(57)【要約】【課題】鋼床版において、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接部のルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展すること、を抑制するのに適した方法を提供する。【解決手段】基材２０（鋼床版２）に対して下記の負荷工程および除荷工程を実行する。負荷工程では、デッキプレート３のうち、一対の溶接ビード１０よりも内側の部分が上方に向かって曲がるように、デッキプレート３のうち一対の溶接ビード１０よりも外側の部分を、押圧部１６によって上方から下方に押圧する。除荷工程では、負荷工程において押圧部１６によってデッキプレート３に加えられた圧力を除く。【選択図】  図３
2018059359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デッキプレートと、一対の溶接部を介して前記デッキプレートの下面に接合された一対の側壁部および底壁部を有しかつ一方向に延びるＵリブと、を備えた鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法であって、
前記一方向から見た場合に、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも内側の部分が上方に向かって曲がるように、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも外側の部分を押圧部によって上方から下方に押圧する負荷工程と、
前記負荷工程において前記押圧部によって前記デッキプレートに加えられた圧力を除く除荷工程と、を含む鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項２】
前記負荷工程では、前記底壁部を下方から支持した状態で、前記押圧部によって前記デッキプレートを押圧する、請求項１に記載の鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項３】
前記負荷工程では、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも外側の部分を一対の支持部によって下方から支持した状態で、前記デッキプレートうち前記一対の支持部よりも外側の部分を前記押圧部によって押圧する、請求項１に記載の鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項４】
前記押圧部は曲面部を有し、
前記負荷工程では、前記曲面部によって前記デッキプレートを押圧する、請求項１から３のいずれかに記載の鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項５】
前記負荷工程の前と前記除荷工程の後とで、前記デッキプレートのうち前記押圧部によって押圧される部分の上下方向の変位量が０ｍｍを超えて５ｍｍ以下となるように、前記負荷工程および前記除荷工程が実行される、請求項１から４のいずれかに記載の鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項６】
前記鋼床版は、前記デッキプレートの前記下面に接合されかつ前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記Ｕリブを備え、
前記負荷工程では、前記押圧部は、前記デッキプレートのうち隣り合う前記Ｕリブの間の部分を押圧する、請求項１から５のいずれかに記載の鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法。
【請求項７】
デッキプレートと、一対の溶接部を介して前記デッキプレートの下面に接合された一対の側壁部および底壁部を有しかつ一方向に延びるＵリブと、を備えた基材に対して、請求項１から５のいずれかに記載の疲労亀裂発生抑制方法を実施する工程を含む、鋼床版の製造方法。
【請求項８】
前記基材は、前記デッキプレートの前記下面に接合されかつ前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記Ｕリブを備え、
前記負荷工程では、前記押圧部は、前記デッキプレートのうち隣り合う前記Ｕリブの間の部分を押圧する、請求項７に記載の鋼床版の製造方法。
【請求項９】
