(57)【要約】【課題】疲労亀裂の先端部に設けたストップホールの孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐ補修方法を提供すること。【解決手段】構造物に生じた疲労亀裂２に対して疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設ける及び／又は疲労亀裂の基部と先端部以外の経路上にウェッジホール７を設けるステップ１と、ストップホール３及び／又はウェッジホール７にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込むステップ２と、ストップホール３の孔端部又は疲労亀裂２の先端部の構造物の応力変動幅を抑制するくさび荷重を付与するステップ３とを備えた疲労亀裂の補修方法。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物に生じた疲労亀裂に対して前記疲労亀裂の先端部にストップホールを設ける及び／又は前記疲労亀裂の基部と前記先端部以外の経路上にウェッジホールを設けるステップ１と、前記ストップホール及び／又は前記ウェッジホールにくさび荷重が可変のくさび手段をはめ込むステップ２と、前記ストップホールの孔端部又は前記疲労亀裂の先端部の前記構造物の応力変動幅を抑制する前記くさび荷重を付与するステップ３とを備えたことを特徴とする疲労亀裂の補修方法。
【請求項２】
前記ストップホールの孔部の開口変位及び／又は前記ウェッジホールの孔部の開口変位に追随し前記くさび手段の緩みを防止するため前記くさび荷重を調節するステップ４をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項３】
前記くさび荷重は、前記ストップホールの前記孔端部又は前記疲労亀裂の前記先端部の前記構造物に作用する応力の最大値以下の範囲で調節することを特徴とする請求項２に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項４】
前記応力の最大値は、実測及び／又はシミュレーションにより求めたことを特徴とする請求項３に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項５】
前記応力の最大値は、前記ストップホールの前記孔部の前記開口変位の最大値及び／又は前記ウェッジホールの前記孔部の前記開口変位の最大値に基づいて求めたことを特徴とする請求項３に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項６】
前記くさび荷重の前記調節は、前記くさび手段を用いて自動的に行ったことを特徴とする請求項２から請求項５のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項７】
前記くさび手段を冷却して前記ストップホール及び／又は前記ウェッジホールにはめ込み、前記くさび荷重を付与することを特徴とする請求項１から請求項６のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項８】
前記ステップ１から前記ステップ３を前記構造物の片側からおこなったことを特徴とする請求項１から請求項７のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修方法。
【請求項９】
請求項６に記載の疲労亀裂の補修方法に用いられる補修用部材であって、前記くさび手段と、前記くさび手段の前記くさび荷重を自動的に調節する自動調節手段とを備えたことを特徴とする疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１０】
前記くさび手段が、ねじ機構を有することを特徴とする請求項９に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１１】
ねじ切りをした第１ボルト軸と、前記第１ボルト軸と逆方向のねじ切りをした第２ボルト軸と、前記第１ボルト軸と前記第２ボルト軸と嵌合する回転により前記第１ボルト軸と前記第２ボルト軸を伸縮させるナットから前記ねじ機構を構成し、前記ナットにトルクを付与するトルク負荷部材と、前記トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から前記自動調節手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１２】
複数のリンク部品から成るパンタグラフ型機構と、前記パンタグラフ型機構を伸縮させるボルト機構から前記ねじ機構を構成し、前記ボルト機構にトルクを付与するトルク負荷部材と、前記トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から前記自動調節手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１３】
斜面を有した第１斜面部品と、前記第１斜面部品上を摺動する斜面を有した第２斜面部品と、前記第２斜面部品を摺動させる前記第１斜面部品に形成されたボルト雌ねじに嵌合するボルトから前記ねじ機構を構成し、前記ボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、前記トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から前記自動調節手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１４】
テーパ付き雌ねじを有した第１分割雌ねじ部品と、テーパ付き雌ねじを有した第２分割雌ねじ部品と、前記第１分割雌ねじ部品と前記第２分割雌ねじ部品で挟み込む形で構成するテーパ付き雌ねじ部に貫入する方向に回転させることにより前記第１分割雌ねじ部品と前記第２分割雌ねじ部品を外側に押し広げるテーパボルトから前記ねじ機構を構成し、前記テーパボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、前記トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から前記自動調節手段を構成したことを特徴とする請求項１０に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１５】
前記トルク負荷部材を、アームをもって構成したことを特徴とする請求項１１から請求項１４のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１６】
前記トルク負荷部材を、プーリーをもって構成したことを特徴とする請求項１１から請求項１４のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１７】
前記トルク負荷部材が、前記ナット、前記ボルト機構、前記ボルト、又は前記テーパボルトに略一定のトルクを付与することを特徴とする請求項１１から請求項１６のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１８】
前記載荷機構を、弾性体をもって構成したこと特徴とする請求項１７に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項１９】
前記載荷機構を、重錘をもって構成したこと特徴とする請求項１７に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項２０】
前記くさび手段が、前記ストップホール及び／又は前記ウェッジホールから脱落することを防止する脱落防止手段を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１９のうちの１項に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【請求項２１】
前記脱落防止手段が、前記ストップホール及び／又は前記ウェッジホール周囲の前記構造物を挟み込む前記くさび手段に設けた鍔状部であることを特徴とする請求項２０に記載の疲労亀裂の補修用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、道路、車輌、航空機、又は輸送・工作機械等の各種構造物に生じる疲労亀裂の補修方法、及びそれに用いる補修用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
船舶、海洋構造物、橋梁等の金属製構造物において疲労亀裂が発見された場合には、そのまま亀裂が進展し続けて重大な損傷事故に至ることがないよう、適切な対策を講じる必要がある。
しかし、稼働中又は供用中の構造物において大がかりな恒久的対策を講じることは困難な場合が多い。特に溶接やガウジング等の火気を伴う作業が禁じられた区域等においては、とりあえず施工が容易な応急処置を施しておき、次回の入渠時や大規模補修時等、恒久的対策が可能となるタイミングまで経過を見ながら何とか持たせるというのが現実的な対処方法となっている。
そのような応急処置として最も一般的に用いられるのは、亀裂先端部に貫通ドリル孔（ストップホール）を設けて応力集中を低減する方法だが、亀裂が長い場合や十分なホール径を確保できない場合など、ストップホールから亀裂が再発してしまう場合も多い。
【０００３】
ストップホールから亀裂が再発することを防ぐため、非特許文献１及び２にはストップホールを高力ボルトとナットで締め付けて摩擦力によって補強する方法が開示され、また非特許文献３には先端が平坦なタガネをセットしたエアーツールで亀裂の表面近傍の母材を叩くことにより亀裂を閉口させる工法（ＩＣＲ処理）をストップホールの補強に用いる方法が開示されており、いずれの方法も一定の有効性をもつことが示されている。
【０００４】
また、特許文献１には、亀裂の進展経路上に非対称形状の孔を複数個設け、その孔に整合する形に加工した挿入部材を挿入して固定することにより、外荷重による亀裂の開口を抑制して亀裂進展を防止する技術が提示されている。
【０００５】
また、特許文献２には、構造物に生じる疲労き裂の進展を抑制する疲労き裂進展抑制方法において、疲労き裂が生じている構造物を疲労き裂に該構造物稼動中に作用する最大応力が負荷されている状態で保持することで、疲労き裂を開口させた状態とし、次いで、最大応力を取り去った後も疲労き裂の開口幅をそのまま保持すべく、開口にき裂開口幅保持具を挿入する技術が提示されている。
【０００６】
また、特許文献３には、き裂の先端にドリル加工等で穿孔し、この穴にテーパピン等の圧力負荷治具により半径方向の圧力を付加する技術が提示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１６−１９９８４６号公報
【特許文献２】特開２０１０−２７５７０７号公報
【特許文献３】特開平４−２０８３９号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】森猛，“ストップホールをボルト締めすることによる疲労亀裂の補修”，構造工学論文集，公益社団法人土木学会，Vol.35A，p.969-976,1989年3月
【非特許文献２】三木千壽，外2名，“ガセット継手部の疲労き裂のストップホールによる補修および応力改善対策”，土木学会論文集A1（構造・地震工学），公益社団法人土木学会，Vol.67，No.2，p.283-293，2011.
【非特許文献３】松本理佐，外4名，“き裂閉口によるストップホールの疲労強度の向上効果”，鋼構造論文集，一般社団法人日本鋼構造協会，第21巻第83号，2014年9月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、非特許文献１及び２の方法には、溶接線に沿って進展する亀裂や板の裏側にアクセスできない箇所には適用しにくいという課題がある。
また非特許文献３の方法には、処理速度が１０〜２０cm/min程度の振動施工を１本の亀裂に対して複数回行う必要があるため時間と手間がかかるという課題、及び板厚を貫通するような長い亀裂の場合には非特許文献１及び２の方法と同様に板の裏側にアクセスできない箇所には適用しにくいという課題がある。更に、叩かれた母材金属の塑性変形による亀裂閉口作用を利用しているため、補修後に疲労強度の向上効果が期待できる繰り返し外荷重の大きさ（振幅）には一定の上限があるという課題もある。
【００１０】
また、特許文献１記載の発明は、実際にどの程度の進展防止効果があるのかが不明である。さらに、湾曲面を含む比較的複雑な形状をした孔を現場で複数個、精度良く加工するには相当の時間と手間が必要になるという適用上の課題がある。
【００１１】
また、特許文献２記載の発明は、一般に構造物の稼働中に作用する応力の大きさは確率的に分布するものであり、最大応力の値を正しく推定することは容易でないことに加え、仮に推定できたとしてもそれが作用してき裂が開口した状態のまま保持することは、特に大型構造物等においては極めて困難な場合が多いという適用上の課題がある。
【００１２】
また、特許文献３記載の発明は、穴に挿入するテーパピン等の圧力負荷治具として内圧を負荷した後のくさび荷重が可変のものを用いるものではなく、補修完了後に過大荷重が加わった場合に圧力負荷治具が過度に緩んだりずれたり外れたりする可能性がある。
【００１３】
そこで本発明は、疲労亀裂の先端部に設けたストップホールの孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐ補修方法、及びその補修方法に用いる補修用部材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】
【００１４】
請求項１記載に対応した疲労亀裂の補修方法においては、構造物に生じた疲労亀裂に対して疲労亀裂の先端部にストップホールを設ける及び／又は疲労亀裂の基部と先端部以外の経路上にウェッジホールを設けるステップ１と、ストップホール及び／又はウェッジホールにくさび荷重が可変のくさび手段をはめ込むステップ２と、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制するくさび荷重を付与するステップ３とを備えたことを特徴とする。
請求項１に記載の本発明によれば、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび手段をはめ込んでくさび荷重を付与することにより、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
また、くさび手段のくさび荷重が可変であるため、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび荷重を変えて作用させることができる。
なお、くさび手段とは、形状がテーパ状を成していなくても、実質的に変位に伴い荷重を変化し得る全ての構造を含むものとする。
【００１５】
請求項２記載の本発明は、ストップホールの孔部の開口変位及び／又はウェッジホールの孔部の開口変位に追随しくさび手段の緩みを防止するためくさび荷重を調節するステップ４をさらに備えたことを特徴とする。
請求項２に記載の本発明によれば、はめ込んだくさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止してストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止した場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００１６】
請求項３記載の本発明は、くさび荷重は、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物に作用する応力の最大値以下の範囲で調節することを特徴とする。
請求項３に記載の本発明によれば、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。
【００１７】
請求項４記載の本発明は、応力の最大値は、実測及び／又はシミュレーションにより求めたことを特徴とする。
請求項４に記載の本発明によれば、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
