(57)【要約】【課題】鋼床版のデッキプレートとＵリブとの溶接部に疲労亀裂が発生するのを、コストをかけることなく抑制する。【解決手段】鋼床版１のデッキプレート１１とＵリブ１２との当接箇所を、Ｕリブの外面側と内面側の両方から溶接して外溶接部１３と内溶接部１４を形成する。従来の外溶接部のみの鋼床版に比べて溶接面積が大きくなっているため、溶接部１３、１４への応力が分散され疲労亀裂が抑制される。従来の鋼床版を製造する場合と比べて工数は内側溶接作業だけ増しているに過ぎないので、工費が高騰することもない。内側溶接は、溶接トーチを台車に搭載した専用の溶接装置を閉断面リブ内部の閉空間に走行させることによって行う。【選択図】図２
2012017563.tif 000002
【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面に両側部が当接することでその内部に長手方向に連続する閉空間が形成される鋼製の閉断面リブと、を備え、
前記デッキプレートと前記閉断面リブとの当接箇所に、
前記閉断面リブの外面側から溶接された外溶接部と、
前記閉断面リブの内面側から溶接された内溶接部と、を有する鋼床版。
【請求項２】
鋼製のデッキプレートと、デッキプレートの下面に両側部が当接することでその内部に長手方向に連続する閉空間が形成される鋼製の閉断面リブと、を前記当接箇所で溶接する鋼床版の溶接方法であって、
台車と台車に搭載されてアーク溶接用のガスおよび電力および溶接ワイヤを供給可能な溶接トーチとを有し、前記閉断面リブ内の閉空間をその長手方向に通り抜け可能な溶接装置を準備するステップと、
前記閉断面リブ内の閉空間の長手方向に沿って前記溶接装置を走行させながら、前記溶接トーチにより閉断面リブの内面側から前記デッキプレートと閉断面リブとの当接箇所のアーク溶接をおこなうステップと、を含む鋼床版の溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼床版とその溶接方法に関する。
【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を配設して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】
ここで鋼床版に用いられる縦リブとして、いわゆる閉断面リブが知られている。閉断面リブは、その長手方向に垂直な断面が下に凸の曲線形状をなしており、デッキプレートの下面に接近させると両側部が当接するようになっている。
こうして両側部が当接することで、閉断面リブの内部には長手方向に連続する閉空間が形成されることになる。
【０００４】
典型的な閉断面リブとして、図１および特許文献１に記載されているようなＵリブ１２が挙げられる。Ｕリブ１２は、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とを有し、その長手方向に対して垂直な断面がほぼＵ字型の外観を呈している。以下、Ｕリブ１２を例に挙げて従来の鋼床版２について説明する。
【０００５】
一般的なＵリブ１２は、その閉空間の縦横寸法（高さおよび幅寸法）が数十ｃｍ程度であって、内部に人間が入り込めない大きさとなっている。
そのため、デッキプレート１１へ溶接する際には、閉空間ｓの内側から人間が直接作業をおこなうことが不可能である。
このことから従来の鋼床版２では、図１のように、Ｕリブ１２のデッキプレート１１の下面への当接箇所の外面側からのみ、つまり閉空間ｓの外側のみから溶接をおこなって外溶接部１３を形成していた。
【０００６】
ここでデッキプレート１１の上面は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、この上を車両が通行するため、車両の輪荷重によりデッキプレート１１に局部変形が生じる。
この局部変形にともなって、構造的に弱いデッキプレート１１とＵリブ１２との溶接箇所に応力が集中することになる。
【０００７】
とくに従来は、上記のように閉断面リブの外面側のみから溶接を行っていたため、溶接範囲が狭く（溶接面積が小さく）、応力集中の度合いが著しいものとなっている。そのため、当該溶接箇所に外溶接部１３を起点とした疲労亀裂が発生しやすく、特に大型車の交通量が多い橋梁では鋼床版の供用開始から十数年程度で疲労亀裂が発生した事例が多数見受けられている。この外溶接部１３を起点とした疲労亀裂は、亀裂ｃのようにデッキプレート１１にまで進展する事例と外溶接部１３の溶接ビードに沿って進展する事例（図示省略）が見受けられている。
【０００８】
このような疲労亀裂ｃは、鋼床版２の強度を低下させるとともに、デッキプレート１１への亀裂の進展にともなって舗装にひび割れが発生したり、路面が陥没したりして車両通行の障害にもなる。
