WO2013008899A1 - 覆工板 - Google Patents

Abstract

土木建設分野等で用いられる、Ｈ形鋼を連結して構成された覆工板を提供する。断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向を揃えて連結した覆工板であって、前記Ｈ形鋼はフランジ外面に縞状突起が一方向に形成され、必要に応じて、長手方向に縞状突起が形成されているもののみで構成され、あるいはまた、フランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に長手方向と直角方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とが交互に連結する等して構成される。

Description

覆工板

　本発明は、主に、土木建設分野で用いられる、Ｈ形鋼を連結して構成された覆工板に関するものである。

　覆工板は、市街地等の地下工事の際、工事空間上方での交通を確保するための架設地盤、架設床等を構築する際に用いられる。図１０はその一例を示し、図示した覆工板は、Ｈ形鋼１を複数本並列に配置してフランジ端部４を溶接し、側板３を付けて、厚みを備えた平面長方形に構成され、横リブ１３により補強されている。
　一般的に覆工板の機能として、（１）車両通行に対する耐荷力、耐久性、（２）車両のタイヤを通じて推進力を生むための表面摩擦抵抗、（３）車両通行時の騒音・振動の低減が要求され、上記（１）の機能を満足させるため、鋼性覆工板では、部材として使用するＨ形鋼のサイズや溶接部の仕様、側板や横リブのサイズが決定されている。
　特許文献１には、覆工板を構成するＨ形鋼のフランジ部外面に突起形状を設けて、その裏面には内部に気泡を有するゴム材などの防振機能および吸音機能をもたせた裏面材を取り付けた、上記（２）、（３）の機能を満足させる覆工板が記載されている。Ｈ形鋼のフランジ部外面の突起２１の形状は、図９に示すように、Ｈ形鋼長手方向およびＨ形鋼長手直角方向の格子状の形状となっている。軌道のある鉄道などと異なり、自動車があらゆる方向に進むことを想定しなくてはいけないため、突起形状は、全方向にすべり摩擦抵抗が効くように設定されている。

特開平７−２４７５０６号公報 特開昭６２−１０７８０２号公報

　ところで、降雨時のすべり摩擦抵抗性能向上や騒音・振動対策の要求レベルの高まりから、表面突起の上に、樹脂系材やアスファルト材などにより表面コーティングを行うことが多くなっている。
　図９に示した格子状の突起形状は、表面コーティングの定着にも重要な役割を果たしていると思われるが、元来、直接露出を前提として設定されたものであり、表面コーティングを適用することを想定して決定されたものではない。従来技術に係る格子状の突起形状は、２方向に突起が形成されるため、少なくとも２種類の圧延ロールが必要であり、従って圧延パス数も２回以上が必要であった。（図８）
　そこで、本発明は、表面コーティングの定着性を向上させ、かつ加工コストが従来よりも低減された外面突起形状を有する覆工板を提供することを目的とする。

　本発明の課題は、以下の手段で達成可能である。
１．断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、前記Ｈ形鋼はフランジ外面に縞状突起が一方向に形成されていることを特徴とする覆工板。
２．断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、前記Ｈ形鋼はフランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されていることを特徴とする覆工板。
３．断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に長手方向と直角方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
４．断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
５．断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向と直角方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
６．Ｈ形鋼のフランジ外面における縞状突起が、突起高さ１．０ｍｍ以上で、突起高さと突起間隔の比が０．０７以上、０．２以下であることを特徴とする１乃至５のいずれか一つに記載の覆工板。

　本発明によれば、Ｈ形鋼のフランジ外面に格子状の突起を加工する場合に比べて、突起形成に要する加工コストが削減できるので、表面コーティングの定着性が格子状の突起形状の場合と同等以上で安価な覆工板が得られ、産業上極めて有用である。

図１は、本発明の一実施例に係る覆工板を説明する斜め上方俯瞰外観図である。 図２は、図１に示した覆工板に使用するＨ形鋼を説明する斜め上方俯瞰外観図である。 図３は、縞状突起を説明する図である。 図４は、本発明の他の実施例に係る覆工板を説明する斜め上方俯瞰外観図である。 図５は、実施例に用いた試験体を説明する図である。 図６は、水平せん断荷重と押し抜きすべり量の関係を示す図である。 図７は、突起高さｈと突起間隔Ｐの比ｈ／Ｐと最大水平せん断荷重との関係を示す図である。 図８は、格子状の突起形状の加工方法を説明する図である。 図９は、格子状の突起形状を説明する図である。 図１０は、覆工板を説明する図である。 図１１は、本発明の他の実施例に係る覆工板を説明する斜め上方俯瞰外観図である。 図１２は、本発明の他の実施例に係る覆工板を説明する斜め上方俯瞰外観図である。

