(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数層に積層された壁面パネルの背面部に盛土を充填し、当該盛土内に金属製の盛土補強材を複数層に埋設し、当該盛土補強材の端部を前記壁面パネルに連結してなる補強土壁面構造において、前記壁面パネルの背面部に上下方向に長い連結孔を有する２枚の連結プレートを突設し、当該連結プレート間に連結ボルトを当該連結ボルトの両端を前記連結孔に貫通させて下方にスライド自在に取り付け、当該連結ボルトにタイバーからなる盛土補強材の端部を上下方向に回転自在に連結し、当該盛土補強材と前記壁面パネルとの連結部から１５０ｃｍ以内の領域に少なくとも一個のピンジョイント部を形成するとともに、当該ピンジョイント部の前後の部分をほぼ同一断面形状に形成し、かつ当該ピンジョイント部はタイバーどうしを連結ボルトによって上下方向に回転自在に連結することにより形成してなることを特徴とする補強土壁面構造。
【請求項２】
ピンジョイント部は複数カ所に形成してなることを特徴とする請求項１記載の補強土壁面構造。
【請求項３】
ピンジョイント部は、壁面パネルと盛土補強材との連結部から１５０ｃｍ以内の領域に形成してなることを特徴とする請求項１または２記載の補強土壁面構造。
【請求項４】
壁面パネルから１５０ｃｍ程度の範囲以内に盛土として礫または砕石が充填されてなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の補強土壁面構造。
【請求項５】
複数層に積層された壁面パネルの背面部に充填された盛土内に埋設された金属製の盛土補強材であって、鉄筋からなり、前記壁面パネルに連結される連結部の端部から１５０ｃｍ以内の領域に少なくとも一個のピンジョイント部を有し、当該ピンジョイント部の前後の部分をほぼ同一断面形状に形成し、かつ当該ピンジョイント部は前記鉄筋どうしを連結ボルトによって上下方向に回転自在に連結することにより形成してなることを特徴とする盛土補強材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は補強土壁面構造および盛土補強材に関し、特に背面の盛土を保持する壁面パネルとこの壁面パネルを支持する金属製盛り土補強材との連結部付近において、盛土補強材に発生する曲げモーメントを低減して強度的に安定した補強土壁面構造を提供すべく開発されたものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、擁壁などの補強土構造物として、例えば図８（ａ）に図示するように、盛土１０の先端部にプレキャストコンクリート板からなる壁面パネル１１を設置し、この壁面パネル１１の背面部に連結金具１２を突設する一方、前記盛土１０内にジオテキスタイルや鉄筋グリットや鋼材、あるいは鋼棒の端部に支圧板を取り付けた支圧アンカー等からなる複数の盛土補強材１３を複数層に埋設し、この盛土補強材１３を連結金具１２を介して壁面パネル１１の背面部に連結することにより構築されるものが知られている（なお、図において盛土補強材１３に帯鋼材が用いられている）。
【０００３】
しかし、盛土補強材１３としてジオテキスタイルを用いた場合、ジオテキスタイルは軟らかいために盛土１０の沈下などに追随して変形し易く、応力集中を受けにくい反面、伸びおよび変位がともに大きいため、壁面パネル１１が簡単に傾いたり、くずれたりする恐れがある。
【０００４】
このため、ジオテキスタイルは壁面パネル１１の固定部材を兼ねた盛土補強材としては適せず、主にジオテキスタイルの先端を盛土１０の先端部において巻き込み、盛土１０の表面を緑化するのが常であった。
【０００５】
一方、盛土補強材１３として鉄筋グリットや鋼材、あるいは支圧アンカーを用いた場合、これらは盛土１０の拘束効果が非常に大きく、しかも引張り強度および曲げ剛性が大きく、伸びや変位を起こしにくいので、壁面パネル１１の固定部材を兼ねた盛土補強材としては優れているが、その一方で剛性が非常に大きいため、盛土１０の変位に追従しにくく応力集中を受けやすい。
【０００６】
このため、金属製の盛土補強材は、一般に本来の引張り強度が最大限に発揮される前に破断してしまうという問題があり、したがって、金属製の盛土補強材を用いる場合には、盛土の沈下などによるせん断力をできるだけ受けず、引張り力のみを受ける構造とすることが必要とされる。
【０００７】
