(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トラフリブの一対の側壁部の先端部をデッキプレートの裏面に溶接した構成を有する鋼床版の疲労亀裂発生防止方法であって、
前記一対の側壁部が前記トラフリブの外側に向かって変形するように前記一対の側壁部に対して前記トラフリブの内側から圧力を加える負荷工程と、
前記負荷工程において前記一対の側壁部に加えられた圧力を除く除荷工程とを備える、鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項２】
前記負荷工程では、曲面部をそれぞれ有する一対の押圧部材の前記曲面部によって前記一対の側壁部を前記外側に向かって押圧する、請求項１に記載の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項３】
前記トラフリブの長さ方向に垂直な断面において、前記曲面部の曲率中心と前記裏面との前記デッキプレートの厚み方向における距離をｄ１とし、かつ前記負荷工程前の前記側壁部の位置と前記除荷工程後の前記側壁部の位置との前記裏面に平行な方向における距離を残留変位量とした場合において、
前記裏面から前記デッキプレートの厚み方向にｄ１離れた位置における前記残留変位量を、前記負荷工程および前記除荷工程を実行することによって０．０１〜３ｍｍの範囲の値にする、請求項２に記載の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項４】
前記残留変位量が０．０１〜３ｍｍの範囲の値になるまで、前記負荷工程および前記除荷工程を繰り返す、請求項３に記載の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項５】
前記距離ｄ１は、前記側壁部の厚みの１．５倍以上である、請求項３または４に記載の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項６】
前記距離ｄ１は、前記側壁部の厚みの７倍以下である、請求項３または４に記載の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載の疲労亀裂発生防止方法を実施するために、前記トラフリブの内側に配置されて使用される内面押圧装置であって、
本体部と、
前記本体部が前記トラフリブの長さ方向に移動できるように前記本体部を支持する支持部と、
前記本体部に対して移動可能に該本体部に支持される一対の押圧部材と、
前記一対の押圧部材が前記トラフリブの一対の側壁部を該トラフリブの外側に向かって押圧するように、前記一対の押圧部材を移動させる駆動機構とを備える、内面押圧装置。
【請求項８】
前記押圧部材の移動量を検出する移動量検出部と、
前記押圧部材にかかる荷重を検出する荷重検出部と、
前記移動量検出部によって検出された移動量および前記荷重検出部によって検出された荷重に基づいて、前記負荷工程前の前記側壁部の位置と前記除荷工程後の前記側壁部の位置との距離を検出する距離検出部とをさらに備える、請求項７に記載の内面押圧装置。
【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防止方法および内面押圧装置に関する。
【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。
【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の表面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の裏面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。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（図１の例では、略Ｕ字形状）を有している。縦リブ６は、いわゆるトラフリブ（Ｕリブ）である。以下、縦リブ６を、トラフリブ６という。具体的には、トラフリブ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）にいく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。トラフリブ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の裏面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とトラフリブ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、トラフリブ６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１０によってデッキプレート３に接合される。通常、溶接ビード１０の溶け込み量は、トラフリブの厚みの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、接合部９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、トラフリブ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、トラフリブ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をトラフリブ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、トラフリブ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表面に打撃を与える。