(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンカー頭部とアンカー自由長部とアンカー体長部とで形成される引張分散型グラウンドアンカーにおいて、
ＰＣ鋼より線からなる複数の緊張材を削孔内に挿入し、
前記複数の緊張材は、それぞれ、前記アンカー頭部側にＰＥ被覆を設けたアンボンド部分を自由長として有し、前記削孔の奥側に前記ＰＥ被覆を設けていないボンド部分を定着長として有し、
前記アンカー頭部側の前記アンカー体長部の端から前記削孔の奥側へ、前記複数の緊張材の間で前記自由長と前記定着長との境界位置をいずれも他の緊張材の境界位置より長手方向に分散間隔を持って互いにずらして、各緊張材の定着長が部分的に重なるように各緊張材の自由長と定着長の境界位置を配置した応力分散部を形成し、
前記削孔内にグラウトを注入し、前記グラウトが硬化した後に、前記緊張材を緊張定着させ、
前記アンカー体長部における前記グラウト内に生じる応力分布が、それぞれの前記境界位置付近で最大応力度となり、当該境界位置から前記削孔の奥側に向かうにつれて小さくなり、
それぞれの前記最大応力度の中で、最大のものをσｍａｘとし、最小のものをσｍｉｎとした場合に、下記条件式を満たすように前記分散間隔を定めるようにすることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカー設計法。
１．０  ＜  σｍａｘ／σｍｉｎ  ≦  １．５
【請求項２】
前記最大応力度が前記グラウトの設計基準強度の２．０倍を超えないように前記分散間隔を定めることを特徴とする請求項１に記載の引張分散型グラウンドアンカー設計法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、引張分散型グラウンドアンカーの設計法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
引張分散型グラウンドアンカーに関する従来の技術は、複数の特許文献に示されている。以下、グラウンドアンカーを「アンカー」と略称する。
従来の引張型アンカーにおいて、アンボンド部分をアンカー自由長部（以下「自由長部」という）といい、ボンド部分をアンカー体長部という。それと区別するために、本願においては、各緊張材のアンボンド部分を「自由長」といい、ボンド部分を「定着長」という。アンカー全体に含まれる複数の緊張材の中で最もアンカー頭部側にある自由長と定着長との境界位置をアンカー自由長部とアンカー体長部との境界位置とし、アンカー頭部側のアンカー体長部の端から各緊張材の自由長と定着長との境界位置を順次に分散間隔を設けて互いにずらした部分を「応力分散部」という。
【０００３】
特許文献１は、同文献の図２に示す従来の引張型アンカーにおいて、アンカー体に緊張力（引き抜き力）が加えられた時の引張応力ｂが、削孔の手前側（自由長部とアンカー体長部との境界付近）に集中してアンカー体抵抗の計算値を超過する現象を解消することを目的としている。このため、特許文献１に記載の引張分散型アンカーは、同文献の図１に示すように長さの異なる複数の緊張鋼材を使用することにより、各支圧部（自由長と定着長との境界付近）で発生する引張応力を長手方向に分散させている。
【０００４】
特許文献２は、大きな応力がアンカー体に局部的に集中して発生するのを防ぎ、全長にわたって応力を平均化させることを目的としている。このため、特許文献２では、各緊張鋼材の自由長と定着長の境界位置を長手方向にずらして設けて、いわゆる引張分散型とするとともに、アンカー体に有害なひび割れが発生するのを防止するように、線材を隙間なく螺旋状に巻き付けた筒体に緊張鋼材を挿入して定着材を形成することとしている。これにより、筒体の拘束効果で筒体内のグラウトの強度が大きくなり、また、自由長における筒体がポアソン比分だけ外側に膨張するため、アンカー体との引き抜き抵抗を大きくすることができる。つまり、自由長から定着長の全長にわたって、緊張鋼材の外周に拘束鋼材を付けることによって、グラウトのひび割れ発生を防ぐというものである。
【０００５】
また、特許文献３にも、特許文献２と同じように、定着長の全長にわたって緊張鋼材の外周に鋼管を付けて拘束させることによって、鋼管内のグラウト応力を平均化させてクラックを発生させず、緊張鋼材と鋼管内のグラウトを一体化する定着力を増大させることが開示されている。
【０００６】
さらに引張分散型アンカーの緊張方法として、特許文献４に異時緊張方法や差分法が提案されている。
なお、アンカーにおいては種々の定着方式があるが、本願発明に直接関係しないものについては、以下の説明においては対象外とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第２６５５８２０号
【特許文献２】特許第２８４７０５４号
【特許文献３】特許第２８４７０４３号
