JP2008000760A - Method of forming welded joint structure capable of reducing fatigue damage, and reinforcing resin block - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、金属材料の隅肉継手部の疲労強度を向上させる疲労低減型溶接継手構造形成方法とこれに使用する補強樹脂ブロックに関し、特に高速道路など重車両の交通量が大きい道路の鋼床版における垂直補剛材の溶接部における疲労低減を行う溶接継手構造形成方法と補強樹脂ブロックに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a fatigue-reducing welded joint structure forming method for improving the fatigue strength of a fillet joint portion of a metal material and a reinforced resin block used therefor, and particularly to a steel floor of a road with heavy traffic such as a highway. The present invention relates to a welded joint structure forming method for reducing fatigue at a welded portion of a vertical stiffener in a plate and a reinforcing resin block.
鋼やアルミ合金等の金属材料を用いた構造物の製造に隅肉溶接を用いた継手構造が広く用いられている。しかし、隅肉溶接により接合した継手構造では、母材に引張応力や曲げ応力が掛かると隅肉溶接の止端部に応力が集中するため、繰り返し応力が掛かることにより溶接止端部に疲労亀裂が生じやすく、溶接部の疲労強度は母材に比べて著しく低くなっている。このため、構造物全体の疲労強度が溶接継手部に支配され、母材の特性を生かし切ることができなかった。 A joint structure using fillet welding is widely used for manufacturing structures using metal materials such as steel and aluminum alloys. However, in joint structures that are joined by fillet welding, if tensile stress or bending stress is applied to the base metal, stress concentrates on the toe of the fillet weld, so that repeated cracking causes fatigue cracks in the weld toe. And the fatigue strength of the welded portion is significantly lower than that of the base material. For this reason, the fatigue strength of the entire structure is dominated by the welded joint, and the characteristics of the base material cannot be fully utilized.
たとえば、高速道路の高架部ではトラフで補強したデッキプレートを主桁で支えたうえ垂直補剛材をデッキプレート底面と主桁に隅肉溶接で固定して補強する鋼床版構造が採用されている。このような鋼床版構造では、供用期間が長くなるにつれてデッキプレートと垂直補剛材の溶接部近傍に疲労亀裂が発生する場合があり、重大な損傷に至る可能性がある。 For example, the elevated part of an expressway uses a steel slab structure in which a trough reinforced deck plate is supported by a main girder and a vertical stiffener is fixed to the deck plate bottom and main girder by fillet welding. Yes. In such a steel slab structure, fatigue cracks may occur in the vicinity of the welded portion of the deck plate and the vertical stiffener as the service period becomes longer, which may lead to serious damage.
溶接部の疲労強度を向上するためには、母材の板厚を増して応力に対する母材の歪みを軽減し、溶接止端部に掛かる応力を低下させればよいが、構造物全体の設計強度に対して遙かに強度の高い母材を用いなければならず、非常に不経済な材料設計となるので望ましくない。 In order to improve the fatigue strength of the welded part, it is only necessary to increase the thickness of the base metal to reduce the distortion of the base material against stress and to reduce the stress applied to the weld toe, but the overall structure design A base material that is much stronger than the strength must be used, which is undesirable because it is a very uneconomical material design.
そこで、従来は、溶接止端部をグラインダー等により切削、研削処理したり、TIGやプラズマなどにより再溶融して止端部を滑らかに再加工して止端部への応力集中を軽減し、疲労強度の向上を図っていた。しかし、これらの方法は、構造物形成後の溶接金属の止端部近傍を注意して加工する必要があるため多大な労力と手間を要し、コスト負荷が高くなっている。 Therefore, conventionally, the weld toe is cut and ground with a grinder or the like, or remelted with TIG or plasma to rework the toe smoothly to reduce stress concentration on the toe, The fatigue strength was improved. However, since these methods require careful processing of the vicinity of the toe portion of the weld metal after the structure is formed, a great amount of labor and labor are required, and the cost load is high.
特許文献1には、図16の断面図に示すような、溶接部疲労強度向上方法が開示されている。この開示発明は、主板100とリブ板101を隅肉溶接により接合した溶接継手において、母材100に対して、弾性率が5%〜150%、(弾性率)×(厚み)が1%〜50%となる繊維強化プラスチック(FRP)102を隅肉溶接104の溶接止端部103を被覆するように母材100と隅肉溶接部101に固着し、溶接止端部103に掛かる応力の一部をFRPの作用に分担させて、応力集中を低減するものである。
この方法により溶接止端部における応力集中を緩和して、隅肉溶接継手の疲労強度を向上させることができる。しかし、開示発明は、溶接止端部の応力集中のみに着目して発明された技術であり、溶接部全体の応力状態を考慮したものでないため、効果が限定的であった。また、薄いFRPを貼るだけでは、応力分担効果が小さく、応力集中低減効果も小さい。 By this method, the stress concentration at the weld toe can be relaxed and the fatigue strength of the fillet welded joint can be improved. However, the disclosed invention is a technique invented by paying attention only to the stress concentration at the weld toe portion, and does not take into consideration the stress state of the entire welded portion, and thus has a limited effect. Moreover, only by attaching thin FRP, the stress sharing effect is small and the stress concentration reducing effect is also small.
本願発明者らは、既に特願2005−263129号明細書により、図17の斜視図に示すような、主板105とリブ板106を隅肉溶接したうえ溶接部107を被覆し主板105とリブ板106に固着するパテ層108を形成して応力集中を緩和する疲労低減型溶接継手構造を開示している。
開示の疲労低減型溶接継手構造によれば、隅肉溶接の止端部に集中する応力の方向をパテ層側に分散して応力集中を緩和すると共に、従来隅肉溶接部に掛っていた応力の一部をパテ層が分担し、隅肉溶接部に流れる応力を軽減することにより、溶接継手の疲労強度を向上させることができる。
The inventors of the present application have already applied fillet welding of the
According to the disclosed fatigue reduction type welded joint structure, the stress direction concentrated on the toe part of fillet weld is distributed to the putty layer side to relieve stress concentration, and the stress applied to the fillet weld part in the past The putty layer shares a part of this, and the fatigue strength of the welded joint can be improved by reducing the stress flowing through the fillet weld.
また、開示の溶接継手構造は、特に既設構造体に適用するときや現場施工が必要なときに、簡単な道具を使って容易に施工ができ、電源装置などを必要とせず、グラインダー処理や肉盛溶接など他の施工法と比較して、大きなメリットがある。
パテ層104を施工するときは、まず、溶接金属103の表面をアセトンで拭いて脱脂する。続いて、主剤と硬化剤を混練したパテ材を溶接金属103に盛りつける。その後、図18に示すように、目的の曲率半径を持つ円柱形の型材109をパテ材に押しつけ、24時間固定した後、型材を外して完成させる。型材109は木材部111の表面にフッ素樹脂シート110を貼付したものを用いて、接着剤が硬化した後に離型しやすくする。
In addition, the disclosed welded joint structure can be easily constructed using simple tools, especially when applied to an existing structure or when on-site construction is required. Compared to other construction methods such as prime welding, there are significant advantages.
