JPH0710006U - 開先溶接型鋼製覆工板及び開先溶接型樹脂コーティング材付き鋼製覆工板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 コーティング材のクラックのない自転車等の
スリップを防止する開先溶接型鋼製覆工板を提供する。 【構成】 上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端
外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直
線状面取りを付与したフランジ外面に凹凸を有するフラ
ンジ先端開先付きＨ型鋼をＩ状に複数個並列した状態
で、開先を付与した接合面を溶接接合したことを特徴と
する開先溶接型鋼製覆工板。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、各種路面掘削工事に伴う路面の覆工あるいは架設桟橋の床版付設等 に用いられる鋼製覆工板のうち主要構造部材となるフランジ外面に凹凸を有する Ｈ形鋼に上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法 範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与しフランジ外面に凹凸を有するフ ランジ先端開先付きＨ型鋼を用いた鋼製覆工板及び樹脂コーティング材付き鋼製 覆工板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

地下鉄工事等の路面掘削工事に伴う路面の覆工、架設桟橋の床版等に鋼製覆工 板あるいは樹脂コーティング材付き鋼製覆工板が用いられている。従来、この鋼 製覆工板の主要構成部材には図９に示すフランジ１、２の外面に格子状の凹凸３ を有し、フランジ端面４が平坦なＨ型鋼が用いられる。鋼製覆工板は図１０に示 すように、主要部材であるフランジ外面に凹凸を有するＨ型鋼５を複数個並列し て上面あるいは上・下面を突き合わせ溶接６をしたパネルのものに、パネル両側 のＨ型鋼溝部にスチフナー７と側板８、さらに両端面のカバーとして、覆板９等 の部材で構成される。この覆工板はこのままで使用するものと、車両走行時の騒 音・振動防止およびすべり防止をより向上させるため、各種樹脂と骨材を混練し た樹脂コーティング材１０を覆工板表面に塗布した樹脂コート付き覆工板があり 、これらの覆工板を各種工事状況により路面に敷設して使用する。

【０００３】 図９に示す、覆工板の主要部材であるＨ型鋼５のフランジ外面に格子状の凹凸 ３を付しているのは以下の理由による。すなわち、該部にコーティング材１０を 施さないで使用する場合、車両走行車あるいは歩行者のスリップ防止のため、な らびに該部にコーティング材１０を施して使用する場合には、この凹凸３がコー ティング材１０とＨ型鋼５の表層部境界面での密着性を向上させる重要な役割を 持たせている。

【０００４】

【考案が解決しようとする問題点】

図１１（イ）は図１０の覆工板上面にコーティング材を施した、突き合わせ溶 接部を含んだ断面を詳細図に示したものであり、３はＨ型鋼の格子状凹凸を有す るフランジ外面、１０はコーティング材、１１は連続溶接による溶接部（ビード ）である。すなわち、フランジ先端部がシャープに角張ってるため、溶接を行っ た際溶接ビードがｅだけ盛り上がった状態（以下余盛り高さと言う）になり、溶 接部のコーティング材の膜厚ｍは溶接部以外のコーティング材の膜厚ｎに対して 余盛り高さｅだけ小さくなる。しかるに、溶接部のコーティング部は他のコーテ ィング部より、通行車両の繰り返し衝撃力に対し抵抗力が低下し、図１１（ロ） に示す疲労によるクラック１２が発生してやがて剥離した状態になり易い。また 、コーティング材の膜厚が小さいと雨水のＨ型鋼表層部境界面への到達が速く、 コーティング材とＨ型鋼表層部境界面での密着性を阻害させてコーティング材が 剥離し易い欠点がある。この欠点を解決する手段として、コーティング材の膜厚 ｍを大きくする方法があるが溶接部１１以外の大部分の箇所で膜厚ｎは必要以上 に厚くなり、製作コストが高くなって問題が残る。

