(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼製のデッキプレートと、
前記デッキプレートの下方に配置された鋼製のリブと、
前記デッキプレートの下面および前記リブの側面のうちの少なくともデッキプレートの下面に溶接部を介して連結されたスタッドボルトと、
厚み方向に貫通するボルト挿通孔を有し、このボルト挿通孔に前記スタッドボルトが挿通され、かつその上面が前記デッキプレートの下面に当接される鋼製の補強板と、
前記スタッドボルトにねじ込まれ、前記補強板を前記デッキプレートの下面に固定するナットと、を備え、
前記リブは、切欠き部を有し、
前記スタッドボルトは、前記リブの切欠き部を間に挟んで前記デッキプレートの下面に溶接部を介して複数連結されており、
前記補強板は、前記切欠き部を挿通して前記デッキプレートの下面に当接しており、
前記補強板が有する複数のボルト挿通孔には、前記複数のスタッドボルトがそれぞれ挿通している、鋼床版の補強構造体。
【請求項２】
前記補強板は、前記デッキプレートとの当接面に前記ボルト挿通孔と連通する座ぐり部を有し、
前記ボルト挿通孔の径は、前記スタッドボルトの溶接部の径よりも小さく、
前記座ぐり部の径は、前記スタッドボルトの溶接部の径よりも大きい、請求項１に記載の鋼床版の補強構造体。
【請求項３】
前記補強板は、その板面から垂下する分岐部を有し、この分岐部は前記リブの切欠き部を閉鎖している請求項１または２に記載の鋼床版の補強構造体。
【請求項４】
前記スタッドボルトは、所定の軸力が負荷されるとピンテールが破断するトルシア型ボルトである請求項１から３のいずれかに記載の鋼床版の補強構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼床版の補強構造体および鋼床版の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁に用いられる床版として、鋼製のフラットなデッキプレートの下面に、同じく鋼製の縦リブや横リブなどのリブを溶接することで補強した鋼床版が知られている。
このような鋼床版は、コンクリートの打設が不要なことや軽量であること等の理由から鉄筋コンクリート床版等に比べて現場施工が簡便であり、汎用されている。
【０００３】
ところで、鋼床版が橋梁上を通行する車両の荷重や地震により疲労損傷し、デッキプレートとリブとの溶接部がひび割れ、その亀裂がデッキプレートや溶接ビード内に進展する現象が生じており、これを補強する必要がある。
そこで特許文献１のように、鋼床版のデッキプレートの下面に鋼製の補強板を当接させるとともに、デッキプレートおよび補強板に貫通孔を形成し、この貫通孔に通したボルトによって、前記補強板をデッキプレートに対して固定する補強方法がおこなわれている。
【０００４】
しかし、この種の補強方法では、既設のデッキプレートにボルトを通す貫通孔を形成するために、デッキプレートの上面に設けられた舗装を撤去して、穴あけ作業をおこなう必要があり、作業に手間や時間がかかる。
また、舗装を除去した範囲で橋梁の交通規制をおこなう必要があるため、交通の妨げともなる。さらに、デッキプレートに貫通孔を形成することから、デッキプレート自体の強度が低下するおそれもある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８‐５０７７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
そこで本発明の解決すべき課題は、鋼床版について、デッキプレートに貫通孔を形成することなく、補強をおこなうことである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題を解決するため、本発明は、鋼床版のデッキプレートの下面にスタッドボルトを溶接し、デッキプレートの下面に当てた補強板をこのスタッドボルトにより固定することにしたのである。
