JP7055551B2

JP7055551B2 - 伸縮装置の腐食防止構造及び腐食防止方法

Info

Publication number: JP7055551B2
Application number: JP2017232280A
Authority: JP
Inventors: 重信貝沼; 成昭塚本; 進井口; 大介内田
Original assignee: 重信貝沼; 阪神高速技術株式会社; 一般社団法人日本橋梁建設協会
Priority date: 2017-12-04
Filing date: 2017-12-04
Publication date: 2022-04-18
Anticipated expiration: 2037-12-04
Also published as: JP2019100090A

Description

本発明は、橋梁の継目に設置される伸縮装置の腐食防止構造に関する。

従来より、橋梁の床版と床版との間や床版と橋台との間等に形成された遊間に、温度変化やたわみ等に起因する床版の変位を吸収するため、伸縮装置が設置されている。伸縮装置は、遊間に対向する床版又は橋台の上端部に夫々固定され、表面が舗装の表面と連続して配置された鋼製のフェイスプレートを備える。フェイスプレートは、床版又は橋台に固定される板状の基部と、基部から遊間上に延在する複数の櫛部とを有し、対向して配置されたフェイスプレートの櫛部が交互に噛み合って、舗装の表面に連なる路面を形成している。

このような伸縮装置では、鋼製のフェイスプレートが、雨水や凍結防止剤によって錆び易く、錆びで断面積の減少した部分が、路面を走行する車両の荷重を受けて破損する問題がある。このような問題を解決するため、従来、フェイスプレートの下面、かつ、遊間に臨むウェブプレートの端面に接するように、Ｌ字形の防食性薄金属板を配置した伸縮装置が提案されている（特許文献１参照）。この伸縮装置は、防食性薄金属板の下面と側面に接するように止水材が配置され、伸縮装置からの漏水を防止するように構成されている。この伸縮装置は、防食性薄金属板を、犠牲陽極作用を有する亜鉛、アルミニウム、マグネシウム又はそれらの合金で形成することにより、防食性薄金属板に接するウェブプレートの腐食を防止するようにしている。

特開２００８－５７２８４号公報

しかしながら、上記従来の伸縮装置は、フェイスプレートの下面とウェブプレートの端面に接するようにＬ字形の防食性薄金属板を配置しているので、このフェイスプレートと防食性薄金属板との間は、水が入り込み難く乾燥状態になり易い。また、フェイスプレートと防食性薄金属板は、通常の表面仕上げである場合、互いに点接触の状態で接触する。乾燥状態で点接触をするフェイスプレートと防食性薄金属板は、フェイスプレートと防食性薄金属板の電位差に基づく電流が点接触の部分に集中する一方、接触をしていない場所は乾燥状態であるので、防食性薄金属板に十分なアノード反応が生じ難い。したがって、防食性薄金属板は犠牲陽極作用を十分に発揮し難く、フェイスプレートの防食効果が不十分となる問題がある。防食性薄金属板による防食効果が不十分になると、フェイスプレートに局部腐食が発生するおそれがある。

そこで、本発明の課題は、フェイスプレートの防食効果が十分に得られる伸縮装置の腐食防止構造を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の伸縮装置の腐食防止構造は、橋梁の遊間に設けられた伸縮装置の腐食防止構造であって、
上記遊間の上端部に配置され、表面に路面が形成される金属製のフェイスプレートと、
上記フェイスプレートに導電線で電気的に接続されていると共に、上記フェイスプレートと非接触に配置され、かつ、上記フェイスプレートとの間に防食電流媒体が接触して滞留可能に配置された犠牲陽極と
を備えることを特徴としている。