前記負荷工程および前記除荷工程を実行した後に、前記デッキプレートの下面に横リブを溶接する溶接工程をさらに含む、請求項７または８に記載の鋼床版の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法および鋼床版の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、橋梁等の土木構造物において、鋼床版が用いられている。図１は、鋼床版を備えた橋梁の一例を示す図である。なお、図１においては、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示している。Ｘ方向は橋梁１の長さ方向を示し、Ｙ方向は橋梁１の幅方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向を示す。以下の説明では、橋梁１の幅方向を、左右方向ともいう。
【０００３】
図１に示す橋梁１は、鋼床版２および舗装材７を有している。鋼床版２は、デッキプレート３と、複数の主桁４と、複数の横リブ５と、複数の縦リブ６とを有している。デッキプレート３、主桁４、横リブ５および縦リブ６はそれぞれ、鋼材からなる。なお、以下においては、デッキプレート３を基準として、舗装材７が設けられる側を上方とし、縦リブ６が設けられる側を下方とする。
【０００４】
デッキプレート３は、平板形状を有する。デッキプレート３の上面３ａは、舗装材７によって舗装されている。舗装材７としては、例えば、アスファルトまたはコンクリート等の種々の材料を用いることができる。
【０００５】
主桁４は、Ｙ−Ｚ平面に平行な断面においてＩ字形状を有し、かつ橋梁１の長さ方向に延びるように設けられている。主桁４の上端部は、例えば、デッキプレート３の下面３ｂに溶接されている。
【０００６】
横リブ５は、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面において、例えば逆Ｔ字形状を有し、かつ橋梁１の幅方向に延びるように設けられている。具体的には、横リブ５は、上下に延びるウェブと、ウェブの下端部に一体に設けられたフランジとを有している。なお、図１においては、横リブ５の形状を分かりやすくするために、ウェブにハッチングを付している。横リブ５の上端部は、デッキプレート３の下面３ｂに溶接されている。横リブ５の左右の端部は、例えば、主桁４に溶接されている。
【０００７】
縦リブ６は、上方に向かって開口するように開断面形状（Ｕ字形状）を有するＵリブである。以下、縦リブ６を、Ｕリブ６という。具体的には、Ｕリブ６は、左右方向に延びる底壁部６ａと、底壁部６ａの左右方向における両端部から上方に延びる一対の側壁部６ｂ，６ｃとを有する。側壁部６ｂ，６ｃは、先端側（図１においては上側）ほど互いの間隔が広がるように、底壁部６ａに対して傾斜している。Ｕリブ６は、橋梁１の長さ方向に延びるように、かつ横リブ５を貫通するように設けられている。側壁部６ｂ，６ｃの上端部は、デッキプレート３の下面３ｂに溶接されている。
【０００８】
上記のような構成を有する橋梁１では、例えば、橋梁１上を自動車８が通過することによって、鋼床版２において疲労亀裂が発生する場合がある。この疲労亀裂は、例えば、デッキプレート３とＵリブ６との接合部９において発生する。以下、接合部９における疲労亀裂の発生態様について説明する。
【０００９】
図２は、デッキプレート３と側壁部６ｂとの接合部９を示す拡大図である。図２に示すように、側壁部６ｂをデッキプレート３に溶接する際には、例えば、側壁部６ｂの先端部のうち外側の部分６ｄが溶接ビード（溶接部）１０を介してデッキプレート３に接合される。通常、溶接ビード１０の溶け込み量は、Ｕリブの厚みの７５％が基準とされており、側壁部６ｂの先端部のうち内側の部分６ｅはデッキプレート３に接合されない。このため、デッキプレート３と溶接ビード１０と部分６ｅとの間に、切欠き状の空間１１（以下、不溶着部１１という。）が形成されている。このような接合部９では、溶接ビード１０の近傍において、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張りの残留応力が発生している。
【００１０】
ここで、自動車８が橋梁１上を通過すると、デッキプレート３に荷重が加わり、デッキプレート３が撓む。これにより、デッキプレート３と溶接ビード１０との境界部および側壁部６ｂと溶接ビード１０との境界部に、曲げ応力や引張応力が発生する。これらの応力の内、鋼床版の幅方向に生じる引張応力が上述の残留応力に重畳されることにより、溶接ビード１０の近傍では大きな引張応力が発生しやすい。そして、複数の自動車８が通過することによって、上記荷重がデッキプレート３に繰り返し加わると、デッキプレート３と溶接ビード１０との境界部近傍および側壁部６ｂと溶接ビード１０との境界部近傍において疲労亀裂が発生する場合がある。例えば、溶接ビード１０のデッキプレート３側の止端１２または側壁部６ｂ側の止端１３に疲労亀裂が発生したり、デッキプレート３側のルート部１４に疲労亀裂が発生したりする。これにより、鋼床版２の強度が低下するおそれがある。
【００１１】
ところで、鋼床版２では、止端１２および止端１３は、Ｕリブ６の外側に位置する。このため、止端１２および止端１３において発生した疲労亀裂は、橋梁１の点検時等に、作業者によって発見されやすい。この場合、疲労亀裂が発生した部分を早期に補修することができるので、鋼床版２の強度低下を防止しやすい。