【００１８】
請求項５記載の本発明は、応力の最大値は、ストップホールの孔部の開口変位の最大値及び／又はウェッジホールの孔部の開口変位の最大値に基づいて求めたことを特徴とする。
請求項５に記載の本発明によれば、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
【００１９】
請求項６記載の本発明は、くさび荷重の調節は、くさび手段を用いて自動的に行ったことを特徴とする。
請求項６に記載の本発明によれば、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の緩みを確実に防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、実際の作用荷重に応じて適切なくさび荷重を自動的に付与し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
【００２０】
請求項７記載の本発明は、くさび手段を冷却してストップホール及び／又はウェッジホールにはめ込み、くさび荷重を付与することを特徴とする。
請求項７に記載の本発明によれば、疲労亀裂を簡便かつ効果的に補修することができる。
【００２１】
請求項８記載の本発明は、ステップ１からステップ３を構造物の片側からおこなったことを特徴とする。
請求項８に記載の本発明によれば、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。
【００２２】
請求項９記載に対応した疲労亀裂の補修用部材においては、くさび手段と、くさび手段のくさび荷重を自動的に調節する自動調節手段とを備えたことを特徴とする。
請求項９に記載の本発明によれば、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制して孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止する機能とを有する補修用部材を提供することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する自動調節手段とした場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００２３】
請求項１０記載の本発明は、くさび手段が、ねじ機構を有することを特徴とする。
請求項１０に記載の本発明によれば、ねじ機構を利用してくさび手段の長さ及びくさび荷重を可変とすることができる。
【００２４】
請求項１１記載の本発明は、ねじ切りをした第１ボルト軸と、第１ボルト軸と逆方向のねじ切りをした第２ボルト軸と、第１ボルト軸と第２ボルト軸と嵌合する回転により第１ボルト軸と第２ボルト軸を伸縮させるナットからねじ機構を構成し、ナットにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項１１に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００２５】
請求項１２記載の本発明は、複数のリンク部品から成るパンタグラフ型機構と、パンタグラフ型機構を伸縮させるボルト機構からねじ機構を構成し、ボルト機構にトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項１２に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００２６】
請求項１３記載の本発明は、斜面を有した第１斜面部品と、第１斜面部品上を摺動する斜面を有した第２斜面部品と、第２斜面部品を摺動させる第１斜面部品に形成されたボルト雌ねじに嵌合するボルトからねじ機構を構成し、ボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項１３に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００２７】
請求項１４記載の本発明は、テーパ付き雌ねじを有した第１分割雌ねじ部品と、テーパ付き雌ねじを有した第２分割雌ねじ部品と、第１分割雌ねじ部品と第２分割雌ねじ部品で挟み込む形で構成するテーパ付き雌ねじ部に貫入する方向に回転させることにより第１分割雌ねじ部品と第２分割雌ねじ部品を外側に押し広げるテーパボルトからねじ機構を構成し、テーパボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成したことを特徴とする。
請求項１４に記載の本発明によれば、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００２８】
請求項１５記載の本発明は、トルク負荷部材を、アームをもって構成したことを特徴とする。
請求項１５に記載の本発明によれば、アームの回転及びてこの原理を利用してトルクを付与することができる。
【００２９】
請求項１６記載の本発明は、トルク負荷部材を、プーリーをもって構成したことを特徴とする。
請求項１６に記載の本発明によれば、プーリーの回転を利用してトルクを付与することができ、付与するトルクを一定にしやすくなる。
【００３０】
請求項１７記載の本発明は、トルク負荷部材が、ナット、ボルト機構、ボルト、又はテーパボルトに略一定のトルクを付与することを特徴とする。
請求項１７に記載の本発明によれば、くさび荷重の管理が容易となる。
【００３１】
請求項１８記載の本発明は、載荷機構を、弾性体をもって構成したこと特徴とする。
請求項１８に記載の本発明によれば、載荷機構の弾性を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
【００３２】
請求項１９記載の本発明は、載荷機構を、重錘をもって構成したこと特徴とする。
請求項１９に記載の本発明によれば、重力を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
【００３３】
請求項２０記載の本発明は、くさび手段が、ストップホール及び／又はウェッジホールから脱落することを防止する脱落防止手段を備えたことを特徴とする。
請求項２０に記載の本発明によれば、くさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
【００３４】
請求項２１記載の本発明は、脱落防止手段が、ストップホール及び／又はウェッジホール周囲の構造物を挟み込むくさび手段に設けた鍔状部であることを特徴とする。
請求項２１に記載の本発明によれば、くさび手段自体に設けた鍔状部で構造物を挟み込むことでくさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
【発明の効果】
【００３５】
本発明の疲労亀裂の補修方法によれば、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび手段をはめ込んでくさび荷重を付与することにより、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
また、くさび手段のくさび荷重が可変であるため、ストップホール又はウェッジホールの少なくともどちらかにくさび荷重を変えて作用させることができる。
【００３６】
また、ストップホールの孔部の開口変位及び／又はウェッジホールの孔部の開口変位に追随しくさび手段の緩みを防止するためくさび荷重を調節するステップ４をさらに備えた場合には、はめ込んだくさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止してストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止した場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００３７】
また、くさび荷重は、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物に作用する応力の最大値以下の範囲で調節する場合には、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。
【００３８】
また、応力の最大値は、実測及び／又はシミュレーションにより求めた場合には、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
【００３９】
また、応力の最大値は、ストップホールの孔部の開口変位の最大値及び／又はウェッジホールの孔部の開口変位の最大値に基づいて求めた場合には、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
【００４０】
また、くさび荷重の調節は、くさび手段を用いて自動的に行った場合には、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の緩みを確実に防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、実際の作用荷重に応じて適切なくさび荷重を自動的に付与し、孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐことができる。
【００４１】
また、くさび手段を冷却してストップホール及び／又はウェッジホールにはめ込み、くさび荷重を付与する場合には、疲労亀裂を簡便かつ効果的に補修することができる。
【００４２】
また、ステップ１からステップ３を構造物の片側からおこなった場合には、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。
【００４３】
本発明の疲労亀裂の補修用部材によれば、ストップホールの孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物の応力変動幅を抑制して孔端部又は疲労亀裂の先端部の構造物からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段を自動的に調節し、くさび手段の経時的な緩み、緩みに伴うずれや外れ等を防止する機能とを有する補修用部材を提供することができる。
なお、はめ込んだくさび手段のある程度の緩みを許容し、経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する自動調節手段とした場合には、実構造物でくさび手段の一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段又は母材の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００４４】
また、くさび手段が、ねじ機構を有する場合には、ねじ機構を利用してくさび手段の長さ及びくさび荷重を可変とすることができる。
【００４５】
また、ねじ切りをした第１ボルト軸と、第１ボルト軸と逆方向のねじ切りをした第２ボルト軸と、第１ボルト軸と第２ボルト軸と嵌合する回転により第１ボルト軸と第２ボルト軸を伸縮させるナットからねじ機構を構成し、ナットにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００４６】
また、複数のリンク部品から成るパンタグラフ型機構と、パンタグラフ型機構を伸縮させるボルト機構からねじ機構を構成し、ボルト機構にトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００４７】
また、斜面を有した第１斜面部品と、第１斜面部品上を摺動する斜面を有した第２斜面部品と、第２斜面部品を摺動させる第１斜面部品に形成されたボルト雌ねじに嵌合するボルトからねじ機構を構成し、ボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００４８】
また、テーパ付き雌ねじを有した第１分割雌ねじ部品と、テーパ付き雌ねじを有した第２分割雌ねじ部品と、第１分割雌ねじ部品と第２分割雌ねじ部品で挟み込む形で構成するテーパ付き雌ねじ部に貫入する方向に回転させることにより第１分割雌ねじ部品と第２分割雌ねじ部品を外側に押し広げるテーパボルトからねじ機構を構成し、テーパボルトにトルクを付与するトルク負荷部材と、トルク負荷部材に荷重を付与する載荷機構から自動調節手段を構成した場合には、くさび手段及び自動調節手段を簡素な構成とすることができる。
【００４９】
また、トルク負荷部材を、アームをもって構成した場合には、アームの回転及びてこの原理を利用してトルクを付与することができる。
【００５０】
また、トルク負荷部材を、プーリーをもって構成した場合には、プーリーの回転を利用してトルクを付与することができ、付与するトルクを一定にしやすくなる。
【００５１】
また、トルク負荷部材が、ナット、ボルト機構、ボルト、又はテーパボルトに略一定のトルクを付与する場合には、くさび荷重の管理が容易となる。
【００５２】
また、載荷機構を、弾性体をもって構成した場合には、載荷機構の弾性を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
【００５３】
また、載荷機構を、重錘をもって構成した場合には、重力を利用してトルク負荷部材に荷重を付与することができる。
【００５４】
また、くさび手段が、ストップホール及び／又はウェッジホールから脱落することを防止する脱落防止手段を備えた場合には、くさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
【００５５】
また、脱落防止手段が、ストップホール及び／又はウェッジホール周囲の構造物を挟み込むくさび手段に設けた鍔状部である場合には、くさび手段自体に設けた鍔状部で構造物を挟み込むことでくさび手段の不慮の脱落を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第一実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図２】くさび手段をストップホールにはめ込んだ場合の有限要素モデル
【図３】有限要素解析の結果を示す図
【図４】有限要素解析の結果を示す図
【図５】本発明の第二実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図６】本発明の第三実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図７】本発明の第四実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図８】本発明の第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図９】本発明の第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図１０】本発明の第七実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図１１】本発明の第八実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図１２】本発明の第九実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図１３】本発明による自動調節手段の他の例を示す概要図
【図１４】本発明による自動調節手段のさらに他の例を示す概要図
【図１５】本発明による自動調節手段のさらに他の例を示す概要図
【図１６】本発明による脱落防止手段の例を示す概要図
【図１７】本発明による脱落防止手段の他の例を示す概要図
【図１８】本発明の第十実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図
【図１９】本発明による孔端部応力の変動幅抑制効果を示す図
【図２０】試験に用いた平板試験片を示す図
【図２１】試験に用いたくさび手段を示す図
【図２２】円孔端歪と引張荷重の関係を示す図
【図２３】試験に用いたプーリーを示す図
【図２４】プーリー回転角度と引張荷重の関係を示す図
【図２５】円孔端歪と引張荷重の関係を示す図
【図２６】疲労試験結果を示す図
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下に、本発明の実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材について説明する。