【特許文献４】特許第３８６０９４１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の引張（集中）型アンカーは、特許文献１の図２に示すように、グラウト内の応力分布は、削孔の手前側（自由長部とアンカー体長部との境界付近）に集中して最大になり、削孔の奥側に向かうにつれて小さくなる波形となる。しかし、現行のアンカー設計法ではアンカー体全長に対して平均化した引き抜きせん断抵抗の設計値ａで計算してアンカー体長部の定着長さを計算して定着力を確認することになっている。この計算結果によって、削孔の手前側（自由長部とアンカー体長部との境界付近）に集中した最大応力度（波形の山部の応力度）は、設計許容値を超えることになるため、合理的な設計法とは言えない。
【０００９】
その問題を解消可能にしたものは、特許文献１の図１に示す引張分散型アンカーである。図１に示すように、第１、第２および第３緊張材の自由長と定着長との境界をそれぞれ隣接する緊張材の定着長の長さ分でずらして配置することによって、グラウト内に生じる応力が分散され、各緊張材の自由長と定着長との境界付近の最大応力度（波形の山部）が小さくなり、理想的な応力分布となる。
【００１０】
ところが、長手方向においてこのようにそれぞれ隣接する緊張材の定着長部の長さ分でずらして配置することは、場合によっては、アンカーの全長が長くなる可能性があり、従って削孔長が従来の引張（集中）型よりも長くなり、コストがかかるという問題が生じる。
【００１１】
この問題を解消するため、特許文献２及び３では、各緊張材の定着長が部分的に重なるように、各緊張材の自由長と定着長との境界位置を所定の間隔で長手方向にずらすことで、アンカー体長部の長さを短くしている。これにより、従来の引張（集中）型に比べて応力が分散されて平均化される。
【００１２】
しかし、各緊張材の自由長と定着長との境界位置をどの程度の間隔で互いにずらしたら、自由長と定着長の境界付近に集中する応力が分散し、最大応力度（波形の山部）が適切な値となるかについては、言及されていない。つまり、分散間隔と境界付近の最大応力度（波形の山部）との関係を合理的に定める方法は確立されていない。
【００１３】
特許文献２及び３においては、各緊張材の緊張力によって、せん断抵抗が大きいグラウトの部分にひび割れが発生する可能性があるため、これに備えて、定着長部の全長にわたって鋼管や螺旋状筒体を配置して補強することとしている。
【００１４】
この補強方法は、応力分布や応力の大きさに関係なくひび割れを防止することを可能にしているが、長い補強鋼材が必要となり、コストがかかるだけでなく、削孔内への挿入等で施工上も手間がかかるという問題もある。さらに、補強鋼材とグラウトとの完全付着を確保するために鋼材の表面を工夫する必要もあり、追加のコストがかかる。加えて、緊張材と補強材との間、及び補強材と削孔外壁との間に、グラウトを充填及び固結させるためのスペースを確保するために、場合によって削孔径を大きくする必要が生じる可能性がある。
【００１５】
そこで、本願発明では、引張分散型アンカーにおいて、分散間隔とグラウト内の応力分布との関係を合理的かつ経済的に定める方法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】
【００１６】
本願の第１の態様は、
アンカー頭部とアンカー自由長部とアンカー体長部とで形成される引張分散型グラウンドアンカーにおいて、
ＰＣ鋼より線からなる複数の緊張材を削孔内に挿入し、
前記複数の緊張材は、それぞれ、前記アンカー頭部側にＰＥ被覆を設けたアンボンド部分を自由長として有し、前記削孔の奥側に前記ＰＥ被覆を設けていないボンド部分を定着長として有し、
前記アンカー頭部側の前記アンカー体長部の端から前記削孔の奥側へ、前記複数の緊張材の間で前記自由長と前記定着長との境界位置をいずれも他の緊張材の境界位置より長手方向に分散間隔を持って互いにずらして、各緊張材の定着長が部分的に重なるように各緊張材の自由長と定着長の境界位置を配置した応力分散部を形成し、
前記削孔内にグラウトを注入し、前記グラウトが硬化した後に、前記緊張材を緊張定着させ、
前記アンカー体長部における前記グラウト内に生じる応力分布が、それぞれの前記境界位置付近で最大応力度となり、当該境界位置から前記削孔の奥側に向かうにつれて小さくなり、
それぞれの前記最大応力度の中で、最大のものをσｍａｘとし、最小のものをσｍｉｎとした場合に、下記条件式を満たすように前記分散間隔を定めるようにすることを特徴とする引張分散型グラウンドアンカー設計法である。
１．０  ＜  σｍａｘ／σｍｉｎ  ≦  １．５
【００１７】
本願の第２の態様は、
前記最大応力度が前記グラウトの設計基準強度の２．０倍を超えないように前記分散間隔を定めることを特徴とする第１の態様に記載の引張分散型グラウンドアンカー設計法である。
【発明の効果】
【００１８】
１．緊張材の自由長と定着長の境界付近のグラウトに発生する応力の最大応力度と分散間隔との関係を明確にしたことによって、グラウトに生じる応力が合理的に分散される。
２．最大応力度に対して制限値を設けることによって、過大な応力によるひび割れの発生を防ぐことができ、テンドン（緊張材）とグラウトとの引き抜きせん断抵抗力（付着力）が確保され、付着破壊によりテンドンがグラウトから引き抜かれる恐れが解消され、信頼性が高い安全な引張分散型アンカーとなる。そして、アンカー体長部内での補強材の配置が不要となり、経済的なアンカーが得られる。
