(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤に埋め込んだテンドンをその地表に露出する外端部に固定した定着部で緊張し、該定着部と該地表の上の受圧板との間で、該定着部が有し前記テンドンの通るパイプ部に中央の孔を通してそれぞれ複数個嵌め込まれて支持された皿ばねを前記緊張の反力によって収縮させ、この収縮の反力を前記受圧板から前記テンドンを介して前記地盤に伝達させて地すべりを防止する皿ばねグラウンドアンカーにおいて、
前記パイプ部には、弾性限界の異なる皿ばねが複数嵌め込まれ、各皿ばねには、各皿ばねの弾性限界に応じた横断面径に設定され、各皿ばねがその弾性限界以上に撓むのを規制するリング部がそれぞれ設けられていることを特徴とする皿ばねグラウンドアンカー。
【請求項２】
地盤に埋め込んだテンドンをその地表に露出する外端部に固定した定着部で緊張し、該定着部と該地表の上の受圧板との間で、該定着部が有し前記テンドンの通るパイプ部に中央の孔を通してそれぞれ複数個嵌め込まれて支持された皿ばねを前記緊張の反力によって収縮させ、この収縮の反力を前記受圧板から前記テンドンを介して前記地盤に伝達させて地すべりを防止する皿ばねグラウンドアンカーにおいて、
前記パイプ部には、互いに向きを違えて２段に配された皿ばねからなる弾性限界の異なる皿ばねセットが複数嵌め込まれ、各皿ばねセットの２段の皿ばねと前記パイプ部とで囲まれた凹部には、各皿ばねセットの弾性限界に応じた横断面径に設定され、各皿ばねセットがその弾性限界以上に撓むのを規制するリング部がそれぞれ設けられていることを特徴とする皿ばねグラウンドアンカー。
【請求項３】
前記各リング部の横断面径を、前記各皿ばねが塑性化しない最大撓み量の１０〜２０％に設定したことを特徴とする請求項１又は２に記載の皿ばねグラウンドアンカー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地盤に埋め込んだテンドンをその地表に露出する外端部に固定した定着部により緊張し、その反力を該定着部により地盤に伝達させて地すべりを防止する、耐凍上性能の向上を図ったグラウンドアンカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
地すべり防止に使用されるグラウンドアンカーは、一端が深く硬い地盤に固着され地表に露出した他端が定着部に固定されたテンドンの緊張力の反力として、地すべりの恐れのある浅い地盤を締め付ける機能を有する。
【０００３】
浅い地盤が凍上等によって膨張する場合、テンドンには前記膨張の力がさらに作用して破断の恐れがあるため、例えば特開２００１−３２２７３公報に記載されているように、定着部と受圧板との間に皿ばねを介装して、地盤膨張の力を、ばねの撓みにより吸収することが提案されている。
【０００４】
また、皿ばねの圧縮撓みには弾性限界があり、所定の撓み量を越えると、再度伸張してもばねの弾発力はもとに戻らない。従って、皿ばねの撓みが弾性限界時の皿ばねの高さに合わせたストッパー部材を定着部と受圧板との間に介装することが上記公報で提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、複数の皿ばねを直列に配設して所定のストローク（最大撓み量）を与える場合、個々の皿ばねにより弾性限界が異なるため、皿ばね全体は機能しているように見えても、最も弾性限界の小さい皿ばねから順次破損している恐れがある。
【０００６】
上記のように、皿ばねが一部であってもこれが破損した場合、凍上した地盤が融解して収縮した時には、皿ばねの弾発力は凍上前の大きさを再現せず、グラウンドアンカーにもはや浅い地盤を締め付ける力を与えることができない。