【００５８】
図１は本発明の第一実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図である。
【００５９】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、船舶、海洋構造物又は橋梁等の構造物の母材板１に生じた疲労亀裂２に対して、まず、疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設ける（ステップ１）。
ステップ１の後、ストップホール３にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込む（ステップ２）。
【００６０】
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段４は、ねじ機構１０を有する。ねじ機構１０は、ボルト軸１１とナット１２で構成されている。
ボルト軸１１は、第１ボルト軸１１Ａと第２ボルト軸１１Ｂから成る。第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの一端は、ねじ切りされて溝が形成されている。第１ボルト軸１１Ａのねじ切りされた一端がナット１２の一方の側に螺合され、第２ボルト軸１１Ｂのねじ切りされた一端がナット１２の他方の側に螺合されることで、第１ボルト軸１１Ａと第２ボルト軸１１Ｂとは、ナット１２を介して直列に接続されている。
第２ボルト軸１１Ｂの一端は、第１ボルト軸１１Ａと逆方向にねじ切りされている。また、ナット１２の内面は、第１ボルト軸１１Ａと第２ボルト軸１１Ｂに螺合する部分とは逆方向にねじ切りされている。従って、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂは、ナット１２を一方に回転させた場合には共にナット１２から押し出され、ナット１６を他方に回転させた場合には共にナット１２に引き込まれる。この構造により、ストップホール３の孔端部に付与するくさび荷重を可変としている。
ステップ２では、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂのねじ切りされた一端の反対側の他端がストップホール３の孔端部に当接するようにはめ込む。このとき図１に示すように、くさび手段４が疲労亀裂２に対して略垂直に立設するようにストップホール３内に配置することが好ましい。
【００６１】
ステップ２の後、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂが共にナット１２から押し出される方向にトルクＮ１をかけてナット１２を回転させることにより、ストップホール３の孔端部がねじ機構１０のボルト軸１１に押され、ストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗが付与される（ステップ３）。
【００６２】
ここで、有限要素解析によるストップホール孔端部の応力変動抑制効果の検証結果を説明する。図２はくさび手段をストップホールにはめ込んだ場合の有限要素モデル、図３及び図４は有限要素解析の結果を示す図である。
ストップホール３をくさび手段４で補強した場合の孔端部における応力変動抑制効果を、有限要素解析により検証した。解析には、汎用構造解析ソフトウェアMarc Mentat（バージョン2015.0.0）を用いた。解析は平面応力解析とし、くさび手段４のはめ込み部分には接触要素を用いた。
くさび手段４をはめ込んだ場合の有限要素モデルを図２に示す。１００mm×１００mmの正方形の鋼板（板厚１０mm、ヤング率２０５．８GPa）に、疲労亀裂２をモデル化したスリットと直径２０mmのストップホール３を設け、ストップホール３内にはくさび手段４をはめ込んである。くさび手段４の材質は板と同じく鋼としたが、剛性を高めるために板厚は２０mmとした。
解析ではモデルの右辺を対称面としてＸ方向に拘束し、スリットの両端にストップホール３を１個ずつ設けた場合を想定して解析を行った。便宜上くさび手段４の下端部はストップホール３の下端部に固着させ、くさび手段４の上端部およびストップホール３の上端部に接触解析用の接触要素を設けた。くさび手段４の熱膨張係数には異方性を持たせ、節点温度を上昇させるとＹ方向にのみ膨張するようにしておき、熱応力解析によってくさび荷重の発生を模擬した。解析では、くさび手段４の熱膨張により０．４%のＹ方向歪が発生するように設定した。また、鋼板に加えるＹ方向の引張荷重としては、モデルの上下辺に６０MPaの引張応力が生じるように負荷を行った。
【００６３】
有限要素解析の結果を図３及び図４に示す。このうち図３はくさび手段４による補強なしの場合を、図４はくさび手段４による補強ありの場合をそれぞれ示している。
くさび手段４による補強なしの場合、引張荷重がゼロの時に孔端部の（Ｙ方向）引張応力は図３（ａ）の通りゼロであり、これに上述した（Ｙ方向）引張荷重を載荷すると孔端部の引張応力は図３（ｂ）の通り６９３MPaとなり、これがそのまま引張荷重による孔端部引張応力の変動幅となる。
一方、くさび手段４で補強した場合には、引張荷重がゼロの状態でも、図４（ａ）に示す通り、くさび手段４によるくさび荷重が孔部に作用して、孔端部には初期引張応力３８３MPaが生じている。この状態のまま引張荷重が作用すると孔端部には引張応力が生じるが、くさび手段４による初期応力は逆に解放されるため、孔端部の引張応力は図４（ｂ）の通り６７６MPaとなり、補強無しの場合の図３（ｂ）に近い値となる。しかしながら、補強した場合の初期応力値は図４（ａ）の通り３８３MPaであるため、引張荷重載荷に伴う孔端部引張応力の変動幅は両者の差分６７６−３８３＝２９３MPaであり、補強なしの場合の６９３MPaと比べると約５８%減となって大幅に抑制されることが分かる。
従って、ステップ１からステップ３を行うことにより、ストップホール３の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
【００６４】
なお、図１に示すように、ボルト軸１１のうちストップホール３の孔端部と接触する部分、すなわち第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの他端は、ストップホール３の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことでボルト軸１１がストップホール３の孔端部に密接し、くさび手段４がストップホール３からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの他端を母材板１の両側からストップホール３の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段４には、ストップホール３からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板１に疲労亀裂２を開く方向の荷重が作用してストップホール３が荷重方向（図１の上下方向）に広がってくさび荷重Ｗがゼロとなり、ボルト軸１１とストップホール３の孔端部との接触が緩んでも、くさび手段４がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、一般的に母材板１の裏側から作業を行うことはアクセスの問題等により容易ではないため、施工者は、ステップ２においてストップホール３にくさび手段４をはめ込む作業を表側からしか行えない場合も多いと考えられる。表側からしか作業を行えない場合、くさび手段４の構成部品を誤って母材板１の反対側（裏側）に落下させてしまうと、落下した構成部品を回収できない可能性がある。また、構成部品の落下は危険である。このような事態を避けるため、くさび手段４をストップホール３にはめ込む前に、くさび手段４の構成部品を十分な強度を有するワイヤー又はチェーン等を用いて母材板１等に係止しておき、構成部品の落下を防止することが好ましい。なお、くさび手段４の構成部品のなかで最も大きな最大構成部品を母材板１に係止しておき、その他の構成部品は最大構成部品に係止してもよい。ここで、ワイヤー又はチェーン等を母材板１や構成部品等に係止する方法は任意であり、応力的に問題のない箇所に開けた穴に通したり、係止用のフック又はねじを別途設けたりすることによって係止してもよいし、母材板１や構成部品が強磁性体である場合には磁石を用いて係止してもよい。
【００６５】
母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合には、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂが共にナット１２から押し出される方向にナット１２を回転させることにより、くさび手段４を伸ばしてくさび荷重を調節する（ステップ４）。
このようにストップホール３の孔部の開口変位に追随してくさび荷重を調節することで、ボルト軸１１とストップホール３との接触が過度に緩むことを防止して、くさび手段４によるストップホール３の孔端部の応力変動抑制効果を維持することができる。
なお、このくさび荷重は、ストップホール３の孔端部に作用する応力の最大値以下の範囲で調節することが好ましい。これにより、くさび荷重が亀裂再発の原因となることを防止できる。
また、応力の最大値は、実測又はシミュレーションの少なくとも一つにより求めるか、ストップホール３の孔部の開口変位の最大値に基づいて求めることが好ましい。これにより、くさび荷重の調節範囲をより的確なものとすることができる。
【００６６】
以上、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板１に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Ｗによってストップホール３の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。
【００６７】
図５は本発明の第二実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図５（ａ）は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図５（ｂ）はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図５（ｃ）は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００６８】
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構１０を有するくさび手段４と自動調節手段５である。
自動調節手段５は、ナット１２にトルクを付与するトルク負荷部材２１と、トルク負荷部材２１に荷重を付与する載荷機構２２とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材２１をレンチ（スパナ）等のアームとし、載荷機構２２を弾性体であるばね（コイルばね）としている。トルク負荷部材２１をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してナット１２にトルクを付与することができる。また、載荷機構２２を弾性体をもって構成することで、載荷機構２２の弾性を利用してトルク負荷部材２１に荷重を付与することができる。なお、弾性体としては、ばね以外にゴム、エアシリンダ等を用いることができる。また、トルク負荷部材２１の一端には、ナット１２に係合する係合部２１Ａが設けられている。
【００６９】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂが共にナット１２から押し出される方向にトルクＮ１をかけてナット１２を回転させることにより、ストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗを付与する（ステップ３）。
【００７０】
ステップ３の後、ナット１２にトルク負荷部材２１の係合部２１Ａを係合させる。これにより、ナット１２とトルク負荷部材２１が連結した状態となる。また、載荷機構２２の一端をトルク負荷部材２１の他端に接続し、載荷機構２２の他端を母材板１又は母材板１との相対的位置が変化しない壁面などの固定部６に接続し、載荷機構２２が自然長よりも縮んだ状態で保持する。これによりトルク負荷部材２１に荷重Ｆが作用し、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂが共にナット１２から押し出される方向のトルクＮ２が負荷される。
ここで、トルクＮ２はステップ３で付与されるトルクＮ１（図１参照）よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Ｗが生じている状態においてはトルクＮ２によってナット１２が回転することはない大きさとする。
【００７１】
母材板１に疲労亀裂２が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール３が荷重方向に大きく延伸し、ステップ３でストップホール３の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Ｗがゼロとなり、ボルト軸１１とストップホール３の孔端部との間に僅かでも間隙が生じかけた場合（図５（ａ））には、予め負荷されているトルクＮ２によって直ちにナット１２が回転し、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの他端がストップホール３の孔端部に接触するまで第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂがナット１２から押し出される（図５（ｂ））。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、荷重方向に延伸していたストップホール３の形状が元に戻ろうとするのに対し、ねじ型くさび部材１０のナット１２は回転せず、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの長さは押し出された図５（ｂ）の状態のままである。従って、結果として完全除荷時にはストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗ’が生じるが、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂは初期はめ込み時（図１の状態）よりも押し出されているため、くさび荷重Ｗ’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Ｗよりも大きくなっている（図５（ｃ））。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ３でねじ型くさび部材１０をはめ込んだ後にボルト軸１１とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、トルク負荷部材２１及び載荷機構２２の作用により第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂがナット１２から押し出されて第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの他端とストップホール３の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与される。
これにより、母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節し、くさび手段４の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材２１が、ナット１２に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール３の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
【００７２】