デッキプレート１１の厚みを大きくすることで、このような亀裂発生を抑制する試みもなされているが、重量が増加して施工が難しくなるとともに材料コストも嵩んでしまう。その結果、全体的な工費が高騰してしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００７−３３２５８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
そこでこの発明の解決すべき課題は、鋼床版のデッキプレートと閉断面リブとの溶接箇所に疲労亀裂が発生するのを、コストをかけることなく抑制することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記した課題を解決するため、発明にかかる鋼床版では、そのデッキプレートと閉断面リブとの当接箇所を閉断面リブの外面側と内面側の両方から溶接して、外溶接部と内溶接部を形成する構成を採用したのである。
【００１２】
デッキプレートと閉断面リブとが、閉断面リブの外面側と内面側の両面から溶接されているため、従来の閉断面リブの外面側からのみ溶接されていた場合と比べて溶接範囲（溶接面積）が広がっている。そのため、応力の分散が図られ、溶接箇所に疲労亀裂が発生するのを抑制できる。
【００１３】
ここで、発明にかかる鋼床版の製造にあたっては、従来の鋼床版と比較して閉断面リブの内面側からの溶接作業の分だけ工数が増加しているに過ぎず、またデッキプレートの厚みを大きくする必要もないため、全体的な工費を抑えることができる。
【００１４】
デッキプレートと閉断面リブとを閉断面リブの内面側から溶接する方法は以下のとおりである。
まず、台車と台車に搭載されてアーク溶接用のガスおよび電力および溶接ワイヤを供給可能な溶接トーチとを有し、前記閉断面リブ内の閉空間をその長手方向に通り抜け可能な溶接装置を準備する。
つぎに、閉断面リブ内の閉空間の長手方向に沿って溶接装置を走行させながら、溶接トーチにより閉断面リブの内面側から前記デッキプレートと閉断面リブとの当接箇所のアーク溶接を行う。
【００１５】
このようにすると、人間が入り込めない閉空間の内側から溶接を簡単におこなうことができる。
この溶接方法は、発明にかかる鋼床版を新たに製造する際にも、既存の鋼床版を発明にかかる鋼床版へと改修する際にも用いることができる。
すなわち、この内側からの溶接方法と従来の外側からの溶接方法とを組み合わせて、デッキプレートと閉断面リブとを両面から溶接して発明にかかる鋼床版を新たに製造してもよい。また、外側からのみ溶接された設置済の鋼床版を内側からも溶接して発明にかかる鋼床版へと改修してもよい。
【発明の効果】
【００１６】
発明にかかる鋼床版を以上のように構成したので、溶接箇所に疲労亀裂が生じるのを低コストで抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】従来の鋼床版の一部切り欠き斜視図
【図２】実施形態の鋼床版の縦断面図
【図３】実施形態の鋼床版の溶接箇所の拡大縦断面図
【図４】実施形態の溶接方法の概要を示す斜視図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつこの発明の実施形態について説明する。
図２に示すように、実施形態にかかる鋼床版１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とを備えており、橋梁に用いられる。
【００１９】
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）。
【００２０】
またデッキプレート１１は、鋼床版１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。図２では、車両の車輪ｔを示している。
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）。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
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。これらの構造については従来と同様である。
【００２３】
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ており、これによりその内部には長手方向に延びる閉空間ｓが形成されている。