【００１２】
一方、ルート部１４は、Ｕリブ６の外側からは見えない位置にあるので、ルート部１４において発生した疲労亀裂を発見することは難しい。また、仮に、ルート部１４に疲労亀裂が発生していることを発見できたとしても、ルート部１４をＵリブ６の外側から補修することは難しい。このため、ルート部１４に疲労亀裂が発生した場合は、Ｕリブ６の内側からルート部１４を補修する必要があり、疲労亀裂の補修に時間および労力を要する。
【００１３】
そこで、従来、ルート部１４において疲労亀裂が発生することを防止するための技術が提案されている。
【００１４】
例えば、特許文献１には、ピーニング施工方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、Ｕリブを用いた鋼床版において、ピーニング工具によってデッキプレートの上面に打撃を与える。特許文献１には、上記のように打撃を与えることによって、Ｕリブの内側の部分に圧縮残留ひずみを与えることができると記載されている。特許文献１に記載された方法では、上記のようにして圧縮残留応力を与えることによって、Ｕリブの内側の部分に発生した疲労亀裂の進展を抑制していると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】特開２０１４−１７２０４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記の方法では、デッキプレートの上面側をピーニング工具によって打撃するので、デッキプレートの下面側に十分な大きさの圧縮残留応力を与えることは難しい。この場合、疲労亀裂の進展または疲労亀裂の発生を十分に抑制できない。
【００１７】
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、鋼床版において、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接部のルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展すること、を抑制するのに適した方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
（１）本発明の一実施形態に係る鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法は、
デッキプレートと、一対の溶接部を介して前記デッキプレートの下面に接合された一対の側壁部および底壁部を有しかつ一方向に延びるＵリブと、を備えた鋼床版の疲労亀裂発生抑制方法であって、
前記一方向から見た場合に、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも内側の部分が上方に向かって曲がるように、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも外側の部分を押圧部によって上方から下方に押圧する負荷工程と、
前記負荷工程において前記押圧部によって前記デッキプレートに加えられた圧力を除く除荷工程と、を含む。
【００１９】
（２）上記（１）の疲労亀裂発生抑制方法において、
前記負荷工程では、前記底壁部を下方から支持した状態で、前記押圧部によって前記デッキプレートを押圧してもよい。
【００２０】
（３）上記（１）の疲労亀裂発生抑制方法において、
前記負荷工程では、前記デッキプレートのうち前記一対の溶接部よりも外側の部分を一対の支持部によって下方から支持した状態で、前記デッキプレートうち前記一対の支持部よりも外側の部分を前記押圧部によって押圧してもよい。
【００２１】
（４）上記（１）から（３）のいずれかの疲労亀裂発生抑制方法において、
前記押圧部は曲面部を有し、
前記負荷工程では、前記曲面部によって前記デッキプレートを押圧してもよい。
【００２２】
（５）上記（１）から（４）のいずれかの疲労亀裂発生抑制方法において、
前記負荷工程の前と前記除荷工程の後とで、前記デッキプレートのうち前記押圧部によって押圧される部分の上下方向の変位量が０ｍｍを超えて５ｍｍ以下となるように、前記負荷工程および前記除荷工程が実行されてもよい。
【００２３】
（６）上記（１）から（５）のいずれかの疲労亀裂発生抑制方法において、
前記鋼床版は、前記デッキプレートの前記下面に接合されかつ前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記Ｕリブを備え、
前記負荷工程では、前記押圧部は、前記デッキプレートのうち隣り合う前記Ｕリブの間の部分を押圧してもよい。
【００２４】
（７）本発明の他の実施形態に係る鋼床版の製造方法は、
