JP2000073312A - 橋梁鋼桁 - Google Patents

橋梁鋼桁

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JP2000073312A
JP2000073312A JP10244710A JP24471098A JP2000073312A JP 2000073312 A JP2000073312 A JP 2000073312A JP 10244710 A JP10244710 A JP 10244710A JP 24471098 A JP24471098 A JP 24471098A JP 2000073312 A JP2000073312 A JP 2000073312A
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JP
Japan
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girder
stiffening plate
main girder
bridge steel
steel girder
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Pending
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JP10244710A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Nakamura
哲也 中村
Hisashi Ito
久 伊藤
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋梁鋼桁の補剛板の回し溶接止端部にき裂が
発生するのを防止する。 【解決手段】 主桁21と、該主桁21の腹板21cに
直交して接続される分配横桁22とからなる橋梁鋼桁に
おいて、主桁21の上フランジ21aと腹板21cおよ
び分配横桁22の上フランジ22aとに溶接により接合
される補剛板1の溶接されない辺1dの全部または一部
を、前記主桁21の腹板21c側に凹な滑らかな曲線と
した橋梁鋼桁。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、主桁と、該主桁
の腹板に直交して接続される分配横桁とからなる橋梁鋼
桁に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の橋梁鋼桁の部材交差部の構造は、
図9の斜視図に示すような構造となっている。すなわ
ち、上フランジ21a、下フランジ21bおよび腹板2
1cからなる断面I形状の主桁21の腹板21cに、上
フランジ22a、下フランジ22bおよび腹板22cか
らなる断面I形状の分配横桁22が、それぞれの腹板2
1cおよび22cが直交する状態で、溶接により接合さ
れる。そして、主桁21の上フランジ21aの下面と分
配横桁22の上フランジ22aの上面との間には、補剛
板23が溶接により取付けられる。
【0003】また、主桁21の上フランジ21aと腹板
21cとの間にも、補剛板24が溶接により取付けられ
ている。
【0004】上述したような補剛板23または24に
は、橋梁を車両が通過する度に、活荷重が床版を介して
繰返し応力として作用するため、疲労損傷が発生する場
合がある。
【0005】図10は、一般的な補剛板23の形状と疲
労によるき裂損傷発生の発生位置(黒塗りで示す)を示
す橋梁鋼桁の正面図であるが、き裂損傷は補剛板23と
主桁21の上フランジ21aとの溶接部(ハッチングで
示す)のうちの回し溶接止端部側に発生するき裂25a
(黒塗りで示す)、同じ溶接部のうちスカラップ26側
に発生するき裂25b(黒塗りで示す)、スカラップ2
6の中心部分に発生するき裂25c(黒塗りで示す)、
補剛板23と主桁21の腹板21cとの溶接部のスカラ
ップ26側に発生するき裂25d(黒塗りで示す)等数
多く発生する。
【0006】なお、補剛板23は主桁21の腹板21c
を挟んで2枚配置されているが、両方の補剛板23とも
同じような状態でき裂が発生する。
【0007】また、前記補剛板24にも同じような傾向
でき裂が発生する。このようなき裂損傷を防止するため
に、現在までに種々の検討がなされている。