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、デッキプレートの表面側をピーニング工具によって打撃するので、デッキプレートの裏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。また、デッキプレートの裏面側に十分な大きさの圧縮残留応力を発生させようとすると、大きな力でデッキプレートを打撃しなければならないので、デッキプレートが変形するおそれがある。
【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、デッキプレートの変形を防止しつつ、トラフリブとデッキプレートとを接合する溶接ビードのルート部における疲労亀裂発生および疲労亀裂進展を防止できる方法および装置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】
本発明は、下記の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法および内面押圧装置を要旨とする。なお、本発明において疲労亀裂発生防止とは、疲労亀裂が新たに発生することを防止するだけではなく、すで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防止することも意味する。
【００１９】
（１）トラフリブの一対の側壁部の先端部をデッキプレートの裏面に溶接した構成を有する鋼床版の疲労亀裂発生防止方法であって、
前記一対の側壁部が前記トラフリブの外側に向かって変形するように前記一対の側壁部に対して前記トラフリブの内側から圧力を加える負荷工程と、
前記負荷工程において前記一対の側壁部に加えられた圧力を除く除荷工程とを備える、鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２０】
（２）前記負荷工程では、曲面部をそれぞれ有する一対の押圧部材の前記曲面部によって前記一対の側壁部を前記外側に向かって押圧する、上記（１）の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２１】
（３）前記トラフリブの長さ方向に垂直な断面において、前記曲面部の曲率中心と前記裏面との前記デッキプレートの厚み方向における距離をｄ１とし、かつ前記負荷工程前の前記側壁部の位置と前記除荷工程後の前記側壁部の位置との前記裏面に平行な方向における距離を残留変位量とした場合において、
前記裏面から前記デッキプレートの厚み方向にｄ１離れた位置における前記残留変位量を、前記負荷工程および前記除荷工程を実行することによって０．０１〜３ｍｍの範囲の値にする、上記（１）または（２）の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２２】
（４）前記残留変位量が０．０１〜３ｍｍの範囲の値になるまで、前記負荷工程および前記除荷工程を繰り返す、上記（３）の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２３】
（５）前記距離ｄ１は、前記側壁部の厚みの１．５倍以上である、上記（３）または（４）の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２４】
（６）前記距離ｄ１は、前記側壁部の厚みの７倍以下である、上記（３）または（４）の鋼床版の疲労亀裂発生防止方法。
【００２５】
（７）上記（１）から（６）のいずれかに記載の疲労亀裂発生防止方法を実施するために、前記トラフリブの内側に配置されて使用される内面押圧装置であって、
本体部と、
前記本体部が前記トラフリブの長さ方向に移動できるように前記本体部を支持する支持部と、
前記本体部に対して移動可能に該本体部に支持される一対の押圧部材と、
前記一対の押圧部材が前記トラフリブの一対の側壁部を該トラフリブの外側に向かって押圧するように、前記一対の押圧部材を移動させる駆動機構とを備える、内面押圧装置。
【００２６】
（８）前記押圧部材の移動量を検出する移動量検出部と、
前記押圧部材にかかる荷重を検出する荷重検出部と、
前記移動量検出部によって検出された移動量および前記荷重検出部によって検出された荷重に基づいて、前記負荷工程前の前記側壁部の位置と前記除荷工程後の前記側壁部の位置との距離を検出する距離検出部とをさらに備える、上記（７）の内面押圧装置。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、トラフリブを有する鋼床版において、デッキプレートの変形を防止しつつ、溶接ビードのルート部における疲労亀裂発生および疲労亀裂進展を抑制できる。
【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、縦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防止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防止方法を説明するための図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る疲労亀裂発生防止方法の作用効果を説明するための図である。
