(57)【特許請求の範囲】
【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、及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前記締付対象物と前記定着具又は前記支圧板との間の相対変位を吸収する皿バネを介装し、該皿バネを、変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定したことを特徴とするアンカーの免震構造。
【請求項２】
複数の皿バネをそれぞれの大径開口部同士又は小径開口部同士が接するように重ね合わせ、この状態で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、又は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介装した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。
【請求項３】
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、及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又は前記支圧板との間の相対変位を吸収する皿バネを介装し、この際に、前記皿バネを変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定し、この後に、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皿バネ又は前記皿バネ及び前記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。
【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、及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前記締付対象物と前記定着具又は前記支圧板との間の相対変位を吸収する皿バネを介装し、該皿バネを、変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定したことを特徴とする。
【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、及び支圧板と締付対象物との間の少なくとも一箇所に皿バネが介装され、この皿バネが地震時における締付対象物の変形挙動に伴う、締付対象物と定着具又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、アンカー体の破断を防止することができる。
また、皿バネは、変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定されているので、アンカー体の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、アンカー体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。
【００１５】
（２）請求項２に記載の発明は、複数の皿バネをそれぞれの大径開口部同士又は小径開口部同士が接するように重ね合わせ、この状態で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、又は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介装したことを特徴とする。
【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】
（３）請求項３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、及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又は前記支圧板との間の相対変位を吸収する皿バネを介装し、この際に、前記皿バネを変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定し、この後に、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皿バネ又は前記皿バネ及び前記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。
【００１８】
請求項１又は２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１２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１２の余長部分１３ａを通す穴を有しており、この穴にテンドン１２の余長部分１３ａ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１２の余長部分１３ａに固定されるようになっている。
【００２２】
また、テンドン１２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１２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。図６（ａ）及び図６（ｂ）の場合は、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。
【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１２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２１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２８ａ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１２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。
【００４０】
なお、皿バネ２７は、図９に示すように、小径開口部２７ｂ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との間の少なくとも一箇所に、地震時における締付対象物の変形挙動に伴う締付対象物と定着具又は支圧板との間の相対変位を吸収する皿バネが介装される。
【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、皿バネが地震時における締付対象物の変形挙動に伴う締付対象物とアンカー体の定着具又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、アンカー体の破断を防止することができる。
また、皿バネを、変形が進んでも荷重が略一定となる作動領域で使用するように設定したので、アンカー体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。
【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】  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
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
【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】
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【図８】
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【図９】
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