(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造であって、
鋼製閉断面部材は、閉空間を形成するウエブおよびフランジを有し、その閉空間内にダイヤフラムを備え、
鋼製補剛材と支圧接合用ボルトとを含み、
鋼製補剛材は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジとリブとを有し、鋼製閉断面部材に沿って、鋼製補剛材のフランジが鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの外表面に、ダイヤフラムの位置を避けて、配置され、
鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを貫通して、鋼製補剛材と鋼製閉断面部材との長手方向に間隔をあけて列を成して、複数の支圧接合用下穴が予めそれぞれ削孔され、
支圧接合用ボルトは、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部を有し、鋼製補剛材のフランジから鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに向けて支圧接合用下穴に、ねじ込まれることによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔を形成し、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合することを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造。
【請求項２】
鋼製閉断面部材に予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、列を成す支圧接合用ボルトのうち、列の中央寄りに存在する支圧接合用ボルトに比べて列の端部寄りに存在する支圧接合用ボルトが、鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合孔からの引抜きを生じることなく、かつその列の少なくとも端部寄りに存在する支圧接合用ボルトの軸部が剪断破壊しないように、鋼製補剛材のフランジおよび鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジ、ならびに支圧接合用ボルトの機械的強度が定められることを特徴とする請求項１に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造。
【請求項３】
鋼製閉断面部材は、斜張橋のトラス桁の横トラス弦材であることを特徴とする請求項１または２に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造。
【請求項４】
横トラス弦材は、下弦材であり、
鋼製補剛材による補剛範囲は、主塔寄りのダイヤフラム間に選ばれることを特徴とする請求項３に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造。
【請求項５】
鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法であって、
鋼製閉断面部材は、閉空間を形成するウエブおよびフランジを有し、閉空間内にダイヤフラムを備え、
鋼製補剛材と支圧接合用ボルトとを準備し、
鋼製補剛材は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジとリブとを有し、鋼製補剛材のフランジには、複数の支圧接合用下穴を、鋼製補剛材の長手方向に間隔をあけて列を成して削孔する鋼製補剛材の支圧接合用下穴削孔ステップを行ない、
鋼製補剛材のフランジを、鋼製閉断面部材に沿って鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの外表面にダイヤフラムの位置を避けて配置し、
鋼製補剛材のフランジの支圧接合用下穴によって、ドリル工具の刃物を案内して鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに支圧接合用下穴を削孔する鋼製閉断面部材の支圧接合用下穴削孔ステップを行ない、
支圧接合用ボルトは、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部を有し、
支圧接合用ボルトを、鋼製補剛材のフランジから鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに向けて支圧接合用下穴に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔を形成し、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合する鋼製補剛材と鋼製閉断面部材との支圧接合ステップを行なうことを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法。
【請求項６】
支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２（Ｄ２２＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される軸部を有する仮留め用ボルトを準備し、
鋼製補剛材の長手方向両端部寄りで鋼製補剛材のフランジには仮留め用ボルトのための仮留め用融通孔を削孔する仮留め用融通孔削孔ステップを行ない、この仮留め用融通孔は、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１に等しい内径Ｄ３２を有し、
鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２（Ｄ１２＜Ｄ１１）を有する仮留め用下穴を削孔する鋼製閉断面部材の仮留め用下穴削孔ステップを行ない、
仮留め用ボルトの軸部の外径Ｄ２２は、仮留め用下穴の内径Ｄ１２を超える値に選ばれ（Ｄ１２＜Ｄ２２＜Ｄ１１）、
仮留め用ボルトを、鋼製補剛材のフランジの仮留め用融通孔を挿通して、仮留め用下穴に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着した仮留め状態とする仮留めステップを行ない、
この仮留め状態で、鋼製閉断面部材の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および鋼製補剛材と鋼製閉断面部材との前記支圧接合ステップを行ない、
その後、仮留め用ボルトを取り外して仮留め用下穴の内径Ｄ１２を支圧接合用下穴の内径Ｄ１１に拡径し、支圧接合用ボルトによって、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合する仮留め拡径支圧接合ステップを行なうことを特徴とする請求項５に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法。
【請求項７】
引き寄せ用手段を準備し、
鋼製補剛材の長手方向中央寄りで鋼製補剛材のフランジには引き寄せ用手段のための引き寄せ用操作孔を削孔する引き寄せ用操作孔削孔ステップを行ない、
仮留めステップによる仮留め状態で、鋼製閉断面部材の前記支圧接合用下穴削孔ステップを行なう前に、
鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２ａ（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）を有する引き寄せ用係止穴を削孔する鋼製閉断面部材の引き寄せ用係止穴削孔ステップを行ない、
引き寄せ用手段によって、鋼製補剛材のフランジの引き寄せ用操作孔と引き寄せ用係止穴とに関連して、引き寄せ用操作孔の側からの操作によって、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着した引き寄せ状態とする引き寄せステップを行ない、
この引き寄せ状態で、鋼製閉断面部材の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および鋼製補剛材と鋼製閉断面部材との前記支圧接合ステップを行ない、
その後、引き寄せ用手段を、引き寄せ用操作孔の側からの操作によって、取り外して、引き寄せ用操作孔の内径Ｄ３２ａおよび引き寄せ用係止穴の内径Ｄ１２ａを支圧接合用下穴の内径Ｄ１１に拡径し、支圧接合用ボルトによって、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合する引き寄せ拡径支圧接合ステップを行なうことを特徴とする請求項６に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法。
【請求項８】
引き寄せ用手段は、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２ａ（Ｄ２２ａ＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される軸部を有する引き寄せ用ボルトであり、
引き寄せ用操作孔削孔ステップでは、鋼製補剛材の長手方向中央寄りで鋼製補剛材のフランジには引き寄せ用ボルトのための引き寄せ用操作孔を削孔し、
鋼製閉断面部材の引き寄せ用係止穴削孔ステップでは、
鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２ａ（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）を有する引き寄せ用係止穴を削孔し、
引き寄せ用ボルトの軸部の外径Ｄ２２ａは、引き寄せ用係止穴の内径Ｄ１２ａを超える値に選ばれ（Ｄ１２ａ＜Ｄ２２ａ＜Ｄ１１）、
引き寄せステップでは、引き寄せ用ボルトを、鋼製補剛材のフランジの引き寄せ用操作孔を挿通して、引き寄せ用係止穴に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着した引き寄せ状態とし、
引き寄せ拡径支圧接合ステップでは、引き寄せ用ボルトを、引き寄せ用操作孔の側からの操作によって、取り外して行なうことを特徴とする請求項７に記載の鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法。
【請求項９】
鋼橋の鋼製閉断面部材は、閉空間を形成するウエブおよびフランジを有し、その閉空間内にダイヤフラムを備え、
鋼製補剛材と支圧接合用ボルトとを含み、
鋼製補剛材は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジとリブとを有し、鋼製閉断面部材に沿って、鋼製補剛材のフランジが鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの外表面に、ダイヤフラムの位置を避けて、配置され、
鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを貫通して、鋼製補剛材と鋼製閉断面部材との長手方向に等しい間隔をあけて列を成して、複数の同一構造を有する支圧接合用下穴が予めそれぞれ削孔され、
複数の各支圧接合用ボルトは、同一構造を有し、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部を有し、鋼製補剛材のフランジから鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジに向けて支圧接合用下穴に、ねじ込まれることによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔を形成し、鋼製補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合し、
鋼製補剛材のフランジおよび鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジ、ならびに支圧接合用ボルトの機械的強度を、
鋼製閉断面部材に予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、列を成す支圧接合用ボルトのうち、列の中央寄りに存在する支圧接合用ボルトに比べて列の端部寄りに存在する支圧接合用ボルトが、鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合孔からの引抜きを生じることなく、かつその列の少なくとも端部寄りに存在する支圧接合用ボルトの軸部が剪断破壊しないように、定めることを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造およびその施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
本件明細書中の用語について、用語「支圧接合用ボルト」は、たとえば、高力ボルトなどの材料から成る高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、接合される複数の部材の少なくとも一方におけるめねじ加工が施されていない下穴に、直接にねじ込むことによって、自らねじ切りをしつつ進み、めねじを塑性変形によって形成して、ねじ接合するボルトまたはねじであり、ＴＲＳ（登録商標）と略称することがあり、また、自らねじ切りをしつつ進み、めねじを弾性変形によって、または切削加工して形成して、ねじ接合するボルトまたはねじを含み、さらにまた、いわゆるスレッドローリングねじ、スレッドフォーミングスクリュ、タッピンねじおよびタップボルトなどを含む概念として、解釈されなければならない。
【０００３】
用語「ワンサイドボルト」は、接合される複数の部材を、たとえば、補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとに貫通して、一方の部材である補剛材のフランジの側からの施工によって支圧接合などするボルトまたはねじを含む概念として、解釈されなければならない。
【０００４】
近年、大きな地震が頻発し、既設の鋼橋の耐震補強が強く要望されてきている。橋長が大きな値であって、最大支間長が２００ｍを超える既設の長大橋の耐震性能照査は、道路橋示方書（公益社団法人日本道路協会編集）の適用外であり、当業者にとって、耐震補強のための構造の設計が困難である。
既設の鋼橋の鋼床版における溶接金属の疲労亀裂を補修する工法は、非特許文献１に開示され、その工法では、スレッドローリングねじ、ＴＲＳ（非特許文献２）が用いられる。この従来技術は、鋼橋の耐震性能を向上する構造を開示しない。
【０００５】
特に長大橋では、剛性を向上するためにトラス構造の弦材などの部材は、閉空間を形成する箱形断面を有し、地震発生時の各部材の挙動が複雑である。従来、地震発生時、どこの部位の、どの部材に、どのような力が作用し、どのような破壊が発生するおそれがあるのかなどのための解析、設計手法は、すでに確立された技術であるが、鋼橋の耐震性能を向上し、有効に耐震補強するだけでなく、鋼製閉断面部材における閉空間の気密性、水密性の密閉性と施工作業性とに優れた構造は、存在しない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】溝上善昭・森山彰・小林義弘・坂野昌弘：Ｕリブ鋼床版ビード貫通亀裂に対する下面補修工法の提案,  土木学会論文集 Ａ１（構造・地震工学）, Ｖｏｌ.７３，Ｎｏ.２, ４５６−４７２, ２０１７.
