、９Ａ…ピストン、１０…弾性体、１１…弾性体定着部材、１２…張力解除装置、１３…圧縮バネ、１４…クッション材、１５…油圧ユニット、１６…油圧ホース、１７…圧力測定センサー、１８…ナット、１９…不動梁、２０…レーザー変位計、２１…加速度計、２４…電磁バルブ、２５…油圧制御装置、２６…送り側油圧ホース、２７…戻し側油圧ホース、２８…高吐出型油圧ユニット、２９…支圧板、３１…回転部材、３１Ａ，３２Ａ，３３Ａ…ボール案内溝、３１Ｃ…突起片、３１Ｄ…係止片、３１Ｅ，３２Ｅ…貫通孔、３２…第１の挟持部材、３３…第２の挟持部材、３３Ｅ…凹部、３４…ジャッキ、３４Ａ…ピストン。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図７】
2004294235.tif 000004
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図８】
2004294235.tif 000005