When applying the
しかし、開示の溶接継手構造は、施工された溶接部にパテ層を盛りつけ型材を押しつけて硬化した後に型材を外して完成させるもので、現場における作業が主体になる。したがって、作業能率が現場の状況に大きく影響を受けるばかりか、施工のための作業が長時間に亘り現場の工事に対する影響も大きい。さらに、出来上がりの体裁も現場の状況や作業者の熟練に左右され、均質な出来栄えを得ることが難しい。
本発明が解決しようとする課題は、金属材料の継手構造において、隅肉溶接部の疲労強度を向上させることができる疲労低減型溶接継手構造を形成する方法およびそのために利用できる補強樹脂ブロックを提供することであり、特に高速道路などの鋼床版における垂直補剛材補強に用いる補強樹脂ブロックを提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a method of forming a fatigue-reducing weld joint structure capable of improving the fatigue strength of a fillet weld in a joint structure of a metal material, and a reinforced resin block that can be used therefor In particular, it is to provide a reinforced resin block used for reinforcing a vertical stiffener in a steel deck such as an expressway.
上記課題を解決するため、本発明の鋼床版垂直補剛材補強方法は、鋼床版と垂直補剛材を固定する溶接継手部を挟んだ面に当接する互いに垂直の2枚の平面を持ちこの平面の間を繋ぎこの平面に向かって厚みが漸減する形状の梁体を有する補強樹脂ブロックを準備し、垂直補剛材の鋼床版と接する3面それぞれと鋼床版において溶接継手部から所定の幅までの領域を粗面化して接着剤を塗布し、これに補強樹脂ブロックを押し付けて接着剤を硬化させることにより、鋼床版垂直補剛材溶接継手の補強構造を形成することを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, the steel plate slab vertical stiffener reinforcement method of the present invention includes two planes that are perpendicular to each other and are in contact with a surface sandwiching a welded joint portion that fixes the steel plate and the vertical stiffener. A reinforcing resin block having a beam of a shape that connects between the planes and gradually decreases in thickness toward the plane is prepared, and each of the three surfaces in contact with the steel stiffener plate of the vertical stiffener and the welded joint portion in the steel deck The reinforcing structure of the steel floor slab vertical stiffener welded joint is formed by roughening the area from to the specified width, applying the adhesive, and pressing the reinforcing resin block on it to cure the adhesive. It is characterized by.
本発明の方法を用いて補強構造を形成する場合は、既製の補強樹脂ブロックを利用することにより現場における作業が簡略化して、熟練工の省力や労務費の節減が図れ、また他の現場作業への差し障りも減少して工事能率が向上する。
また、本発明の方法で形成された補強構造では、鋼板を突き合わせ溶接した溶接部に生じる高度な応力集中を補強樹脂ブロックに分散して緩和させるので、構造の寿命が延び、保全や改築、改装の費用が節約できる。
When a reinforcing structure is formed using the method of the present invention, the use of a ready-made reinforced resin block simplifies the work at the site, saving labor for skilled workers and reducing labor costs, and to other field work. The efficiency of construction will be improved.
In addition, in the reinforcing structure formed by the method of the present invention, the high stress concentration generated in the welded part where the steel plates are butt welded is dispersed and relieved in the reinforcing resin block, thus extending the life of the structure and maintaining, remodeling, and refurbishing. Can save you money.
また、上記課題を解決するため、本発明の補強樹脂ブロックは、鋼床版と垂直補剛材の溶接継手など、隅肉溶接により主板にリブ材を接合する溶接継手構造に適用するもので、主板およびリブ板に接する平面と、隅肉溶接部を囲繞する凹みとを有し、凹みの反対側の面が主板及びリブ板に接する平面に向かって厚みが漸減する形状になっていることを特徴とする樹脂製のブロックである。 Further, in order to solve the above problems, the reinforcing resin block of the present invention is applied to a welded joint structure in which a rib member is joined to a main plate by fillet welding, such as a welded joint of a steel floor slab and a vertical stiffener, It has a flat surface in contact with the main plate and the rib plate, and a recess surrounding the fillet weld, and the surface on the opposite side of the recess has a shape that gradually decreases in thickness toward the flat plate in contact with the main plate and the rib plate. This is a block made of resin.
本発明の補強樹脂ブロックは、接着剤をブロックと主板、リブ板および隅肉溶接部との間に充填してブロックを主板とリブ板に押しつけた状態で接着剤を硬化させることにより固着させて使用する。補強樹脂ブロックを使用することにより、隅肉溶接部の溶接止端部への応力集中を緩和する効果に加えて、隅肉溶接部に掛かる応力を樹脂ブロックが分担して負担するので、隅肉溶接部の疲労強度を向上させて疲労亀裂を防止し構造の寿命を延長させることができる。 The reinforcing resin block of the present invention is fixed by filling the adhesive between the block and the main plate, the rib plate and the fillet welded portion and curing the adhesive in a state where the block is pressed against the main plate and the rib plate. use. By using a reinforced resin block, in addition to the effect of alleviating the stress concentration on the weld toe of the fillet weld, the resin block shares and bears the stress applied to the fillet weld. The fatigue strength of the weld can be improved to prevent fatigue cracks and extend the life of the structure.
接着剤はプラスチックパテなど、主板およびリブ板に対して接着性がよく剛性の高い材料のものが使用される。補強樹脂ブロックは補強樹脂ブロックを主板などに接着する接着剤を使って形成することが好ましい。
特に、補強樹脂ブロックを接着剤と同じ樹脂で形成した場合は、補強樹脂ブロックを当てて接着剤が硬化し固定された後には、補強部分においてブロック部と接着剤硬化部が均質に一体化するので、溶接部における疲労強度が向上し、構造の寿命が延伸する効果が大きい。
The adhesive is made of a material having high adhesion and high rigidity to the main plate and the rib plate such as a plastic putty. The reinforced resin block is preferably formed using an adhesive that adheres the reinforced resin block to the main plate or the like.
In particular, when the reinforcing resin block is formed of the same resin as the adhesive, after the adhesive is cured and fixed by applying the reinforcing resin block, the block portion and the adhesive cured portion are uniformly integrated in the reinforcing portion. Therefore, the fatigue strength at the welded portion is improved, and the effect of extending the life of the structure is great.