【０００５】 一方、覆工板上面にコーティング材を施さない場合、溶接ビード余盛り高さが 覆工路面に線状の凸部形状を形成するため、自転車や自動二輪車の走行中タイヤ のスリップ現象や、歩行者の足元の引っ掛かり等通行上の問題点を持っている。

【０００６】 従来のフランジ外面に凹凸を有するＨ形鋼を複数個並列して上面あるいは上・ 下面のフランジ先端部を溶接接合した覆工板ではフランジ先端部に開先がないた め、溶接ビードの余盛り高さｅが大きく上記の問題点を有している。

【０００７】 本考案は上記の如き問題点を解決するため、フランジ外面に凹凸を有するＨ形 鋼を複数個並列して上面あるいは上・下面のフランジ先端部を溶接接合した従来 の覆工板のフランジ外面に凹凸を有するＨ形鋼のフランジ先端に開先を付与して 溶接接合し溶接ビードの余盛り高さｅを小さくした覆工板を提供するものである 。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

本考案の主旨は、 （１）上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法範 囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与したフランジ外面に凹凸を有するフ ランジ先端開先付きＨ型鋼をＩ状に複数個並列した状態で、開先を付与した接合 面を溶接接合したことを特徴とする開先溶接型鋼製覆工板 （２）上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法範 囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与したフランジ外面に凹凸を有するフ ランジ先端開先付きＨ型鋼をＩ状に複数個並列した状態で、開先を付与した接合 面を溶接接合し、さらに上面に被覆材を施したことを特徴とする開先溶接型コー ティング材付き鋼製覆工板 である。

【０００９】

【作用】

以下本考案を作用とともに詳細に説明する。

【００１０】 図１は上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法 範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与しフランジ外面に凹凸を有するフ ランジ先端開先付きＨ型鋼の斜視図である。すなわち、上下左右フランジ先端の 外方４箇所に、それぞれＹ軸方向の深さｈとＸ軸方向の幅Ｗを直線状に面取りし た、いわゆる開先１３を付与したフランジ外面に凹凸３を有する開先付きＨ形鋼 である。

【００１１】 開先１３はＨ形鋼を複数個並列した上下面の溶接を行う場合には、Ｈ形鋼上下 左右フランジ先端の外方４箇所に開先１３を付与し、上面のみ溶接を行う場合に はＨ形鋼上下左右フランジ先端の外方２箇所に開先１３を付与すればよい。しか し、上面のみ溶接を行う場合においてもＨ形鋼上下左右フランジ先端の外方４箇 所に開先１３を付与することによって、生産工場での受入れ・積み卸および加工 ・組立等で上面フランジ開先付与部が一定でないときも開先付与部が必ず上面に くることになり開先部の溶接をすることができる。

【００１２】 上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与しフランジ外面に凹凸を有するフランジ 先端開先付きＨ型鋼を主要構成部材として図２に示すようにこのＨ形鋼を複数個 並列して上面フランジ先端部あるいは上下面フランジ先端部を長さ方向に連続的 に開先溶接１４をしてパネル状覆工板を製作する。このとき開先１３の寸法であ る開先深さｈと開先幅ｗは無限に選択できるものでなく、溶接技術上、利用技術 上限定された範囲がある。

【００１３】 通常、覆工板の製作作業は工業生産のため、溶接条件を一定にして行うのが普 通であることから、図３はこの溶接条件と同じで且つ一定にした場合の、開先の 寸法を変化させたときの開先面積Ｓと、溶接後の溶接ビードの余盛り高さｅとの 関係を現場実験により求めたものである。なおこの実験に用いたＨ形鋼の寸法は 図１に示す、ウェブ高さ１９０（Ｈ）×フランジ幅１９７（Ｂ）×ウェブ厚５（ ｔ₁ ）×フランジ凹部厚７（ｔ₂ ）×フランジ凸部厚９（ｔ₃ ）ｍｍのもので、 通常覆工板を製作する主要サイズのものである。また、開先等の溶接は工業的に は一般的で製作コストの低い、自動炭酸ガスアーク溶接法である。図４は適正な 溶接ビード形状を示し、また図３の余盛り高さｅと開先面積Ｓの記号説明図でも あり、開先面積Ｓは開先深さｈ×開先幅ｗで表され、溶接ビードの余盛り高さｅ の指標となる。図３においてａ点は現状の開先のない（開先面積ゼロ）余盛り高 さｅを示し、ｅ＝２．４ｍｍである。余盛り高さは、開先面積が大きくなるに従 って小さくなる。

