JP2006077523A

JP2006077523A - 鋼床版の補強工法

Info

Publication number: JP2006077523A
Application number: JP2004264838A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Kurihara; 康行栗原; Naoyoshi Tsumura; 直宜津村
Original assignee: JFE Engineering Corp
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 2004-09-13
Filing date: 2004-09-13
Publication date: 2006-03-23

Abstract

【課題】鋼床版のデッキプレートにおける亀裂の発生を防ぐための鋼床版の補強工法の提供
【解決手段】鋼板製のデッキプレート１下面に複数のＵリブ２を平行に設けた鋼床版において、Ｕリブ２間にＵリブ２と平行になるように補強リブ３をデッキプレート１に接合配設すると共に、補強リブ３が面外方向に変位するのを防ぐため、Ｕリブと補強リブのそれぞれに接合された固定板４を設けるか、補強リブの長手方向端部をＵリブと交差する横リブに接合する。
【選択図】図３

Description

本発明は、橋梁や高架道路を建設する際に用いられる鋼床版の疲労亀裂等の発生を抑えるための鋼床版の補強工法及び補強された鋼床版に関するものである。

従来、橋梁や高架道路における床版の構造としては、鉄筋により補強されたコンクリートによるいわゆるＲＣ床版と、鋼板を用いる鋼床版とがある。
ＲＣ床版は、現場で型枠内に鉄筋を組んでコンクリートを打設するものであるために作業に手間がかかり、工期が長くなる。
これに対して、鋼床版は、ＲＣ床版に比較して軽量に構成でき、また、施工現場での工数が少なく工期も短かくできるという利点がある。

図１６に従来の鋼床版の構造の一例を示す。
鋼床版は図１６の斜視図に示すように、デッキプレート１の下面に縦方向に連続する閉断面のＵリブ（縦リブ）２が横方向に所定間隔で並設されると共にこれと直交する方向に横リブ７と該横リブ７より背の高い横桁９が所定間隔で配設され、その下面に更に横リブ７及び横桁９を貫いて縦方向の主桁１０が溶接によって一体に固定されて構成されている。鋼床版は、図１６に示す状態まで製造工場にて組み上げた後、施工現場に搬送して橋脚上に据え付けるいわゆるプレハブ工法による施工に用いられる。

上記に述べた鋼床版が用いられている橋梁は、これまで多くの建設実績があるが、鋼床版の板厚が概して薄く、通行車両の重量増加や通行量の増加により、鋼床板のデッキプレートとＵリブとの溶接継手部に疲労亀裂が発生する事例が見られるようになった。
例えば、「鋼床版における新しい疲労損傷」（第５回太平洋地域鋼構造会議（１９９８、Ｏｃｔｏｂｅｒ１３−１６、ソウル）の発表においては、道路橋の鋼床版において図１（ａ）、（ｂ）に示したような、Ｕリブ付け根からデッキプレートを貫通して亀裂が生じる例が報告されている。

この亀裂発生の原因としては以下の理由が指摘されている。
１）Ｕリブ付け根の溶接形状（Ｕリブ内面）を原因とする応力集中（図１（ａ）参照）
２）車の大型化などによる活荷重の増大→Ｕリブ間の変形による疲労亀裂
そこで、このような疲労亀裂を未然に防止するために鋼床版の補強方法が提案されている。

特許文献１には、横桁と縦リブが接合される交差部において、（１）デツキプレ−ト下面と縦リブの上面溝部によって形成される閉鎖空間に硬化性充填材を充填するか、上記（１）の構成に加えて、（２）横桁上面に立設した連結金具を縦リブの底壁部の接合用開口から縦リブの上面溝部内に突出させて、前記硬化性充填材で該連結金具を包囲するようにする、（３）横桁上面に縦リブの底壁部をボルト接合し、ボルト接合部を前記硬化性充填材で包囲する、等の構成を採用することにより、縦リブと横桁の交差部における座屈を防止し、横桁の疲労強度の低下を無くし、縦リブと横桁の接合を能率良く行うことができることが記載されている。