【図６】図６は、本発明を実施するに際して利用できる他の押圧部材の構成を説明するための図である。
【図７】図７は、シミュレーションで用いたトラフリブの解析モデルを説明するための図である。
【図８】図８は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図９】図９は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図１０】図１０は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図１３】図１３は、本発明の一実施形態に係る内面押圧装置の概略構成を示す平面図である。
【図１４】図１４は、内面押圧装置の使用例を説明するための図である。
【図１５】図１５は、本発明の他の実施形態に係る内面押圧装置の概略構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
（疲労亀裂発生防止方法の説明）
以下、本発明について詳しく説明する。図３および図４は、本発明の一実施形態に係る疲労亀裂発生防止方法を説明するための図である。なお、以下においては、図１および図２に示した鋼床版２において、本発明に係る疲労亀裂発生防止方法（以下、単に防止方法ともいう。）を適用する場合について説明する。なお、本発明が適用される鋼床版２において、デッキプレート３の厚みは、例えば、６〜３５ｍｍであり、トラフリブ６の厚みは、例えば、３〜１２ｍｍである。
【００３０】
なお、本発明に係る防止方法は、橋梁１の構成要素として用いられる前の鋼床版２に対して実施してもよく、橋梁１の構成要素として用いられている状態の鋼床版２に対して実施してもよい。また、本発明に係る防止方法は、主桁４および横リブ５が設けられていない状態の鋼床版２に対して実施してもよく、主桁４および横リブ５が設けられた状態の鋼床版２に対して実施してもよい。以下においては、橋梁１の構成要素として用いられる前で、かつ主桁４および横リブ５が設けられていない状態の鋼床版２に対して本発明に係る防止方法を実施する場合について説明する。なお、以下の説明では、上下方向およびトラフリブ６の長さ方向に対して垂直な方向をトラフリブ６の幅方向とする。図３においては、左右方向がトラフリブ６の幅方向になる。
【００３１】
図３を参照して、本実施形態では、例えば、デッキプレート３が下になりかつトラフリブ６（より具体的には、底壁部６ａ）が上になるように、作業台１５上に鋼床版２を置く。
【００３２】
次に、トラフリブ６内に一対の押圧部材１６を配置する。押圧部材１６は、断面円弧状の曲面部１６ａを有する。トラフリブ６の長さ方向に垂直な断面において、曲面部１６ａの曲率半径は、例えば、５〜８０ｍｍに設定される。
【００３３】
本実施形態では、押圧部材１６は、トラフリブ６の長さ方向に延びるように設けられている。より具体的には、トラフリブ６の長さ方向における曲面部１６ａの長さは、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの厚みｔの４〜５０倍に設定される。一方の押圧部材１６の曲面部１６ａは、側壁部６ｂの内面に対向するように設けられ、他方の押圧部材１６の曲面部１６ａは、側壁部６ｃの内面に対向するように設けられている。押圧部材１６は、左右方向に移動可能に設けられており、図示しない駆動機構によって駆動されることによって左右方向に移動する。
【００３４】
本実施形態では、曲面部１６ａの曲率中心１６ｂとデッキプレート３の裏面３ｂとの距離ｄ１は、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの厚みｔの１．５倍以上に設定され、好ましくは２倍以上に設定され、より好ましくは３倍以上に設定される。また、距離ｄ１は、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの厚みｔの７倍以下に設定され、好ましくは５倍以下に設定され、より好ましくは４倍以下に設定される。なお、距離ｄ１は、デッキプレート３の厚み方向（図３では上下方向）における長さである。また、厚みｔは、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの平均の厚みとして算出される。
【００３５】
次に、図３および図４（ａ）を参照して、一対の押圧部材１６をトラフリブ６の外側に向かって移動させて、側壁部６ｂ，６ｃの内面に接触させる。なお、図３を参照して、本実施形態では、側壁部６ｂ，６ｃは、デッキプレート３から離れるほど互いの間隔が狭くなるように、デッキプレート３に対して傾斜している。このため、図４（ａ）を参照して、一方の押圧部材１６の曲面部１６ａと側壁部６ｂとの接触部１７は、曲率中心１６ｂよりも上方に位置する。説明は省略するが、他方の押圧部材１６も同様に側壁部６ｃに接触する。なお、以下においては、側壁部６ｂと一方の押圧部材１６との関係について説明するが、側壁部６ｃと他方の押圧部材１６との関係も同様である。
【００３６】
次に、図４（ｂ）に示すように、押圧部材１６をトラフリブ６の外側に向かって移動させる（負荷工程）。これにより、トラフリブ６の内側から側壁部６ｂに対して圧力が加えられる。その結果、側壁部６ｂは、トラフリブ６の外側に向かって膨らむように変形する。なお、負荷工程における押圧部材１６の移動距離ｄ２は、例えば、０．０５〜１０ｍｍに設定される。本実施形態では、負荷工程において、例えば、ルート部１４の近傍を塑性変形させるように、側壁部６ｂに圧力を加える。
