(57)【要約】      （修正有）【課題】風による塩分飛来の多い地点に好適な鈑桁および箱桁橋を提供する。【解決手段】風上側となる主桁２の桁下フランジ４に、格子状の板状部材９を前記桁下フランジの外側の端部から風が剥離する角度に対して垂直方向、または、前記下フランジ面から３０〜４５°傾けて設置し、好ましくは、前記格子状の板状部材９の開孔部は開孔方向の少なくとも一端に角が形成され、前記直線的に形成された開孔部が風上側となるように板状部材９を下フランジに取り付け、更に好ましくは、前記格子状の板状部材９の幅が下フランジ幅よりも大きく、前記開孔部が橋軸直角方向に３列以上である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主桁を複数有する鈑桁橋であって、風上側となる主桁の桁下フランジに、前記桁下フランジの外側の端部から風が剥離する角度に対して開孔された板状部材を垂直方向に設置したことを特徴とする鈑桁橋。
【請求項２】
主桁を複数有する鈑桁橋であって、風上側となる主桁の桁下フランジに、前記桁下フランジの外側の端部から開孔された板状部材を前記桁下フランジの下フランジ面から３０〜４５°傾けて設置したことを特徴とする鈑桁橋。
【請求項３】
前記板状部材の開孔部は開孔側面の少なくとも一端に角が形成され、前記角が形成された開孔部が風上側となるように板状部材を下フランジに取り付けたことを特徴とする請求項１または２記載の前記桁下フランジの前記桁下フランジの鈑桁橋。
【請求項４】
前記板状部材の幅が下フランジ幅よりも大きいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
【請求項５】
前記開孔部が橋軸直角方向に３列以上であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
【請求項６】
鈑桁が２主鈑桁構造であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の鈑桁橋の鈑桁を箱桁としたことを特徴とする箱桁橋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風による塩分飛来の多い地点に建設されて好適な耐食性に優れた鈑桁橋および箱桁橋に関する。
【背景技術】
【０００２】
鋼橋、特に鈑桁橋が風とともに運ばれてくる塩分（飛来塩分という場合がある。）で腐食する場合、均一に腐食しない。橋桁架設地点に到達した飛来塩分が、風による移流により、橋桁断面周りに達した後、風の周り込み等、風速分布の影響を受けて不均一に桁に付着するためである。
【０００３】
付着した塩分は、部位毎に異なった雨がかり、結露、および風の影響を再び受けて一部脱落し、再分配された残留付着塩分量が鋼材腐食の促進度合いに影響を与え、風雨にさらされない外桁内面および内桁は、塩分が脱落し難いため、腐食が進行しやすい。
【０００４】
図３に、海岸近傍に架設された２主鈑桁橋に吹き付ける風の流れを模式的に、図４に風洞実験結果（可視化実験結果（白煙＝塩分粒子））を示す。床版１およびウェブ３とフランジ４から構成された複数の主桁２および高欄１０からなる一般的な鈑桁橋では、主桁２の下面を流れる風６は最も風上側に位置する主桁２の下部フランジ４で剥離するため、主桁２の風下面の負圧が強くなり、主桁２間に巻き込まれる風の流れ７が生じる。
【０００５】
そのため、主桁２、特に、その内面側では、飛来塩分が付着して、鉄錆が生じ易い。なお、橋桁の最も端部に位置する主桁２の外面にも塩分が付着するが、この部分は、降雨によって洗浄されるので鉄錆は生じ難い。
【０００６】
鈑桁橋の防錆対策として、一般的には、塗料塗布する方法や、耐候性鋼材を橋桁部材に使用する方法が採用されている。特に、耐候性鋼材を使用する方法では、鋼材表面にその成分元素である銅、リン、クロムなどの富化した保護性錆が形成されるため、無塗装で数十年の使用に耐えると言われている。
【０００７】
しかしながら、塗料塗布する方法には、約２０年毎に塗り替えを行う必要があり、そのための足場架設なども含めると多大なコストがかかるという問題があり、耐候性鋼材を使用すると、飛来塩分量の多い海岸沿いの鈑桁橋や道路凍結防止のために融雪塩が散布される鈑桁橋に対しては、保護性錆が形成され難く十分な耐候性が得られない。なお、上述の内容は鈑桁橋の主桁を箱桁とした箱桁橋についても同様である。