補強樹脂ブロックのヤング率が主板およびリブ板に対して著しく低いと、ブロックが隅肉溶接部に掛かる応力を十分に負担することができなくなるため、例えば比較的剛性が高いエポキシ系パテを用いたり、強化用繊維が混練されたパテ材を用いるのが好ましい。なお、強化用繊維として、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鉄繊維などを利用することができる。
また、高分子パテ材に金属粉を混合した、例えば鉄パテなどのプラスチックメタルパテを用いると、パテ層の表面の質感が主板やリブ板の質感に近くなり仕上がりが良好である。例えばエポキシ系パテに鉄粉を混練したパテ材(商品名デブコンA(ITWインダストリー株式会社)など)が好適である。
If the Young's modulus of the reinforced resin block is significantly lower than that of the main plate and rib plate, the block cannot sufficiently bear the stress applied to the fillet welds. For example, an epoxy putty with relatively high rigidity can be used. It is preferable to use a putty material in which reinforcing fibers are kneaded. In addition, glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, iron fiber, etc. can be utilized as the reinforcing fiber.
Moreover, when a plastic metal putty such as an iron putty, for example, in which metal powder is mixed with a polymer putty material, the texture of the surface of the putty layer is close to the texture of the main plate or rib plate, and the finish is good. For example, a putty material (trade name Debcon A (ITW Industry Co., Ltd.) or the like) in which iron powder is kneaded with an epoxy type putty is suitable.
なお、補強樹脂ブロックの表面は平面や曲面など任意の形状にすることができるが、主板とリブ板の間に懸架される表面を主板あるいはリブ板に接する面に向かって厚みが漸減するようにすることにより、効果的に補強樹脂ブロックの端部での応力集中を緩和できる。特に主板とリブ板の間に懸架される表面を隅肉溶接部に向かって凹の円筒面にすると、円筒体ジグを用いて容易に形成できまた容易にブロックを主板やリブ板に固定することができると共に、溶接部での水の溜まりを防止でき、仕上がりが美しくなる等の利点があり好ましい。また、例えば双曲面にしても同様の効果が得られる。 The surface of the reinforcing resin block can be any shape such as a flat surface or curved surface, but the surface suspended between the main plate and the rib plate should be gradually reduced toward the surface contacting the main plate or the rib plate. Thus, stress concentration at the end of the reinforced resin block can be effectively reduced. In particular, if the surface suspended between the main plate and the rib plate is a concave cylindrical surface toward the fillet weld, it can be easily formed using a cylindrical jig, and the block can be easily fixed to the main plate or rib plate. At the same time, it is preferable because there is an advantage that water can be prevented from being accumulated in the welded portion and the finish is beautiful. Further, for example, a similar effect can be obtained even when a hyperboloid is used.
隅肉溶接部に対応する補強樹脂ブロックの厚さは任意である。しかし、隅肉溶接部に掛かる応力を軽減するには補強樹脂ブロックで応力を負担する必要があるため、一定程度以上の厚さが必要になる。例えば表面を円筒面とした場合は、表面の曲率半径が主板の板厚の1倍以上でなくてはならない。また、補強樹脂ブロックの厚みに対して疲労低減効果が飽和すること、構造物が無用に大型化することなどから、面の曲率半径を主板の板厚の20倍程度以下にするのが好ましい。 The thickness of the reinforcing resin block corresponding to the fillet weld is arbitrary. However, in order to reduce the stress applied to the fillet weld, it is necessary to bear the stress with the reinforced resin block, and thus a thickness of a certain level or more is required. For example, when the surface is a cylindrical surface, the curvature radius of the surface must be at least one times the plate thickness of the main plate. Moreover, it is preferable that the curvature radius of the surface is about 20 times or less the plate thickness of the main plate because the fatigue reduction effect is saturated with respect to the thickness of the reinforcing resin block and the structure is unnecessarily enlarged.
本発明の補強樹脂ブロックは、ブロックの内部にパテ材より剛性が高い補強部材を埋設すると、より高い疲労低減効果が得られる。
特に主板やリブ板のヤング率が高い場合は、パテ材のみで補強樹脂ブロックを形成したときにブロックの剛性が不足し、隅肉溶接部に掛かる応力を補強樹脂ブロックが十分に分担できなくなることから、所定の疲労低減効果が得られない場合がある。このような場合は、補強樹脂ブロックの内部に剛性の高い補強部材を埋設し、補強部材が補佐的に応力を負担するようにすると良い。
When the reinforcing resin block of the present invention embeds a reinforcing member having higher rigidity than the putty material inside the block, a higher fatigue reduction effect can be obtained.
In particular, when the Young's modulus of the main plate or rib plate is high, when the reinforced resin block is formed only with the putty material, the rigidity of the block is insufficient, and the reinforced resin block cannot sufficiently share the stress applied to the fillet welds. Therefore, the predetermined fatigue reduction effect may not be obtained. In such a case, it is preferable to embed a highly rigid reinforcing member inside the reinforcing resin block so that the reinforcing member bears stress in a supplemental manner.
例えば補強部材を鋼板などの板材とし、隅肉溶接部の表面に平行に設置することができる。また、補強部材を線材とし、主板とリブ板の間に掛かる圧縮応力や引張応力に抗する方向に配置しても良い。補強部材を線材とした場合、主板とリブ板の対向する面を掛け渡す方向に線材を配するのが効果的である。必要に応じて多数の線材を並べて配しても良い。しかし、施工上困難である場合は、複数の線材を、主板とリブ板の交線に平行に、線材と線材が接するよう密に埋設し、線材の直径方向への圧力に対する抗力を発生させて圧縮応力に抵抗できるようにしても良い。
補強部材の材質や配置姿勢は主板とリブ板に掛かる応力の方向や強度等に応じて適宜選択すればよい。
For example, the reinforcing member can be a plate material such as a steel plate and can be installed in parallel to the surface of the fillet weld. Further, the reinforcing member may be a wire, and may be disposed in a direction against a compressive stress or a tensile stress applied between the main plate and the rib plate. When the reinforcing member is a wire, it is effective to arrange the wire in a direction that spans the opposing surfaces of the main plate and the rib plate. A large number of wires may be arranged side by side as necessary. However, if it is difficult to construct, embed multiple wires in close contact with the crossing line of the main plate and rib plate so that the wire and wire are in contact with each other, and generate resistance against the pressure in the diameter direction of the wire. It may be possible to resist compressive stress.
What is necessary is just to select suitably the material and arrangement | positioning attitude | position of a reinforcement member according to the direction of the stress concerning a main board and a rib board, intensity | strength, etc. FIG.
本発明の補強樹脂ブロックは、特に高速道路などの鋼床版における垂直補剛材の部分に取り付けて補強することができる。
本発明の補強樹脂ブロックを適用するときは、対象とする垂直補剛材の状況を調べて、形状が適合する補強樹脂ブロックを選択する。適当なものがなければ、型材を使って樹脂ブロックを成型し、必要に応じて切削して形を整えて適合する補強樹脂ブロックを形成することができる。
The reinforced resin block of the present invention can be reinforced by being attached to a vertical stiffener portion particularly in a steel deck such as an expressway.