【非特許文献２】鈴木博之：スレッドローリングねじで接合された継手の強度に関する実験的研究, 構造工学論文集, Ｖｏｌ.  ６１Ａ， ｐｐ.６１４−６２６, ２０１５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、既設の鋼橋の耐震性能を向上するとともに、鋼製閉断面部材における閉空間の気密性、水密性の密閉性と施工作業性とに優れた鋼製閉断面部材の座屈防止構造およびその施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、
鋼橋１００の鋼製閉断面部材１２１の座屈防止構造であって、
鋼製閉断面部材１２１は、閉空間を形成するウエブ１５０およびフランジ１５２を有し、その閉空間内にダイヤフラム１４５、１４８を備え、
鋼製補剛材１５６と支圧接合用ボルト１８１とを含み、
鋼製補剛材１５６は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジ１７１とリブ１７２とを有し、鋼製閉断面部材１２１に沿って、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１が鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２の外表面に、ダイヤフラム１４５、１４８の位置を避けて、配置され、
鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを貫通して、鋼製補剛材１５６と鋼製閉断面部材１２１との長手方向に間隔をあけて、複数の支圧接合用下穴１９７、１９８が予めそれぞれ削孔され、
支圧接合用ボルト１８１は、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部１９３を有し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１から鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に向けて支圧接合用下穴１９７、１９８に、ねじ込まれることによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔１８６、１８７を形成し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを支圧接合することを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明における鋼橋を構成する鋼製閉断面部材は、ウエブおよびフランジによって形成される閉空間を有し、その閉空間内にダイヤフラムを備えて構成される。ダイヤフラムは、箱形断面の閉断面部材を、断面変形に伴う２次応力が小さくなるようにして、その断面形状が保持できるように補剛する。本件発明者は、地震によって鋼橋の閉断面部材に圧縮荷重が作用し、したがって、鋼橋の耐震性能を向上するには、閉断面部材を補剛することが重要であることを解明した。地震発生による圧縮荷重が作用する部材は、たとえば、長大橋のトラス桁の横トラスなどの鋼桁を構成する下弦材、中弦材または上弦材などであってもよい。鋼製補剛材は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジとリブとを有する。補剛材は、閉断面部材に沿って、補剛材のフランジが鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジの外表面に配置される。たとえば、各補剛材の長手方向の軸線と閉断面部材の長手方向の軸線とが仮想平面内で平行に、補剛材のフランジが閉断面部材のウエブまたはフランジのいずれか一方、たとえば、ウエブの外表面に、またはウエブおよびフランジの両者の外表面に配置される。補剛材は、ダイヤフラムの位置を避けて配置され、たとえば、閉断面部材の長手方向に複数のダイヤフラムが設けられる構成では、２つのダイヤフラム間で、ダイヤフラムの位置に重ならないように、延びて配置される。
【００１０】
補剛材のフランジと鋼製閉断面部材のウエブまたはフランジとを貫通して、補剛材と閉断面部材との長手方向に間隔をあけて、複数の支圧接合用下穴が予めそれぞれ削孔される。したがって、補剛材のフランジの支圧接合用下穴と、閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合用下穴とは共通の一直線上に軸線をそれぞれ有し、内径Ｄ１１をする。たとえば、長手方向に隣接する支圧接合用下穴の内径Ｄ１１は、相互に異なってもよい
【００１１】
支圧接合用ボルトは、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトである。支圧接合用ボルトの軸部には、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される。支圧接合用ボルトの軸部は、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとの各支圧接合用下穴に、この順序で、ねじ込まれ、めねじを自ら形成しながら進んで、支圧接合孔を形成する。こうして、支圧接合用ボルトは、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを支圧接合する。
【００１２】
したがって、閉断面部材は、補剛材によって補強され、地震時に生じる圧縮力による閉断面部材の座屈を防止することができる。補剛材は、閉断面部材の局部座屈に対する許容応力度の基準耐荷力曲線における幅厚比に関連する断面パラメータＲＲ  を小さく改善し、座屈耐荷力、すなわち、座屈時の座屈応力度σｃｒを向上する。
【００１３】
本発明に用いる支圧接合用ボルトは、支圧接合用下穴の孔壁に、めねじを形成しながらねじ込むので、形成される支圧接合孔におけるねじ部の気密性、水密性の密閉性が高い。閉断面部材の閉空間に臨む内面の防錆塗装がされていなくても、防食性能の低下が生じることはなく、防錆され、本発明は、特に、腐食環境の厳しい海峡部に架設された長大橋などの鋼橋に好適に実施される。
【００１４】
本発明の支圧接合によれば、補剛材のフランジに対向する閉断面部材のウエブまたはフランジの表面の塗膜を残したままで施工可能であるので、高い密閉性と相俟って、高い防食性能を達成できる。この塗膜は、支圧接合の施工完了後も、塗膜剥離および塗膜割れを生じないことを、本件発明者は確認している。
【００１５】
補剛材を閉断面部材に接合するために、高力ボルトによる摩擦接合が、当業者に容易に考えられるであろう。高力ボルトによる摩擦接合の手法では、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとに、頭部付き高力ボルトの軸部よりも大径の共通なボルト融通孔を削孔し、一方側から高力ボルトの軸部を挿通し、他方側でナットを螺着する。この構成では、多くの問題がある。すなわち、閉断面部材のウエブまたはフランジの内外両側での施工が必要であり、施工作業性が劣る。また、この補剛材を高力ボルトによって摩擦接合する耐震補強工事によれば、高力ボルトの外径よりもボルト融通孔の内径が大きいので、不可避的に隙間が存在し、気密性、水密性の密閉性が劣る。そのため、閉断面部材の閉空間には、空気や雨水が侵入し、特に、腐食環境の厳しい海峡部に架設された鋼橋では、飛来塩分を含んだ空気や雨水が部材内部へ侵入し、閉空間の防食性能が低下する。さらにまた、この摩擦接合では、補剛材のフランジに対向する閉断面部材のウエブまたはフランジの外表面の塗膜を除去して鋼素地としなければならないので、この観点からも、防食性が劣る。密閉性を確保するには、閉断面部材の外方に露出している高力ボルトの頭部またはナットなどを覆うボルトキャップと、その付近を塗布するシール材が必要であり、維持管理コストがかさむ。
【００１６】
本発明は、このような前述の多くの問題を解決し、閉断面部材の閉空間内における密閉性が高い耐震補強を可能にするので、維持管理コストの低減を可能にする。本発明は、道路、列車軌道などの使用に支障なく、交通規制、通行止めなどせずに、しかも閉断面部材の外方で簡易な施工作業性で実現できる。
【００１７】
本発明では、支圧接合用ボルト１８１は、補剛材１５６のフランジ１７１と閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２との両者の各支圧接合用下穴１９７、１９８に、それぞれねじ込まれる構成であってもよいが、実施の他の形態では、補剛材１５６のフランジ１７１には支圧接合用下穴１９７に代えて融通孔が形成され、閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２の支圧接合用下穴１９８のみに、ねじ込まれて支圧接合孔１８７（図１２）を形成する構成であってもよい。
【００１８】
本発明は、
鋼製閉断面部材１２１に予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、列を成す支圧接合用ボルト１８１のうち、列の中央寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１に比べて列の端部寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１が、鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２の支圧接合孔１８７からの引抜きを生じることなく、かつその列の少なくとも端部寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１の軸部１９３が剪断破壊しないように、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１および鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２、ならびに支圧接合用ボルト１８１の機械的強度が定められることを特徴とする。
【００１９】
本発明によれば、地震時に閉断面部材に生じる長手方向の圧縮力によって、支圧接合用ボルトに剪断力が作用しても、支圧接合用ボルトは、閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合孔からの引抜きを生じることなく、全ての前記複数のうちの一部の数の支圧接合用ボルトが剪断破壊しても、残余の剪断破壊しない支圧接合用ボルトによって、補剛材は閉断面部材に固定されたままであり、剪断破壊した支圧接合用ボルトの破断した各部分は、めねじが切られている支圧接合孔から抜けることはない。したがって、支圧接合用ボルトの破断した各部分は落下せず、補剛材も落下せず、耐震補強部位の下方における安全が保たれる、という優れた効果が達成される。
【００２０】