デッキプレートと、一対の溶接部を介して前記デッキプレートの下面に接合された一対の側壁部および底壁部を有しかつ一方向に延びるＵリブと、を備えた基材に対して、上記（１）から（５）のいずれかに記載の疲労亀裂発生抑制方法を実施する工程を含む。
【００２５】
（８）上記（７）の鋼床版の製造方法において、
前記基材は、前記デッキプレートの前記下面に接合されかつ前記一方向に直交する方向に並ぶ複数の前記Ｕリブを備え、
前記負荷工程では、前記押圧部は、前記デッキプレートのうち隣り合う前記Ｕリブの間の部分を押圧してもよい。
【００２６】
（９）上記（７）または（８）の鋼床版の製造方法において、
前記負荷工程および前記除荷工程を実行した後に、前記デッキプレートの下面に横リブを溶接する溶接工程をさらに含んでもよい。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、鋼床版において、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接部のルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】図１は、鋼床版を備えた橋梁の一例を示す図である。
【図２】図２は、Ｕリブと側壁部との接合部を示す拡大図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態に係る疲労亀裂発生抑制方法を説明するための図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に係る疲労亀裂発生抑制方法を説明するための図である。
【図５】図５は、押圧部の先端形状を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明の他の実施形態に係る疲労亀裂発生抑制方法を説明するための図である。
【図７】図７は、本発明のその他の実施形態に係る疲労亀裂発生抑制方法を説明するための図である。
【図８】図８は、シミュレーションで用いた鋼床版の解析モデルを説明するための図である。
【図９】図９は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について詳しく説明する。なお、本明細書において疲労亀裂発生抑制とは、疲労亀裂が新たに発生することを抑制するだけではなく、既に存在している疲労亀裂がさらに進展して拡大することを抑制することも意味する。
【００３０】
（疲労亀裂発生抑制方法）
まず、本発明の一実施形態に係る疲労亀裂発生抑制方法（以下、単に抑制方法ともいう。）について説明する。本実施形態に係る抑制方法は、主桁および横リブが設けられる前の鋼床版に対して実施される。以下においては、主桁および横リブが設けられる前の鋼床版のことを、鋼床版の基材ともいう。
【００３１】
図３および図４は、本実施形態に係る抑制方法を説明するための図である。本実施形態では、まず、図３（ａ）に示すように、鋼床版の基材２０を準備する。基材２０は、デッキプレート３と、一方向に延びる複数のＵリブ６とを備える。複数のＵリブ６は、前記一方向と上下方向とに直交する方向（左右方向）に並ぶように設けられている。なお、図３は、基材２０をＵリブ６の長さ方向（前記一方向）から見た図である。以下では、図３における左右方向を、Ｕリブ６の幅方向とする。
【００３２】
なお、図３（ａ）は、後述する負荷工程が実行される前の基材２０の状態を示し、図３（ｂ）は、負荷工程が実行されているときの基材２０の状態を示し、図３（ｃ）は、除荷工程後の基材２０の状態を示す。図４（ａ）は、図３（ａ）の接合部９を示す拡大図であり、図４（ｂ）は、図３（ｂ）の接合部９を示す拡大図であり、図４（ｃ）は、図３（ｃ）の接合部９を示す拡大図である。図４（ａ）〜（ｃ）においては、後述する負荷工程前のデッキプレート３の板厚方向における中心線ＣＬが一点鎖線で示されている。また、図４（ｂ），（ｃ）においては、負荷工程前のデッキプレート３の位置が、破線で示されている。
【００３３】
基材２０は、図１で説明した主桁４および横リブ５が設けられる前の鋼床版２に等しい構成を有している。したがって、基材２０についての詳細な説明は省略するが、Ｕリブ６は、一対の側壁部６ｂ，６ｃおよび側壁部６ｂ，６ｃを接続する底壁部６ａを有している。側壁部６ｂ，６ｃは、Ｕリブ６の長さ方向に延びる一対の溶接ビード（溶接部）１０を介してデッキプレート３の下面３ｂに接合されている。デッキプレート３の厚みは、例えば、１２〜１６ｍｍである。なお、Ｕリブ６としては、例えば、日本鋼構造協会規格で規定されている鋼床版用Ｕ形鋼を用いることができる。したがって、Ｕリブ６の寸法は、例えば、日本鋼構造協会規格の規定に基づいて決定することができる。
【００３４】
図３（ａ）を参照して、本実施形態では、Ｕリブ６の底壁部６ａが作業台１５によって支持されるように、基材２０を作業台１５上に置く。また、Ｕリブ６の幅方向において、任意のＵリブ６の一方側（左側）および他方側（右側）にそれぞれ位置するように、デッキプレート３の上方に一対の押圧部１６を配置する。押圧部１６を駆動する装置としては、例えば、油圧プレス機を用いることができる。