また、壁面パネル１１は通常鉄筋コンクリート等の剛性材料で成形され、一方、盛り土１０は粒状体であって転圧時に圧縮されて容易に変形し易いため、壁面パネル１１と盛土補強材１３との連結部は盛り土１０の転圧時に相対変位を生じて周辺の土粒子の動きに大きく影響され、やがて破壊されることがある。
【０００８】
また、盛土１０として現地発生材を用いることは、経済的できわめて好ましいが、盛土の質が悪いと、転圧時のみならず、盛土高さが高くなるにつれて盛土の圧密沈下が大きくなって相対変位が大きくなり、その結果壁面が変位し易いという問題がある。また、時間の経過とともに壁面パネル１１と盛土補強材１３との連結部の応力が変化し、連結部に予測しがたい複雑な応力が発生して連結部が破壊され易い。
【０００９】
一般に壁面の変位は、盛土１０の転圧荷重による圧縮と側方向への拡がり、さらに、転圧時における壁面パネル１１と盛土補強材１３との連結部における弛みが大きくなることにより、また荷重によって生ずる連結部の変形、転圧後の上載荷重による盛土１０の圧縮に伴う盛土補強材１３および壁面パネル１１の変形またはその連結部における応力集中によって起こる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決すべく、当出願人が既に出願した補強土構造物に関する発明（特公昭５９−２０８２１号参照）が知られている（図８（ｂ）参照) 。
【００１１】
しかし、これらは、いずれも盛土補強材１３の連結部１３ａが壁面パネル１１に突設された立て方向の棒状体１４に沿って下降する構造になっているが、その下降長さ以上に盛土１０が沈下した場合、盛土補強材１３の連結部１３ａに大きな曲げ変形が生じ、さらに塑性領域に達すると盛土補強材１３が連結部１３ａにおいて破断してしまうおそれがあった。
【００１２】
すなわち、盛土１０内に埋設された盛土補強材１３の連結部１３ａにその断面に沿って大きな曲げモーメントが作用すると、その部分が塑性領域に達し、盛土補強材１３の有する引張強度が充分作用する前に、盛土補強材１３が連結部１３ａで破断してまうおそれがあった。
【００１３】
本来、この種の補強土構造においては、引張力のない盛土１０に盛土補強材１３の引張強度を付与することにあり、盛土補強材１３は沈下性のある盛土１０と一体化させるために可とう性を有していることが望ましいため、部材断面は小さい程よく、また引張強度は大きい程よい。もちろん、引張抵抗力が大きいことがよいことは言うまでもないことである。
【００１４】
このような理由により、わが国において現地発生材として多く存在する関東ロームのような沈下性の大きな粘性土は盛土として使用されにくかった。
【００１５】
本願発明はこのような点を考慮してなされたもので、盛土を保持する壁面パネルと、この壁面パネルを支持する金属製盛土補強材との連結部、ならびにその付近における、盛土補強材に発生する応力を低減することにより、強度的に非常に安定した補強土壁面構造および盛土補強材を提供することを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の補強土壁面構造は、複数層に積層された壁面パネルの背面部に盛土を充填し、当該盛土内に金属製の盛土補強材を複数層に埋設し、当該盛土補強材の端部を前記壁面パネルに連結してなる補強土壁面構造において、前記壁面パネルの背面部に上下方向に長い連結孔を有する２枚の連結プレートを突設し、当該連結プレート間に連結ボルトを当該連結ボルトの両端を前記連結孔に貫通させて下方にスライド自在に取り付け、当該連結ボルトにタイバーからなる盛土補強材の端部を上下方向に回転自在に連結し、当該盛土補強材と前記壁面パネルとの連結部から１５０ｃｍ以内の領域に少なくとも一個のピンジョイント部を形成するとともに、当該ピンジョイント部の前後の部分をほぼ同一断面形状に形成し、かつ当該ピンジョイント部はタイバーどうしを連結ボルトによって上下方向に回転自在に連結することにより形成してなることを特徴とするものである。
【００１７】
