JP2022160272A - スタッド切除装置、及び、床版架け替え方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 鋼桁（形鋼）１上の床版の架け替え時などに、鋼桁１の表面から突出するスタッド３を好適に切除する。【解決手段】 スタッド切除装置５は、鋼桁（形鋼）１の延在方向に移動可能で任意の位置で固定可能な架台１０と、架台１０に支持されて鋼桁１の延在方向と直角方向で鋼桁１の表面と平行に延びるレール２０と、レール２０に沿って移動可能な移動装置３０、３０（キャリッジ３１及び自動送り装置３２）と、移動装置３０、３０に支持された切断装置４０、４０と、を含む。切断装置４０は、スタッド３が突出する形鋼１の表面に対し平行に近接配置されて回転駆動される円形回転刃４２を有し、レール２０に沿って送られて、スタッド３の根元部を切断する。【選択図】 図２

Description

本発明は、形鋼の表面から突出するスタッドを切除するスタッド切除装置に関する。
本発明はまた、既設の橋梁などにおいて、鋼桁（形鋼）上の床版の架け替え（既設床版の撤去とこれに替わる新設床版の設置）を行う場合の、既設床版の撤去後に鋼桁上に残置されたスタッドの切除を含む、床版架け替え方法に関する。

橋梁は、例えば、複数の橋脚と、各々が複数の橋脚の上に跨がって橋軸方向に並列に延びる複数の鋼桁（例えばＨ形鋼又はＩ形鋼）と、橋軸直角方向に長く複数の鋼桁の上に跨がって配置されて橋軸方向に並べられるプレキャストコンクリート製の床版と、を含んで構成される。

ここで、鋼桁の上面には、スタッド（スタッドジベル）が、鋼桁の延在方向に所定の間隔で、また各位置に鋼桁の延在方向と直角方向に並べて、複数本（例えば４本）ずつ植設されている。その一方、床版には、前記複数本のスタッドと対応する位置に長孔（上下方向の貫通孔）が形成されている。これは、鋼桁上に床版を設置して、前記複数本のスタッドを長孔内に位置させた後、長孔内にモルタルを充填することで、鋼桁と床版とを一体化するためである。

かかる床版については、長年の使用によるコンクリートの劣化や内部の鉄筋の腐食などの理由で、架け替え（既設床版の撤去とこれに替わる新設床版の設置）が求められる場合がある。

特許文献１には、床版架け替え方法について、特に、鋼桁上から既設床版を撤去した後、新設床版を設置する前に、ケレン装置を用いて、鋼桁の上面にケレン処理を施すことについて、記載されている。既設床版を撤去すると、鋼桁の上面にコンクリート片などの付着物が残留してしまうからである。
ケレン装置としては、手持ち式のグラインダー又はサンダーを利用し、これを組み込んで自走式の装置を構成している。

また、既設床版が撤去された鋼桁上には、スタッドが残置される。
残置されたスタッドは疲労しているので、切除して、新しいスタッドを植設することが好ましい。スペースに余裕がある場合は、残置されたスタッドとは別の場所に新しいスタッドを植設してもよいが、残置されたスタッドが新設床版と干渉しないよう、根元部で切断する必要がある。

このため、残置されたスタッドについては、作業者が手持ち式のカッター（円形回転刃を有する切断工具）を用いて、根元部で切断することにより、除去していた。

特開２０２０－１７６４２０号公報

しかしながら、切断工具を用いるとは言え、手作業によるスタッドの切除は、時間がかかり、また一人が１本ずつ行うため、多数のスタッドがある場合に、多大な時間を要することとなり、床版架け替え工事の遅延につながっていた。

本発明は、このような実状に鑑み、形鋼の表面から突出するスタッドを好適に切除することができる、スタッド切除装置を提供することを課題とする。

本発明に係るスタッド切除装置は、形鋼の表面から突出するスタッドを切除するため、前記形鋼の延在方向に移動可能で任意の位置で固定可能な架台と、前記架台に支持されて前記形鋼の延在方向と直角方向で前記表面と平行に延びるレールと、前記レールに沿って移動可能な移動装置と、前記移動装置に支持された切断装置と、を含む。
そして、前記切断装置は、スタッドが突出する前記形鋼の表面に対し平行に近接配置されて回転駆動される円形回転刃を有し、前記レールに沿って送られて、前記スタッドの根元部を切断することを特徴とする。