Ｕリブ１２の大きさは特に限定されないが、閉空間ｓの縦横寸法が２０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であって、内部に人間が入り込めない大きさとなっている。Ｕリブ１２の厚みも限定されないが、６ｍｍ程度が例示できる。
【００２４】
図３に示すように、Ｕリブ１２とデッキプレート１１の当接箇所は、従来と同様に閉空間の外部すなわちＵリブ１２の外面側から溶接されて外溶接部１３となっている。
また同図に示すように、Ｕリブ１２とデッキプレート１１の当接箇所は、従来と異なり閉空間ｓの内部すなわちＵリブ１２の内面側からも溶接されて内溶接部１４となっている。
【００２５】
溶接の形式は特に限定されないが、たとえば図３のように、外溶接部１３は溶け込み溶接（溶接ワイヤが接合面に溶け込んでいる溶接）により形成され、内溶接部１４はすみ肉溶接（ほぼ直交する二つの面を溶接する三角形の断面をもつ溶接）により形成される。
【００２６】
Ｕリブ１２のサイドパネル１２ｂは通常上記のような折り曲げ加工により形成されているため、その先端面が傾斜しており、デッキプレート１１に当接させた場合にその当接箇所に外側へと開く隙間ができる。したがって、外溶接部１３はこの隙間を埋めたうえで強度を確保するために溶込み溶接とするのが好ましいからである。なお、溶込み溶接は強度確保のため溶込み量（溶接ワイヤの溶けた部分の最頂点と、溶接する面の表面との距離）を７５％以上とするのがより好ましい。
【００２７】
また外溶接部１３を溶込み溶接した場合、内溶接部１４はすみ肉溶接で十分な疲労強度の向上が期待できるため、施工が容易なすみ肉溶接とするのが好ましい。なおすみ肉溶接は、強度確保のためその脚長（三角形の辺の長さ）を４ｍｍ以上とするのがより好ましい。
溶接の方法は特に限定されないが、アーク溶接として、ＭＡＧ（Ｍｅｔａｌ  Ａｃｔｉｖｅ  Ｇａｓ）溶接、ＴＩＧ（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ  Ｉｎｅｒｔ  Ｇａｓ）溶接、プラズマアーク溶接が例示できる。
【００２８】
実施形態の鋼床版１の構成は以上のようであり、そのデッキプレート１１とＵリブ１２とがＵリブ１２の内面側と外面側の両方から溶接部１３、１４により溶接されているため、片方からのみ溶接されている場合に比べて溶接面積が大きくなっている。そのため図２の矢印で示すように、デッキプレート１１に車輪ｔの輪荷重が負荷され、これにより溶接部１３、１４へ応力が生じても、それが広い範囲に分散されることになる。
したがって、溶接部１３、１４から疲労亀裂が発生するのを抑制することができる。従来の鋼床版２と比較して、Ｕリブ内面側からの溶接作業のみ工数が増えたに過ぎないので、全体工費が嵩むこともない。
【００２９】
以上の実施形態では、鋼床版１の縦リブとしてＵリブ１２を例示したが、この発明はデッキプレート１１の下面に両側部が当接することでその内部に長手方向に連続する閉空間が形成される鋼製の閉断面リブを有する鋼床版のすべてに適用可能である。
【００３０】
このような実施形態の鋼床版１を製造するにあたっては、図４に示すように、デッキプレート１１を設置状態とは天地が逆になるように、すなわち下面が上に上面が下になるようにして作業床に載置する。その上に同じく設置状態とは天地が逆になった状態でＵリブ１２を載せてそのサイドパネル１２ｂをデッキプレート１１に当接させ、その当接箇所を溶接する。
【００３１】
Ｕリブ１２のサイドパネル１２ｂとデッキプレート１１の当接箇所をＵリブ１２の外面側から溶接して外溶接部１３を形成する作業については、人間がＵリブ１２の長さ方向に沿って移動しながら溶接ガンを直接操作する等、公知の方法により行われる。
Ｕリブ１２とデッキプレート１１とをＵリブ１２の内面側から溶接する作業については、上述のようにＵリブ内部の閉空間は人間が入り込めない大きさであるため、公知の方法では行うことができない。
【００３２】
そこで、Ｕリブ１２とデッキプレート１１とをＵリブ１２の内面側から溶接する実施形態の溶接方法では、図４に示すように、Ｕリブ１２の閉空間に溶接装置２０を走行させる。
溶接装置２０はＵリブ１２の閉空間を長手方向に通り抜けられる寸法となっており、具体的には、その最大幅が一般的なＵリブ１２の閉空間の幅よりも小さい３０ｃｍ弱、その最大高さが一般的なＵリブ１２の閉空間の高さよりも小さい２２ｃｍ弱のものが例示できる。
【００３３】
この溶接装置２０は、台車２１を備える。この台車２１はモータが搭載される等して自走可能なものでもよいし、牽引ケーブル等を介して外部動力により走行可能なものでもよい。
また台車２１の前側にはアーク溶接を行うための公知の機構を有する溶接トーチ２２が搭載され、後側には公知の機構を有するワイヤ送給機２３が搭載されている。
