(57)【要約】杭頭に落下して跳ね上る重錘を空中で素早くキャッチできるようにした杭の急速載荷試験装置を提供する。杭頭ａに落下して跳ね上がった重錘３を空中でキャッチする重錘キャッチング装置５を設置する。重錘キャッチング装置５は、内周面が下方向に徐々に小径のテーパー面をなすホルダー内接孔15を有するクランプケース９と、クランプケース９の上方に配置され、落下してホルダー内接孔15に内接する可動体ホルダー８と、可動体ホルダー８の上方に配置され、磁力を発生したときだけ可動体ホルダー８を吸い付ける永電磁ホルダー10とから構成する。可動体ホルダー８はホルダー本体11とホルダー内接孔15に落下すると同時にホルダー内接孔15の内周面15aに押されて重錘３から延びる重錘キャッチングロッド７を挟持する複数のボール12とから構成する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭に重錘を落下させて軸方向押込み力を加えることにより杭の支持力を確認する杭の急速載荷試験に用いられる杭の急速載荷試験装置において、前記杭頭に落下して跳ね上がる重錘を空中でキャッチする重錘キャッチング装置を備えていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の杭の急速載荷試験装置において、前記重錘キャッチング装置は、内周面が下方向に徐々に小径のテーパ面をなすホルダー内接孔を有するクランプケースと、当該クランプケースの上方に配置され、落下して前記ホルダー内接孔に内接する可動体ホルダーと、当該可動体ホルダーの上方に配置され、磁力を発生したときだけ前記可動体ホルダーを吸い付ける永電磁ホルダーとを備え、かつ前記可動体ホルダーは前記ホルダー内接孔に落下すると同時に前記ホルダー内接孔の内周面に押されて前記重錘から延びる重錘キャッチングロッドを挟持する複数の可動体を備えていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項３】
請求項２記載の杭の急速載荷試験装置において、前記可動体はボールまたは楔状ピースであることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項４】
請求項１記載の杭の急速載荷試験装置において、前記重錘キャッチング装置は、前記重錘の近くに鉛直方向に設置されたガイドレールと、前記重錘に設置され、前記ガイドレールを挟持するディスクブレーキと、当該ディスクブレーキを操作する操作器とを備えていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項５】
請求項１記載の杭の急速載荷試験装置において、前記重錘キャッチング装置は、前記重錘の近くに鉛直方向に設置され、油圧制御により伸縮するピストンロッドによって前記重錘を空中でキャッチする油圧ジャッキシリンダーと、当該油圧ジャッキシリンダーの油圧を制御する油圧システムとを備えていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地盤面に突出する杭頭に軟クッションを介して重錘を落下させることで、軸方向押込み力を加え支持力を確認する杭の急速載荷試験装置に関し、杭頭に落下して跳ね上がる重錘を素早くキャッチすることにより、重錘が杭上で繰り返しバウンドするのを回避できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００２】
杭の鉛直支持力を求める方法として、これまでは、実際の杭と同じ条件で行う静的載荷試験が知られているが、載荷装置に反力抵抗体などを必要とするため、特に大きな荷重を載荷する場合には工期・経費の増大を伴い、試験に時間がかかる等の課題があった。【０００３】
このため、その対応策として、地盤に打ち込まれた杭の地盤面より突出する杭頭に軟クッション材を介して重錘を落下させることで軸方向押込み力を加え支持力を確認する杭の急速載荷試験が行われている。【０００４】
例えば、特許文献１には、杭頭を重錘で打撃して行う杭の急速載荷試験に用いる装置であって、重錘と、重錘と杭頭との間に緩衝材とを備え、かつ前記緩衝材が弾性材によって中空部を有する外殻状に形成されている急速載荷試験装置の発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開2005-68802号公報
【特許文献２】特開2002-303570号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