本発明はまた、鋼桁上に設けられた床版の架け替え方法を提供する。
本方法は、鋼桁上から既設床版を撤去した後、上記のスタッド切除装置を用いて、鋼桁上に残置されて表面から突出するスタッドを切除する工程と、前記スタッドの切除後で、鋼桁上に新設床版を設置する前に、鋼桁上に新規にスタッドを溶接により植設する工程と、を含む。

本発明によれば、鋼桁などを構成する形鋼の表面から突出するスタッドを好適に切除することができる。
これにより、床版架け替え工事でのスタッド切除作業を効率良く行うことができ、工事の迅速な進行を図ることができる。

床版架け替え対象の橋梁の例を示す概略図 本発明の一実施形態として示すスタッド切除装置の正面図 同上のスタッド切除装置の平面図 同上のスタッド切除装置の右側面図 スタッド切除の様子を示す平面図 本発明の他の実施形態として示すスタッド切除装置の正面図 同上他の実施形態でのスタッド切除装置の右側面図

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は床版架け替え対象の橋梁の例を示す概略図で、（Ａ）は正面縦断面図、（Ｂ）は平面図である。

鋼桁１は、Ｈ形鋼（又はＩ形鋼）からなり、図示しない橋脚上に支持されて、複数本並列に、橋軸方向に延在している。

床版２は、プレキャストコンクリート製で、橋軸直角方向に長く、複数の鋼桁１上（Ｈ形鋼の上側フランジ上）に跨がって配置される。１枚の床版２の橋軸方向の長さは２ｍ程度であり、橋軸方向に並べられて、路床を構成する。

ここで、鋼桁１上には、床版２との一体化のため、多数のスタッド（スタッドジベル）３が溶接により植設（溶植）されている。スタッド３は、例えば４本ずつ橋軸直角方向に一列に並べられ、これらが橋軸方向に所定の間隔で配置されている。

その一方、床版２には、各４本のスタッド３と対応する位置に、上下方向に貫通する長孔４が形成されている。
従って、鋼桁１上に床版２を載置して、スタッド３を４本ずつ長孔４内に位置させた後、長孔４内にモルタルを充填することで、鋼桁１と床版２とを一体化することができる。

上記のような床版架け替え対象の橋梁では、鋼桁１上から既設の床版２を撤去すると、鋼桁１上にスタッド３が残置される。
かかるスタッド３については、疲労しているので、切除して、新設の床版を設置する前に、新しいスタッドを溶植することが望ましい。スペースに余裕がある場合は、残置されたスタッド３とは別の場所に新しいスタッドを溶植してもよいが、残置されたスタッド３が新設の床版と干渉しないよう、突出長が２ｃｍ以下程度となるように、根元部で切断する必要がある。

本発明では、上記のようなスタッド切除作業に好適に用いることができる、スタッド切除装置を提供する。

図２は本発明の一実施形態として示すスタッド切除装置の鋼桁延在方向に見た正面図、図３は同上のスタッド切除装置の平面図、図４は同上のスタッド切除装置の右側面図である。また、図５はスタッド切除の様子を示す平面図で、図２のＶ－Ｖ矢視図に相当する。

スタッド切除装置５は、既設の床版が撤去されて上面にスタッド３が残置された鋼桁１にセットされる。

なお、本実施形態では、鋼桁１は、250mm×250mmのＨ形鋼とする。また、スタッド３は、鋼桁１上（Ｈ形鋼の上側フランジ上）に４本ずつ橋軸直角方向に一列に並べられ、これらが橋軸方向に200mm間隔で配置されているものとする。かかる寸法は理解を容易にするためであり、これに限るものでないことは言うまでもない。

スタッド切除装置５は、これを鋼桁１にセットするための架台１０を含む。
架台１０の本体は、図２に示されるように、正面視で（鋼桁１の延在方向に見て）天板１１と左右の側板１２、１２とから下側開放のコ字状断面に形成されている。