本件発明者の考え方によれば、地震によって閉断面部材に圧縮荷重が作用したとき、補剛材のフランジおよび閉断面部材のウエブまたはフランジが１列または複数の平行な各列を成す複数の支圧接合用ボルトによって支圧接合される本発明の継手では、その列の中央寄りに存在する、いわば中間の支圧接合用ボルトの軸部には剪断力がほとんど働かず、列の端部寄りに存在する、いわば端部の支圧接合用ボルトの軸部が大部分の大きな剪断力を受ける現象がある。したがって、閉断面部材に作用する圧縮荷重が増大すると、先ず、端部の支圧接合用ボルトの作用力が増加し、中央側になるにつれてそれよりも小さい値になる作用力が、中央側に次々と隣接する支圧接合用ボルトに作用してゆく。したがって、全てが同じ構成を有する各支圧接合用ボルトで同じ支圧接合をする場合、端部の支圧接合用ボルトの軸部が中間の支圧接合用ボルトの軸部よりも先に剪断破壊する。この現象は、圧縮荷重を受ける方向に並んでいる各列の支圧接合用ボルトの数が、たとえば、６以上、さらに１０以上である継手範囲が比較的長い場合、顕著に生じる。
【００２１】
本発明では、閉断面部材に、たとえば、地震時などに想定される予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、中間の支圧接合用ボルトに比べて大きな剪断力が作用する少なくとも端部の支圧接合用ボルトが剪断破壊しないように、前記機械的強度が定められる。したがって、たとえ、閉断面部材に前記予め定める値以上の圧縮荷重が作用して端部の支圧接合用ボルトが剪断破壊したとしても、その剪断破壊した軸部の先端側の一部分は、おねじと、それがねじ込まれためねじとの塑性変形、弾性変形などの係止によって、閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合孔からの引抜きを生じることはなく、落下せず、また、剪断破壊した軸部の頭部側の残余の部分は、同じように補剛材のフランジの支圧接合孔からの引抜きを生じることはなく、落下せず、また、剪断破壊しない中間の支圧接合用ボルトによって補剛材は落下せず、これらの落下しないことによってそれらの耐震補強部位よりも下方における安全性が確保される。
【００２２】
前記機械的強度は、前記落下しないことによる安全性を確保するために、補剛材のフランジおよび閉断面部材のウエブまたはフランジ、ならびに支圧接合用ボルトに関連する機械的な構造、機械特性、物理的特性、物性およびその他の要素によって定まる値である。その機械的強度を達成するために、たとえば、支圧接合用ボルトの寸法、材質、支圧接合用ボルトの数および支圧接合用ボルト相互の間隔、ならびに支圧接合孔が形成される補剛材のフランジおよび閉断面部材のウエブまたはフランジの厚さおよび材質、さらにそれらの剛性などが選ばれる。
【００２３】
前記機械的強度は、全てが同じ構成を有する各支圧接合用ボルトで同じ支圧接合をする構成によって、達成できるようにしてもよい。たとえば、全ボルト均等負担で必要本数を算定し、想定した地震力以内であれば結果的に少なくとも端部ボルトが破断しないように構成することによって、中間の支圧接合用ボルトは勿論、端部ボルトも剪断破壊しない機械的強度を得るようにしてもよい。または、中間の支圧接合用ボルトに関連する前記機械的強度に比べて端部の支圧接合用ボルトに関連する前記機械的強度の方が大きい支圧接合をする構成によって、達成できるようにしてもよく、そのために、たとえば、中間の支圧接合用ボルトに比べて端部の支圧接合用ボルトの外径を大きく選んで支圧接合してもよい。
【００２４】
本発明は、
鋼製閉断面部材１２１は、斜張橋１００のトラス桁１０４の横トラス１１０の弦材１１２、１１７、１２１であることを特徴とする。
【００２５】
本発明は、
横トラス１１０の弦材１１２、１１７、１２１は、下弦材１２１であり、
鋼製補剛材１５６による補剛範囲は、主塔１０３寄りのダイヤフラム１５６４５、１４８間に選ばれることを特徴とする。
【００２６】
本件発明者によれば、たとえば、鋼橋の海峡部長大橋である道路鉄道併用橋の３径間連続鋼トラス斜張橋などにおいて、本発明の補剛材が設けられない従来技術では、本件発明者が解析した耐震性能照査によれば、主塔付近の横トラス下弦材に予め定める圧縮荷重が作用し、そのウエブで損傷の許容値を超過することが確認された。そこで、横トラス下弦材のウエブに補剛材を設け、これによって、その下弦材のウエブの局部座屈を考慮した許容圧縮応力度を決める幅厚比を小さくすることができる。横トラスの断面内で橋軸方向の鉛直な対称面１１１（図１、図２）に関して左右対称に構成される横トラス下弦材では、その横トラス下弦材に前記対称面１１１に関して左右対称に補剛材が設けられる。補剛材は、長手方向のダイヤフラム間に配置され、ダイヤフラムの位置が避けられる。
【００２７】
本発明は、
鋼橋１００の鋼製閉断面部材1２１の座屈防止構造の施工方法であって、
鋼製閉断面部材１２１は、閉空間を形成するウエブ１５０およびフランジ１５２を有し、閉空間内にダイヤフラム１４５、１４８を備え、
鋼製補剛材１５６と支圧接合用ボルト１８１とを準備し、
鋼製補剛材１５６は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジ１７１とリブ１７２とを有し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１には、複数の支圧接合用下穴１９７を、鋼製補剛材１５６の長手方向に間隔をあけて列を成して削孔する鋼製補剛材１５６の支圧接合用下穴削孔ステップを行ない、
鋼製補剛材１５６のフランジ１７１を、鋼製閉断面部材１２１に沿って鋼製閉断面部材１２１のウエブ1５０またはフランジ１５２の外表面にダイヤフラム１４５、１４８の位置を避けて配置し、
鋼製補剛材１５６のフランジ１７１の支圧接合用下穴１９７によって、ドリル工具の刃物を案内して鋼製閉断面部材1２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に支圧接合用下穴１９８を削孔する鋼製閉断面部材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップを行ない、
支圧接合用ボルト１８１は、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部１９３を有し、
支圧接合用ボルト１８１を、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１から鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に向けて支圧接合用下穴１９７、１９８に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔１８６、１８７を形成し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを支圧接合する鋼製補剛材１５６と鋼製閉断面部材１２１との支圧接合ステップを行なうことを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の施工方法である。
【００２８】
本発明によれば、地震時に、既設の鋼橋の閉断面部材に長手方向の圧縮荷重が作用したときにおける耐震性能を向上する座屈防止構造を施工できる。
【００２９】
閉断面部材のウエブまたはフランジに列をなす複数の支圧接合用下穴を削孔した後に各支圧接合用ボルトを順次的にねじ込んで締付ける操作を行なう作業（すなわち、閉断面部材の支圧接合用下穴削孔ステップを複数の各支圧接合用ボルトのために行なった後、補剛材と閉断面部材との支圧接合ステップを複数の各支圧接合用ボルトのために行なう作業）に比べて、好ましくは、各支圧接合用ボルト毎に、閉断面部材のウエブまたはフランジに支圧接合用下穴を削孔する操作と、その削孔した支圧接合用下穴へ支圧接合用ボルトをねじ込んで締付ける操作とを交互に繰り返す作業（すなわち、閉断面部材の支圧接合用下穴削孔ステップを１つの支圧接合用ボルトのために行なった後、補剛材と閉断面部材との支圧接合ステップをその１つの支圧接合用ボルトのために行ない、この操作を各支圧接合用ボルト毎に繰り返す作業）をすることによって、閉断面部材の閉空間が閉断面部材のウエブまたはフランジの支圧接合用下穴を介して外部に連通している時間を短縮できるので、雨水などの水の浸入リスクを減らすことができるとともに、補剛材のフランジの支圧接合用下穴の軸線と、閉断面部材のウエブまたはフランジに支圧接合用下穴の軸線とを正確に一致させたままで、支圧接合用ボルトを正確にねじ込むことが確実になる。
【００３０】
本発明は、
支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２（Ｄ２２＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される軸部２０７を有する仮留め用ボルト２００を準備し、
鋼製補剛材１５６の長手方向両端部寄りで鋼製補剛材１５６のフランジ１７１には仮留め用ボルト２００のための仮留め用融通孔２０１を削孔する仮留め用融通孔削孔ステップを行ない、この仮留め用融通孔２０１は、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に等しい内径Ｄ３２を有し、
鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２（Ｄ１２＜Ｄ１１）を有する仮留め用下穴２０２を削孔する鋼製閉断面部材１２１の仮留め用下穴削孔ステップを行ない、
仮留め用ボルト２００の軸部２０７の外径Ｄ２２は、仮留め用下穴２０２の内径Ｄ１２を超える値に選ばれ（Ｄ１２＜Ｄ２２＜Ｄ１１）、
仮留め用ボルト２００を、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１の仮留め用融通孔２０１を挿通して、仮留め用下穴２０２に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを密着した仮留め状態とする仮留めステップを行ない、
この仮留め状態で、鋼製閉断面部材１２１の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および鋼製補剛材１５６と鋼製閉断面部材１２１との前記支圧接合ステップを行ない、
その後、仮留め用ボルト２００を取り外して仮留め用下穴２０２の内径Ｄ１２を支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に拡径し、支圧接合用ボルト１８１によって、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを支圧接合する仮留め拡径支圧接合ステップを行なうことを特徴とする。
【００３１】