【0008】例えば、図11の橋梁鋼桁の正面図に示す
ように、き裂発生源となる補剛板23のスカラップを廃
止したり、回し溶接止端部の応力集中を低減するため
に、グラインダ−処理やTIG処理(TIG溶接によ
り、溶接部を再溶融させる処理)を施したり、応力低減
を目的として、補剛板23の板厚を厚くする等の対策が
図られている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の補剛板のき裂損傷防止対策には、次のような問
題点がある。
【0010】スカラップを廃止しても、図11に示すよ
うに、回し溶接止端部から発生するき裂25aを防止す
ることはできない。
【0011】また、回し溶接止端部のグラインダ−処理
やTIG処理は、橋梁鋼桁には補剛板が多数あるため、
橋梁鋼桁の施工工数を増加させる要因となる。
【0012】また、板厚を厚くするのは、補剛板全体の
応力低減には有効であるが、補剛板上端の回し溶接止端
部に応力が集中することには変わりがないので、き裂発
生点の応力低減効果はそれほど期待できない。
【0013】この発明は、従来技術の上述のような問題
点を解消するためになされたものであり、疲労強度に優
れた橋梁鋼桁を提供することを目的としている。
【0014】
【課題を解決するための手段】この発明に係る第一の橋
梁鋼桁は、主桁と、該主桁の腹板に直交して接続される
分配横桁とからなる橋梁鋼桁において、主桁の上フラン
ジと腹板および分配横桁の上フランジとに溶接により接
合される補剛板の溶接されない辺の全部または一部を、
前記主桁の腹板側に凸な滑らかな曲線としたものであ
る。
【0015】この橋梁鋼桁は、補剛板の溶接されない辺
を、主桁の腹板側に凸な滑らかな曲線としているので、
補剛板上端の回し溶接止端部における応力集中が緩和さ
れ、橋梁を通過する車両の活荷重によって、回し溶接止
端部に作用する応力は、補剛板の溶接されない辺を直線
とした場合よりも低下する。
【0016】したがって、補剛板上端の回し溶接止端部
から発生するき裂が防止できる。また、その結果、き裂
発生防止のために行う回し溶接止端部のTIG処理やグ
ラインダ−処理等の煩雑な作業が不要となり、橋梁鋼桁
の施工工数を削減することができる。
【0017】また、この発明に係る第二の橋梁鋼桁は、
主桁と、該主桁の腹板に直交して接続される分配横桁と
からなる橋梁鋼桁において、主桁の上フランジと主桁の
腹板に溶接により接合される補剛板の前記主桁の腹板に
溶接される辺に対向する辺の一部に、主桁の腹板側に凸
な滑らかな曲線部を設けたものである。
【0018】この橋梁鋼桁も、回し溶接止端部に作用す
る応力が緩和されるので、回し溶接止端部から発生する
き裂が防止できる。
【0019】また、その結果、き裂発生防止のために行
う回し溶接止端部のTIG処理やグラインダ−処理等の
煩雑な作業が不要となり、橋梁鋼桁の製造工数を削減す
ることができる。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明する。
【0021】図1(a)は本発明の第一の実施の形態の
橋梁鋼桁の部分正面図、図1(b)はこの橋梁鋼桁に用
いる補剛板の正面図である。この補剛板1は、主桁21
の上フランジ21aの下面に溶接される第一の辺1a
と、主桁21の腹板21bの板面に溶接される第二の辺
1bと、分配横桁22の上フランジ22aの上面に溶接
される第三の辺1cと、いずれの部材とも溶接されず、
第二の辺1b側、換言すれば主桁21の腹板21c側に
凸な滑らかな曲線部2aと、上下に垂直直線部2bを有
する第四の辺1d(自由辺という)とから構成されてい
る。
【0022】なお、第四の辺1dの上下の垂直直線部2
bは、主桁21の上フランジ21aと補剛板1、分配横
桁22の上フランジ22aと補剛板1を溶接(溶接部は
ハッチングを施した部分)するときののど厚を確保する
ために設けたものであり、上下におのおの10mm程度
を直線にしている。また、曲線部2aは、半楕円または
半円形状に構成している。なお、溶接性が十分確保でき
る場合には、特に直線部2bを設ける必要はない。
【0023】補剛板1をこのような形状とすることによ
り、補剛板1と主桁21の上フランジ21aとの回し溶
接止端部に作用する応力が低下するので、回し溶接止端
部からき裂が容易に発生しなくなる。
【0024】この発明の効果を確認するために、本発明
