JP2000226814A - 橋梁鋼桁の補剛板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋梁鋼桁の補剛板の剛性を高めること、及び
補剛板の特定部分への応力集中をなくして、疲労損傷の
発生を防止する。 【解決手段】 補剛板３として溶接接合部を持たないＨ
型鋼を所定の長さに切断した形態の部材で構成し、補剛
板３の上フランジ部３ａを主桁１の上フランジ１ａに、
補剛板３の下フランジ部３ｂを分配横桁２の上フランジ
２ａにそれぞれボルトで接合する。また、補剛板３の上
フランジ部３ａの幅を当該補剛板３の下フランジ部３ｂ
の幅（ｗ）よりも広くする。 【効果】 疲労強度が格段に向上して亀裂が発生し難く
なる。

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、橋梁鋼桁の補剛
板の改良に関するものであり、橋梁を通過する車両等に
よる活荷重により主桁と分配横桁との取り合い部に設け
られる補剛板及びその溶接部に発生するき裂を防止する
技術に関するものでる。

【０００２】

【従来の技術】橋梁の床版を長手方向に支持すると共
に、その上を通過する車両等の重量を橋脚に伝える橋梁
鋼桁の内プレートガーダー橋は、通常、主桁と分配横桁
とから構築されている。このような橋梁鋼桁の構築部材
である主桁と分配横桁とが交差する部分には通常、補剛
板が設けられ、橋梁鋼桁の剛性を高めている。図４に、
橋梁鋼桁の主桁と分配横桁との交差部分に設けられてい
る補剛板の従来例を説明する概略斜視図を示す。

【０００３】図４において、１は主桁、そして２は分配
横桁であり、主桁１と分配横桁２とは直交し、且つ、主
桁１の上端面は分配横桁２の上端面よりも高い位置にな
るように構築されている。そして、主桁１は、第一の水
平部材である上フランジ１ａ、第二の水平部材である下
フランジ１ｂ、及び当該上フランジ１ａと当該下フラン
ジ１ｂとの間に介在し両者に溶接接合している鉛直な構
造部材である腹板１ｃからなり、その横断面形状はＩ型
であり、主桁１の長手方向は橋梁の長手方向と一致して
いる。一方、分配横桁２は、主桁１と類似し、第一の他
の水平部材である上フランジ２ａ、第二の他の水平部材
である下フランジ２ｂ、及びこれらの間にあって両者に
溶接接合している他の鉛直な構造部材である腹板２ｃか
らなり、その横断面形状はＩ型である。そして、主桁１
と分配横桁２との直交部には、補剛板７が設けられてい
る。即ち、補剛板７の配設場所は、主桁の上フランジ１
ａ下面と腹板１ｃの側面と分配横桁の上フランジ２ａ上
面との３部材で３方向が囲まれた空間であり、これに合
わせて採寸切断された鋼板、即ち、補剛板がその空間部
に嵌め合わせられ、補剛板の３端面が上記３部材に溶接
接合されている。なお、図４における他の補剛板７’
も、上述した補剛板７に準じるものである。

【０００４】上記の通り構成された補剛板７には、橋梁
を車両等が走行通過する度に、活荷重が床版を介して伝
達され繰り返し応力が作用する。こうして補剛板７には
下記のように、疲労損傷が発生することがある。

【０００５】図５に、従来の補剛板とその周辺部材との
構成例を示す概略正面図を示し、補剛板に発生する疲労
損傷の代表例であるき裂の発生位置を示す。同図は、従
来の一般的な補剛板の例であり、この場合に疲労損傷が
発生する主な位置と状態は次の通りである。

【０００６】補剛板７の上端部と主桁の上フランジ１
ａ下面との溶接接合部の内、 ・回し溶接部止端部側に溶接部に沿って発生するき裂５
ａ、 ・主桁の腹板１ｃ側接合部に形成させたスカラップ６側
に溶接部に沿って発生するき裂５ｂ、 上記スカラップ６の中心付近から補剛板７に斜め下方
向に向かって発生するき裂５ｃ、 補剛板７と主桁の腹板１ｃとの溶接接合部の内、上記
スカラップ６側に溶接部に沿って発生するき裂５ｄ等、
である。なお、補剛板が、主桁の腹板１ｃを挟んでその
両側に配設される場合には、他方の補剛板７”（後述の
図５、図６参照）に対しても上述した補剛板７と同じよ
うにき裂が発生する。

【０００７】これに対して、補剛板のき裂発生防止対策
として現在までに下記種々の検討がなされている。

【０００８】（１）図６は、スカラップを設けない補剛
板の例を示す橋梁鋼桁の概略正面図である。このよう
に、スカラップ６を設けず応力集中個所をなくすことに
よりき裂５ｂ、５ｃ、５ｄ（図５参照）の発生を防止し
ようとする方法が提案されている（以下、先行技術１と
いう）。