本発明によれば、補剛材の長手方向両端部寄りで、補剛材のフランジに仮留め用融通孔が形成されている（仮留め用融通孔削孔ステップ）。この仮留め用融通孔は、仮留め用ボルトの軸部の外径Ｄ２２を超える、いわゆるバカ穴であり、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１以下の内径Ｄ３２（Ｄ２２＜Ｄ３２≦＜Ｄ１１）を有する。Ｄ３２＝Ｄ１１でもよいが、Ｄ３２＜Ｄ１１でもよい。仮留め用ボルトを、その仮留め用融通孔を挿通して閉断面部材のウエブまたはフランジに削孔した仮留め用下穴（閉断面部材であの仮留め用下穴削孔ステップ）にねじ込んで締め付けることによって、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着して肌隙をなくした仮留め状態にできる（仮留めステップ）。したがって、補剛材の長手方向の残余の部分で、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを、肌隙を可及的になくして支圧接合用ボルトによる支圧接合が可能になる（閉断面部材の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および補剛材と閉断面部材との前記支圧接合ステップ）。その後、仮留め用ボルトを取り外して、仮留め用融通孔の内径Ｄ３２が支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満（Ｄ３２＜Ｄ１１）のとき、その仮留め用融通孔の内径Ｄ３２を、および仮留め用下穴の内径Ｄ１２を拡大して拡径し、支圧接合用ボルトによって支圧接合することができる（仮留め拡径支圧接合ステップ）。
【００３２】
本発明は、
引き寄せ用手段２００ａを準備し、
鋼製補剛材１５６の長手方向中央寄りで鋼製補剛材１５６のフランジ１７１には引き寄せ用手段２００ａのための引き寄せ用操作孔２０１ａを削孔する引き寄せ用操作孔削孔ステップを行ない、
仮留めステップによる仮留め状態で、鋼製閉断面部材１２１の前記支圧接合用下穴削孔ステップを行なう前に、
鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０ａまたはフランジ１５２ａに、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２ａ（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）を有する引き寄せ用係止穴２０２ａを削孔する鋼製閉断面部材１２１の引き寄せ用係止穴削孔ステップを行ない、
引き寄せ用手段２００ａによって、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１の引き寄せ用操作孔２０１ａと引き寄せ用係止穴２０２ａとに関連して、引き寄せ用操作孔２０１ａの側からの操作によって、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを密着した引き寄せ状態とする引き寄せステップを行ない、
この引き寄せ状態で、鋼製閉断面部材１２１の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および鋼製補剛材１５６と鋼製閉断面部材１２１との前記支圧接合ステップを行ない、
その後、引き寄せ用手段２００ａを、引き寄せ用操作孔２０１ａの側からの操作によって、取り外して、引き寄せ用係止穴２０２ａの内径Ｄ１２ａを支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に拡径し、支圧接合用ボルト１８１によって、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを支圧接合する引き寄せ拡径支圧接合ステップを行なうことを特徴とする。
【００３３】
本発明によれば、補剛材の長手方向中央寄りで、補剛材のフランジに引き寄せ用操作孔が形成される（引き寄せ用操作孔削孔ステップ）。引き寄せ用手段は、引き寄せ用操作孔と閉断面部材のウエブまたはフランジに削孔した引き寄せ用係止穴（閉断面部材の引き寄せ用係止穴削孔ステップ）とに関連して、引き寄せ用操作孔２０１ａの側からの操作によって、たとえば、引き寄せ用操作孔と引き寄せ用係止穴とを挿通することによって、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着して肌隙をなくした引き寄せ状態にできる（引き寄せステップ）。したがって、補剛材の長手方向の残余の部分で、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを、肌隙を可及的になくして支圧接合用ボルトによる支圧接合が可能になる（閉断面部材の前記支圧接合用係止穴削孔ステップ、および補剛材と閉断面部材との前記支圧接合ステップ）。その後、引き寄せ用手段を取り外して、引き寄せ用操作孔２０１ａの内径Ｄ３２ａが支圧接合用下穴の内径Ｄ１１未満（Ｄ３２ａ＜Ｄ１１）のとき、その引き寄せ用操作孔２０１ａの内径Ｄ３２ａを、および引き寄せ用係止穴２０２ａの内径Ｄ１２ａを拡径し、支圧接合用ボルトによって支圧接合することができる（引き寄せ拡径支圧接合ステップ）。この引き寄せ用操作孔２０１ａは、引き寄せ用ボルトの軸部の外径Ｄ２２を超える、いわゆるバカ穴であり、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１以下の内径Ｄ３２ａ（Ｄ２２＜Ｄ３２ａ≦＜Ｄ１１）を有する。Ｄ３２ａ＝Ｄ１１でもよいが、Ｄ３２ａ＜Ｄ１１でもよい。
【００３４】
本発明は、
引き寄せ用手段は、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２ａ（Ｄ２２ａ＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される軸部２０７ａを有する引き寄せ用ボルト２００ａであり、
引き寄せ用操作孔削孔ステップでは、鋼製補剛材１５６の長手方向中央寄りで鋼製補剛材１５６のフランジ１７１には引き寄せ用ボルト２００ａのための引き寄せ用操作孔２０１ａを削孔し、
鋼製閉断面部材１２１の引き寄せ用係止穴削孔ステップでは、
鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２ａ（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）を有する引き寄せ用係止穴２０２ａを削孔し、
引き寄せ用ボルト２００ａの軸部２０７ａの外径Ｄ２２ａは、引き寄せ用係止穴２０２ａの内径Ｄ１２ａを超える値に選ばれ（Ｄ１２ａ＜Ｄ２２ａ≦Ｄ１１）、
引き寄せステップでは、引き寄せ用ボルト２００ａを、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１の引き寄せ用操作孔２０１ａを挿通して、引き寄せ用係止穴２０２ａに、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを密着した引き寄せ状態とし、
引き寄せ拡径支圧接合ステップでは、引き寄せ用ボルト２００ａを、引き寄せ用操作孔２０１ａの側からの操作によって、取り外して行なうことを特徴とする。
【００３５】
本発明によれば、補剛材の長手方向中央寄りで、補剛材のフランジに引き寄せ用操作孔が形成される（引き寄せ用操作孔削孔ステップ）。前述のとおり、この引き寄せ用操作孔は、引き寄せ用ボルトの軸部の外径Ｄ２２ａを超える、いわゆるバカ穴であり、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１以下の内径Ｄ３２ａ（Ｄ２２ａ＜Ｄ３２ａ≦＜Ｄ１１）を有する融通孔である。引き寄せ用ボルトを、その引き寄せ用操作孔を挿通して閉断面部材のウエブまたはフランジに削孔した引き寄せ用係止穴（閉断面部材の引き寄せ用係止穴削孔ステップ）にねじ込んで締め付けることによって、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを密着して肌隙をなくした引き寄せ状態にできる（引き寄せステップ）。したがって、補剛材の長手方向の残余の部分で、補剛材のフランジと閉断面部材のウエブまたはフランジとを、肌隙を可及的になくして支圧接合用ボルトによる支圧接合が可能になる（閉断面部材の前記支圧接合用下穴削孔ステップ、および補剛材と閉断面部材との前記支圧接合ステップ）。その後、引き寄せ用ボルトを取り外して引き寄せ用係止穴の内径Ｄ１２ａを拡大して拡径し、支圧接合用ボルトによって支圧接合することができる（引き寄せ拡径支圧接合ステップ）。
【００３６】
本発明は、
鋼橋の鋼製閉断面部材１２１は、閉空間を形成するウエブ１５０およびフランジ１５２を有し、その閉空間内にダイヤフラム１４５、１４８を備え、
鋼製補剛材１５６と支圧接合用ボルト１８１とを含み、
鋼製補剛材１５６は、Ｔ形断面またはＬ形断面を形成するフランジ１７１とリブ１７２とを有し、鋼製閉断面部材１２１に沿って、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１が鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２の外表面に、ダイヤフラム１４５、１４８の位置を避けて、配置され、
鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを貫通して、鋼製補剛材１５６と鋼製閉断面部材１２１との長手方向に等しい間隔をあけて、複数の同一構造を有する支圧接合用下穴１９７、１９８が予めそれぞれ削孔され、
複数の各支圧接合用ボルト１８１は、同一構造を有し、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであって、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１を超える外径Ｄ２１（Ｄ１１＜Ｄ２１）を有するおねじが刻設される軸部１９３を有し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１から鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２に向けて支圧接合用下穴１９７、１９８に、ねじ込まれることによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔１８６、１８７を形成し、鋼製補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２とを支圧接合し、
鋼製補剛材１５６のフランジ１７１および鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２、ならびに支圧接合用ボルト１８１の機械的強度を、
鋼製閉断面部材１２１に予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、列を成す支圧接合用ボルト１８１のうち、列の中央寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１に比べて列の端部寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１が、鋼製閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２の支圧接合孔１８７からの引抜きを生じることなく、かつその列の少なくとも端部寄りに存在する支圧接合用ボルト１８１の軸部１９３が剪断破壊しないように、定めることを特徴とする鋼橋の鋼製閉断面部材の座屈防止構造の設計方法である。