３．各緊張材の定着長が部分的に重なるように、各緊張材の自由長と定着長の境界位置を配置することによって、アンカー全体の長さが短くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本願の実施形態に係る引張型アンカー及び応力分布を示す図である。図１（ａ）は引張型アンカーを長手方向に切断した断面を示す図である。図１（ｂ）は引張型アンカーのグラウトに生じる応力の応力度を示す応力分布図である。図１（ｃ）は図１（ａ）に示すＡ−Ａ断面図である。図１（ｄ）は図１（ａ）に示すＢ−Ｂ断面図である。図１（ｅ）は図１（ａ）に示すＣ−Ｃ断面図である。図１（ｆ）は図１（ａ）に示すＤ−Ｄ断面図である。図１（ｇ）は図１（ａ）に示すＥ−Ｅ断面図である。
【図２】ＰＣ鋼より線からなる緊張材の断面図である。図２（ａ）は素線に合成樹脂防錆層を形成したＰＣ鋼より線の断面図である。図２（ｂ）は素線に亜鉛メッキ層と合成樹脂層を形成したＰＣ鋼より線の断面図である。図２（ｃ）は素線の外周に合成樹脂層を形成し、素線の間に合成樹脂を充填し、合成樹脂層の表面に砂を固着させたＰＣ鋼より線の断面図である。図２（ｄ）は図２（ａ）のＰＣ鋼より線の外周をＰＥ被覆で覆った緊張材の断面図である。図２（ｅ）は図２（ｂ）のＰＣ鋼より線の外周をＰＥ被覆で覆った緊張材の断面図である。図２（ｆ）は図２（ｃ）のＰＣ鋼より線の外周をＰＥ被覆で覆った緊張材の断面図である。
【図３】図３は緊張材にかかる荷重と伸びの関係を示すグラフである。
【図４】図４は異時緊張法における各段階の応力を示す応力分布図である。図４（ａ）は緊張材を示し、図４（ｂ）は緊張材の各位置における応力度を示している。
【図５】図５は異時緊張法における各段階の応力分布実施例を示す応力分布図である。応力分布を二次曲線とする場合を示している。
【図６】図６は異時緊張法における各段階の応力分布実施例を示す応力分布図である。応力分布を一次関数（三角形）分布とする場合を示している。
【図７】図７は本願の実施形態に係る引張分散型アンカーを法面補強に使用した実施例を引張分散型アンカーの長手方向に切断した断面を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
まず、図１と図２について説明する。なお、以降、特に記載がない限り、「長手方向」とは引張分散型アンカーの長手方向を意味し、「断面」とは、引張分散型アンカーの長手方向に垂直な断面を意味するものとする。
また、各緊張材の自由長Ｌｆ（アンボンド部分）と定着長Ｌ２（ボンド部分）との境界位置２０を以下単に境界位置２０という。
【００２１】
グラウト内に生じる応力分布は、波形のように削孔の深さ方向に減衰して小さくなっていく。各緊張材の境界位置２０に生じる波形の山部が最大応力度となる。本願では各緊張材の境界位置２０に生じる最大応力度を「σｉ」とし、１つの引張分散型アンカー内の複数の緊張材の境界位置２０にそれぞれ生じる複数の最大応力度σｉの中で最も大きいものを「σｍａｘ」とし、最も小さいものを「σｍｉｎ」とする。「σｍａｘ」と「σｍｉｎ」とも、最大応力度以外の応力度を示すものではない。また、本願の図に示す応力分布は、設計上で実際のアンカーの応力分布に近似的なモデル化したものであり、２次曲線の形として波形の山部から削孔の奥側に向かうにつれて応力度が低くなる。また、設計上の簡便性を考慮して応力分布を一次関数（三角形）とすることもできる。
【００２２】
図１に本願の実施形態に係る引張分散型アンカー１を長手方向に切断した断面を示す。緊張材２ａ、２ｂ、２ｃはそれぞれＰＣ鋼より線からなる。緊張材２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれ中央部で折り曲げてＵターン状としている。これにより、長手方向に垂直な断面においては、図１（ｃ）から（ｇ）に示すように、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの断面がそれぞれ２つずつ表れ、合計で６つの断面が表れる。各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃは、Ｕターン状部分が削孔３の奥側に配置されるように削孔３内に挿入される。Ｕターン状部分とは反対側の緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの端部は、アンカー頭部４における緊張定着のため、削孔３の端部から外へ所要の長さで出ている。
【００２３】
引張分散型アンカー１は、アンカー頭部４（緊張定着端）、アンカー自由長部５、アンカー体長部６、削孔余長７を形成する。削孔３と緊張材２ａ、２ｂ、２ｃとの間にはグラウト８が充填され、グラウト８が硬化した後に、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃがアンカー頭部４において後述の緊張方法で緊張して定着される。
【００２４】
緊張材２ａ、２ｂ、２ｃとしては、防錆処理されたＰＣ鋼より線を使用することが好ましい。防錆処理されたＰＣ鋼より線の断面を図２に示す。図２（ｄ）に示すＡタイプは、７本よりのＰＣ鋼より線の素線９（心線１本と側線６本）にそれぞれ合成樹脂防錆層１０を形成した後に、その外周をポリエチレン被覆（ＰＥ被覆１１）で覆い、合成樹脂防錆層１０とＰＥ被覆１１との間に、充填材１２としてグリースまたはワックスを充填し、アンボンド状態としたものである。
