(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地盤掘削時の掘削部側面にほぼ鉛直に建て込まれ、地盤と接触して土圧を受ける壁体と、この壁体の前面に沿ってほぼ水平に配置される腹起しと、前記壁体に前記腹起しを介して突き当てられ、前記壁体の水平方向の変位を拘束する切梁とを有する山留めの構造を決定する方法であって、
前記壁体として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁に導入され、前記壁体を地盤側に押し付けようとする軸力の量に関するデータと、前記壁体の前面の地盤改良の仕様に関するデータとを、それぞれをデータ群として、記憶手段に複数のデータがそれぞれのデータ群内で階層的となるようにに記憶させておき、
前記記憶手段から、少なくとも前記壁体の特性データ群と、切梁の特性データ群とからそれぞれ一つの階層のデータを演算手段に読み込むデータ読み込み工程と、
これらのデータを用いて土圧作用時の前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算する演算工程と、
前記演算工程で得られた変位及び応力度をあらかじめ設定された制御値と比較し、制御値より小さいか否かを判別する判別工程と、
演算値の方が大きいと判別された時に、前記壁体の特性データ群又は前記切梁の特性データ群から、定められた優先順位にしたがって、一つのデータ群を選択し、このデータ群から、先に読み込んだデータの次の階層のデータを読み込むデータ再読み込み工程と、
先に読み込まれたデータに代えて、新たなデータを用い、前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算する再演算工程とを含み、
前記データ再読み込み工程で、選択されたデータ群に新たに読み込むデータがなくなったときには、次の優先順位のデータ群を選択して該データ群の次の階層のデータを読み込むとともに、このデータ群より先の優先順位のデータ群のデータを最初の値に戻し、先の優先順位のデータ群のデータを順次変更しながら上記判別手段によって演算値が制御値より小さいと判別されるまで、変位と応力度との演算を繰り返し行なうことを特徴とする山留めの構造を決定する方法。
【請求項２】
前記データ再読み込み工程において、前記壁体の特性データ群及び切梁の特性データ群の他に、前記切梁に導入する軸力の量のデータ群及び地盤改良の仕様のデータ群を加えた中から、あらかじめ定められた優先順位に従って、データを変更する一つのデータ群を選択し、
選択されたデータ群に、既に読み込まれたデータがない場合には、あらかじめ定められた階層のデータを読み込むことを特徴とする請求項１記載の山留めの構造を決定する方法。
【請求項３】
前記データ再読み込み工程において一つのデータ群を選択するための優先順位を設定する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の山留めの構造を決定する方法。
【請求項４】
前記データ再読み込み工程で選択されたデータ群の中から読み込むデータの範囲を、各データ群について設定する工程を有することを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項３記載の山留めの構造を決定する方法。
【請求項５】
前記判別工程で前記演算値が前記制御値より小さいと判別された後に、該演算値が得られたときの切梁に作用する断面力を用いて、前記腹起しの応力度の演算を行なうことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の山留めの構造を決定する方法。
【請求項６】
地盤掘削時の掘削側面にほぼ鉛直に建て込まれ、地盤と接触して土圧を受ける壁体と、この壁体の全面に突き当てられて水平方向の変位を拘束する切梁とを有する山留めの構造を決定する装置であって、
前記壁体として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁に導入され、前記壁体を地盤側に押し付けようとする軸力の量に関するデータと、前記壁体の前面の地盤改良の仕様に関するデータとを、それぞれデータ群とし、それぞれのデータ群内で複数のデータを階層的に記憶する記憶手段と、