【０００７】
また、グラウンドアンカーの適正試験及び確認試験においては、構造計算から予想される緊張力のそれぞれ１．５倍以上及び１．２倍以上の力が与えられるため、このような試験によって皿ばねの一部が破損する恐れがある。従ってグラウンドアンカーを、試験済製品として直ぐに工事に使用することができない。
【０００８】
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、皿ばねに弾性限界を越えた圧縮力が作用しても破損しない、信頼性の高いグラウンドアンカーを実現することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る皿ばねグラウンドアンカーは、地盤に埋め込んだテンドンをその地表に露出する外端部に固定した定着部で緊張し、該定着部と該地表の上の受圧板との間で、該定着部が有し前記テンドンの通るパイプ部に中央の孔を通してそれぞれ複数個嵌め込まれて支持された皿ばねを前記緊張の反力によって収縮させ、この収縮の反力を前記受圧板から前記テンドンを介して前記地盤に伝達させて地すべりを防止する皿ばねグラウンドアンカーにおいて、前記パイプ部には、弾性限界の異なる皿ばねが複数嵌め込まれ、各皿ばねには、各皿ばねの弾性限界に応じた横断面径に設定され、各皿ばねがその弾性限界以上に撓むのを規制するリング部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明の皿ばねグラウンドアンカーによれば、各皿ばねは、各皿ばねにそれぞれ設けられているリング部により各皿ばねの弾性限界以上に撓むのが規制されることになるので、弾性限界の異なる複数の皿ばねを用いても、各皿ばねが弾性限界以上に撓んで各皿ばねが塑性化するようなことはなく、各皿ばねをその弾性限界内で繰り返し伸縮させることができる。従って、各皿ばねの寿命を延ばすことができ、テンドンの緊張力を長期間一定に保つことができる。
また、皿ばねグラウンドアンカーの適正試験及び確認試験において、構造計算から予想される緊張力よりも大きな力を複数の皿ばねに加えても、各皿ばねが弾性限界以上に撓むようなことはないので、各皿ばねが塑性化するのを回避でき、皿ばねグラウンドアンカーを、試験済製品として直ぐに工事に使用することが可能となる。
【００１０】
本発明の請求項２に係る皿ばねグラウンドアンカーは、地盤に埋め込んだテンドンをその地表に露出する外端部に固定した定着部で緊張し、該定着部と該地表の上の受圧板との間で、該定着部が有し前記テンドンの通るパイプ部に中央の孔を通してそれぞれ複数個嵌め込まれて支持された皿ばねを前記緊張の反力によって収縮させ、この収縮の反力を前記受圧板から前記テンドンを介して前記地盤に伝達させて地すべりを防止する皿ばねグラウンドアンカーにおいて、前記パイプ部には、互いに向きを違えて２段に配された皿ばねからなる弾性限界の異なる皿ばねセットが複数嵌め込まれ、各皿ばねセットの２段の皿ばねと前記パイプ部とで囲まれた凹部には、各皿ばねセットの弾性限界に応じた横断面径に設定され、各皿ばねセットがその弾性限界以上に撓むのを規制するリング部がそれぞれ設けられていることを特徴とする。
本発明の皿ばねグラウンドアンカーによれば、各皿ばねセットは、各皿ばねセットの凹部内に設けられているリング部により各皿ばねセットの弾性限界以上に撓むのが規制されることになるので、弾性限界の異なる複数の皿ばねセットを用いても、各皿ばねセットが弾性限界以上に撓んで各皿ばねセットの各皿ばねが塑性化するようなことはなく、各皿ばねセットをその弾性限界内で繰り返し伸縮させることができる。従って、各皿ばねセットの寿命を延ばすことができ、テンドンの緊張力を長期間一定に保つことができる。
