(57)【要約】【課題】他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制すること。【解決手段】デッキプレート１と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブ２と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに閉断面リブ２を挿通して溶接される横リブ３とを有する鋼床版において、閉断面リブ２内にのみ少なくとも横リブ３との交差部を含み橋軸方向に延在するようにデッキプレート１の下面に接合されて閉断面リブ２に非接触で配置される補強部材５を備える。【選択図】図３
2014092000.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デッキプレートと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに前記閉断面リブを挿通して溶接される横リブとを有する鋼床版において、
前記閉断面リブ内にのみ少なくとも前記閉断面リブと前記横リブとの交差部を含み橋軸方向に延在するように前記デッキプレートの下面に接合されて前記閉断面リブに非接触で配置される補強部材を備えることを特徴とする鋼床版。
【請求項２】
前記補強部材が前記デッキプレートの下面に溶接されることを特徴とする請求項１に記載の鋼床版。
【請求項３】
前記補強部材が前記横リブの位置を起点として橋軸方向両側に少なくとも１００［ｍｍ］の範囲に配置されることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼床版。
【請求項４】
前記デッキプレートの厚さをｔ［ｍｍ］として前記補強部材を用いる場合の前記交差部での前記閉断面リブ内における前記デッキプレートの鉛直方向の最大変形量をｐとし、前記デッキプレートの厚さをｔ＋１［ｍｍ］として前記補強部材を用いない場合の前記交差部での前記閉断面リブ内における前記デッキプレートの鉛直方向の最大変形量をｑとしたとき、前記補強部材がｐ≦ｑの関係を満たす剛性を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１つに記載の鋼床版。
【請求項５】
前記補強部材が橋軸方向の端部に向けて断面積が漸次小さく形成されることを特徴とする請求項１〜４の何れか１つに記載の鋼床版。
【請求項６】
デッキプレートと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに前記閉断面リブを挿通して溶接される横リブとを有する鋼床版を含む橋梁において、
前記鋼床版に、請求項１〜５の何れか１つに記載の補強部材を備えることを特徴とする橋梁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、閉断面リブを有する鋼床版および橋梁に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の床組構造として、鋼床版がある。鋼床版は軽量であることや、工場にて予め製作したものを現場で接合することができるため、施工工期を短縮化することが可能であるという特長がある。この鋼床版の多くは、比較的剛性が高い閉断面の縦リブ（例えば、Ｕリブ）が用いられている。閉断面リブは、その開口側の両端部がデッキプレートの下面に溶接により固定されている。また、閉断面リブは、橋軸方向に所定間隔をおいて配置される横リブの切欠部に挿通され、当該切欠部の縁に溶接により固定されている。横リブは、その上端がデッキプレートの下面に溶接により固定されている。
【０００３】
このような鋼床版において、デッキプレート上を通過する車両の輪荷重による疲労き裂の発生が報告されている（例えば、非特許文献１、２参照）。
【０００４】
このような疲労き裂の事象に対して、様々な対策が行われている。新設の鋼床版においては、例えば、非特許文献１のｐ．２９５〜２９６に記載のように、デッキプレートの厚さを増加させる。また、例えば、非特許文献２のｐ．６３に記載のように、鋼繊維補強コンクリート舗装（ＳＦＲＣ舗装）を採用する。これらの対策は効果的である反面、鋼床版の重量が増したり、施工費用が嵩んだりするなどの問題がある。
【０００５】
一方、既設の鋼床版においては、例えば、特許文献１に記載のように、デッキプレートの下面の隣接する閉断面リブ（Ｕリブ）間に、閉断面リブと平行に補強リブを設ける。さらに、特許文献１に記載の補強では、補強リブが面外方向に変位するのを拘束手段により防ぐ。また、例えば、特許文献２、非特許文献４、５に記載のように、閉断面リブの一部を切除して鋼床版を補強する。具体的に、特許文献２に記載の補強は、閉断面リブの一部を切除した部分のデッキプレートの下面、および当該閉断面リブの側部となる閉断面リブ間のデッキプレートの下面に設ける複数の開断面リブ（Ｔリブ）を、連結材によって互いに連結するとともに、デッキプレートを挟むようにして、デッキプレートの上面に設置された平鋼板にボルトで固定し、かつ開断面リブを横リブに固定する。また、非特許文献４、５に記載の補強は、閉断面リブの一部を切除して開断面化した部分およびその近傍のデッキプレートの下面、および当該閉断面リブの側部となる閉断面リブ間のデッキプレートの下面に設ける複数のＣＴ形鋼を、デッキプレートを挟むようにして、デッキプレートの上面に設置された平鋼板に高力ボルトで固定し、閉断面リブの一部を切除した部分を塞ぐ部材を添付板により高力ボルトで固定し、かつ閉断面リブとデッキプレートとの溶接部分を覆うＲ部補強部材をＣＴ形鋼および添付板とともに高力ボルトで固定する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】社団法人日本道路協会  「道路橋示方書・同解説II鋼橋編」、２０１２年３月、ｐ．２９５〜２９６
