JP2007077749A - 鋼床版および鋼床版の補修方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 走行路11の床版を構成するデッキプレート3の下面に、その長手方向に延設された閉断面を形成するUリブ5を幅方向に複数条備え、長手方向に間隔をあけてそれぞれ幅方向に延設された複数の横リブ7を備えている鋼床版1において、各横リブ7間に位置するUリブの側面に、その長手方向略全長に亘り取り付けられた補強部材13と、各横リブ7間に位置するUリブ5の下面に、長手方向に延在して少なくとも補強部材13と略等しい長さに設けられた開放孔17と、が備えられたことを特徴とする。
【選択図】 図6
Description
最近、通行する車両荷重によってデッキプレートが局部的な曲げを受け、この溶接部に過大な応力がかかり亀裂が発生することがわかってきた。この亀裂は、ルート部を基点としてデッキプレート側あるいは溶接ビード側のどちらかに進行している。
また、別の要因としてこの溶接部はUリブの外側から片側隅肉溶接で施工されるので、内側の溶接ルート部に未溶け込み部が存在し、特に応力集中を生じて疲労強度が低い部分を形成している。
特許文献1に示されるものは、Uリブの閉断面空間内に、軽量発泡コンクリートからなる充填物を注入し、固化させ、この部分におけるデッキプレートの局部曲げ剛性を高めるものである。
特許文献2に示されるものは、Uリブが溶接されるデッキプレートに疲労亀裂の発生および/または進展が少なくなる鋼材を用いて、亀裂を防止しようとするものである。
また、注入された軽量発泡コンクリートが固化するまでに比較的長い養生時間が必要であり、かつ、この間車両の通行を止める必要があるという問題があった。
また、供用中の橋梁等で、デッキプレート等の鋼板を取り替えるのは、技術的にも、経済的にも困難であるので、既設の橋梁等の補修に用いることができないという問題があった。
さらに、Uリブ内は閉鎖空間であるので、内部の亀裂状況等を監視するのが難しいという問題があった。
すなわち、本発明にかかる鋼床版は、走行路の床版を構成するデッキプレートの下面に、その長手方向に延設された閉断面を形成する縦リブを幅方向に複数条備え、前記長手方向に間隔をあけてそれぞれ前記幅方向に延設された複数の横リブを備えている鋼床版において、前記各横リブ間に位置する前記縦リブの側面に、その長手方向略全長に亘り取り付けられた補強部材と、前記各横リブ間に位置する前記縦リブの下面に、前記長手方向に延在して少なくとも前記補強部材と略等しい長さに設けられた開放孔と、が備えられたことを特徴とする。
縦リブの閉断面が開放されると、縦リブとしてのねじり剛性が格段に低下するので、デッキプレートとの接合部にかかる応力を低下させることができ、ルート部における亀裂の発生を防止できる。
また、各横リブ間に位置する縦リブの側面に、補強部材をその長手方向略全長に亘り取り付けているので、デッキプレートを支持する縦リブの機能を損なうほど曲げ剛性、捩り剛性が低下することを防止できる。
なお、止端部を滑らかに仕上げるには、例えば、グラインダー等で切削する方法や、TIG溶接機を用いてTIGアーク熱により止端部を溶融する方法等が用いられる。
また、上記発明において、隣り合う前記補強部材の端部間を、前記縦リブの内側で連結する第二連結部材を備えることが好適である。
このようにすると、補強部材は第一連結部材あるいは第二連結部材によって縦リブの全長に亘り連続して設けられることになるので、縦リブに対する補強効果を強化することができる。
縦リブの閉断面が開放されると、縦リブとしてのねじり剛性が格段に低下するので、デッキプレートとの接合部にかかる応力を低下させることができ、ルート部における亀裂の発生を防止できる。
また、各横リブ間に位置する縦リブの側面に、補強部材をその長手方向略全長に亘り取り付けているので、デッキプレートを支持する縦リブの機能を損なうほど曲げ剛性、捩り剛性が低下することを防止できる。
[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態について、図1〜図10を用いて説明する。
図1は、橋梁の鋼床版1の概略鋼製を示す斜視図である。
鋼床版1には、デッキプレート3と、Uリブ(縦リブ)5と、横リブ7と、主桁9とが備えられている。
デッキプレート3は、鋼製で、その上面には走行路11が形成されている。
Uリブ5は、鋼製で、U字形の閉断面を有し、デッキプレート3の長手方向に延設されている。Uリブ5は、幅方向に複数条配置され、それぞれデッキプレート3の下面に溶接されている。
Uリブ5と横リブ7とで升目状の構造が形成され、デッキプレート3を支持するように構成されている。
主桁9は、デッキプレート3等を土台に対して支持するものである。
図6〜図8は、横リブ7近傍のUリブ5を示し、図6は、横断面図、図7は側面図、図8は下面図である。図9は、図6の一部を拡大して示す部分拡大横断面図である。
以下、走行路11を走行する車両の車輪15が作用する部位に位置するUリブ5について説明する。
なお、ここでは、車輪15が作用するのは一条のUリブ5のみとして説明を進めるが、車輪15の通過する位置は少なくとも間隔をあけてもう1箇所存在し、また、これらの車輪15が隣り合う複数のUリブ5に影響している場合もある。この場合には、その近傍の複数のUリブ5も同様な構成とされる。