　本発明に係る覆工板は、フランジ外面に縞状突起が一方向に形成されているＨ形鋼を用いることを特徴とする。以下、図面を用いて本発明を詳細に説明する。
　図１は、本発明の一実施例に係る覆工板を説明する図、図２は、図１に示した覆工板に使用するＨ形鋼を説明する図で、いずれも斜め上方から俯瞰した外観図を示す。
　覆工板は、断面形状が同じ複数本のＨ形鋼１をフランジ外面１１の高さと長手方向とを揃えて、隣接するフランジの端部４同士を突き合わせ溶接して構成されている。覆工板の端部となるＨ形鋼１は、覆工板の側面となる側の上下のフランジ間に側板（板状部材）３を取り付けている。Ｈ形鋼１は、長手方向を圧延方向とし、Ｈ形鋼１のフランジ外面１１は、長手方向に、複数本の突起２１が等間隔に加工された、縞状突起を有している。
　図３は、縞状突起を説明する図で、縞状の突起２１は、表面コーティングの定着性を確保し、車両の走行のために必要な作用摩擦力が得られるように、突起高さｈと突起間隔Ｐとの比ｈ／Ｐを規定する。
　道路橋示方書で用いられるＴ活荷重（大型車両輪荷重）から算定される作用摩擦力（せん断荷重）は、以下の如く、試験体幅換算で４５ｋＮ（Ｔ活荷重による発生摩擦力水準（４５ｋＮ）と言う場合がある。）である。本発明では、上記の作用摩擦力水準に対して、長期供用時の安全率２倍程度を考慮した９０ｋＮ程度以上のせん断荷重に対して、覆工板表面コーティングの定着性が確保できることを、性能目標としている。
　・輪荷重（Ｔ活荷重）　１００ｋＮ（一輪あたり）
　・衝撃時荷重　１００ｋＮ×１．４＝１４０ｋＮ
　乾燥路面（アスファルト）における摩擦係数
　μ＝０．８程度
　・作用摩擦力＝１４０ｋＮ×０．８＝１１２ｋＮ　（一輪あたり）
　・試験体幅換算では４５ｋＮ
　試験体幅（２００ｍｍ）／タイヤ幅（５００ｍｍ）×１１２＝４５ｋＮ
　表１に突起高さｈおよび突起間隔Ｐが表面コーティングの定着強度に及ぼす影響を調査した結果を示す。試験体は、縞状突起付きＨ形鋼（突起の高さは０~２．５ｍｍ、突起間隔は１０ｍｍ、０≦ｈ／Ｐ≦０．２５）から長さ２００ｍｍを切り出し、表面部分をコーティングした。
　各試験体に載荷冶具を反応アクリル系の強力な接着剤（引張りせん断強度２４Ｎ／ｍｍ^２以上）で取り付けた後、鉛直方向を拘束した状態で、表面コーティング定着部を水平に押し抜き、水平せん断荷重を求めた。

　図７に突起高さｈと突起間隔Ｐとの比ｈ／Ｐ、及び、最大水平せん断荷重の関係を示す。ｈ／Ｐが０．０７より小さいと、突起による支圧効果が十分でなく、表面コーティングが滑って十分な定着が得られない。その結果、目標性能となる９０ｋＮ程度以上のせん断耐力に到達していない。
　一方、ｈ／Ｐが０．２を超えると、表面コーティング自体のせん断破壊が生じ、定着強度は高まらないため、０．０７≦ｈ／Ｐ≦０．２とした。表面コーティングの定着性を確保するため、なお、表面コーティング取付け作業時に塵埃等が表面付着しても性能が著しく低下しないように、突起高さｈは、１．０ｍｍ以上とする。
　Ｈ形鋼において縞状突起を加工するフランジ外面は、覆工板で表面コーティングを必要とする板面に応じて両面または片面とする。Ｈ形鋼１のフランジ外面１１に、長手方向に、複数本の突起２１を等間隔に配置した縞状突起は、熱間圧延においてロール円周方向に等間隔に溝を設けた竪ロール（例えば、図８のＵ２竪ロール）を用いて加工する。
　本発明に係る覆工板は、Ｈ形鋼のフランジ外面における突起形状をＨ形鋼長手方向に縞状の一方向突起としたもので、従来の格子状の突起形状に比べて、突起形成に要する加工コストを削減することが可能である。
　現在最も安価な突起形成方法は、Ｈ形鋼の圧延成形時に、同時に突起を形成する方法である（特許文献２）。本発明では、突起形状を一方向突起としたことで、１種類の圧延ロールと１回の圧延パス数で突起形成が可能となり、Ｈ形鋼の製造加工コストとしては１０％程度削減可能となる。
　また、突起形状を縞状の一方向突起としたことで、従来突起形状（格子状）に比べて突起の欠損部分が少なく、突起（鋼材）と表面コーティング材の接触面が増し、表面コーティングの定着性が向上する。
　本発明に係る覆工板は、車両の通行する方向と縞状突起の方向とが平行となるように設置しても優れた水平せん断荷重が得られる。しかし、悪条件下にあっては直交するように設置することがより好ましい。
　図４に、フランジ外面にＨ形鋼長手方向の縞状突起を有するＨ形鋼とフランジ外面にＨ形鋼長手直行方向の縞状突起を有するＨ形鋼を交互に並べた覆工板の斜め上方外観図を示す。各Ｈ形鋼における突起高さｈは、１．０ｍｍ以上、０．０７≦ｈ／Ｐ≦０．２とする。
　図示した覆工板は、車両の通行する方向がどのようであっても優れた水平せん断荷重が得られるので、交差点などに好適である。ここで、図示した覆工板を形成するには、２種類のＨ形鋼を必要とする。しかし、上述したように各Ｈ形鋼の加工コストが従来突起形状（格子状）に比べて安いため、覆工板としては従来突起形状（格子状）のものと略同等のコストで製造可能である。
　図１１に、フランジ外面にＨ形鋼長手方向の縞状突起を有するＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とを交互に並べた覆工板の斜め上方外観図を示す。突起を有するＨ形鋼における突起高さｈは、１．０ｍｍ以上、０．０７≦ｈ／Ｐ≦０．２とする。突起のないＨ形鋼を部分的に使用することで、さらにコスト低減が可能である。樹脂系材やアスファルト材などの表面コーティングは、弾性に富む材料であるため、覆工板表面に部分的に突起があれば、ひび割れや破断を生じることなく定着力が伝達することから、このような構造も可能である。
　図１２に、フランジ外面にＨ形鋼長手直行方向の縞状突起を有するＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とを交互に並べた覆工板の斜め上方外観図を示す。突起を有するＨ形鋼における突起高さｈは、１．０ｍｍ以上、０．０７≦ｈ／Ｐ≦０．２とする。突起のないＨ形鋼を部分的に使用することで、さらにコスト低減が可能である。樹脂系材やアスファルト材などの表面コーティングは、弾性に富む材料であるため、覆工板表面に部分的に突起があれば、ひび割れや破断を生じることなく定着力が伝達することから、このような構造も可能である。
　なお、これまでの図には覆工板の上下両面ともに突起を有する構造を示したが、車両通行面となる覆工板の上面のみに突起を有する構造としてもよい。