【００３５】
本実施形態では、種々の先端形状を有する押圧部１６を用いることができる。例えば、図５（ａ）に示すように、先端に断面円弧状の曲面部１６ａを有する押圧部１６を用いることもできるし、図５（ｂ）に示すように、先端に平滑部１６ｂと一対の曲面部１６ｃとを有する押圧部１６を用いることもできる。なお、図５（ａ）に示す押圧部１６を用いる場合、Ｕリブ６の長さ方向に垂直な断面において、曲面部１６ａの曲率半径ｒは、例えば、１０〜２００ｍｍに設定される。また、図５（ｂ）に示す押圧部１６を用いる場合、Ｕリブ６の長さ方向に垂直な断面において、平滑部１６ｂの長さＬは、例えば、５〜１００ｍｍに設定され、各曲面部１６ｃの曲率半径ｒ１は、例えば、５〜５０ｍｍに設定される。以下においては、図５（ａ）に示した曲面部１６ａを有する押圧部１６を用いて疲労亀裂発生抑制方法を実施する場合について説明するが、図５（ｂ）に示した押圧部１６を用いる場合も同様に疲労亀裂発生抑制方法を実施することができる。
【００３６】
次に、図３（ａ），（ｂ）を参照して、一対の押圧部１６によって、デッキプレート３を上方から下方に向かって押圧する（負荷工程）。本実施形態では、上述したように、押圧部１６は、断面円弧状の曲面部１６ａを有する。負荷工程では、曲面部１６ａによって、デッキプレート３の上面３ａが押圧される。具体的には、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向（左右方向）において一対の溶接ビード１０よりも外側の部分が、一対の押圧部１６によって上方から下方に押される。これにより、図３（ａ），（ｂ）および図４（ａ），（ｂ）に示すように、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード１０よりも内側の部分が上方（Ｕリブ６とは反対側）に向かって弧状に曲がる。言い換えると、側壁部６ｂ（側壁部６ｃ）の内面と、デッキプレート３の下面３ｂとのなす角が大きくなるように、デッキプレート３が変形する。さらに言い換えると、不溶着部１１が開くように、デッキプレート３が変形する。本実施形態では、負荷工程において、ルート部１４の近傍を塑性変形させるように、デッキプレート３に圧力を加える。
【００３７】
なお、図３においては、デッキプレート３の上面３ａのうち、Ｕリブ６の幅方向において隣り合うＵリブ６間の中央の位置を、破線の円３０（以下、位置３０という。）で示している。本実施形態では、負荷工程において、押圧部１６の曲面部１６ａによってデッキプレート３の上面３ａの位置３０が下方に押圧される。
【００３８】
負荷工程において、一対の押圧部１６の曲面部１６ａがデッキプレート３の上面３ａを押圧している時間は、例えば、１秒以上であることが好ましい。また、負荷工程において、押圧部１６の下方への押し込み量は、例えば、２ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることがより好ましい。なお、上記押し込み量は、曲面部１６ａが上面３ａに接触したときの位置を零点として、押圧部１６の前記零点からの下方への移動量である。
【００３９】
次に、図３（ｃ）を参照して、一対の押圧部１６をデッキプレート３から離れるように上方に移動させる（除荷工程）。これにより、負荷工程でデッキプレート３に加えられた圧力が除かれる。その結果、図３（ｃ）および図４（ｃ）に示すように、デッキプレート３は、負荷工程前のデッキプレート３の形状に戻るように変形する。なお、本実施形態では、上述のように、負荷工程においてルート部１４の近傍を塑性変形させている。そのため、除荷工程後のデッキプレート３は、負荷工程前のデッキプレート３の形状に完全には戻らない。なお、デッキプレート３の上面３ａうち、押圧部１６によって押圧される部分（以下、押圧点という。）について、負荷工程前と除荷工程後とで、上下方向の変位量（残留変位量）は、０ｍｍを超えて５ｍｍ以下であることが好ましい。この場合、鋼床版上の舗装材（コンクリートおよびアスファルト等）の施工性が低下すること、および鋼材の腐食要因となる水たまりが舗装材上に出来ることを十分に抑制できる。さらに、橋梁上を車両が通過する際に車両に与えられる振動を十分に抑制することができる。本実施形態では、位置３０が押圧点となる。したがって、図３（ａ）に示した負荷工程前のデッキプレート３の位置３０に対して、図３（ｃ）に示した除荷工程後のデッキプレート３の位置３０が、０ｍｍを超えて５ｍｍ以下の範囲で下方に移動していることが好ましい。
【００４０】
なお、本実施形態において、上述の負荷工程および除荷工程は、繰り返し実行されてもよい。例えば、上述の残留変位量が０ｍｍを超えて５ｍｍ以下の範囲の値になるように、上述の負荷工程および除荷工程が繰り返し実行されてもよい。