ここで、載荷機構２２の押し出しストローク特性としては、ナット１２がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Ｆを負荷し続ける特性、すなわちナット１２に一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とするか、あるいはナット１２の回転量ひいては第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの押し出し量に上限を設けておき、載荷機構２２が一定のストローク分だけ動いて第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂが所定量押し出された場合には、それ以上の荷重をトルク負荷部材２１に負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはねじ型くさび部材１０とストップホール３の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂２の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とねじ型くさび部材１０及びストップホール３の強度の関係、補修の対象としている構造自体の諸特性（板厚、冗長性、座屈強度など）を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第１ボルト軸１１Ａ及び第２ボルト軸１１Ｂの押し出し量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の緩みを許容し経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とし、一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るねじ型くさび部材１０又は母材板１の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００７３】
以上、第二実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール３の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板１に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ３で付与したくさび荷重Ｗでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。
【００７４】
図６は本発明の第三実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図６（ａ）は正面図、図６（ｂ）は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図６（ｂ）においては一部を断面で表している。
【００７５】
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段４は、ねじ機構１００を有する。ねじ機構１００は、パンタグラフ型機構１１０と、パンタグラフ型機構１１０を伸縮させるボルト機構１２０で構成されている。
パンタグラフ型機構１１０は、一対のリンク部品１１１と、一対のリンク部品１１１の間に配置された第１ピン部品１１２、第２ピン部品１１３、第３ピン部品１１４、及び第４ピン部品１１５から成る。
第１ピン部品１１２及び第２ピン部品１１３は、リンク部品１１１の長手方向中央位置にリンク部品１１１の長手方向と直交する方向へ直列に離間配置されている。第３ピン部品１１４はリンク部品１１１の一端に、第４ピン部品１１５はリンク部品１１１の他端に配置されている。
リンク部品１１１は、第１プレート１１１Ａ、第２プレート１１１Ｂ、第３プレート１１１Ｃ、及び第４プレート１１１Ｄから成る。
第１プレート１１１Ａの一端は第３ピン部品１１４に接続され、他端は第１ピン部品１１２に接続されている。第２プレート１１１Ｂの一端は第１ピン部品１１２に接続され、他端は第４ピン部品１１５に接続されている。第３プレート１１１Ｃの一端は第３ピン部品１１４に接続され、他端は第２ピン部品１１３に接続されている。第４プレート１１１Ｄの一端は第２ピン部品１１３に接続され、他端は第４ピン部品１１５に接続されている。
ボルト機構１２０は、第１ピン部品１１２の中央部に設けられた孔を貫通し、第２ピン部品１１３の中央部に設けられた雌ねじに螺合している。
【００７６】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。以下に、母材板１を基準として施工者のいる側を表側、反対側を裏側として説明する。
【００７７】
ステップ２では、第１ピン部品１１２側が表側となるように、すなわちボルト機構１２０の頭部が表側にくるように、くさび手段４をストップホール３にはめ込む。くさび手段４は収縮した状態とする。このとき、図６に示すように、くさび手段４が疲労亀裂２に対して略垂直に立設するようにストップホール３内に配置することが好ましい。
【００７８】
ステップ２の後、ボルト機構１２０の頭部に締め込む方向のトルクＮ１をかけて回転させると、表側に位置するリンク部品１１１と裏側に位置するリンク部品１１１の中央部は互いに引き寄せられ、それにつれて所謂パンタグラフジャッキと同様の原理によりくさび手段４は長手方向に延伸し、ストップホール３の孔端部が第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５に押され、ストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗが付与される（ステップ３）。
これにより、ストップホール３の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合には、くさび手段４を延伸してくさび荷重を調節する（ステップ４）。
【００７９】
なお、第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５は、ストップホール３の孔端部と接する端部の曲率がストップホール３の曲率と略同一となる形状寸法に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで、ボルト機構１２０を軽く締めた状態でくさび手段４を適用対象のストップホール３にはめ込んだときに第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５の端部曲面がストップホール３の孔端部にぴったりと密接して整合するため、くさび手段４がストップホール３からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５の端部を母材板１の両側からストップホール３の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段４には、ストップホール３からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板１に疲労亀裂２を開く方向の荷重が作用してストップホール３が荷重方向（図６の上下方向）に広がってくさび荷重Ｗがゼロとなり、パンタグラフ機構とストップホール３との接触が緩んでも、くさび手段４がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段４をストップホール３にはめ込む前に、くさび手段４の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板１等に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
【００８０】
以上、第三実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板１に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Ｗによってストップホール３の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。
【００８１】
図７は本発明の第四実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図７（ａ）は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図７（ｂ）はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図７（ｃ）は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００８２】
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構１００を有するくさび手段４と自動調節手段５である。
自動調節手段５は、ボルト機構１２０にトルクを付与するトルク負荷部材１３１と、トルク負荷部材１３１に荷重を付与する載荷機構１３２とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材１３１をレンチ（スパナ）等のアームとし、載荷機構１３２を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材１３１をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してボルト機構１２０にトルクを付与することができる。また、載荷機構１３２を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材１３１に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材１３１の一端には、ボルト機構１２０に係合する係合部１３１Ａが設けられている。
【００８３】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第三実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ボルト機構１２０の頭部に締め込む方向のトルクＮ１をかけて回転させてくさび手段４を延伸させることにより、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【００８４】
ステップ３の後、ボルト機構１２０にトルク負荷部材１３１の係合部１３１Ａを係合させる。これにより、ボルト機構１２０とトルク負荷部材１３１が連結した状態となる。また、トルク負荷部材１３１の他端に載荷機構１３２を接続する。これによりトルク負荷部材１３１に荷重Ｆが作用し、くさび手段４が延伸する方向のトルクＮ２がボルト機構１２０に負荷される。
ここで、トルクＮ２はステップ３で付与するトルクＮ１（図６参照）よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Ｗが生じている状態においてはトルクＮ２によってボルト機構１２０が回転することはない大きさとする。
【００８５】
母材板１に疲労亀裂２が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール３が荷重方向に大きく延伸し、ステップ３でストップホール３の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Ｗがゼロとなり、第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５とストップホール３との間に僅かでも間隙が生じかけた場合（図７（ａ））には、予め負荷されているトルクＮ２によって直ちにボルト機構１２０が回転し、第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１がストップホール３の孔端部に接触するまでパンタグラフ型機構１１０が延伸する（図７（ｂ））。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール３の形状が元に戻ろうとするのに対し、ボルト機構１２０は回転せず、くさび手段４は延伸した図７（ｂ）の状態のままである。従って、結果として完全除荷時にはストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗ’が生じるが、くさび手段４は初期はめ込み時（図６の状態）よりも延伸しているため、くさび荷重Ｗ’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Ｗよりも大きくなっている（図７（ｃ））。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、トルク負荷部材１３１及び載荷機構１３２の作用によりパンタグラフ型機構１１０が延伸されて第３ピン部品１１４及び第４ピン部品１１５とストップホール３の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与される。
これにより、母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節し、くさび手段４の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材１３１が、ボルト機構１２０に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール３の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
【００８６】
ここで、載荷機構１３２のストローク特性としては、ボルト機構１２０がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Ｆを負荷し続ける特性、すなわちボルト機構１２０に一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とするか、あるいはボルト機構１２０の回転量ひいてはリンク機構の延伸量に上限を設けておき、載荷機構１３２が一定のストローク分だけ動いてパンタグラフ型機構１１０が所定量延伸された場合には、それ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段４とストップホール３の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂２の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段４及びストップホール３の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性（板厚、冗長性、座屈強度など）を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、リンク機構の延伸量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の緩みを許容し経時的な過度の緩み、過度の緩みに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とし、一切の緩みを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段４又は母材板１の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【００８７】
以上、第四実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール３の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板１に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ３で付与したくさび荷重Ｗでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。
【００８８】