【非特許文献２】「鋼構造シリーズ１９  鋼床版の疲労  ２０１０改訂版」、公益社団法人土木学会、２０１０年１２月、第３章  鋼床版の疲労損傷  ｐ．６３〜６８
【非特許文献３】三木  千壽  外３名  「鋼床版箱桁橋のデッキプレート近傍に発生した疲労損傷の原因」、公益社団法人土木学会、土木学会論文集Ｎｏ．７８０／Ｉ−７０、２００５年１月、ｐ．５７〜６９
【非特許文献４】川端  篤敬  外８名  「鋼床版橋梁のデッキプレート増厚による疲労耐久性の向上」、一般社団法人日本橋梁建設協会、橋梁技術発表会資料、２０１０年、ｐ．５−１〜５−１２
【非特許文献５】木下  広志  外４名  「Ｕリブ雨樋型カットによる鋼床版疲労損傷に対する補強方法の提案」、公益社団法人土木学会、第６１回年次学術講演会資料、２００６年９月、ｐ．１０９９〜１１００
【非特許文献６】木下  広志  外５名  「Ｕリブ雨樋型カット工法による鋼床版疲労損傷部の補強効果確認試験報告」、公益社団法人土木学会、第６２回年次学術講演会資料、２００７年９月、ｐ．３３〜３４
【特許文献１】特開２００６−７７５２３号公報
【特許文献２】特開２００７−３２０５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
閉断面リブをデッキプレートに溶接する溶接部は、閉断面リブ外側からの片面溶接となるため、デッキプレート上を通過する車両の輪荷重によりデッキプレートと閉断面リブとが相互変形するとき、溶接ルート部（デッキプレート母材および閉断面リブ母材に溶け込んだ溶接金属の最深部のうち、デッキプレート下面と閉断面リブ上端部の境界に位置する部分）を開閉する力の繰り返し作用が生じやすい。このため、前記溶接ルート部を起点にデッキプレートの上面に向かって進展し、デッキプレートを貫通する疲労き裂（以下、デッキ貫通き裂という）が発生する場合がある。ところで、非特許文献３において、縦リブと横リブの交差部における縦リブとデッキプレート間の縦方向溶接の溶接ルート部に発生する応力は、支間中央部のそれに比べて高く、交差部からの疲労亀裂の発生の可能性がより高いことが明らかである。また、図−２４に示す交差部の変形図と供に考察すると、これは横リブ交差部では縦リブが拘束されているため、デッキプレートのたわみに対して縦リブ自体が変形できず、その変形が溶接部に集中してしまうことが原因であると考えられる。と記載されている（非特許文献３  ｐ．６５参照）。また、その対策について、縦リブの変形を拘束することは溶接部に変形を集中させてしまうため、デッキプレートのたわみを低減することが補強方法として効果的であると考えられる。と記載されている（非特許文献３  ｐ．６８参照）。
【０００８】
デッキ貫通き裂の予防対策として、新設の鋼床版では、大型自動車の輪荷重が常時載荷される位置直下においては、デッキプレートの板厚を従来の１２［ｍｍ］以上に対して１６［ｍｍ］以上とすることが規定されている（非特許文献１  ｐ．２９５〜２９６参照）。しかし、非特許文献４のｐ．５−６〜５−７に記載されている、交差部のデッキ貫通き裂に対するデッキ増厚効果によれば、小型試験体による疲労試験にて、デッキプレート厚を１２［ｍｍ］から１６［ｍｍ］に増厚することで、き裂が発生してからデッキプレートを貫通するまでの寿命が大幅に延びることが確認されているが、き裂発生までの寿命については増厚前後で顕著な差が見られない。そのため、交差部については、前記のデッキプレート増厚のみで、き裂の発生原因となる溶接ルート部の応力集中が十分に低減されているとはいえない。
【０００９】
一方、上述した特許文献１に記載の補強は、閉断面リブ間に補強リブを設けており、閉断面リブの両ウェブ間でデッキプレートのたわみを抑制する対策が施されていないため、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂を抑制する効果は小さい。しかも、特許文献１に記載の補強は、補強リブが面外方向に変位するのを拘束手段により防ぐことが示されているが、補強リブを拘束すると、補強リブにかかる応力が他所に伝わって集中する場合、当該他所が破損するおそれがある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の補強は、一部を切除した閉断面リブ内に開断面リブやＣＴ形鋼を設けているが、閉断面リブの切除箇所は横リブ間であり、閉断面リブと横リブとの交差部にＣＴ形鋼が設けられていることは示されていない。このため、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂を抑制する効果は小さい。