【００４１】
以下、本実施形態に係る抑制方法の作用効果を説明する。図４を参照して、上述したように、溶接ビード１０のルート部１４近傍においては、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張の残留応力が発生している。この状態で、上述の負荷工程を実行することによって、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード１０よりも内側の部分が、上方に向かって弧状に曲がるように変形する。これにより、溶接ビード１０がデッキプレート３に引っ張られ、ルート部１４近傍の引張応力は一時的に大きくなる。
【００４２】
その後、除荷工程を実行することによって、デッキプレート３は、負荷工程前の形状に戻るように変形する。すなわち、いわゆるスプリングバックの効果が生じる。これにより、ルート部１４近傍に圧縮方向の力を加えることができる。その結果、ルート部１４近傍の引張残留応力を低減できる、またはルート部１４近傍に圧縮残留応力を発生させることができる。このため、上述の抑制方法が実施された基材２０を鋼床版として用いた場合、鋼床版に荷重が繰り返し加わったとしても、ルート部１４の近傍からの疲労亀裂の発生・進展を抑制することができる。また、ルート部１４の近傍に疲労亀裂が既に発生している場合には、その亀裂先端の引張残留応力を低減できる、または亀裂先端に圧縮残留応力を発生させることができる。これにより、疲労亀裂が進展することを抑制することができる。
【００４３】
また、本実施形態では、押圧部１６の曲面部１６ａによって、デッキプレート３が押圧される。これにより、負荷工程時に、押圧部１６との接触によってデッキプレート３の上面３ａが損傷することを抑制できる。
【００４４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、負荷工程において、一対の押圧部１６によってデッキプレート３を押圧する場合について説明したが、負荷工程は、上述の例に限定されない。具体的には、負荷工程では、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード１０よりも内側の部分が上方（Ｕリブ６とは反対側）に向かって曲がればよい。したがって、一つの押圧部１６によってデッキプレート３を押圧することによって、デッキプレート３を上記のように変形させてもよい。例えば、図３を参照して、多数のＵリブ６を有する基材２０においては、基材２０自体の重量が大きくなる。このため、一方の押圧部１６のみによってデッキプレート３を押圧しても、基材２０の自重により、デッキプレート３のうち、一対の溶接ビード１０よりも内側の部分を上方に向かって曲げることができる。また、複数のＵリブ６を有する基材２０において、Ｕリブ６とＵリブ６との間にそれぞれ押圧部１６を位置付けて、その複数の押圧部１６によってデッキプレート３を押圧してもよい。すなわち、３つ以上の押圧部１６によってデッキプレート３を押圧してもよい。
【００４５】
上述の実施形態では、底壁部６ａを支持しつつ負荷工程を実行する場合について説明したが、負荷工程において、基材２０のうち底壁部６ａ以外の部分が支持されてもよい。例えば、図６に示すように、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード（溶接部）１０よりも外側の部分を一対の支持部１８によって下方から支持した状態で、負荷工程を実行してもよい。この場合、一対の押圧部１６は、デッキプレート３うち、Ｕリブ６の幅方向において一対の支持部１８よりも外側の部分を押圧する。この場合も、デッキプレート３のうち、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード１０よりも内側の部分が、上方に向かって弧状に曲がるように変形する。これにより、上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、本実施形態においても、上述の実施形態と同様に、一つの押圧部１６によって負荷工程を実行してもよく、３つ以上の押圧部１６によって負荷工程を実行してもよい。
【００４６】
上述の実施形態では、負荷工程において、押圧部１６がデッキプレート３の位置３０を押圧する場合について説明したが、負荷工程において、押圧部１６が、デッキプレート３のうち、位置３０以外の部分を押圧してもよい。なお、押圧部１６が、デッキプレート３のうち位置３０以外の部分を押圧する場合には、少なくとも、第１負荷工程、第１除荷工程、第２負荷工程および第２除荷工程が実行されることが好ましい。以下、第１負荷工程および第２負荷工程について、図７を用いて簡単に説明する。
【００４７】
