JP5883528B1 - 亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 亀裂の進展を抑制する。【解決手段】 挿入部材３は、挿入部材取付孔４への挿入方向に垂直な断面形状の中央部分の板厚が、両端寄り部分の板厚よりも小さくなり、且つ両端寄り部分の外面が連続した曲面となり、中央部分の両側が湾曲面となるように形成する。鋼構造物を構成している板材１における亀裂２が生じている個所に、亀裂２と交差する方向に延びる開口形状を有する挿入部材取付孔４を設ける。挿入部材取付孔４に接着剤を塗布した挿入部材３を挿入して、接着により取り付けて亀裂進展抑制構造を形成する。板材１に亀裂２を開く方向に作用する荷重は、亀裂２の縁同士を連結している挿入部材３に受けさせることで、亀裂２の進展に関係する応力拡大係数幅を低減させる。【選択図】図１

Description

本発明は、金属製物体に生じた亀裂の進展を抑制するために用いる亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造に関するものである。

橋梁や、クレーン等の港湾構造物、その他、各種鋼構造物のような金属製物体には、繰り返し荷重等による疲労によって亀裂が生じることがある。

このような金属製物体に生じた亀裂は、その進展（伝播）を抑えることが求められる。

この種の亀裂の進展を抑制する手法としては、たとえば、亀裂の先端部にストップホールを設けることが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

更に、亀裂の溶接による補修を行うことや、亀裂が生じた金属製物体の表面に、亀裂を覆うように配置したパッチ板を溶接する手法も知られている。

特許第３８６７０４１号公報

ところが、ストップホールは、金属製物体に亀裂を開閉させる方向に作用する荷重（繰り返し荷重）を緩和させるものではないため、疲労による亀裂に対しては、その進展を止める効果は一時的なものに過ぎない。

亀裂自体を溶接する手法、及び、亀裂を覆うパッチ板を溶接する手法は、いずれも、金属製物体に亀裂が生じている個所が溶接作業時に部分的に加熱されて新たな応力が生じるため、この応力に起因して新たな亀裂が生じる可能性を排除できない。

そこで、本発明は、金属製物体に生じた亀裂の進展を抑制することができる亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造を提供しようとするものである。

本発明は、前記課題を解決するために、金属製物体の亀裂が生じた個所に、前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有する挿入部材取付孔を設け、前記挿入部材取付孔の開口の内面形状を曲面形状、又は、曲面とそれに連続する平面による形状として形成し、前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材取付孔に挿入して取り付けられる挿入部材に係止される係止部を備えるものとし、前記挿入部材取付孔の内側に、前記挿入部材を固定する亀裂進展抑制工法とする。

前記挿入部材取付孔の係止部は、開口形状の長手方向の両端側から中央部側に向けて開口幅が狭くなる形状として形成し、前記挿入部材は、断面形状が、両端側から中央部側に向けて細くなる形状としてもよい。

前記挿入部材は、前記断面形状の中央部分の両側の外面が湾曲面とされていてもよい。

前記挿入部材取付孔は、前記開口形状の延びる方向が前記亀裂と直角に交差する方向となるように設けるようにしてもよい。

前記挿入部材取付孔は、前記金属製物体に貫通させて設け、前記挿入部材の前記挿入部材取付孔への挿入方向に沿う方向の寸法は、前記金属製物体における挿入部材取付孔を設けた個所の厚み以上となるようにしてもよい。

前記挿入部材取付孔の内側に、前記挿入部材を、接着により固定するようにしてもよい。

又、金属製物体の亀裂が生じた個所に前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有するように設けた挿入部材取付孔と、前記挿入部材取付孔に挿入して固定された挿入部材とを備え、前記挿入部材取付孔の開口は、内面形状を曲面形状、又は、曲面とそれに連続する平面による形状とし、前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材に係止される係止部を備えるものとした構成を有する亀裂進展抑制構造とする。

前記挿入部材取付孔は、係止部を、開口形状の長手方向の両端側から中央部側に向けて開口幅が狭くなる形状として備え、前記挿入部材は、断面形状を、両端側から中央部側に向けて細くなる形状とした構成としている。

前記挿入部材は、前記断面形状の中央部分の両側の外面を湾曲面とした構成としている。

前記挿入部材取付孔は、前記開口形状の延びる方向が前記亀裂と直角に交差する方向となるように設けた構成としている。

前記挿入部材取付孔は、前記金属製物体に貫通させて設けてあり、前記挿入部材は、前記挿入部材取付孔への挿入方向に沿う方向の寸法が、前記金属製物体における挿入部材取付孔を設けた個所の厚み以上とした構成としている。