【０００９】（２）また、補剛板７の回し溶接部止端部
側に発生するき裂５ａを防止するために、当該溶接部止
端部をグラインダーで研削し、滑らかな曲面に仕上げる
方法や、当該溶接部止端部をＴＩＧ溶接で溶融して滑ら
かな曲面に仕上げる方法が提案されている（以下、先行
技術２という）。

【００１０】（３）また、補剛板の板厚を厚くすること
により、補剛板の応力低減を図り、更にその剛性を高め
ることにより、周辺部材の変形を小さくしてこの周辺部
材の変形に伴なう補剛板の応力を低減させる方法が提案
されている（以下、先行技術３という）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】上述した先行技術１の
補剛板のスカラップを設けない方法によれば、スカラッ
プの中心付近から補剛板に斜め下方向に発生していたき
裂５ｃやスカラップを起点とするその他のき裂５ｂ、５
ｄを防止することはできる。しかしながら、回し溶接部
止端部から補剛板に発生するき裂５ａを防止することは
できない。

【００１２】そこで、先行技術２のグラインダー研削や
ＴＩＧ溶接による溶融により、回し溶接部止端部を滑ら
かに成形することにより、当該部分への応力集中を緩和
して、き裂５ａの発生を防止することが可能である。し
かしながら、橋梁鋼桁には多数の補剛板が配設されてい
るので、先行技術２の方法ではその作業が煩雑である。
また、グラインダー研削やＴＩＧ溶接の仕上げ精度によ
り当該部分の疲労強度が大きく左右されるが、現場作業
であるため施工品質管理が難しいという問題がある。

【００１３】一方、先行技術３の補剛板の板厚を厚くす
る方法によれば、その剛性を高める効果は認められる
が、十分とは言い難い。即ち、橋梁を車両が通過する
と、主桁と平行な方向に通過する車両重量による活荷重
により、補剛板には面外曲げ荷重が作用する。この補剛
板の面外曲げに対する剛性の強化に対しては、その板厚
を厚くしてもあまり効果は発揮されない。また、補剛板
の板厚を厚くしても、回し溶接部止端部における応力集
中を緩和することは殆どできない。

【００１４】このように先行技術１〜３のいずれの場合
でも、補剛板の主桁及び分配横桁への接合に当たり、疲
労損傷が発生し易い回し溶接構造はなくならない。この
ように、従来の補剛板においては、橋梁鋼桁への接合方
法が溶接に依存していることが上述した問題点の根本原
因に関係している。よって、補剛板に発生する疲労損傷
を十分に防止することはできない。従って、この発明の
課題は、補剛板自信の剛性を高めると共に、橋梁鋼桁に
対する補剛板の接合方法を改善することにより、補剛板
の特定部分への応力集中をなくす手段を創案することに
ある。こうしてこの発明の目的は、上記課題の解決によ
り上述した種々の問題を解決することにより、疲労強度
に優れ、疲労損傷が発生し難い橋梁鋼桁の補剛板を提供
することにある。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記観点
から試験研究を重ねた結果、下記知見を得た。

【００１６】橋梁鋼桁の補剛板の形態及びその施工方法
を次の通りとする。即ち、補剛板の形態を例えば、図２
（ａ）に示す通常のＨ型鋼を施工対象の橋梁鋼桁に応じ
て適切な長さに切断し調製された接合部のないＨ型鋼形
補剛板３、及び図２（ｂ）に示す上記（ａ）のＨ型鋼形
補剛板の上フランジ部３ａの幅ｗを幅ｗ’に広くしたＨ
型鋼形補剛板４とし、且つ、各補剛板の上フランジ部３
ａ、４ａを橋梁鋼桁の主桁の上フランジに対して、そし
て各補剛板の下フランジ部３ｂ、４ｂを橋梁鋼桁の分配
横桁の上フランジに対して、いずれもボルト接合し、補
剛板と橋梁鋼桁との接合に溶接を用いずに施工する。こ
うして補剛板を形成すれば、その剛性は従来の補剛板の
剛性に比べて著しく向上すること、及び従来の補剛板に
おける回し溶接部止端部、その他すべての溶接接合部が
なくなる。従って、補剛板の特定箇所に発生する応力集
中を防ぐことができこれにより、従来の橋梁鋼桁の補剛
板と比較して、疲労強度に格段に優れたものが得られる
ことを知見した。

【００１７】この発明は、上記知見にもとづきなされた
ものであり、その要旨は次の通りである。

【００１８】請求項１記載の橋梁鋼桁の補剛板は、橋梁
鋼桁の主桁と分配横桁とを接合する部材であって、その
接合を強化すると共に、溶接接合部を持たないＨ型鋼が
所定の長さに切断された形態の部材からなり、当該Ｈ型
鋼からなる補剛板の上フランジ部は前記主桁の上フラン
ジに、当該補剛板の下フランジ部は前記分配横桁の上フ
ランジにそれぞれボルト接合されていることに特徴を有
するものである。