この試験では、杭頭に落下させた重錘は緩衝材の弾性力によって繰り返しバウンドするため、試験装置への繰り返しのバウンドにより発生する揺れによる安全性の確保、繰り返し発生する騒音問題、測定値に及ぼす誤差等の課題があった。【０００７】
本発明は、以上の課題を解決するためになされたもので、杭頭に落下して跳ね上る重錘を素早くキャッチして繰り返しバウンドするのを停止できるようにした杭の急速載荷試験装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、地盤面に突出する杭頭に軟クッションを介して重錘を落下させることにより、杭に軸方向押込み力を加えて支持力を確認する杭の急速載荷試験装置の発明であり、前記杭頭に落下して跳ね上がる重錘を空中でキャッチする重錘キャッチング装置を備えていることを特徴とするものである。【０００９】
前記重錘のキャッチング装置としては、内周面が下方向に徐々に小径のテーパー面をなすホルダー内接孔を有するクランプケースと、当該クランプケースの上方に配置され、落下して前記ホルダー内接孔に内接する可動体ホルダーと、当該可動体ホルダーの上方に配置され、磁力を発生したときだけ前記可動体ホルダーを吸い付ける永電磁ホルダーとを備え、かつ前記可動体ホルダーはホルダー本体と前記ホルダー内接孔に落下すると同時に前記ホルダー内接孔の内周面に押されて前記重錘から延びる重錘キャッチングロッドを挟持する複数の可動体とを備えたキャッチング装置を提案できる。可動体としては、例えば、図４に図示するようなボール(球体)や図６に図示するような楔状ピース等があげられる。【００１０】
また、重錘のキャッチング装置として他に、前記重錘の近くに鉛直方向に設置されたガイドレールと、前記重錘に設置され、前記ガイドレールを挟持して前記重錘を空中で停止させるディスクブレーキと、当該ディスクブレーキを操作する操作器とを備えたもの、あるいは前記重錘の近くに鉛直方向に設置され、油圧制御で伸縮するストローク(ピストンロッド)によって前記重錘を空中でキャッチする油圧ジャッキシリンダーと、当該油圧ジャッキシリンダーの油圧を制御する油圧システムとを備えたもの等も提案できる。【００１１】
また、いずれの重錘キャッチング装置おいても、有線または無線方式による遠隔操作又は自動制御によって重錘を杭頭に自由に落下させ、かつ杭頭で跳ね上がった重錘を空中でキャッチできるようになっている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、杭頭に軟クッションを介して重錘を落下させることで、杭に軸方向押込み力を加え支持力を確認する杭の急速載荷試験装置において、杭頭に落下して跳ね上がる重錘を空中で素早くキャッチすることにより、重錘が杭頭で繰り返しバウンドするのを防止することがきる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態を図示したものであり、重錘が落下高さまで吊り上げられた状態を示す杭の急速載荷試験装置の正面図である。
【図２】図１におけるイ部拡大図である。
【図３】図１に図示する杭の急速載荷試験装置を図示したものであり、杭頭に重錘が落下した状態を示す正面図である。
【図４】図１に図示する杭の急速載荷試験装置を図示したものであり、杭頭に落下して跳ね上がった重錘が空中でキャッチされた状態を示す正面図である。
【図５】図5(a),(b),(c)は、杭頭に落下して跳ね上がった重錘を空中でキャッチするキャッチング装置の動作を示す断面図である。
【図６】図５に図示する重錘キャッチング装置の分解斜視図である。
【図７】図５および図６に図示する重錘キャッチング装置の変形例を図示したものであり、図7(a)は縦断面図、図7(b)は図7(a)におけるロ−ロ線矢視図、図7(c)は図7(a)におけるハ−ハ線矢視図である。
【図８】本発明の他の実施形態を図示したものであり、図8(a)は重錘が落下高さまで吊り上げられた状態を示す杭の急速載荷試験装置の正面図、図8(b)は平面図、図8(c)は図8(b)におけるニ部拡大図、図8(d)は図8(a)におけるホ部拡大図である。
【図９】本発明の他の実施形態を図示したものであり、図9(a)は平面図、図9(b)は重錘が落下高さまで吊り上げられた状態を示す杭の急速載荷試験装置の正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
［実施形態１］