前記挿入部材は、前記挿入部材取付孔の内側に、接着により固定した構成としている。

本発明の亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造によれば、金属製物体に生じた亀裂の進展を抑制することができる。

亀裂進展抑制工法の第１実施形態を示すもので、（ａ）は施工前の状態を示す概要図、（ｂ）は施工後に形成される亀裂進展抑制構造を示す概要図である。 第１実施形態の亀裂進展抑制工法で使用する挿入部材を拡大して示すもので、（ａ）は挿入部材取付孔への挿入方向に垂直な平面での断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。 第１実施形態の亀裂進展抑制工法の手順を示すもので、（ａ）は板材に亀裂が生じている状態を、（ｂ）は板材に挿入部材取付孔を設けた状態を、（ｃ）は挿入部材取付孔に挿入部材を取り付けて亀裂進展抑制構造が形成された状態をそれぞれ拡大して示す概略斜視図である。 亀裂進展抑制工法の第２実施形態を示すもので、（ａ）は施工前の状態を、（ｂ）は施工後に形成される亀裂進展抑制構造を示す概要図である。 第２実施形態の亀裂進展抑制工法の手順を示すもので、（ａ）は橋梁のベースプレートとＵリブとの接合部に亀裂が生じている状態を拡大して示す断面図、（ｂ）は挿入部材取付孔に挿入部材を取り付けた状態を拡大して示す断面図、（ｃ）は（ｂ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。 （ａ）（ｂ）は第２実施形態における挿入部材の変形例を示す図である。

本発明の亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］
図１は、亀裂進展抑制工法の第１実施形態を示すもので、図１（ａ）は施工前の状態を示す概要図、図１（ｂ）は施工後に形成される亀裂進展抑制構造を示す概要図である。図２は、第１実施形態の亀裂進展抑制工法で用いる挿入部材を拡大して示すもので、図２（ａ）は挿入方向に垂直な面での断面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ方向矢視図である。図３は、本実施形態の亀裂進展抑制工法の実施手順を示すもので、図３（ａ）は板材に亀裂が生じた状態を、図３（ｂ）は板材の亀裂が生じた個所に挿入部材取付孔を設けた状態を、図３（ｃ）は挿入部材取付孔に挿入部材を取り付けて亀裂進展抑制構造が形成された状態をそれぞれ拡大して示す概略斜視図である。

本実施形態の亀裂進展抑制工法は、図１（ａ）に示すように、金属製物体として、たとえば、鋼構造物を構成している板材１に生じた疲労による亀裂（疲労亀裂）２を適用対象とするものである。

ここで、先ず、図２（ａ）（ｂ）に示す本実施形態で用いる挿入部材３の構成について説明する。

挿入部材３は、図２（ａ）（ｂ）に示すように、板状とされている。挿入部材３は、図２（ｂ）に矢印で示す一方向が、後述する挿入部材取付孔４への挿入方向ｘとして設定されている。

更に、挿入部材３は、挿入方向ｘに垂直な断面の形状が、図２（ａ）に示すように、両端寄り部分５ａ，５ｂの板厚が中央部分６の板厚に比して大となる形状とされている。

両端寄り部分５ａ，５ｂの外面７ａ，７ｂは、連続する曲面とされている。この外面７ａ，７ｂにおいて外向きに凸となる曲面は一定の曲率となっていることが好ましい。これは、後述するように図２（ａ）に二点鎖線で示す如き開口形状で板材１に設ける挿入部材取付孔４の開口形状の長手方向両端側の応力集中をより確実に避けることを目的とする曲面形状に合わせるためである。

又、挿入部材３は、両端寄り部分５ａ，５ｂ同士の間でくびれる中央部分６の両側の外面８ａ，８ｂが、連続する湾曲面とされている。これは、挿入部材３の中央部分６の幅寸法の変化が連続するようにして、外面８ａ，８ｂに、応力集中が生じ易くなる屈曲した個所が形成されないようにするためである。

本実施形態で用いる挿入部材３は、図２（ｂ）に示すように、挿入方向ｘの両端面が、挿入方向ｘに垂直な平面とされている。又、挿入部材３の挿入方向ｘの寸法Ｌは、亀裂２が生じている板材１の板厚ｔ（図３（ａ）参照）と同等か、又は、板厚ｔよりも大となるように設定されていることが好ましい。これは、板材１の挿入部材取付孔４に挿入する挿入部材３を、板材１の板厚ｔの全域に亘って配置できるようにするためである。