天板１１は鋼桁１の上方に位置させる。
左右の側板１２、１２は、図４に示されるように、側面視で中央部に開口部１３を有している。これは後述する切断装置４０の通過部となる。

左右の側板１２、１２には、それぞれを貫通させて、ロックナットにより軸方向位置を調整可能に、ボルト軸１４、１４が取付けられている。そして、各ボルト軸１４の内側端部に、走行ローラ１５が回転可能に取付けられている。これらの走行ローラ１５は、外フランジ付きの車輪であって、鋼桁１の上面の左右の縁部に係合する。これにより、架台１０が鋼桁１の延在方向に移動可能となっている。

また、左右の側板１２、１２には、それぞれ下端部に、トグルクランプ１６、１６が取付けられている。各トグルクランプ１６は、レバー部の内側への回動操作により、クランプ部１６ａが図示のごとく上方へ移動して、鋼桁１の上フランジを走行ローラ１５とクランプ部１６ａとで挟持することにより、架台１０を位置固定することができる。その一方、レバー部の外側への回動操作により、クランプ部１６ａが鋼桁１から離れて、位置固定を解除することができる。

従って、架台１０は、Ｈ形鋼からなる鋼桁１の延在方向に移動可能で、かつ任意の位置でワンタッチで固定可能である。
なお、トグルクランプ１６としては、株式会社ミスミグループ本社製の「トグルクランプTDE41F」を使用した。

スタッド切除装置５はまた、架台１０に支持されて鋼桁１の延在方向と直角方向で鋼桁１の上面と平行に、架台１０の両側方へ延びる断面角形のレール２０を含む。
レール２０を支持するため、架台１０にはその天板１１の中央部に支持板１７が立設・支持されていて、レール２０はその長手方向の中央部で支持板１７に支持されて、支持板１７の左右に延びている。

そして、レール２０の左右の下面には、それぞれ、レール２０の長手方向に沿って、ラックギア２２、２２が取付けられている。

スタッド切除装置５はまた、レール２０の左右に、レール２０に沿って移動可能な移動装置３０、３０と、これらの移動装置３０、３０に支持されて一体に移動可能な切断装置４０、４０とを含む。

各移動装置３０は、キャリッジ３１と、自動送り装置３２とを含む。
キャリッジ３１は、断面中央部に角孔を有し、レール２０に対し、摺動可能に取付けられている。
自動送り装置３２は、キャリッジ３１の側方に、適宜の取付部材を介して、取付けられている。

自動送り装置３２は、内蔵の送りモータ（図示せず）と、これによりウォームギア、ウォームホイール、減速歯車機構及びクラッチ機構を介して駆動されるピニオン軸３３と、ピニオン軸３３に取付けられてレール２０のラックギア２２と噛み合うピニオンギア３４（図３参照）とを有している。

従って、自動送り装置３２は、内蔵の送りモータの作動により、ピニオンギア３４がレール２０のラックギア２２に噛み合って、キャリッジ３１と一体的にレール２０に沿って移動することができる。なお、送りモータの負荷電流を検出し、これに基づいて送り量を制御することが望ましい。

なお、自動送り装置３２としては、市販の株式会社コンセック製の「自動送り装置EHAC-80A」を使用した。これは、コアドリルの自動送り装置（特開平１０－２９６５７４号公報参照）であるが、転用することができる。

各切断装置４０は、移動装置３０のキャリッジ３１の下方に、適宜の取付部材を介して、取付けられている。
従って、自動送り装置３２によるレール２０に沿ったキャリッジ３１の移動に伴わせて、切断装置４０を送り動作することができる。

各切断装置４０は、キャリッジ３１に取付けられる本体部４１の先端に、図示しないモータにより駆動されて水平面内を回転する円形回転刃（チップソー）４２を有していて、円形回転刃４２の上面側は先端部を除きカバー４３（図５参照）により覆われている。
なお、切断装置４０としては、手持ち式の市販の株式会社ＩＫＫ製の「ツライチカッターDEC-51」を使用した。