特許文献２には、デッキプレートの下面に複数条の縦リブが配設されている鋼床版において、縦リブの内部空間に充填材として軽量発泡コンクリート、高流動性コンクリート又は軽量発泡骨材を混練したコンクリート等を注入して固化することにより、デッキプレートと縦リブとの溶接継手部の応力を下げる、疲労亀裂の発生を防ぐことが記載されている。

特許文献３には、鋼主桁間の縦リブと干渉しない下側に補強横桁を鋼主桁に締結固定して架設し、該補強横桁の縦リブと対応する位置に支持金具を設け、該支持金具によって縦リブを支持することにより、鋼床版の重量が支持金具及び補強横桁を介して鋼主桁に伝達され、鋼床版を鋼主桁によって平均的に支持するように補強すると共に、縦リブに作用する応力を小さくしてその溶接部位に生ずる疲労を軽減できることが記載されている。

しかしながら、特許文献１、２記載の方法では、重量が大幅に増加し、Ｕリブ間の剛性には寄与しない。また、特許文献３に記載の方法によってもＵリブ間の剛性には寄与しないために、前記のデッキ方向のき裂に対しての効果は小さいと考えられる。

特開平９−２４２０２１号公報特開２００１−２４８１１４号公報特開２００２−１７３９１２号公報

本発明は、鋼床版のデッキプレートにおける亀裂の発生を防ぐための鋼床版の補強工法及びその補強を施した鋼床版を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明者等は鋭意検討を進めた結果、(1)Ｕリブ間に補強リブを設置して、Ｕリブ間のデッキの剛性を高めること及び(2)補強リブの反力をＵリブまたは横リブで受けることにより上記の課題が解決できることを見出して本件発明を完成した。その本発明は次に記載する通りのものである。

（１）鋼板製のデッキプレート下面にＵリブを備えた鋼床版の補強工法であって、デッキプレートの局部変形を防止するために、デッキプレート下面の隣接するＵリブ間に該Ｕリブと平行に補強リブを配設することを特徴とする鋼床版の補強工法。
（２）前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐための拘束手段を該補強リブに設けることを特徴とする上記（１）に記載の鋼床版の補強工法。
（３）前記拘束手段がＵリブ下面と補強リブ下面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする上記（２）に記載の鋼床版の補強工法。
（４）前記拘束手段がＵリブ側面と補強リブ側面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする上記（２）に記載の鋼床版の補強工法。
（５）前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐために該補強リブの長手方向端部をＵリブと交差する横リブに接合することを特徴とする上記（１）〜（４）記載の鋼床版の補強工法。

（６）鋼板製のデッキプレート下面にＵリブを備えた鋼床版であって、デッキプレートの局部変形を防止するために、デッキプレート下面の隣接するＵリブ間に該Ｕリブと平行に補強リブを配設したことを特徴とする鋼床版。
（７）前記補強リブに、該補強リブが面外方向に変位するのを防ぐための拘束手段を設けたことを特徴とする上記（６）に記載の鋼床版。
（８）前記拘束手段がＵリブ下面と補強リブ下面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする上記（７）に記載の鋼床版。
（９）前記拘束手段がＵリブ側面と補強リブ側面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする上記（７）に記載の鋼床版。
（１０）前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐために該補強リブの長手方向端部をＵリブと交差する横リブに接合したことを特徴とする上記（７）〜（９）の鋼床版。

本発明の実施形態について図を用いて説明する。
図２は本発明の鋼床版の構造を示す斜視図であり、図３は本発明の鋼床版の断面図である。図２、図３で示すように、本発明の鋼床版は、Ｕリブ２間にＵリブ２と平行に補強リブ３が配設されており、また、この補強リブ３の下面とＵリブ２の下面とが固定板４によって接合されている。