一方、非特許文献５、６に記載の補強は、一部を切除した閉断面リブ内からＣＴ形鋼を挿入し、閉断面リブと横リブとの交差部を跨ぐ範囲にもＣＴ形鋼を設けているが、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂を抑制する効果について検証されていない。しかも、特許文献２、非特許文献５、６に記載の補強は、開断面リブやＣＴ形鋼を設けるため、デッキプレートを挟むようにして、デッキプレートの上面に設置された平鋼板にボルトで固定しており、その部分だけ剛性がより高くなる。このため、補強を行う部分と補強を行わない部分との剛性差が大きくなり、その境に応力集中が発生して、き裂が発生するおそれがある。すなわち、開断面リブやＣＴ形鋼と、平鋼板との個々の寄与について検証されていない。さらに、特許文献２、非特許文献５、６に記載の補強は、一部を切除した閉断面リブの側部となる閉断面リブ間のデッキプレートの下面にも開断面リブやＣＴ形鋼を設けるため、前記剛性差がより大きくなる。ここでも、閉断面リブ内と閉断面リブ間との開断面リブやＣＴ形鋼の個々の寄与について検証されていない。さらにまた、特許文献２に記載の補強は、閉断面リブの一部を切除した部分のデッキプレートの下面、および当該閉断面リブの側部となる閉断面リブ間のデッキプレートの下面に設ける複数の開断面リブ（Ｔリブ）を、連結材によって互いに連結しているが、特許文献１と同様に、開断面リブが拘束され、開断面リブにかかる応力が他の開断面リブや他所に伝わって集中する場合、当該他の開断面リブや他所が破損するおそれがある。
【００１１】
本発明は上述した課題を解決するものであり、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制することのできる鋼床版および橋梁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述の目的を達成するために、第１の発明の鋼床版は、デッキプレートと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに前記閉断面リブを挿通して溶接される横リブとを有する鋼床版において、前記閉断面リブ内にのみ少なくとも前記閉断面リブと前記横リブとの交差部を含み橋軸方向に延在するように前記デッキプレートの下面に接合されて前記閉断面リブに非接触で配置される補強部材を備えることを特徴とする。
【００１３】
この鋼床版によれば、デッキプレート上を通過する車両の輪荷重により、閉断面リブの両ウェブ間におけるデッキプレートが下方にたわむように変形しようとすることを補強部材により抑制する。このため、デッキプレートと閉断面リブとの溶接部に掛かる負荷を軽減し、デッキ貫通き裂の発生を抑制または防止することができる。しかも、この鋼床版によれば、補強部材が閉断面リブ内にのみに設けられているため、必要以上に剛性を高めることがなく、補強を行う部分と補強を行わない部分との剛性差が小さく、他の部分にき裂が発生する事態を防ぐことが可能になる。さらにこの鋼床版によれば、補強部材が閉断面リブに非接触で配置されているため、補強部材に掛かる応力が他所に伝わることがなく、当該他所が破損する事態を防ぐことができる。
【００１４】
また、第２の発明の鋼床版は、第１の発明において、前記補強部材が前記デッキプレートの下面に溶接されることを特徴とする。
【００１５】
この鋼床版によれば、補強部材を溶接によりデッキプレートに接合することで、デッキプレートの上面側に突出する部分が生じたり、デッキプレートの上面に鋼板などの別の補強部材を用いたりする必要がない。このため、デッキプレートの上面に敷設する舗装の厚さが変化する事態を防ぎ、舗装を平坦にすることができる。
【００１６】
また、第３の発明の鋼床版は、第１または第２の発明において、前記補強部材が前記横リブの位置を起点として橋軸方向両側に少なくとも１００［ｍｍ］の範囲に配置されることを特徴とする。
【００１７】
この鋼床版によれば、一般に用いられている厚さ１２［ｍｍ］のデッキプレートと比較して、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制できる程度に相当ひずみが抑制される。このため、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。
【００１８】
また、第４の発明の鋼床版は、第１〜第３の何れか１つの発明において、前記デッキプレートの厚さをｔ［ｍｍ］として前記補強部材を用いる場合の前記交差部での前記閉断面リブ内における前記デッキプレートの鉛直方向の最大変形量をｐとし、前記デッキプレートの厚さをｔ＋１［ｍｍ］として前記補強部材を用いない場合の前記交差部での前記閉断面リブ内における前記デッキプレートの鉛直方向の最大変形量をｑとしたとき、前記補強部材がｐ≦ｑの関係を満たす剛性を有することを特徴とする。
【００１９】
この鋼床版によれば、輪荷重が分散されて交差部に近接するデッキプレートの局部変位を抑えることができ、単にデッキプレートの厚さを増厚した場合と比較して使用鋼材量を少なく抑えることができる。
【００２０】
また、第５の発明の鋼床版は、第１〜第４の何れか１つの発明において、前記補強部材が橋軸方向の端部に向けて断面積が漸次小さく形成されることを特徴とする。
【００２１】
