JP2011047101A - 下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼鉄道橋の縦桁・横桁連結部における疲労き裂の発生を防ぐために、疲労き裂の原因となる縦桁の上フランジの面外変形および応力を大幅に低減させる下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法及びその装置を提供する。
【解決手段】 下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部４の縦桁２の上フランジ２Ａ、横桁３のウェブ３Ａおよび連結補剛材５にそれぞれボルト設置用孔をあけ、前記縦桁２の上フランジ２Ａ、横桁３のウェブに３Ａおよび連結補剛材５にそれぞれ対応する接合面を有する補強部材を、前記ボルト設置用孔に締結されるボルト７Ａ，７Ｂ，７Ｃによって取り付ける。
【選択図】 図３

Description

本発明は、下路桁形式の鋼鉄道橋に発生する疲労き裂の予防に係り、特に、下路桁の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法及びその装置に関するものである。

従来、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部にき裂が発生した場合、縦桁の交換などの対策が取られているが、このような対策は大掛かりな工事を必要とし、コストが高いだけでなく、列車の運行にも影響してしまうといった問題があった。
また、各種の高疲労耐久性鋼構造物が提案されている（下記特許文献１，２参照）。

特開２００８−２２３３９３号公報 特開２００８−１５０８６２号公報

図８は下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である鋼下路プレートガーダーの斜視図、図９はその縦桁・横桁連結部の正面図、図１０はまくらぎの変形による縦桁の面外変形状態を示す模式図、図１１はそのウェブ上端における面外応力を示す模式図、図１２は縦桁・横桁連結部の亀裂の発生状態を示す模式図である。
これらの図において、１００は下路桁形式の鋼鉄道橋（鋼下路プレートガーダー）、１０１は鋼下路プレートガーダー１００の縦桁、１０２は鋼下路プレートガーダーの１００の横桁、１０３は縦桁・横桁連結部、１０４はその縦桁・横桁連結部１０３に配置される連結補鋼材、１０５は縦桁１０２上に配置されるまくらぎ、１０６はまくらぎ１０５上に敷設されるレールである。

図１０に示すように、レール１０６を車両１０９が走行すると、まくらぎ１０５の変形により縦桁１０１のウェブ１０１Ａの上フランジ１０１Ｂに面外変形が生じる。これにより、図１１に示すように、縦桁１０１の上フランジ１０１Ｂには鉛直方向に不平行な面外応力１０７Ａ，１０７Ｂが発生する。これが繰り返されると、図１２に示すように、縦桁・横桁連結部１０３に疲労き裂１０８が発生することになる。

しかしながら、このような縦桁・横桁連結部の疲労き裂の予防は、未だに的確な方法が提案されていないのが現状である。
本発明は、上記状況に鑑みて、鋼鉄道橋の縦桁・横桁連結部における疲労き裂の発生を防ぐために、疲労き裂の原因となる変形および応力を大幅に低減する、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法及びその装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するために、
〔１〕下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれボルト設置用孔をあけ、前記縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ対応する接合面を有する補強部材を、前記ボルト設置用孔に締結されるボルトによって取り付けることを特徴とする。

〔２〕上記〔１〕記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、前記接合面を有する補強部材は底面と側面と後面とを有する三面形状の補強部材であることを特徴とする。
〔３〕上記〔２〕記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、前記縦桁の上フランジに前記補強部材の底面を、前記横桁のウェブに前記補強部材の側面を、前記連結補剛材に前記補強部材の後面を接合することを特徴とする。

〔４〕下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置において、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ対応する接合面を有し、前記縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ固定される補強部材を具備することを特徴とする。
〔５〕上記〔４〕記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置において、前記接合面を有する補強部材は底面と側面と後面とを有する三面形状の補強部材であることを特徴とする。

〔６〕上記〔５〕記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置において、前記縦桁の上フランジに前記補強部材の底面を、前記横桁のウェブに前記補強部材の側面を、前記連結補剛材に前記補強部材の後面をそれぞれ接合してなることを特徴とする。

本発明によれば、小型の補強部材を下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部に簡易に取り付けることにより、縦桁のき裂の原因となる変形を抑え、これによる応力を大幅に低減することができる。
また、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の疲労き裂の発生を防止することにより、き裂が発生した場合の、安全面でのリスクや、対策にかかるであろうコストが発生するのを防ぐことができる。

本発明が適用される下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である下路トラスの斜視図である。 本発明が適用される下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である下路プレートガーダーの斜視図である。 本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強後の状態を示す正面図である。 下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強前の状態を示す正面図である。 本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置が施工された状態を示す図面代用写真である。 本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強部材を示す模式図である。 本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強の効果を示す図である。 従来の下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である鋼下路プレートガーダーの斜視図である。 従来の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の正面図である。 従来のまくらぎの変形による縦桁の面外変形の状態を示す模式図である。 従来の縦桁のウェブ上端における面外応力を示す模式図である。 従来の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の亀裂の発生状態を示す模式図である。

本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法は、下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれボルト設置用孔をあけ、前記縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ対応する接合面を有する補強部材を、前記ボルト設置用孔に締結されるボルトによって取り付ける。