前記記憶手段から、少なくとも前記壁体の特性データ群と、切梁の特性データ群とからそれぞれ一つの階層のデータを読み込み、これらのデータを用いて土圧作用時の前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算する演算手段と、
前記演算工程で得られた変位及び応力度をあらかじめ設定された制御値と比較し、制御値より小さいか否かを判別する判別手段と、を有し、
前記演算手段は、前記判別手段において、前記演算値の方が前記制御値より大きいと判別された時に、前記特性データ群から、定められた優先順位にしたがって、一つのデータ群を選択し、このデータ群内で順次異なる階層のデータを読み込み、新たなデータを用いて前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を再演算するように設定されていることを特徴とする山留めの構造を決定する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、地盤の掘削壁面が崩壊するのを防止する山留めについて、壁体や切梁等の構造部材、切梁に導入するプレロード及び壁前面の地盤改良の仕様を決定する方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
市街地などにおける建築工事又は土木工事では、他の構造物や敷地境界に近接して地盤の掘削を行なうことが多く、掘削壁面をほぼ鉛直に形成しなければならない場合が多くなっている。このような場合には、一般に山留めを構築することによって、地盤をほぼ鉛直に掘削したときの壁面の崩壊を防止する。
【０００３】
この山留めは、図６及び図７に示すように、地盤中に建て込まれ、鉛直な掘削壁面を構成する壁体１１と、掘削した部分で前記壁体１１の前面に沿ってほぼ水平に取り付けられる腹起こし１２と、この腹起こし１２に突き当てられ、上記掘削壁面とほぼ垂直に設けられる切梁１３とで主要部が構成される。そして、壁体１１で地盤からの土圧を受け、この壁体の地盤中に埋設された部分すなわち根入れ部分１１ａの抵抗力と対向する壁面との間に架け渡された切梁１３の軸力とによって、土圧による壁体の倒壊を防止するようになっている。このとき、腹起こし１２は、壁体１１に過度の変形が生じるのを防止するとともに、壁体１１に作用する土圧・水圧を切梁１３に確実に伝達する機能を果たす。
【０００４】
また、必要に応じて、切梁１３にジャッキ等を介挿し、軸圧縮力すなわちプレロードを導入して壁体１１を地盤側に押し付け、土圧の作用による壁体１１の変位を低減する措置が取られることがある。
さらに、根入れ部分１１ａの地盤が軟弱な場合には、壁体の前方の地盤１４を薬液注入工法、深層混合攪拌工法等によって改良する。
【０００５】
このような山留めの構成部材やプレロード・地盤改良の仕様は、掘削深さ、地盤の土性値、地下水位等に応じて決定される。つまり、壁体１１は鋼矢板・鋼管矢板・柱列式地中連続壁・鉄筋コンクリート地中連続壁等の中から適切なものが選択され、さらに、鋼矢板・鋼管矢板では、規格にしたがって製作された材料から適切なものが選択される。また、柱列式地中連続壁・鉄筋コンクリート地中連続壁を用いる場合にも、部材寸法や芯材とする型鋼、鉄筋量等が適切に選択される。さらに、切梁１３や腹起こし１２も規格にしたがって製作される型鋼等から適宜選択して用いられ、プレロードの量、地盤改良の範囲、改良の程度等も地盤の状況等に応じて適切に決定される。
【０００６】
このような山留めの構成部材やプレロード・地盤改良の仕様を決定する際には、例えば山留めの構成を次にようにモデル化して変位や応力度を計算し、これらが許容値内となるか否かが照査される。
このモデルは、図８に示すように、壁体１１に相当する部材を、切梁をバネに置き換えた支点と前面地盤に相当する連続弾性支承とで支持するものとし、これに土圧及び水圧が作用するものと考えるものである。
また、上記連続弾性支承を、所定の変形量までは弾性変形をするが、所定の変形量を超えると塑性変形を生じるいわゆる弾塑性部材として計算する方法が採用されることも多い。
【０００７】
このようなモデルによる変位・応力度の照査は山留めの全面の掘削が進行する各段階について行なわれる。つまり、掘削の各段階において、上記モデルをそれぞれ対応するものに変更して演算を行なうものであり、山留め各部に生じる変位及び応力度はこれに掘削の進行にともなって変動するので、上記各段階のすべてについて安全性が維持されるように各部の仕様等が決定される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような従来の方法では、つぎのような問題点がある。