When applying the reinforcing resin block of the present invention, the state of the target vertical stiffener is examined, and a reinforcing resin block having a suitable shape is selected. If there is no suitable material, a resin block can be molded using a mold material, and if necessary, it can be cut and shaped to form a reinforced resin block that fits.
選択した補強樹脂ブロックは、さらに現場の実情に合わせて他の事物と干渉しないように形状調整する。次に、樹脂ブロックを接着する鋼床版と垂直補剛材の接着面をグラインダーで削って塗膜を除去し、接着面にプラスチックメタルパテなどの接着剤を盛って補強樹脂ブロックを押し付け固着させる。
接着面と樹脂ブロックの間にできていた空隙は接着剤で充填され、この部分の接着剤は固化して補強樹脂ブロックと一体化して、応力を分担して隅肉溶接部の溶接止端部への応力集中を緩和する効果を発揮する。
The shape of the selected reinforcing resin block is further adjusted so as not to interfere with other things according to the actual situation at the site. Next, the adhesion surface of the steel floor slab to which the resin block is bonded and the vertical stiffener are shaved with a grinder to remove the coating film, and an adhesive such as a plastic metal putty is placed on the adhesion surface to press and fix the reinforcing resin block. .
The gap created between the adhesive surface and the resin block is filled with adhesive, and this part of the adhesive solidifies and integrates with the reinforced resin block to share the stress and weld toe of the fillet weld Demonstrates the effect of relieving stress concentration on
本発明を利用することにより、現場における施工時間が短縮され、また施工が簡単になり、かつ熟練工によらなくても高い補強性能を発揮することができる。
本発明の補強樹脂ブロックを適用した鋼床版垂直補剛材は、隅肉溶接部にかかる応力集中を緩和し、溶接止端部の応力疲労を軽減して継手構造の疲労強度を向上することにより、数倍の構造体寿命延長効果を得ることができる。
By utilizing the present invention, the construction time on site can be shortened, the construction can be simplified, and high reinforcement performance can be exhibited without using a skilled worker.
The steel plate slab vertical stiffener to which the reinforced resin block of the present invention is applied reduces stress concentration on the fillet weld, reduces stress fatigue at the weld toe, and improves the fatigue strength of the joint structure As a result, an effect of extending the structure life several times can be obtained.
以下、図面を用いて本発明の補強樹脂ブロックの最良の形態について詳細に説明する。
図1から図15は、本発明の1実施例にかかる疲労低減型溶接継手構造と補強樹脂ブロックを説明する図面、図16から18は従来の溶接継手構造の例を示す図面である。
Hereinafter, the best mode of the reinforcing resin block of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIGS. 1 to 15 are drawings for explaining a fatigue-reducing welded joint structure and a reinforced resin block according to one embodiment of the present invention, and FIGS. 16 to 18 are drawings showing an example of a conventional welded joint structure.
図1は本実施例の補強樹脂ブロックの形状を例示する斜視図、図2は補強樹脂ブロックを鋼床版垂直補剛材に適用した疲労低減型溶接継手構造を示す斜視図、図3は本実施例の疲労低減型溶接継手構造を垂直に切断した断面図、図4は図3のIV−IV線で水平に切断したときの断面図、図5は補強樹脂ブロックの適用状態をデッキプレートを除いて上面から観察した平面図である。 FIG. 1 is a perspective view illustrating the shape of a reinforced resin block of the present embodiment, FIG. 2 is a perspective view showing a fatigue-reducing welded joint structure in which the reinforced resin block is applied to a steel stiffener vertical stiffener, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view when the fatigue-reducing welded joint structure of the embodiment is cut vertically, FIG. 4 is a cross-sectional view when cut horizontally along the line IV-IV in FIG. 3, and FIG. It is the top view observed from the upper surface except.
本実施例の補強樹脂ブロックは、隅肉溶接の溶接線に平行な軸を持つ断面がほぼ直角三角形をした柱体であって、部材の突合せ部を巡るように形成された隅肉溶接部に当てて、溶接部を挟む部材の平面部に接着剤で固定して用いることにより、溶接部近傍で発生する応力集中を緩和させるものである。 The reinforcing resin block of the present embodiment is a column having a cross section having a substantially right triangle in an axis parallel to the fillet weld line, and is formed on the fillet weld portion formed so as to go around the butt portion of the member. In this case, the stress concentration generated in the vicinity of the welded portion is alleviated by using the flattened portion of the member sandwiching the welded portion with an adhesive.
高速道路など交通量が大きな道路では、高架部の鋼床版に、デッキプレートを主桁で支持する構造を有するが、主桁には適当な間隔で床面とデッキプレートの天井面を突っ張って支える垂直補剛材が設けられている。デッキプレートと垂直補剛材は隅肉溶接で接合されるが、道路を走行する車両負荷により溶接部近傍に疲労亀裂が発生する場合がある。疲労亀裂は、溶接部近傍で急激に大きくなる応力集中が大きな要因になる。 On highways and other high-traffic roads, the steel plate slab of the elevated part has a structure that supports the deck plate with the main girder, but the main girder stretches the floor surface and the ceiling surface of the deck plate at an appropriate interval. A supporting vertical stiffener is provided. The deck plate and the vertical stiffener are joined by fillet welding, but fatigue cracks may occur in the vicinity of the weld due to the vehicle load traveling on the road. Fatigue cracks are largely caused by stress concentration that rapidly increases in the vicinity of the weld.
これに対し、本実施例の補強樹脂ブロックを適用することにより、溶接部近傍の応力集中を緩和し、疲労強度を増大して構造の寿命を延長させる効果をもたせることができる。
図1に示した補強樹脂ブロックセット1は、図2に示すように主板のデッキプレート2とリブ板の垂直補剛材3を隅肉溶接した部分に適用するもので、垂直補剛材3が主桁ウェッブ4に隅肉溶接32で固定されており、垂直補剛材3を三方から囲んで補強するため、面対称形をした1対の補強樹脂ブロック11,12と、これらに挟まれるように配置されるくさび形の補強樹脂ブロック13の3個のブロックで構成される。
On the other hand, by applying the reinforcing resin block of this embodiment, it is possible to relax the stress concentration in the vicinity of the welded portion, increase the fatigue strength, and have the effect of extending the life of the structure.