挿入部材３の外形の加工は、たとえば、放電加工により実施することが好適である。なお放電加工以外の加工方法を採用してもよいことは勿論である。

又、挿入部材３は、たとえば、板材１よりも強度が高い高強度鋼（高張力鋼）を用いるようにしてもよい。この構成は、後述するように挿入部材取付孔４に挿入部材３を取り付けた状態において、挿入部材３自体の疲労による損傷を防止するために有効である。

挿入部材取付孔４は、図２（ａ）に二点鎖線で示すように、板材１の亀裂２が生じている個所に亀裂２と交差する方向に開口形状が延びるように設ける孔である。開口形状は、長手方向の中央部分の開口幅が、両端側の開口幅よりも狭くなっている。この中央部分の開口幅は、挿入部材３の中央部分６を収容でき、且つ挿入部材３の両端寄り部分５ａ，５ｂの板厚よりも狭くなっている。挿入部材取付孔４の開口形状の長手方向両端側は、挿入部材３の両端寄り部分５ａ，５ｂを収容可能な形状とされている。

挿入部材取付孔４の開口形状における両端側から中央部分に向けて開口幅が狭くなる部分は、亀裂２の両側に対をなして配置するための係止部ｓとされ、各係止部ｓは、亀裂２を挟んだ両側に形成されるようにしてある。これにより、挿入部材取付孔４に挿入部材３を挿入した状態では、挿入部材取付孔４の各係止部ｓに挿入部材３の両端寄り部分５ａ，５ｂが係止されることによって、板材１に作用する亀裂２を開く方向の荷重を挿入部材３に伝えることができるようにしてある。このため、板材１の亀裂２の開く方向への変形は、挿入部材取付孔４に取り付けられる挿入部材３によって拘束できる。

挿入部材取付孔４は、開口形状が連続する曲面、すなわち、屈曲した部分のない滑らかな曲面で形成されるようにして、開口形状の周縁部の一部に応力集中が生じないようにしてある。更に、開口形状の長手方向両端側では、外向きに凸となる曲面は、一定の曲率の曲面とされることが好ましい。これは、応力集中をより確実に避けるためである。

なお、挿入部材取付孔４の開口形状は、挿入部材３の断面形状に比してわずかに大きい相似形状として、挿入部材取付孔４の内面と挿入部材３の外面との間に形成される隙間ができるだけ小さくなるようにすることが好ましい。これは、後述するように挿入部材取付孔４の内面と挿入部材３の外面との接着に用いられる接着剤９（図３（ｃ）参照）の強度が鋼構造物を構成している板材１の強度よりも小さいことを考慮して、挿入部材取付孔４と挿入部材３の対向する面同士の間に介在する接着剤９の層の厚みをできるだけ小さくするためである。これにより、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間では、荷重の伝達を良好に行わせることができる。図２（ａ）、図３（ｃ）では図示する便宜上、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間が拡大して示してある（後述する図５（ｂ）（ｃ）、図６（ａ）（ｂ）も同様）。

次に、以上の構成としてある挿入部材３を用いる本実施形態の亀裂進展抑制工法について説明する。

本実施形態の亀裂進展抑制工法では、先ず、図１（ａ）及び図３（ａ）に示すような板材１の亀裂２が生じている個所に対して、図３（ｂ）に示すように、たとえば、亀裂２と直角に交差する方向に開口形状（図２（ａ）参照）が延びるよう挿入部材取付孔４を設ける。

板材１に挿入部材取付孔４を設ける加工は、たとえば、板材１にカッターで切り込みを設け、その後、放電加工により図２（ａ）に二点鎖線で示した如き開口形状に仕上げるようにすればよい。なお、所定の開口形状の挿入部材取付孔４が形成できれば、放電加工以外の加工方法を採用してもよいことは勿論である。

挿入部材取付孔４は、係止部ｓが亀裂を挟んで両側に配置されるように設けるが、この際、開口形状の長手方向の中央付近が亀裂２と交差するように設けることが望ましい。これは、後で挿入部材取付孔４に挿入する挿入部材３を、亀裂２の両側に偏りなく配置できるようにするためである。

挿入部材取付孔４の数は、亀裂２の延びる寸法や、板材１における亀裂２が存在している個所に作用する荷重に応じて単数又は複数のいずれであってもよい。図１（ｂ）は、複数の挿入部材取付孔４を設けた構成例が示してある。