の橋梁鋼桁の補剛板1に対して応力解析を行ない、補剛
板1の自由辺1dの曲線の度合い(抉り深さ)と回し溶
接止端部に作用する応力との関係を調査した。
【0025】この場合、補剛板1には、図2の鋼桁断面
図に示すように、橋梁を通過する車両による一様圧縮荷
重(P1)と、曲げ荷重(P2)がかかるものとした。
【0026】補剛板1の高さHを130mm、幅Wを1
00mm、板厚を9mmとし、前記一様圧縮荷重
(P1)が1kgf/mm2、曲げ荷重(P2)が主桁21の腹
板21cを中心とした8kgf/mm2の偶力の場合におけ
る、補剛板1の自由辺1dの抉り深さ(t)と回し溶接
止端部に作用する応力(応力評価点は図のA部)との関
係を図3のグラフに示す。
【0027】このグラフから明らかなように、回し溶接
止端部に作用する応力は、抉り深さ0のときは30 kgf/m
m2であるのに対して、抉り深さ50mmのときには10 k
gf/mm2と1/3に大幅に低下しており、回し溶接止端部
からのき裂が発生しにくくなっていることが分かる。
【0028】なお、当然のことながら、抉り深さtを極
端に大きくとることは、補剛板自体としての補剛効果を
低減するものであるので、抉り深さは補剛効果が期待で
きる範囲で、極力大きくとることが肝要である。
【0029】なお、図1に基づいた本発明の第一の実施
の形態の橋梁鋼桁の補剛板の説明においては、自由辺1
dのほぼ全部を同一曲率の曲線2aで構成した例で説明
したが、これにかぎらず、図4(a)に示すように、自
由辺1dの上下端部のみを曲線2cとし、中間部分は直
線2dとしたもの、図4(b)に示すように、自由辺1
dの一部のみを曲線2eとし、その他の部分は直線2f
としたもの、図4(c)に示すように、補剛板1の第一
の辺1aと第三の辺1cとの長さを異なるものにして、
その間を曲線2gで結ぶようにしてもよい。また、自由
辺1dに設ける曲線を、位置によって曲率の異なる曲線
としてもよい。
【0030】本発明の橋梁鋼桁の効果を確認するため
に、図5に示すような補剛板周辺の部分構造モデル試験
体を製作し、疲労試験を行った。
【0031】試験体は、いずれも高さHが130mm、
上方の幅Wが100mmの補剛板を使用したものであ
り、図5(a)の本発明例1の試験体12aは、補剛板
1は抉り深さ40mmで、曲線部を40Rの曲線と70
Rの曲線とで構成したもの、図5(b)の本発明例2の
試験体12bは、補剛板1は抉り深さ20mmで、曲線
部を50Rの曲線と74Rの曲線とで構成したものであ
る。
【0032】また、図5(c)の従来例1の試験体12
cは、通常の溶接方法で補剛板23を溶接しただけのも
の、図5(d)の従来例2の試験体12dは、通常の溶
接方法で補剛板を溶接し、回し溶接止端部(斜線で示
す)をTIG溶接により再溶融させたものである。
【0033】これらの試験体12の上面に、図6に示す
ようなH形鋼(150×150×12/15)の加力治
具13をボルトで固定し、主桁21の腹板21cからL
(本試験では450mm)離れた位置に繰返し荷重Pが
かかるようにして、疲労試験を実施した。
【0034】図7はそのときのPの荷重範囲(最大荷重
−最小荷重)を縦軸に、横軸に補剛板にき裂が発生する
までの繰返し荷重回数をとったグラフである。この図か
ら明らかなように、本発明例1および2の試験体とも、
疲労寿命が従来例1および2の試験体の補剛板の疲労寿
命の10〜100倍程度になっており、本発明の効果が
大きいものであることが分かる。
【0035】図8は本発明の第二の実施の形態の橋梁鋼
桁において、補剛板11を、主桁21の上フランジ21
aと腹板21cに溶接した状態を示す正面図である。こ
の補剛板11の場合、補剛板11の自由辺11dの主桁
21の上フランジ21aに近い位置に、主桁21の腹板
21c側に凸な曲線部11eを設けている。
【0036】この補剛板11の場合も、自由辺11dに
曲線部11eを設けることにより、回し溶接止端部に作
用する応力は低下し、回し溶接止端部からのき裂が発生
しにくくなる。
【0037】本発明の橋梁鋼桁においては、上述したよ
うに、橋梁鋼桁の補剛板の回し溶接止端部に作用する応
力が緩和され、回し溶接止端部からき裂が発生しにくく
なるので、従来行っていた回し溶接止端部のグラインダ
−処理や、TIG処理を行う必要がなくなる。