A reinforcing resin block set 1 shown in FIG. 1 is applied to a portion where a main
面対称形の1対のブロック11,12は、垂直補剛材3に当接する垂直面a,a’、デッキプレート2の下面に当接する水平面b,b’、水平面と垂直面の縁線の間に張られる凹曲面d,d’、垂直補剛材3の自由端側に向いた先端面e,e’、主桁ウェッブ4に当接する奥端面f,f’を有する。
通常、デッキプレート2と垂直補剛材3と主桁ウェッブ4は互いに垂直であるから、垂直面a,a’と水平面b,b’と奥端面f,f’は互いに垂直になっている。
A pair of plane-
Usually, since the
凹曲面d,d’は、ブロックがデッキプレート2と垂直補剛材3の接合部に取り付けられたときに、ブロックの厚みがデッキプレート2と垂直補剛材3に近づくほど薄くなるような形状を有する。たとえば、円柱や楕円柱、双曲面柱など、曲面を持った柱体を型に使って容易に形成することができる。
The concave curved surfaces d and d ′ are shaped so that the thickness of the block becomes thinner as it approaches the
使用時には、垂直面a,a’と水平面b,b’が合わさる稜線部を削り落として、デッキプレート2と垂直補剛材3の隅肉溶接部31と干渉しないための凹み面c,c’を形成してから使用する。図1に1点鎖線で示した凹み面c,c’は、実際の隅肉溶接部31に合わせて現場で加工することができる。また、凹み面c,c’は、隅肉溶接部を囲繞するような大きさの凹みになるように、ブロック成型時に予め形成しても良い。
In use, the ridges c and c ′ are formed so that the ridgeline where the vertical surfaces a and a ′ and the horizontal surfaces b and b ′ meet is scraped off so as not to interfere with the fillet welds 31 of the
先端面e,e’は、垂直の傾斜面であって、図4の水平面断面図から分かるように、くさび形のブロック13が、これらの傾斜面に挟まれるように配置される。
The tip surfaces e and e 'are vertical inclined surfaces, and as can be seen from the horizontal cross-sectional view of FIG. 4, the wedge-shaped
くさび形のブロック13は、垂直補剛材3の端面に当接する幅の狭い垂直面g、デッキプレート2の下面に当接する水平面h、水平面hと垂直面gの縁線の間に張られる凹曲面j、面対称形のブロック11,12の先端面e,e’に当接するくさび面k,k’を有する。垂直補剛材3先端部の隅肉溶接部31と干渉しないための凹み面iは、ブロック11,12の凹み面c,c’と同様に、現場で加工するほかに、成型時に一緒に形成することができる。
The wedge-shaped
図3に示したように、面対称形の1対のブロック11,12は、垂直面で垂直補剛材3を挟むように配設され接着剤5により接合し、水平面はそれぞれデッキプレート2の底面に当てて接着剤5により接合して、使用する。
凹み面が設けられているため、デッキプレート2と垂直補剛材3を接合する隅肉溶接部31との干渉を避けて、デッキプレートと垂直補剛材に対して密着させることができる。
As shown in FIG. 3, the pair of plane-
Since the concave surface is provided, interference between the
また、くさび形ブロック13は、図4と図5に示した通り、面対称形の1対のブロック11,12の間に挟持され接着剤により一体化して、垂直補剛材3の上端部においてその三方を囲むように形成されるデッキプレート2との隅肉溶接部31を囲繞し、疲労亀裂が発生しやすい垂直補剛材3の端縁部近傍を保護することができる。
4 and 5, the
3個のブロックと構造材の間にできる隙間は接着剤で充填され、接着剤が硬化した後は、補強樹脂ブロック11,12は接着剤5と一体となってデッキプレート2および垂直補剛材3と共に疲労低減型溶接継手構造を形成し、デッキプレート2や垂直補剛材3に発生する応力を分担して応力集中を緩和させ、構造の寿命を延長させる。
なお、デッキプレート2と主桁ウェッブ4との隅肉溶接部41についても同様に、補強樹脂ブロック11,12の当接する稜線部に干渉を避けるための溝部を形成して、接着剤5を充填して一体化する。
The gap formed between the three blocks and the structural material is filled with an adhesive, and after the adhesive is cured, the reinforcing resin blocks 11 and 12 are integrated with the adhesive 5 to form the
Similarly, for the fillet welded
補強樹脂ブロックセットは、色々な組み合わせが可能である。
図6は本実施例の別の形状を持つ補強樹脂ブロックを例示する斜視図、図7はその適用状態をデッキプレートを除いて上面から観察した平面図である。
本態様の補強樹脂ブロックセット1’は、1対の互いに面対称をした擬似的に三角台形状をした三角台ブロック11’,12’と1個の擬似的な四角錐の形状をした四角錐ブロック13’からなる。
Various combinations of the reinforced resin block set are possible.
FIG. 6 is a perspective view illustrating a reinforcing resin block having another shape according to the present embodiment, and FIG. 7 is a plan view of the application state observed from the upper surface except for the deck plate.
The reinforcing resin block set 1 ′ of this embodiment includes a pair of triangular pyramid blocks 11 ′ and 12 ′ that are symmetric with respect to each other and a square pyramid with one pseudo quadrangular pyramid shape. It consists of block 13 '.
三角台ブロック11’,12’は、垂直補剛材3に当接する垂直面、デッキプレート2の下面に当接する水平面’、水平面と垂直面の縁線の間に張られる凹曲面、主桁ウェッブ4に当接する奥端面、垂直補剛材3の自由端側の奥端面に平行な先端面を有する。凹曲面以外の4面は互いに直交する。
凹曲面によって、ブロックの厚みはデッキプレート2と垂直補剛材3に近づくほど薄くなっている。
The triangular base blocks 11 ′ and 12 ′ include a vertical surface that abuts on the
Due to the concave curved surface, the thickness of the block decreases as it approaches the
四角錐ブロック13’は、垂直補剛材3の端面と三角台ブロックの先端面に当接する垂直面、デッキプレート2の下面に当接する水平面、水平面の3稜と垂直面の縁線の間に張られる3面の凹曲面を有する。
The
本態様の補強樹脂ブロックセットを組み立てるときは、三角台ブロック11’、12’の先端面に四角錐ブロック13’の平面を合わせて接着剤で固定すれば足りるので、構成が容易である。
なお、構造形成時には、垂直面と水平面が合わさる稜線部を削り落として図6に1点鎖線で示した凹み面を形成し、隅肉溶接部31と干渉しないようにする。凹み面は、実際の隅肉溶接部31に合わせて現場で加工してもよく、また、ブロック成型時に予め形成しても良い。
When the reinforcing resin block set of this aspect is assembled, it is sufficient to align the plane of the
At the time of forming the structure, the ridge line portion where the vertical plane and the horizontal plane are combined is scraped off to form a concave surface indicated by a one-dot chain line in FIG. 6 so as not to interfere with the
補強樹脂ブロックは、型材を使用して製造することができる。
平面部に対応する面を有し内面にフッ素樹脂シートを貼付した型箱と、目的の曲率半径を持ちフッ素樹脂シートで覆った円柱形の押し型を作り、型箱の中に主剤と硬化剤を混練したパテ材を充填して、押し型を押し付けて固定し、24時間経過するとかなりの高度まで硬化するので、押し型を外し硬化したブロックを型箱から取り出す。
The reinforcing resin block can be manufactured using a mold material.