台車２１は長さ寸法が大きくなる場合には、溶接トーチ２２搭載部分とワイヤ送給機２３搭載部分とで前後に分割して、鋼棒やチェーン等で連結してもよい。
【００３４】
また台車２１には、Ｕリブ１２の閉空間内をスムーズに走行できるようにかつ閉空間内を幅方向に横ずれしないように、その側部にＵリブ１２のサイドパネル１２ｂに倣うローラが付属している。
【００３５】
ここでワイヤ送給機２３には、溶接ワイヤが巻回されたスプールが付属し、このスプールから溶接ワイヤを繰り出して溶接トーチ２２に供給できるようになっている。さらに溶接トーチ２２には、ケーブル２４が接続されてアーク溶接に必要なガスおよび電力がガスボンベや電源から供給されるようにもなっている。
ケーブル２４はＵリブ１２の外側に配置された公知の巻き取り機２５に巻き取られており、台車２１が走行するに従って巻き取り機２５から繰り出されるようになっている。巻き取り機２５は、手動巻き取りタイプでも自動巻き取りタイプでも手動と自動を切り替え可能なタイプでもいずれでもよい。
【００３６】
また溶接トーチ２２は、溶接装置２０を正面側から見た場合に、ノズル先端部が斜め下を向くように台車２１上で保持されている。
このため、溶接装置２０を上述したように天地を逆にした鋼床版１のＵリブ閉空間内に入り込ませると、溶接トーチ２２のノズル先端部がデッキプレート１１とＵリブ１２との当接箇所の一側に対向するようになっている。
台車２１の走行開始および走行停止、溶接トーチ２２の溶接開始および終了等は、Ｕリブ１２の閉空間の外に配置された公知の制御ボックス（図示省略）により操作される。
【００３７】
実施形態の溶接方法に使用する溶接装置２０の構成は以上のようである。この溶接装置２０を天地を逆にした鋼床版１の閉空間に沿って走行させながら、そのワイヤ送給機２３から溶接ワイヤをそのケーブル２４からガスをそれぞれ溶接トーチ２２に供給する。
【００３８】
溶接トーチ２２の先端部はデッキプレート１１とＵリブ１２の両サイドパネル１２ｂとの当接箇所のうちの片方のサイドパネル１２ｂとの当接箇所に対向しているため、閉空間の中から当該当接箇所の溶接作業が実施され、その一側に内溶接部１４が形成される。
【００３９】
つぎに溶接装置２０を反転させて鋼床版１の閉空間に沿って先程とは逆向きに走行させ、デッキプレート１１とＵリブ１２のもう一方のサイドパネル１２ｂとの当接箇所にも同様の作業をおこなって内溶接部１４を形成する。
ここで、溶接トーチ２２とケーブル２４とを着脱可能にしておくと、溶接装置２０の本体からケーブル２４や巻き取り機２５を分離できるため、反転作業が容易となる。
【００４０】
以上の実施形態では、発明にかかる鋼床版１を新たに製造する場合の閉空間内からの溶接方法を例示したが、従来の鋼床版、すなわち外溶接部１３のみが存在する既設の鋼床版にこの方法を適用して発明にかかる鋼床版１へと改修してもよい。
その改修作業においては、鋼床版が設置された状態で溶接をおこなう必要があるため、実施形態とは天地が逆の状態となる。そのため、溶接装置２０の台車の下面に電磁石や永久磁石を設けるなどしてデッキプレート１１の下面に吸着させながら走行させ、閉空間内での溶接作業をおこなうことになる。
【００４１】
また以上の実施形態では、溶接装置２０の台車２１に搭載される溶接トーチ２２が１つ（１電極）の場合を例示したが、溶接トーチ２２を２つ（２電極）にしてもよい。
そして、各溶接トーチ２２のノズル先端部が閉空間内においてデッキプレート１１とＵリブ１２の両サイドパネル１２ｂとの当接箇所にそれぞれ向くようにし、両側の当接箇所を同時に溶接できるようにしてもよい。このようにすると、溶接作業時間の短縮化が図られる。
この溶接装置２０は、鋼床版１の内部溶接に主として用いられるものであるが、鋼床版１と同様に内部に閉空間を有する構造体全般の内部溶接に用いることができるのは無論である。このような構造体の具体例としては、鋼板にＵリブなどの補剛材を溶接することで補強されたいわゆる補剛板が挙げられる。
【符号の説明】
【００４２】
１  実施形態の鋼床版
２  従来の鋼床版
１１  デッキプレート
１１ａ  舗装部
１２  Ｕリブ
１２ａ  ボトムパネル
１２ｂ  サイドパネル
１３  外溶接部
１４  内溶接部
２０  溶接装置
２１  台車
２２  溶接トーチ
２３  ワイヤ送給機
２４  ケーブル
２５  巻き取り機
ｓ  閉空間
ｃ  亀裂
ｔ  車輪
【図１】
2012017563.tif 000003
【図２】
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【図３】
2012017563.tif 000005
【図４】
2012017563.tif 000006