【００２５】
図２（ｅ）に示すＢタイプは、素線９に亜鉛メッキ防錆層１３を形成した上に、更に合成樹脂防錆層１０を形成した２重防錆層を有する。その外周は、Ａタイプと同様にＰＥ被覆１１で覆われ、アンボンド状態となっている。
【００２６】
図２（ｆ）に示すＣタイプは、複数の素線９の外周に合成樹脂防錆層１０を形成すると共に、複数の素線９の間に合成樹脂１４を充填している。Ｃタイプの外周は、Ａタイプと同様にＰＥ被覆１１で覆われ、アンボンド状態となっている。なお、このＣタイプは、複数の素線９の表面形状に即して合成樹脂防錆層１０の外周面に表れる螺旋状の溝が浅くなり、ＡタイプおよびＢタイプと比較してボンド効果（グラウトとの付着力）が低いため、合成樹脂防錆層１０の表面に砂１５を固着させ、付着力を増すことが好ましい。
【００２７】
図１に示す引張分散型アンカー１において、アンカー頭部４で定着具（アンカーヘッド、クサビ、アンカープレート等）を用いて緊張材２ａ、２ｂ、２ｃを緊張定着することは、従来技術と同様であり、本願発明の解決課題とは直接関係するものではないため、詳しい説明は省略する。
【００２８】
図１に示すように、引張分散型アンカー１の緊張材２ａ、２ｂ、２ｃは、それぞれの自由長Ｌｆ（Ｌｆ１、Ｌｆ２、Ｌｆ３）において合成樹脂防錆層１０とグラウト８が付着しないようにＰＥ被覆１１が付いたアンボンド状態とし、。定着長Ｌ２（Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃ）においては、ＰＥ被覆１１を剥離して中の防錆されたＰＣ鋼より線を露出させ、グラウト８と付着させ、いわゆるボンド状態にしている。また、アンカー全体の構成としては、アンカー頭部４から一番短い自由長Ｌｆ３までをアンカー自由長部５とし、その先からアンカー体長部６と、削孔余長７とする。
【００２９】
従来の引張型アンカーでは、自由長部と定着長部との境界付近において、緊張材の緊張力（引き抜き力）によりグラウトに大きな応力が発生するため、グラウトに有害なひび割れ等が生じることが多い。その問題を解消するため、本願の引張分散型アンカー１では、アンカー体長部６の始点から応力分散部１６を形成する。応力分散部１６は、各緊張材２の境界位置２０を長手方向に分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を持って互いにずらして配置した部分である。
【００３０】
図１の実施例では、緊張材２ｃ（自由長が最も短いもの）と緊張材２ｂとを分散間隔Ｌｓ１を設けて境界位置２０をずらしている。次いで緊張材２ｂと緊張材２ａ（自由長が最も長いもの）とを分散間隔Ｌｓ２を設けて境界位置２０をずらしている。本願発明においては、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０に生じる応力の相対関係（比率）によって各分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を定める。
【００３１】
図１（ｂ）の応力分布図に示すように、引張分散型アンカー１において各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０からグラウト内に発生する応力分布は波形となる。図１（ｂ）は、横軸が引張分散型アンカー１の長手方向の位置、縦軸が各位置における応力度を示している。長手方向の各位置の応力度は、境界位置２０付近で最大応力度σｉ（波型の山部）となり、最大応力度σｉの位置から削孔３の深さ方向に向かうにつれて次第に小さくなる。緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０付近の最大応力度σ１、σ２、σ３は、例えば図示では、それぞれ異なり、σ１＞σ２＞σ３とする。
【００３２】
最大応力度σ１、σ２、σ３の大きさは、境界位置２０からの分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）の大小に応じて変動する。具体的には、境界位置２０からの分散間隔Ｌｓを大きく設定するにつれて、各境界位置２０付近の最大応力度σｉは小さくなる。分散間隔の最大限度は、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの定着長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃである。分散間隔を最大限度とした状態は、上記特許文献１の図１に示されているものとなる。この場合、アンカーの全長が長くなるおそれがある。一方、分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２とも）をゼロ（最小限度）とすると、特許文献１の図２に示す従来の引張アンカーとなり、境界位置２０付近に応力が集中して大きくなり、グラウトに有害なひび割れが発生するおそれが大きい。
【００３３】
本願発明では、上述の両方の限度状態にならず、その中間となるように、各境界付近のグラウトに発生する応力の複数の最大応力度σｉの中で最大のものをσｍａｘ、最小のものをσｍｉｎとしたときに、σｍｉｎに対するσｍａｘの比率が次の式を満たすように分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を定める。