【０００８】
すなわち、本発明にかかる鋼床版の補強構造体を、鋼製のデッキプレートと、前記デッキプレートの下方に配置された鋼製のリブと、前記デッキプレートの下面および前記リブの側面のうちの少なくともデッキプレートの下面に溶接部を介して連結されたスタッドボルトと、厚み方向に貫通するボルト連通孔を有し、このボルト連通孔に前記スタッドボルトが挿通され、かつその上面が前記デッキプレートの下面に当接される鋼製の補強板と、前記スタッドボルトにねじ込まれ、前記補強板を前記デッキプレートの下面に押し付けるナットと、を備えるものとしたのである。
ここでスタッドボルトは、デッキプレートの下面のみならずリブの側面にも溶接部を介して連結されていてもよい。
【０００９】
前記鋼床版の補強構造体において、前記補強板は、前記デッキプレートとの当接面に前記ボルト挿通孔と連通する座ぐり部を有し、前記ボルト連通孔の径は、前記スタッドボルトの溶接部の径よりも小さく、前記座ぐり部の径は、前記スタッドボルトの溶接部の径よりも大きいのが好ましい。
【００１０】
前記鋼床版の補強構造体において、前記リブの側面に溶接部を介して連結されたスタッドボルトを備え、前記補強板は、くの字型(Ｌ字型)に屈曲しており、前記デッキプレートの下面および前記リブの側面に当接しており、前記補強板が有する複数のボルト挿通孔には、前記デッキプレートの下面に溶接部を介して連結されたスタッドボルトおよび前記リブの側面に溶接部を介して連結されたスタッドボルトがそれぞれ挿通しているのが好ましい。
または前記鋼床版の補強構造体において、前記リブは、切欠き部を有し、前記スタッドボルトは、前記リブの切欠き部を間に挟んで前記デッキプレートの下面に溶接部を介して複数連結されており、前記補強板は、切欠き部を挿通して前記デッキプレートの下面に当接しており、前記補強板が有する複数のボルト挿通孔には、前記複数のスタッドボルトがそれぞれ挿通しているのが好ましい。この場合において、前記補強板は、その板面から垂下する分岐部を有し、この分岐部は前記リブの切欠き部を閉鎖しているのがより好ましい。
【００１１】
前記鋼床版の補強構造体において、スタッドボルトは、所定の軸力が負荷されるとピンテールが破断するトルシア型ボルトであるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明にかかる鋼床版の補強方法を、既設の鋼床版の鋼製のデッキプレートの下面および鋼製のリブの側面のうちの少なくともデッキプレートの下面に、スタッドボルトを溶接する工程と、厚み方向に貫通するボルト挿通孔を有する鋼製の補強板を、そのボルト挿通孔に前記スタッドボルトを挿通させつつ前記デッキプレートの下面に当接させる工程と、前記各スタッドボルトにナットをねじ込んで前記補強板を前記デッキプレートの下面に固定する工程と、を含むものとしたのである。
【発明の効果】
【００１３】
鋼床版の補強時に、デッキプレートの下面に当てた補強板の固定をデッキプレートの下面に溶接したスタッドボルトにより行うことにしたので、デッキプレートにボルトを挿通させるための貫通孔を形成することが不要となる。
そのため、鋼床版の補強時に、デッキプレートの上面の舗装を剥がす必要がなく、作業の省力化が図られ、また車両を通行させたままで補強作業をおこなうことができる。
デッキプレートに貫通孔をあけないため、デッキプレート自体の強度が低下することも防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】(ａ)は第一実施形態の鋼床版の補強構造体の横断面図、(ｂ)は亀裂箇所の拡大横断面図
【図２】(ａ)は第二実施形態の鋼床版の補強構造体の横断面図、(ｂ)は亀裂箇所の拡大横断面図