また、皿ばねグラウンドアンカーの適正試験及び確認試験において、構造計算から予想される緊張力よりも大きな力を複数の皿ばねセットに加えても、各皿ばねセットが弾性限界以上に撓むようなことはないので、各皿ばねセットの各皿ばねが塑性化するのを回避でき、皿ばねグラウンドアンカーを、試験済製品として直ぐに工事に使用することが可能となる。
【００１１】
さらに、本発明の請求項３に係る皿ばねグラウンドアンカーは、請求項１又は２に記載の皿ばねグラウンドアンカーであって、前記各リング部の横断面径を、前記各皿ばねが塑性化しない最大撓み量の１０〜２０％に設定したことを特徴とする。
本発明の皿ばねグラウンドアンカーによれば、各皿ばねは、リング部の横断面の径によって決定される最大に撓んでいる時の各皿ばねの高さに対し、５〜１０倍のストローク（最大撓み量）をもって伸張が可能であるため、皿ばねグラウンドアンカーは、地盤の大きな伸縮にも対応できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
＝＝＝皿ばねグラウンドアンカーの概要＝＝＝
本発明の一実施形態としての皿ばねグラウンドアンカーの使用例について図１を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態における、地盤中の皿ばねグラウンドアンカーの側断面を示している。
【００１４】
例えば、切土法面等の地すべり対策工法として、コンクリート等からなる受圧板１１を法面（地盤表面）２１に敷設し、これと地盤２２、２３に適宜間隔に複数の本実施形態における皿ばねグラウンドアンカー３１を打設して、受圧板１１を介して地盤表層２２を地盤深部２３側に押し付けることで、地盤表層２２の崩落を防止する。上記の押し付け方は以下の如くである。線状部材からなるテンドン３２を地盤表面２１に対して略鉛直に受圧板１１及び地盤２２、２３に挿入し、その一端部をグラウト２４により地盤深部２３に固着させるとともに、地盤表面２１に突出した他端部を、定着部３３及び後述する皿ばね部３４を介して受圧板１１に定着させて、テンドン３２に緊張力を与えることで、その反力としての圧縮力を、受圧板１１を介して地盤２２、２３に伝達して地盤表層２２を締め付ける。
【００１５】
後述する皿ばね部３４は、テンドン３２に過大な緊張力が作用するのを回避し、およそ一定の力を作用させる機能を有する。例えば、地盤表層２２が凍上により膨張する場合、テンドン３２には緊張力が作用するが、これは皿ばね部３４の圧縮による弾発力と釣合うため、テンドン３２の破断を防止することが可能である。また、地盤表層２２の凍上及び溶融に対して、所定のばね定数を有する皿ばね部３４を使用して皿ばね部３４の撓み量に対してその弾発力の変化を少なくし、テンドン３２の緊張力をおよそ一定に保持することも可能である。
【００１６】
＝＝＝皿ばね部の構成＝＝＝
本発明の一実施形態である皿ばね部の構成について、図２を参照しつつ説明する。図２は、本実施形態における皿ばね部、定着部、及び受圧板の側断面を示す図である。本実施形態においては、定着部３３の支圧板３３ａと受圧板１１との間に、皿ばね部３４が介装されている。尚、定着部３３は支圧板３３ａと、支圧板３３ａと一体のパイプ部３３ｂと、支圧板３３ａと当接しテンドン３２を固定する定着具３３ｃとを具備して成る。
【００１７】
皿ばね部３４は、後述する第１乃至第３皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄと、第１乃至第３凹部３４ｅ、３４ｆ、３４ｇに配置された第１乃至第３リング部３４ｈ、３４ｉ、３４ｊと、受圧板１１に嵌め込まれた支圧板３４ｋとから構成される。
【００１８】