ここで、挿入部材取付孔４の数と複数設ける場合の間隔を含む挿入部材取付孔４の配置の設定方法の一例について説明する。

一般に、疲労による亀裂２の進展速度（一回の繰り返し荷重ごとの亀裂２の長さの増大量）は、負荷される荷重と亀裂２の長さの平方根に比例する。この力学的パラメータは、応力拡大係数と云われるもので、Ｋで表す。

疲労による亀裂２の進展には、応力拡大係数幅ΔＫ（Ｋの変化幅）が関係し、この応力拡大係数幅ΔＫには、疲労による亀裂２の進展が生じない下限界値（しきい値）ΔＫｔｈが存在している。この下限界値ΔＫｔｈは、亀裂２が生じた構造物の材質等を基に、データベースにより標準化されている。又、データベースにない場合であっても、下限界値ΔＫｔｈは、試験により実測することができることが知られている。

以上の点に鑑みて、本実施形態の亀裂進展抑制工法の実施前には、たとえば、次の試験を実施する。この試験は、亀裂を有する試験片（図示せず）に挿入部材取付孔４を設け、そこに挿入部材３を本実施形態の亀裂進展抑制工法と同様に取り付けた状態で負荷をかけて、亀裂の先端部に作用する荷重の変化を計測する。この試験により、一つの挿入部材取付孔４に挿入部材３を取り付けた構造で支持可能な荷重や、複数の挿入部材取付孔４にそれぞれ挿入部材３を取り付けた構成で挿入部材取付孔４の間隔を変化させた場合に支持可能な荷重についての結果が求まる。又、挿入部材３の寸法や断面形状を変化させた条件について、支持可能な荷重についての結果も求めることができる。

次に、実際に亀裂２が生じている板材１で亀裂２の先端部でのひずみを計測し、その計測結果を基に、応力拡大係数幅ΔＫを求める。

なお、前述した試験片を用いた試験と同様の結果、及び、応力拡大係数幅ΔＫを求める処理は、構造解析手法を用いた解析によって求めるようにしてもよい。

次いで、求められた応力拡大係数幅ΔＫの値を下限界値ΔＫｔｈ以下にするために必要とされる挿入部材取付孔４と挿入部材３の寸法や形状と、数と間隔を含む配置（図１（ｂ）参照）についての設計を、解析で決定する。

この際、実際の亀裂２が生じている部分とその周囲の状況により、たとえば、亀裂２に対して直角に延びる方向の挿入部材取付孔４及び挿入部材３を配置することが難しい場合は、挿入部材取付孔４及び挿入部材３を、亀裂２に対して直角からずれた角度で交差する配置を条件として設定し、その条件の下で解析を行って、応力拡大係数幅ΔＫの値を下限界値ΔＫｔｈ以下にするために必要とされる挿入部材取付孔４と挿入部材３の寸法や形状と、数と間隔を含む配置（図１（ｂ）参照）とを決定するようにすればよい。なお、亀裂２に対して挿入部材取付孔４及び挿入部材３を複数配置する場合、各挿入部材取付孔４及び挿入部材３の延びる方向は、揃っていなくてもよい。

その後、本実施形態の亀裂進展抑制工法を実施するときには、前記解析結果に応じた配置で、板材１の亀裂２が生じた個所に、挿入部材取付孔４を設けるようにすればよい。

なお、一組の挿入部材取付孔４と挿入部材３で支持可能な荷重の大小に応じて、挿入部材取付孔４と挿入部材３の組の数を減らしたり増やしたりしてよいことは勿論である。

前記のようにして板材１の亀裂２が生じている個所に好適な数の挿入部材取付孔４を形成した後は、図３（ｃ）に示すように、挿入部材取付孔４に、挿入部材３を挿入する。この際、挿入部材３は、挿入部材取付孔４の内面に接する面に接着剤（構造用接着剤）９を塗布した状態で挿入部材取付孔４に挿入する。なお、接着剤９は、挿入部材取付孔４の内面に塗布してもよく、挿入部材３の外面と挿入部材取付孔４の内面の双方に塗布してもよい。又、接着剤９は、挿入部材取付孔４に挿入部材３を挿入した後、両者間の隙間に注入してもよく、板材１と挿入部材３の表面側から隙間に塗り込むようにしてもよい。更に、挿入部材取付孔４に挿入された挿入部材３を挿入部材取付孔４に接着して固定することができれば、接着剤９を塗布する手法は、他の任意の手法を採用してもよい。