図７（ａ）は、第１負荷工程の一例を示す図であり、図７（ｂ）は、第２負荷工程の一例を示す図である。なお、以下の説明では、図７（ａ），（ｂ）において、３つのＵリブ６のうち中央に示されるＵリブ６を対象リブ６０といい、他のＵリブ６を隣接リブ６１という。
【００４８】
図７（ａ）を参照して、第１負荷工程では、デッキプレート３のうち、対象リブ６０の幅方向において、位置３０よりも対象リブ６０に近い位置が、一対の押圧部１６によって押圧される。本実施形態では、位置３０から対象リブ６０側に距離Ｌ１離れた位置が、押圧部１６によって押圧される。その後、図３（ｃ）に示す除荷工程と同様に、第１除荷工程が実行される。
【００４９】
図７（ｂ）を参照して、第１除荷工程が実行された後、第２負荷工程が実行される。第２負荷工程では、対象リブ６０の幅方向において、位置３０よりも隣接リブ６１に近い位置が、一対の押圧部１６によって押圧される。本実施形態では、位置３０から隣接リブ６１側に距離Ｌ２離れた位置が、押圧部１６によって押圧される。その後、図３（ｃ）に示す除荷工程と同様に、第２除荷工程が実行される。
【００５０】
上記のように第１負荷工程および第２負荷工程を実行することによって、ルート部１４近傍の引張残留応力を適切に低減できる、またはルート部１４近傍に圧縮残留応力を適切に発生させることができる。なお、距離Ｌ１と距離Ｌ２とは、等しいことが好ましい。また、図７（ｂ）に示す工程を第１負荷工程として実行し、図７（ａ）に示す工程を第２負荷工程として実行してもよい。
【００５１】
なお、図示は省略するが、上述の負荷工程を実行する前に、デッキプレート３を負荷工程とは逆方向に変形させる予備工程を実行してもよい。具体的には、予備工程では、Ｕリブ６の幅方向において一対の溶接ビード１０よりも内側の部分がＵリブ６側に向かって曲がるように、デッキプレート３に圧力を加えてもよい。この場合、負荷工程および除荷工程後の基材２０において、デッキプレート３が大きく変形した状態となることを防止できる。
【００５２】
（鋼床版の製造方法）
本発明の一実施形態に係る鋼床版の製造方法は、基材２０に対して少なくとも上述の抑制方法を実施する工程を含む。このため、本発明の一実施形態に係る製造方法によって製造された鋼床版においては、上述の抑制方法が実施された基材２０を用いた鋼床版２と同様に、ルート部の近傍において疲労亀裂が発生することを抑制することができる。
【００５３】
なお、図１を参照して、本実施形態に係る製造方法は、例えば、上述の負荷工程および除荷工程を実行した後に、デッキプレート３の下面３ｂに横リブ５を溶接する溶接工程をさらに含んでもよい。この場合、デッキプレート３に横リブ５を溶接する前に、上述の負荷工程および除荷工程が行われるので、デッキプレート３を容易かつ適切に変形させることができる。
【００５４】
（シミュレーションに基づく検討）
以下、コンピュータを用いたＦＥＭ解析（弾塑性解析）によるシミュレーション結果とともに、本実施形態に係る抑制方法の効果を説明する。図８は、シミュレーションで用いた基材（鋼床版）のＦＥＭ解析モデルを説明するための図である。具体的には、図８（ａ）は、押圧部１６および基材２０（鋼床版）の解析モデルを示す図であり、図８（ｂ）は、解析モデルにおいて接合部９に相当する部分の拡大図であり、図８（ｃ）は、解析モデルにおいて不溶着部１１周辺に相当する部分（図８（ｂ）において一点鎖線の丸で示した部分）のメッシュおよび積分点を示した図である。なお、このシミュレーションでは、図３に示したように、複数のＵリブ６を備えた基材２０において上述の負荷工程および除荷工程を実行する場合を想定した。また、負荷工程では、デッキプレート３の上面３ａのうち、隣り合うＵリブ６間の中央（図３の位置３０を参照）を押圧部１６によって押す場合を想定した。
【００５５】
基材２０のＦＥＭ解析モデルは、４節点の２次元平面ひずみ要素を用いて作成した。図８（ｂ），（ｃ）に示すように、解析モデルでは、不溶着部１１を切欠き状に形成した。
押圧部１６の曲面部１６ａの曲率半径は、３５ｍｍとした。なお、図８（ａ）においては、解析モデルの拘束点を三角形の記号で示している。図８（ａ）に示すように、デッキプレート３の、Ｕリブ６の幅方向への変形が拘束されている。また、底壁部６ａの、Ｕリブ６の幅方向の一方（図８（ａ）において右側）への変形および下方への変形が拘束されている。
【００５６】
ＦＥＭ解析では、Ｕリブ６およびデッキプレート３の材料としてＳＭ４９０Ｂ（ＪＩＳ  Ｇ３１０６  ２００８）を用いたと仮定し、その応力−ひずみ線図を用いた。ＳＭ４９０Ｂの降伏応力は４５２ＭＰａ、ヤング率は２０６ＧＰａ、ポアソン比は０．３にそれぞれ設定し、等方硬化則に従ってＦＥＭ解析を行った。
【００５７】
このシミュレーションでは、押圧部１６の解析モデルによって上述の負荷工程および除荷工程を実行した。そして、除荷工程後の積分点ｐ１，ｐ２（図８（ｃ）参照）の塑性ひずみおよび応力（主応力和）を、ルート部１４（図２参照）の残留塑性ひずみおよび残留応力として求めた。また、負荷工程前の押圧点（デッキプレート３の上面３ａうち、押圧部１６によって押圧される部分）の位置に対する負荷工程後の前記押圧点の位置の下方への変位量を、残留変位量として求めた。