【００３７】
本件発明者の考え方によれば、補剛材１５６のフランジ１７１および閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２は、それらの長手方向に等しい間隔をあけて列を成して削孔された複数の同一構造を有する支圧接合用下穴１９７、１９８に、複数の同一構造を有する支圧接合用ボルト１８１がそれぞれねじ込まれて支圧接合される本発明の継手において、地震によって閉断面部材１２１に圧縮荷重が作用したとき、その列の中央寄りに存在する、いわば中間の支圧接合用ボルト１８１の軸部には剪断力が端部寄りに比べて働かず、列の端部寄りに存在する、いわば端部の支圧接合用ボルトの軸部が大部分の大きな剪断力を受けてしまう現象がある。本発明によれば、補剛材１５６のフランジ１７１および閉断面部材１２１のウエブ１５０またはフランジ１５２、ならびに支圧接合用ボルト１８１の機械的強度を、列の中間の支圧接合用ボルト１８１よりも大きな剪断力を受ける列の端部の支圧接合用ボルトの軸部１９３が、閉断面部材１２１に予め定める長手方向の圧縮荷重が作用したとき、剪断破壊しないように、定める。これによって、耐震補強が確実になる。たとえば、全ボルト均等負担で必要本数を算定し、想定した地震力以内であれば結果的に端部ボルトが破断しないように構成することによって、中間の支圧接合用ボルトは勿論、少なくとも端部ボルトも剪断破壊しない機械的強度を得る。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の実施の一形態の一部の鋼橋１００の上部構造１０１を構成する横トラス１１０を示す橋軸に垂直な横断面図である。
【図２】横トラス１１０の下弦材１２１の対称面１１１に関して図１の右方である一方の部分を示す断面図である。
【図３】図３は図２の一部を拡大して示す側面図である。
【図４】図２の切断面ＩＶ−ＩＶから見た断面図である。
【図５】図２の切断面線Ｖ−Ｖから見た断面図である。
【図６】図２の切断面線ＶＩ−ＶＩから見た断面図である。
【図７】図２の切断面線ＶＩＩ−ＶＩＩから見た断面図である。
【図８】鋼橋１００の一部を示す側面図である。
【図９】鋼橋１００の図８に続く残余の一部を示す側面図である。
【図１０】鋼橋１００の図８に対応する部分における横トラス１１０の下弦材１２１および下横構１６９の簡略化した水平断面図である。
【図１１】横トラス１１０、主構トラス１３１および下横構１６９の一部を示す斜視図である。
【図１２】補剛材１５６を横トラス１１０の下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合によって固定した状態を示す断面図である
【図１３】支圧接合用ボルト１８１の平面および側面を示す図である。
【図１４】本発明の実施の一形態における鋼橋１００の横トラス１１０の下弦材１２１に座屈防止構造を施工する方法を示すフローチャートである。
【図１５】下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合によって固定する操作順序を説明するための側面図である。
【図１６】下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を仮留め用ボルト２００によって仮留めする操作を説明するとともに、引き寄せ用ボルト２００ａによって引き寄せ操作を、併せて説明するための断面図である。
【図１７】下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合用ボルト１８１によって支圧接合する操作を説明するための断面図である。
【図１８】下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を仮留め用ボルト２００によって仮留めした状態、および引き寄せ用ボルト２００ａによって引き寄せた状態を、併せて示す断面図である。
【図１９】本発明の実施の他の形態における鋼橋１００の横トラス１１０の下弦材１２１に座屈防止構造を施工する方法を示すフローチャートである。
【図２０】図１９の各ステップu１〜ｕ１３において、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合によって固定する操作順序を説明するための側面図である。
【図２１】本発明の実施の他の形態の斜視図である。
【図２２】図２２（１）は、図１９の下弦材１２１の簡略化した断面図である。図２２（２）は、従来の下弦材１２１の断面図である。
【図２３】実施の一形態における幅厚比パラメータＲＲ  と耐荷力である終局強度σｃｒ／σｙ  との関係を示す図である。
【図２４】本発明の実施のさらに他の形態の下弦材１２１の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
図１は、本発明の実施の一形態の一部の鋼橋１００の上部構造１０１を構成する横トラス１１０を示す橋軸に垂直な横断面図である。鋼橋１００は、たとえば、海峡部に架橋される長大橋であって、３径間連続鋼トラス斜張橋である。横トラス１１０は、その横トラス１１０の横断面内で橋軸方向の鉛直な対称面１１１に関して左右対称に構成される。横トラス１１０の上弦材１１２は、小組垂直材１１３、１１４および小組斜材１１５、１１６を介して中弦材１１７に支持される。中弦材１１７は、中央の垂直材１１８と左右の垂直材１１９、１２０を介して下弦材１２１に支持される。主桁である道路桁１２５は、横トラス１１０の上弦材１１２と鋼床版１２６とが高力ボルトによって接合されて合成構造とされる。下弦材１２１は、中央の垂直材１１８に関して左右の総括的に参照符１２７、１２８で示す支承によって、鉄道桁１２９、１３０が支持されて道路鉄道併用橋が実現される。
【００４０】
横トラス１１０の上弦材１１２と下弦材１２１とは、主構トラス１３１の上弦材１３２と下弦材１３３とにそれぞれ接合され、横トラス１１０の中弦材１１７は、主構トラス１３１の垂直材１３４に接合され、さらに図８を併せて参照して、主構トラス１３１には、斜材１３５が備えられる。主構トラス１３１は、上弦材１３２および下弦材１３３が垂直材１３４および斜材１３５に接合されて組まれ、ケーブル１０２によって吊り下げられ、主塔１０３に支持される。横トラス１１０において、主構トラス１３１の垂直材１３４には斜材１３８、１３９が接合される。前述の合成構造によって、主構トラス１３１の上弦材１３２だけでなく鋼床版１２６もケーブル１０２の張力の水平分力を分担でき、道路桁１２５の剛性を高め、道路鉄道併用橋に有利である。横トラス１１０および主構トラス１３１の前述の弦材、垂直材、斜材などは、剛性を向上するために矩形の箱形閉断面を有する。主塔１０３のケーソン基礎１０５と端橋脚１０６とは下部構造を構成する。
【００４１】
図２は横トラス１１０の下弦材１２１の対称面１１１に関して図１の右方である一方の部分を示す断面図であり、図３は図２の一部を拡大して示す側面図である。下弦材１２１の閉空間には、下弦材１２１の長手方向（図１の左右方向）、すなわち、橋軸直角方向に間隔をあけて、その長手方向に垂直な平板状の1以上のダイヤフラムが設けられ、たとえば、この実施の形態では対称面１１１に関して一方における図２、図３のとおり、複数のダイヤフラム１４２〜１４９が設けられ、さらに参照符が付されていないダイヤフラムが設けられる。
【００４２】
下弦材１２１の一方のウエブ１５０の外表面には、図１の対称面１１１に関して対称に、補剛材１５５、１５６：１５７、１５８が下弦材１２１の長手方向に沿って、その長手方向の中央寄り（すなわち、橋軸直角方向の対称面１１１寄り、図２の左方寄り）に配置される。補剛材１５５、１５６は、ダイヤフラム１４３、１４５、１４８の位置を長手方向に避けて配置され、したがって、補剛材１５５、１５６の端部は、これらのダイヤフラム１４３、１４５、１４８の近傍まで長手方向に延びるが、上下方向に重ならず、残余の補剛材１５７、１５８も同じである。図１〜図３に示されるとおり、補剛材１５５、１５６は、上下のフランジ１５２、１５３間のウエブ１５０、１５１の上下の中央位置にそれぞれ配置される。
【００４３】
図４〜図７は、図２の切断面線ＩＶ−ＩＶ、Ｖ−Ｖ、ＶＩ−ＶＩ、ＶＩＩ−ＶＩＩからそれぞれ見た断面図である。下弦材１２１は、橋軸直角方向の鉛直な対称面１６１に関して対称に構成され、一方のウエブ１５０と、他方のウエブ１５１と、上下のフランジ１５２、１５３とが溶接されて固定され、密閉された閉空間を形成する。下弦材１２１の一方のウエブ１５０の補剛材１５６に対応して、他方のウエブ１５１に補剛材１５９が配置される。ダイヤフラム１４２、１４３、１４５、１４８、１４９の外周部は、ウエブ１５０、１５１とフランジ１５２、１５３とによって形成される閉空間の上下、左右の内壁に溶接されて固定される。ダイヤフラム１４４、１４６、１４７の外周部は、前記閉空間の上と左右との内壁に溶接されて固定される。図６、図７に示されるとおり、ダイヤフラム１４６、１４７の下端部は、ウエブ１５０、１５１に配置されて固定される補剛材１５６、１５９の上方にある。したがって、補剛材１５６、１５９は、ダイヤフラム１４６、１４７の上下方向の位置を避けて下方で、ダイヤフラム１４５、１４８の間に配置される。補剛材１５５は、ダイヤフラム１４４の上下方向の位置を避けて下方で、ダイヤフラム１４３、１４５の間に配置され、残余の補剛材、ダイヤフラムについても、同じである。図４、図５のとおり、ダイヤフラム１４２、１４５には、開口部１６４、１６５が形成され、ダイヤフラム１４８にも開口部１６５と同じような開口部が形成される。図３〜図７に示されるとおり、補剛材１５５、１５６、１５９および残余の補剛材は、ウエブ１５０、１５１の上下方向の中央位置に配置される。
【００４４】
図８は鋼橋１００の一部を示す側面図であり、図９は鋼橋１００の図８に続く残余の一部を示す側面図である。図８、図９および後述の図１０、図１１における白丸内の数字1〜６５は、鋼トラスの一部材である主構トラス１３１を構成する上弦材１３２、下弦材１３３、垂直材１３４および斜材１３５の格点の位置を示し、本件明細書中では、その数字に添え字ｃを付して示す。鋼橋１００は、位置３３ｃにおける橋軸直角方向の鉛直な対称面１６７に関して図８のほぼ左右対称に構成され、対称な対応する部分には同一の参照符を付す。
【００４５】