その後は、接着剤９を硬化させて、挿入部材取付孔４の内側に挿入部材３を接着により固定した状態で取り付ける。これにより、図１（ｂ）に示すように、板材１に生じた亀裂２は、その両側の縁同士が挿入部材３を介して連結された亀裂進展抑制構造を形成する。
更に、本実施形態では、板材１の板厚ｔの全域に亘って挿入部材３が配置されるため、挿入部材３を介した亀裂２の縁同士の連結がより強固に行われる。

この状態で、板材１に亀裂２を開く方向の荷重が作用すると、その荷重は、挿入部材取付孔４の内面から、固化した接着剤９の層を介して挿入部材３に伝達されて挿入部材３によって受けられる。更に、挿入部材３は、中央部分６よりも板厚が大としてある両端寄り部分５ａ，５ｂが、挿入部材取付孔４の各係止部ｓに係止されるため、このことによっても、亀裂２を開く方向の荷重は、挿入部材３によってより確実に受けられるようになる。

更に、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間に作用する剪断応力は、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間に存在している硬化した接着剤９の層によって受けられるようになる。

これにより、板材１における亀裂２の先端部に作用する応力拡大係数幅ΔＫは、低減され、下限界値ΔＫｔｈ以下になることにより、亀裂２の進展が抑制される。

更に、挿入部材３は、応力集中が生じるような屈曲した部分のない形状としてあるために、挿入部材３自体の疲労による損傷を抑制することができる。

又、挿入部材取付孔４には、その内面に応力集中が生じるような屈曲した部分がないため、挿入部材取付孔４に応力集中個所を起点とする新たな亀裂が発生する虞は防ぐことができる。

挿入部材取付孔４への挿入部材３の取り付けは、接着剤９による接着によって行うようにしてあるため、板材１の亀裂２が生じている個所が加熱されることはなく、よって、該個所に新たな熱に起因する応力が生じることはない。

第１実施形態の亀裂進展抑制工法と、該工法の施工の結果形成される亀裂進展抑制構造については、鋼構造物を構成している板材１に生じた亀裂２を適用対象として説明したが、鋼構造物にて同一平面内に配置された板材同士を突き合わせ溶接した溶接部に生じた亀裂２や、この溶接部から一方又は双方の板材に延びる亀裂２に適用してもよいことは勿論である。

［第２実施形態］
図４は亀裂進展抑制工法の第２実施形態を示すもので、図４（ａ）は施工前の状態を、図４（ｂ）は施工後に形成される亀裂進展抑制構造を示す概要図である。図５は、第２実施形態の亀裂進展抑制工法の手順を示すもので、図５（ａ）は板材に亀裂が生じている状態を、図５（ｂ）は板材に設けた挿入部材取付孔に挿入部材を取り付けて亀裂進展抑制構造が形成された状態をそれぞれ拡大して示す断面図である。図５（ｃ）は図５（ｂ）のＢ−Ｂ方向矢視図である。

本実施形態の亀裂進展抑制工法は、図４（ａ）に示すように、金属製物体における屈曲部（不連続部）として、たとえば、橋梁の隅角部となるデッキプレート１０の下面と、その下側に配置されたＵリブ１１の上端縁との接合部（溶接部）１２に生じた亀裂２ａを適用対象とするものである。