Make a mold box with a surface corresponding to the flat part and a fluororesin sheet affixed to the inner surface, and a cylindrical pressing mold with the desired radius of curvature and covered with a fluororesin sheet. The kneaded putty material is filled, the pressing die is pressed and fixed, and after 24 hours, it hardens to a considerably high degree.
なお、補強樹脂ブロックの内部にガラス繊維強化プラスチックシート(GFRPシート)や鋼板、鋼線などを埋設しておくことによって、ブロックの疲労強度を高めることができる。
例えば補強部材として、鋼板などの板材を隅肉溶接部の表面に平行に設置したり、線材を主板とリブ板の間に掛かる圧縮応力や引張応力に抗する方向に配置しても良い。補強部材を線材とした場合、主板とリブ板の対向する面を掛け渡す方向に線材を配するのが効果的である。必要に応じて多数の線材を並べて配しても良い。
補強部材の材質や配置姿勢は主板とリブ板に掛かる応力の方向や強度等に応じて適宜選択すればよい。
The fatigue strength of the block can be increased by embedding a glass fiber reinforced plastic sheet (GFRP sheet), a steel plate, a steel wire, or the like inside the reinforced resin block.
For example, as a reinforcing member, a plate material such as a steel plate may be installed parallel to the surface of the fillet welded portion, or the wire material may be arranged in a direction against compressive stress or tensile stress applied between the main plate and the rib plate. When the reinforcing member is a wire, it is effective to arrange the wire in a direction that spans the opposing surfaces of the main plate and the rib plate. A large number of wires may be arranged side by side as necessary.
What is necessary is just to select suitably the material and arrangement | positioning attitude | position of a reinforcement member according to the direction of the stress concerning a main board and a rib board, intensity | strength, etc. FIG.
パテ材として、たとえば、エポキシ系パテに鉄粉を混練した鉄パテ(商品名:デブコンA)を使うことができる。このパテは、補強樹脂ブロック11,12,13をデッキプレート2と垂直補剛材3と接合する接着剤としても使える。ブロックと接着剤が同じ材料で形成されるときは、疲労低減型溶接継手構造を形成したときに、応力を引き受ける梁体が特性が変化する境界面を持たないので、スムーズに応力分散することができる。
As the putty material, for example, an iron putty (trade name: Devcon A) in which iron powder is kneaded with an epoxy-based putty can be used. This putty can also be used as an adhesive for joining the reinforcing resin blocks 11, 12, 13 to the
図8は、補強樹脂ブロックの施工手順を説明するフロー図である。
適用対象について施工条件を検討して、施工することに決定すると(S1)、次に、対象とする構造に適合するブロックの形状を選定する(S2)。このとき、構造的な解析を行い、凹曲面の曲率や平面の大きさなどが決められる。
適合ブロックを製作する(S3)。ブロックはパテ材の成型で基本形状が形成され、細部の形状調整は切削で行う。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the construction procedure of the reinforcing resin block.
If the construction conditions are examined for the application target and it is decided to perform the construction (S1), then the shape of the block that matches the target structure is selected (S2). At this time, structural analysis is performed to determine the curvature of the concave surface, the size of the plane, and the like.
A suitable block is produced (S3). The basic shape of the block is formed by molding a putty material, and the detailed shape adjustment is performed by cutting.
次に現地作業として、補強樹脂ブロックを適用する個々の位置に応じて、干渉などが生じないように形状調整をする(S4)。
次いで、補強樹脂ブロックを適用する接着面の適用準備を行う。垂直補剛材とデッキプレートの接着面を粒度40〜400のグラインダを使って研磨して接着面における塗膜を除去し、アセトンなどの溶剤を使って脱脂する(S5)。
Next, as field work, shape adjustment is performed so as not to cause interference or the like according to each position where the reinforcing resin block is applied (S4).
Next, preparation for application of the adhesive surface to which the reinforcing resin block is applied is performed. The adhesive surface of the vertical stiffener and the deck plate is polished using a grinder having a particle size of 40 to 400 to remove the coating film on the adhesive surface, and degreased using a solvent such as acetone (S5).
接着面に接着剤を塗布し、補強樹脂ブロックを接着する(S6)。このとき、補強樹脂ブロックの表面との間が離れて空間ができるときは接着剤を十分盛って、ブロックを押し付けたときに接着剤が空間を埋めて隙間が生じないようにする。 An adhesive is applied to the bonding surface, and the reinforcing resin block is bonded (S6). At this time, when a space is formed by leaving the surface of the reinforcing resin block, the adhesive is sufficiently accumulated so that the adhesive fills the space when the block is pressed so that no gap is generated.
型枠で接着面を加圧した後、支持機構を構成してブロックと型枠を動かないように支持する(S7)。特に凹曲面を抑えて支持する型枠として、凹曲面の曲率と同じ半径を有するパイプを短くカットしたものを利用することができる。デッキプレート等は鋼材で構成されるので、簡易な支持機構として、磁力により着脱ができるマグネットベースを利用することができる。
なお、硬質の接着剤を使用するときは、この工程(S7)を省略することができる。
After pressurizing the bonding surface with the mold, a support mechanism is configured to support the block and the mold so as not to move (S7). In particular, as a mold for suppressing and supporting the concave curved surface, it is possible to use a pipe having a radius that is the same as the curvature of the concave curved surface and cut. Since the deck plate and the like are made of steel, a magnet base that can be attached and detached by magnetic force can be used as a simple support mechanism.
When using a hard adhesive, this step (S7) can be omitted.
接着剤が十分硬化するまで養生して(S8)、型枠などの支持材を取り外すと(S9)、鋼床版を供用に付することができる(S10)。
なお、上記鉄パテでは、使用に耐える程度の状態になるまでならば30分程度置いておけばよい。接着層が極めて厚い場合でも、24時間養生すれば予定した強度が出るようになる。
本発明の補強樹脂ブロックを使うことにより、現場においてパテ材を構造体に直接堆積させる代わりに、接着剤でブロックを鋼板に接着するだけのより簡単な作業で済み、しかもより短い養生時間で本願発明者らが先に開示した疲労低減型溶接継手構造と同じ効果を得ることができる。
After curing until the adhesive is sufficiently cured (S8) and removing the support material such as the formwork (S9), the steel deck can be put into service (S10).