【０００８】
このような問題を解決する方法として、鋼橋に吹き付ける風の流れを変えて主桁に付着する塩分を抑制する方法が提案されている（特許文献１、２）。
【０００９】
図９（ａ）（ｂ）は特許文献１記載の発明に係る鋼橋とその効果を説明する図で、ウェブ３の下端部に複数の孔５を設けて（図９（ｂ））、主桁２の下面を流れる風６の一部を通過させ、主桁２の風上面と風下面の圧力差を緩和して、主桁２間への風の巻き込みを起こり難くし、循環流８を形成させ（図９（ａ））、主桁２内面側への塩分の流入を抑制し、鉄錆の発生を抑制することを特徴とする。
【００１０】
図１０（ａ）（ｂ）は特許文献２記載の発明に係る鋼橋とその効果を説明する図で、風上側に位置する主桁のウェブ３の下側となるフランジ４に部材１１０を取り付けて風の流れ１２０を乱す構造とすることによって、フランジ４近傍における風の剥離を抑制し、主桁間に循環流を形成させることを特徴とする。
【００１１】
特許文献１、２は循環流により、主桁内面側に塩分が多量に付着することを抑制し、鉄錆の発生を抑制することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０００−２４０００９号公報
【特許文献２】特開２００１−２７１３１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明者らは特許文献１および２記載の鈑桁の飛来塩分付着防止方法を更に改善すべく、風洞実験により鈑桁および箱桁周辺の気流と、桁内への塩分付着状況の検討を進めたところ、循環流が形成されていても、鈑桁および箱桁内面への塩分付着量が増大してしまう場合があり、循環流の形成が必ずしも鋼橋の耐食性向上に有効でないことを知見した。
【００１４】
そこで、本発明は、鈑桁や箱桁周辺の気流の適切な制御により、雨による洗い流しの期待できない桁内面への飛来塩分付着量の低減が可能な耐久性の高い鈑桁橋および箱桁橋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】
【００１５】
本発明の課題は以下の手段により達成可能である。
１.主桁を複数有する鈑桁橋であって、風上側となる主桁の桁下フランジに、前記桁下フランジの外側の端部から風が剥離する角度に対して開孔された板状部材を垂直方向に設置したことを特徴とする鈑桁橋。
２.主桁を複数有する鈑桁橋であって、風上側となる主桁の桁下フランジに、前記桁下フランジの外側の端部から開孔された板状部材を前記桁下フランジの下フランジ面から３０〜４５°傾けて設置したことを特徴とする鈑桁橋。
３.前記板状部材の開孔部は開孔側面の少なくとも一端に角が形成され、前記角が形成された開孔部が風上側となるように板状部材を下フランジに取り付けたことを特徴とする１または２記載の前記桁下フランジの前記桁下フランジの鈑桁橋。
４.前記板状部材の幅が下フランジ幅よりも大きいことを特徴とする１乃至３のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
５.前記開孔部が橋軸直角方向に３列以上であることを特徴とする１乃至４のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
６.鈑桁が２主鈑桁構造であることを特徴とする１乃至５のいずれか一つに記載の鈑桁橋。
７.１〜６のいずれかに記載の鈑桁橋の鈑桁を箱桁としたことを特徴とする箱桁橋。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、風上側桁下フランジに開孔された板状の部材を下フランジから風が剥離する方向に対し直角方向の角度で設置することにより、風上側の桁下フランジから剥離する風の流れを乱し、同時に速度を減速させる。これにより、桁内への飛来塩分の流れの巻き込みを防止し、かつ桁ウェブに飛来塩分が直接衝突し難くする。
【００１７】
また、周期的に橋桁の下流から負圧によって桁内に戻って来ようとする飛来塩分を含んだ流れの大半を、風上側の桁下フランジから剥離した乱れた風の流れにより再び下流へ押し流す。
【００１８】
時折、風上側の桁下フランジから剥離する乱れた風の流れと橋桁の下流から負圧によって桁内に戻って来ようとする流れとが桁下方で衝突し上昇流に乗って飛来塩分が桁内に侵入しようとするが、この上昇流は桁内に循環流を発生させるほどの速度を持っていないため、飛来塩分は、循環流による遠心力が作用しないため付着に必要な桁方向への衝突力が得られず、桁内空間を漂い、桁ウェブ内面の付着塩分量を半減させることできる。