上記のように切梁や壁体の前面地盤を弾塑性体として計算を行なう場合では、部材や仕様を変えたときの変位や応力度の変化量を予測するのが難しくなる。つまり、適切と推定した部材・仕様によって計算した変位量や応力度の値が制御値内とならなかったときに、どの部材又は仕様をどの程度変化させるのがよいか推定し難く、何度もトライアル計算を行なわなければならない場合が多い。また、切梁にプレロードを導入したり、地盤改良を行なう場合には、データを修正する際の選択肢が多く、多くの労力が必要となる。
また、データの修正は規格に応じた値を選択して入力しなければならないことも多く、規格を調べて入力するのに多くの労力を費やすことになる。
【０００９】
本願発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、山留めを構成する各部材の材質や寸法、切梁に導入するプレロード又は壁体前面の地盤改良の仕様を、少ない労力で適切に決定する方法及びその装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、本願発明に係る「山留めの構造を決定する方法」では、記憶手段に、前記壁体として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁に導入され、前記壁体を地盤側に押し付けようとする軸力の量に関するデータと、前記壁体の前面の地盤改良の仕様に関するデータとを、それぞれをデータ群として記憶させておくものとし、各データ群は複数のデータが階層的に記憶されているものとする。そして、少なくとも前記壁体の特性データ群と、切梁の特性データ群とからそれぞれ一つの階層のデータを演算手段に読み込み、これらのデータを用いて土圧作用時の前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算する。
【００１１】
なお、上記データの読み込みにおいて、切梁のプレロード及び地盤改良を行なわないケースも考慮する場合には、必ずしも演算開始前にこれらのデータを読み込む必要はないが、切梁のプレロード及び地盤改良を必ず行なう場合には、これらのデータを演算の開始前に読み込むものとする。
【００１２】
上記演算によって得られた変位及び応力度はあらかじめ設定された制御値と比較し、制御値より小さいか否かを判別する。そして、演算値の方が大きいと判別されたときにデータの変更を行ない、新たなデータを用いて変位と応力度とを再演算する。このデータの変更及び演算は次のように行なう。
【００１３】
前記壁体の特性データ群又は前記切梁の特性データ群から、定められた優先順位にしたがって、一つのデータ群を選択し、このデータ群から、先に読み込んだデータの次の階層のデータを読み込む。これを先のデータに代えて新たなデータとし、前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を再演算する。このように優先順位にしたがって選択されたデータ群内で順次データを変更し、変位及び応力度の演算を繰り返す。そして、上記選択されたデータ群内で変更したデータで演算しても、演算値が制御値内に入らず、新たに読み込むデータが該データ群内になくなったときには、つぎの優先順位のデータ群のデータを、次の階層のものに変更する。これとともに、先のデータ群のデータは最初の階層のデータに戻し、このデータ群のデータを変更しながら再度演算を繰り返す。
このようにして、演算値が制御値内となるまで演算を繰り返し行なうものである。
【００１４】
なお、上記構成ではデータの変更を行なう際に、壁体の特性データ群と切梁の特性データ群とに含まれるデータとを優先順位にしたがって変更しているが、請求項２に記載のように、切梁に導入する軸力の量のデータ群及び地盤改良の仕様のデータ群についても優先順位を設定しておき、上記手順を拡張してこれらのデータをも変更しながら繰り返し演算を行なうこともできる。
このとき、最初の演算を行なう前に切梁に導入する軸力の量のデータ群又は地盤改良の仕様のデータ群からデータが読み込まれていない場合には、優先順位にしたがった繰り返し演算においてこれらのデータ群が初めに選択されたときに、あらかじめ指定された階層のデータを読み込むようにすることができる。