デッキプレート１０とＵリブ１１の一方の側壁（ウェブ）１１ａとは、たとえば、図５（ａ）に示すように、間の角度θが１１０度の角度で配置されて接合されている。

本実施形態で使用する挿入部材３は、図５（ｂ）に示すように、図２（ａ）（ｂ）に示した挿入部材３と同様の構成において、挿入方向ｘの寸法のみが変更されている。

本実施形態の亀裂進展抑制工法では、先ず、図４（ａ）に示すような接合部１２の亀裂２ａが生じている個所について、図４（ｂ）に示すように、図２（ａ）、図３（ｂ）に示したと同様の開口形状を有する挿入部材取付孔４を、開口形状が亀裂２ａと交差する方向、たとえば、亀裂２ａと直角に交差する方向に延びる配置で設ける。この際、図５（ｃ）に示すように、挿入部材取付孔４の各係止部ｓは、亀裂２ａを挟んだ両側に配置される。
更に、挿入部材取付孔４は、図５（ａ）に二点鎖線で示すように、デッキプレート１０とＵリブ１１の側壁１１ａの間の空間から、挿入部材取付孔４の深さ方向（奥行き方向）が両者の間の角の二等分線の方向に沿うように形成することが好ましい。これは、挿入部材取付孔４の深さ方向がデッキプレート１０の板厚方向から傾斜する角度と、Ｕリブ１１の側壁１１ａの板厚方向から傾斜する角度とを均等化させることができるためである。この構成では、挿入部材取付孔４に後述するように挿入部材３を挿入する作業を、デッキプレート１０及びＵリブ１１の側壁１１ａの双方との干渉を避けた状態で行うのに好適である。なお、挿入部材取付孔４の深さ方向は、デッキプレート１０とＵリブ１１の側壁１１ａの間の空間から挿入部材３を挿入することができるようにしてあれば、両者の間の角の二等分線の方向からずれていてもよいことは勿論である。

なお、挿入部材取付孔４の数と間隔を含む配置は第１実施形態と同様の手法により決定すればよい。又、挿入部材取付孔４を設ける加工は、第１実施形態と同様にすればよい。

前記のようにして挿入部材取付孔４を形成した後は、図５（ｂ）（ｃ）に示すように、挿入部材取付孔４に、挿入部材３を、第１実施形態の場合と同様に、接着剤（構造用接着剤）９を塗布した状態で挿入する。なお、接着剤９は、挿入部材取付孔４に挿入された挿入部材３を挿入部材取付孔４に接着して固定することができれば、他の任意の塗布の手法を採用してもよいことは、第１実施形態の場合と同様である。

その後は、接着剤９を硬化させて、挿入部材取付孔４の内側に挿入部材３を接着により固定した状態で取り付ける。これにより、図４（ｂ）、図５（ｃ）に示すように、接合部１２に生じた亀裂２ａは、その両側の縁同士が、挿入部材３を介して連結された亀裂進展抑制構造を形成する。

この状態で、デッキプレート１０とＵリブ１１にて、亀裂２ａを開く方向の荷重が作用すると、その荷重は、挿入部材取付孔４の内面から、固化した接着剤９の層を介して挿入部材３に伝達されて挿入部材３によって受けられる。更に、挿入部材３は、図５（ｃ）のように、中央部分６よりも板厚が大としてある両端寄り部分５ａ，５ｂが、挿入部材取付孔４の各係止部ｓに係止されるため、このことによっても、亀裂２を開く方向の荷重は、挿入部材３によってより確実に受けられるようになる。

更に、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間に作用する剪断応力は、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間に存在している硬化した接着剤９の層によって受けられるようになる。

これにより、本実施形態によっても、第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

本実施形態は、図５（ａ）に示すように、デッキプレート１０とＵリブ１１の側壁１１ａとの接合部１２の亀裂２ａに加えて、図５（ａ）に二点鎖線で示すように、デッキプレート１０における接合部１２の上方に位置する部分に亀裂２ｂが生じている場合にも適用することができる。この場合は、亀裂２ｂの配置に応じて、亀裂２ａに交差させて設ける挿入部材取付孔４を、亀裂２ｂにも交差するように設ける構成とすればよい。

なお、図４（ａ）に二点鎖線で示す領域Ｃのように、たとえば、デッキプレート１０とＵリブ１１の一方の側壁１１ａとの接合部１２から、側壁１１ａに向けて亀裂２が伸びている個所については、第１実施形態と同様の挿入部材取付孔４を設けて挿入部材３を取り付けることで、亀裂進展抑制構造を形成するようにすればよい。

［第２実施形態の変形例］
ところで、デッキプレート１０の上側や、Ｕリブ１１の一方の側壁１１ａの内側に、挿入部材取付孔４に取り付けられた状態の挿入部材３の一部が突出していても問題が生じない場合は、前述の第２実施形態の構成でよい。これに対し、挿入部材取付孔４に取り付けた状態の挿入部材３がデッキプレート１０の上側や、Ｕリブ１１の一方の側壁１１ａの内側へ突出することが望まれない場合は、図６（ａ）に示すように、挿入部材３を、デッキプレート１０の上側に突出する部分と、Ｕリブ１１の一方の側壁１１ａの内側へ突出する部分が切除された形状とすればよい。

更に、挿入部材取付孔４に取り付けた状態の挿入部材３がデッキプレート１０とＵリブ１１の一方の側壁１１ａとの内側の空間へ突出することが望まれない場合は、図６（ｂ）に示すように、挿入部材３を、前記空間に突出する部分が切り欠かれた形状とすればよい。なお、切欠きによって挿入部材３に凹部が形成される場合は、凹部の内側のコーナ部分は曲面にすることで応力集中を防止するようにすればよい。