第１皿ばねセット３４ｂは、中央に孔を有し栽頭円錐状の皿ばね３４ａを互いに向きを違えて２段に配してパイプ部３３ｂに嵌め込まれて成り、２段の皿ばね３４ａ及びパイプ部３３ｂによって囲まれた第１凹部３４ｅ内に第１リング部３４ｈを有する。
【００１９】
上記と同様に、第２皿ばねセット３４ｃは、向きを違えた２段の皿ばね３４ａがパイプ部３３ｂに嵌め込まれて成り、これとパイプ部３３ｂとで囲まれた第２凹部３４ｆ内に第２リング部３４ｉを有する。
【００２０】
上記と同様に、第３皿ばねセット３４ｄは、向きを違えた２段の皿ばね３４ａがパイプ部３３ｂに嵌め込まれて成り、これとパイプ部３３ｂとで囲まれた第３凹部３４ｇ内に第３リング部３４ｊを有する。尚、上記の皿ばねの合計弾発力は、支圧板３３ｂ及び支圧板３４ｋに及ぼされ、この力によって、受圧板１１を介して地盤表層２２が地盤深部２３側に押し付けられる。
【００２１】
各皿ばねセットは、図３に示すように、弾発力変動不感帯領域で動作させられる。図３は、皿ばねの高さＨと該皿ばねの厚みｔの比Ｈ／ｔをが、１．２、１．４、１．６の３種類について、該皿ばねの撓み量に対する該皿ばねの弾発力の関係を示した図である。例えば、本発明の皿ばねグラウンドアンカー３１の設置された地盤表層２２が膨張する場合、皿ばね３４ａが上記の弾発力変動不感帯領域で動作していれば、皿ばね３４ａが地盤の膨張を受けて撓んでも、皿ばね３４ａの弾発力の変化が小さいため、皿ばね３４ａの弾発力がおよそ一定に保たれ、地盤表層２２を締め付ける力にも大きな変化がないという特徴がある。従って、図３から明らかなように、Ｈ／ｔが１．４の場合が、弾発力変動不感帯領域が最も大きく、Ｈ／ｔが１．２〜１．４の場合が、ばね定数が正の値を示すため、本実施形態ではＨ／ｔが１．２〜１．４である皿ばね３４ａを採用する。
【００２２】
リング横断面の径の規定のし方について図４を参照しつつ説明する。図４は、向きを違えて直列に配設される３種類の皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄの撓み量に対する弾発力の関係を示している。
【００２３】
本実施形態においては、第１乃至第３リング部３４ｈ、３４ｉ、３４ｊのリング横断面の径は、皿ばね部３４を構成する３個の皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄそれぞれが塑性化する弾性限界の撓み量をその最大限度として決められる。例えば、図４に示されるように、第１皿ばねセット３４ｂによる撓み量・弾発力曲線４１ｂでは、撓み量Ｌが弾性限界であり、この時の弾発力はＯである。第２皿ばねセット３４ｃによる撓み量・弾発力曲線４１ｃでは、弾性限界は、撓み量Ｍ及び弾発力Ｐである。第３皿ばねセット３４ｄによる撓み量・弾発力曲線４１ｄでは、弾性限界は、撓み量Ｎ及び弾発力Ｑである。従って、本実施形態における皿ばね部３４の最大撓み量はＬ＋Ｍ＋Ｎとなり、この時の弾発力はＱとなる。
【００２４】
上記の最大撓み量に対して、第１乃至第３皿ばねセットの高さが一義的に決まり、第１乃至第３凹部３４ｅ、３４ｆ、３４ｇの形も決まるため、前記凹部に内接すべき前記リング横断面の所定の径が規定される。当然のことながら、上記の内接が生じれば、それ以上の撓みは規制され、定性的には、最大撓み量が大きいほど前記径は小さくなる。
【００２５】
＝＝＝皿ばね部の機能＝＝＝
凍上によって地盤表層２２が膨張して地盤表面２１が盛り上がった場合での本実施形態の皿ばねグラウンドアンカー３１の状態について、図４及び図５を参照しつつ説明する。図５は、図４において第１乃至第３皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄがそれぞれＡ状態、Ｂ状態、及びＣ状態にある場合の、皿ばね部３４の側断面を模式的に示した図であり、図５（Ａ）は前記Ａ状態に対応し、図５（Ｂ）は前記Ｂ状態に対応し、図５（Ｃ）は前記Ｃ状態に対応する。