【００１５】
また、上記データ群について設定される優先順位は、あらかじめ記憶手段に記憶させてておいてもよいし、請求項３に記載のように演算を開始する前にそのつど設定してもよい。さらに、各データ群に記憶されているデータすべてについて繰り返し演算を行なう場合に限らず、請求項４に記載のように、データの変更を行なう範囲を各データ内で設定しておき、これらの範囲内でデータを変更しても演算値が制御値内とならない場合に、次の優先順位のデータ群のデータを変更するようにしてもよい。
【００１６】
この「山留めの構造を決定する方法」では、壁体の特性データ群、切梁の特性データ群、切梁に導入する軸力の量のデータ群、地盤改良の仕様のデータ群をそれぞれ記憶手段にお記憶しておき、これらを適宜読み込んで壁体の変位・応力度及び切梁の応力度を演算するので、演算を行なう毎に、上記諸データを入力する必要がなく、多くの労力を必要としないで演算を繰り返し行なうことができる。また、これらのデータ群の中では複数のデータが階層的となっており、これらのデータ群に優先順位を設定して、この優先順位にしたがって上記階層的となったデータを変更しながら連続して繰り返し演算を行なうので、経済的となる山留めの各部の寸法・仕様等を効率よく決定することができる。
【００１７】
また、上記データの変更は、優先するデータ群の階層的なデータを順次変更しても演算値が制御値内に入らないときには、次の優先順位のデータ群のデータを次の階層に変更し、さらに先の優先順位のデータ群のデータは最初の値に戻して再びこれを順次変更しながら繰り返し演算を行なうので、データのあらゆる組み合わせを考慮して、山留め各部の仕様等を決定することができる。
【００１８】
さらに、請求項２に記載のように、切梁に導入する軸力の量のデータ群、地盤改良の仕様のデータ群にも優先順位を設定しておき、壁体の特性データ群及び切梁の特性データ群とともにあらゆるデータの組み合わせを考慮して各部の仕様を決定することができる。
【００１９】
また、演算開始時には、切梁に導入する軸力の量のデータ群及び地盤改良の仕様のデータ群は考慮せず、壁体の特性データ群と切梁の特性データ群についてのみデータを変更しながら演算を行なって、なお演算値が制御値内に入らない場合に、上記切梁に導入する軸力の量のデータ群及び地盤改良の仕様のデータ群を考慮して演算を繰り返すことによって、切梁の軸力導入（プレロードの導入）又は地盤改良を行なわないケースをも併せて考慮することができる。
【００２０】
なお、上記データ群について設定される優先順位は、切梁の特性データ群、壁体の特性データ群、切梁に導入する軸力の量のデータ群、地盤改良の仕様のデータ群の順とするのが望ましいが、請求項３に記載のように、これらとは異なる優先順位を任意に設定して演算を行なうことによって現場の特殊な状況等にも対応した部材・仕様の決定を行なうことが可能となる。
【００２１】
また、請求項４に記載のように、各データ群の中で順次読み込むデータの範囲を設定しておき、これらの範囲に含まれるデータのすべてについて演算を行なった後に、次に優先順位のデータ群のデータの変更を行なうようにすることによって、資材調達の状況や現場の状況に応じた部材の決定が可能となる。さらに演算の効率を向上することもできる。
【００２２】
請求項５に記載の「山留めの構造を決定する方法」では、判別工程で演算値が制御値より小さいと判別された後に、腹起しの応力度を演算する。つまり、切り梁・壁体の応力度・変位が安全な値となる状態で腹起しの応力度の照査を行なうことによって、腹起しを含む山留め全体の仕様を決定することができる。また、上記演算において、腹起しに用いる部材のデータを記憶手段に記憶しておき、演算手段にこのデータを読み込んで応力度の照査を行なうことにより、腹起しの応力度の照査を、切梁・壁体等の部材・仕様の決定に続いて効率よく行なうことができる。さらに、上記腹起しに用いられる部材の複数の候補のデータを記憶手段内で階層的としておき、順次これらのデータを変更して繰り返し計算を行なうことによって容易に適切な部材を選択することが可能となる。
【００２３】