次に、スタッド切除装置５によるスタッド３の切除の様子を主に図５を参照して説明する。

図５（Ａ）では、スタッド切除装置５（その架台１０）は、鋼桁１上にその延在方向に直角方向に並べられている４本ずつのスタッド３の列を、左右一対の切断装置４０、４０（特にその円形回転刃４２、４２）が、列の両端から挟み込むような位置で、トグルクランプ１６を用いて、固定されている。

この状態から、移動装置３０、３０（自動送り装置３２、３２）を作動させて、切断装置４０、４０（円形回転刃４２、４２）を鋼桁１の上面上へ移動させる。
これにより、図５（Ｂ）のように、先ず、４本のスタッド３のうち、外側の２本がほぼ同時に根元部で切断され、除去される。

そして更に自動送り装置３２、３２により切断装置４０、４０（円形回転刃４２、４２）を内側へ移動させることで、図５（Ｃ）のように、外側の２本に続き、内側の２本がほぼ同時に根元部で切断され、除去される。
このように左右から一度に２本ずつ切除することで、切除作業を効率良く、短時間で行うことができる。なお、スタッド３はまれに奇数（例えば３本）の場合もあるが、この場合でも、片側から３本切除するより、両側から２本と１本切除することで、短時間で切除できる。

この後は、切断装置４０、４０の作動（円形回転刃４２、４２の回転）を停止させ、自動送り装置３２、３２を逆転させて、図５（Ｄ）のように、切断装置４０、４０（円形回転刃４２、４２）を鋼桁１上から待避させる。

そして、トグルクランプ１６による位置固定を解除して、スタッド切除装置５（その架台１０）を、鋼桁１の延在方向に（すなわち図３及び図４のスタッド切除作業の進行方向に）、４本ずつのスタッド３のピッチ分を移動させ、再びトグルクランプ１６を用いて位置固定する。
これにより、次の４本のスタッド３を切除可能となる。

次に本発明の他の実施形態について図６及び図７により説明する。
図６は本発明の他の実施形態として示すスタッド切除装置の正面図、図７は同上他の実施形態でのスタッド切除装置の右側面図である。
なお、図１～図３の実施形態と同一要素には同一符号を付して説明を省略し、異なる要素について説明する。

本実施形態では、移動装置３０のキャリッジ３１と切断装置４０との間に、位置調整装置（ラボジャッキ）５０が介装される。
従って、切断装置４０は、移動装置３０のキャリッジ３１の下方に、位置調整装置５０を介して取付けられる。

位置調整装置５０は、上側の取付板と下側の取付板との間に伸縮機構を有して、上下方向（高さ方向）に伸縮可能であり、これにより、鋼桁１の表面に対する切断装置４０（円形回転刃４２）の近接位置を調整することができる。

なお、ここで用いる位置調整装置５０は、「精密ラボジャッキ」と呼ばれ、研究や実験の際に機器や用品の高さを合わせるために使用する市販の道具である。高さの調整方法には、ラチェットハンドル式、ノブ式、ジャッキアップ式などがあり、リモートスイッチを備えた機種は、遠隔操作も可能である。

このように、移動装置３０（キャリッジ３１）と切断装置４０（円形回転刃４２）との間にあって伸縮可能で鋼桁１の表面に対する切断装置４０（円形回転刃４２）の位置（近接位置）を調整する位置調整装置５０を用いることにより、スタッド３の切除に際し、刃先が浮かないように、実質的に押付け力を発生させて、スタッド３をより根元部で切断でき、よりきれいに切除することができる。

次に、既設の橋梁において、鋼桁（形鋼）上の床版の架け替え（既設床版の撤去とこれに替わる新設床版の設置）を行う場合の、既設床版の撤去後に鋼桁上に残置されたスタッドの切除を含む、床版架け替え方法について、工程順に、説明する。