１．０  ＜  σｍａｘ／σｍｉｎ  ≦  １．５
例えば、図１に示す引張分散型アンカー１では、波形の応力分布において、各境界位置２０付近の最大応力度σｉが３つあり、それらの値は、σ１＞σ２＞σ３とする場合では、σ１がσｍａｘ、σ３がσｍｉｎとなり、σ３に対するσ１の比率が１．５以下で、１．０より大きくなるように、境界の分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を定める。各境界付近に生じる最大応力度σｉ（波形の応力分布における山部の最大応力度）の詳細は、図３、図４と共に後述する。
【００３４】
図１（ａ）に示す実施例では、境界位置２０を等間隔（分散間隔Ｌｓ１＝Ｌｓ２）に分散させているが、必要に応じて、各分散間隔を異ならせること（Ｌｓ１≠Ｌｓ２）もできる。１つの引張分散型アンカー１に用いられる複数の緊張材２ａ、２ｂ、２ｃは、一般に同じ仕様（材質、タイプ、断面積等）のＰＣ鋼より線により構成される。本願発明の設計法は、これを前提条件とする。また、実施例では、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃを１本ずつずらして境界位置２０を決めているが、多層地盤においては不均等に配置することもできる。例えば、緊張材２ａと２ｂの境界位置２０を同じとし、緊張材２ｃの境界位置２０をずらして配置することもできる。
【００３５】
緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの各定着長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、図１の実施例では、同じ長さとしている（Ｌａ＝Ｌｂ＝Ｌｃ）が、これに限らず、異なる長さとしてもよい。例えば、Ｌｂ＝Ｌａ＋分散間隔Ｌｓ２、Ｌｃ＝Ｌｂ＋分散間隔Ｌｓ１とすることもできる。定着長Ｌａ、Ｌｂ、Ｌｃは、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの緊張力に対して鋼線とグラウト８との付着力が十分に取れるように定めれば良い。
【００３６】
また、実施例では、グラウト充填不良、透水層の影響、施工誤差、地盤の不均質性等によって緊張材とグラウトとの付着が不十分となり、引き抜け事故の発生を防ぐために各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの定着長の先端をＵターン状にしている。しかし、本願発明においては、この限りではなく、グラウト８と緊張材２ａ、２ｂ、２ｃとの付着が確保できる場合では先端をストレート状としてもよい。こうした実施例では、例えば、６本の緊張材が配置される。この場合、図１（ｃ）から図１（ｇ）に示す緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの配置と同様に、断面において、削孔３の円心（図心）に対して対称に緊張材を配置することが好ましい。
【００３７】
次いで、図３、図４と共に緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの緊張方法と応力分布について説明する。図３は、上記特許文献４の図１に基づいて、本願の図１に示す実施例の緊張材配置状況に合せて修正したものである。図４は、図３の緊張方法によってグラウト８に生じる応力の分布を示すイメージ図である。
【００３８】
図１に示すように、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０を長手方向に分散間隔を空けて互いにずらした応力分散部１６を設けることにより、各緊張材の自由長Ｌｆが異なることになるため、上記特許文献４に開示された異時緊張法を用いる必要がある。
【００３９】
図３に示す最大荷重（Ｐｍａｘ）とは、各緊張材に生じた最大張力（Ｔｂ）の合計値である。各緊張材に生じる最大張力（Ｔｂ）を当該緊張材の降伏荷重（Ｐｙ）とし、設計上の最大地震荷重を上回るように緊張材の仕様と数を定めることが好ましい。定着時荷重（Ｐｔ）とは、各緊張材に導入された定着完了時緊張力の合計値（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）である。Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの定着時荷重であり、各緊張材の引張荷重の６０％（０．６Ｐｕ）とすることが望ましい。
【００４０】
境界位置２０を分散させない従来の引張型アンカーでは、複数の緊張材の自由長が同じであるため、各緊張材に同じ緊張力が導入されれば、張力による伸びも同じとなる。したがって、複数の緊張材を所定の定着時荷重まで同時に緊張し、各緊張材に同じ緊張力を導入する、いわゆる同時緊張とすることができる。地震荷重等外力によっても各緊張材に均等に張力が付け加えられるから、緊張方法について特に注意することはない。
【００４１】