【００２６】
図４のＡ状態では、第１皿ばねセット３４ｂは弾性限界の撓み量Ｌをもって、図５（Ａ）において第１リング部３４ｈが第１凹部３４ｅで内接している。前記内接により、第１皿ばねセット３４ｂはこれ以上撓むことが規制され、塑性化が回避されている。本実施形態において第２及び第３皿ばねセット３４ｃ、３４ｄは、第１皿ばねセット３４ｂに比べてばね定数及び弾性限界が大きいため、図５（Ａ）において、第１皿ばねセット３４ｂよりも撓み量が小さく、第２及び第３リング部３４ｉ、３４ｊのそれぞれに未だ内接していない。この状態では、凍上による地盤表面の盛り上がりの力が、第２及び第３皿ばねセット３４ｃ、３４ｄの弾発力とつりあい、テンドン３２への必要以上の緊張力がばねによって吸収されている。
【００２７】
図４のＢ状態では、第１及び第２皿ばねセット３４ｂ、３４ｃは、それぞれ弾性限界の撓み量Ｌ及びＭをもって、図５（Ｂ）において第１及び第２リング部３４ｈ、３４ｉがそれぞれ第１及び第２凹部３４ｅ、３４ｆで内接している。前記内接により、第１及び第２皿ばねセット３４ｂ、３４ｃはこれ以上撓むことが規制され、塑性化が回避されている。本実施形態において第３皿ばねセット３４ｄは、第１及び第２皿ばねセット３４ｂ、３４ｃに比べてばね定数及び弾性限界が大きいため、図５（Ｂ）において、第１及び第２皿ばねセット３４ｂ、３４ｃよりも撓み量が小さく、第３リング部３４ｊに未だ内接していない。この状態では、凍上による地盤表面の盛り上がりの力が、第３皿ばねセット３４ｄの弾発力とつりあい、テンドン３２への必要以上の緊張力がばねによって吸収されている。
【００２８】
図４のＣ状態では、第１乃至第３皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄは、それぞれ弾性限界の撓み量Ｌ、Ｍ、及びＮをもって、図５（Ｃ）において第１乃至第３リング部３４ｈ、３４ｉ、３４ｊがそれぞれ第１乃至第３凹部３４ｅ、３４ｆ、３４ｇで内接している。前記内接により、第１乃至第３皿ばねセット３４ｂ、３４ｃ、３４ｄはこれ以上撓むことが規制され、塑性化が回避されている。図５（Ｃ）からも明らかなように、このＣ状態が地盤表面の盛り上がりをばねで吸収する限界状態である。
【００２９】
ここで、第１乃至第３リング部３４ｈ、３４ｉ、３４ｊを有していない従来の技術においては、ばねの破損を回避した最大弾発力は図４に示されるＯであり、最大撓み量は図４から導かれるＬ＋Ｍ'＋Ｎ'となる。これは、弾性限界が最も小さい第１皿ばねセット３４ｂで規定される値であり、図５（Ａ）で示され、且つリングを有しない状態に対応する。一方、本発明によれば、最大弾発力Ｑで、最大撓み量がＬ＋Ｍ＋Ｎを得ることが可能であり、弾発力及び撓み量ともに従来技術に比べて大きい。
【００３０】
上記の地盤表層２２の凍上が融解して該地盤表層が収縮を始め、地盤表面２１が降下した場合、弾性限界が最大の第３皿ばねセット３４ｄから順にばね伸張が始まるが、全てのばねは弾性限界以下で使用されているため、そのばね定数が変化することなく、例えば再度の凍上に、その機能を保持したまま対応することが可能である。
【００３１】
以上、本発明による皿ばねグラウンドアンカー３１の皿ばね部３４の個々のばねの弾性限界が異なっていても、これを破損することなく、ばねの性能を保ちつつ、それぞれのばねの弾性限界の撓み量まで繰り返し圧縮使用できる。
【００３２】
＝＝＝その他の実施形態＝＝＝
本発明のその他の実施形態について図６を参照しつつ説明する。図６は、本発明の第２実施形態における皿ばねグラウンドアンカー３の皿ばね部分の側断面を示した図である。