（１）既設床版撤去工程
既設の橋梁において、鋼桁上の床版の架け替えを行う際は、先ず、既設床版を鋼桁に対し縁切りした後、既設床版を撤去する。

（２）スタッド切除工程
既設床版の縁切り・撤去後に、本発明に係るスタッド切除装置を用いて、鋼桁上に残置されて表面から突出するスタッド（既設スタッド）を切除する。

（３）新設スタッド溶植工程
既設スタッドの切除後、鋼桁上に新規にスタッド（新設スタッド）を溶接により植設（溶植）する。

（４）防錆剤塗布工程
新設スタッド溶植工程と前後して、鋼桁上面のケレン清掃を行い、また、角部については面取り処理を施した後、鋼桁上面に防錆剤を塗布する。

（５）高さ調整工程
防錆剤の乾燥後、床版の高さを調整するための硬質ゴム、床版下の無収縮モルタルの漏れを止めるためのソールスポンジを設置する。

（６）新設床版設置工程
新設床版を搬入し、架設する。なお、新設床版には、新設スタッドの列と対応する位置に上下方向に貫通する長孔が設けられており、新設スタッドを長孔内に位置させた後、長孔内にモルタルを充填することで、鋼桁と新設床版とを一体化する。

なお、以上では主に床版架け替え工事における鋼桁（Ｈ形鋼又はＩ形鋼）からのスタッド切除について説明したが、本発明は、床版架け替え工事に限らず、またＨ形鋼やＩ形鋼に限らず、各種の形鋼からのスタッド切除に適用可能である。

また、図示の実施形態はあくまで本発明を概略的に例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。

１ 鋼桁（Ｈ形鋼）
２ 床版
３ スタッド
４ 長孔
５ スタッド切除装置
１０ 架台
１１ 天板
１２ 側板
１３ 開口部
１４ ボルト軸
１５ 走行ローラ
１６ トグルクランプ
１６ａ クランプ部
１７ 支持板
２０ レール
２２ ラックギア
３０ 移動装置
３１ キャリッジ
３２ 自動送り装置
３３ ピニオン軸
３４ ピニオンギア
４０ 切断装置
４１ 本体部
４２ 円形回転刃
４３ カバー
５０ 位置調整装置（ラボジャッキ）

Claims (6)

1. 形鋼の表面から突出するスタッドを切除する装置であって、
   前記形鋼の延在方向に移動可能で任意の位置で固定可能な架台と、
   前記架台に支持されて前記形鋼の延在方向と直角方向で前記表面と平行に延びるレールと、
   前記レールに沿って移動可能な移動装置と、
   前記移動装置に支持された切断装置と、
   を含み、
   前記切断装置は、前記スタッドが突出する前記形鋼の表面に対し平行に近接配置されて回転駆動される円形回転刃を有し、前記レールに沿って送られて、前記スタッドの根元部を切断することを特徴とする、スタッド切除装置。
2. 前記スタッドは、前記形鋼の延在方向における１つの位置に、前記形鋼の延在方向と直角方向に並べられて複数設けられていて、
   前記移動装置及び前記切断装置は、一対設けられ、前記レールの両端から内側に向かって移動することを特徴とする、請求項１記載のスタッド切除装置。
3. 前記架台は、前記形鋼の延在方向に移動可能な走行ローラと、前記形鋼をワンタッチで挟持・解放可能なトグルクランプとを有することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のスタッド切除装置。
4. 前記移動装置は、送りモータと、該送りモータにより駆動されるピニオンギアとを有し、該ピニオンギアが前記レールに取付けられたラックギアに噛み合うことにより、前記レールに沿って移動することを特徴とする、請求項１～請求項３のいずれか１つに記載のスタッド切除装置。
5. 前記移動装置と前記切断装置との間にあって伸縮可能で前記形鋼の表面に対する前記切断装置の位置を調整する位置調整装置を更に含むことを特徴とする、請求項１～請求項４のいずれか１つに記載のスタッド切除装置。
6. 鋼桁上に設けられた床版を架け替える方法であって、
   鋼桁上から既設床版を撤去した後、請求項１～請求項５のいずれか１つに記載のスタッド切除装置を用いて、鋼桁上に残置されて表面から突出するスタッドを切除する工程と、
   前記スタッドの切除後で、鋼桁上に新設床版を設置する前に、鋼桁上に新規にスタッドを溶接により植設する工程と、
   を含む、床版架け替え方法。

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