図１〜図６は、本発明の一実施形態を図示したものであり、杭の急速載荷試験装置１は、地盤に打ち込まれた杭の地盤面より突出する杭頭ａの直上に塔状に組み立てられた急速載荷試験用フレーム(以下「フレーム」)２に、杭頭ａに落下させる重錘３と、重錘３を設定された落下高さＨまで引き上げる重錘リフトアップ用プレートまたは鋼棒(図示はプレート、以下「プレート等」)４と、落下高さＨから杭頭ａに落下して跳ね上る重錘３を空中でキャッチする重錘キャッチング装置５とを備えている。また、杭頭ａに重錘３の載荷時間や荷重を調節するための軟クッション６が設置されている。
【００１５】
重錘３は、フレーム２の上方より杭頭aの真上に垂下された重錘リフトアップ用プレート等４の下端部に脱着可能に吊り下げられている。そして、重錘リフトアップ用プレート等４を介して設定された落下高さＨまで吊り上げることができ、また、重錘キャッチング装置５を有線または無線方式によって遠隔操作又は自動制御することにより杭頭ａに自由落下させることができるようになっている。
【００１６】
また、重錘３は、重錘リフトアップ用プレート等４に沿って真上に立ち上がり、かつ下端部が重錘３に連結された複数の重錘キャッチングロッド7,7を備え、当該重錘キャッチングロッド7,7を重錘キャッチング装置5,5で挟持することにより、杭頭ａに落下し、杭頭ａで跳ね上がった重錘３を空中でキャッチできるようになっている。
【００１７】
重錘キャッチング装置５は、各重錘キャッチングロッド７の材軸線上に設置された可動体ホルダー８、クランプケース９および永電磁ホルダー10を備え、可動体ホルダー８は、さらにホルダー本体11と複数のボール(可動体)12を備えている。
【００１８】
ホルダー本体11は、中心部に重錘キャッチングロッド７が貫通するホルダー孔13を有し、クランプケース９と永電磁ホルダー10間に配置されている。ホルダー孔13は重錘キャッチングロッド７に対してルーズ孔になっている。
【００１９】
さらに、ホルダー本体11の外周面11aは、上端部において外径が最も大きく、下方向に移行するに伴い徐々に小径となるようなテーパー面状に形成されている。また、ホルダー孔13と外周面11a間に内周面が凹曲面状をなす中空部14がホルダー本体11の周方向および上下方向に均等な間隔で複数形成され、各中空部14のホルダー孔13側および外周面11a側は開口している。そして、各中空部14内にボール12がそれぞれ収納されている。
【００２０】
ボール12は、中空部14内に回転自在にかつホルダー本体11の径方向に移動可能に収納されており、またホルダー孔13側または外周面11a側の少なくとも一方の開口に一部が突出する大きさに形成されている。
【００２１】
クランプケース９は、可動体ホルダー８の直下においてフレーム２に固定され、中心部に可動体ホルダー８が内接する可動体ホルダー内接孔15が鉛直方向に貫通して形成されている。
【００２２】
すなわち、可動体ホルダー内接孔15の内周面15aは、上端部において内径が最も大きく、下方向に移行するに伴い徐々に小径となるようなテーパー面状に形成されている。
【００２３】
永電磁ホルダー10は、可動体ホルダー８の直上においてフレーム２に固定又は重錘落下時のフレーム２の衝撃を緩和させるコイルバネや防振ゴム等の緩衝部材27を介して固定され(図２参照)、中心部に重錘キャッチングロッド７が貫通するホルダー孔16が形成されている。ホルダー孔16は、重錘キャッチングロッド７に対してルーズ孔になっている。また、永電磁ホルダー10は、磁力を発生したときだけ可動体ホルダー８を吸い付け、有線または無線方式の永電磁ホルダー用整流器17による遠隔操作または自動制御により磁力を発生できるようになっている。
【００２４】
このような構成において、操作方法について説明すると、重錘３を重錘リフトアップ用プレート等４の下端部に吊り下げ、重錘リフトアップ用プレート等４を介して設定された落下高さＨまで吊り上げる。
【００２５】
また、有線または無線方式の永電磁ホルダー用整流器17による遠隔操作又は自動制御によって永電磁ホルダー10に通電して磁力を発生させることにより、可動体ホルダー８を永電磁ホルダー10に吸い付ける。
【００２６】
そして、杭頭ａに重錘３を落下させ、かつ重錘３が杭頭ａに衝突した直後に永電磁ホルダー10への通電を手動又は自動停止して永電磁ホルダー10の磁力を消失させる。そうすると、可動体ホルダー８は永電磁ホルダー10を離れてクランプケース９のホルダー内接孔15内に落下する。
【００２７】