すなわち、本発明は以下の効果を奏する。
１  飛来塩分が桁内に侵入し難くするとともに、桁内の循環流の発生を抑制できる。
２  １の結果、橋桁内への飛来塩分付着量を減少させ、錆の発生を抑止することができる。
３  ２の結果、橋桁全体に防食を施すのではなく、防食部分を下フランジに限定することが可能となる。
４  ３の結果、防食コストが縮減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を説明する図。
【図２】本発明を説明する他の図。
【図３】海岸近傍に架設された２主鈑桁橋に吹き付ける風の流れを模式的に示す図。
【図４】海岸近傍に架設された２主鈑桁橋に吹き付ける風の流れを再現した風洞実験結果（可視化実験結果（白煙＝塩分粒子））を示す図。
【図５】開孔された板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を４５°として取り付けた結果を模式的に示す図。
【図６】開孔された板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を４５°として取り付けた風洞実験結果を示す図。
【図７】風洞実験による粒子付着実験の概要図。
【図８】桁内に循環流が発生していない（板状部材とフランジ面との角度θ２が４５°）場合と、桁内に循環流が発生する（板状部材を取り付けない）場合について風洞実験による橋桁断面模型への粒子付着実験の結果を示す図。
【図９】特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋を説明する図で（ａ）は特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋に吹き付ける風を模式的に示す図で、（ｂ）は特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋の構造を説明する図。
【図１０】特許文献２の発明に係る鈑桁橋の下フランジ構造を説明する図で（ａ）は金網を下フランジ横に下フランジと平行に設置した状態を模式的に示す図で、（ｂ）は金網をウェブ直下にウェブと平行に設置した状態を模式的に示す図。
【図１１】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を０°として取り付けた結果を模式的に示す図。
【図１２】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を０°として取り付けた風洞実験結果を示す図。
【図１３】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を３０°として取り付けた結果を模式的に示す図。
【図１４】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を３０°として取り付けた風洞実験結果を示す図。
【図１５】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を６０°として取り付けた結果を模式的に示す図。
【図１６】板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を６０°として取り付けた風洞実験結果を示す図。
【図１７】板状部材の構成の一例を示す図。
【図１８】規則的に開孔された板状の部材の開孔部の側面形状と風の剥離との関係を説明する模式図で、（ａ）は開孔部の孔側面に角を有さない場合、（ｂ）は開孔部の孔側面に角を有する場合を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明は、鈑桁および箱桁構造の鋼橋の風上側となる桁下フランジの端部に、特定寸法の、風が通過する開孔された板状部材を、下フランジ外側自由突出部からの剥離流の受風面積が最も大きく渦の発生効率が最も高い、風が剥離する角度に対して垂直方向となるように傾けて設置する。以下の説明は２主鈑桁構造の鋼橋について行う。
【００２１】