【００３７】
次に、図４（ｃ）を参照して、押圧部材１６を側壁部６ｂから離れるように移動させる（除荷工程）。これにより、負荷工程で側壁部６ｂに加えられた圧力が除かれる。その結果、側壁部６ｂは、負荷工程前の側壁部６ｂ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、除荷工程後の側壁部６ｂは、負荷工程前の側壁部６ｂの形状に完全には戻らない。
【００３８】
ここで、トラフリブ６の長さ方向に垂直な断面において、負荷工程前の側壁部６ｂの位置と除荷工程後の側壁部６ｂの位置との左右方向における距離を残留変位量とする。本実施形態では、トラフリブ６の長さ方向に垂直な断面において、負荷工程前の側壁部６ｂの外面（または内面）の任意の位置と除荷工程後の側壁部６ｂの外面（または内面）の任意の位置との左右方向における距離を残留変位量とする。図４（ｃ）においては、裏面３ｂからデッキプレート３の厚み方向に距離ｄ１離れた位置における残留変位量が、距離ｄ３（以下、残留変位量ｄ３という。）として示されている。本実施形態では、残留変位量ｄ３が０．０１〜３ｍｍになるように、負荷工程および除荷工程が実行される。負荷工程および除荷工程の実行回数はそれぞれ、１回であってもよく、２回以上であってもよい。すなわち、残留変位量ｄ３が０．０１〜３ｍｍの範囲の値になるまで、負荷工程および除荷工程を繰り返し実行してもよい。なお、トラフリブ６の形状および断面係数を保持する観点からは、残留変位量ｄ３が１ｍｍ以下であることが好ましい。また、横リブ５の面外座屈を防止する観点からも、残留変位量ｄ３が１ｍｍ以下であることが好ましい。また、残留変位量ｄ３を精度よく測定するためには、残留変位量ｄ３は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。残留変位量ｄ３は、例えば、マイクロメーターを用いて測定できる。
【００３９】
以下、本実施形態に係る疲労亀裂発生防止方法の作用効果について説明する。図５は、本実施形態に係る疲労亀裂発生防止方法の作用効果を説明するための図である。
【００４０】
図５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、側壁部６ｂは、トラフリブ６の外側に向かって移動しようとする。これにより、溶接ビード１０がトラフリブ６の外側に向かって引っ張られ、ルート部１４近傍の引張応力は一時的に大きくなる。
【００４１】
その後、除荷工程を実行することによって、側壁部６ｂは、トラフリブ６の内側に向かって移動しようとする。これにより、溶接ビード１０がトラフリブ６の内側に向かって押し付けられる。すなわち、ルート部１４近傍に、圧縮方向の力が加えられる。これにより、ルート部１４近傍の引張の残留応力部だったところに逆に圧縮の残留応力を発生させることができる。
【００４２】
以上のように、本実施形態では、負荷工程および除荷工程を実行することによって、溶接時に引張の残留応力が発生していたルート部１４近傍に、逆に圧縮の残留応力を発生させることができる。これにより、例えば、鋼床版２に荷重が繰り返し加わった場合でも、ルート部１４の近傍において大きな引張応力が発生することを防止することができる。その結果、ルート部１４の近傍において疲労亀裂が発生することを防止することができる。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、その亀裂先端に圧縮残留応力を発生させることになり疲労亀裂が進展することを防止することができる。
【００４３】
また、本実施形態の形態では、デッキプレート３に直接力を加える必要がない。これにより、デッキプレート３の変形および損傷を防止できる。
【００４４】
本実施形態では、曲面部１６ａを有する押圧部材１６によって、側壁部６ｂ，６ｃに圧力が加えられる。この場合、トラフリブ６の内面が損傷することを防止できる。
【００４５】
本実施形態では、残留変位量ｄ３が０．０１〜３ｍｍの範囲の値に設定される。この場合、トラフリブ６が変形し過ぎることを防止することができる。これにより、トラフリブ６自体の強度が低下することを防止することができる。
【００４６】
本実施形態では、曲面部１６ａの曲率中心１６ｂとデッキプレート３の裏面３ｂとの距離ｄ１は、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの厚みｔの１．５倍以上に設定される。この場合、仮に溶接ビード１０がトラフリブ６の内側まで入り込んでいたとしても、溶接ビード１０自体を押圧部材１６によって押してしまうことを防止できる。これにより、溶接ビード１０の損傷を防止できる。
【００４７】
本実施形態では、上記距離ｄ１が、例えば、側壁部６ｂ，６ｃの厚みｔの７倍以下に設定される。この場合、負荷工程における押圧部材１６の移動量を小さく抑えつつ、除荷工程において、ルート部１４近傍に圧縮方向の力を十分に加えることができる。これにより、トラフリブ６が変形し過ぎることを防止しつつ、ルート部１４近傍における疲労亀裂発生を十分に防止することができる。
【００４８】
上述の実施形態では、曲面部１６ａを有する押圧部材１６を用いて本発明に係る疲労亀裂発生防止方法を実施する場合について説明したが、本発明で利用できる押圧部材は上述の例に限定されない。
【００４９】