【図３】鋼床版の補強構造体の要部拡大横断面図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。
図１に示すように、第一の実施形態にかかる鋼床版の補強構造体１０は、デッキプレート１１と、デッキプレート１１の下面に溶接された縦リブとしてのＵリブ１２とを備えて橋梁として用いられる既設の鋼床版を補強したものである。
その補強構造体１０として新たに付加された構成として、デッキプレート１１の下面およびＵリブ１２の側面に溶接されたスタッドボルト１３と、デッキプレートの下面に当てられた補強板１４と、スタッドボルト１３にねじ込まれたナット１５と、を備えている。
【００１６】
デッキプレート１１は、その下面に縦リブのほかにも補強のために多数の横リブが配設されており、主桁等の桁により下方から支持されているが、これらの構造は従来の鋼床版と同様である（図示省略）。また、縦リブの構造についてもＵリブ１２に限定されることはない。
【００１７】
またデッキプレート１１は、鋼床版の設置状態でそのフラットな上面がアスファルト等により舗装されて舗装部１１ａとなっており、この上を自動車等の車両が通行するようになっている。
なお舗装部１１ａの両側は、車両の逸脱を防止するために突出して地覆となっている（図示省略）。
【００１８】
デッキプレート１１は、鋼板から形成されている。その鋼の種類は特に限定されないが、普通鋼や耐疲労鋼が例示できる。デッキプレート１１の厚みも特に限定されないが、１２ｍｍ〜１６ｍｍが例示できる。デッキプレート１１の引張強さ、ビッカース硬さも特に限定されないが、４５０〜５５０Ｎ／ｍｍ２、１３０〜２００Ｈｖであることが例示できる。
【００１９】
Ｕリブ１２は、デッキプレート１１の下面において幅方向に多数が並列して配設され、デッキプレート１１の長手方向に平行に延びている。このＵリブ１２によりデッキプレート１１は補強されているが、これらの構造は従来の鋼床版と同様である。
Ｕリブ１２は鋼製であり、ボトムパネル１２ａとボトムパネル１２ａの両側から広がって立ち上がるサイドパネル１２ｂとからなり、その長手方向に垂直な断面がほぼＵ字型の外観を呈している。
Ｕリブ１２は、たとえば長尺の鋼板の幅方向の中央に対して両側を折り曲げ加工することで形成され、鋼板の中央がボトムパネル１２ａとなり両側がサイドパネル１２ｂとなる。
Ｕリブ１２は、デッキプレート１１の下面に両サイドパネル１２ｂの先端部（上端部）がそれぞれ当接して溶接され、リブ溶接部１２ｃが形成されている。
本実施形態では、このリブ溶接部１２ｃの溶接ビード内に亀裂などの損傷部１２ｄが生じており、これを補強している。
【００２０】
図１および図３のように、複数のスタッドボルト１３は、デッキプレート１１の下面およびＵリブ１２側面(サイドパネル１２ｂ)で、損傷部１２ｄを有するリブ溶接部１２ｃの周囲にボルト溶接部１３ａによって溶接されている。
ボルト溶接部１３ａはいわゆる溶接カラーの状態となって、スタッドボルトの径よりも拡がっている。溶接カラーの寸法は、溶接作業時に溶接個所に被せられるフェルールの寸法により定まる。
その溶接条件は特に限定されないが、溶接電流が１６００〜１８００Ａ、通電時間が１〜２秒であることが例示できる。溶接作業は、作業車が溶接ガンを上向きに把持して手作業で行ってもよいし、溶接装置を用いて自動的または半自動的に行ってもよい。
【００２１】
図３のように、スタッドボルト１３としては、所定の軸力が負荷されると破断するピンテール１３ｂを有するトルシア型ボルトが用いられている。トルシア型ボルトは、ピンテール１３ｂの破断の有無を観察することで、軸力の管理が容易である。なお図１は、ピンテール１３ｂの破断後のスタッドボルト１３を示している。
またスタッドボルト１３の強度は、デッキプレート１１と補強板１４を摩擦接合法により連結するのに好適なものとして、引張強さが６００〜１０００Ｎ／ｍｍ２であるのが好ましい。