Note that the iron putty may be left for about 30 minutes until it can be used. Even if the adhesive layer is extremely thick, the planned strength can be obtained after 24 hours of curing.
By using the reinforced resin block of the present invention, instead of depositing putty material directly on the structure at the site, it is easier to simply bond the block to the steel plate with an adhesive, and in a shorter curing time, The same effect as the fatigue-reducing welded joint structure disclosed by the inventors can be obtained.
なお、先に開示した疲労低減型溶接継手構造では、凹曲面の曲率半径を20mmとすると継手構造の寿命が補強する前の1.6倍、25mmにすると2.4倍になっている。また、凹曲面の曲率半径が25mmの樹脂形状に鋼板を埋設することでパテ材のみの場合と比較して寿命が1.2倍になっている。
また、隅肉溶接の止端部に係る応力集中を緩和する効果についてシミュレーションにより算出した結果、凹曲面の曲率半径を18mm(主板の板厚tの3倍)としたときに引張り負荷について約0.9倍、板曲げ負荷について約0.75倍の応力集中緩和効果があった。凹曲面の曲率半径を4t、5tに増加すると、板曲げ負荷について応力集中の緩和効果が劇的に増加しており、曲率半径5tとした場合は止端部での応力集中が施工前の半分以下になる。
In the fatigue-reduced welded joint structure disclosed above, the life of the joint structure is 1.6 times before reinforcing when the radius of curvature of the concave curved surface is 20 mm, and 2.4 times when it is 25 mm. In addition, by embedding the steel plate in a resin shape with a curvature radius of the concave curved surface of 25 mm, the life is 1.2 times that of the case of using only the putty material.
Moreover, as a result of calculating by simulation about the effect which relieve | moderates the stress concentration concerning the toe part of fillet weld, when the curvature radius of the concave curved surface is 18 mm (3 times the plate thickness t of the main plate), the tensile load is about 0. There was a stress concentration relaxation effect of about 0.75 times with respect to the plate bending load of .9 times. When the curvature radius of the concave curved surface is increased to 4t and 5t, the stress concentration mitigating effect on the plate bending load increases dramatically. When the curvature radius is 5t, the stress concentration at the toe is half that before construction. It becomes the following.
また、パテ材のヤング率を増すことで引張り負荷、板曲げ負荷の双方について応力集中の緩和効果が増加する。したがって、例えばガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、鉄繊維などを混練した強化用繊維混練パテを用いたり、鋼板や鋼線等の補強部材を埋設するなどしてパテ層のヤング率を増加させると効果的である。 In addition, increasing the Young's modulus of the putty material increases the stress concentration mitigating effect for both tensile load and plate bending load. Therefore, when the Young's modulus of the putty layer is increased by using, for example, a reinforcing fiber kneading putty kneaded with glass fiber, carbon fiber, aramid fiber, iron fiber, or by embedding a reinforcing member such as a steel plate or steel wire. It is effective.
本実施例の補強樹脂ブロックは、形状や埋設物を先に開示された事項と同じくすることにより、ブロックを接着接合した溶接継手構造は先に開示された疲労低減型溶接継手構造と同じ延命効果をもたらす。
したがって、本発明による作業合理化効果が大きい。
The reinforcing resin block of the present embodiment is the same as the matter disclosed previously in the shape and the embedded object, so that the welded joint structure in which the block is bonded and bonded has the same life-prolonging effect as the fatigue-reduced welded joint structure disclosed above. Bring.
Therefore, the work rationalization effect by this invention is large.
本実施例における補強樹脂ブロックを隅肉溶接部に接合することによる効果を、FEM解析を使って確認した。
図9はFEM解析に使った従来の継手構造のモデルを表す斜視図、図10は本実施例のモデルを表す斜視図、図11から図14は所定の力を印加したときの主板側とリブ板側の応力を溶接止端距離に対してプロットしたグラフ、図15はデッキプレートと垂直補剛材における補強樹脂ブロックの効果を説明するグラフである。
The effect by joining the reinforcement resin block in a present Example to a fillet weld part was confirmed using FEM analysis.
FIG. 9 is a perspective view showing a model of a conventional joint structure used for FEM analysis, FIG. 10 is a perspective view showing a model of this embodiment, and FIGS. 11 to 14 are main plate sides and ribs when a predetermined force is applied. FIG. 15 is a graph for explaining the effect of the reinforcing resin block on the deck plate and the vertical stiffener.
図9に示すように、解析モデルは、比較のための従来構造をデッキプレートと垂直補剛材を隅肉溶接により接合したもので代表した。鋼板のヤング率は200GPa、補強樹脂ブロックのヤング率は6GPaとする。
また、本願発明における疲労低減型溶接継手構造は、図9の構造に対して、図10に示すように溶接ビードを補強樹脂ブロックで囲繞したものとした。凹曲面の曲率半径ρは50mmとした。
いずれも、端面Bを完全拘束するものとし、他端側の稜の中央点Pにおいて垂直下方に向いた剪断力とモーメント力を印加する。
As shown in FIG. 9, the analysis model is represented by a conventional structure for comparison in which a deck plate and a vertical stiffener are joined by fillet welding. The Young's modulus of the steel plate is 200 GPa, and the Young's modulus of the reinforcing resin block is 6 GPa.
Moreover, the fatigue reduction type welded joint structure in the present invention is obtained by surrounding a weld bead with a reinforcing resin block as shown in FIG. 10 with respect to the structure of FIG. The radius of curvature ρ of the concave curved surface was 50 mm.
In any case, the end face B is completely constrained, and a shearing force and a moment force directed vertically downward are applied at the center point P of the ridge on the other end side.
このとき、デッキプレートにおける水平方向応力と溶接止端Oxからの水平距離xの関係、および垂直補剛材における垂直方向応力と溶接止端Ozからの垂直距離zの関係を、補強樹脂ブロックが接合された場合と接合されていない場合について比較した。
図11は、デッキプレートに関し、剪断力を印加したときの関係図であり、図12はモーメント力を印加したときの関係図である。また、図13は垂直補剛材に関し、剪断力を印加したときの関係図であり、図14はモーメント力を印加したときの関係図である。図において、横軸及び縦軸はそれぞれ単位を特定しない適宜なリニアスケールである。
At this time, the reinforcing resin block joins the relationship between the horizontal stress in the deck plate and the horizontal distance x from the weld toe Ox, and the relationship between the vertical stress in the vertical stiffener and the vertical distance z from the weld toe Oz. A comparison was made between the case of being bonded and the case of not being bonded.
FIG. 11 is a relationship diagram when a shear force is applied to the deck plate, and FIG. 12 is a relationship diagram when a moment force is applied. FIG. 13 is a relational diagram when a shear force is applied to a vertical stiffener, and FIG. 14 is a relationship diagram when a moment force is applied. In the figure, the horizontal axis and the vertical axis are each an appropriate linear scale that does not specify a unit.