図８は本発明の第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図８（ａ）は正面図、図８（ｂ）は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図８（ｂ）においては一部を断面で表している。
【００８９】
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段４は、ねじ機構２００を有する。ねじ機構２００は、ボルト雌ねじが形成された第１斜面部品２１０と、第１斜面部品２１０上に摺動可能に当接する第２斜面部品２２０と、第１斜面部品２１０のボルト雌ねじに螺入されるボルト２３０で構成されている。
第１斜面部品２１０は側面視略Ｌ字状であり、母材板１と平行に配置する平行部２１１とストップホール３に挿入するはめ込み部２１２から成る。ボルト雌ねじは平行部２１１に形成されている。はめ込み部２１２の第２斜面部品２２０との接触面は斜面となっている。
第２斜面部品２２０は四角形状であり、第１斜面部品２１０のはめ込み部２１２との接触面は斜面となっている。第２斜面部品２２０の斜面の傾斜角度は、第１斜面部品２１０の斜面の傾斜角度と同じであり両者は密接している。また、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０の斜面の角度は、４５度よりも小さい。
第１斜面部品２１０に形成されたボルト雌ねじは第１斜面部品２１０の平行部２１１を貫通しており、ボルト２３０の軸部はボルト雌ねじよりも長い。従って、ボルト雌ねじに螺入されたボルト２３０の軸部は、第１斜面部品２１０の平行部２１１を貫通し、先端が第２斜面部品２２０に当接して第２斜面部品２２０をストップホール３に押し込むことができる。なお、本実施形態ではボルト２３０として六角穴付ボルトを用いているが、用いることができるボルトの種類は任意であり、六角穴付ボルトに限定されるものではない。
また、第２斜面部品２２０に当接するボルト２３０の先端に角があると第２斜面部品２２０に摺過傷や圧痕が生じやすくなったり、ボルト２３０が滑らかに回転できなかったりするため、図８（ｂ）に示すように、ボルト２３０の先端は、適度な曲率を有する球面状又は楕円面状に仕上げられていることが好ましい。
【００９０】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【００９１】
ステップ２では、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０をストップホール３にはめ込む。このとき、図８に示すように、第１斜面部品２１０が疲労亀裂２に対して略垂直に立設するようにストップホール３内に配置することが好ましい。
【００９２】
ステップ２の後、ボルト２３０に締め込む方向のトルクＮ１をかけて回転させると、第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０のボルト雌ねじから突出したボルト２３０の軸部先端に押され、第１斜面部品２１０と第２斜面部品２２０は互いに離れる方向に移動するが、両者の接触面は移動方向とは一定の（４５度よりも小さい）角度を成す斜面となっているため、所謂斜面の原理により両者の接する斜面にはボルト軸力よりも大きい抗力が生じ、その反力としてくさび手段４と接するストップホール３の孔端部にはくさび荷重Ｗが付与される（ステップ３）。
これにより、ストップホール３の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合には、第２斜面部品２２０をボルト２３０で押してくさび手段４を延伸させることにより、くさび荷重を調節する（ステップ４）。
【００９３】
ここで、くさび手段４が長期間にわたって安定的に機能するためには、ボルト２３０による支えがなくても、くさび荷重Ｗによって第２斜面部品２２０が滑り出さないことが好ましいが、この場合、斜面の傾斜角度αは下式（１）の条件を満たす必要がある。
［式１］
tanα＜μ  ・・・（１）
但し、μは第１斜面部品２１０と第２斜面部品２２０との間の最大静止摩擦係数であり、その値は両斜面部品の素材や斜面の加工、表面粗度等によって決まり、使用時に斜面を潤滑するか否かによっても変化する。
一般に、両斜面が金属面同士だと、潤滑なしの場合でμ＝０．４程度、潤滑ありの場合でμ＝０．１〜０．２程度と考えられるため、式（１）の条件は、潤滑なしの場合でtanα＜１／２．５、潤滑ありの場合でtanα＜１／１０〜１／５程度となる。但し、金属面を非常に平滑に仕上げた場合には摩擦係数がかなり小さくなることもあるので、斜面の傾斜角度αの値は場合に応じて適宜設定することが好ましい。
【００９４】
なお、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０のうちストップホール３の孔端部と接する部分は、ストップホール３の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０がストップホール３の孔端部に密接し、くさび手段４がストップホール３からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第１斜面部品２１０のはめ込み部２１２を母材板１の両側からストップホール３の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段４には、ストップホール３からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板１に疲労亀裂２を開く方向の荷重が作用してストップホール３が荷重方向（図８の上下方向）に広がってくさび荷重Ｗがゼロとなり、くさび手段４とストップホール３との接触が緩んでも、くさび手段４がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段４をストップホール３にはめ込む前に、くさび手段４の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板１等に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
【００９５】
以上、第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板１に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Ｗによってストップホール３の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。
【００９６】
図９は本発明の第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図９（ａ）は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図９（ｂ）はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図９（ｃ）は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
【００９７】
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構２００を有するくさび手段４と自動調節手段５である。
自動調節手段５は、ボルト２３０にトルクを付与するトルク負荷部材２４１と、トルク負荷部材２４１に荷重を付与する載荷機構２４２とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材２４１を六角棒スパナ（レンチ）等のアームとし、載荷機構２４２を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材２４１をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してボルト２３０にトルクを付与することができる。また、載荷機構２４２を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材２４１に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材２４１の一端には、ボルト２３０に係合する係合部２４１Ａが設けられている。
【００９８】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第五実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ボルト２３０に締め込む方向のトルクＮ１をかけて回転させて、第２斜面部品２２０をボルト２３０の先端で押すことにより、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【００９９】
ステップ３の後、ボルト２３０にトルク負荷部材２４１の係合部２４１Ａを係合させる。これにより、ボルト２３０とトルク負荷部材２４１が連結した状態となる。また、トルク負荷部材２４１の他端に載荷機構２４２を接続する。これによりトルク負荷部材２４１に荷重Ｆを作用し、第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がる方向のトルクＮ２がボルト２３０に負荷される。
ここで、トルクＮ２はステップ３で付与するトルクＮ１（図８参照）よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Ｗが生じている状態においてはトルクＮ２によってボルト２３０が回転することはない大きさとする。
【０１００】
母材板１に疲労亀裂２が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール３が荷重方向に大きく延伸し、ステップ３でストップホール３の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Ｗがゼロとなり、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０とストップホール３との間に僅かでも間隙が生じかけた場合（図９（ａ））には、予め負荷されているトルクＮ２によって直ちにボルト２３０が回転し、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０がストップホール３の孔端部に接触するまで第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がる（図９（ｂ））。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール３の形状が元に戻ろうとするのに対し、ボルト２３０は回転せず、第２斜面部品２２０は第１斜面部品２１０の上にせり上がった図９（ｂ）の状態のままである。従って、除荷時にはストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗ’が生じるが、第２斜面部品２２０は初期はめ込み時（図８の状態）よりも第１斜面部品２１０の上にせり上がっているため、くさび荷重Ｗ’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Ｗよりも大きくなっている（図９（ｃ））。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、トルク負荷部材２４１及び載荷機構２４２の作用により第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がってくさび手段４とストップホール３との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与される。
従って、母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節し、くさび手段４の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材２４１が、ボルト２３０に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール３の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
【０１０１】
ここで、載荷機構２４２の押し出しストローク特性としては、ボルト２３０がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Ｆを負荷し続ける特性、すなわちボルト２３０には一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とするか、あるいはボルト２３０の回転量ひいては第２斜面部品２２０のせり上がり量に上限を設けておき、一定の長さだけせり上がった場合には、載荷機構２４２がそれ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段４とストップホール３との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂２の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段４及びストップホール３の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性（板厚、冗長性、座屈強度など）を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第２斜面部品２２０のせり上がり量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の間隙（緩み）を許容し経時的な過度の間隙の広がり、過度の間隙の広がりに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とし、一切の間隙の広がりを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段４又は母材板１の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【０１０２】
以上、第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール３の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板１に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ３で付与したくさび荷重Ｗでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。
【０１０３】
図１０は本発明の第七実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図１０（ａ）は正面図、図１０（ｂ）は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図１０（ｂ）においては一部を断面で表している。
【０１０４】
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段４として、熱膨張型くさび部材３００を用いる。熱膨張型くさび部材３００は、熱膨張後の寸法がストップホール３の孔部寸法よりも大きくなるように作製されている。
【０１０５】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【０１０６】
ステップ２では、液体窒素等により冷却して収縮させた状態の熱膨張型くさび部材３００をストップホール３にはめ込む。このとき、図１０に示すように、熱膨張型くさび部材３００が疲労亀裂２に対して略垂直に立設するようにストップホール３内に配置することが好ましい。
【０１０７】
ステップ２の後、はめ込んだ熱膨張型くさび部材３００を自然に又は強制的に常温に戻して熱膨張させると、ストップホール３の孔端部が熱膨張型くさび部材３００に押され、ストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗが付与される（ステップ３）。