しかし、引張分散型アンカー１では、図１に示すように、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０を、長手方向に分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を設けてずらしているため、自由長Ｌｆ（アンボンド部分）の長さが異なる。緊張材２ａの自由長をＬｆ１、緊張材２ｂの自由長をＬｆ２、緊張材２ｃの自由長をＬｆ３とした場合、Ｌｆ１＞Ｌｆ２＞Ｌｆ３となる。各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃに同じ張力をかけたとしても、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃで生じる伸び量は異なる。
【００４２】
実施例では、最大荷重（Ｐｍａｘ）は、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの最大張力（Ｔｂ＝Ｐｙ）の合計値（３×Ｔｂ）である。各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの最大張力Ｔｂの値が同じになるようにすることは設計の必須条件である。つまり、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃが同時に降伏することが設計の必須条件である。その条件を満たすために、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの伸び差分を解消する必要があり、いわゆる異時緊張法を用いて緊張することが必要となる。
【００４３】
以下に手順を具体的に説明する。
緊張材２ａに生じる張力が最大張力Ｔｂになるまでの伸びをδ１とし、
緊張材２ｂに生じる張力が最大張力Ｔｂになるまでの伸びをδ２とし、
緊張材２ｃに生じる張力が最大張力Ｔｂになるまでの伸びをδ３とし、
それぞれを算出する。各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの自由長Ｌｆ（Ｌｆ１、Ｌｆ２、Ｌｆ３）の長さによって、各伸びδｉ（ｉ＝１、２、３）は異なる。
【００４４】
次に、
緊張材２ａと緊張材２ｂとの伸び差分をΔ１（Δ１＝δ１−δ２）とし、
緊張材２ｂと緊張材２ｃとの伸び差分をΔ２（Δ２＝δ２−δ３）とし、
それぞれを算出する。
【００４５】
次に、以下に述べる緊張方法によって各緊張材を緊張する。
まず、自由長が最も長い緊張材２ａを緊張力Ｔ１で緊張する。緊張力Ｔ１は、緊張材２ａに伸び差分Δ１（図３グラフの第一折点（第一黒丸））を生じさせる大きさとする。これにより、緊張材２ａと緊張材２ｂとの伸び差分Δ１が解消される。
【００４６】
次に、緊張材２ａと緊張材２ｂを同時に緊張する。緊張材２ｂに導入される緊張力をＴ２とすると、緊張力Ｔ２は、緊張材２ｂに伸び差分Δ２（図３グラフの第二折点（第二黒丸））を生じさせる大きさとする。こうして緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの間の伸び差分が全て解消される。緊張力Ｔ２を導入した時点で、緊張材２ａに導入された緊張力は、緊張力Ｔ１と伸び差分Δ２分で増加した緊張力の合計となる。緊張材２ａと緊張材２ｂは互いに自由長が異なるため、同じ伸び差分Δ２分を緊張しても、緊張材２ｂに導入された緊張力Ｔ２は、緊張材２ａに新たに追加された緊張力とは異なる。つまり、伸び差分Δ２の伸びが生じた状態で緊張材２ａに導入されている緊張力はＴ１＋Ｔ２ではない。
【００４７】
伸び差分Δ２まで解消した後に、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃを伸びδまで同時に緊張して定着する。これにより、緊張材２ａに導入された緊張力をＰ１、緊張材２ｂに導入された緊張力をＰ２、緊張材２ｃに導入された緊張力をＰ３とした場合、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃに導入された緊張力の合計Ｐ（Ｐ１＋Ｐ２＋Ｐ３）が所定の定着時荷重（Ｐｔ）となる。前述したように、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃに生じる最大張力Ｔｂが同時に降伏荷重Ｐｙに達するものとする必要がある。したがって、各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの自由長の相違により、定着時荷重（Ｐｔ）を導入した段階で各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃに導入された緊張力は異なり、Ｐ１＞Ｐ２＞Ｐ３の順となる。
【００４８】
異時緊張法に基づく各緊張段階におけるグラウト８に生じる応力分布のイメージを図４に示す。図４（ａ）は緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの側面を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）の緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの長手方向の各位置でグラウト８に生じる応力の応力度を示す。最初に、自由長が一番長い緊張材２ａを伸び差分Δ１が生じるだけ緊張した状態で、グラウト８に生じる応力分布が波形の応力分布(i)になる。緊張材２ａの境界位置２０付近で最大応力度σ１（ａ）（山部）となり、削孔３の奥側（図４（ｂ）の右側）に向かうにつれて減衰する。