また、可動体ホルダー８の各ボール12が、ホルダー内接孔15の内周面15aによってホルダー孔13側に押され、各ボール12の一部がホルダー孔13内に突出する。この突出する各ボール12は、重錘キャッチングロッド７がバウンドして跳ね上る時は、ホルダー内接孔15の内周面15aから離れる方向に作用するので、キャッチングロッド７を自由に通過させるが、重錘３がバウンドして再落下する時は、ホルダー内接孔15の内周面15aによってホルダー孔13側に押され、各ボール12の一部がホルダー孔13内に突出する。
【００２８】
これによりホルダー孔13を貫通する重錘キャッチングロッド７が周囲から複数のボール12によって強く把持されるため、杭頭ａで跳ね上がった重錘３を、重錘キャッチングロッド７を介して空中で素早くキャッチすることができ、重錘３のリバウンドを回避することができる。
【００２９】
なお、可動体ホルダー８を吸い付ける永電磁ホルダー10は、コイルバネや防振ゴム等の緩衝部材27を介してフレーム２に取り付けられているため（図２参照）、重錘３の落下時の衝撃によって落下してしまうことはなく、永電磁ホルダー用整流器17によって確実に操作することができる。
【００３０】
図７(a)〜(c)は、可動体ホルダー８のホルダー本体11と可動体12の変形例を図示したものであり、ホルダー本体11のホルダー孔13と外周面11a間には中空部14に代えて複数のスリット18が周方向に等間隔に形成され、各スリット18にボール12に代えて楔状ピース19が挿入されている。
【００３１】
このような構成において、有線または無線方式の永電磁ホルダー用整流器17による遠隔操作又は自動制御によって永電磁ホルダー10に磁力を発生させることにより、可動体ホルダー８は永電磁ホルダー10に吸い付き、永電磁ホルダー10の磁力を消失させると永電磁ホルダー10を離れてクランプケース９のボールホルダー内接孔15内に落下する。
【００３２】
そうすると、可動体ホルダー８の各楔状ピース19は、ホルダー内接孔15の内周面15aによってホルダー孔13側に押され、各楔状ピース19の端部がホルダー孔13内に突出する。
【００３３】
この突出する各楔状ピース19は、重錘キャッチングロッド７がバウンドして跳ね上る時は、ホルダー内接孔15の内周面15aから離れる方向に作用するので、キャッチングロッド７を自由に通過させるが、重錘３がバウンドして再落下する時は、ホルダー内接孔15の内周面15aによってホルダー孔13側に押され、各楔状ピース19の端部がホルダー孔13内に突出する。
【００３４】
これによりホルダー孔13を貫通する重錘キャッチングロッド７を周囲から強く挟持することにより、杭頭ａで跳ね上がった重錘３を重錘キャッチングロッド４を介して空中でキャッチすることができ、重錘３のリバウンドを回避することができる。
【００３５】
［実施形態２］
図8(a)〜(d)は、本発明の他の実施形態を図示したものであり、重錘キャッチング装置５は、フレーム２の重錘３と近接する位置に設置された複数のガイドレール20と、重錘３の側部に各ガイドレール20と対向して取り付けられ、各ガイドレール20を把持する複数のディスクブレーキ21と、各ディスクブレーキ21を操作する有線または無線方式の油圧又は空気圧システム22とを備えている。
【００３６】
ガイドレール20は重錘３の両側に対称に、かつ鉛直方向に連続して設置されている。ディスクブレーキ21は、重錘３の両側部に各ガイドレール20と対向して上下二段に設置されている。
【００３７】
このような構成において、重錘３が杭頭ａで跳ね上った直後に、有線または無線方式の油圧又は空気圧システム22による遠隔操作又は自動制御によって各ディスクブレーキ21に油圧又は空気を供給し、各ディスクブレーキ21でガイドレール20を把持することにより、杭頭ａで跳ね上がった重錘３を空中でキャッチすることができ、重錘３のリバウンドを回避することができる。
【００３８】
また、各ディスクブレーキ21の油圧または空気を抜くことによりディスクブレーキ21による把持力を緩めることができる。
【００３９】
［実施形態３］
図9(a),(b)は、同じく本発明の他の実施形態を図示したものであり、重錘キャッチング装置５は、油圧ジャッキシリンダー23と当該油圧ジャッキシリンダー23の油圧を有線または無線によって遠隔操又は自動制御する油圧システム24を備え、油圧ジャッキシリンダー23は、重錘３の両側に対称に、かつ重錘３に近接して鉛直方向に設置されている。
【００４０】
また、各油圧ジャッキシリンダー23の下端部はフレーム２に、上端部は重錘３の側部にブラケット24を介して連結されている。
【００４１】