図６（ａ）（ｂ）の構成によっても、第２実施形態と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明は、前記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造の適用対象は、金属製物体としては、板材１や、橋梁のデッキプレート１０とＵリブ１１以外の亀裂が生じた任意の金属製物体としてもよいことは勿論である。

又、亀裂が生じた金属製物体の内部形状や外形に応じて、挿入部材取付孔４の深さ方向の形状や、挿入部材３の挿入方向ｘの両端側の形状は適宜変更してもよいことは勿論である。

本発明は、金属製物体に生じた亀裂であれば、疲労による亀裂（疲労亀裂）以外の亀裂に適用してもよい。

挿入部材取付孔４は、亀裂が生じた金属製物体の厚み全体に挿入部材３を配置するためには、亀裂の進展抑制を図る対象の金属製物体に貫通させて設けることが好ましいが、貫通孔でなくてもよい。

挿入部材取付孔４は、応力集中をできるだけ回避するという観点から考えると、開口形状の長手方向両端側の内面が、一定の曲率の曲面とされることが好ましいが、開口形状の長手方向両端側の内面が連続した曲面となっていれば、曲率が途中で変化していてもよい。

挿入部材取付孔４に挿入した挿入部材３は、接着剤９を介して挿入部材取付孔４に固定することが、両者間に作用する剪断応力を固化した接着剤９の層で受けるという作用が得られる点で好ましい。しかし、挿入部材取付孔４に挿入した挿入部材３が、重力あるいは摩擦によって挿入部材取付孔４から脱落する虞がない場合は、接着剤９による接着は省いてもよい。

更に、挿入部材取付孔４に挿入した挿入部材３を脱落を防止した状態で固定することができれば、挿入部材取付孔４の内面と挿入部材３の外面とを直接接着する手法以外の任意の脱落防止手段を採用してもよい。たとえば、挿入部材取付孔４と挿入部材３との間の隙間に充填材を充填した構成を採用してもよい。又、挿入部材取付孔４に挿入された挿入部材３の表面と、挿入部材取付孔４の周縁となる板材１の表面に、別の脱落防止部材（図示せず）を取り付けた構成を採用してもよい。

図１（ｂ）、図２（ａ）、図３（ｂ）（ｃ）及び図５（ｃ）に示した挿入部材３の断面形状は、一例であって、両端寄り部分５ａ，５ｂの厚みがその間の中央部分６の厚みよりも大となるようにしてあれば、両端寄り部分５ａ，５ｂの板厚、中央部分６の板厚、両板厚の比、断面形状における長手方向とそれに直交する方向との寸法比、両端寄り部分５ａ，５ｂとその間の中央部分６の板厚が変化する位置と板厚の変化率等は適宜変更してもよい。

又、挿入部材３は、両端寄り部分５ａ，５ｂの外面７ａ，７ｂ、及び、中央部分６の外面８ａ，８ｂに、曲面に連なる平面（平坦面）が部分的に存在していてもよい。同様に、挿入部材取付孔４の開口形状は、曲面に連なる平面（平坦面）が部分的に存在していてもよい。

更に、挿入部材３は、挿入部材取付孔４に取り付けられたときに亀裂２の位置に配置される個所を挟んだ両側に、挿入部材取付孔４の係止部ｓに係止される部分を備えていれば、亀裂２の位置に配置される個所を対称軸とする対称形状でなくてもよい等、図示した以外の任意の形状を採用してよい。

挿入部材取付孔４は、亀裂２を挟んだ両側に、挿入部材取付孔４に挿入して取り付けられる挿入部材３に係止されて亀裂２を開く方向の荷重を前記挿入部材に伝える係止部ｓを備えるようにしてあれば、係止部ｓの形状は、図２（ａ）、図５（ｃ）に示した以外の形状であってもよい。亀裂２の両側に配置される係止部ｓの形状は、必ずしも同一でなくてもよく、又、亀裂２からその両側に配される係止部ｓまでの距離は、必ずしも均等でなくてもよい。

金属製物体の亀裂が生じた個所に設ける挿入部材取付孔４は、挿入部材３による亀裂の両側の縁同士の連結力を高めるという観点から考えると、挿入部材取付孔４の開口形状の長手方向を、亀裂の延びる方向と直角か、あるいは、亀裂に対してできるだけ直角に近い角度で交差する方向として設けることが好ましいが、亀裂と交差していれば、亀裂との交差角度は直角からずれていてもよい。