一方、請求項６に記載の発明に係る「山留めの構造の決定装置」は、  前記壁体として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁として用いることができる複数の異なる部材の特性データと、前記切梁に導入され、前記壁体を地盤側に押し付けようとする軸力の量に関するデータと、前記壁体の前面の地盤改良の仕様に関するデータとを、それぞれデータ群とし、それぞれのデータ群内で複数のデータを階層的に記憶する記憶手段と、  前記記憶手段から、少なくとも前記壁体の特性データ群と、切梁の特性データ群とからそれぞれ一つの階層のデータを読み込み、これらのデータを用いて土圧作用時の前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算する演算手段と、  前記演算工程で得られた変位及び応力度をあらかじめ設定された制御値と比較し、制御値より小さいか否かを判別する判別手段と、を有し、  前記演算手段は、前記判別手段において、前記演算値の方が前記制御値より大きいと判別された時に、前記特性データ群から、定められた優先順位にしたがって、一つのデータ群を選択し、このデータ群内で順次異なる階層のデータを読み込み、新たなデータを用いて前記壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を再演算するように設定されている。
【００２４】
このような装置では、壁体、切梁、切梁に導入されるプレロード及び地盤改良の仕様がそれぞれ記憶手段に階層的に記憶されており、これらを順次変更しながら、連続して壁体の変位及び応力度並びに切梁の応力度を演算することができる。したがって、上記変位及び応力度が制御値内となるように各部の仕様を効率よく決定することができる。また、上記演算手段は、あらかじめ設定された優先順位にしたがって、各データ群について順次データの変更を行ないながら繰り返し演算を行なうように設定されているので、記憶されたデータのあらゆる組み合わせを考慮してトライアル計算を行なうことができ、山留めの各部について適切な部材・仕様を効率よく決定することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、請求項５に記載の発明の一実施形態である装置の構成を示すブロック図である。
この「山留めの構造を決定する装置」は、図１に示すように、山留めの基本的なデータを入力するための入力装置１と、壁体の特性データ群、切梁の特性データ群、切梁に導入する軸力の量のデータ群、地盤改良の仕様のデータ群を記憶する記憶装置２と、上記入力装置から入力されたデータ及び上記記憶装置から読み込んだデータに基づいて、山留めの壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を計算する演算装置３と、この演算装置で得られた演算結果をあらかじめ設定されている制御値と比較し、演算値が制御値より小さいか否かを判別する判別装置４と、上記演算装置で得られた演算結果を表示する表示装置５とで主要部が構成されている。
【００２６】
上記入力装置１としては、数字・文字・記号等を入力することができる一般的なキーボードを用いることができる。
【００２７】
上記記憶装置２は、数字・文字・記号等をデジタル信号として記憶するものであり、記憶データの読み込みの他、新たなデータの書き込み・訂正が可能なものが望ましい。
この記憶装置２に記憶される「壁体として用いることができる部材の特性データ」は、例えば、図６に示されるような山留めの壁体１１として用いられる規格化された鋼矢板部材の材質・形状・寸法・断面積・断面二次モーメント・有効断面率等のデータである。また、この他鋼管矢板として用いる鋼管の同様のデータ、柱列式地中連結壁の柱体の径・柱体のピッチ・芯材として用いる型鋼の断面性能等のデータ、鉄筋コンクリート連続壁の壁厚、この壁体内に配置される鉄筋の位置・鉄筋量のデータ等も含まれる。
【００２８】
上記「切梁として用いる部材の特性データ」は、図６に示す切梁１３の長さ、用いる部材の断面積、材質等のデータである。
また、「切梁に導入される軸力の量についてのデータ」は、軸力の具体的な値であってもよいし、軸力を導入しない状態で山留め前面の掘削を進めたときに発生する最大軸力に対して割合で定めるもの等であってもよい。
上記「地盤改良の仕様のデータ」は、山留めの前面の地盤１４の改良を行う深さ方向の範囲、改良後の地盤の強度・地盤のバネ値等のデータである。