図４は、補強リブを設けない場合に、Ｕリブ間に車輪が走行した場合の変形・応力状態を示す。Ｕリブ２間を車輪５が通行した場合は、図４（ａ）に示すような局部変形が生じ、図４（ａ）中に矢印で示すＵリブ２間の中央デッキプレート１の下面およびＵリブ２の付け根に引張の膜応力が作用する。そして、図４（ｂ）に示すＵリブ２の付け根に作用する引張り応力が、未溶着部からの亀裂の発生・進展の原因となる。

図５は、Ｕリブ２と平行に補強リブ３のみを設置したときに車輪５が走行した時の応力状態を示す。図５（ａ）に示すように補強リブ３の直上を車輪５が走行する場合には、補強リブ３からの反力により局部曲げが抑えられる。しかしながら、図５（ｂ）に示すように、車輪５が補強リブ３に対して偏心して走行した場合、補強リブ３が面外に変形して、補強リブ３の反力作用が阻害されるため、デッキプレート１に局部曲げが発生する。

図６は、補強リブに固定板４を設置したときに車輪が通行した時の応力状態を示す。
図６（ａ）は、補強リブ３の直上が車輪５の走行位置となった場合を示す。この時、デッキプレート１が車輪５から受ける荷重は、補強リブ３で圧縮応力となり、固定板４からＵリブ２を通じて引張力として作用する。このため、デッキプレート１の引張膜応力および変形は抑制され未溶着部からのき裂の発生・進展が起こり難くなる。また、図６（ｂ）は車輪５走行位置が補強リブ３から偏心した場合を示すが、この場合でも固定板４が補強リブ３の面外変形を抑えるため補強リブ３の反力作用が阻害されることは無い。

補強リブとデッキプレートとの接合を溶接によって行うことにより鋼床版の供用下での補強リブの配設が可能である。この時、補強リブをフルペネトレーションで実施することにより、未溶着部からの疲労クラックの進展の発生が防止できる。但し、鋼床版デッキプレートの鋼板が、溶接を実施するのが難しいような古い鋼材を使用している場合などは、一時的な通行止めが可能であれば、ボルト接合により補強リブを設置することも可能である。
さらに、図２に示すように固定板４の間隔が一定量空いたものとすることにより、補強部材の設置後においても亀裂の観察および補修が可能となる。

以下に、本件発明の実施例を示すが、本件発明はこれらの実施例で示したものに限定されるものではない。
図７〜１４に本発明の鋼床版の応用例を示す。
図７〜１２には、補強リブ３と固定板４とを組み合わせた構造のものを示し、図１３及び図１４には、固定板４を用いることなく、補強リブ３をＵリブ２と交差する横リブ７まで伸ばして補強リブ３の長さ方向の端部と横リブ７とを接合した構造を示す。

［実施例１］
図７に補強手段として補強リブ３を用いる場合の基本構造を示す。補強リブはデッキプレート１にペネトレ溶接６で接合されている。この補強リブ３は板の加工が少ないという長所はあるが、補強リブ３と補強リブ３の付け根の部分に応力集中の可能性があるという短所がある。

［実施例２］
図８に補強手段として補強リブ３と固定板４とを用いた基本構造を示す。この構造は板の加工が少ないという長所はあるが、補強リブ３と補強リブ３の付け根の部分に応力集中の可能性があるという短所がある。。

［実施例３］
図９に補強リブ３の応用構造を示す。この構造は、デッキプレート１と補強リブ端の疲労強度が高いという長所はあるが、加工が複雑であるという短所がある。

［実施例４］
図１０に補強リブ３と固定板４とを用いた応用構造を示す。この構造は補強リブ３と固定板４の疲労強度が高いという長所はあるが、加工が複雑であるという短所がある。