【００４９】
次に、緊張材２ａ及び緊張材２ｂにそれぞれ伸び差分Δ２が生じるだけ同時緊張すると、波形の応力分布(ii)に示すようにグラウト８に応力が生じる。緊張材２ｂの境界位置２０付近で最大応力度σ２（ａ）（山部）となり、削孔３の奥側に向かうにつれて減衰するが、緊張材２ａの境界位置２０付近の最大応力度が更に大きくなり、最大応力度σ１（ｂ）となる。最大応力度σ１（ｂ）は、応力度分布(i)での最大応力度σ１（ａ）に、今回の最大応力度σ２（ａ）から減衰する途中の当該位置の応力度が累加された大きさとなる。その大きさは、境界位置２０の分散間隔によって決まる。分散間隔を大きく取ると、累加して形成された最大応力度σ１（ｂ）が小さくなり、最大応力度σ２（ａ）と最大応力度σ１（ｂ）の大きさが近づく。ただし、この場合、引張分散型アンカー１全体のアンカー体長部６が長くなる傾向にある。
【００５０】
最後に、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃを伸びδが生じるまで同時緊張すると、波形の応力分布(iii)となる。各緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの境界位置２０付近の応力度が最大応力度（山部）となる。最大応力度（σ１、σ２、σ３）の大きさは、境界位置２０の分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）によって異なる。
【００５１】
本願発明では、異時緊張法を用いて定着時荷重（Ｐｔ）に達した時の応力分布において、各境界位置２０付近のグラウトに生じる最大応力度σｉ（波形の山部の応力度）の値の相対関係（比率）が１．５倍を超えないように、境界位置２０の分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を定めることとする。また、各最大応力度σｉの値は、グラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）の２．０倍を超えないように、境界位置２０の分散間隔（Ｌｓ１、Ｌｓ２）を定めることとする。
【００５２】
これらは、下記の実使用状態を考慮して割り増し係数として付けたものである。
１．グラウト内に発生する応力分布は、波形のようになっており、応力は最大応力度σｉから削孔３の奥側に向かうにつれて減っていく。最大応力度σｉは、応力分布の山部だけの値である。つまり、応力分布は長手方向において一様な値で分布しているわけではなく、最大応力度σｉ（山部）が局部的に集中した応力であり、その位置から離れると次第小さくなっていく。ところが、グラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）とは、母材強度の平均値であり、局部集中応力に対して強度も上がり、一般的に平均値より約１．５〜２．０倍高くなる。よって、局部集中応力に対してグラウトの設計基準強度（ｆｃｋ）を用いて設計することは合理的ではないため、補正が必要である。
２．アンカー体（グラウトと緊張材とからなる）と地盤との周面摩擦抵抗は、地盤の種類、状態などで異なるが、アンカー体周囲の硬い地盤であれば、拘束力によってグラウトの実強度が設計基準強度（ｆｃｋ）より高くなっている。
地盤の種類はさまざまであり、地盤の拘束効果を一律に評価することができないため、実施設計の際に、地盤の種類によって割り増係数を適切に定めることが望ましい。ただし、過大評価にならないように、上限値を設けることとした。
【００５３】
最大応力度σｉの相対関係（比率）を１．５倍以下とする理由について説明する。引張分散型アンカーは、異時緊張方式で緊張することが必要となるため、定着時の各緊張材に導入された緊張力が異なり、分散間隔を同じとする場合では、自由長の長い方が導入された緊張力が大きい。よって、各山部の最大応力度σｉの値は必然的に異なることとなるが、各山部の最大応力度σｉの差を小さくして応力分布を平均化し、合理的かつ経済的に設計することが本願の目的である。そのため、構造上の合理性と、経済性を考慮した結果、最大応力度σｉの相対関係（比率）を１．５倍以下とすることとしている。ただし、アンカー体長部の長さが合理的に定めて経済性を図れるように、下限値が１．０より大きいとする。
【００５４】
図４に示す異時緊張法によるグラウト内の応力分布の実施例を図５及び図６に示し、図４の説明を基づいてその応力分布について詳しく説明する。なお、本願の各図面において同じものを同じ符号で表現する。
【００５５】
緊張材の緊張力によるグラウト内の応力分布は、設計に用いる解析手段、例えば、ＦＥＭ解析によって得られる。解析から得られた応力分布を設計モデル化にし、近似的な計算式で表すことは設計の慣用手段である。
【００５６】
本願発明では、応力分布モデルとして、二次曲線分布（Ｙ＝eＸ２+Ｚ）と、一次関数（三角形、Ｙ＝eＸ＋Ｚ）との２通りとする。山部の最大応力度σｉは、解析から得られた値を使用する。ここで、各符号の定義は以下の通りとする。