風が剥離する角度は、板状部材設置時に吹流しや風向計によって確認することも、下フランジとの接続部にトルク計を設置して「トルク最大＝板状部材に作用する受風圧が最大＝風が剥離する角度に対して直角の角度」の関係からも得られる。風が剥離する角度に対して垂直方向に傾ける場合、許容誤差範囲を±７．５度以内とする。つまり、本願において、風が剥離する角度に対して垂直方向とは、効果に大きく差の出ない垂直方向に対して±７．５度の範囲も含むことを意味する。
【００２２】
図１は本発明を説明する模式図で、２主鈑桁橋に吹き付ける風によって主桁２のフランジ下面を流れる風６が下部フランジ４の個所Ａで角度θ１で剥離する場合、開孔された板状部材９を風が剥離する角度θ１に対して垂直方向に傾けて設置する。以下、本発明を、風が剥離する角度θ１が４５〜７０°の場合において、板状部材９とフランジ下面が成す角度θ２を用いて説明する（図２）。
【００２３】
図１３、５、１５及び１１に、フランジ面との角度θ２を変化させて板状部材９を取り付けた状態および図１４、６、１６及び１２に示す風洞実験により得られた橋桁断面模型周辺の流れ（白煙で示す）を模式的に示す。
【００２４】
図１３（図１４）は、板状部材９を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度θ２を３０°として取り付けた結果を示し、図５（図６）は角度θ２が４５°の場合、図１５（１６）は角度θ２が６０°の場合、図１１（１２）は角度θ２が０°の場合を示す。
【００２５】
これらの図より、橋桁下方の流れは大きく異なっていないものの、桁内２１の流れが大きく異なって、板状部材とフランジ面との角度θ２が０°、６０°の場合、桁内２１に循環流が発生し、一方、板状部材とフランジ面との角度θ２が３０°、４５°の場合、桁内に白煙が侵入しているが循環流が発生していないことが認められる。
【００２６】
角度θ２が３０°、４５°の場合、板状部材の開孔部が風上側の桁下フランジから剥離する風の流れを乱し、同時に速度を減速させることにより、周期的に橋桁の下流から負圧によって桁内２１に戻って来ようとする飛来塩分を含んだ流れの大半を、風上側の桁下フランジから剥離した乱れた風の流れにより再び下流へ押し流し、一部、風上側の桁下フランジから剥離する乱れた風の流れと橋桁の下流から負圧によって桁内２１に戻って来ようとする流れとが桁下方で混合しこれらに含まれる飛来塩分が上昇し桁内２１に侵入するものの、この上昇流は桁内２１に循環流を発生させるほどの速度を持っていないためと推測される。
【００２７】
一方、板状部材の設置角度が３０°未満および６０°以上では、格子孔から放出される渦が、格子よりも風上側の橋桁下方を通過する早い風の流れに引張られ周期的に橋桁の下流から負圧によって桁内２１に戻って来ようとする飛来塩分を含んだ流れよりも下方に押し流されるため、橋桁の下流から桁内２１への飛来塩分の侵入を防止できないためと推測される。
【００２８】
図８に、桁内２１に循環流が発生していない（板状部材とフランジ面との角度θ２が４５°）の場合と、桁内２１に循環流が発生する（板状部材を取り付けない）場合について風洞実験による橋桁断面模型への粒子付着実験の結果を示す。桁内ウェブへの粒子付着量は、桁内２１に循環流が発生していない（板状部材とフランジ面との角度θ２が４５°）場合、桁内ウェブへの粒子付着量が桁内に循環流が発生している場合の半分となっている。
【００２９】
上述したように、循環流が発生せず、桁内ウェブへの粒子付着量が少ない原因は、格子孔から剥離した乱れを含む流れが風上側桁下フランジ下面に衝突し、後流に大きな巻き込みが発生せずしかも減速したため、桁ウェブに飛来塩分が直接衝突し難くなったとともに，風上側の桁下フランジから剥離する乱れた減速した風の流れと橋桁の下流から負圧によって桁内２１に戻って来ようとする流れとが橋桁下方で混合し、桁内２１への上昇流が緩やかになったためと推測される。
【００３０】
以上の結果より、本発明では、開孔された板状部材を風上側となる桁下フランジの端部にフランジ面との角度が３０°〜４５°となるように外側に突出して取り付けてもよい。
【００３１】
図７は粒子付着実験を実施した風洞実験を説明する図で、風洞内の測定洞１３に橋桁断面模型１５を設置し、海塩粒子を想定した微粒子１６を、風上側の微粒子発生装置１４から飛散させ、模型表面に付着した粒子数を数えた。飛散粒子としては、大気中の塩分粒子径に近く、かつ付着後の画像識別が容易な球状のフェノール粒子を用いた。模型表面における粒子の捕獲は、粘着テープを貼付する方法を採用した。
【００３２】