図中点線で表わした、溶接部の止端から板厚tの0.3倍の距離におけるホットスポットストレスが、溶接部近傍の部材の疲労強度と対応するとされる。
図11と図12からは、溶接継手構造において補強樹脂ブロックを接合したときに、デッキプレートのホットスポットストレスが、剪断力印加の場合にほぼ26%に減少し、モーメント力印加の場合に約38%に減少したことが分かる。
また、図13と図14からは、溶接継手構造において補強樹脂ブロックを接合したときに、垂直補剛材のホットスポットストレスが、剪断力印加の場合に約37%に減少し、モーメント力印加の場合に約36%に減少した。
寿命は、ホットスポットストレスの3乗に反比例するとされるから、これらの数値を用いれば、約18倍の寿命延長効果が期待できることになる。
The hot spot stress at a distance of 0.3 times the plate thickness t from the toe of the welded portion represented by a dotted line in the figure corresponds to the fatigue strength of the member in the vicinity of the welded portion.
From FIG. 11 and FIG. 12, when the reinforcing resin block is joined in the welded joint structure, the hot spot stress of the deck plate is reduced to about 26% when the shear force is applied, and about 38 when the moment force is applied. It can be seen that it has decreased to%.
Further, from FIGS. 13 and 14, when the reinforcing resin block is joined in the welded joint structure, the hot spot stress of the vertical stiffener decreases to about 37% when the shear force is applied, and the moment force is applied. In some cases reduced to about 36%.
Since the life is inversely proportional to the cube of the hot spot stress, if these values are used, a life extension effect of about 18 times can be expected.
なお、実際の鋼床版は種々の構造が使われており、作用する負荷もせん断力とモーメント力が複合化している。
図15は、鋼床版試験体の垂直補剛材とデッキプレートの隅肉溶接部に補強樹脂ブロックを施工して、載荷試験をして補強効果を確認した結果を示すグラフである。
補強樹脂ブロックを施工した垂直補剛材と施工していない垂直補剛材について、デッキプレートの主桁に対して垂直方向に載荷ステージ上それぞれ同じ距離離れた位置に10トン載荷したトラックの車輪を位置させて、垂直補剛材とデッキプレートの溶接部近傍に設置したストレンゲージで測定した応力から、ホットスポットストレスを推定して比較した。
In addition, various structures are used in the actual steel deck, and the acting load is a combination of shear force and moment force.
FIG. 15 is a graph showing a result of confirming a reinforcing effect by performing a loading test by constructing a reinforcing resin block on the vertical stiffener of the steel deck specimen and the fillet weld of the deck plate.
For vertical stiffeners with reinforced resin blocks and vertical stiffeners that have not been installed, the wheels of the truck loaded 10 tons at the same distance on the loading stage in the vertical direction with respect to the main girder of the deck plate The hot spot stress was estimated and compared from the stress measured with a strain gauge installed near the welded part of the vertical stiffener and the deck plate.
図15において、左の図はデッキプレートに発生するホットスポットストレスを表す図面、右の図は垂直補剛材に発生するホットスポットストレスを表す図面である。図は、溶接部からの距離が異なる3点の載荷位置についてのデータを示し、実線は補強樹脂ブロック施工済み垂直補剛材、点線は施工していない垂直補剛材におけるホットスポットストレスを表す。 In FIG. 15, the left figure is a drawing showing hot spot stress occurring in the deck plate, and the right figure is a drawing showing hot spot stress occurring in the vertical stiffener. The figure shows data on three loading positions at different distances from the welded portion, and the solid line represents the hot spot stress in the vertical stiffener with the reinforced resin block applied, and the dotted line represents the vertical stiffener not applied.
図15を見ると、補強されていない垂直補剛材と比較して、補強樹脂ブロックを施工した垂直補剛材は約30〜50%の応力緩和効果を示しており、特に垂直補剛材に近い位置に載荷したときに50%近くの緩和を示した。
この結果を日本鋼構造協会(JSSC)推奨の応力と寿命の関係式
σ3N=1.024×1012
(ただし、σ:応力範囲(MPa)、N:寿命(回))
に当てはめれば、2.8倍から7.6倍の寿命延長効果が期待できることになる。
As shown in FIG. 15, the vertical stiffener with the reinforced resin block shows a stress relaxation effect of about 30 to 50% compared to the unreinforced vertical stiffener. It showed a relaxation of nearly 50% when loaded close.
This result is represented by the Japan Steel Structure Association (JSSC) recommended relationship between stress and life. Σ 3 N = 1.024 × 10 12
(However, σ: Stress range (MPa), N: Life (times))
If applied to the above, a life extension effect of 2.8 to 7.6 times can be expected.
以上のように、本実施例の疲労低減型溶接継手構造によれば、隅肉溶接部に積層したパテ層が隅肉溶接部に掛かる応力を軽減し、かつ溶接止端部に掛かる応力集中を緩和するため、繰り返し応力が掛かることによる隅肉溶接部の疲労亀裂を阻止することができ、溶接継手の疲労寿命を向上することができる。
しかも、予め成型した補強樹脂ブロックを利用することにより、現場における作業を著しく簡便化すると共に、パテ材や接着剤の養生なども短期間で済むため、工期が短縮化し、既存の鋼床版構造などについて補強工事をするときにも供用再開までの時間が短縮化できる。
As described above, according to the fatigue reduction type welded joint structure of this example, the putty layer laminated on the fillet weld part reduces the stress applied to the fillet weld part, and the stress concentration applied to the weld toe part is reduced. Since it relaxes, the fatigue crack of the fillet welded part due to repeated stress can be prevented, and the fatigue life of the welded joint can be improved.
Moreover, the use of pre-molded reinforced resin blocks significantly simplifies on-site work and shortens the work period by shortening the construction period because it takes only a short period of time for puttingty materials and adhesives to be cured. The time until resuming service can be shortened even when reinforcement work is performed.
1,1’ 補強樹脂ブロックセット
2 デッキプレート
3 垂直補剛材
4 主桁ウェッブ
5 接着剤
11,12 補強樹脂ブロック
13 くさび形補強樹脂ブロック
11’,12’ 三角台ブロック
13’ 四角錐ブロック
31,32,41 隅肉溶接部
100 主板
101 リブ板
102 繊維強化プラスチック(FRP)
103 溶接止端部
104 隅肉溶接
105 主板
106 リブ板
107 溶接部
108 パテ層
109 円柱形型材
110 フッ素樹脂シート
111 木材部
1, 1 'Reinforcement resin block set 2
103
Claims (12)
The reinforcing resin block according to any one of claims 3 to 11, wherein a reinforcing member having higher rigidity than a putty material forming the beam body is embedded in the beam body.
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