この鋼床版によれば、補強部材の端部の位置で剛性が急激に変化することがないため、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制する効果を顕著に得ることができる。
【００２２】
上述の目的を達成するために、第６の発明の橋梁は、デッキプレートと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブと、前記デッキプレートの下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに前記閉断面リブを挿通して溶接される横リブとを有する鋼床版を含む橋梁において、前記鋼床版に、第１〜第５の何れか１つの発明の補強部材を備えることを特徴とする。
【００２３】
この橋梁によれば、第１〜第５の何れか１つの鋼床版の効果を橋梁全体として得ることができる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブと横リブとの交差部でのデッキ貫通き裂の発生を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る鋼床版の外観斜視図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る鋼床版のデッキプレートを外した状態の斜視図である。
【図３】図３は、本発明の実施形態に係る鋼床版の一部横断面図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る鋼床版の一部縦断面図である。
【図５−１】図５−１は、補強部材のない交差部での鋼床版の作用を示す一部横断面図である。
【図５−２】図５−２は、補強部材のない交差部以外での鋼床版の作用を示す一部横断面図である。
【図５−３】図５−３は、図５−１の一部拡大図である。
【図６】図６は、補強部材のない鋼床版の作用を示す一部縦断面図である。
【図７】図７は、本発明の実施形態に係る鋼床版の作用を示す一部横断面図である。
【図８】図８は、本発明の実施形態に係る鋼床版の作用を示す一部縦断面図である。
【図９】図９は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１０】図１０は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１１】図１１は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１２】図１２は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１３】図１３は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１４】図１４は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１５】図１５は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１６】図１６は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１７】図１７は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１８】図１８は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図１９】図１９は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図２０】図２０は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図２１】図２１は、本発明の実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【図２２】図２２は、本発明の実施形態に係る鋼床版の縦断面図である。
【図２３】図２３は、本発明の実施形態に係る鋼床版の試験結果を示す図表である。
【図２４】図２４は、本発明の実施形態に係る鋼床版の試験結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明に係る実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る鋼床版の外観斜視図であり、図２は、本実施形態に係る鋼床版のデッキプレートを外した状態の斜視図である。また、図３は、本実施形態に係る鋼床版の一部横断面図であり、図４は、本実施形態に係る鋼床版の一部縦断面図である。
【００２８】
閉断面リブを有する鋼床版は、鋼材からなるもので橋梁の一部をなす。この鋼床版は、デッキプレート１と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向（橋梁の長手方向）に沿って設けられた閉断面リブ２と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に直交する幅方向に沿って設けられた横リブ３とを備える。
【００２９】
デッキプレート１は、橋梁の橋軸方向に連続するとともに、橋梁の幅方向の全域に渡り設けられた鋼板であり、車両などが走行する橋梁の床面を構成するものである。デッキプレート１の上面には、車両などの走行面として舗装などが敷設される。