【００５８】
下記の表１に、負荷工程の解析条件および解析結果（除荷工程後の結果）を示す。なお、表１において最大変位量とは、負荷工程における押圧点の下方への変位の最大値である。また、塑性圧下量とは、図８（ｃ）の積分点ｐ１〜ｐ４のいずれかにおいて塑性変形を示すデータが得られた後の、押圧点の下方への変位量（押圧部１６の押し込み量）である。すなわち、塑性圧下量とは、ルート部１４が塑性変形を開始した後の、押圧部１６の押し込み量を示す。表１において、正の値の応力は引張応力を示し、負の値の応力は圧縮応力を示す。なお、負荷工程前には、ルート部１４には応力が発生していないものとする。
【００５９】
【表１】
2018059359.tif 000003
【００６０】
図９は、解析Ｎｏ．２（表１参照）における、押圧点の変位量と、ルート部に発生している応力との関係を示すグラフである。図９においても、正の値の応力は引張応力を示し、負の値の応力は圧縮応力を示す。図９に示すように、負荷工程を実行すると、デッキプレート３の押圧点の変位量の増加とともに、ルート部１４に生じる引張応力が増加した。そして、押圧点の変位量がさらに増加し、ルート部１４近傍が塑性変形し始めると、ルート部１４の引張応力の増加量は少なくなった。その後、除荷工程を実行することによってスプリングバックが発生し、押圧点の変位量が減少した。すなわち、デッキプレート３が負荷工程前の形状に戻るように変形した。押圧点の変位量の減少に従って、ルート部１４の引張応力も減少した。押圧点の変位量がさらに減少することによって、ルート部１４には圧縮応力が生じた。表１を参照して、負荷工程における塑性圧下量が１ｍｍの場合（解析Ｎｏ．１）でも、積分点ｐ２において、圧縮応力が発生した。
【００６１】
これらの結果から、Ｕリブ６とデッキプレート３との溶接時にルート部１４に引張の残留応力が発生していたとしても、上述の負荷工程および除荷工程を実行することにより、ルート部１４に、圧縮方向の力を加えることができることが分かる。これにより、ルート部１４に疲労亀裂が発生することを抑制することができる。
【００６２】
なお、表１に示したように、積分点ｐ２の応力に注目すると、解析Ｎｏ．２において生じた圧縮応力が、解析Ｎｏ．３において生じた圧縮応力よりも大きくなった。この結果から、押圧点の残留変位量が０ｍｍを超えて５ｍｍ以下となるように負荷工程および除荷工程を実行することが好ましいことが分かる。言い換えると、押圧点の変位量（押圧部１６の押し込み量）が、２ｍｍ以上１２ｍｍ以下であることが好ましいこと、４ｍｍ以上１２ｍｍ以下がより好ましいことが分かる。さらに言い換えると、塑性圧下量が、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることが好ましいことが分かる。残留変位量が上記の範囲の値となるように負荷工程および除荷工程を実行することによって、デッキプレート３の変形を抑制しつつ、ルート部１４近傍の引張残留応力を適切に低減できる、またはルート部１４近傍に十分な圧縮残留応力を発生させることができる。デッキプレート３の変形が抑制されることによって、デッキプレート３の上面３ａの舗装精度の低下を抑制できる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明によれば、鋼床版において、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接部（溶接ビード）のルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制することができる。したがって、本発明は、鋼床版において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００６４】
１  橋梁
２  鋼床版
３  デッキプレート
４  主桁
５  横リブ
６  Ｕリブ（縦リブ）
７  舗装材
８  自動車
９  接合部
１０  溶接ビード（溶接部）
１１  不溶着部
１２，１３  止端
１４  ルート部
１６  押圧部
１６ａ  曲面部
１８  支持部
２０  基材
【図１】
2018059359.tif 000004
【図２】
2018059359.tif 000005
【図３】
2018059359.tif 000006
【図４】
2018059359.tif 000007
【図５】
2018059359.tif 000008
【図６】
2018059359.tif 000009
【図７】
2018059359.tif 000010
【図８】
2018059359.tif 000011
【図９】
2018059359.tif 000012