　フランジ外面の加工状況が異なるＨ形鋼を用いて、表面コーティングの定着強度を確認する試験を行った。図５に試験体を示す。従来技術に係る突起形状（格子状突起）の試験体、本発明に係る形状（縞状突起）の試験体、および参考として突起なしの試験体を用いた。
　各試験体は、各形状の突起付きＨ形鋼から長さ２００ｍｍを切り出し、表面部分をコーティングした。各試験体に載荷冶具を反応アクリル系の強力な接着剤（引張りせん断強度２４Ｎ／ｍｍ^２以上）で取り付けた後、鉛直方向を拘束した状態で、表面コーティング定着部を水平に押し抜く方法で試験を実施した。突起の高さは、格子状突起、縞状突起共に１．０ｍｍとし、突起間隔は格子状突起、縞状突起共に１０ｍｍとした。
　図６に水平せん断荷重と押し抜きすべり量の関係を示す。表面コーティング部の最大せん断荷重は本発明形状（縞状突起）と従来突起形状（格子状突起）は同程度であった。しかし、初期せん断剛性（最大せん断荷重が得られるすべり量で表す）は、本発明に係る形状（縞状突起）が従来技術に係る突起形状（格子状突起）を大きく上回り、本発明に係る形状では、表面コーティング部とＨ形鋼との大きなすべりが発生せず、従来技術に係る突起形状の場合に比べて、表面コーティングの定着性が高まることが確認できた。
　なお、突起を有する試験体（本発明に係る形状（縞状突起）および従来技術に係る突起形状（格子状突起））の場合、いずれもＴ活荷重による発生摩擦力水準（４５ｋＮ）を２．５倍程度上回っているのに対し、突起なしの試験体ではＴ活荷重による発生摩擦力水準（４５ｋＮ）を下回っており、定着強度不足であった。

　１　Ｈ形鋼
　２　格子状突起
　３　側板
　４　端部
　５　突起なしＨ形鋼
　１１フランジ外面
　１３　横リブ
　２１　突起

Claims (6)

1. 　断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、前記Ｈ形鋼はフランジ外面に縞状突起が一方向に形成されていることを特徴とする覆工板。
2. 　断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、前記Ｈ形鋼はフランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されていることを特徴とする覆工板。
3. 　断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に長手方向と直角方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
4. 　断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
5. 　断面形状が同じ複数本のＨ形鋼をフランジ外面の高さと長手方向とを揃えて連結した覆工板であって、フランジ外面に長手方向と直角方向に縞状突起が形成されたＨ形鋼とフランジ外面に突起のないＨ形鋼とが交互に連結されていることを特徴とする覆工板。
6. 　Ｈ形鋼のフランジ外面における縞状突起が、突起高さ１．０ｍｍ以上で、突起高さと突起間隔との比が０．０７以上、０．２以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の覆工板。

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