これにより、ストップホール３の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合には、より大きく膨張する熱膨張型くさび部材３００に交換してくさび荷重を調節する（ステップ４）。
【０１０８】
以上、第七実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板１に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Ｗによってストップホール３の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。
【０１０９】
図１１は本発明の第八実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図１１（ａ）は背面図、図１１（ｂ）は右側面図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。また、構造を分かりやすくするため図１１（ｂ）においては一部を断面で表している。
【０１１０】
本実施形態では、補修用部材であるくさび手段４は、ねじ機構４００を有する。ねじ機構４００は、一端にテーパ付き雌ねじを有した第１分割雌ねじ部品４１０と、一端にテーパ付き雌ねじを有した第２分割雌ねじ部品４２０と、先細のテーパボルト４３０で構成されている。
第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０とは、テーパ付き雌ねじが形成されている一端側が向かい合うようにストップホール３に配置される。二つのテーパ付き雌ねじが向かい合うことによって、テーパボルト４３０を挟み込む形となるテーパ付き雌ねじ部４４０が構成される。
なお、本実施形態ではテーパボルト４３０として六角穴付テーパボルトを用いているが、用いることができるテーパボルトの種類は任意であり、六角穴付テーパボルトに限定されるものではない。
【０１１１】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第一実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび荷重が可変のくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【０１１２】
ステップ２では、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０を、テーパ付き雌ねじが形成されている一端側を向かい合わせにしてストップホール３にはめ込むことでテーパ付き雌ねじ部４４０を構成し、テーパ付き雌ねじ部４４０にテーパボルト４３０の軸部を嵌合する。このとき、図１１に示すように、くさび手段４が疲労亀裂２に対して略垂直に立設するようにストップホール３内に配置することが好ましい。
【０１１３】
ステップ２の後、テーパボルト４３０にテーパ付き雌ねじ部４４０に貫入する方向（締め込む方向）のトルクＮ１をかけて回転させると、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０はテーパボルト４３０に押されて互いに離れる方向に押し広げられて移動しようとするが、第１分割雌ねじ部品４１０の他端及び第２分割雌ねじ部品４２０の他端はストップホール３の孔端部と接しているため反力が生じ、ストップホール３の孔端部にはくさび荷重Ｗが付与される（ステップ３）。
これにより、ストップホール３の孔端部の応力変動幅を抑制し、孔端部からの亀裂再発を防ぐことができる。
母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合には、テーパボルト４３０を締め込んでくさび手段４を延伸させることにより、くさび荷重を調節する（ステップ４）。
【０１１４】
なお、第１分割雌ねじ部品４１０の他端及び第２分割雌ねじ部品４２０の他端のうちストップホール３の孔端部と接する部分は、ストップホール３の孔端部の形状と整合するように曲面状に加工しておくことが好ましい。このように加工しておくことで第１分割雌ねじ部品４１０及び第２分割雌ねじ部品４２０がストップホール３の孔端部に密接し、くさび手段４がストップホール３からずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、例えば、第１分割雌ねじ部品４１０の他端及び第２分割雌ねじ部品４２０の他端を母材板１の両側からストップホール３の孔端部を挟み込む形状にするなど、くさび手段４には、ストップホール３からのずれや脱落を防止する脱落防止手段を設けることが好ましい。これにより、仮に母材板１に疲労亀裂２を開く方向の荷重が作用してストップホール３が荷重方向（図１１の上下方向）に広がってくさび荷重Ｗがゼロとなり、ねじ機構４００とストップホール３との接触が緩んでも、くさび手段４がずれたり脱落したりすることを防止できる。
また、第一実施形態で説明したように、くさび手段４をストップホール３にはめ込む前に、くさび手段４の構成部品を十分な強度を有するワイヤー、チェーン又は磁石等を用いて母材板１又は最大構成部品に係止しておくことは、構成部品の落下防止対策として有効である。
【０１１５】
以上、第八実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、母材板１に作用する荷重の程度が把握できており、またその荷重の程度が、本実施形態で付与したくさび荷重Ｗによってストップホール３の孔端部の応力変動幅が十分に抑制できる範囲内と予測される場合において特に有効である。
【０１１６】
図１２は本発明の第九実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図であり、図１２（ａ）は母材板に過大荷重が作用した状態を示し、図１２（ｂ）はくさび手段がストップホールの変形に追随して延伸した状態を示し、図１２（ｃ）は過大荷重が除荷された状態を示している。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
【０１１７】
本実施形態における補修用部材は、ねじ機構４００を有するくさび手段４と自動調節手段５である。
自動調節手段５は、テーパボルト４３０にトルクを付与するトルク負荷部材４５１と、トルク負荷部材４５１に荷重を付与する載荷機構４５２とで構成されている。
本実施形態では、トルク負荷部材４５１を六角棒スパナ（レンチ）等のアームとし、載荷機構４５２を高強度ロープに吊り下げた重錘としている。トルク負荷部材４５１をアームをもって構成することで、アームの回転及びてこの原理を利用してテーパボルト４３０にトルクを付与することができる。また、載荷機構４５２を重錘をもって構成することで、重力を利用してトルク負荷部材４５１に荷重を付与することができる。なお、トルク負荷部材４５１の一端には、テーパボルト４３０に係合する係合部４５１Ａが設けられている。
【０１１８】
本実施形態による疲労亀裂の補修方法は、第八実施形態による疲労亀裂の補修方法と同様に、母材板１に生じた疲労亀裂２の先端部にストップホール３を設け（ステップ１）、ストップホール３にくさび手段４をはめ込み（ステップ２）、テーパボルト４３０に締め込む方向のトルクＮ１をかけて回転させて、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔を押し広げることにより、ストップホール３の孔端部にくさび荷重を付与する（ステップ３）。
【０１１９】
ステップ３の後、テーパボルト４３０にトルク負荷部材４５１の係合部４５１Ａを係合させる。これにより、テーパボルト４３０とトルク負荷部材４５１が連結した状態となる。また、トルク負荷部材４５１の他端に載荷機構４５２を接続する。これによりトルク負荷部材４５１に荷重Ｆを作用させ、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔を押し広げる方向のトルクＮ２がテーパボルト４３０に負荷される。
ここで、トルクＮ２はステップ３で付与するトルクＮ１（図１１参照）よりもはるかに小さく、ゼロでないくさび荷重Ｗが生じている状態においてはトルクＮ２によってテーパボルト４３０が回転することはない大きさとする。
【０１２０】
母材板１に疲労亀裂２が開口する方向の過大荷重が作用してストップホール３が荷重方向に大きく延伸し、ステップ３でストップホール３の孔端部に負荷しておいたくさび荷重Ｗがゼロとなり、第１分割雌ねじ部品４１０及び第２分割雌ねじ部品４２０とストップホール３の孔端部との間に僅かでも間隙が生じかけた場合（図１２（ａ））には、予め負荷されているトルクＮ２によって直ちにテーパボルト４３０が回転し、第１分割雌ねじ部品４１０の他端及び第２分割雌ねじ部品４２０の他端がストップホール３の孔端部に接触するまで第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔が押し広げられる（図１２（ｂ））。
また、過大荷重が除荷された状態となった場合は、過大荷重により延伸していたストップホール３の形状が元に戻ろうとするのに対し、テーパボルト４３０は回転せず、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔は押し広げられた図１２（ｂ）の状態のままである。従って、除荷時にはストップホール３の孔端部にくさび荷重Ｗ’が生じるが、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔は初期はめ込み時（図１１の状態）よりも広がっているため、くさび荷重Ｗ’の値は過大荷重が作用する前のくさび荷重Ｗよりも大きくなっている（図１２（ｃ））。
このようにして、本実施形態によれば、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第１分割雌ねじ部品４１０及び第２分割雌ねじ部品４２０とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、トルク負荷部材４５１及び載荷機構４５２の作用により第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔が押し広げられてくさび手段４とストップホール３の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与される。
従って、母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合に、開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節し、くさび手段４の緩みを防止できるため、稼働中の最大荷重を推定してそれを負荷した状態で保持する必要がなく、過大荷重除荷後には実際の作用荷重に応じて自動的に調節された適切なくさび荷重を付与し、孔端部の亀裂再発を防ぐことができる。
なお、トルク負荷部材４５１が、テーパボルト４３０に略一定のトルクを付与することが好ましい。トルクを略一定にすることによって、ストップホール３の孔端部に付与されるくさび荷重の管理が容易となる。
【０１２１】
ここで、載荷機構４５２の押し出しストローク特性としては、テーパボルト４３０がどれだけ回転しても常に追随して一定以上の荷重Ｆを負荷し続ける特性、すなわちテーパボルト４３０には一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とするか、あるいはテーパボルト４３０の回転量ひいては第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔が押し広げられる量に上限を設けておき、一定の長さだけ押し広げられた場合には、載荷機構４５２がそれ以上の荷重を負荷しなくなるような特性、すなわち、予め定めた上限を超えるような過大荷重作用時にはくさび手段４とストップホール３の孔端部との間隙をある程度許容する特性とするかは、当該部分に加わる外荷重の大きさや疲労亀裂２の長さ、外荷重の除荷時に生じる最大くさび荷重とくさび手段４及びストップホール３の強度の関係、補修の対象とする構造自体の諸特性（板厚、冗長性、座屈強度など）を勘案しながら、適宜選択することが好ましい。
なお、第１分割雌ねじ部品４１０と第２分割雌ねじ部品４２０との間隔が押し広げられる量に上限を設けた場合、すなわち、ある程度の間隙（緩み）を許容し経時的な過度の間隙の広がり、過度の間隙の広がりに伴うずれや外れ等を防止する特性とした場合には、一定以上のトルクＮ２を負荷し続ける特性とし、一切の間隙の広がりを防止して開口変位に完全に追随させた場合に発生し得るくさび手段４又は母材板１の座屈や塑性変形等を防止することができる。
【０１２２】
以上、第九実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材は、補修用部材が簡素な構成でありながら、ストップホール３の孔端部応力変動幅を抑制して孔端部からの亀裂再発を防ぐ機能と、過大荷重による孔部の開口変位に追随してくさび手段４を自動的に調節する機能とを有しているため、母材板１に作用する荷重の程度が不明な場合や、過大荷重の負荷が予想され、ステップ３で付与したくさび荷重Ｗでは孔端部の応力変動幅を十分に抑制することができないと予測される場合において特に有効である。
【０１２３】
図１３は自動調節手段の他の例を示す概要図であり、図１３（ａ）は正面図、図１３（ｂ）は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図１３（ｂ）においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材（図９参照）において、ボルト２３０にトルクＮ１を生じせしめるトルク負荷部材を、アームを用いて構成されたトルク負荷部材２４１に代えて、プーリーを用いて構成されたトルク負荷部材５４１としている。すなわち、本例における自動調節手段５は、ボルト２３０にトルクを付与するトルク負荷部材５４１と、トルク負荷部材５４１に荷重を付与する載荷機構５４２とで構成されている。なお、トルク負荷部材５４１の一端には、ボルト２３０に係合する係合部５４１Ａが設けられている。
トルク負荷部材５４１にはワイヤーの一端が固定され、ワイヤーの他端には載荷機構５４２としての重錘が吊るされている。本例は、トルク負荷部材５４１がプーリーで構成されている点において第六実施形態と差異があるが、本例においても、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、トルク負荷部材５４１及び載荷機構５４２の作用により第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がってねじ機構２００とストップホール３の孔端部との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
なお、プーリーにはワイヤーを何周か巻き付けておくことが好ましい。ワイヤーを何周か巻き付けておくことにより、ボルト２３０の回転角度が大きくなってもボルト２３０に作用するトルクが失われることがない。他方、ボルト２３０の回転角度が３６０度を超えないと予め分かっている場合には、プーリー及びワイヤーの代わりに歯車及びチェーンを用いてもよい。
【０１２４】
トルク負荷部材がアームで構成されている場合は、アームの角度によってボルト等に作用するトルクが変化する場合があるが、本例のようにトルク負荷部材がプーリー（滑車）で構成されている場合は、常に一定のトルクをボルト等にかけることができる。ボルト等に付与されるトルクが常に一定であれば、くさび荷重の管理が容易となる。
【０１２５】
トルク負荷部材５４１（プーリー）の外周には、目盛り５４３が設けられている。この目盛り５４３を適切な方法によって読み取ることにより、トルク負荷部材５４１の回転角度、即ちボルト２３０の回転角度を容易に把握できる。いま、ボルト２３０のピッチをｐ（mm）、ボルト２３０の回転角度をΔθ（deg）、第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０の斜面の傾斜角度をα（deg）、くさび手段４の上下方向長さの増分（＝ストップホール３の開口増分）をΔＬ（mm）とすると、下式（２）の関係が成り立つ。
[式２]
ΔＬ＝ｐ×（Δθ／３６０）×tanα  ・・・（２）