【００２９】
このようなデータは、上記記憶装置２に、それぞれをデータ群として記憶され、各データ群の中で各データは、図２に示すように階層的になっている。つまり、「壁体の特性データ群」では、鋼矢板について、規格化された部材のデータをその断面剛性の小さいものを最下層のデータとし、順次断面剛性の大きさの順に上層となるように記憶されている。また、「壁体の特性データ」の中で、データは複数グループに分割され、鋼矢板のデータの他、鋼管矢板のデータ、柱列式地中連続壁のデータ、鉄筋コンクリート地中連続壁のデータが、それぞれ階層的に記憶され、いずれかのグループを選択して読み込むことができるようになっている。
【００３０】
なお、「切梁の特性データ群」、「切梁に導入する軸力の量のデータ群」、「地盤改良の仕様のデータ群」も同様に壁体に作用する土圧に対して抵抗する力が小さいもののデータから、抵抗する力が大きいものへ順次上層となる階層的なデータとなっている。
【００３１】
上記演算装置３は、記憶装置２から所定のデータを読み込み、これらのデータと入力装置１から入力されたデータとに基づいて土圧作用時の壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度を演算するものである。このとき、演算に用いる構造モデル、演算式は従来から知られているものの中から適切なものが採用されるが、壁体・切梁・壁体前面の地盤等を弾塑性体として演算できるものを採用するのが望ましい。
【００３２】
また、この構造モデルに作用する土圧及び壁体前面の地盤の考え方については、算定式が数多く提案されており、例えば、日本道路協会「共同溝設計指針（昭和６１年３月）」に示されるもの、土木学会「トンネル標準示方書（開削工法編・平成８年版）」に示されるもの、首都高速道路公団「仮設構造物設計基準（平成２年１０月）」に示されるもの、日本下水道事業団「設計基準（案）・平成４年）」に示されるもの等から任意に選択して用いることができるように設定されている。
【００３３】
上記判別装置４は、あらかじめ設定されている制御値と上記演算装置３で得られた演算値とを比較し、この演算値が制御値より小さいか否かを判別するものである。
上記制御値は、複数を設定することができ、例えば壁体１１の各部の水平方向変位、切梁位置等における壁体１１を構成する部材の応力度、切梁１３を構成する部材の応力度等について設定される。
【００３４】
なお、本実施形態の装置において、上記演算装置と上記判別装置とは、コンピュータのＣＰＵが上記機能を有するようにソフトウェアによって設定されたものとなっている。
【００３５】
上記表示装置５は、例えばＣＲＴ・液晶表示装置等が用いられ、上記演算値が上記制御値よりも小さいと判別されたときの、山留めの各部材のデータ・仕様等を表示するとともに、壁体１１の変位と応力度、切梁１３の応力度及び腹起し１２の応力度を表示するものであり、これらは数値と図によって表示されるようになっている。また、必要に応じて上記演算値が制御値より小さいと判別されるまでの演算値についても、表示することができるものである。
上記表示装置５は、記録用紙に上記事項を打ち出すプリンタ等とすることもでき、上記光学的な表示装置とプリンタとを併用するのが望ましい。
【００３６】
次に、上記装置の動作であって、本願請求項１から請求項４までのいずれかに記載の発明の実施形態である「山留めの構造を決定する方法」を、図３及び図４に基づいて説明する。
まず、入力装置１から基本データを入力する（ＳＴ１）。この基本データは、山留め前面の掘削深さ、切梁の段数及びその位置、地盤の土性値等を含むものである。つづいて制御値を入力する（ＳＴ２）。この制御値は、既に述べたように、少なくとも壁体の変位及び応力度、並びに切梁の応力度について設定するが、現場の状況等に応じて任意に決定することができる。
【００３７】
次に、上記４つのデータ群、すなわち「壁体の特性データ群」、「切梁の特性データ群」、「切梁に導入する軸力の量のデータ群」、「地盤改良の仕様のデータ群」のそれぞれについて、これらのデータ群内でデータの変更を行うか否かの選択を行う（ＳＴ３）。これは、階層的に記憶されているデータを順次変更して演算を行うデータ群についてはＯＮ、データを変更せず所定の値に固定して全演算を行う場合にはＯＦＦを入力する。さらに、上記データ群について、データの変更を行う際の優先順位を入力する（ＳＴ４）。この優先順位は「切梁の特性データ群」、「壁体の特性データ群」、「切梁に導入する軸力の量のデータ群」、「地盤改良の仕様のデータ群」の順とするのが望ましく、この順位をあらかじめ設定しておき、入力を省力してもよい。