図６は、本発明を実施するに際して利用できる他の押圧部材の構成を説明するための図である。
【００５０】
図６に示す一対の押圧部材１８はそれぞれ、側壁部６ｂの内面に対向する平面部１８ａと、平面部１８ａの上端からトラフリブ６の中心側に向かって延びる曲面部１８ｂと、平面部１８ａの下端からトラフリブ６の中心側に向かって延びる曲面部１８ｃとを有している。曲面部１８ｂ,１８ｃは、例えば、面取り加工によって形成される。一対の押圧部材１８は、押圧部材１６と同様に、左右方向に移動可能に設けられている。
【００５１】
押圧部材１８を用いて本発明を実施する場合には、例えば、平面部１８ａの上下方向における中心１８ｄと裏面３ｂとの距離ｄ４を、上述の距離ｄ１と同様に考えて、負荷工程および除荷工程を実行する。これにより、上述の実施形態と同様の作用効果が得られる。
【００５２】
上述の実施形態では、断面Ｕ字形状のトラフリブ６を有する鋼床版２に本発明を適用する場合について説明したが、本発明は、断面Ｖ字形状のトラフリブを有する鋼床版にも適用できる。
【００５３】
図４に示した例では、トラフリブ６の長さ方向に垂直な断面において、側壁部６ｂの外面を基準として残留変位量ｄ３を規定している。しかしながら、上述したように、側壁部６ｂの内面を基準として、残留変位量ｄ３を規定してもよい。
【００５４】
なお、上述の負荷工程および除荷工程の後に、ルート部１４近傍の残留応力をさらに除去するために、ピーニング装置等を用いてデッキプレート３の表面３ａに打撃を加えてもよい。この場合、上述の負荷工程および除荷工程によってルート部１４の残留応力を除去した後に表面３ａに打撃を加えるので、表面３ａに大きな力を加えなくても、ルート部１４の残留応力を十分に除去できる。これにより、デッキプレート３の変形および損傷を防止しつつ、ルート部１４において疲労亀裂が発生することを十分に防止できる。
【００５５】
（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解析によるシミュレーション結果とともに、本発明の効果を説明する。図７は、シミュレーションで用いたトラフリブ６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７（ａ）は、トラフリブ６の解析モデルを示す図であり、図７（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７（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７（ｂ）において点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。
【００５６】
図７（ａ）に示すように、４節点の２次元平面ひずみ要素を用いてＦＥＭ解析モデルとして、対称性を考慮してトラフリブ６の２次元の１／２モデルを作成した。図７（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。また、図７（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。図７には示していないが、このシミュレーションでは、押圧部材１６（図３参照）の曲面部１６ａ（図３参照）の曲率半径ｒを３５ｍｍとして、負荷工程および除荷工程を実行した。図３に示した距離ｄ１の値は、１．５ｔ（ｔは側壁部６ｂの厚み：６ｍｍ）、２ｔ、２．５ｔ、３ｔ、４ｔ、５ｔおよび７ｔに設定した。
【００５７】
ＦＥＭ解析では、鋼床版２の材料としてＳＭＢ４９０Ｂ（ＪＩＳ  Ｇ３１０６  ２００８）を用いたと仮定し、その応力−ひずみ線図を用いた。また、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。
【００５８】
図７（ｃ）を参照して、上記のような条件で解析を行い、不溶着部１１の先端部近傍のデッキプレート３側の積分点のデータを出力し、ルート部１４（図５参照）の応力を求めた。なお、このシミュレーションでは、トラフリブ６の幅方向に平行な方向（図３において左右方向）の応力を求めた。後述する図８〜図１０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。
【００５９】
図８および図９に、側壁部の変位量とルート部１４に生じる応力との関係を示す。なお、側壁部の変位量とは、図４を参照して、デッキプレート３の裏面３ｂから距離ｄ１離れた位置における側壁部６ｂの外面の変位量を意味する。
【００６０】
図８および図９から分かるように、負荷工程を実行することにより、側壁部６ｂの変位量が増加し、ルート部１４に引張応力が生じる。そして、側壁部６ｂ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、引張応力は減少する。その後、除荷工程を実行することによって側壁部６ｂの変位量が減少し、該変位量の減少に従ってルート部１４の引張応力も減少する。側壁部６ｂ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る。
【００６１】
図８および図９に示した結果から、側壁部６ｂ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、本発明の実施の形態に係る防止方法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。具体的には、負荷工程を実行することによって、溶接時に引張の残留応力が発生したルート部１４に、さらに引張方向の力が加えられる。これにより、ルート部１４が部分的に降伏する。その後、除荷工程を実行することによって、ルート部１４の周りの弾性域からの変形拘束により、ルート部１４に圧縮の残留応力を生じさせることができる。その結果、ルート部１４に疲労亀裂が発生することを防止することができる。