【００３０】
閉断面リブ２は、鋼材からなる断面がＵ型、Ｖ型、丸型（図ではＵ型のＵリブを示す）に形成されて橋軸方向に延在するとともに、幅方向で所定間隔をおいて複数並設されている。閉断面リブ２は、上方が開口するように配置され、デッキプレート１の下面に両端が溶接により接合されることで閉断面となる。
【００３１】
横リブ３は、下端にフランジを有する逆Ｔ形断面として構成されて幅方向のほぼ全域に延在するとともに、橋軸方向で所定間隔をおいて複数並設されている。横リブ３は、デッキプレート１の下面に上端が溶接により接合される。
【００３２】
閉断面リブ２と横リブ３とは、それぞれが延在する橋軸方向と幅方向とで互いに交差して設けられている。かかる交差部においては、横リブ３のウェブに、閉断面リブ２を挿通する切欠部３１が形成され、この切欠部３１に閉断面リブ２を通すことで閉断面リブ２と横リブ３とが互いに交差する。さらに、切欠部３１は、閉断面リブ２の下端の閉塞部分に対して一部もしくは全てが非接触となるように形成されている。そして、閉断面リブ２は、その対向する側片の外面が、横リブ３の切欠部３１の内周縁に対して溶接により接合される。
【００３３】
なお、橋梁は、主桁４が設けられている。主桁４は、溶接による接合やボルトによる締結で組み付けられている。主桁４は、横リブ３に接合されるとともに、橋軸方向に延在して設けられ、各横リブ３を介してデッキプレート１を支持する。
【００３４】
このような鋼床版においては、閉断面リブ２をデッキプレート１に接合する溶接部は閉断面リブ２の外側からの片面溶接となるため、デッキプレート１上を通過する車両の輪荷重により、デッキプレート１と閉断面リブ２とが相互変形するとき、溶接ルート部（デッキプレート１の母材および閉断面リブ２の母材に溶け込んだ溶接金属の最深部のうち、デッキプレート１の下面と閉断面リブ２の上端部の境界に位置する部分）を開閉する力の繰り返し作用が生じやすい。このため、前記溶接ルート部を起点にデッキプレート１の上面に向かって進展し、デッキプレート１を貫通する疲労き裂（以下、デッキ貫通き裂という）が生じる事象がある。
【００３５】
この事象は、特に、閉断面リブ２と横リブ３との交差部のほうに発生し易い傾向がある。これは、交差部では閉断面リブ２が横リブ３のウェブにより拘束されているため、デッキプレート１のたわみに対して閉断面リブ２自体が変形できず、その変形が前記溶接ルート部に集中してしまうためである。
【００３６】
そこで、本実施形態の鋼床版は、デッキ貫通き裂の発生を抑制または防止するため、補強部材５を備えている。補強部材５は、図３および図４に示すように、閉断面リブ２内に、少なくとも閉断面リブ２と横リブ３との交差部におけるデッキプレート１の下面に接合されている。この補強部材５は、閉断面リブ２に非接触で配置されている。また、補強部材５は、閉断面リブ２内以外には設けられていない。
【００３７】
図３および図４において、補強部材５は、鋼材からなる平板状の平鋼として形成され、その上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されて、交差部を起点とした橋軸方向の両側に橋軸方向に沿って延在して設けられている。補強部材５の位置は、図３に示すように閉断面リブ２の幅方向の中央として示してあるが、中央でなくてもよい。
【００３８】
図５−１は、補強部材のない交差部での鋼床版の作用を示す一部横断面図であり、図５−２は、補強部材のない交差部以外での鋼床版の作用を示す一部横断面図であり、図５−３は、図５−１の一部拡大図であり、図６は、補強部材のない鋼床版の作用を示す一部縦断面図である。また、図７は、本実施形態に係る鋼床版の作用を示す一部横断面図であり、図８は、本実施形態に係る鋼床版の作用を示す一部縦断面図である。
【００３９】
デッキプレート１上を通過する車両の輪荷重により、デッキプレート１は、橋軸方向および幅方向に下方にたわむように変形する。輪荷重が閉断面リブ２の両ウェブ間を含む範囲に作用すると、図５−１および図６に示すように、閉断面リブ２の両上端部が内側に引っ張られることになる。交差部以外の場所では、図５−２に示すように、横リブ３が存在しないため、閉断面リブ２は、両上端部が内側を向くように変形する。すなわち、閉断面リブ２は、交差部以外の場所ではデッキプレート１の変形に追従して、閉断面リブ２の上端部とデッキプレート１が溶接部Ｗを介して互いになす角度の変化を緩和するような断面変形をすることができる。しかし、横リブ３がある交差部においては、横リブ３のウェブと閉断面リブ２とが接合されていることから、閉断面リブ２は、前記の断面変形を横リブ３のウェブに拘束される。このため、交差部において閉断面リブ２の両ウェブ間でデッキプレート１が下方にたわむ場合は、閉断面リブ２の上端部とデッキプレート１が溶接部Ｗを介して互いになす角度の変化が交差部以外の場所のように緩和されず、デッキプレート１のたわみ変形の支点となる溶接部Ｗのルート部に高い応力集中が発生する。そして、これが繰り返されることで、図５−１および図５−３に示すように、デッキ貫通き裂Ｃが発生する。
【００４０】