【００１９】そして、請求項２記載の橋梁鋼桁の補剛板
は、請求項１記載の補剛板において、その上フランジ部
の幅がその下フランジ部の幅よりも広いことに特徴を有
するものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】次に、この発明を図面を参照しな
がら説明する。

【００２１】図１は、本発明の実施の形態例を説明する
概略斜視図であり、補剛板及びその周辺部材の局部拡大
図である。同図において、１は主桁、２は分配横桁そし
て３は補剛板である。分配横桁２の上フランジ２ａは、
主桁１の上フランジ１ａよりも低い位置において水平状
態で、主桁１の腹板１ｃに対して垂直に溶接接合され、
こうして分配横桁２は主桁１に対して直交して溶接接合
により構築されている。但し、同図において溶接ビード
の図示はすべて省略した。

【００２２】図１の補剛板３は、図２（ａ）に示したＨ
型鋼形補剛板であり、溶接接合部を持たないＨ型鋼を所
定の長さに切断したものである。当該補剛板３の調製に
当たっては、補剛板３の寸法及び材質は、施工対象とす
る橋梁の主桁や分配横桁その他の設計諸元に応じて総合
的に決められる。また、その製造コストの安価なＨ型鋼
を選定すべきである。このＨ型鋼は、通常熱間圧延によ
り製造されるものを使用するのが、コスト的に安価であ
り有利であるが、Ｈ型鋼の成形方法はこれに限定する必
要はない。補剛板の各部位の使用条件に応じて鍛造材等
のより高級材を用いてもよい。

【００２３】こうして決定された上記形態の補剛板を、
上記主桁１の上フランジ１ａと主桁１の腹板１ｃと分配
横桁２の上フランジ２ａとで三方を囲まれた空間に設け
る。即ち、当該補剛板３を構成する上下二枚のフランジ
部３ａ、３ｂは水平状態でそれぞれ、主桁１の上フラン
ジ１ａ及び分配横桁２の上フランジ２ａのそれぞれにボ
ルト８で接合する。その際、当該補剛板３の上フランジ
部３ａの上面は主桁の上フランジ１ａの下面と面接触さ
せ、当該補剛板３の下フランジ部３ｂの下面は分配横桁
２の上フランジ２ａの上面と面接触させる。

【００２４】一方、当該補剛板３を構成するウェブ部３
ｃは、その長さ方向（図１のＤ−Ｆ方向）が主桁１の腹
板面に対して垂直となる向きに配設し、当該補剛板のウ
ェブ部長さ方向の一方（図１の矢印Ｄ方向）の端面を構
成する、当該上フランジ部３ａの一方の端面３ａ’、こ
れに直結する当該ウェブ部３ｃの長さ方向の一方の端面
３ｃ’、及びこれに直結する当該下フランジ部３ｂの一
方の端面３ｂ’からなる三端面はいずれも、主桁１の腹
板１ｃ面に面接触させる。

【００２５】補剛板３と主桁１及び分配横桁２とを上述
した通り組立て、上述した通りボルト接合する。その
際、各接合面間の隙間は実質的に０となるように調整す
る。補剛板素材のＨ型鋼の選定に際しては、上記条件が
満たされるようなウェブ高さ（ｈ）のＨ型鋼を選定す
る。

【００２６】なお、補剛板３のウェブ部の長さ方向の他
方（図１中、矢印Ｆ方向）の端面は、他のいかなる部材
とも接合させない。

【００２７】次に、補剛板３の上フランジ部３ａの幅を
下フランジ部３ｂの幅よりも広くし、それに応じて接合
用ボルト８の本数を増やせば、橋梁を通過する車両等の
荷重が直接作用する主桁の上フランジ１ａと補剛板の上
フランジ部３ａとの密着度が上がり、補剛板の疲労強度
向上の観点から一層望ましい。図３に、本発明のＨ型鋼
形補剛板が、橋梁鋼桁に施工された状態のボルト接合部
局部の概略正面図を例示する。同図（ａ）は、図１に示
した本発明例のボルト接合部であり、同図（ｂ）は、図
２（ｂ）に示した上フランジ部の幅の方が下フランジ部
の幅よりも広くしてボルト本数を増やした補剛板４を、
橋梁鋼桁にボルト接合した場合の接合部局部の概略正面
図である。

【００２８】なお、補剛板３の配設位置については、補
剛板設置の目的から明らかなように、前記図１に示した
主桁１と分配横桁２との構築部位に限定されるものでは
なく、図４に示した従来技術の補剛板７’の配設相当位
置であってもよい。即ち、主桁１の下フランジ１ｂと主
桁１の腹板１ｃと分配横桁２の下フランジ２ｂとで三方
を囲まれた空間であってもよい。その際における補剛板
３と主桁１及び分配横桁２との接合要領は、上述した図
１の要領に準じる。