Ｘ  ：  変数（未知数）、境界位置２０から長手方向への距離
Ｙ  ：  変数（未知数）、境界位置２０からＸ距離に離れる位置の応力度の値
ｅ、Ｚ：  定数
【００５７】
図５に示す二次曲線とする応力分布について説明する。
まず、自由長が一番長い緊張材２ａを伸びの差分Δ１だけ緊張した後に、緊張材２ａの境界位置２０から「応力分布（ｉ）」となり、境界位置２０に生じた最大応力度（山部）がσ１（ａ）とする。
【００５８】
次に、緊張材２ａと２ｂを同時緊張し、伸びの差分Δ２だけ緊張した後に、緊張材２ｂの境界位置２０から応力分布が「（ii）−１」となり、境界位置２０の断面に生じた最大応力度（山部）をσ２（ａ）とし、その位置から離れたＬｓ２距離の位置（緊張材２ａの境界位置２０）に生じた応力度は、二次曲線関係（Ｙ＝ｅＸ２＋Ｚ）で求められ、σ２（ｂ）とする。そして、一回目の緊張による「応力分布（ｉ）」と、二回目の緊張による応力分布「（ii）−1」とを累加して合せると、２回目の緊張による合計した応力分布となり、その結果は「応力分布（ii）」となり、緊張材２ｂの境界位置２０に生じた最大応力度は、σ１（ｂ）＝σ２（ｂ）＋σ１（ａ）となる。最後に、全ての緊張材（２ａ、２ｂ、２ｃ）を同時緊張して伸びδ分まで緊張した後に、応力分布は「（iii）−１」となり、各境界位置２０に生じた応力度は、左から右への順に図示の通り、σ３、σ３（ａ）、σ３（ｂ）となり、さらに、前回の応力分布（ii）と累加して、最終的に「応力分布（iii）」となり、緊張材２ａ、２ｂ、２ｃの順でそれぞれ境界位置２０に生じた最大応力度は、σ１、σ２、σ３となる。
【００５９】
次に、図６に応力分布を一次関数（三角形）分布として示す。設計上の簡便性を考慮して、応力分布を一次関数（三角形  Ｙ＝eＸ＋Ｚ）とすることもできる。各緊張段階に発生する応力分布と、累加した応力分布は、二次曲線分布と同様であり、説明は省略する。
【００６０】
両者を比較すると、三角形分布の方がσ２（ｂ）、σ３（ａ）、σ３（ｂ）の値が、一次関数分布の方がやや大きくなる。従って、最終の累加値σ１とσ２の値もやや大きくなるが、本願の設計法に用いると安全側になるが、大きな違いは生じていない。以上によって、本願設計法に適用する応力分布は、二次曲線分布とすることが好ましいが、設計上の実用性と簡便性を図るため、三角形分布としても適用可能である。
【００６１】
図７に本願の設計法により設計した引張分散型アンカー１を法面補強に使用した実施例を示す。引張分散型アンカー１は、アンカー体長部６の全体がすべり面Ｓの奥にある固い地盤内に定着するように配置される。引張分散型アンカー１の長さは、すべり面Ｓの深さに応じて設定することができる。
【符号の説明】
【００６２】
σｉ（σ１、σ２、σ３）  波形の応力分布における山部の応力度（最大応力度）
σｍａｘ  最大応力度の中で最も大きいもの
σｍｉｎ  最大応力度の中で最も小さいもの
１  引張分散型アンカー
２ａ、２ｂ、２ｃ  緊張材
３  削孔
４  アンカー頭部
５  アンカー自由長部
６  アンカー体長部
７  削孔余長
８  グラウト
９  素線
１０  合成樹脂防錆層
１１  ＰＥ被覆
１２  充填材
１３  亜鉛メッキ防錆層
１４  合成樹脂
１５  砂
１６  応力分散部
２０  境界位置
σ１  緊張材２ａの最大応力度
σ２  緊張材２ｂの最大応力度
σ３  緊張材２ｃの最大応力度
Ｌ２  緊張材の定着長
Ｌａ  緊張材２ａの定着長
Ｌｂ  緊張材２ｂの定着長
Ｌｃ  緊張材２ｃの定着長
Ｌｆ  緊張材の自由長
Ｌｆ１  緊張材２ａの自由長
Ｌｆ２  緊張材２ｂの自由長
Ｌｆ３  緊張材２ｃの自由長
Ｌｓ１、Ｌｓ２  分散間隔
Ｐｍａｘ  緊張材の最大荷重
Ｔｂ  緊張材の最大張力
Ｐｙ  緊張材の降伏荷重
Ｐｔ  緊張材の定着時荷重
δ１  緊張材２ａの張力がＴｂになるまでの伸び
δ２  緊張材２ｂの張力がＴｂになるまでの伸び
δ３  緊張材２ｃの張力がＴｂになるまでの伸び
Δ１  緊張材２ａと緊張材２ｂとの伸び差分
Δ２  緊張材２ｂと緊張材２ｃとの伸び差分
Ｔ１  緊張材２ａに伸び差分Δ１を生じさせる緊張力
Ｔ２  緊張材２ｂに伸び差分Δ２を生じさせる緊張力
Ｐ  全ての緊張材に導入された緊張力の合計
Ｐ１  緊張材２ａに導入された緊張力
Ｐ２  緊張材２ｂに導入された緊張力
Ｐ３  緊張材２ｃに導入された緊張力
ｆｃｋ  グラウトの設計基準強度
Ｓ  すべり面
【要約】
【課題】  引張分散型アンカーにおいて、分散間隔とグラウト内の応力分布との関係を合理的かつ経済的に定める方法を提供する。
【解決手段】  複数の自由長と定着長との境界位置付近にそれぞれ生じる応力の最大応力度の中で、最大のものをσｍａｘとし、最小のものをσｍｉｎとした場合に「１．０  ＜σｍａｘ／σｍｉｎ  ≦  １．５」を満たすように、自由長と定着長の境界位置の分散間隔を定める。また、最大応力度がグラウトの設計基準強度の２．０倍を超えないように分散間隔を定める。
【選択図】  図１【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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