上記構成の腐食防止構造は、橋梁の床版と床版との間や床版と橋台との間等に形成された遊間に設置された伸縮装置に関し、上記遊間の上端部に配置され、表面に路面が形成される金属製のフェイスプレートの腐食を防止するものである。この伸縮装置の腐食防止構造は、犠牲陽極が、フェイスプレートに導電線で電気的に接続されていると共に、上記フェイスプレートと非接触に配置されている。さらに、犠牲陽極とフェイスプレートとの間には、防食電流媒体が犠牲陽極とフェイスプレートとに接触して滞留可能に形成されている。これにより、フェイスプレートと犠牲陽極との間に導電線を介して電位差を形成し、防食電流媒体に防食電流を流し、犠牲陽極に効果的にアノード反応を発生させることができる。その結果、フェイスプレートの防食電流媒体に接触する部分の腐食を、効果的に防止できる。ここで、上記犠牲陽極は、フェイスプレートの金属よりもイオン化傾向が低い金属で形成されている。また、防食電流とは、防食電流媒体に接触するフェイスプレート又はフェイスプレートよりもイオン化傾向の高い他の金属にカソード反応が生じると共に、防食電流媒体に接触する犠牲陽極にアノード反応が生じることにより、防食電流媒体に見掛け上流れる電流をいう。防食電流媒体にフェイスプレートよりもイオン化傾向の高い金属を接触させた場合、この金属とフェイスプレートは、導電線で接続する必要がある。また、防食電流媒体としては、例えば、電解質が該当する。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記犠牲陽極が、上記フェイスプレートの下側であって、上記フェイスプレート上の路面を走行する車両の車輪の通過位置に配置されている。

上記実施形態によれば、犠牲陽極が、フェイスプレートの下側に、このフェイスプレート上の路面を走行する車両の車輪の通過位置に配置されているので、車両による荷重を受けて損傷が生じ易いフェイスプレートの部分の防食を、効果的に行うことができる。なお、上記犠牲陽極は、少なくとも上記車輪の通過位置に相当する長さを有していればよく、路面の全幅に相当する長さを有しなくてもよい。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記フェイスプレートの下方に、集水又は止水のための樋が配置されている。

上記実施形態によれば、フェイスプレートの下方に配置された樋により、路面からの水を集めて集水し、又は、路面からの遊間への水の落下を防止する止水を行う伸縮装置において、フェイスプレートの腐食を効果的に防止できる。このような樋が設けられた伸縮装置では、樋の内側や上に水が溜まりやすく、フェイスプレートが腐食しやすい環境となるにもかかわらず、本発明の犠牲陽極によって効果的にフェイスプレートの腐食を防止できる。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記犠牲陽極が、上記樋の内側に配置され、
上記防食電流媒体が、土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水のうちの少なくとも１つを含み、上記樋の内側に滞留する。

上記実施形態によれば、犠牲陽極が樋の内側に配置され、この樋の内側には、路面を走行する車両や風等で運ばれた土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水等が滞留する。これらの土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水のうちの少なくとも１つが、防食電流媒体として機能することにより、この防食電流媒体に防食電流を流し、犠牲陽極のアノード反応を促進することができる。その結果、フェイスプレートの防食を効果的に行うことができる。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記樋の内側に止水部材が配置され、この止水部材の上に上記犠牲陽極が配置されており、
上記止水部材の上に上記防食電流媒体が滞留し、滞留した防食電流媒体が上記犠牲陽極を埋没させると共に上記フェイスプレートに接触するように形成されている。

上記実施形態によれば、樋の内側に配置された止水部材の上に犠牲陽極が配置され、この止水部材の上に防食電流媒体が滞留する。滞留した防食電流媒体が、犠牲陽極を埋没させると共にフェイスプレートに接触する。したがって、防食電流媒体に効果的に防食電流を流し、フェイスプレートの防食を効果的に行うことができる。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記フェイスプレートが鋼で形成され、上記犠牲陽極が亜鉛とアルミニウムを含む合金により形成されている。

上記実施形態によれば、亜鉛とアルミニウムを含む合金で形成された犠牲陽極は、フェイスプレートを形成する鋼よりもイオン化傾向が低いので、フェイスプレートの防食を効果的に行うことができる。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記犠牲陽極の断面が、高さよりも幅が大きく形成されている。

上記実施形態によれば、犠牲陽極の断面が、高さよりも幅が大きく形成されているので、犠牲陽極に接触する防食電流媒体の量が少なくても、犠牲陽極と防食電流媒体との接触面積を大きくできる。したがって、犠牲陽極を流れる防食電流を効果的に確保でき、フェイスプレートの防食を効果的に行うことができる。

一実施形態の伸縮装置の腐食防止構造は、上記フェイスプレートは、橋軸方向に延びる櫛歯を有する櫛状のフィンガープレートである。

上記実施形態によれば、橋軸方向に延びる櫛歯を有する櫛状のフィンガープレートの腐食を、犠牲陽極により効果的に防止できる。これにより、フィンガープレートの腐食によって櫛歯の根本部分の断面積が減少し、その状態で車両の荷重を受けて櫛歯の根本部分が破断する不都合を、効果的に防止できる。