図１０は鋼橋１００の図８に対応する部分における横トラス１１０の下弦材１２１および下横構１６９の簡略化した水平断面図であり、図１１は横トラス１１０、主構トラス１３１および下横構１６９の一部を示す斜視図である。横トラス１１０と主構トラス１３１とは、トラス桁１０４を構成する。本件発明者が解析した耐震性能照査によれば、地震時に主塔１０３付近の位置１７ｃ〜２１ｃにおける横トラス１１０の下弦材１２１に圧縮荷重が作用し、その位置１７ｃ〜２１ｃの下弦材１２１のウエブ１５０、１５１で座屈損傷の予め定める許容値を超過することが確認された。これらの部材で座屈が生じる理由としては、地震力が橋軸直角方向に作用すると、支点となる主塔近傍でトラス桁の応答が大きくなる傾向になるとともに、重量が比較的大きい列車荷重を支持する下弦材にてより大きな影響が出たものと考えられる。そこで、この許容値超過の問題を解決するために、本発明の実施の一形態では、各位置１７ｃ〜２１ｃにおける横トラス１１０の下弦材１２１のウエブ１５０、１５１に補剛材１５５〜１５９を設ける。これによって、その下弦材１２１のウエブ１５０、１５１の局部座屈を考慮した許容圧縮応力度を決める幅厚比を小さくすることができる。横トラス１１０の断面内で橋軸方向の鉛直な対称面１１１（図１）に関して左右対称に構成される横トラス１１０の下弦材１２１では、その下弦材1２１に前記対称面１１１に関して左右対称に補剛材１５５〜１５９が設けられる。補剛材１５５〜１５９は、長手方向のダイヤフラム１４３、１４５：１４５、１４８間に配置され、ダイヤフラム１４３〜１４８の位置が避けられる。
【００４６】
図１２は、補剛材１５６を横トラス１１０の下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合用ボルト１８１の支圧接合によって固定した状態を示す断面図である。補剛材１５６は、Ｔ形断面を形成するフランジ１７１とリブ１７２とを有し、図１２の水平な対称面１６０に関して対称に構成され、下弦材１２１に沿って、補剛材１５６のフランジ１７１が下弦材１２１のウエブ１５０の外表面に、前述のとおり、ダイヤフラム１４３〜１４８の位置を避けて、配置される。補剛材１５６のフランジ１７１のリブ１７２に関して両側（図１２の上下）の各部分をフランジ部と呼び、個別に参照符１７１ｐ、１７１ｑをそれぞれ付し、総括的に参照符１７１で示す。
【００４７】
支圧接合用ボルト１８１は、高強度ボルトによって実現されるワンサイドボルトであり、補剛材１５６のフランジ１７１におけるリブ１７２に関して幅方向（図１２の上下方向）の両側の部分と、下弦材１２１のウエブ１５０とを貫通して、ねじ込まれることによって支圧接合孔１８６、１８７を形成し、補剛材１５６のフランジ１７１と鋼製下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００４８】
図１３は支圧接合用ボルト１８１の平面および側面を示す図である。支圧接合用ボルト１８１は、六角のボルト頭１９１と、座金部１９２と、軸部１９３とが一体的に形成され、その外表面はウエブ１５０およびフランジ１７１の鋼材よりも高硬度に表面処理加工される。圧接合用ボルト１８１における首下長さＬ１９３の軸部１９３は、らせん形状のおねじ山が刻設されたねじ部１９４と、小径の円錐台状先端部１９５とを有する。先端部１９５は、後述の図１７に示される支圧接合用下穴１９７、１９８内へ、軸部１９３と支圧接合用下穴１９７、１９８との軸線を共通な一直線上に案内する。圧接合用ボルト１８１を、そのボルト頭１９１にフランジ１７１およびウエブ１５０に向けて押し付け力を作用しながら回転駆動することによって、軸部１９３のねじ部１９４は、めねじ加工が施されていない支圧接合用下穴１９７、１９８に、めねじを自ら形成しながら進んで、めねじを塑性変形によって形成して、支圧接合を達成し、支圧接合孔１８６、１８７が形成される。ウエブ１５０とフランジ１７１との隙間は、後述の仮留め用ボルト２００ならびに引き寄せ用手段である引き寄せ治具および引き寄せ用ボルト２００ａなどの使用によって、ほぼ零にすることができ、肌隙の発生が防がれる。支圧接合用ボルト１８１は、前述のとおり、その軸線が支圧接合用下穴１９７、１９８の軸線とともに、共通な一直線上にあり、したがって、支圧接合用ボルト１８１が締め込まれるとき、支圧接合用ボルト１８１への曲げモーメントなどによる不所望な応力などが発生することが防がれる。
【００４９】
支圧接合用ボルト１８１によれば、めねじの塑性変形は切削屑を生じないので、そのような切削屑が下弦材１２１の閉空間に入り込んで発錆源になることはない。また、施工の現場では、精度が低下しがちなねじ立て作業をする必要がないので、作業性が向上される。
【００５０】
図１４は、本発明の実施の一形態における鋼橋１００の横トラス１１０の下弦材１２１に座屈防止構造を施工する方法を示すフローチャートである。図１５は、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合によって固定する操作順序を説明するための側面図である。補剛材１５６を示す図１５において、参照符１ｐ〜３６ｐ、１ｑ〜３６ｑは、各フランジ部１７１ｐ、１７１ｑにそれぞれ形成される支圧接合用下穴１９７ならびに後述の仮留め用融通孔２０１および引き寄せ用操作孔２０１ａの位置を示し、それらの参照符１ｐ〜３６ｐ、１ｑ〜３６ｑの一部の図示を煩雑にならないように省略することがある。図１５における位置１ｐ〜３６ｐ、１ｑ〜３６ｑのうち、細い白丸で囲んだ位置は仮留めまたは引き寄せが行なわれる位置を示し、太い白丸で囲んだ位置は支圧接合用ボルト１８１によって支圧接合を完了した位置を示す。
【００５１】
図１６は、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を仮留め用ボルト２００によって仮留めする操作を説明するとともに、引き寄せ用ボルト２００ａによって引き寄せ操作を、併せて説明するための断面図である。図１７は、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合用ボルト１８１によって支圧接合する操作を説明するための断面図である。図１８は、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を仮留め用ボルト２００によって仮留めした状態、および引き寄せ用ボルト２００ａによって引き寄せた状態を、併せて示す断面図である。
【００５２】
図１４に示される施工作業を、これらの図１５〜図１８をも参照して、説明する。図１４のステップｓ１からステップｓ２に移り、補剛材１５６と支圧接合用ボルト１８１とを準備し、さらに、仮留め用ボルト２００と引き寄せ用ボルト２００ａとを準備する。仮留め用ボルト２００と引き寄せ用ボルト２００ａとは、同じ構成、寸法を有し、仮留め用ボルト２００について対応する引き寄せ用ボルト２００ａの部分には、同じ数字の参照符に添え字ａを付して示す。仮留め用ボルト２００は、図１６のとおり、前述の支圧接合用ボルト１８１に類似し、六角のボルト頭２０５と、仮留め用融通孔２０１よりも大径の座金部２０６と、軸部２０７とが一体的に形成され、その軸部２０７には、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２（Ｄ２２＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される。仮留め用ボルト２００の軸部２０７の首下長さは、支圧接合用ボルト１８１と同じであり、同じようにおねじ山が刻設される。引き寄せ用ボルト２００ａは、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満である外径Ｄ２２ａ（Ｄ２２ａ＜Ｄ１１）を有するおねじが刻設される軸部２０７ａを有する。
【００５３】
図１６を参照して、寸法、仕様の一例を述べる。図１６の仮留め用ボルト２００の軸部２０７の外径Ｄ２２は、φ１２ｍｍであり、仮留め用ボルト２００をねじ込むための仮留め用下穴２０２の内径Ｄ１２は、φ１１．５ｍｍである（Ｄ１２＜Ｄ２２）。その他の寸法は、支圧接合用ボルト１８１と同じである。たとえば、仮留め用ボルト２００の軸部２０７の首下長さＬ２０７は、支圧接合用ボルト１８１の首下長さＬ１９３と同じであり、その軸部２０７のねじ部には、おねじ山が長さ２８ｍｍ（＝１６＋１２）にわたって刻設される。仮留め用融通孔２０１の内径Ｄ３２は、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１と等しい値φ１５．５ｍｍであってもよい。仮留め用ボルト２００、引き寄せ用ボルト２００ａ、およびそれらに関連する構成は、同じ寸法を有し、仮留め用ボルト２００について対応する引き寄せ用ボルト２００ａの部分には、同じ数字の参照符に添え字ａを付して示す。
【００５４】
図１７を参照して、寸法、仕様の一例を述べる。図１７の支圧接合用ボルト１８１の軸部１９３の外径Ｄ２１は、φ１６ｍｍであり、支圧接合用ボルト１８１をねじ込むための支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１は、φ１５．５ｍｍである（Ｄ１１＜Ｄ２１）。支圧接合用下穴１９７、１９８は、図１２の紙面に垂直な橋軸方向に２列あり、各列３６個であり、橋軸方向の軸線間隔および図１２の上下方向の各列の軸線間隔１１０ｍｍ、材質炭素鋼ＳＷＣＨである。ウエブ１５０の厚さｔ１５０は、１６ｍｍ、材質構造用鋼材ＳＭ４９０ＹＡである。補剛材１５６のフランジ１７１およびリブ１７２の厚さｔ１７１は、１２ｍｍ、リブ１７２の高さ１５０ｍｍ、材質構造用鋼材ＳＭ４９０ＹＡである。支圧接合用ボルト１８１の首下長さＬ１９３は３３ｍｍであり、その軸部１９３のおねじ山が刻設されるねじ部１９４の長さは、２８ｍｍ（＝１６＋１２）であり、ウエブ１５０の厚さｔ１５０とフランジ１７１の厚さｔ１７１との和以上に選ばれる（（ｔ１５０＋ｔ１７１）≦Ｌ１９３）。補剛材１５６の材質は、ウエブ１５０の材質と同材質以上である。こうして、本発明による耐震補強の機械的強度の一例が得られる。
【００５５】
ステップｓ２では、製造工場で、補剛材１５６のフランジ１７１には、補剛材１５６の支圧接合用下穴削孔ステップを行なう。図１７の複数の支圧接合用下穴１９７を、図１５の位置２ｐ〜１６ｐ、１８ｐ、２０ｐ〜３５ｐ：２ｑ〜１６ｑ、１８ｑ、２０ｑ〜３５ｑに、補剛材１５６の長手方向に間隔をあけて列を成して、たとえば、鋼材に磁気吸着、脱着可能な小形磁気ボール盤を用いて削孔する。
【００５６】
仮留め用融通孔削孔ステップを行なう。補剛材１５６の長手方向両端部寄りの図１５（１）における位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑに補剛材１５６のフランジ１７１には仮留め用ボルト２００のための仮留め用融通孔２０１（図１６）を、削孔する。この仮留め用融通孔２０１は、仮留め用ボルト２００の軸部２０７の外径Ｄ２２を超え、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１以下の内径Ｄ３２（Ｄ２２＜Ｄ３２≦Ｄ１１）を有する。
【００５７】
引き寄せ用操作孔削孔ステップを行なう。補剛材１５６の長手方向中央寄りの図１５（１）における１または複数の支圧接合用下穴１９７のための（この実施の一形態では、１の位置１８ｐの）間隔をあけた位置１７ｐ、１９ｐに補剛材１５６のフランジ１７１には、引き寄せ用ボルト２００ａのための融通孔である引き寄せ用操作孔２０１ａを削孔する。この引き寄せ用操作孔２０１ａは、引き寄せ用ボルト２００ａの軸部２０７ａの外径Ｄ２２ａを超え、支圧接合用下穴の内径Ｄ１１以下の内径Ｄ３２（Ｄ２２ａ＜Ｄ３２≦Ｄ１１）を有する。