一方、図７および図８に示すように、補強部材５を備えている場合、デッキプレート１上を通過する車両の輪荷重により、閉断面リブ２の両ウェブ間におけるデッキプレート１が下方にたわむように変形しようとするが、交差部を含み橋軸方向に延在するように補強部材５が設けられているため、デッキプレート１の面外剛性が増大し、交差部でのデッキプレート１のたわみ変形が抑制される。このため、デッキプレート１と閉断面リブ２との溶接部Ｗに掛かる負荷が軽減される。この結果、デッキ貫通き裂Ｃの発生が抑制または防止されることになる。
【００４１】
ところで、補強部材５は、上述した板状に限定されるものではない。図９〜図２１は、本実施形態に係る補強部材の他の例を示す鋼床版の一部横断面図である。
【００４２】
図９に示す補強部材５は、上端に球状の膨出部５ａを有する球平形鋼として形成され、上端の膨出部５ａがデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図９に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４３】
図１０に示す補強部材５は、上端にフランジ５ｂを有するＴ形鋼として形成され、上端のフランジ５ｂがデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。なお、図１０に示す補強部材５は、フランジ５ｂがデッキプレート１にボルト（高力ボルト）で接合されていてもよい。この図１０に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４４】
図１１に示す補強部材５は、上端にフランジ５ｃを有するＬ形鋼として形成され、上端のフランジ５ｃがデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。なお、図１１に示す補強部材５は、フランジ５ｃがデッキプレート１にボルト（高力ボルト）で接合されていてもよい。この図１１に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４５】
図１２に示す補強部材５は、下端に球状の膨出部５ａを有する球平形鋼として形成され、上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図１２に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４６】
図１３に示す補強部材５は、下端にフランジ５ｂを有するＴ形鋼として形成され、上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図１３に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４７】
図１４に示す補強部材５は、下端にフランジ５ｃを有するＬ形鋼として形成され、上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図１４に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４８】
図１５に示す補強部材５は、上端および下端にフランジ５ｂを有するＨ形鋼（またはＩ形鋼）として形成され、上端のフランジ５ｂがデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。なお、図１５に示す補強部材５は、フランジ５ｂがデッキプレート１にボルト（高力ボルト）で接合されていてもよい。この図１５に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００４９】
図１６に示す補強部材５は、上端および下端にフランジ５ｃを有する溝形鋼として形成され、上端のフランジ５ｃがデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。なお、図１６に示す補強部材５は、フランジ５ｃがデッキプレート１にボルト（高力ボルト）で接合されていてもよい。この図１６に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５０】
図１７に示す補強部材５は、複数の平鋼を幅方向に並べて橋軸方向に平行に配置したもので、各平鋼の上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図１７に示す補強部材５は、図３に示す１つの平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５１】
図１８に示す補強部材５は、鋼材により断面コ字形状に形成され、その閉側を上端とし、当該上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。なお、図１８に示す補強部材５は、閉側の上端がデッキプレート１にボルト（高力ボルト）で接合されていてもよい。この図１８に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５２】
図１９に示す補強部材５は、鋼材により断面コ字形状に形成され、その開側を上端とし、当該上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図１９に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５３】