このような構成において、重錘３が設定された落下高さＨまで吊り上げられた段階で、油圧ジャッキシリンダー23のストローク23aは伸びた状態にあり、また、重錘３が杭頭ａに落下し跳ね上るまでの間、油圧ホース25の押側と戻し側の両方のバルブ26は開放状態に置かれている。
【００４２】
そして、重錘３が杭頭ａで跳ね上がり、最大高さに達した時に油圧ホース25のバルブ26を閉じて油圧ジャッキシリンダー23のストローク23aを固定することにより、杭頭ａで跳ね上がった重錘３を空中でキャッチすることができ、重錘３のリバウンドを回避することができる。また、バルブ26を開けることによりストローク23aを収縮させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４３】
本発明は、地盤面上に突出する杭頭に重錘を落下させて軸方向押込みを加えることにより杭の支持力を確認する杭の急速載荷試験に用いられる杭の急速載荷試験装置において、杭頭に落下して跳ね上った重錘を空中でキャッチして、重錘のリバウンドを回避すること
ができる。
【符号の説明】
【００４４】
ａ  杭頭
Ｈ  設定された落下高さ
１  杭の急速載荷試験装置
２  フレーム(急速載荷試験用フレーム)
３  重錘
４  重錘リフトアップ用プレート
５  重錘キャッチング装置
６  緩衝クッション
７  重錘キャッチングロッド
８  可動体ホルダー
９  クランプケース
10  永電磁ホルダー
11  ホルダー本体
12  ボール(可動体)
13  ホルダー孔
14  中空部
15  ホルダー内接孔
15a  内周面
16  ホルダー孔
17  永電磁ホルダー用整流器
18  スリット
19  楔状ピース(可動体)
20  ガイドレール
21  ディスクブレーキ
22  油圧システム
23  油圧ジャッキシリンダー
23a  ピストンロッド
24  油圧システム
25  油圧ホース
26  バルブ
27  緩衝材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019225023.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年7月22日(2019.7.22)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
杭頭に重錘を落下させて軸方向押込み力を加えることにより杭の支持力を確認する杭の急速載荷試験装置において、前記杭頭に落下して跳ね上がる前記重錘を空中でキャッチする重錘キャッチング装置を備え、前記重錘キャッチング装置は、内周面が下方向に徐々に小径のテーパ面をなすホルダー内接孔を有するクランプケースと、当該クランプケースの上方に配置され、落下して前記ホルダー内接孔に内接する可動体ホルダーと、当該可動体ホルダーの上方に配置され、磁力を発生したときだけ前記可動体ホルダーを吸い付ける永電磁ホルダーとを備え、かつ前記可動体ホルダーは前記ホルダー内接孔に落下すると同時に前記ホルダー内接孔の内周面に押されて前記重錘から延びる重錘キャッチングロッドを挟持する複数の可動体を備えていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の杭の急速載荷試験装置において、前記可動体はボールまたは楔状ピースであることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【請求項３】
杭頭に重錘を落下させて軸方向押込み力を加えることにより杭の支持力を確認する杭の急速載荷試験装置において、前記杭頭に落下して跳ね上がる前記重錘を空中でキャッチする重錘キャッチング装置を備え、前記重錘キャッチング装置は、前記重錘の近くに鉛直方向に設置され、油圧制御により伸縮するピストンロッドによって前記重錘を空中でキャッチする油圧ジャッキシリンダーと、当該油圧ジャッキシリンダーの油圧を制御する油圧システムとを備え、前記油圧ジャッキシリンダーの油圧は、前記重錘が前記杭頭に落下して跳ね上るまでの間は、前記油圧ジャッキシリンダーに接続された油圧ホースの押側および戻し側のバルブが開放し、かつ前記重錘が前記杭頭で跳ね上がり、最大高さに達した時、前記油圧ホースの押側および戻し側のバルブが閉じて前記油圧ジャッキシリンダーのストロークを固定するように制御されていることを特徴とする杭の急速載荷試験装置。
【国際調査報告】
2019225023.tif 000012
2019225023.tif 000013
2019225023.tif 000014
2019225023.tif 000015