本発明の実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置を示す断面図である。実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置を示す平面図である。実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置の一車線に相当する部分を示す平面図である。他の実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置を示す断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置の断面図であり、図２は、実施形態の腐食防止構造を有する伸縮装置の断面図である。この伸縮装置１は、橋梁の床版２と床版２の間に形成された遊間Ｇの上端部に配置され、表面に車両が走行する路面が形成されて、床版２，２の変位を吸収しながら路面を通行可能に維持するものである。

この伸縮装置１は、遊間Ｇを隔てて対向する２つの床版２の端部にボルト１２で固定された２つのフェイスプレート３，３を備える。このフェイスプレート３，３は、床版２の端部に接する板状の基部３ａと、この基部３ａから橋軸方向に延び、床版２の縁端から遊間Ｇ上に突出するように延在する複数の櫛部３ｂ，３ｂ，・・・を有するフィンガープレートである。フェイスプレート３の表面は、床版２の上に設けられた舗装１３の表面に連続して配置され、舗装１３の表面に連なる路面を形成している。各床版２，２に固定されたフェイスプレート３，３は、互いの櫛部３ｂ，３ｂ，・・・が橋軸方向に隙間をおいて歯合されており、これにより、表面の路面を通行可能に維持しながら、軸方向に互いに移動可能に形成されている。

床版２は、鋼製の部材で形成された鋼床版であり、板状のデッキプレート１１と、デッキプレート１１の下側面に設けられて橋軸方向に延在する縦リブ１７を有する。床版２の橋軸方向の端部には、デッキプレート１１の下側面に、橋軸直角方向に延在する端横桁１８が設けられている。床版２は、デッキプレート１１の下側面に設けられて橋軸方向に延在する主桁１９によって支持されている。この床版２の端部に、デッキプレート１１の上側面に配置されたフィラープレート１０を介して、伸縮装置１のフェイスプレート３が固定されている。床版２のデッキプレート１１の上側面には、基層１４と表層１５で形成された舗装１３が敷設され、この舗装１３の表面に路面が形成されている。

２つの床版２，２の間の遊間Ｇには、フェイスプレート３の下側に、路面からの水が遊間の下方に落下することを防止するための樋６が配置されている。この樋６は、オーステナイト系ステンレス鋼であるＳＵＳ３０４で形成され、Ｕ字状断面を有して遊間Ｇに配置される樋本体６ａと、この樋本体６ａの両側の上端縁から水平方向の外側に延びる板状の取付部６ｂ，６ｂを含んで形成されている。この樋の取付部６ｂ，６ｂが、２つの床版２，２の端部に夫々固定されている。この樋の取付部６ｂは、床版２のフィラープレート１０とフェイスプレート３との間に挟持され、フェイスプレート３と共に、ボルト１２によってデッキプレート１１に固定されている。

上記遊間Ｇに配置された樋の樋本体６ａの内側には、止水部材としてのバックアップ部材７が配置され、このバックアップ部材７の上に犠牲陽極４が配置されている。バックアップ部材７は、高弾性ウレタンフォームで形成されている。このバックアップ部材７の上には、犠牲陽極４を覆うと共にフェイスプレート３の少なくとも下側面に接するように、土砂８が堆積している。この土砂８は、フェイスプレート３の表面を走行する車両の車輪に付着した土砂や、地上から飛来した土砂が堆積したものである。土砂８は、降雨等による水を含み、湿潤状態が維持される。この土砂８には、路面に散布された凍結防止剤や融雪剤、或いは、海から飛来した海水等の電解質が含まれる。これらの土砂８、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水の少なくとも１つが防食電流媒体として機能する。なお、土砂８は、車両の車輪に付着して持ち込まれたものや、地上から飛来したもののほか、伸縮装置１を設置する当初から配置したものでもよい。土砂８を当初から配置する場合、水を保持して湿潤状態を継続できる粒度分布に設定するのが好ましい。また、バックアップ部材７とフェイスプレート３との間は、当初は犠牲陽極４のみを配置して空洞のままとしておき、時間の経過に伴い、車両の通過や風による供給で土砂を堆積させてもよい。或いは、バックアップ部材７とフェイスプレート３との間に、当初は柔軟な充填材を充填しておき、車両の通過や、床版２の変位に伴う樋本体６ａの変形等により、充填材が消失して空洞ととなり、その後に車両の通過や風による供給で土砂８を堆積させてもよい。また、樋６は、路面からの水の落下を防止するもののほか、内側に水を流す機能を確保して、路面からの水を集める集水の機能を有するものであってもよい。この場合、樋の内側に、集水の機能を確保しつつ土砂が溜ってフェイスプレート３と犠牲陽極４に接触するように形成する。樋は、路面からの水について集水又は止水を行う部材であれば広く該当し、形状及び材料は特に限定されず、また、部材の名称は樋に限定されない。