【００５８】
図１５（１）における白丸内の数字１〜３は、各操作ステップの順序を示し、本件明細書中では、その数字に添え字ｂを付して示す。
ステップｓ３では、下弦材１２１の仮留め用下穴削孔ステップ（図１５（１）の１ｂ）を行なう。位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑにおいて、下弦材１２１のウエブ１５０に、仮留め用融通孔２０１をポンチのための案内のために用いて、ポンチを打ち、そのポンチ穴に小形磁気ボール盤を用いて仮留め用下穴２０２を削孔する。仮留め用下穴２０２は、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２（Ｄ１２＜Ｄ１１）を有する。仮留め用ボルト２００の軸部２０７の外径Ｄ２２は、仮留め用下穴２０１の内径Ｄ１２を超える値に選ばれる（Ｄ１２＜Ｄ２２＜Ｄ１１）。
【００５９】
ステップｓ４では、仮留めステップ（図１５（１）の１ｂ）を行なう。仮留め用ボルト２００を、補剛材１５６のフランジ１７１の仮留め用融通孔２０１に案内挿通して、仮留め用下穴２０１に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを密着して締め付けた仮留め状態とし、肌隙を抑制する。
【００６０】
ステップｓ５では、引き寄せ用係止穴削孔ステップ（図１５（１）の２ｂ）を行なう。位置１７ｐ、１９ｐにおいて、下弦材１２１のウエブ１５０に、支圧接合用下穴１９７の内径Ｄ１１未満の内径Ｄ１２ａ（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）を有する下穴である引き寄せ用係止穴２０２ａを削孔する。このステップＳ５は、前述のステップｓ３の仮留め用下穴削孔ステップに類似する。
【００６１】
引き寄せ用ボルト２０２ａの軸部２０７ａの外径Ｄ２２ａは、引き寄せ用係止穴２０２ａの内径Ｄ１２ａを超える値に選ばれる（Ｄ１２ａ＜Ｄ２２ａ＜Ｄ１１）。
ステップｓ６では、引き寄せステップ（図１５（１）の２ｂ）を行なう。引き寄せ用ボルト２００ａを、補剛材１５６のフランジ１７１の引き寄せ用操作孔２０１ａに案内挿通して、引き寄せ用係止穴２０２ａに、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを密着して締め付けた引き寄せ状態とし、肌隙を抑制する。
【００６２】
ステップｓ７では、下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップを行なう。補剛材１５６のフランジ１７１の支圧接合用下穴１９７によって、ドリル工具の刃物を案内して下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合用下穴１９８を、いわゆる、当て揉み削孔する。
【００６３】
ステップｓ８では、補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップ（図１５（１）の３ｂ、図１５（２）の１ｂ〜７ｂおよび図１５（３）の１ｂ〜４ｂ）を行なう。先ず、図１５（１）の３ｂで示される位置１８ｐにおいて、支圧接合用ボルト１８１を、補剛材１５６のフランジ１７１から下弦材１２１のウエブ１５０に向けて支圧接合用下穴１９７、１９８に、ねじ込むことによって、めねじを自ら形成しながら進んで支圧接合孔１８６、１８７（図１２）を形成し、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００６４】
次に図１５（２）の１ｂ〜７ｂで示される順序で、各位置１６ｐ、１６ｑ〜２０ｑ、２０ｐ毎に、ステップｓ７と同じく下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップと、ステップｓ８と同じく補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップとから成る操作を、繰返し行なって、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００６５】
さらに引き続いて、図１５（３）の１ｂ〜４ｂで示される順序で、各位置１５ｐ、１５ｑ、２１ｑ、２１ｐ毎に、前記支圧接合用下穴削孔ステップと前記支圧接合ステップとから成る操作を、繰返し行なう。図１５（３）の４ｂの操作が終了すると、前述と類似の順序で、たとえば、各位置１４ｐ、１４ｑ、２２ｑ、２２ｐのような順序で、長手方向の中央から両端部に向かって前記支圧接合用下穴削孔ステップと前記支圧接合ステップとから成る操作を、各位置毎に繰返し行ない、各位置２ｐ、２ｑ、３４ｑ、３４ｐまで繰り返し、さらに各位置３５ｐ、３５ｑで繰り返す。
【００６６】
ステップｓ９では、仮留め拡径支圧接合ステップを行なう。位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑにおいて、仮留め用ボルト２００を取り外して仮留め用融通孔２０１、仮留め用下穴２０２の内径Ｄ１２を、ドリル工具の刃物などを用いて、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に拡径し、その拡径した支圧接合用下穴１９７、１９８に、支圧接合用ボルト１８１によって、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００６７】
ステップｓ１０では、引き寄せ拡径支圧接合ステップを行なう。位置１７ｐ、１９ｐにおいて、ステップｓ１０はステップｓ９に類似する。先ず、引き寄せ用ボルト２００ａを取り外す。次に、実施の一形態において、引き寄せ用操作孔２０１ａの内径Ｄ３２ａが支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１と等しい値であれば（Ｄ３２ａ＝Ｄ１１）、拡径する必要はないが、または、実施の他の形態において、引き寄せ用操作孔２０１ａの内径Ｄ３２ａが支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１未満であれば（Ｄ３２ａ＜Ｄ１１）、支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に拡径する。引き寄せ用係止穴２０２ａの内径Ｄ１２ａを支圧接合用下穴１９７、１９８の内径Ｄ１１に拡径する（Ｄ１２ａ＜Ｄ１１）。その後、支圧接合用ボルト１８１によって、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００６８】
図１９は、本発明の実施の他の形態における鋼橋１００の横トラス１１０の下弦材１２１に座屈防止構造を施工する方法を示すフローチャートである。図２０は、図１９の各ステップu１〜ｕ１３において、下弦材１２１のウエブ１５０に補剛材１５６を支圧接合によって固定する操作順序を説明するための側面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似する。
【００６９】
図１９に示される施工作業を、図２０を参照して、および図１〜図１８をも適宜参照して、説明する。図１９のステップｕ１からステップｕ２に移り、前述のステップｓ１のとおり、補剛材１５６と支圧接合用ボルト１８１とを準備し、さらに、仮留め用ボルト２００と引き寄せ用ボルト２００ａとを準備する。
【００７０】
このステップｕ２では、製造工場で、補剛材１５６のフランジ１７１には、補剛材１５６の支圧接合用下穴削孔ステップを行なう。図１７の複数の支圧接合用下穴１９７を、図２０（３）の位置２ｐ〜１６ｐ、１８ｐ〜３５ｐ：２ｑ〜１９ｑ、２１ｑ〜３５ｑに、補剛材１５６の長手方向に間隔をあけて列を成して、たとえば、小形磁気ボール盤を用いて削孔する。
【００７１】
仮留め用融通孔削孔ステップを行なう。製造工場で、補剛材１５６の長手方向両端部寄りの図２０（３）における位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑに補剛材１５６のフランジ１７１には仮留め用ボルト２００のための仮留め用融通孔２０１（図１６）を、削孔する。
【００７２】
引き寄せ用操作孔削孔ステップを行なう。製造工場で、補剛材１５６の長手方向中央寄りの２つの位置１７ｐ、２０ｑで、補剛材１５６のフランジ１７１には引き寄せ用ボルト２００ａのための引き寄せ用操作孔２０１ａを削孔する。２つの位置１７ｐ、２０ｑの長手方向には、支圧接合用下穴１９７のための１または複数の位置１８ｐ、１８ｑ：１９ｐ、１９ｑがあけられる。
【００７３】
ステップｕ３では、施工現場で、ウエブ１５０の外表面に、両端部寄りの図２０（３）における位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑと、中央寄りの位置１７ｐ、２０ｑとに、ポンチを使用して罫書きを行なう。このために、図２０（１）のとおり、罫書きすべき位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑおよび１７ｐ、２０ｑならびに基準線２０９が描かれている透明フイルムシートを、ウエブ１５０の外表面に配置し、基準線２０９を、ウエブ１５０に予め描かれている補剛材１５６のための配置基準線上に一致させた状態で、そのフイルムシートを介して、これらの罫書きすべき各位置にポンチを当ててハンマで打撃し、ポンチ穴を形成する。
【００７４】
ステップｕ４では、前述の図１４のステップｓ３に類似する下弦材１２１の仮留め用下穴削孔ステップを行なう。図２０（２）のとおり、両端部寄りの位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑにおいて、下弦材１２１のウエブ１５０におけるポンチ穴に前述の小形ボール盤を用いて仮留め用下穴２０２を削孔する。
【００７５】
ステップｕ４ではまた、前述の図１４のステップｓ５に類似する引き寄せ用係止穴削孔ステップを行なう。中央寄りの位置１７ｐ、２０ｑにおいて、下弦材１２１のウエブ１５０に、下弦材１２１のウエブ１５０におけるポンチ穴に小形ボール盤を用いて、引き寄せ用係止穴２０２ａを削孔する。
【００７６】
仮留め用下穴削孔ステップおよび引き寄せ用係止穴削孔ステップを行なった後、図２０（３）のとおり、下弦材１２１を、チエンブロック（商品名）などの牽引具２２１と索条２２２とによって吊り下げて、ナイロン製スリングなどの索条３を、下弦材１２１と補剛材１５６とを外囲してレバーブロック（商品名）などの牽引具で締め付けることによって、補剛材１５６をウエブ１５０の外表面に固定する。この固定した状態では、位置１ｐ、３６ｐ：１ｑ、３６ｑおよび１７ｐ、２０ｑを、補剛材１５６の対応する仮留め用融通孔２０１、引き寄せ用操作孔２０１ａに一致させる。
【００７７】
ステップｕ５では、前述の図１４のステップｓ６に類似する引き寄せステップを行なう。図２０（４）のとおり、中央寄りの位置１７ｐ、２０ｑにおいて、引き寄せ治具を準備して使用する。引き寄せ治具は、補剛材１５６のフランジ１７１の融通孔２０１ａとウエブ１５０の引き寄せ用係止穴２０２ａとを利用して、ウエブ１５０の外表面に補剛材１５６のフランジ１７１を、肌隙が生じないように密着して当接する。引き寄せ治具の代りに、前述の引き寄せ用ボルト２００ａを同じように使用してもよい。引き寄せ治具と引き寄せ用ボルト２００ａなどとは、引き寄せ用手段を構成する。