このようにすると、Uリブ5とデッキプレート3との接合部等の点検が容易となる。
なお、補強部材13,13は平型鋼あるいは溝型鋼であってもよい。
補強部材13,13は、隣り合う横リブ7間の距離とほぼ同じ長さを有している。
補強部材13,13の各端部と横リブ7とは、それぞれ不等辺山型鋼で形成されたL型部材(第一連結部材)15によって連結されている。
これにより、長手方向に隣り合う補強部材13,13は、L型部材15、横リブ7および隣のL型部材15によって一体的に構成されるので、Uリブ5の全長に亘り連続的に補強構造が形成されることになる。
このようにすると、L型部材15を省略する分だけ、材料コスト、施工工数を低減させることができる。
Uリブ5とデッキプレート3との接合部は、溶接ビード(溶接部)19で示されるようにUリブ5の内側から溶接されている。溶接ビード19の外側端は、Uリブの外側に施された既存の溶接ビード(溶接部)20の内側端と合体し、一体となった溶接ビードが形成されている。
まず、Uリブ5の下面に、図5に示すように、長手方向に所定間隔で複数のハンドホール21を開ける。ハンドホール21は、径が略100mmとされている。
また、Uリブ5の両側面の所定位置にボルト穴を、例えばガス切断によって開ける。
次いで、所定位置にボルト穴を施工された補強部材13,13を設置位置に位置させる。
そして、外側から各ボルト穴にボルトを挿入し、ハンドホール21から手を入れナットを内側から各ボルトに装着する。その後、各ボルトを締めて補強部材13,13をUリブ5の側面に固定する。
その後、各補強部材13,13の端部と横リブ7との間をL型部材15によって連結する。
なお、補強部材13,13の取り付けにワンサイドボルトを用いることにすると、ハンドホール21の加工が不要となるので、その分工数が省略できる。
このように、開放孔17は補強部材13,13を取り付けた後で行なわれるので、Uリブ5は最初に補強部材13,13によって補強されることになる。このため、車両荷重が掛かった状態であっても開放孔17の加工に伴う強度低下によるUリブ5の降伏、座屈等を防止できるので、走行路11における交通止めを行なうことなく補修作業を行うことができる。
そして、開放孔17から溶接装置を挿入し、Uリブ5内部に位置するUリブ5とデッキプレート3との接合部を溶接する。
このように、溶接ビード19が、既存の溶接ビード20と合体するので、のど厚Nが大幅に増加する。
そして、溶接ビード19,20の始端部22は、グラインダーによって切削し、鋼床版3あるいはUリブ5に滑らかな曲線で接近するようにする。
なお、この始端処理はグラインダーに限らず、TIG溶接機を用いてTIGアーク熱によって行なってもようし、その他適宜手段を用いておこなってもよい。
また、この溶接は、接合部の状況を見て必要に応じて部分的に施工してもよいし、必要がなければ施工しなくてもよい。
また、場合によって、開放孔17を塞ぐようにしてもよい。
本実施形態によれば、各横リブ7間に位置するUリブ5の下面に、開放孔17が長手方向に延在して少なくとも補強部材13,13と略等しい長さ、すなわち横リブ7間の距離と略同等の長さに亘り設けられるので、閉断面を形成しているUリブ5が、その略全長に亘り開放されることになる。
Uリブ5の閉断面が開放されると、Uリブ5としてのねじり剛性が格段に低下するので、デッキプレート3との接合部にかかる応力を格段に低下させることができ、ルート部における亀裂の発生を防止できる。
解析モデルは、長さ2800mm×幅2800mm×厚さ(板厚)12mmのデッキプレート3に、長さ2800mm×幅320mm×高さ240mm×板厚6mmのUリブ5が640mm間隔で取り付けられている。また、長さ2800mm×高さ450mm×厚さ12mmの横リブ7が2500mm間隔で取り付けられている。溶接ののど厚は6mmとする。
荷重条件は、解析モデルのあるUリブ5の端部(点A)から隣のUリブ5の両端部(点B、点C)の中間部にかけて120kNの荷重がかかるとした。
さらに、補強部材13がUリブ5側面の外側に配置され、Uリブ5の内側にはボルト等の必要最小限の部材以外は配置されていないので、Uリブ5内には空間が残されている。このため、施工終了後の使用中に目視、または探傷装置等を用いた点検が容易に行うことができる。
この場合、内側に取付ける補強部材13はUリブ5の内部点検を阻害しないように平板とするのが好適である。
次に、本発明の第二実施形態について、図9〜図11を用いて説明する。
本実施形態では、第一実施形態とは、開放孔17の構成が異なり、それに伴い補強部材13,13の連結構造が異なっている。よって、本実施形態においては、この相違点について説明し、その他の部分については重複した説明を省略する。
なお、第一実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9〜図11は、横リブ7近傍のUリブ5を示し、図9は、横断面図、図10は側面図、図11は下面図である。
長手方向に隣り合う補強部材13,13の端部は、それぞれ平型鋼で形成された添設板(第二連結部材)23によって連結されている。