【００６２】
図１０は、除荷工程後の残留変位量ｄ３とルート部１４に生じている応力（残留圧縮応力）との関係を示す図である。図１０から、距離ｄ１が５ｔ以下の場合には、残留変位量ｄ３が１ｍｍ以下であっても、ルート部１４に十分な圧縮応力が生じていることが分かる。具体的には、この解析では、８００ＭＰａ以上の圧縮応力を発生させることができた。このことから、距離ｄ１を５ｔ以下にすることによって、トラフリブ６の変形を抑制しつつ、ルート部１４に疲労亀裂が発生することを十分に防止できることが分かる。
【００６３】
図１０から、距離ｄ１に応じて残留変位量ｄ３を調整することによって、所望の圧縮応力を得ることができることが分かる。また、距離ｄ１が２ｔ〜５ｔ（特に、３ｔ以上）の場合には、広い範囲の残留変位量ｄ３で十分な大きさの圧縮応力（例えば、８００ＭＰａ以上の圧縮応力）を得ることができることが分かる。言い換えると、距離ｄ１が２ｔ〜５ｔ（特に、３ｔ以上）の場合には、残留変位量ｄ３の管理が容易になることが分かる。
【００６４】
図１１は、残留変位量ｄ３と負荷工程における最大荷重との関係を示す図である。図１１から、距離ｄ１が大きいほど、小さい荷重で大きな残留変位量ｄ３を確保できることが分かる。特に、距離ｄ１が３ｔ以上になると、小さな荷重で残留変位量ｄ３を十分に大きくできることが分かる。
【００６５】
図１２は、除荷工程後における残留変位量ｄ３とルート部１４のひずみとの関係を示す図である。図１２から、距離ｄ１の値を大きくすることによって、ルート部１４に生じるひずみを小さくできることが分かる。
【００６６】
ここで、図１０〜図１２を参照して、距離ｄ１が２ｔの場合と、距離ｄ１が１．５ｔの場合とで、残留変位量ｄ３を０．２ｍｍにした際の、圧縮応力、最大荷重およびひずみの値を比較してみる。そうすると、距離ｄ１が２ｔの場合の方が、最大荷重およびひずみは小さくなるが、圧縮応力は大きくなることが分かる。すなわち、残留変位量ｄ３を０．２ｍｍにする際には、距離ｄ１を２ｔに設定する方が、距離ｄ１を１．５ｔに設定するよりも、ルート部１４のひずみを抑制しつつ、ルート部１４に効率よく圧縮応力を発生させることができる。このことから、利用する装置の性能および縦リブ６の寸法等を考慮した適切な条件で本発明を実施することによって、ルート部１４のひずみを抑制しつつルート部１４に効率よく圧縮応力を発生させることができることが分かる。
【００６７】
なお、詳細な説明は省略するが、移動硬化則に従って解析を行った場合も、上述のシミュレーションと同様に、本発明の効果を確認できた。
【００６８】
（内面押圧装置の説明）
以下、本発明の一実施形態に係る内面押圧装置について説明する。図１３は、本発明の一実施形態に係る内面押圧装置（以下、押圧装置と略記する。）２０の概略構成を示す平面図である。
【００６９】
図１３を参照して、押圧装置２０は、本体部２２、車輪２４ａ〜２４ｄ、車軸２６ａ，２６ｂ、駆動機構２８，３０、移動量検出部３２ａ,３２ｂ、荷重検出部３４ａ，３４ｂ、距離検出部３６、通信部３８、および上述の一対の押圧部材１６を備えている。
【００７０】
本実施形態では、本体部２２は、駆動機構２８，３０、移動量検出部３２ａ，３２ｂ、荷重検出部３４ａ，３４ｂ、距離検出部３６および通信部３８を収容している。車輪２４ａ，２４ｂは、車軸２６ａを介して、本体部２２に回転可能に支持されている。車輪２４ｃ，２４ｄは、車軸２６ｂを介して、本体部２２に回転可能に支持されている。本実施形態では、車輪２４ａ〜２４ｄは、磁石を含む。本実施形態では、車輪２４ａ〜２４ｄおよび車軸２６ａ,２６ｂが、本体部２２を支持する支持部に相当する。
【００７１】
駆動機構２８は、例えば電動モータを含み、車軸２６ａを介して車輪２４ａ，２４ｂを回転駆動する。これにより、押圧装置２０が移動する。なお、図１３に示すように、以下においては、押圧装置２０が移動する方向を前後方向とする。また、該前後方向を基準として、左右方向を規定する。
【００７２】
一対の押圧部材１６は、本体部２２の前後方向における中央部において、左右方向に移動可能に本体部２２に支持されている。駆動機構３０は、例えば、油圧によって一対の押圧部材１６を左右方向に移動させる。
【００７３】
移動量検出部３２ａは、一方の押圧部材１６の移動量を検出し、移動量検出部３２ｂは、他方の押圧部材１６の移動量を検出する。移動量検出部３２ａ，３２ｂの検出結果は、距離検出部３６へ出力される。なお、移動量検出部３２ａ，３２ｂとしては、例えば、公知の変位センサを用いることができる。したがって、移動量検出部３２ａ，３２ｂの詳細な説明は省略する。
【００７４】
荷重検出部３４ａは、一方の押圧部材１６にかかる荷重を検出し、荷重検出部３４ｂは、他方の押圧部材１６にかかる荷重を検出する。荷重検出部３４ａ，３４ｂの検出結果は、距離検出部３６へ出力される。なお、荷重検出部３４ａ，３４ｂとしては、例えば、公知の荷重センサを用いることができる。したがって、荷重検出部３４ａ，３４ｂの詳細な説明は省略する。
【００７５】
距離検出部３６は、後述するように、移動量検出部３２ａ,３２ｂおよび荷重検出部３４ａ,３４ｂの検出結果に基づいて、トラフリブ６（図３参照）の側壁部６ｂ,６ｃ（図３参照）の残留変位量を検出する。距離検出部３６の検出結果は、通信部３８へ出力される。