［実施例５］
図１１に補強リブ３の応用構造を示す。この構造はデッキプレート１と補強リブ３端の疲労強度が高いという長所があるが、加工が複雑であるという短所がある。

［実施例６］
図１２に補強リブ３と固定板４とを用いた応用構造を示す。この構造は補強リブ３と固定板４の疲労強度が高いという長所があるが、加工が複雑であるという短所がある。

［実施例７］
図１３に、補強リブ３が横リブ７によって支持される場合の基本構造を示す。図１３に示すように、補強リブ３を横桁リブまで伸ばして横リブ７と補強リブ３とを接合している。これにより鉛直の反力を横リブ７に流すことになり、固定板４を用いる必要がなくなる。
この構造は、固定板を必要とせず施工が単純であるという長所があるが、補強リブ３が長くなり、また、横リブ７と補強リブ３の接合部、特に溶接構造の場合、回し溶接において疲労強度が低くなる可能性があるという短所がある。

［実施例８］
図１４は、図１３の応用例であり、横リブ７と補強リブ３との接合部周辺にフィレットを設けて、横リブと補強リブ３との疲労強度を高めたものである。この構造は疲労強度が高いという長所はあるが加工が面倒であるという短所がある。

［実施例９］
図１５は、固定版４の端部を補強リブ３の側面とＵリブ２の側面に接合することにより、補強リブ３をＵリブ２によって支持するようにしたものである。図１６（ａ）は図１５に示されたもののＡ−Ａ断面図であり、図１６（ｂ）は図１５に示されたものの底面図である。

本発明の鋼床版は、デッキプレートの剛性を高めることができ番橋梁や高架道路

デッキプレートに発生する貫通亀裂の発生状況を示す図である。本発明の鋼床版の基本構造を示す斜視図である。本発明の鋼床版の基本構造を示す断面図である。従来の鋼床版においてＵリブ間を車輪が通過する場合の応力伝達状況を示す図である。Ｕリブ間に補強用縦リブを設けた場合に、Ｕリブ間を車輪が通過する場合の応力伝達状況を示す図である。本発明の鋼床版のＵリブ間を車輪が通過する場合の応力伝達状況を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。本発明の鋼床版の一実施例を示す図である。図１６は図１５に示された例のＡ−Ａ断面図及び底面図である。従来の鋼床版の構造の一例を示す図である。

符号の説明

１デッキプレート
２Ｕリブ
３補強リブ
４固定板
５車輪
６フルペネ溶接
７横リブ
８横リブフランジ
９横桁
１０主桁

Claims

鋼板製のデッキプレート下面にＵリブを備えた鋼床版の補強工法であって、デッキプレートの局部変形を防止するために、デッキプレート下面の隣接するＵリブ間に該Ｕリブと平行に補強リブを配設することを特徴とする鋼床版の補強工法。
前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐための拘束手段を該補強リブに設けることを特徴とする請求項１に記載の鋼床版の補強工法。
前記拘束手段がＵリブ下面と補強リブ下面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする請求項２に記載の鋼床版の補強工法。
前記拘束手段がＵリブ側面と補強リブ側面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする請求項２に記載の鋼床版の補強工法。
前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐために該補強リブの長手方向端部をＵリブと交差する横リブに接合することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の鋼床版の補強工法。
鋼板製のデッキプレート下面にＵリブを備えた鋼床版であって、デッキプレートの局部変形を防止するために、デッキプレート下面の隣接するＵリブ間に該Ｕリブと平行に補強リブを配設したことを特徴とする鋼床版。
前記補強リブに、該補強リブが面外方向に変位するのを防ぐための拘束手段を設けたことを特徴とする請求項６に記載の鋼床版。
前記拘束手段がＵリブ下面と補強リブ下面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする請求項７に記載の鋼床版。
前記拘束手段がＵリブ側面と補強リブ側面のそれぞれに接合された固定板であることを特徴とする請求項７に記載の鋼床版。
前記補強リブが面外方向に変位するのを防ぐために該補強リブの長手方向端部をＵリブと交差する横リブに接合したことを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の鋼床版。