請求項２記載の補強土壁面構造は、請求項１記載の補強土壁面構造において、ピンジョイント部は複数カ所に形成されてなることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３記載の補強土壁面構造は、請求項１または２記載の補強土壁面構造において、ピンジョイント部は、壁面パネルと盛土補強材との連結部から１５０ｃｍ以下の領域に形成されてなることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項４記載の補強土壁面構造は、請求項１〜３のいずれかに記載の補強土壁面構造において、壁面パネルから１５０ｃｍ程度の範囲以内に盛土として礫または砕石が充填されてなることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項５記載の盛土補強材は、複数層に積層された壁面パネルの背面部に充填された盛土内に埋設された金属製の盛土補強材であって、鉄筋からなり、前記壁面パネルに連結される連結部の端部から１５０ｃｍ以内の領域に少なくとも一個のピンジョイント部を有し、当該ピンジョイント部の前後の部分をほぼ同一断面形状に形成し、かつ当該ピンジョイント部は前記鉄筋どうしを連結ボルトによって上下方向に回転自在に連結することにより形成してなることを特徴とするものである。
【００２３】
一般に、壁面パネルと金属製盛土補強材との連結部においては、盛土の自然沈下に伴い、壁面パネルと背面盛土との間に相対変位が生ずる。このため、壁面パネルと盛土補強材との連結部に応力が集中して盛土補強材が破断に至る危険がある。
【００２４】
本願発明は、実物大実験によって壁面と盛土との相対変位の発生に伴う連結部付近の盛土補強材の変形特性と曲げモーメントの分布に関して得られた新しい知見によってなされたものである。
【００２５】
すなわち本願発明においては、盛土補強材として金属製の盛土補強材を用いる場合、盛土補強材の端部を壁面パネルに回転自在に連結し、かつ前記盛土補強材の最大曲げ応力が作用する領域に、回転自在なピンジョイント部を形成することで、過大な曲げ応力による連結部の破断を未然に防止して強度的に安定な構造とした補強土壁面構造を提供することにある。
【００２６】
図１（ａ）は、実験の結果明らかになった背面盛土の圧密沈下による盛土補強材の変形特性と応力集中の範囲を示し、また図１（ｂ）は盛土補強材が壁面パネルと盛土との相対変位によって応力集中を受けた際の盛土補強材の曲げひずみ分布を示したものである。
【００２７】
この場合、壁面パネル１としてコンクリートパネルを、盛土補強材として端部に支圧プレートを連結した鉄筋からなるタイバー２をそれぞれ用い、また壁面パネル１とタイバー２との連結部３をそれぞれ図２（ａ）に図示するようなピンジョイント構造、図２（ｂ）に図示するようなスライド機能付きピンジョイント構造とした２つの例について実験を行なった。
【００２８】
また、実験は、図３（ａ），（ｂ）に図示するように一定加圧状態の盛土４内に配置したタイバー２をピンジョイント構造、スライド機能付きピンジョイント構造でそれぞれ接合した壁面パネル１をジャッキで上方に押し上げることにより、壁面パネル１に対して相対的に盛土４が沈下する状況を模擬して行なった。
【００２９】
なお、実験において、壁面パネル１と盛土４との相対変位に伴ってタイバー２に生ずる曲げモーメントと壁面パネル１とタイバー２との連結部３の回転角αも測定した。
【００３０】
図１（ｂ）に示した曲げひずみ分布から明らかなように、タイバー２には壁面パネル１との連結部３から１００ｃｍの位置付近までの間に曲げモーメントＭが発生し、係る曲げモーメントＭは連結部３に近づくにつれて大きくなり、連結部３から１５０ｃｍ付近以内の位置で最大になることがわかった。
【００３１】
次に、連結部３がピンジョイント構造の場合とスライド機能付きピンジョイント構造の場合において、連結部の挙動について、タイバー２の相対沈下量と連結部３の回転角αを測定した。
【００３２】
相対沈下量は、連結部３付近における壁面パネル１と盛土４との相対変位を表しているが、連結部３がピンジョイント構造の場合、連結部３は図４（ａ）に図示するように相対沈下量とともに回転するが、連結部３がスライド機能付きピンジョイント構造の場合、連結部３は図示するように相対沈下するとともに下方にスライドし、最大スライド量に達した後に回転する。
【００３３】
図４（ｂ），（ｃ）は、タイバー２に発生する曲げモーメントの分布を示したものであり、曲げモーメントは連結部３からほぼ１５０ｃｍ以内で大きく生じている。図４（ｂ）からも明らかなように、連結部３がピンジョイント構造に比べてスライド機能付きピンジョイント構造の場合、曲げモーメントが大巾に減少することがわかる。
【００３４】
したがって、連結部３がピンジョイント構造のみの場合、壁面パネル１と盛土４との相対変位（相対沈下量）が大きくなるとタイバー２が曲げ降伏する危険性が予測できる。