【００７６】
通信部３８は、図示しない遠隔操作装置との間でデータを送受信する。本実施形態では、例えば、押圧装置２０の操縦者は、上記遠隔操作装置を介して押圧装置２０を操縦することができる。本実施形態では、例えば、操縦者の操作に基づいて、駆動機構２８,３０を制御するための制御信号が上記遠隔操作装置から出力され、該制御信号が通信部３８によって受信される。通信部３８は受信した制御信号を、駆動機構２８,３０へ出力する。これにより、駆動機構２８,３０が制御される。また、距離検出部３６の検出結果は、通信部３８を介して遠隔操作装置に送信される。これにより、押圧装置２０の操縦者は、遠隔操作装置に送信されてきた距離検出部３６の検出結果を参照して、押圧装置２０を操縦することができる。
【００７７】
図１４は、押圧装置２０の使用例を説明するための図である。図１４を参照して、押圧装置２０を使用する際には、押圧装置２０をトラフリブ６の内側に配置する。上述したように、本実施形態では、車輪２４ａ〜２４ｄは磁石を含む。このため、デッキプレート３が上でかつ底壁部６ａが下になった状態で、デッキプレート３の裏面３ｂに、磁力によって車輪２４ａ〜２４ｄをくっつけることができる。例えば、鋼床版２（図１参照）が橋梁１（図１参照）の構成部材として利用されている状態で、デッキプレート３の裏面３ｂに、車輪２４ａ〜２４ｄをくっつけることができる。また、上述したように、押圧装置２０は、前後方向に移動できる。これにより、押圧装置２０は、トラフリブ６の内側において、トラフリブ６の長さ方向に移動することができる。
【００７８】
上記のように押圧装置２０を配置した後、一対の押圧部材１６を左右方向に移動させて、上述の負荷工程および除荷工程を実行する。その後、押圧装置２０を前進させて、負荷工程および除荷工程を実行する。上記の動作を繰り返すことによって、トラフリブ６の長さ方向の全体に亘って、上述の負荷工程および除荷工程を実行することができる。
【００７９】
押圧装置２０においては、以下のようにして、側壁部の残留変位量を検出することができる。なお、以下においては、側壁部６ｂの残留変位量の検出方法について説明するが、側壁部６ｃの残留変位量の検出方法も同様である。
【００８０】
図１４を参照して、まず、負荷工程において、押圧部材１６を基準位置（ゼロ点）から側壁部６ｂ側に移動させることによって、曲面部１６ａが側壁部６ｂに接触する。曲面部１６ａが側壁部６ｂに接触することによって、押圧部材１６にかかる荷重が大きく増加する。このため、距離検出部３６は、荷重検出部３４ａの検出結果に基づいて、曲面部１６ａが側壁部６ｂに接触したことを検知できる。また、距離検出部３６は、移動量検出部３２ａの検出結果に基づいて、曲面部１６ａが側壁部６ｂに接触したときの押圧部材１６の移動量（基準位置からの移動量）を検出することができる。以下、曲面部１６ａが側壁部６ｂに接触したときの押圧部材１６の移動量を第１移動量という。
【００８１】
次に、除荷工程において、押圧部材１６を本体部２２側に移動させることによって、曲面部１６ａが側壁部６ｂから離れる。曲面部１６ａが側壁部６ｂから離れることによって、押圧部材１６にかかる荷重が大きく減少する。このため、距離検出部３６は、荷重検出部３４ａの検出結果に基づいて、曲面部１６ａが側壁部６ｂから離れたことを検知できる。また、距離検出部３６は、移動量検出部３２ａの検出結果に基づいて、曲面部１６ａが側壁部６ｂから離れたときの押圧部材１６の移動量を検出することができる。以下、曲面部１６ａが側壁部６ｂから離れたときの押圧部材１６の移動量（基準位置からの移動量）を第２移動量という。
【００８２】
最後に、距離検出部３６は、上記のようにして検出した第１移動量と第２移動量との差を求める。これにより、距離検出部３６は、上記負荷工程前の側壁部６ｂの位置と上記除荷工程後の側壁部６ｂの位置との距離（本実施形態では、デッキプレート３の裏面３ｂに平行な方向における距離）を検出することができる。すなわち、本実施形態では、距離検出部３６は、上記のようにして検出した第１移動量と第２移動量との差を算出することによって、側壁部６ｂの残留変位量を求めることができる。具体的には、距離検出部３６は、第２移動量から第１移動量を減算することによって、側壁部６ｂの残留変位量を求めることができる。
【００８３】
なお、詳細な説明は省略するが、押圧装置２０において、一対の押圧部材１６の代わりに、上述の一対の押圧部材１８を用いてもよい。
【００８４】
また、例えば、一方の押圧部材と他方の押圧部材の形状が異なっていてもよい。具体的には、例えば、一方の押圧部材の前後方向（トラフリブ６の長さ方向）における長さと他方の押圧部材の前後方向における長さとが異なっていてもよい。このような構成の押圧装置は、例えば、溶接ビード１０の溶け込み量が、側壁部６ｂ側と側壁部６ｃ側とで大きく異なる場合に利用される。また、詳細な説明は省略するが、一方の押圧部材による側壁部の押圧と、他方の押圧部材による側壁部の押圧とを同時に実施しなくてもよい。例えば、一方の押圧部材によって負荷工程および除荷工程を実行した後に、他方の押圧部材によって負荷工程および除荷工程を実行してもよい。このような処理方法は、例えば、側壁部６ｂ,６ｃの左右方向（トラフリブ６の幅方向）における位置のブレ量を測定しつつ、負荷工程および除荷工程を実行する場合に利用される。
【００８５】