亀裂２に対し複数の挿入部材取付孔４及び挿入部材３を備える構成とする場合は、サイズや形状が均一ではない挿入部材取付孔４及び挿入部材３が混在していてもよい。

第２実施形態及びその変形例は、金属製物体における任意の角度の屈曲部に適用してよい。更に、第２実施形態及びその変形例は、表面が凸に屈曲している部分に生じた亀裂や、表面が曲面で凸面又は凹面になる部分に生じた亀裂に適用してもよい。

本発明の亀裂進展抑制工法及び亀裂進展抑制構造は、亀裂の先端部にストップホールを設ける等の他の亀裂進展を抑制する手法と併用してもよい。

その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々変更を加え得ることは勿論である。

１ 板材（金属製物体）、２，２ａ，２ｂ 亀裂、３ 挿入部材、４ 挿入部材取付孔、５ａ，５ｂ 両端寄り部分、６ 中央部分、７ａ，７ｂ 外面、８ａ，８ｂ 外面、１０ デッキプレート（金属製物体）、１１ Ｕリブ（金属製物体）、１２ 接合部（金属製物体）、ｓ 係止部、ｘ 挿入方向

Claims (12)

1. 金属製物体の亀裂が生じた個所に、前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有する挿入部材取付孔を設け、
   前記挿入部材取付孔の開口の内面形状を曲面形状、又は、曲面とそれに連続する平面による形状として形成し、
   前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材取付孔に挿入して取り付けられる挿入部材に係止される係止部を備えるものとし、
   前記挿入部材取付孔の内側に、前記挿入部材を固定すること
   を特徴とする亀裂進展抑制工法。
2. 前記挿入部材取付孔の係止部は、開口形状の長手方向の両端側から中央部側に向けて開口幅が狭くなる形状として形成し、
   前記挿入部材は、断面形状が、両端側から中央部側に向けて細くなる形状とすること
   を特徴とする請求項１記載の亀裂進展抑制工法。
3. 前記挿入部材は、前記断面形状の中央部分の両側の外面が湾曲面とされていること
   を特徴とする請求項２記載の亀裂進展抑制工法。
4. 前記挿入部材取付孔は、前記開口形状の延びる方向が前記亀裂と直角に交差する方向となるように設けること
   を特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制工法。
5. 前記挿入部材取付孔は、前記金属製物体に貫通させて設け、
   前記挿入部材の前記挿入部材取付孔への挿入方向に沿う方向の寸法は、前記金属製物体における挿入部材取付孔を設けた個所の厚み以上となるようにすること
   を特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制工法。
6. 前記挿入部材取付孔の内側に、前記挿入部材を、接着により固定すること
   を特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制工法。
7. 金属製物体の亀裂が生じた個所に前記亀裂と交差する方向に延びる開口形状を有するように設けた挿入部材取付孔と、
   前記挿入部材取付孔に挿入して固定された挿入部材とを備え、
   前記挿入部材取付孔の開口は、内面形状を曲面形状、又は、曲面とそれに連続する平面による形状とし、
   前記開口形状は、前記亀裂を挟んだ両側に、前記挿入部材に係止される係止部を備えること
   を特徴とする亀裂進展抑制構造。
8. 前記挿入部材取付孔は、係止部を、開口形状の長手方向の両端側から中央部側に向けて開口幅が狭くなる形状として備え、
   前記挿入部材は、断面形状を、両端側から中央部側に向けて細くなる形状としてあること
   を特徴とする請求項７記載の亀裂進展抑制構造。
9. 前記挿入部材は、前記断面形状の中央部分の両側の外面を湾曲面としたこと
   を特徴とする請求項８記載の亀裂進展抑制構造。
10. 前記挿入部材取付孔は、前記開口形状の延びる方向が前記亀裂と直角に交差する方向となるように設けてあること
    を特徴とする請求項７から請求項９のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制構造。
11. 前記挿入部材取付孔は、前記金属製物体に貫通させて設けてあり、
    前記挿入部材は、前記挿入部材取付孔への挿入方向に沿う方向の寸法が、前記金属製物体における挿入部材取付孔を設けた個所の厚み以上としてあること
    を特徴とする請求項７から請求項１０のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制構造。
12. 前記挿入部材は、前記挿入部材取付孔の内側に、接着により固定してあること
    を特徴とする請求項７から請求項１１のいずれか一項に記載の亀裂進展抑制構造。

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