また、このとき切梁の軸力の導入（プレロード）又は地盤改良は行わないという条件で各部材の決定を行う場合には、これらのデータ群には優先順位を付さなくてもよい。
【００３８】
上記データの変更を行うデータ群については、変更の対象となるデータの範囲を指定することができ（ＳＴ５）、これは、記憶装置に記憶されている全データについてくり返し演算を行うのではなく、現場の状況等を考慮して、使用に適した部材が限定される場合に、その範囲を指定するものであり、図２に示すように階層的となった複数のデータから任意に範囲を指定する。
【００３９】
次に、各データ群から指定された範囲の最下層のデータを読み込む（ＳＴ６）。このとき、壁体の特性データと切梁の特性データとは必ず読み込まれるが、切梁のプレロード又は地盤改良を行わないケースについても考慮する場合には、ここでは「壁体の特性データ」、「切梁の特性データ」を読み込む必要なない。
【００４０】
上記のように最初のデータが読み込まれると、これらのデータと基本データ等とを用いて、壁体の変位・応力度及び切梁の応力度の演算を行う（ＳＴ７）。この演算は、山留め前面の掘削の進行を考慮して行なう。つまり、掘削の進行にともなって切梁を新たに設置したり、山留め前面の地盤高さが変動することによって構造系が変化するが、これらの各段階について構造モデルを設定し、これらのすべてについて変位・断面力を演算する。そして、応力度については、上記複数の段階について得られた断面力のうち最大のものを用いて算出する。
このような演算で得られた値、すなわち、壁体の変位・応力度及び切梁の応力度の演算値は制御値と比較され（ＳＴ８）、演算値が制御値より小さいときは、腹起しの応力度の照査を行ない（ＳＴ１３）、その結果を上記切梁・壁体の演算値・部材のデータとともに、表示装置５に表示して（ＳＴ１４）動作を終了する。なお、この表示には、図５に示すように、壁体・切梁の変位・応力度に加えて、断面力及び壁体に作用する側圧等を表示してもよい。
【００４１】
一方、演算値が制御値より大きい場合には、切梁のデータの変更が可能か否かを判断し（ＳＴ９）、切梁データの変更を行わないように設定されている場合、すなわち上記ＳＴ３で切梁のデータ群についてデータの変更をＯＦＦに設定されている場合は、次の優先順位となっている壁体のデータの変更を行う動作に移行する（Ａ）。切梁のデータの変更を行うように設定されている場合は、記憶装置に記憶されているデータの一階層上のデータに切梁のデータが変更される（ＳＴ１０）。そして、上記と同様に壁体の変位・応力度及び切梁の応力度が演算され（ＳＴ１１）、再び演算値と制御値とが比較される（ＳＴ１２）。ここで、演算値が制御値より小さい場合は、腹起しの照査（ＳＴ１３）、演算値等の表示（ＳＴ１４）を行って動作を終了するが、演算値の方が大きい場合にはデータを変更する動作に戻る（Ｂ）。このようなループをくり返し、切梁のデータの指定された範囲ですべてのデータについて演算を行い、変更するデータがなくなった場合には、次の優先順位が付されている壁体のデータを変更する動作へ移行する（Ａ）。
【００４２】
なお、ここでは４つのデータ群の優先順位は、「切梁の特性データ群」、「壁体の特性データ群」、「切梁に導入する軸力の量のデータ群」「地盤改良の仕様のデータ群」の順で設定されている場合について説明するものであり、これと異なる順位が設定されている場合は、その順位に対応してデータの変更が行われる。
【００４３】
壁体のデータの変更は、上記切梁のデータの変更と同様に行われるものであり、データの変更が可能か否かが判断され（ＳＴ１５）、可能であれば、データを１階層上のものに変更する（ＳＴ１６）。そして、切梁のデータを最初のものに戻し（ＳＴ１７）、変位・応力度の演算を行い（ＳＴ１１）、先の優先順位が付された切梁のデータを変更しながらくり返し演算を行う。
【００４４】