【００３３】
高さに比べて径が大きい皿ばね５１を、向きを違えて２段１組にした場合、内接するリング５２の径が、２つの皿ばね５１を合わせた高さにおよそ等しいと近似して説明する。例えば図６（Ａ）に示すように、リング５２の径分の高さを有する１組の圧縮撓み最大の皿ばね５１において、この皿ばね５１が伸張した場合のストローク（最大撓み量）が、リング５２の径のおよそ１０倍であるためには、前記リングの径のさらに１１倍の凹部分５３の広がりを有する皿ばね５１でなければならない。上記を満足する皿ばね５１が自然長の状態にある場合の形を図６（Ｂ）に示す。
【００３４】
本発明の第２実施形態による、このような皿ばね５１は、例えば地盤表層２２の膨張と収縮との差が大きい地盤上でばねに長いストローク（最大撓み量）を要するグラウンドアンカーへの使用に適している。
【００３５】
尚、本実施形態では、２段１組の皿ばね５１を示したが、内接するリング径５２のそれぞれ異なる複数組の皿ばね５１を組合せた場合は、そのリング径はそれぞれの組におけるリング径５２の合計であり、そのストローク（最大撓み量）は、それぞれの組におけるストローク（最大撓み量）の合計としてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の請求項１に記載の皿ばねグラウンドアンカーによれば、弾性限界の異なる複数の皿ばねを用いても、各皿ばねが弾性限界以上に撓んで各皿ばねが塑性化するようなことはないので、各皿ばねをその弾性限界内で繰り返し伸縮させることができる。従って、各皿ばねの寿命を延ばすことができ、テンドンの緊張力を長期間一定に保つことができる。
また、本発明の請求項２に記載の皿ばねグラウンドアンカーによれば、弾性限界の異なる複数の皿ばねセットを用いても、各皿ばねセットが弾性限界以上に撓んで各皿ばねセットの各皿ばねが塑性化するようなことはないので、各皿ばねセットをその弾性限界内で繰り返し伸縮させることができる。従って、各皿ばねセットの寿命を延ばすことができ、テンドンの緊張力を長期間一定に保つことができる。
さらに、本発明の請求項３に記載のグラウンドアンカーによれば、地盤表層の膨張と伸縮との差が大きい地盤上で、ばねに長いストローク（最大撓み量）を要するグラウンドアンカーへの使用が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態における地盤中の皿ばねグラウンドアンカーの側断面を示した図である。
【図２】本実施形態における皿ばねグラウンドアンカーの皿ばね部、定着部、及び受圧板の側断面を示した図である。
【図３】皿ばねの撓み量に対する該皿ばねの弾発力の関係を示した図である。
【図４】本実施形態における３つの皿ばねセットそれぞれの撓み量に対する弾発力の関係を示した図である。
【図５】本実施形態における皿ばね部の側断面の一部を模式的に示した図である。
【図６】本発明の第２実施形態における皿ばね部の一部を模式的に示した図である。
【符号の説明】
１１  受圧板
２２  地盤表層
２３  地盤深部
３１  皿ばねグラウンドアンカー
３２  テンドン
３３  定着部
３４  皿ばね部
３４ａ  皿ばね
３４ｂ  第１皿ばねセット
３４ｃ  第２皿ばねセット
３４ｄ  第３皿ばねセット
３４ｅ  第１凹部
３４ｆ  第２凹部
３４ｇ  第３凹部
３４ｈ  第１リング部
３４ｉ  第２リング部
３４ｊ  第３リング部
３４ｋ  支圧板
【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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