尚、開孔された板状部材における開孔形状は、円形でも矩形でもよく、棒部材を格子状に組んだものでもよいが、風の剥離点が固定されるように、板状部材の開孔部は開孔側面の少なくとも一端に角が形成され、前記角が形成された開孔部が風上側となるように板状部材を下フランジに取り付けることが望ましい。ここで角とは、板状部材の表面と開孔側面とが交差する線状の部分である。
【００３３】
図１８（ａ）に示すように、開孔部の孔側面に角を有さない場合、風の剥離位置が風速によって変動するため、乱された風の流れ１２とし、同時に速度を減速させる効果が安定的に得られない。一方、図１８（ｂ）に示すように、開孔部の孔側面に角を有している場合、風の剥離位置が風速に依存しないため、乱された風の流れ１２とし同時に速度を減速させる効果が安定的に得られるためである。
【００３４】
また、板状部材における開孔率４５％超えでは風の流れを乱し同時に速度を減速させる効果が安定的に得られないため、４５％以下とする。一方、開孔率が２０％未満になると開孔部のない板状部材を設置した場合と同じく、風の剥離が下フランジ端部ではなく前記板状部材風上側端部から生じ、剥離した風と風下側桁下フランジとの距離が大きくなり、橋桁の下流から負圧によって桁内２１に戻って来ようとする飛来塩分を増大させてしまう。
【００３５】
また、流れの減速効果が小さくなるとともに渦の発生量も少なくなり、桁内に循環流が
発生し易くなるため、２０％以上、より好ましくは３０％以上、４５％以下が望ましく、乱れを生じさせる効果を向上させるため、下フランジの長さ方向に沿って、つまり、橋軸直角（幅）方向に開孔部を３列以上とすることが望ましい。
【００３６】
板状部材の幅が、下フランジ幅の１．５倍未満では、上述した開孔率を２０％以上、より好ましくは３０％以上、４５％以下とすることにより得られる効果が十分得られないので、１．５倍以上とすることが好ましい。
【００３７】
図１７に板状部材９の一例を示す、角型の部材９１を用いた０．６６ｍ×６ｍの格子状の板状部材で、０.０６ｍ×０.０６ｍの断面を有する長さ６ｍの角形の部材９１を０.２ｍ間隔で４本併行に並べ、この４本の角材と直角を成すように０.０６ｍ×０.０６ｍの断面を有する長さ０．６６ｍの角形の部材９２を０.２ｍ間隔で設置した。尚、板状部材の長さおよび下フランジの長さ方向に取り付ける位置および板状部材の枚数は、本発明を適用する２主鈑桁構造の鋼橋が曝される環境（風向、風速など）を予め調査し、所望する耐食性能に応じて適宜決定すれば良い。
【００３８】
本発明の作用効果は２主鈑桁構造に限定されるものでなく、２主箱桁構造でも等しく得られる。また、鈑桁および箱桁が３以上であっても、最も風上側の桁に開孔された板状部材を取り付けても同様の作用効果が得られる。
【符号の説明】
【００３９】
１  床版
２  主桁
３  ウェブ
４  フランジ
５  孔
６  風
７  主桁間に巻き込まれる風の流れ
８  循環流
９  板状部材
９１、９２  部材
１２  風の流れ
２１  桁内
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図５】
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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１３】
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【図１５】
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【図１７】
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【図１８】
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【図４】
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【図６】
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【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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