【００３５】
なお、図４（ｂ），（ｃ）で示した軸力と曲げモーメントの値はそれぞれ、重力単位ＫｇｆをＮに、重力単位Ｋｇｆ・ｍをＮ・ｍに換算したものであり、この場合、１Ｋｇｆを９．８０Ｎ、１Ｋｇｆ・ｍを９．８０Ｎ・ｍとすると、例えば３０００Ｋｇｆは９．８０×３０００＝２．９４×１０4 Ｎとなり、３０Ｋｇｆ・ｍは９．８０×３０＝２．９４×１０2 Ｎ・ｍとなる。
【００３６】
以上の実験結果より、壁面パネル１と盛土４との相対変位によってタイバー２に発生する曲げモーメントは、連結部３から１５０ｃｍの範囲で大きいことから、この領域に曲げモーメントが低減する手段を講じればよいことがわかる。
【００３７】
このようにして得られた知見から本願発明は、回転自在のピンジョイント部では曲げモーメントは生じないことから、背面盛土４の沈下によるタイバー２の変形を少なくして応力集中を緩和するには、壁面パネル１とタイバー２との連結部３を回転自在とし、さらにタイバー２の連結部３から１５０ｃｍの範囲にピンジョイント部５を設ければよいという本願発明に想到した。
【００３８】
また、壁面パネル１とタイバー２との連結部３に、盛土４の沈下に伴ってタイバー２の端部が下方向にスライドするスライド機能を設けることで、背面盛土４の沈下によって連結部３に作用する応力集中を開放させ、安全性を向上させることができることがわかった。
【００３９】
また、上述の実験において、タイバー２の断面形状が変化した場合、部材剛性の変化からも応力集中が生ずることがわかった。したがって、ピンジョイント部５の前後でタイバー２の断面形状を可能な限り同一にして剛性の変化を無くすことで応力集中を防ぐ構造とすることが好ましいことがわかった。
【００４０】
図５（ｂ）、図６（ｂ）は、特にタイバー２にピンジョイント部５を二カ所設けた構造であり、また図６は、壁面パネル１とタイバー２との連結部３をスライド機能付きピンジョイント構造としたものである。
【００４１】
かかる構成において、ピンジョイント部５においては曲げモーメントが生じないことから、壁面パネル１とタイバー２とを回転自在に連結し、この連結部３から１５０ｃｍ以内にピンジョイント部５を少なくとも１カ所設けることにより、最も危険な連結部３付近に生じる曲げモーメントを大幅に低減することができ、また曲げモーメントの分布を均等に低減することにより、タイバー２の曲げ降伏を回避することができる。
【００４２】
なお、本発明においては、壁面パネル１から１５０ｃｍ以内に連結部３も含めてピンジョイント部５が少なくとも２カ所ありさえすれば、さらに多く設けてもよい。しかし、ピンジョイント部５が数多くあると弛みが生じ、壁面パネル１が変位する原因になるので好ましくない。
【００４３】
また、ピンジョイント部５のみでなく、スライド機能を併せもつ構造にすれば、相対変位がスライド長に達するまでは連結部３の回転角はきわめて少ないので、曲げモーメントをさらに低減することができる。
【００４４】
図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は壁面パネル１の背面から１５０ｃｍ以内の範囲に盛土４ａとして礫または砕石類を充填した例を示したものである。
【００４５】
この場合、壁面パネル１にくらべて礫または砕石類は、剛性は低いが土砂などからなる盛土類にくらべて沈下性は小さい。したがって、壁面パネル１背部の盛土４ａの沈下は、礫や砕石の充填されない場合のように急激に相対変位が生ずるのではなく、盛土内部に向かって徐々に増大する傾向にある。
【００４６】
その結果、曲げモーメントもゆるやかに分布し、最大曲げモーメントの値は大幅に低減する。
【００４７】
したがって、壁面パネル１とタイバー２との連結部３から１５０ｃｍの範囲にピンジョイント部５を設け、さらに壁面パネル１の背面に１５ｃｍ〜１５０ｃｍの厚さで礫または砕石類を充填すれば、曲げモーメントが分散し、その最大値は低減する結果、盛土材料として広範囲な現地発生材を用いても盛土補強材の曲げ変形の少ない安全な補強土壁が可能になる。
【００４８】
【発明の実施の形態】
図５（ａ）〜（ｃ）は、本発明による補強土構造物の一例を示し、図において、複数層に積層された壁面パネル１の背面部に現地発生材などからなる盛土４が入念に転圧して充填されている。
【００４９】