また、詳細な説明は省略するが、押圧装置２０がサスペンションを備えていてもよい。例えば、車軸２６ａおよび車軸２６ｂがそれぞれサスペンションを介して本体部２２に支持されていてもよい。この場合、一対の押圧部材１６が側壁部６ｂ,６ｃを押す際に、本体部２２が鉛直方向に移動することができる。具体的には、例えば、本体部２２がデッキプレート３側に沈む。これにより、車輪２４ａ,２４ｂおよび車軸２６ａ,２６ｂにかかる力を低減することができ、車輪２４ａ,２４ｂおよび車軸２６ａ,２６ｂの経時劣化を抑制できる。
【００８６】
また、詳細な説明は省略するが、本体部２２が車軸２６ａ,２６ｂに対して左右方向に移動できるように、押圧装置２０が構成されていてもよい。この構成により、一対の押圧部材１６によって側壁部６ｂ,６ｂを押す際に、本体部２２を側壁部６ｂと側壁部６ｃとの中央に容易に移動させることができる。これにより、例えば、側壁部６ｂの変位量と側壁部６ｃの変位量とに差がある場合でも、一対の押圧部材１６から側壁部６ｂ,６ｃに適切な力を加えることができる。
【００８７】
図１５は、本発明の他の実施形態に係る押圧装置２０ａの概略構成を示す平面図である。図１５に示す押圧装置２０ａが上述の押圧装置２０と異なるのは以下の点である。本実施形態にかかる押圧装置２０ａは、一対の押圧部材１６の代わりに、一対の押圧部材４０を備えている。各押圧部材４０は、駆動機構３０によって移動される保持部４０ａと、保持４０ａの先端部に回転可能に保持される押圧部４０ｂとを有する。押圧部４０ｂは、平面視において円形状を有する。詳細な説明は省略するが、押圧部４０ｂの外周面には、曲面部１６ａと同様の曲面部が形成されている。
【００８８】
押圧装置２０ａを使用する場合には、上述の押圧装置２０と同様に、負荷工程を実行する。その後、一対の押圧部４０ｂの外周面と側壁部６ｂ,６ｃとが接触した状態で押圧装置２０ａを前進させる。これにより、一対の押圧部４０ｂも移動し、上記負荷工程において側壁部６ｂ,６ｃに加えられた圧力を除くことができる。一方、側壁部６ｂ,６ｃのうち、一対の押圧部４０ｂが新たに接触した部分には、圧力が加えられる。すなわち、押圧装置２０ａをトラフリブ６の長さ方向に移動させることによって、トラフリブ６の長さ方向の全体に亘って、上述の負荷工程および除荷工程を連続的に実行することができる。
【００８９】
なお、上述の実施形態では、車輪２４ａ〜２４ｄおよび車軸２６ａ,２６ｂによって支持部を構成する場合について説明したが、支持部が、クローラを備えていてもよい。また、上述の実施形態では、油圧式の駆動機構３０を用いる場合について説明したが、駆動機構３０が、モータ等を用いて一対の押圧部材を移動させる構成を有していてもよく、空気圧を用いて一対の押圧部材を移動させる構成を有していてもよい。
【００９０】
上述の実施形態では、車輪２４ａ〜２４ｄが磁石を含む場合について説明したが、車輪２４ａ〜２４ｄが磁石を含んでいなくてもよい。この場合、例えば、トラフリブ６の長さ方向に延びるガイドレールを、磁石によってデッキプレート３の裏面３ｂに固定する。さらに、ガイドレールに沿って本体部２２がトラフリブ６の長さ方向に移動できるように、本体部２２をガイドレールに連結する。これにより、車輪２４ａ〜２４ｄが磁石を含んでいなくても、デッキプレート３の裏面３ｂ上で、押圧装置２０,２０ａを移動させることができる。なお、例えば、ベルトコンベア等の運搬装置を磁石によって裏面３ｂの裏面に固定し、該運搬装置に押圧装置２０,２０ａを吊り下げてもよい。そして、運搬装置によって押圧装置２０,２０ａをトラフリブ６の長さ方向に移動させてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明によれば、鋼床版において、デッキプレートの変形を防止しつつ、トラフリブとデッキプレートとを接合する溶接ビードのルート部における疲労亀裂発生および疲労亀裂進展を防止できる。したがって、本発明は、橋梁等を構成する鋼床版の疲労亀裂発生防止に好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１  橋梁
２  鋼床版
３  デッキプレート
４  主桁
５  横リブ
６  トラフリブ（縦リブ）
７  舗装材
８  自動車
９  接合部
１０  溶接ビード
１１  不溶着部
１２，１３  止端
１４  ルート部
１５  作業台
１６，１８，４０  押圧部材
２０,２０ａ  内面押圧装置
２２  本体部
２４ａ〜２４ｄ  車輪
２６ａ,２６ｂ  車軸
２８,３０  駆動機構
３２ａ，３２ｂ  移動量検出部
３４ａ，３４ｂ  荷重検出部
３６  距離検出部
３８  通信部
４０ａ  保持部
４０ｂ  押圧部
【図１】
0006536365.tif 000002
【図２】
0006536365.tif 000003
【図３】
0006536365.tif 000004
【図４】
0006536365.tif 000005
【図５】
0006536365.tif 000006
【図６】
0006536365.tif 000007
【図７】
0006536365.tif 000008
【図８】
0006536365.tif 000009
【図９】
0006536365.tif 000010
【図１０】
0006536365.tif 000011
【図１１】
0006536365.tif 000012
【図１２】
0006536365.tif 000013
【図１３】
0006536365.tif 000014
【図１４】
0006536365.tif 000015
【図１５】
0006536365.tif 000016