図２０に示す補強部材５は、鋼材により断面ロ字状に形成され、その１辺を上端とし、当該上端がデッキプレート１の下面に溶接により接合されている。この図２０に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５４】
図２１に示す補強部材５は、デッキプレート１の下面にスタッド５ｄを吊り下げる形で溶接により接合し、当該スタッド５ｄにコンクリート５ｅを打設したものである。なお、図２１に示す補強部材５は、コンクリート５ｅに限らず、スタッド５ｄにより硬化して取り付けられる材料であればよい。この図２１に示す補強部材５は、図３に示す平鋼と比較してデッキプレート１の変形を抑制するための剛性が高い。
【００５５】
このように、本実施形態の鋼床版は、デッキプレート１と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブ２と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに閉断面リブ２を挿通して溶接される横リブ３とを有する鋼床版において、閉断面リブ２内にのみ少なくとも横リブ３との交差部を含み橋軸方向に延在するようにデッキプレート１の下面に接合されて閉断面リブ２に非接触で配置される補強部材５を備える。
【００５６】
この鋼床版によれば、デッキプレート１上を通過する車両の輪荷重により、閉断面リブ２の両ウェブ間におけるデッキプレート１が下方にたわむように変形しようとすることを補強部材５により抑制することで、デッキプレート１と閉断面リブ２との溶接部Ｗに掛かる負荷を軽減し、デッキ貫通き裂Ｃの発生を抑制または防止することが可能になる。しかも、この鋼床版によれば、補強部材５が閉断面リブ２内にのみに設けられているため、必要以上に剛性を高めることがなく、補強を行う部分と補強を行わない部分との剛性差が小さく、他の部分にき裂が発生する事態を防ぐことが可能になる。さらにこの鋼床版によれば、補強部材５が閉断面リブ２に非接触で配置されているため、補強部材５に掛かる応力が他所に伝わることがなく、当該他所が破損する事態を防ぐことが可能になる。
【００５７】
また、本実施形態の鋼床版は、補強部材５がデッキプレート１の下面に溶接されることが好ましい。
【００５８】
この鋼床版によれば、補強部材５を溶接によりデッキプレート１に接合することで、デッキプレート１の上面側に突出する部分が生じたり、デッキプレート１の上面に鋼板などの別の補強部材を用いたりする必要がない。このため、デッキプレート１の上面に敷設する舗装の厚さが変化する事態を防ぎ、舗装を平坦にすることが可能になる。
【００５９】
なお、補強部材５をデッキプレート１に溶接する場合、図３、図１２、図１３、図１４、図１７に示すように、補強部材５の断面における複数の溶接部がより近い程、複数の溶接部の挙動が等しくなって溶接部の疲労が小さいため好ましい。
【００６０】
また、本実施形態の鋼床版は、図２２の本実施形態に係る鋼床版の縦断面図に示すように、補強部材５が横リブ３の位置（交差部）を起点として橋軸方向両側に向けて延在して設けられており、その延在長さＬが少なくとも１００［ｍｍ］の範囲に配置されることが好ましい。
【００６１】
図２３は、本実施形態に係る鋼床版の試験結果を示す図表であり、図２４は、本実施形態に係る鋼床版の試験結果を示すグラフである。図２３および図２４の試験では、下記緒元の簡易ＦＥＭ解析モデルを作成した。諸元は、高さ６００［ｍｍ］×厚さ９［ｍｍ］で下フランジが幅２００［ｍｍ］×厚さ１０［ｍｍ］の１つの横リブ３とし、全体を横リブ３の橋軸方向両側に２５００［ｍｍ］の橋軸方向長さとし、一般に用いられている厚さ１２［ｍｍ］のデッキプレート１、高さ３２０［ｍｍ］×幅２４０［ｍｍ］×厚さ６［ｍｍ］で曲部半径４０［ｍｍ］の２本の閉断面リブ（Ｕリブ）２、腹板が高さ１１００［ｍｍ］×厚さ９［ｍｍ］で下フランジが幅４５０［ｍｍ］×厚さ３４［ｍｍ］の主桁４、および高さ２００［ｍｍ］で厚さ１０［ｍｍ］の図１２に示す球平形鋼の補強部材５を用いた。また、閉断面リブ２とデッキプレート１との間の溶接部Ｗは、閉断面リブ２の厚さの７５［％］の溶け込みとした。変位の拘束条件は、前記デッキプレート１、前記閉断面リブ（Ｕリブ）２、および前記主桁４の橋軸方向の端部の断面の自由度を並進方向、回転方向ともに固定とした。そして、この諸元のモデルにおいて、交差部における閉断面リブ２の中央にデッキプレート１の直上から輪荷重５０［ｋＮ］を付加した場合の着目部（交差部におけるデッキプレート１と閉断面リブ２との溶接部Ｗ）の相当ひずみ（μ）の最大値を計測した。また、比較として、厚さ１２［ｍｍ］のデッキプレート１に補強部材５を用いない場合と、厚さ１６［ｍｍ］のデッキプレート（大型自動車の輪荷重が常時載荷される位置直下の鋼床版において最低板厚となるデッキプレート）１に補強部材５を用いない場合とを同様に簡易ＦＥＭ解析モデルにて試験した。
【００６２】