引張強さ６００Ｎ／ｍｍ２を下回ると、強度が不十分となり、スタッドボルト１３の本数が増加してしまうからである。また、引張強さが１０００Ｎ／ｍｍ２を上回ると、スタッドボルトの本体部よりもボルト溶接部１３ａのほうが先に破断するおそれがあり、スタッドボルト１３の性能を十分に発揮できなくなるからである。
【００２２】
スタッドボルト１３の径は特に限定されないが、引張強さなどとの関係から、太径のものが好ましく、１８〜２２ｍｍが例示できる。
ボルト溶接部１３ａの寸法も特に限定されないが、スタッドボルト１３のデッキプレート１１からの脱落等を防止するために十分な大きさである必要があり、スタッドボルト１３の径が２２ｍｍの場合、外径が２４〜２７ｍｍ、高さが７〜９ｍｍであることが例示できる。
スタッドボルト１３のビッカース硬さは、引張強さなどとの関係から、硬すぎても柔らかすぎても強度やじん性に影響があるため、２５０〜３７０Ｈｖであることが例示できる。
スタッドボルト１３のビッカース硬さ等は、熱処理（ＱＴ処理：焼き入れおよび焼き戻し処理）により調節可能であるため、熱処理が施されたスタッドボルトが好適に用いられる。
スタッドボルト１３の組成も特に限定されないが、引張強さ、ビッカース硬さなどとの関係から、炭素当量が０．３５〜０．４５重量％の炭素鋼であることが例示できる。またホウ素が０．０００５〜０．００２０重量％含まれているのが好ましい。
【００２３】
図１のように、くの字型に屈曲する補強板１４は、デッキプレート１１の下面からＵリブ１２の側面(サイドパネル１２ｂ)にかけて、損傷が生じたリブ溶接部１２ｃを取り囲むように当接されている。
補強板１４には、その厚み方向に貫通する円孔である、複数のボルト挿通孔１４ａが形成されており、このボルト挿通孔１４ａの径はスタッドボルト１３の径よりも大径でかつスタッドボルト１３のボルト溶接部１３ａの径よりも小径となっている。
このボルト挿通孔１４ａには、スタッドボルト１３が挿通している。スタッドボルト１３の径が２２ｍｍである場合、ボルト挿通孔１４ａは、２３〜２４ｍｍであることが例示できる。
【００２４】
また、補強板１４のデッキプレート１１およびＵリブ１２との当接面には、ボルト挿通孔１４ａに連通する円柱形の座ぐり部１４ｂが形成されている。
この座ぐり部１４ｂの径および高さは、スタッドボルト１３のボルト溶接部１３ａの外径および高さよりも大きくなっており、この座ぐり部１４ｂにスタッドボルト１３のボルト溶接部１３ａが収容されている。たとえばスタッドボルト１３のボルト溶接部１３ａの寸法が上記に例示したものである場合、座ぐり部１４ｂの寸法は、径が２７〜３０ｍｍ、高さが９〜１１ｍｍであることが例示できる。
このようにボルト溶接部１３ａが収まる座ぐり部１４ｂを設けることで、ボルト挿通孔１４ａの径をスタッドボルト１３の座ぐり部１４ｂ以外の箇所の径に近づけて小径化することができる。このため、デッキプレート１１と補強板１４を摩擦接合法で連結する際に、所望の軸力や摩擦力を確保することが可能である。
断面がくの字型の補強板１４は、鋼板を折り曲げ加工することで形成されている。その鋼の種類は特に限定されないが、普通鋼や耐疲労鋼が例示できる。補強板１４の厚みも特に限定されないが、デッキプレート１１と同程度が例示できる。
【００２５】
図１および図３のように、ナット１５は、いわゆるシャーレンチを用いて補強板１４の下からスタッドボルト１３にねじ込まれており、ワッシャ１５ａを介して補強板１４をデッキプレート１１へと押し付けて固定している。
ナット１５の締め付け時に、スタッドボルト１３に所定の軸力が負荷されると、ピンテール１３ｂが破断することで、軸力の管理が行われている。
【００２６】
図２に、第二の実施形態にかかる鋼床版の補強構造体１０を示し、この実施形態では、リブ溶接部１２ｃに生じた亀裂が、デッキプレート１１の内部へと進展し、損傷部１１ｂを構成している。
以下、第一の実施形態と同様の構成については、詳細な説明は省略する。