【００１４】 図中、１６の垂直線は開先面積Ｓが４．０ｍｍ² の線であるが、利用技術上の 下限線で余盛り高さｅはｂ点で示し、ｅ＝１．６ｍｍである。この理由は被覆材 を施した覆工板を製作して現場敷設を行なった後、図１０に示す長さ方向連続溶 接部６が目標寿命年月を経過して、クラック１２の発生有無の限界である知見か ら設定したものである。一方垂直線１７は開先面積Ｓ＝１４ｍｍ² の線であるが 溶接技術上の上限線で、余盛り高さｅはｃ点で示しｅ＝−０．２ｍｍである。そ の理由を以下に説明する。

【００１５】 図７は溶接部の溶接ビードの状況を示したものであるが、（イ）は開先面積Ｓ が大きい場合、長さ方向にビードの溶着量不足による波打ち状のバラツキ２２が 発生して、溶接部の強度を低下させる。酷い場合は溶融金属が下へ流れ落ちる、 溶け落ち２３が発生する。また（ロ）も同様、開先面積Ｓが大きい場合で溶接ビ ード端部が開先に充満しない、一見溶着量不足となり端部に凹み状２４が発生し て、この部分が応力集中発生の原因となり溶接部の強度を低下させる。

【００１６】 一方直線２０は開先深さｈが最小値１．２ｍｍの場合の開先面積Ｓに対する開 先幅ｗを表したもので、これもｗ＝Ｓ／ｈで求められるのでｗの最大値はｊ点の １１．６７ｍｍ、最小値はｋ点の３．３３ｍｍとなる。しかし開先面積Ｓの大き い側のｗは最大で１１．６７ｍｍ（ｊ点）と大きすぎて、図６の（ニ）に示すよ うに、（ロ）と似たような現象で溶接ビード端部が開先に充満しない、一見溶着 量不足となり、端部に凹み状２４が発生することと、溶接ビード端部が開先に充 満しない分、余盛り高さｅが大きくなると言う問題が生じるためで、追加実験に よりｈ＝１．２ｍｍに対する、上記問題が発生しないｗの最大値を６ｍｍに補正 設定したものであり、その点はｌで示される。このｌ点とｄ点を結んだのが直線 ２１であり、ｌ〜ｄ間は開先深さｈの変化域になる。なお、この開先深さｈ＝１ ．２ｍｍを最大値とする理由は前述、図６の（ニ）の説明とおなじである。

【００１７】 以上のことから、図５に示す適正開先面積Ｓに対する、開先幅ｗと開先深さｈ の関係において、適正な開先寸法およびｈは、点ｄ、点ｇ、点ｉ、点ｋ、点ｌに 囲まれた領域で示すことができる。

【００１８】 図６は、図５の適正な開先寸法である開先深さｈ、および開先幅ｗの関係の範 囲を開先面積Ｓを除いて分かりやすく表現したものである。図中のｄ点、ｇ点、 ｉ点、ｋ点、ｌ点は図４の同記号に対応するもので、ｄ点、ｇ点、ｉ点、ｋ点、 ｌ点に囲まれた領域が適正な開先深さｈ、および開先幅ｗの寸法範囲であること を示し、各点の数値は次の通りである。すなわちｄ点はｈ＝３．２ｍｍ，ｗ＝４ ．３８ｍｍ、ｇ点はｈ＝３．２ｍｍ，ｗ＝１．７ｍｍ、ｉ点はｈ＝２．３５ｍｍ ，ｗ＝１．７ｍｍ、ｋ点はｈ＝１．２ｍｍ，ｗ＝３．３３ｍｍ、ｌ点はｈ＝１． ２２ｍｍ，ｗ＝６．０ｍｍである。