以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は本発明が適用される下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である下路トラスの斜視図、図２は本発明が適用される下路桁形式の鋼鉄道橋の一種である下路プレートガーダーの斜視図である。
これらの図において、１は下路桁形式の鋼鉄道橋、２は下路桁形式の鋼鉄道橋の縦桁、３は下路桁形式の鋼鉄道橋の横桁、４は縦桁・横桁連結部、５はその縦桁・横桁連結部４に配置される連結補鋼材である。

本発明の補強工法は、図１及び図２に示すような下路桁形式の鋼鉄道橋１の縦桁・横桁連結部４に適用される。
以下、本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置について説明する。
図３は本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強後の状態を示す正面図、図４はその補強前の状態を示す正面図、図５は本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置が施工された状態を示す図面代用写真、図６はその縦桁・横桁連結部の補強部材を示す模式図であり、図６（ａ）はその補強部材の全体を示す上面図、図６（ｂ）はその一部を示す斜視図である。

図３に示すように、縦桁２の上フランジ２Ａ、横桁３のウェブ３Ａと連結補剛材５とにそれぞれボルト設置用孔をあけ、これらのボルト設置用孔にボルトを接合することによって補強部材８，９，１０，１１を取り付ける。補強部材８，９，１０，１１は図６（ａ）に示すように二体に分かれているものを二対用意している。
補強部材８，９，１０，１１の構造について詳細に述べると、図６に示すように、補強部材８，９，１０，１１のそれぞれは底面８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａと側面８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂと後面８Ｃ，９Ｃ，１０Ｃ，１１Ｃを有する三面体形状をしている。底面８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａには第１のボルト設置用孔６Ａ、側面８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂには第２のボルト設置用孔６Ｂ、後面８Ｃ，９Ｃ，１０Ｃ，１１Ｃには第３のボルト設置用孔６Ｃがそれぞれ形成されている。つまり、ボルト７Ａにより第１のボルト設置用孔６Ａを介して縦桁２の上フランジ２Ａに底面８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａを、また、ボルト７Ｂにより第２のボルト設置用孔６Ｂを介して横桁３のウェブ３Ａに側面８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂを、さらに、ボルト７Ｃにより第３のボルト設置用孔６Ｃを介して連結補剛材５に後面８Ｃ，９Ｃ，１０Ｃ，１１Ｃをそれぞれ固定する。

このように構成したので、縦桁２と横桁３と連結補剛材５とは強固に一体化され縦桁・横桁連結部４に発生する疲労き裂の原因となる縦桁２上のフランジ２Ａの面外変形を抑え、これにより生じる面外応力を大幅に低減することができる。
図７は本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強の効果を示す図である。

この図に示すように、縦桁・横桁連結部の補強後は、補強前に比べて縦桁の面外応力を約５０％低減することができる。
このように、本発明によれば、小型の補強部材を下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部に取り付けるという容易な作業により、縦桁・横桁連結部の縦桁に発生するき裂の原因となる縦桁の上フランジの面外変形を抑え、これによる応力を大幅に低減することができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法及びその装置は、小型の補強部材の簡易な取り付け作業により、縦桁・横桁連結部に発生する疲労き裂を防止することができる縦桁・横桁連結部の補強工法として利用可能である。

１ 下路桁形式の鋼鉄道橋
２ 縦桁
２Ａ 縦桁の上フランジ
３ 横桁
３Ａ 横桁のウェブ
４ 縦桁・横桁連結部
５ 連結補剛材
６Ａ，６Ｂ，６Ｃ ボルト設置用孔
７，７Ａ，７Ｂ，７Ｃ ボルト
８，９，１０，１１ 補強部材
８Ａ，９Ａ，１０Ａ，１１Ａ 補強部材の底面
８Ｂ，９Ｂ，１０Ｂ，１１Ｂ 補強部材の側面
８Ｃ，９Ｃ，１０Ｃ，１１Ｃ 補強部材の後面

Claims (6)

1. 下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれボルト設置用孔をあけ、前記縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ対応する接合面を有する補強部材を、前記ボルト設置用孔に締結されるボルトによって取り付けることを特徴とする下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法。
2. 請求項１記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、前記接合面を有する補強部材は底面と側面と後面とを有する三面形状の補強部材であることを特徴とする下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法。
3. 請求項２記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法において、前記縦桁の上フランジに前記補強部材の底面を、前記横桁のウェブに前記補強部材の側面を、前記連結補剛材に前記補強部材の後面を接合することを特徴とする下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強工法。
4. 下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ対応する接合面を有し、前記縦桁の上フランジ、横桁のウェブおよび連結補剛材にそれぞれ固定される補強部材を具備することを特徴とする下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置。
5. 請求項４記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置において、前記接合面を有する補強部材は底面と側面と後面とを有する三面形状の補強部材であることを特徴とする下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置。
6. 請求項５記載の下路桁形式の鋼鉄道橋における縦桁・横桁連結部の補強装置において、前記縦桁の上フランジに前記補強部材の底面を、前記横桁のウェブに前記補強部材の側面を、前記連結補剛材に前記補強部材の後面をそれぞれ接合してなることを特徴とする縦桁・横桁連結部の補強装置。