【0038】そのため、橋梁鋼桁の施工工程のうち、回
し溶接止端部のグラインダ−処理や、TIG処理の工程
を省くことができ、作業効率の向上と工数の低減が可能
となり、施工コストが低減できる。
【0039】また、本発明の橋梁鋼桁においては、回し
溶接を省くことも可能であるので、さらなる工程の省
略、作業効率の向上および工数の削減が期待できる。
【0040】なお、上述した本発明の説明においては、
補剛板を鋼桁に適用する場合について説明したが、本発
明がトラス橋の床組等における同様の構造部位にも適用
できることは言うまでもない。
【0041】
【発明の効果】この発明により、疲労強度に優れた橋梁
鋼桁を得ることができるので、橋梁鋼桁の施工工程の省
略、作業効率の向上および工数の削減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施の形態の橋梁鋼桁の補剛板
の説明図であり、(a)は本発明の第一の実施の形態の
橋梁鋼桁の部分正面図、(b)はこの橋梁鋼桁に用いる
補剛板の正面図である。
【図2】本発明の第一の実施の形態の橋梁鋼桁に対して
応力解析を行ったときの荷重の負荷状態を示す説明図で
ある。
【図3】自由辺の抉り深さと回し溶接止端部に作用する
応力との関係を示すグラフである。
【図4】本発明の第一の実施の形態の橋梁鋼桁の補剛板
の他の形状を示す正面図である。
【図5】補剛板周辺の部分構造モデル試験体を示す正面
図であり、(a)は本発明例1の試験体、(b)は本発
明例2の試験体、(c)は従来例1の試験体、(d)は
従来例2の試験体である。
【図6】試験体を用いた疲労試験の方法の説明図であ
る。
【図7】繰返し荷重範囲とき裂発生までの繰返し荷重回
数との関係を示すグラフである。
【図8】本発明の第二の実施の形態の橋梁鋼桁の説明図
である。
【図9】従来の橋梁鋼桁の部材交差部の構造を示す斜視
図である。
【図10】一般的な補剛板の形状と疲労によるき裂損傷
発生の発生位置を示す橋梁鋼桁の正面図である。
【図11】き裂発生防止のために補剛板のスカラップを
廃した橋梁鋼桁の正面図である。
【符号の説明】
1 補剛板 1a 補剛板の第一の辺 1b 補剛板の第二の辺 1c 補剛板の第三の辺 1d 補剛板の第四の辺 2a 補剛板の第四の辺の曲線部 2b 補剛板の第四の辺の垂直直線部 2c、2e、2g 他の形状の補剛板の自由辺の曲線部 2d、2f 他の形状の補剛板の自由辺の直線部 11 補剛板11 11d 補剛板の自由辺 11e 補剛板の自由辺の曲線部 12 試験体 13 加力治具

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主桁と、該主桁の腹板に直交して接続さ
    れる分配横桁とからなる橋梁鋼桁において、主桁の上フ
    ランジと腹板および分配横桁の上フランジとに溶接によ
    り接合される補剛板の溶接されない辺の全部または一部
    を、前記主桁の腹板側に凸な滑らかな曲線としたことを
    特徴とする橋梁鋼桁。
  2. 【請求項2】 主桁と、該主桁の腹板に直交して接続さ
    れる分配横桁とからなる橋梁鋼桁において、主桁の上フ
    ランジと主桁の腹板に溶接により接合される補剛板の前
    記主桁の腹板に溶接される辺に対向する辺の一部に、主
    桁の腹板側に凸な滑らかな曲線部を設けたことを特徴と
    する橋梁鋼桁。
JP10244710A 1998-08-31 1998-08-31 橋梁鋼桁 Pending JP2000073312A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8006468B2 (en) 2008-04-14 2011-08-30 Countlab Inc. Container filling machine having vibration trays

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8006468B2 (en) 2008-04-14 2011-08-30 Countlab Inc. Container filling machine having vibration trays

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