【００１９】 上下左右、あるいは上面左右のフランジ先端外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与しフランジ外面に凹凸を有するフランジ 先端開先付きＨ型鋼では開先の寸法を変化させたときの開先面積Ｓと溶接後の溶 接ビード余盛り高さｅとの関係を生産工場の実験により求め開先面積Ｓは開先深 さｈ×開先幅ｗで表され溶接ビードの余盛り高さｅの指標となる関係式が確認さ れている。

【００２０】 ここにおいて、溶接ビードの余盛り高さｅは利用技術上の上限線の溶接余盛り 高さ１．６ｍｍが製品としての適応上限範囲である。なお、上限線の溶接余盛り 高さ１．６ｍｍは樹脂コーティング付き覆工板において溶接ビード部コーティン グ材のクラック発生防止のための最大値である知見によっている。

【００２１】 この溶接余盛り高さｅの適応範囲となる開先深さｈと開先幅ｗを選定してフラ ンジ先端に開先付与したフランジ外面に凹凸を有するＨ形鋼を複数個並列し、開 先溶接接合１４を行った覆工板表面にコーティング材を施した場合には、膜厚ｍ が大きく確保され車両通行の衝撃に対する抵抗力が高くなりコーティング材のク ラック発生防止効果及び膜厚ｍが大きくなることにより雨水の透過抵抗も大きく なりコーティング材１０とＨ形鋼５の表層部境界面での剥離防止効果が大きい。 ここにコーティング材としては、例えばアクリル樹脂とセラミック等の特殊骨材 と混練したコーティング材がある。

【００２２】 また、開先溶接接合１４を行った覆工板表面にコーティング材を施さない場合 には、開先溶接接合１４を行った覆工板表面は溶接余盛り高さｅが従来のものよ り小さいため自転車・自動二輪車や走行中のタイヤのスリップ現象、歩行者の足 元の引っ掛かり等の通行上の問題点を解消させることができる。

【００２３】 なお、Ｈ形鋼フランジ外面の凹凸はコーティング材１０とＨ形鋼５の表層部境 界面での剥離防止効果の役割が高く、開先溶接接合１４による溶接余盛り高さｅ を小さくしクラック及び剥離防止効果と併合してコーティング材付き覆工板の寿 命向上の役割効果が高い。また、溶接余盛り高さｅの適応範囲となる開先深さｈ と開先幅ｗは開先深さｈは最大３．２ｍｍ〜最小１．２ｍｍ、開先幅ｗは最大６ ．０ｍｍ〜最小１．７ｍｍ及び部分的補正を加えたものとなっている。

【００２４】

【実施例】

次に本考案を図１に圧延により試作した上下左右、あるいは上面左右のフラン ジ先端外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌの直線状面取りを付与 しフランジ外面に凹凸を有するフランジ先端開先付きＨ型鋼を用いて鋼製覆工板 および樹脂コーティング材付き鋼製覆工板を試作して路面に敷設した例の結果に ついて説明する。覆工板の主要構成部材となるＨ形鋼のサイズは、ウェブ高さ１ ９０（Ｈ）×フランジ幅１９７（Ｂ）×ウェブ厚５（ｔ₁ ）×フランジ凹部厚７ （ｔ₂ ）×フランジ凸部厚２ｍｍのもので、フランジ先端外方に開先深さ２．５ （ｈ）、開先幅３．０（ｗ）ｍｍの開先を付与したものを、図２に示す覆工板で 上面にコーティング材１０を施したものと、コーティング材１０を施さない２種 類の覆工板を製作した。図８に示す上面フランジ先端部の長さ方向の連続溶接は 自動炭酸ガス溶接法で通常製作している溶接条件でおこなった。