図２３および図２４に示すように、試験の結果、補強部材５の長さを少なくとも１００［ｍｍ］とすれば、一般に用いられている厚さ１２［ｍｍ］のデッキプレート１に補強部材５を用いない場合と比較して、閉断面リブ２と横リブ３との交差部でのデッキ貫通き裂Ｃの発生を抑制できる程度に相当ひずみが抑制される。このため、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブ２と横リブ３との交差部でのデッキ貫通き裂Ｃの発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。なお、厚さ１６［ｍｍ］のデッキプレート１を用いれば、相当ひずみは抑制されるが、当該デッキプレート１は、使用鋼材量の増加により、鋼床版（橋梁）の重量が嵩むとともに鋼材費用が嵩む点で好ましくない。本実施形態の補強部材５を断面形状と延在長さを適切に選定して用いれば、単にデッキプレート１の厚さを増厚した場合と比較して鋼床版（橋梁）の重量増加および鋼材費用の増加を抑えることが可能になる。特に、補強部材５の交差部を起点とした橋軸方向両側の延在長さＬを上記のごとく規定して横リブ３の間の橋軸方向で補強部材５を分割すれば、鋼床版（橋梁）の重量増加および鋼材費用の増加をより抑えることが可能になる。また、補強部材５を車両が多く通過する部分の閉断面リブ２に適用すれば、鋼床版（橋梁）の重量増加および鋼材費用の増加をより抑えることが可能になる。
【００６３】
また、本実施形態の鋼床版は、デッキプレート１の厚さをｔ［ｍｍ］として前記補強部材を用いる場合の閉断面リブ２と横リブ３との交差部での閉断面リブ２内におけるデッキプレート１の鉛直方向の最大変形量をｐとし、デッキプレート１の厚さをｔ＋１［ｍｍ］として前記補強部材を用いない場合の交差部での閉断面リブ２内におけるデッキプレート１の鉛直方向の最大変形量をｑとしたとき、補強部材５がｐ≦ｑの関係を満たす剛性を有することが好ましい。
【００６４】
なお、最大変形量とは、閉断面リブ２と横リブ３との交差部での閉断面リブ２の中央直上のデッキプレート１の上面を基準とした相対変位の最大量であって、地面に対する絶対変位ではなく、輪荷重などによる局部変位である。
【００６５】
この鋼床版によれば、輪荷重が分散されて交差部に近接するデッキプレート１の局部変位を抑えることができ、単にデッキプレート１の厚さを増厚した場合と比較して使用鋼材量を少なく抑えることが可能になる。
【００６６】
また、本実施形態の鋼床版は、図２２に示すように、補強部材５が橋軸方向の端部５１に向けて断面積が漸次小さく形成されることが好ましい。
【００６７】
実線で示す補強部材５の橋軸方向の端部５１は、垂直の端面であって、端部５１の位置で剛性が急激に変化する。これに対し、同図に一点鎖線で示す端部５１は、橋軸方向の先端に向かって斜めにカットされている。また、同図に二点鎖線で示す端部５１は、橋軸方向の先端向かって斜めにカットされているとともに先端が細く形成されている。また、同図に破線で示す端部５１は、橋軸方向の先端に向かって円弧状にカットされているとともに先端が細く形成されている。これら一点鎖線、二点鎖線、または破線で示す端部５１であれば、補強部材５の端部で剛性が急激に変化することがないため、他所への影響を考慮したうえで、閉断面リブ２と横リブ３との交差部でのデッキ貫通き裂Ｃの発生を抑制する効果を顕著に得ることが可能になる。
【００６８】
また、本実施形態の橋梁は、デッキプレート１と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に沿って延在して溶接される閉断面リブ２と、デッキプレート１の下面にて橋軸方向に直交して溶接されるとともに閉断面リブ２を挿通して溶接される横リブ３とを有する鋼床版を含む橋梁において、前記鋼床版に、上述した補強部材５を備える。
【００６９】
この橋梁によれば、上記鋼床版の効果を橋梁全体として得ることが可能である。
【符号の説明】
【００７０】
１  デッキプレート
２  閉断面リブ
３  横リブ
４  主桁
５  補強部材
５１  端部
Ｗ  溶接部
【図１】
2014092000.tif 000003
【図２】
2014092000.tif 000004
【図３】
2014092000.tif 000005
【図４】
2014092000.tif 000006
【図５−１】
2014092000.tif 000007
【図５−２】
2014092000.tif 000008
【図５−３】
2014092000.tif 000009
【図６】
2014092000.tif 000010
【図７】
2014092000.tif 000011
【図８】
2014092000.tif 000012
【図９】
2014092000.tif 000013
【図１０】
2014092000.tif 000014
【図１１】
2014092000.tif 000015
【図１２】
2014092000.tif 000016
【図１３】
2014092000.tif 000017
【図１４】
2014092000.tif 000018
【図１５】
2014092000.tif 000019
【図１６】
2014092000.tif 000020
【図１７】
2014092000.tif 000021
【図１８】
2014092000.tif 000022
【図１９】
2014092000.tif 000023
【図２０】
2014092000.tif 000024
【図２１】
2014092000.tif 000025
【図２２】
2014092000.tif 000026
【図２３】
2014092000.tif 000027
【図２４】
2014092000.tif 000028