また、盛土４内にタイバー２が複数層に埋設され、各タイバー２の端部２ａは壁面パネル１の背面部に連結されている。壁面パネル１とタイバー２との連結部３は、タイバー２の端部２ａが上下方向に回転自在なピンジョイント構造になっている。また、タイバー２の連結部３付近に、上下方向に回転自在なピンジョイント部５が形成されている。
【００５０】
この場合の連結部３は、壁面パネル１の背面部に連結孔６ａを有する２枚の連結プレート６，６を突設し、この連結プレート６，６間にタイバー２の端部２ａを連結孔６ａを貫通する連結ボルト７で回転自在に連結されている。
【００５１】
また、タイバー２どうしを連結ボルト８で回転自在に連結することにより、上下方向に回転自在なピンジョイント部５が形成されている。なお、図５（ｂ）はピンジョイント部５を二カ所設けた例を示したものである。
【００５２】
図６（ａ）〜（ｃ）は、壁面パネル１とタイバー２との連結部３に、タイバー２の端部２ａが盛土４の沈下とともに下降するスライド機構を設けた例を示したもので、その他の構成は図５（ａ）〜（ｃ）に示した例と同じである。
【００５３】
この場合のスライド機構は、連結プレート６の連結孔６ａを上下方向に長い長孔に形成して、タイバー２の端部２ａが連結ボルト７とともに上下方向にスライドするように形成されている。
【００５４】
なお、本実施例においては、盛土補強材としてタイバーの例を示したが、盛土補強材が金属製の棒状体であっても、帯状であっても、金属製メッシュであってもよいことは言うまでもない。また、壁面パネル１と盛土４のすべり面までの範囲に本願発明の構造を持つタイバー２を埋設し、それに連続させて定着領域を中心にタイバーに連結したジオテキスタイルや金属製メッシュを埋設することもできる。
【００５５】
この場合、伸びの大きいジオテキスタイルを用いながら壁面が変位しにくく、かつ破壊しにくい補強土壁の構築が可能である。
【００５６】
また、図５（ａ）〜（ｃ）と図７（ａ）〜（ｃ）は、本願発明における盛土補強材の構造を示す。すなわち、本願発明の盛土補強材は壁面パネルに連結する端部とそれよりも１５０ｃｍ以内の少なくとも一カ所に回転自在のピン構造を有し、他端に盛土に埋設されたアンカー部を有する。
【００５７】
なお、図７（ｄ）に図示するようにタイバー２のアンカー部に支圧プレート９が設けられていてもよく、その他任意の引き抜き抵抗部材を設けてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
本願発明は以上説明した通りであり、特に盛土補強材として金属製の盛土補強材を用いる場合、盛土補強材の端部を壁面パネルに回転自在に連結し、かつ前記盛土補強材の最大曲げ応力が作用する領域にピンジョイント部を形成することで、過大な曲げ応力による連結部付近の盛土補強材の破断を未然に防止して強度的に安定な構造とした補強土壁面構造を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は補強土構造物の一例を示す一部縦断面図、（ｂ）はタイバーが応力集中を受けた際の曲げひずみ分布図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は壁面パネルとタイバーとの連結部を示す側面図である。
【図３】（ａ）は実験装置を示す平面図、（ｂ）はその縦断面図である。
【図４】（ａ），（ｂ），（ｃ）はそれぞれ、連結部の回転量、曲げモーメント量を示す図である。
【図５】（ａ），（ｂ）は補強土構造物の一例を示す一部縦断面図、（ｃ）は（ａ）におけるイ部拡大図、（ｄ）は横断面図である。
【図６】（ａ），（ｂ）は補強土構造物の一例を示す一部縦断面図、（ｃ）は（ａ）におけるイ部拡大図、（ｄ）は横断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ），（ｃ）は補強土構造物の一例を示す一部縦断面図、（ｄ）はタイバーの一例を示す一部側面図である。
【図８】従来の補強土構造物の一例を示し、（ａ）はその一部斜視図、（ｂ）は縦断面図である。
【符号の説明】
１  壁面パネル
２  タイバー（盛土補強材）
３  連結部
４  盛土
４ａ  盛土
５  ピンジョイント部
６  連結プレート
７  連結ボルト
８  連結ボルト
【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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