よって、トルク負荷部材５４１の目盛り５４３からボルト２３０の回転角度Δθを読み取ることにより、ストップホール３の開口増分ΔＬを容易に推定することが可能となり、母材板１に作用した荷重の推定や、ストップホール３からの再発亀裂の有無の判定等において有用な情報を取得することができる。
なお、本例では、プーリーで構成されたトルク負荷部材を第六実施形態に適用した場合を説明したが、同様に第四実施形態及び第九実施形態に適用することもできる。すなわち、第四実施形態又は第九実施形態のトルク負荷部材を、アームの代わりにプーリーで構成することができる。
【０１２６】
図１４は自動調節手段のさらに他の例を示す概要図であり、図１４（ａ）は正面図、図１４（ｂ）は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図１４（ｂ）においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材（図９参照）において、自動調節手段５を、アーム及び重錘に代えて、渦巻きばね６４１を用いて構成している。
渦巻きばね６４１の一端には、ボルト２３０に係合する係合部６４１Ａが設けられている。渦巻きばね６４１の一端は係合部６４１Ａによってボルト２３０の頭部に固定されており、他端は調節具６４２を介して第１斜面部品２１０の平行部２１１に固定されている。調節具６４２は、渦巻きばね６４１の巻き締め具合を調節するためのものである。調節具６４２によって渦巻きばね６４１の巻き締め具合を調節することにより、ボルト２３０の頭部に適切なトルクＮ１を作用させることができる。
本例は、自動調節手段５が渦巻きばね６４１を用いて構成されている点において第六実施形態と差異があるが、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、自動調節手段５の作用により第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がってくさび手段４とストップホール３との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
【０１２７】
本例によれば、自動調節手段５に重錘を用いる必要がなく、渦巻きばね６４１が弛緩して広がるスペースさえ確保できればよいため、重錘を用いた自動調節手段５の設置スペースよりも小さいスペースであっても設置することができる。また、重錘の落下防止対策等が不要となる。
また、渦巻きばね６４１の長さを適切に選定することにより、ボルト２３０の回転角度が大きくなってもボルト２３０に作用するトルクが失われないように設定することができる。
なお、本例では、渦巻きばねを用いた自動調節手段を第六実施形態に適用した場合を説明したが、同様に第四実施形態及び第九実施形態に適用することもできる。すなわち、第四実施形態又は第九実施形態の自動調節手段を、アーム及び重錘の代わりに渦巻きばねを用いて構成することができる。
【０１２８】
図１５は自動調節手段のさらに他の例を示す概要図であり、図１５（ａ）は正面図、図１５（ｂ）は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図１５（ｂ）においては一部を断面で表している。
本例では、第六実施形態の補修用部材（図９参照）において、自動調節手段５を、アーム及び重錘に代えて、コイルばね７４１を用いて構成している。
コイルばね７４１は、ボルト２３０と第２斜面部品２２０との間に位置する。コイルばね７４１の一端はボルト２３０の先端に接し、他端は第２斜面部品２２０の側面に接する。
くさび手段４をストップホール３にはめ込んだ後、ボルト２３０に締め込む方向のトルクをかけて回転させ、コイルばね７４１の縮み具合を調節することにより、第２斜面部品２２０の側面に適切な押圧力Ｐ１を作用させることができ、これによりストップホール３の孔端部にはくさび荷重が付与される。
本例は、自動調節手段５がコイルばね７４１を用いて構成されている点において第六実施形態と差異があるが、ステップ３でくさび手段４をはめ込んだ後に第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０とストップホール３の孔端部との間に間隙が生じるような過大荷重が母材板１に作用したとしても、自動調節手段５の作用により第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上にせり上がってねじ機構２００とストップホール３との接触が保持され、過大荷重の除荷後に再び同程度の過大荷重が作用した場合にも緩みを生じないだけの適切なくさび荷重Ｗ’が自動的に付与されるという原理は、第六実施形態の場合と全く同じである。
なお、コイルばね７４１に代えて、皿ばね又はゴム等、圧縮時に弾性力を蓄えることができる部材を用いることもできる。また、二つの強力な磁石を、互いに反発しあう同極（Ｎ極とＮ極、Ｓ極とＳ極）を向かい合わせに近接して並べ、磁力による反発力をコイルばね７４１の弾性力の代わりとして用いることもできる。
【０１２９】
本例によれば、くさび手段４の外形寸法よりも内側に自動調節手段５（コイルばね７４１）を収めることができるため、比較的狭隘な構造箇所であっても、くさび手段４及び自動調節手段５を設置することができる。
また、コイルばね７４１の長さを適切に選定することにより、第２斜面部品２２０の移動量が大きくなっても押圧力Ｐ１が失われないように設定することができる。
【０１３０】
図１６は脱落防止手段の例を示す概要図であり、図１６（ａ）は正面図、図１６（ｂ）は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図１６（ｂ）においては一部を断面で表している。
本例では、第五実施形態の補修用部材（図８参照）において、くさび手段４には、脱落防止手段が設けられている。
脱落防止手段は、第１斜面部品２１０の底面から突出した一対の鍔状部２５０と、第１斜面部品２１０と第２斜面部品２２０とを連結する連結材２６０とを備える。
鍔状部２５０は、一方の鍔状部２５０Ａと他方の鍔状部２５０Ｂとを有する。一方の鍔状部２５０Ａと他方の鍔状部２５０Ｂとの間には、母材板１の厚みよりもやや大きい空間が設けられている。一方の鍔状部２５０Ａを母材板１の裏側に配置し、他方の鍔状部２５０Ｂを母材板１の表側に配置し、一方の鍔状部２５０Ａと他方の鍔状部２５０Ｂとの間の空間に母材板１を位置させることで、一方の鍔状部２５０Ａと他方の鍔状部２５０Ｂによって母材板１（ストップホール３の孔端部）を両側から挟みこむことができる。また、他方の鍔状部２５０Ｂには固定用ボルト２５０Ｃが螺入するボルト雌ねじが形成されている。このボルト雌ねじは他方の鍔状部２５０Ｂを貫通しており、固定用ボルト２５０Ｃの軸部はボルト雌ねじよりも長い。図１６（ｂ）に示すように、固定用ボルト２５０Ｃをボルト雌ねじに螺入して先端を母材板１に当接させることにより、第１斜面部品２１０を母材板１にしっかりと固定することができる。
連結材２６０は、例えばワイヤー又はチェーン等である。第１斜面部品２１０及び第２斜面部品２２０のそれぞれに設けた貫通穴に１本の連結材２６０を通した後、連結材２６０の一端側と他端側を繋ぐことによって、連結材２６０を環状としている。なお、連結材２６０の一端を第１斜面部品２１０に固定し、他端を第２斜面部品２２０に固定することによって、第１斜面部品２１０と第２斜面部品２２０を連結することもできる。
鍔状部２５０によって母材１に固定された第１斜面部品２１０に第２斜面部品２２０を連結材２６０で連結することで、第２斜面部品２２０がストップホール３から脱落することを防止できる。
【０１３１】
図１７は脱落防止手段の他の例を示す概要図であり、図１７（ａ）は背面図、図１７（ｂ）は右側面図である。なお、構造を分かりやすくするため図１７（ｂ）においては一部を断面で表している。
本例では、第八実施形態の補修用部材（図１１参照）において、くさび手段４には、脱落防止手段が設けられている。
脱落防止手段は、第１分割雌ねじ部品４１０の他端の両側から突出した一対の第１の鍔状部４５０と、第２分割雌ねじ部品４２０の他端の両側から突出した一対の第２の鍔状部４６０とを備える。
第１の鍔状部４５０は、一方の突出部４５０Ａと他方の突出部４５０Ｂとを有する。また、第２の鍔状部４６０は、一方の突出部４６０Ａと他方の突出部４６０Ｂとを有する。一方の突出部４５０Ａ、４６０Ａと他方の突出部４５０Ｂ、４６０Ｂとの間には、それぞれ母材板１の厚みよりもやや大きい空間が設けられている。一方の突出部４５０Ａ、４６０Ａを母材板１の裏側に配置し、他方の突出部４５０Ｂ、４６０Ｂを母材板１の表側に配置し、一方の突出部４５０Ａ、４６０Ａと他方の突出部４５０Ｂ、４６０Ｂとの間の空間に母材板１を位置させることで、第１の鍔状部４５０及び第２の鍔状部４６０によって母材板１（ストップホール３の孔端部）を両側から挟みこむことができる。
なお、脱落防止手段は、第１分割雌ねじ部品４１０又は第２分割雌ねじ部品４２０と一体的に製作されていてもよいし、樹脂等を用いて製作して第１分割雌ねじ部品４１０の他端及び第２分割雌ねじ部品４２０の他端に貼り付けてもよい。
【０１３２】
なお、図１６及び図１７を用いて、脱落防止手段の例として、脱落防止手段を第五実施形態（図８）、第八実施形態（図１１）に適用した場合を説明したが、この脱落防止手段は、同様に第一から四、六、七、九実施形態に適用することもできる。
【０１３３】
図１８は、本発明の第十実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を示す概要図である。なお、上述した実施形態と同一機能部材には同一符号を付して説明を省略する。
上述した第一から第九実施形態においては、疲労亀裂２の先端部に設けたストップホール３にくさび手段４を適用することを説明したが、くさび手段４は、疲労亀裂２の基部及び先端部以外の亀裂経路上に設けたドリル孔であるウェッジホール７に適用してもよい。また、ストップホール３とウェッジホール７を併設して両方に適用してもよい。
更に、ウェッジホール７の数は任意であり、疲労亀裂２が長い場合などには亀裂経路上に複数設けてもよい。その場合は、補修用部材に自動調節手段５を設けておけば、ウェッジホール７の位置によって疲労亀裂２の開口量に大小があっても、自動調節手段５によってくさび手段４が亀裂開口に追随して延伸し、各ウェッジホール７の位置における最適な初期くさび荷重が自動的に付与される。
図１８は、母材板１に生じた疲労亀裂２について、疲労亀裂２の先端部にストップホール３を、亀裂経路上にウェッジホール７を１個ずつ設け、それぞれに対してねじ機構２００を有するくさび手段４を適用して補修を行う例を示すものである。これにより構造物の応力変動幅を抑制し、亀裂再発を防ぐことができる。
また、ウェッジホール７にくさび手段４を適用する場合においても、くさび手段４に脱落防止手段を設けることが、構成部品の落下防止対策として有効である。
【０１３４】
なお、上述した第一から第十実施形態による疲労亀裂の補修方法は、ステップ１からステップ３を構造物の片側から行うことができる。したがって、疲労亀裂が生じた構造物に対して表側と裏側のどちらか一方側からしか作業できない場合であっても補修作業を行うことができる。
【０１３５】
図１９は、本発明による孔端部応力の変動幅抑制効果を示す図であり、縦軸は孔端部応力σ、横軸は引張荷重Ｐである。
疲労亀裂２の先端に設けたストップホール３について、下記（１）〜（３）の場合のそれぞれにつき、ストップホールの孔端部応力σの変動範囲Δσがどう変化するかを模式的に示したものである。
（１）くさび手段４による補強をしない場合
（２）第一、三、五、七、八実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
（３）第二、四、六、九実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
【０１３６】
（１）くさび手段４による補強をしない場合
母材板１に生じた疲労亀裂２を開口させる方向に作用する引張荷重Ｐ（図１９の横軸）がゼロの時にはストップホール３の孔端部応力σ（図１９の縦軸）もゼロであり、引張荷重Ｐが増加するとσは線形に上昇し、図１９においてσ−Ｐ関係のグラフは原点と最大荷重点Ｂとを結ぶ直線となる（但し孔端部の塑性変形はないものとする）。
この場合、孔端部応力σの変動範囲Δσ＝最大応力σｍａｘ−最小応力ゼロ＝σｍａｘとなる（図１９中の「補強無しΔσ」）。
【０１３７】
（２）第一、三、五、七、八実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
引張荷重Ｐがゼロの時でもストップホール３の孔端部にはくさび部材のくさび荷重による初期応力σｗが生じている（点Ａ）。その状態で引張荷重Ｐが増加すると、孔端部応力σは線形に上昇していくが、くさび手段４とストップホール３との接触が保たれているうちは孔部の見かけ剛性がくさび手段４の分だけ大きくなるため、応力上昇の傾きは（１）の場合よりも緩やかになる（点Ａ→点Ｓ）。
点Ｓにおいて、くさび手段４が最初に緩む引張荷重Ｐｓが作用するとすれば、それ以上の引張荷重が作用する領域ではくさび手段４によるくさび荷重がゼロとなるので、孔部の見かけ剛性はくさび手段４のない（１）の場合と同じになり、σ−Ｐ関係のグラフ（直線）の傾きも等しくなる（点Ｓ→点Ｂ）。
点Ｂにおいて最大引張荷重Ｐｍａｘが作用し、以降は除荷されるとすると、今度は上記載荷過程の逆の点Ｂ→点Ｓ→点Ａという経路を辿ることになる。従って、孔端部応力の変動範囲Δσ’＝最大応力σｍａｘ−初期応力σｗとなり、（１）のΔσよりもσｗ分だけ抑制される（図１９中の「補強ありΔσ’」）。
【０１３８】
（３）第二、四、六、九実施形態のいずれかによる補修方法及び補修用部材で補強した場合
始めに点Ａ→点Ｓ→点Ｂという経路で孔端部応力が上昇する過程は（２）と同様だが、点Ｓ→点Ｂの過程でくさび手段４の端部がストップホール３の変形（引張荷重方向の伸び）に追随し、ストップホールの孔端部との間に緩みが生じないようにくさび手段４が自動的に延伸するため、最大荷重点Ｂから除荷過程に移行すると直ちにくさび手段４がストップホール３の変形（引張荷重方向の収縮）を妨げるくさびとして作用して両者の間にはくさび荷重が発生し、その値は除荷過程の進行と共に増大していく。結果として孔部の見かけ剛性は点Ａ〜点Ｓの領域と同様にくさび手段４の分だけ大きくなり、除荷過程（点Ｂ→点Ｃ）のσ−Ｐ関係のグラフ（直線）の傾きは点Ｓ→点Ａの傾きと等しくなり、引張荷重がゼロとなり除荷が完了する点Ｃにおいては、（２）で付与された初期応力σｗよりも大きい値に自動調節された初期応力σｗ’が付与されることになる。従って、孔端部応力の変動範囲Δσ’’＝最大応力σｍａｘ−自動調節された初期応力σｗ’となり、（２）のΔσ’よりも更に（σｗ’−σｗ）分だけ大きく抑制される（図１４中の「自動調節後Δσ’’」）。
一般に構造物の稼働中に作用する外荷重の大きさは確率的に分布するものであり、最大（過大）荷重の値を確定論的に正しく推定することは容易でないことに加え、仮に推定できたとしてもそれが作用して疲労亀裂２が開口した状態のまま保持することは、特に大型構造物においては極めて困難な場合が多いのに対し、この（３）の場合は、稼働中に作用する最大（過大）荷重Ｐｍａｘに応じてくさび手段４が自動的に延伸し、除荷時の適切な初期応力σｗ’も自動的に付与されるため、くさび手段４によるストップホール３補強の適用性および有効性が格段に向上する。
【０１３９】
なお、ここでは亀裂先端に設けたストップホール３をくさび手段４で補強した場合の孔端部応力σの変動幅抑制効果について述べたが、第十実施形態のように亀裂進展経路に設けたウェッジホール５をくさび手段４で補強した場合についても、亀裂先端部あるいは亀裂先端部に設けたストップホール３端部の応力σに対して同様の変動幅抑制効果が期待できる。
また、第一、三、五、七、八実施形態において、母材板１に過大な荷重が作用してストップホール３の孔部の開口変位が大きくなった場合に、手動で開口変位に追随してくさび手段４を調節し、くさび手段４の緩みを防止した場合にも（３）と同様の効果を得ることができる。
なお、上記した第一から第十実施形態に対応する図は、その概要を示すものであり、実際に本発明を実施する場合に必要な構成は適宜採用ができる。