犠牲陽極４は、Ａｌ－１Ｚｎ合金によって形成されている。この犠牲陽極は、円形断面を有すると共に、路面を走行する車両の車輪の通過範囲に対応する位置に配置されている。詳しくは、図３に示すような舗装１３の表面に設定された車線において、この車線を走行する車両の車輪が通過する頻度の高い範囲である車輪通過範囲Ｔ１，Ｔ２の下側に、これらの車輪通過範囲Ｔ１，Ｔ２の幅よりも多少長い長さに設定された犠牲陽極４が配置されている。すなわち、１つの車線の１つのフェイスプレート３に対して犠牲陽極４が２個ずつ配置されており、対向する２つのフェイスプレート３に夫々接続された犠牲陽極４は、橋軸方向に所定間隔をおいて配置されている。犠牲陽極４は、被覆された銅線で形成された導電線５によって、フェイスプレート３に電気的に接続されている。フェイスプレート３は、ステンレス鋼で形成された樋６とボルト１２で密着され、電気的に接続されている。これにより、樋６と、フェイスプレート３と、犠牲陽極４は、この順に電気的に接続されている。これらの樋６と、フェイスプレート３と、犠牲陽極４は、いずれも樋６内の土砂８に接触している。

上記構成の腐食防止構造を有する伸縮装置１は、樋６とフェイスプレート３と犠牲陽極４が、この順で電気的に接続されると共に、電解質を含んだ湿潤状態の土砂８に接触することにより、３極の電池が形成される。ステンレス鋼で形成された樋６は、鋼で形成されたフェイスプレート３よりもイオン化傾向が高く、鋼で形成されたフェイスプレート３は、Ａｌ－１Ｚｎ合金で形成された犠牲陽極４よりもイオン化傾向が高い。これにより、樋６とフェイスプレート３と犠牲陽極４の順に電気的に接続されると、樋６とフェイスプレート３と犠牲陽極４の間に、この順に低くなる電位差が形成される。これにより、犠牲陽極４にアノード反応が生じると共に、樋６にカソード反応が生じ、土砂８の犠牲陽極４と樋６との間に腐食電流が流れる。その結果、フェイスプレート３の腐食を防止することができる。

このように、ステンレス鋼で形成された樋６に接触して配置された鋼製のフェイスプレート３は、鋼がステンレス鋼よりもイオン化傾向が低いので、異種金属接触腐食が生じ、フェイスプレート３の下側面のうち、樋６との間に形成された隙間部分や、電解質を含む土砂８に接触する部分に特に腐食が進行していた。このような問題に対し、本発明の実施形態によれば、樋６及びフェイスプレート３よりもイオン化傾向の低い犠牲陽極４を、防食電流媒体を含む土砂８に配置すると共に、この土砂８に樋６及びフェイスプレート３を接触させたので、フェイスプレート３の防食を効果的に行うことができる。

上記実施形態において、円形断面を有する犠牲電極４を用いたが、他の形状の断面を有する犠牲陽極を用いてもよい。例えば、図４に記載されるように、三角形断面を有する犠牲陽極４１や、横長の楕円形断面を有する犠牲陽極４２を用いることができる。これらの犠牲陽極４１，４２は、いずれも、高さよりも幅が大きい断面を有することにより、土砂８に含まれる水が少なくても、犠牲陽極４１，４２の表面に十分に水を接触させて防食電流を流すことができる。その結果、犠牲陽極４１，４２のアノード反応を十分に促進できて、フェイスプレート３の防食を効果的に行うことができる。

また、上記実施形態において、伸縮装置１は、ステンレス鋼で形成された樋６を備えたが、樋６は、樹脂やゴム等のステンレス鋼以外の材料で形成されてもよい。例えば、樋６が樹脂で形成された場合、鋼で形成されたフェイスプレート３にカソード反応が生じると共に、Ａｌ－１Ｚｎ合金で形成された犠牲陽極４にアノード反応が生じることにより、フェイスプレート３の防食を行うことができる。

