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高耐久性グラウンドアンカ－の開発
氏名 青柳 計太郎
学位の種類 博士（工学）
学位記番号 博甲第182号
学位授与の日付 平成11年3月25日
学位論文の題目 高耐久性グラウンドアンカ－の開発
論文審査委員
主査 教授 丸山 久一
副査 助教授 下村 匠
副査 教授 海野 隆哉
副査 教授 丸山 暉彦
副査 教授 長井 正嗣
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目次
第1章 序論 p.1
1.1 本研究の背景 p.1
1,2 高耐久性グラウンドアンカ－の概要 p.4
1.2.1 CFRPストランドを用いたテンドン p.4
1.2.2 GFRP受圧板 p.7
1.2.3 高耐久性グラウンドアンカ－の施工 p.10
1.3 研究の目的と論文の構成 p.12
参考文献 p.14
第2章 CFRPストランドを用いたテンドンの開発 p.15
2.1 はじめに p.15
2.2 定着用膨張材を用いた定着体の定着性能 p.17
2.2.1 研究の目的 p.17
2.2.2 試験概要 p.17
2.3 CFRPマルチストランドテンドンの引張破断耐力と剛性 p.24
2.3.1 研究の目的 p.24
2.3.2 試験概要 p.24
2.4 CFRPストランドとセメントグラウトとの付着特性 p.32
2.4.1 研究の目的 p.32
2.4.2 試験概要 p.32
2.5 第2章のまとめ p.46
参考文献 p.47
第3章 GFRP受圧板の開発 p.49
3.1 はじめに p.49
3.2 GFRP積層梁の曲げ性状 p.50
3.2.1 研究の目的 p.50
3.2.2 試験概要 p.50
3.2.3 FEM解析 p.55
3.3 GFRP受圧板の構造性能 p.62
3.3.1 研究の目的 p.62
3.3.2 試験概要 p.52
3.3.3 FEM解析 p.67
3.4 第3章のまとめ p.72
参考文献 p.73
第4章 高耐久性グラウンドアンカ－の性能 p.74
4.1 はじめに p.74
4.2 試験施工の概要 p.75
4.2.1 試験施工の目的 p.75
4.2.2 試験体 p.76
4.2.3 施工手順 p.78
4.2.4 試験結果と考察 p.84
4.3 第4章のまとめ p.96
第5章 環境作用に対する抵抗性 p.98
5.1 はじめに p.98
5.2 暴露試験の概要 p.99
5.2.1 環境条件と外観変化 p.99
5.2.2 試験結果 p.102
5.3 第5章のまとめ p.115
第6章 高耐久性グラウンドアンカ－の経済性 p.116
6.1 目的 p.116
6.2 試積算 p.116
6.2.1 試積算モデル p.116
6.2.2 試積算条件 p.117
6.2.3 試積算結果 p.118
6.2.4 経済性に関する考察 p.121
第7章 研究のまとめと今後の展望 p.124
参考文献 p.126
謝辞 p.128
本論文は、「高耐久性グラウンドアンカ－」を開発するために行った研究をとりまとめたものである。本グラウンドアンカ－は2種類のFRP（Fiber Reinforced Plastics：繊維強化プラスチックス）を使用していることが特徴である。すなわち、CFRP（CarbonFiber Reinforced Plastics：炭素繊維強化プラスチックス）ストランドをテンドン引張材に、GFRP（Glass Fiber Reinforced Plastics：ガラス繊維強化プラスチック）をアンカ－受圧板に用いた。これらの材料は高強度、軽量、高耐食性等の優れた特性を持つことから、従来のグラウンドアンカ－に比べて耐久性、施工性に優れたグラウンドアンカ－を提供できる。
本論文の内容は以下の通りである。
第1章「序論」では本研究の背景、高耐久性グラウンドアンカ－の概要、研究の目的及び論文の構成について述べる。
第2章「CFRPストランドを適用したテンドンの開発」では、本グラウンドアンカ－テンドンに関する3つの要素試験の結果について述べる。第1節ではCFRPストランドの定着性能を実験的に検討した。ここでの定着方式は定着用膨張材を用いた。第2節ではCFRPストランドを多数本用いた場合の破断耐力と剛性について実験的に検討した。第3節ではCFRPストランドとセメントグラウトとの付着性状について検討した。以上の要素試験の結果からCFRPストランドを用いたテンドンの実用性が確認された。
第3章「GFRP受圧板の開発」では2つの室内実験を行った。第1節ではGFRPからなる梁により基本的な曲げ性状を明らかにした。この時の実験値とFEM解析値を比較検討し、GFRPの弾性定数を推定した。第2節では実大のGFRP受圧板を用いて耐力、剛性を検討した。さらに3次元FEM解析により実験値と解析値を比較検討した解析法の有効性を確認した。
第4章「高耐久性グラウンドアンカ－の性能」では実際の法面での試験施工の結果について述べる。試験施工での調査項目は総合的な施工性、定着部の付着応力度分布、緊張時の荷重と伸びの関係、緊張力が作用したときの実地盤上でのGFRP受圧板の変形を測定した。受圧板の計測値はFEM解析値と比較し、地盤の剛性を含めた解析について検討した。さらに、緊張力の長期観測を行い、その経時変化を調査した。
第5章「環境作用に対する抵抗性」では温泉地において暴露試験を行い、本グラウンドアンカ－の新しい適用分野について検討した。この試験の結果、テンドン、受圧板ともに環境作用による劣化は見られず、火山性地山や強酸性土壌等、厳しい腐食環境下での適用可能性を明らかにした。
第6章「高耐久性グラウンドアンカ－の経済性評価」では、初期建設費について高耐久性グラウンドアンカ－と従来の二重防食グラウンドアンカ－のコスト比較を行った。ここでの検討結果では、高耐久性グラウンドアンカ－は従来アンカ－に比べて、コスト高になることが示された。しかし、本アンカ－は施工性、維持管理の容易さ等の付加価値が有り、これらを含めた総合的なコスト評価の必要性を指摘した。
最後に本グラウンドアンカ－の採用実績を示した。平成6年から現在までの本グラウンドアンカ－の採用件数は着実に増加しており、本技術の有用性を明らかにした。また、GFRPがシ－ルド立坑や打ち込み型枠等の新たな用途開発が進められていることに触れ、本研究の波及効果について述べた。