【００２５】 この結果、覆工板製作後の溶接余盛り高さｅは、開先のない場合の２．７ｍｍ に対し１．２ｍｍと減少し溶接欠陥のない良好な覆工板が得られた。また、この 覆工板を実際に路面に敷設試験を行ったところ、コーティング材を施したものに ついては上面フランジ先端部の長さ方向の連続溶接部で、コーティング材のクラ ックや剥離現象も発生しない良好な結果が得られた。コーティング材を施さない ものについては、自転車や自動二輪車の走行中タイヤのスリップ現象や歩行者の 足元の引っ掛かり等もなく良好であった。

【００２６】

【考案の効果】

本考案より、フランジ外面に凹凸を有するＨ形鋼フランジ先端部の外方に適正 な開先を付与することにより、覆工板表面にコーティング材を施す場合は製作コ ストをアップさせずに、コーティング材のクラック・剥離現象をなくして覆工板 の寿命を向上させることが可能となる。また、覆工板にコーティング材を施さな い場合においても溶接余盛り高さｅが小さいことから、自転車・自動二輪車のス リップ現象等を防止し通行上の安全を確保することが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】フランジ外面に凹凸を有する開先付きＨ形鋼の
斜視図。

【図２】本考案の開先溶接型鋼製覆工板の斜視図。

【図３】本考案に用いられる開先付きＨ型鋼の開先面積
と余盛り高さの関係における、開先面積の範囲の説明グ
ラフ。

【図４】図３を説明する、適切な溶接ビード形状の記号
説明図。

【図５】図３の開先面積の範囲をベースとした、開先面
積に対する開先深さと開先幅の適正範囲の説明グラフ。

【図６】本考案に用いられる開先付きＨ型鋼の適正な開
先深さと開先幅の関係を示すグラフ。

【図７】（イ）、（ロ）、（ハ）、（ニ）は図３、図
５、図６の適正範囲外での、溶接上の不具合説明図。

【図８】（イ）は図２の断面図、（ロ）はＢ部拡大断面
図。

【図９】従来の覆工板に用いられていたフランジ外面に
凹凸を有するＨ形鋼の斜視図。

【図１０】従来の鋼製覆工板の斜視図。

【図１１】（イ）は図１０の断面図、（ロ）はコーティ
ング材にクラックが発生した状態を示す断面図、（ハ）
はＡ部拡大断面図。

【符号の説明】

１…上フランジ ２…下フランジ ３…フランジ外面の凹凸 ４…フランジ端
面 ５…Ｈ形鋼 ６…突合わせ溶
接部 ７…スチフナー ８…側板 ９…覆板 １０…コーティ
ング材 １１…溶接部（ビード） １２…クラック １３…開先 １４…開先溶接
部 １５…開先付きＨ形鋼 １６…開先き面
積Ｓの下限線 １７…開先き面積Ｓの上限線 １８…開先き深
さｈの最大の直線 １９…開先き幅ｗの下限線 ２０…開先き深
さｈの最小の直線 ２１…開先き幅ｗの上限線 ２２…ビードの溶着不足による波打ち状のバラツキ ２３…溶け落ち ２４…溶接ビー
ド端部の凹み状 ２５…溶接ビードの未充填

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 麻原靖三 市川市千鳥５−11 産業振興株式会社加工 製品センター内

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 上下左右、あるいは上面左右のフランジ
   先端外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌ
   の直線状面取りを付与したフランジ外面に凹凸を有する
   フランジ先端開先付きＨ型鋼をＩ状に複数個並列した状
   態で、開先を付与した接合面の溶接接合部を有すること
   を特徴とする開先溶接型鋼製覆工板。
2. 【請求項２】 上下左右、あるいは上面左右のフランジ
   先端外方向に、図６に示す寸法範囲ｄ，ｇ，ｉ，ｋ，ｌ
   の直線状面取りを付与したフランジ外面に凹凸を有する
   フランジ先端開先付きＨ型鋼をＩ状に複数個並列した状
   態で、開先を付与した接合面の溶接接合を有する覆工板
   の上面に被覆材層を有することを特徴とする開先溶接型
   コーティング材付き鋼製覆工板。