添設板23は、Uリブ5の内部に位置し、Uリブ5を介して補強部材13,13にボルトによって連結されている。
これにより、長手方向に隣り合う補強部材13,13は、添設板23およびUリブ5によって一体的に構成されるので、Uリブ5の全長に亘り連続的に補強構造が形成されることになる。
なお、補強部材13,13で十分な強度を付与できる場合には、添設板23を省略することもできる。
補強部材13,13の取り付けは、第一実施形態と同じなので、重複した説明を省略する。
次いで、Uリブ5の下面の全長に亘り、例えば、ガス切断によって、開放孔17を開ける。
このように、開放孔18は補強部材13,13を取り付けた後で行なわれるので、Uリブ5は最初に補強部材13,13によって補強されることになる。このため、車両荷重が掛かった状態であっても開放孔18の加工に伴う強度低下によるUリブ5の降伏、座屈等を防止できるので、走行路11における交通止めを行なうことなく補修作業を行うことができる。
そして、開放孔18から溶接装置を挿入し、内部に位置するUリブ5とデッキプレート3との接合部を溶接する。
なお、この溶接は、接合部の状況を見て必要に応じて部分的に施工してもよいし、必要がなければ施工しなくてもよい。
本実施形態では、前述の第一実施形態の作用・効果に加えて、1個の添設板23で隣り合う補強部材13,13同士を連結するので、2個のL型部材15で連結する第一実施形態に比べて連結工数が略半減するという効果を奏する。
また、補強部材13の連結に、添設板23に替えて、第一実施形態のL字部材15を用いてもよい。
3 デッキプレート
5 Uリブ
7 横リブ
11 走行路
13 補強部材
15 L型部材
17,18 開放孔
23 添設板
Claims (13)
- 走行路の床版を構成するデッキプレートの下面に、その長手方向に延設された閉断面を形成する縦リブを幅方向に複数条備え、前記長手方向に間隔をあけてそれぞれ前記幅方向に延設された複数の横リブを備えている鋼床版において、
前記各横リブ間に位置する前記縦リブの側面に、その長手方向略全長に亘り取り付けられた補強部材と、
前記各横リブ間に位置する前記縦リブの下面に、前記長手方向に延在して少なくとも前記補強部材と略等しい長さに設けられた開放孔と、
が備えられたことを特徴とする鋼床版。 - 前記縦リブと前記デッキプレートの下面との接合部を前記縦リブの内側から溶接されていることを特徴とする請求項1に記載の鋼床版。
- 前記縦リブと前記デッキプレートの下面との接合部における、前記縦リブの外側の既存の溶接部と、前記縦リブの内側からの溶接部と、の止端部を滑らかに仕上げたことを特徴とする請求項2に記載の鋼床版。
- 前記補強部材は、前記縦リブ側面の外側に配置され、前記縦リブの内側に空間を残したことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の鋼床版。
- 前記補強部材の端部と前記横リブとを連結する第一連結部材を備えたことを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の鋼床版。
- 隣り合う前記補強部材の端部間を、前記縦リブの内側で連結する第二連結部材を備えたことを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の鋼床版。
- 前記補強部材および前記開放孔は、前記走行路を走行する車両の荷重が作用する部位の下方およびその近傍に位置する前記縦リブにのみ備えられていることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれかに記載の鋼床版。
- 走行路の床版を構成するデッキプレートの下面に、その長手方向に延設された閉断面を形成する縦リブを幅方向に複数条備え、前記長手方向に間隔をあけてそれぞれ前記幅方向に延設された複数の横リブを備えている鋼床版の補修方法において、
前記各横リブ間に位置する前記縦リブの側面に、その長手方向略全長に亘り補強部材を取り付ける補強部材取付工程と、
前記各横リブ間に位置する前記縦リブの下面に、長手方向に延在する開放孔を少なくとも前記補強部材の長さと略等しい長さに亘り設ける孔加工工程と、
を備えることを特徴とする鋼床版の補修方法。 - 前記孔加工工程の後に、前記縦リブと前記デッキプレートの下面との接合部を前記縦リブの内側から溶接することを特徴とする請求項8に記載の鋼床版の補修方法。
- 前記補強部材取付工程の後に、前記補強材の端部と前記横リブとを第一連結部材によって連結することを特徴とする特許請求項8または請求項9に記載の鋼床版の補修方法
- 前記補強部材取付工程は前記孔加工工程に先立って行われることを特徴とする請求項8から請求項10のいずれかに記載の鋼床版の補修方法。
- 前記孔加工工程の後に、隣り合う前記補強部材の端部間を、第二連結部材によって前記縦リブの内側で連結することを特徴とする請求項8から請求項11のいずれかに記載の鋼床版の補修方法。
- 前記走行路を走行する車両の荷重が作用する部位の下方およびその近傍に位置する前記縦リブに対してのみ行なわれることを特徴とする請求項8から請求項12のいずれかに記載の鋼床版の補修方法。
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