また、くさび手段４は、ねじ機構に代えて、油圧機構やばね機構等を用いて、又はこれらの機構を組み合わせて構成することもできる。また、ねじ機構は、ねじを用いてくさび荷重を付与できるあらゆる機構を含むことができる。
【実施例１】
【０１４０】
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した静的載荷試験を実施例１として説明する。なお、本実施例では、上記した第五実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。
【０１４１】
図２０は試験に用いた平板試験片を示す図である。
平板試験片１Ａは、板厚１２mmのJIS SM400B鋼板を板厚１０mmまで研削した母材板から機械加工したものであり、図２０に示すように、中央部に切欠き２Ａ及び円孔３Ａを有する。切欠き２Ａは疲労亀裂２を、円孔３Ａは疲労亀裂先端部に設けたストップホール３をそれぞれ模擬したものである。
【０１４２】
図２１は試験に用いたくさび手段を示す図である。
ねじ機構２００を有するくさび手段４は、JIS SUS316ステンレス鋼を用いて製作した。図２１に示すように、ねじ機構２００は、ボルト雌ねじが形成された第１斜面部品２１０と、第１斜面部品２１０上に摺動可能に当接する第２斜面部品２２０と、第１斜面部品２１０のボルト雌ねじに螺入されるボルト２３０で構成されている。ボルト２３０は六角穴付ボルトであり、ピッチは０．７mmである。なお、斜面の傾斜角度αはtanα＝１／７とした。
【０１４３】
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機（株式会社島津製作所製、動的容量１０ｔｏｎｆ）を用いた。
平板試験片１Ａを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔３Ａにくさび手段４を装着した。ボルト２３０の締め込み量としては、ボルト２３０が完全に弛緩した状態から六角レンチを用いてボルト２３０を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第２斜面部品２２０の側面に当接してボルト２３０を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、更に締め込み方向に角度２２５度だけ回転させ、初期締め込みとした。なお、ボルト２３０のピッチが０．７mmなので、初期締め込みによるボルト２３０の軸方向進行量は０．７×２２５／３６０＝０．４４mmとなる。
【０１４４】
静的載荷試験は、平板試験片１Ａの切欠き２Ａと反対側の円孔３Ａの孔端部にゲージ長２mmの単軸歪ゲージを貼付し、静的載荷試験中の円孔端歪を計測した。
静的載荷試験では、平板試験片１Ａの長手方向の引張荷重Ｐをゼロから最大引張荷重Ｐｍａｘ＝１４．５kNまで漸増させた後に再びゼロまで漸減させる過程を１サイクルとし、くさび手段４を用いない場合については１サイクル、くさび手段４を用いた場合には２サイクル、それぞれ載荷を行った。
【０１４５】
図２２は円孔端歪と引張荷重の関係を示す図である。
図２２においては、くさび手段４を用いない場合と用いた場合のそれぞれについて、円孔端歪εと引張荷重Ｐの関係を示している。「くさび手段あり」（くさび手段４を用いた場合）の黒塗りプロット点が縦軸上に散在しているのは、引張荷重ゼロの状態で行ったボルト２３０の初期締め込みに伴って円孔端歪εが上昇していく過程を表している。
図２２において、白抜きプロット点は「くさび手段なし」（くさび手段４を用いない場合）の結果である。引張荷重Ｐ＝０においてゼロだった円孔端歪εが、引張荷重Ｐの上昇に伴ってほぼ線形に増加し、最大引張荷重Ｐｍａｘ到達後の除荷過程においてはその増加過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少していくことが見てとれる。
一方、「くさび手段あり」の黒塗りプロット点を見ると、上述した通りボルト２３０の初期締め込みによって円孔端歪εは顕著に増加し、初期締め込み完了時の円孔端歪εの値は７００μであった。その後、引張荷重Ｐが上昇すると、円孔端歪εは上に凹の僅かな非線形性を示しながらも、「くさび手段なし」の場合よりも緩やかな勾配で増加し、最大引張荷重Ｐｍａｘ到達後の除荷過程においてはその上昇過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少し、引張荷重Ｐ＝０においては初期締め込み完了時の円孔端歪εを僅かに上回る値（７１９μ）まで減少している。ここで、円孔３Ａの孔端部における疲労被害の第一支配因子である円孔端歪範囲を求めると、
・くさび手段４を用いない場合の円孔端歪範囲Δε0＝１４５０μ
・くさび手段４を用いた場合の円孔端歪範囲Δεw＝８４９μ
であり、くさび手段４を用いることにより、円孔端歪範囲がくさび手段４を用いない場合の５８．６％にまで大幅に低減されることが判明した。
【実施例２】
【０１４６】
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した静的載荷試験を実施例２として説明する。なお、本実施例では、上記した第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。但し、トルク負荷部材は、アームではなくプーリーを用いて構成した。
【０１４７】
試験に用いた平板試験片は、実施例１に用いた平板試験片１Ａと同一仕様であるから図２０を参照されたい。
また、試験に用いたくさび手段は、実施例１に用いたくさび手段４と同一仕様であるから図２１を参照されたい。
【０１４８】
図２３は試験に用いたトルク負荷部材を構成するプーリーの半分を示す図であり、図２３（ａ）は右側面図、図２３（ｂ）は正面図である。
プーリー（トルク負荷部材）５４１は、JIS A5052アルミニウム合金の円板を加工し、中心の穴にくさび手段４のボルト２３０の頭部を嵌入して固定した。
【０１４９】
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機（株式会社島津製作所製、動的容量１０ｔｏｎｆ）を用いた。
平板試験片１Ａを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔３Ａにくさび手段４を装着した。プーリー５４１の中心に貫入したボルト２３０にトルクを負荷する際には、プーリー５４１に開けた小キリ穴５４１Ｂに、大キリ穴５４１Ｃ側に結び目を作って固定したワイヤーを模したタコ糸を通してプーリー５４１の外周に２〜３重に巻き付けた後、タコ糸を斜め上方に延ばし、適当な高さに水平に設置した金属製の丸棒に引っ掛けてタコ糸の方向を鉛直下向きに変え、タコ糸の先端に載荷機構５４２としての重錘を吊り下げることにより張力を発生させ、プーリー５４１を回転させることによってボルト２３０にトルクを発生させた。なお、プーリー５４１の外周近傍が視野に入るようにＣＣＤスコープを設置し、プーリー５４１の目盛り５４３を適宜読み取ることにより、プーリー５４１の回転量を計測した。
ボルト２３０の初期締め込み量としては、ボルト２３０が完全に弛緩した状態からプーリー５４１及びプーリー５４１に固定されたボルト２３０を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第２斜面部品２２０の側面に当接してボルト２３０を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、タコ糸の先端に４３０ｇ分の重錘５４２を吊り下げたところ、プーリー５４１は締め込み方向に角度５４．２度だけ回転した。なお、ボルト２３０のピッチは０．７mmなので、重錘５４２の吊り下げによるボルト２３０の軸方向進行量は０．７×５４．２／３６０＝０．１１mmとなる。
【０１５０】
静的載荷試験は、平板試験片１Ａの切欠き２Ａと反対側の円孔３Ａの孔端部にゲージ長２mmの単軸歪ゲージを貼付し、静的載荷試験中の円孔端歪を計測した。
静的載荷試験では、平板試験片１Ａの長手方向の引張荷重Ｐをゼロから最大引張荷重Ｐｍａｘ＝１４．５kNまで漸増させた後に再びゼロまで漸減させる工程を１サイクルとし、くさび手段４を用いた場合について３サイクルの載荷を行った。
【０１５１】
図２４はプーリー回転角度と引張荷重の関係を示す図である。
図２４は、くさび手段４を用いた場合について、プーリー回転角度θと引張荷重Ｐの関係を示している。上述したように、ボルト２３０が完全に弛緩した状態からプーリー５４１及びプーリー５４１に固定されたボルト２３０を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第２斜面部品２２０の側面に当接してボルト２３０を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点（θ＝０°）として、タコ糸の先端に４３０ｇ分の重錘５４２を吊り下げたところ、プーリー５４１は締め込み方向に角度５４．２度だけ回転した。その後、引張荷重Ｐを漸増させていくと、平板試験片１Ａの円孔３Ａが平板試験片１Ａの長手方向に引き延ばされ、ボルト先端部からの圧力を側面に受け続けている第２斜面部品２２０は円孔３Ａの変形に追随する形で第１斜面部品２１０の上にせり上がり、同時に第２斜面部品２２０が移動した分だけボルト２３０は締め込み方向に回転してプーリー５４１の回転角度が増大していく。図２４を見ると、１サイクル目の荷重上昇過程におけるプーリー５４１の回転角度と引張荷重Ｐの関係はほぼ線形であり、くさび手段４が荷重増大に伴う円孔３Ａの変形にぴったりと追随し、延伸していることが分かる。
引張荷重Ｐが最大引張荷重Ｐｍａｘに達し、その後の除荷過程に入ると、くさび手段４は式（１）の関係を満たしているため、引き延ばされた円孔３Ａが元の形状に戻ろうとしてくさび手段４の上下端に圧縮荷重が加わっても、第１斜面部品２１０と第２斜面部品２２０との間の摩擦力により第２斜面部品２２０が第１斜面部品２１０の上を滑り出すことはなく、またボルト２３０が緩む方向に回転することもないので、プーリー５４１の回転角度はほぼ一定となる。図２４を見ると、引張荷重Ｐをゼロに戻した後（１サイクル目完了後）、２サイクル目を載荷してもプーリー５４１の回転角度はほぼ一定であり、最大引張荷重Ｐｍａｘ載荷時にわずかに増加した後は、３サイクル目の除荷完了までほぼ一定値を保っていることが分かる。
【０１５２】
図２５は、くさび手段４を用いない場合と、くさび手段４を用いた場合のそれぞれについて、円孔端歪εと引張荷重Ｐの関係を示す図である。なお、くさび手段４を用いない場合のデータは、実施例１で取得したデータ（図２２参照）をそのまま用いている。
図２５において、白抜きプロット点は、「くさび手段なし」（くさび手段４を用いない場合）の結果を示している。引張荷重Ｐ＝０においてゼロだった円孔端歪εが、引張荷重Ｐの上昇に伴ってほぼ線形に増加し、最大引張荷重Ｐｍａｘ到達後の除荷過程においてはその増加過程をほぼ逆に辿るような過程を経て減少していくことが分かる。
一方、黒塗りプロット点は、「くさび手段あり」（くさび手段４を用いた場合）の結果を示している。重錘５４２の吊り下げによってプロット点は縦軸上を若干上昇し、吊り下げ完了時の円孔端歪εの値は２８３μであった。その後、引張荷重Ｐが上昇すると、円孔端歪εは「くさび手段なし」の場合と平行にほぼ線形に増加し、最大引張荷重Ｐｍａｘ到達時の円孔端歪εの値は１６９８μであった。一方、その後の除荷過程においては、荷重上昇時の円孔３Ａの変形（伸び）にぴったりと追随してくさび手段４が延伸しているので、荷重が除荷されても円孔３Ａは元の形状に戻る（収縮する）ことができず、円孔端歪εは「くさび手段なし」の場合よりも緩やかな勾配で減少し、１サイクル目の除荷完了時には円孔端歪ε＝９９１μとなっている。その後、２サイクル目、３サイクル目においては、荷重上昇過程・除荷過程のいずれにおいても、プロット点は上記の緩やかな勾配の上に位置し、両サイクルの除荷完了時における円孔端歪εの値はいずれも１０１４μであった。ここで、円孔３Ａの孔端部における疲労被害の第一支配因子である円孔端歪範囲を求めると、
・くさび手段４を用いない場合の円孔端歪範囲Δε0＝１４５０μ
・くさび手段４を用いた場合の円孔端歪範囲Δεw＝６８４μ
であり、くさび手段４及びプーリー５４１を用いることにより、母材板１に作用する引張荷重による円孔３Ａの変形にくさび手段４が追随して延伸し、円孔端歪範囲Δεがくさび手段４を用いない場合の４７．２％にまで大幅に低減されることが判明した。
【実施例３】
【０１５３】
疲労亀裂の補修方法及び補修用部材の効果を検証した疲労試験を実施例３として説明する。なお、本実施例では、上記した第六実施形態による疲労亀裂の補修方法及び補修用部材を用いた。但し、トルク負荷部材は、アームではなくプーリーを用いて構成した。
【０１５４】
試験に用いた平板試験片は、実施例１に用いた平板試験片１Ａと同一仕様であるから図２０を参照されたい。
また、試験に用いたくさび手段は、実施例１に用いたくさび手段４と同一仕様であるから図２１を参照されたい。
また、試験に用いたプーリー（トルク負荷部材）は、実施例２に用いたプーリー５４１と同一仕様であるから図２３を参照されたい。
【０１５５】
試験機には、電気−油圧サーボ式疲労試験機（株式会社島津製作所製、動的容量１０ｔｏｎｆ）を用いた。
平板試験片１Ａを試験機の油圧チャックに装着した後、中央部の円孔３Ａにくさび手段４を装着した。なお、本試験では実施例２の場合よりもプーリー５４１の回転量及び重錘５４２の移動距離が大きくなるため、プーリー５４１に巻き付けるタコ糸の長さ及びプーリー５４１から重錘５４２に至る経路を適宜調整した。
ボルト２３０の初期締め込み量としては、ボルト２３０が完全に弛緩した状態からプーリー５４１及びプーリー５４１に固定されたボルト２３０を締め込み方向に回していき、球面状のボルト先端部が第２斜面部品２２０の側面に当接してボルト２３０を回す際に抵抗を感じるようになった状態を起点として、タコ糸の先端に４３０ｇ分の重錘５４２を吊り下げたところ、プーリー５４１は締め込み方向に角度９９.５度だけ回転した。なお、ボルト２３０のピッチは０．７mmなので、重錘５４２の吊り下げによるボルト２３０の軸方向進行量は０．７×９９.５／３６０＝０.１９mmとなる。
【０１５６】
疲労試験は荷重制御で行い、切欠き２Ａや円孔３Ａの無い断面における公称応力レンジΔσｎ＝２７MPa、応力比Ｒ＝０（引張側の完全片振り）、荷重周波数ｆ＝３．６Ｈｚとした。
【０１５７】
図２６は、疲労試験結果を示している。平板試験片１Ａの円孔３Ａにくさび手段４を装着し、プーリー５４１及び重錘５４２によって、プーリー５４１に固定されたボルト２３０に一定のトルクをかけて試験を行った実施例３では、平板試験片１Ａのみで試験を行った比較例１と比べて、円孔端歪範囲Δεは２８％にまで低減され、破断寿命Ｎfは９倍以上と大幅に延伸されることが判明した。
【産業上の利用可能性】
【０１５８】
本発明は、船舶、海洋構造物、橋梁、道路、車輌、航空機、又は輸送・工作機械等の各種構造物に生じる疲労亀裂に対し、ストップホールからの亀裂再発の防止や再発亀裂の進展を抑制する補修方法、及び補修用部材として利用することができる。
【符号の説明】
【０１５９】
１  母材板（構造物）
２  疲労亀裂
３  ストップホール
４  くさび手段
５  自動調節手段
７  ウェッジホール
１０  ねじ機構
１１Ａ  第１ボルト軸
１１Ｂ  第２ボルト軸
１２  ナット
２１  トルク負荷部材（アーム）
２２  載荷機構（ばね）
１００  ねじ機構
１１０  パンタグラフ型機構
１２０  ボルト機構
１３１  トルク負荷部材（アーム）
１３２  載荷機構（重錘）
２００  ねじ機構
２１０  第１斜面部品
２２０  第２斜面部品
２３０  ボルト
２４１  トルク負荷部材（アーム）
２４２  載荷機構（重錘）
２５０  鍔状部
４００  ねじ機構
４１０  第１分割雌ねじ部品
４２０  第２分割雌ねじ部品
４３０  テーパボルト
４４０  テーパ付き雌ねじ部
４５１  トルク負荷部材（アーム）
４５２  載荷機構（重錘）
４５０  第１の鍔状部
４６０  第２の鍔状部
５４１  トルク負荷部材（プーリー）
５４２  載荷機構（重錘）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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