補強の際には、損傷部１１ｂの直下に位置するＵリブ１２のサイドパネル１２ｂからボトムパネル１２ａにかけてはＵ字型に部分切除されて切欠き部が形成される。
【００２７】
図示のように、補強板１４としては、平坦な補強板本体の板面から斜めに垂下する分岐部１４ｃを溶接などにより連結してなるものが用いられている。
この補強板１４の分岐部１４ｃの下端近傍にも、スタッドボルト１３が溶接されている。
補強板本体をデッキプレート１１の下面に当接させ、分岐部１４ｃをＵリブ１２のサイドパネル１２ｂと同一平面を構成するように位置させた状態で、デッキプレート１１の下面に溶接されたスタッドボルト１３へナット１５がねじ込まれている。これにより、補強板１４は、デッキプレート１１に対して固定されている。
【００２８】
Ｕリブ１２の切欠き部の一部には、Ｕ字片１６がはめ込まれている。補強板１４の分岐部１４ｃとＵ字片１６により、Ｕリブ１２の切欠き部は、ほぼ完全に閉鎖される。なお、このようにＵ字片１６によって、Ｕリブ１２の内部空間は閉鎖されることから、Ｕリブ１２の内部空間において補強板本体をデッキプレート１１に対して固定する作業は、Ｕ字片１６を取り付ける作業の前におこなう必要がある。
Ｕ字片１６は、ボトム部１６ａとボトム部１６ａの両側から広がって立ち上がるサイド部１６ｂとを有し、全体として断面がＵ字型をなしている。
またＵ字片１６の両サイド部１６ｂの上端近傍にも、スタッドボルト１３が溶接されている。
【００２９】
このＵ字片１６の一方のサイド部１６ｂのスタッドボルト１３とＵリブ１２のサイドパネル１２ｂのスタッドボルト１３には、添え板１７が架け渡され、ナット１５がねじ込まれている。これにより、Ｕ字片１６はＵリブ１２に対して固定されている。
さらにＵ字片１６の他方のサイド部１６ｂのスタッドボルト１３と補強板１４の分岐部１４ｃのスタッドボルト１３には、添え板１７が架け渡され、ナット１５がねじ込まれている。これにより、Ｕ字片１６は補強板１４に対して固定されている。これにより、Ｕ字片１６は、補強板１４の分岐部１４ｃと一体化する。
【００３０】
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものであることが意図される。
【００３１】
実施形態では、座ぐり部１４ｂの形状を円柱形としているが、ボルト溶接部１３ａを収容できる限りにおいて、形状はこれに限定されず、半球形、楕円柱形などでもよい。また座ぐり部１４ｂを省略することもできる。
また、スタッドボルト１３は、トルシア型でないものも使用することができる。
【００３２】
縦リブとしては、実施形態のＵリブ１２に限定されず、例えば断面がＩ字型のリブなどでもよく、補強板１４はこれに対応して、リブに切欠き部を形成しない場合には、Ｌ字型に屈曲するもの、リブに切欠き部を形成する場合には、Ｔ字型に分岐するもの、を使用することができる。
また本実施形態では、縦リブとデッキプレート１１との溶接部から損傷が生じる場合のみを例示したが、横リブとデッキプレート１１との溶接部に損傷が生じた場合にも、本発明の補強構造を適用することができることは無論である。
【符号の説明】
【００３３】
１０  鋼床版の補強構造体
１１  デッキプレート
１１ａ  舗装部
１１ｂ  損傷部
１２  Ｕリブ
１２ａ  ボトムパネル
１２ｂ  サイドパネル
１２ｃ  リブ溶接部
１２ｄ  損傷部
１３  スタッドボルト
１３ａ  ボルト溶接部
１３ｂ  ピンテール
１４  補強板
１４ａ  ボルト挿通孔
１４ｂ  座ぐり部
１４ｃ  分岐部
１５  ナット
１５ａ  ワッシャ
１６  Ｕ字片
１６ａ  ボトム部
１６ｂ  サイド部
１７  添え板
【図１】
0006343214.tif 000002
【図２】
0006343214.tif 000003
【図３】
0006343214.tif 000004