また、フェイスプレート３を鋼で形成し、犠牲陽極４をＡｌ－１Ｚｎ合金で形成したが、犠牲陽極４を形成する金属がフェイスプレート３を形成する金属よりもイオン化傾向が低いのであれば、犠牲陽極４及びフェイスプレート３は他の金属で形成してもよい。

また、本発明の伸縮装置の腐食防止構造は、新設の伸縮装置１に当初から設置してもよく、或いは、既設の伸縮装置１に後付けしてもよい。

また、上記実施形態は、床版２と床版２の間に形成された遊間Ｇに設置された伸縮装置１について説明したが、床版２と橋台の間に形成された遊間に設置された伸縮装置にも、本発明は適用できる。

１伸縮装置
２床版
３フェイスプレート
３ａフェイスプレートの基部
３ｂフェイスプレートの櫛部
４犠牲陽極
５導電線
６樋
６ａ樋本体
６ｂ樋の取付部
７バックアップ部材
８土砂
１０フィラープレート
１１デッキプレート
１２ボルト
１３舗装
１４基層
１５表層
１７縦リブ
１８端横桁
１９主桁
Ｇ遊間
Ｔ１，Ｔ２車輪通過範囲

Claims

橋梁の遊間に設けられた伸縮装置の腐食防止構造であって、
上記遊間の上端部に配置され、表面に路面が形成される金属製のフェイスプレートと、
上記フェイスプレートに導電線で電気的に接続されていると共に、上記フェイスプレートと非接触に配置され、かつ、上記フェイスプレートとの間に防食電流媒体が接触して滞留可能に配置された犠牲陽極と
を備え、
上記フェイスプレートの下方に、集水又は止水のための樋が配置されており、
上記犠牲陽極が、上記樋の内側に配置され、
上記防食電流媒体が、土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水のうちの少なくとも１つを含み、上記樋の内側に滞留することを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
請求項１に記載の伸縮装置の腐食防止構造において、
上記犠牲陽極が、上記フェイスプレートの下側であって、上記フェイスプレート上の路面を走行する車両の車輪の通過位置に配置されていることを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
請求項１に記載の伸縮装置の腐食防止構造において、
上記樋の内側に止水部材が配置され、この止水部材の上に上記犠牲陽極が配置されており、
上記止水部材の上に上記防食電流媒体が滞留し、滞留した防食電流媒体が上記犠牲陽極を埋没させると共に上記フェイスプレートに接触するように形成されていることを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
請求項１に記載の伸縮装置の腐食防止構造において、
上記犠牲陽極が、亜鉛とアルミニウムを含む合金により形成されていることを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
請求項１に記載の伸縮装置の腐食防止構造において、
上記犠牲陽極の断面が、高さよりも幅が大きく形成されていることを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
請求項１に記載の伸縮装置の腐食防止構造において、
上記フェイスプレートは、橋軸方向に延びる櫛歯を有する櫛状のフィンガープレートであることを特徴とする伸縮装置の腐食防止構造。
橋梁の遊間に設けられた伸縮装置の腐食防止方法であって、
上記遊間の上端部に配置され、表面に路面が形成される金属製のフェイスプレートと、上記フェイスプレートの下方に配置され、止水部材が内側に設けられた樋と、上記フェイスプレートに導電線で電気的に接続されていると共に、上記フェイスプレートと非接触に配置され、上記樋の止水部材の上に配置された犠牲陽極とを備える伸縮装置に、
上記止水部材とフェイスプレートとの間に、当初は犠牲陽極のみを配置して空洞のままとしておき、時間の経過に伴い、車両の通過や風による供給で、土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水のうちの少なくとも１つを含む防食電流媒体を堆積させることを特徴とする伸縮装置の腐食防止方法。
橋梁の遊間に設けられた伸縮装置の腐食防止方法であって、
上記遊間の上端部に配置され、表面に路面が形成される金属製のフェイスプレートと、上記フェイスプレートの下方に配置され、止水部材が内側に設けられた樋と、上記フェイスプレートに導電線で電気的に接続されていると共に、上記フェイスプレートと非接触に配置され、上記樋の止水部材の上に配置された犠牲陽極とを備える伸縮装置に、
上記止水部材とフェイスプレートとの間に、当初は柔軟な充填材を充填しておき、車両の通過や樋の変形等により充填材を消失させて空洞とし、その後に車両の通過や風による供給で、土砂、水、凍結防止剤、融雪剤及び海水のうちの少なくとも１つを含む防食電流媒体を堆積させることを特徴とする伸縮装置の腐食防止方法。