このくり返し演算を行っても演算値が制御値より小さくならないときには、さらに壁体のデータを一階層上のものに変更し（ＳＴ１６）、同様に演算をくり返す。このように壁体のデータを変更して、壁体のデータ群のすべてについて演算を行っても演算値が制御値より小さくならない場合は、切梁に導入する軸力のデータを変更する動作に移行し（Ｃ）、軸力（プレロード）のデータの変更を行う（ＳＴ１８）。なお、ＳＴ６で切梁に導入する軸力のデータを読み込んでいない場合は、ＳＴ１８で階層的となったデータのうちの最下層のデータ、すなわちプレロード量の最も小さいデータを読み込む。そして先の優先順位が付された壁体のデータ及び切梁のデータを最初の値に戻して（ＳＴ１９、ＳＴ１７）変位・応力度の演算を行い（ＳＴ１１）、同様にくり返し演算を行う。
【００４５】
このようにして、地盤改良の仕様のデータまで変更して（ＳＴ２０）繰り返し演算を行い、なお演算値が制御値より小さくならない場合は、その旨を表示装置に表示して（ＳＴ２１）動作を終了する。
【００４６】
このような動作によって、指定された範囲のデータについてあらゆる組み合わせを考慮して変位・応力度の演算が行われるとともに、山留めの各部の仕様が適切なものとなったときに動作が停止されるので、効率よく山留めの構造を決定することが可能となる。
【００４７】
なお、上記腹起し１２の照査（ＳＴ１３）は、上記のような繰り返し演算によって各部の仕様が決定された後、その仕様で作用する切梁の軸力に基づいて、断面力及び応力度を演算して行う。この断面力は、例えば切梁の反力を等分布荷重に換算し、腹起しを切梁位置で支持される単純梁又は連続梁として算出することができる。また、この断面力に基づいて腹起しとして使用する部材の応力度が計算されるが、あらかじめ記憶手段に腹起しとして用いることができる部材のデータを階層的に記憶しておき、下層のデータから順次読み出して、上記応力度が許容値内となるまで繰り返し演算するように設定されている。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したように、本願に係る発明の「山留めの構造を決定する方法及び装置」では、「壁体の特性データ群」、「切梁の特性データ群」、「切梁に導入する軸力の量のデータ群」、「地盤改良の仕様のデータ群」がそれぞれ記憶手段に階層的に記憶されており、これらを順次読み込んで演算を繰り返すので、わずかのデータを入力するだけで連続して演算を行ない、部材の寸法や、切梁に導入する軸力、地盤改良等を効率よく決定することができる。また、データ変更を行なう上記データ群の優先順位を設定してこれにしたがってデータの変更を行なうので、現場の状況等に応じて部材の寸法や山留め各部の仕様を決定することが可能となる。さらに、各データ群内でデータを変更する範囲を指定することによって、現場の状況や資材調達の状況等に対応した選択ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】請求項５に記載の発明の一実施形態である「山留めの構造を決定する装置」の概略の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に記載の装置が有する記憶装置に記憶されているデータの状態を示す概念図である。
【図３】図１に示す装置の動作であって、請求項１〜４までのいずれかに記載の発明の一実施形態である「山留めの構造を決定する方法」を示すフロー図である。
【図４】図３に示す動作に連続する動作を示すフロー図である。
【図５】表示装置に表示される演算結果の一例を示す図である。
【図６】山留めの構造を示す概略断面図である。
【図７】図６に示す山留めの各部材を示す概略斜視図である。
【図８】壁体の変位・応力度及び切梁の応力度の演算に用いられる構造モデルの例を示す概略図である。
【符号の説明】
１          入力装置
２          記憶装置
３          演算装置
４          判別装置
５          表示装置
１１          壁体
１２          腹起し
１３          切梁
１４          壁体前面の地盤
【図１】
0003826172.tif 000002
【図２】
0003826172.tif 000003
【図３】
0003826172.tif 000004
【図４】
0003826172.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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