【００２９】本発明の補剛板は上述した構成をとるの
で、従来の補剛板と比較して次の優位性がある。

【００３０】（１）本発明における補剛板と主桁及び
分配横桁２との接合方法は、従来の補剛板７の施工にお
けるように溶接接合ではなく、ボルト接合であること、
本発明における補剛板の形態は、従来のように単なる
平板状のものではなく、Ｈ型鋼形補剛板であり、主桁及
び分配横桁と補剛板との接触面は、それぞれのフランジ
の上面あるいは下面が接する平面接触であるから、従来
の補剛板における回し溶接部等は形成されず、溶接部の
特定箇所に対する応力集中は完全に解消される。また、
溶接施工が難しい作業を狭隘な場所で行なうことが不要
となり、従ってまた、研削や溶削による溶接ビードの面
取り作業も不要となる。

【００３１】（２）本発明における補剛板３の形態は、
Ｈ型鋼形態であるから、従来の平板状補剛板と比較する
と剛性が格段に高くなる。特に、車両等の通過時に発生
する活荷重に伴う補剛板の面外曲げに対する剛性が向上
する。従って、当該補剛板の周囲部材の変形抑制をし得
るので、当該補剛板に発生する応力が著しく低減され
る。

【００３２】（３）上記（１）及び（２）項の複合的作
用により、本発明の補剛板は、従来の補剛板と比較する
と、その特定箇所への応力集中をなくすと共に、補剛板
に発生する応力も低減するので、疲労強度に著しく優れ
たものとなる。

【００３３】（４）補剛板の溶接作業に替わり、ボルト
締め作業をすることなるので、施工能率が向上すると共
に、作業コストが低減される。更に、補剛板の施工作業
環境が格段に改善される。

【００３４】上述した本発明の補剛板の構成は、トラス
橋の床組等のように上述した主桁と分配横桁とに対する
補剛板と同様な関係にある構造部位に対しても適用する
ことができ、従って、その作用・効果も本発明における
と同様に発揮される。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、この発明の補剛板に
よれば、当該補剛板の溶接接合部分がなくなるので、補
剛板の特定箇所にかかる応力集中をなくすことができ、
更に、補剛板の剛性が著しく向上するので、従来の補剛
板に比べて疲労強度が格段に向上する。このような橋梁
鋼桁の補剛板を提供することができ、工業上有用な効果
がもたらされる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による橋梁鋼桁の補剛板の実施形態例を
説明する概略斜視図である。

【図２】本発明による橋梁鋼桁の補剛板の形態例を示す
概略斜視図である。

【図３】本発明による補剛板の主桁及び分配横桁へのボ
ルト接合状態を示す概略正面図である。

【図４】従来の橋梁鋼桁及びその補剛板例を説明する概
略斜視図である。

【図５】従来の補剛板に発生する疲労き裂の発生箇所
と、その周辺部材との取り合いを示す概略正面図におい
て示す図である。

【図６】従来の補剛板においてスカラップを設けない場
合の疲労き裂の発生箇所と、その周辺部材との取り合い
を示す概略正面図である。

【符号の説明】

１ 主桁 １ａ 主桁上フランジ １ｂ 主桁下フランジ １ｃ 主桁腹板 ２ 分配横桁 ２ａ 分配横桁上フランジ ２ｂ 分配横桁下フランジ ２ｃ 分配横桁腹板 ３ Ｈ型鋼形補剛板（本発明品） ４ Ｈ型鋼形補剛板（本発明品） ３ａ、４ａ 上フランジ部（本発明品） ３ｂ、４ｂ 下フランジ部（本発明品） ３ｃ、４ｃ ウェブ部（本発明品） ３ａ’ 上フランジ部の一方の端面 ３ｂ’ 下フランジ部の一方の端面 ３ｃ’ ウェブ部の一方の端面 ５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ き裂 ６ スカラップ ７、７’、７” 補剛板（従来品） ８ ボルト

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋梁鋼桁の主桁と分配横桁とを接合する
   部材である補剛板であって、前記補剛板は、溶接接合部
   を持たないＨ型鋼が所定の長さに切断された形態の部材
   からなり、当該補剛板の上フランジ部は前記主桁の上フ
   ランジに、当該補剛板の下フランジ部は前記分配横桁の
   上フランジにそれぞれボルト接合されていることを特徴
   とする、橋梁鋼桁の補剛板。
2. 【請求項２】 前記補剛板の上フランジ部は、その幅が
   当該補剛板の下フランジ部の幅よりも広いことを特徴と
   する、請求項１記載の橋梁鋼桁の補剛板。