【００７８】
ステップｕ６では、前述の図１４のステップｓ４に類似する仮留めステップを行なう。図２０（５）のとおり、端部寄りの位置１ｐ、１ｑ、３６ｐ、３６ｑにおいて、仮留め用ボルト２００を、補剛材１５６のフランジ１７１の仮留め用融通孔２０１を挿通して、仮留め用下穴２０１に、ねじ込むことによって、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを密着して締め付けた仮留め状態とし、肌隙を抑制する。
以下に説明される各図２０（６）、（７）および（１１）では、白丸内の数字１〜３５は、各操作ステップの順序を示し、本件明細書中では、その数字に添え字ｂを付して示す。
【００７９】
ステップｕ７では、図２０（６）の１ｂのとおり、中央寄りの位置１８ｐにおいて、前述の図１４のステップｓ７に類似する下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップと支圧接合ステップとを行なう。補剛材１５６のフランジ１７１の支圧接合用下穴１９７によって、ドリル工具の刃物を案内して下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合用下穴１９８を当て揉み削孔し、位置１８ｐで補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップを行なう。
【００８０】
ステップｕ８では、さらに図２０（６）の２ｂ〜４ｂのとおり、中央寄りの位置１９ｐ、１９ｑ、１８ｑにおいて、下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップと支圧接合ステップとを行なう。
【００８１】
ステップｕ９では、図２０（７）において、前述の図２０（６）の１ｂ〜４ｂの支圧接合の後、中央から左右の端部に向かって、１個所毎に左右交互に、５ｂ〜９ｂで示される順序で各位置２０ｐ、１７ｐ、２０ｑ、１７ｑ、２１ｐ、１６ｐ、２１ｑ、１６ｑ、２２ｐ、２２ｑ毎に、下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップと、補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップとから成る操作を、繰返し行なって、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０とを支圧接合する。
【００８２】
支圧接合用下穴削孔ステップと支圧接合ステップとから成る各操作を、各位置毎に繰返す途中で、たとえば、図２０（８）のとおり、位置１５ｐにおいて、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０との間に、予め定める管理上限値Δ１（たとえば１ｍｍ）以上の肌隙Δ１５ｐがあるとき（Δ１＜Δ１５ｐ）、端部方向（図２０（８）の左方）に隣接する位置１４ｐで、下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップで支圧接合用下穴１９８を削孔し、支圧接合用下穴１９７、１９８を使用して引き寄せ治具または引き寄せ用ボルト２００ａを使用して、引き寄せて肌隙を無くし、その後、位置１５ｐで補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップを行なう。こうして、たとえば、位置２２ｐ、１５ｑ、２２ｑ、１４ｑなどのように、中央から両端部に向かって左右上下交互に支圧接合用下穴削孔ステップと支圧接合ステップとから成る各操作を、図２０（９）に示される長手方向左右の両端部における端部範囲２２５、２２６を残した予め定める各同一数（たとえば、５）の位置５ｐ、５ｑ：３２ｐ、３２ｑに至るまで繰り返す。端部範囲２２５、２２６は、そこに小形ボール盤を磁気吸着固定して端部範囲２２５、２２６内で支圧接合用下穴１９８を削孔できるようにする空間を確保するために設けられる。
【００８３】
ステップｕ１０では、図２０（９）に示される中央寄りの位置５ｐ、５ｑ〜３２ｐ〜３２ｑで補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップを行なった後、両端部の端部範囲２２５、２２６内の位置１ｐ、１ｑ、３６ｐ、３６ｑの仮留め用ボルト２００を取り外し、長手方向左右に各同一数（たとえば、４）の端部範囲２２５、２２６の上下位置１ｐ〜４ｐ、１ｑ〜４ｑ：３３ｐ〜３６ｐ、３３ｑ〜３６ｑで、補剛材１５６のフランジ１７１の支圧接合用下穴１９７によって、ドリル工具の刃物を案内して下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合用下穴１９８を当て揉み削孔する。
【００８４】
ステップｕ１１では、図２０（１０）のとおり、端部範囲２２５、２２６の当て揉み削孔操作が完了したとき、たとえば、位置３４ｐまたは３５ｐなどで、補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０との間に、予め定める管理上限値Δ１以上の肌隙があるとき、端部方向（図２０（１０）の右方）に隣接する位置３６ｐ、３６ｑで、下弦材１２１の支圧接合用下穴削孔ステップで支圧接合用下穴１９８を削孔し、支圧接合用下穴１９７、１９８を使用して引き寄せ治具または引き寄せ用ボルト２００ａを使用して、引き寄せて肌隙を無くし、その後、位置３６ｐ、３６ｑで補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップを行なう。その後、索条２２３を外す。
【００８５】
ステップｕ１２では、図２０（１１）のとおり、端部範囲２２５、２２６の全ての位置１ｐ〜４ｐ、１ｑ〜４ｑ：３３ｐ〜３６ｐ、３３ｑ〜３６ｑで下弦材１２１のウエブ１５０に支圧接合用下穴１９７、１９８に支圧接合用ボルト１８１による補剛材１５６と下弦材１２１との支圧接合ステップを行なう。
【００８６】
本件発明者の実験によれば、図１２〜図１８に示される支圧接合用ボルト１８１による補剛材１５６のフランジ１７１と下弦材１２１のウエブ１５０との支圧接合を含む実施の一形態では、気密性について、発泡漏れ試験（ＪＩＳ  Ｚ  ２３２９：２００２）によって、支圧接合を備える真空箱内に高度１５０ｋｍ相当の気圧を１０秒間かけ、圧力差を用いて空気の浸入の確認を行なった。その結果、支圧接合した支圧接合用ボルト１８１の周辺からの空気の浸入が無いことを確認した。水密性について、防水試験（ＪＩＳ  Ｃ  ０９２０：２００３）によって、支圧接合を備える試験体の箱をターンテーブルに設置し、１０００リットル／分の水を３分間、満遍なく直接かかるＩＰＸ６試験、および６気圧の水圧下で、３０分間水中に浸漬するＩＰＸ８試験を行なった。その結果、支圧接合した支圧接合用ボルト１８１の周辺から内部への水の浸入が無いことを確認した。したがって、下弦材１２１は、その閉空間の内面に防水防錆層を必要としない。
【００８７】
本件発明者の実験によれば、前述の図１〜図１８の実施の一形態では、補剛材１５６に生じる応力範囲は、支圧接合用ボルト１８１の接合位置で最大７．６Ｎ／ｍｍ２  であるとき、Ｄ等級の疲労設計曲線を上回り、Ｃ等級相当の疲労強度であることを確認した（強度等級は道路橋示方書による）。
【００８８】
図２１は、本発明の実施の他の形態の斜視図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似するが、注目すべきは、下弦材１２１のウエブ１５０、１５１の外表面に、簡略化して示される補剛材１５６、１５９が固定されるだけでなく、フランジ１５２、１５３の外表面にも補剛材２１３、２１４が固定される。補剛材１５６、１５９、２１３、２１４は、ウエブ１５０、１５１およびフランジ１５２、１５３に沿って、それらの橋軸方向である幅方向の中央で橋軸直角方向に延びる。
【００８９】
図２２（１）は、図２１の下弦材１２１の簡略化した断面図である。地震時に下弦材１２１には、図２１の矢符２１５、２１６の圧縮荷重が作用する。耐震補強されたウエブ１５０、１５１およびフランジ１５２、１５３は、それらの幅方向端部と簡略化して示される補剛材１５６、１５９、２１３、２１４との間で、仮想線１５０ｅ、１５１ｅ、１５２ｅ、１５３ｅで示されるとおり、比較的小さな面外の座屈変形をし、大きな変形が避けられ、破壊が防がれる。
【００９０】
図２２（２）は、従来の下弦材１２１の断面図である。従来の下弦材１２１には、本発明に従う補剛材１５６、１５９、２１３、２１４が設けられず、耐荷力が小さい。したがって、地震時に、ウエブ１５０、１５１およびフランジ１５２、１５３はそれぞれ全体として、仮想線１５０ｆ、１５１ｆ、１５２ｆ、１５３ｆで示されるとおり、比較的大きな面外の座屈変形をし、破壊に至る、という問題がある。本発明は、補剛材１５６、１５９、さらには補剛材２１３、２１４によって、この問題を解決する。
【００９１】
前述の図２１、図２２（１）の実施の形態によれば、補剛材１５６、１５９、２１３、２１４によって耐震補強された下弦材１２１の各ウエブ１５０〜１５３の幅厚比パラメータＲＲ  （板の座屈に関するパラメータ）は、式１で表わされる。
【数１】
0006975212.tif 000002
【００９２】
図２３は、前述の実施の形態における幅厚比パラメータＲＲ  と耐荷力である終局強度σｃｒ／σｙ  との関係を示す図である。図２３のラインＬ１は、この実施の形態における基準耐荷力曲線を示す。この実施の形態では、前記パネル数ｎを２にできるので、補剛材１５６、１５９、２１３、２１４が設けられない従来の下弦材１２１（図２２（２））における前記パネル数ｎが１である構成に比べて幅厚比パラメータＲＲ  を、図２１の左向きの白抜き矢符のとおり小さくできる。したがって、σｃｒ  を座屈時の応力度とするとき、耐荷力である終局強度σｃｒ／σｙ  を図２１の上向きの白抜き矢符のとおり大きく向上できることが判る。
【００９３】
図２４は、本発明の実施のさらに他の形態の下弦材１２１の断面図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似するが、注目すべきは、下弦材１２１の各ウエブ１５０、１５１の外表面に２本の補剛材２３１、２３２、２３３、２３４がそれぞれ固定される。補剛材１５５〜１５９、２３１〜２３４は、上下のフランジ１５２、１５３間の上下方向の距離を１／３に等間隔に分けた位置に固定される。この実施の形態では、各ウエブ１５０、１５１の幅厚比パラメータＲＲ  における前記パネル数ｎを３にできるので、前述の実施の形態に比べて幅厚比パラメータＲＲ  をさらに小さくでき、終局強度σｃｒ／σｙ  を大きく向上できる。
【００９４】
補剛材１５５〜１５９、２３１〜２３４は、Ｔ形断面に代えてＬ形断面を形成するフランジとリブとを有する構成であってもよく、下弦材１２１のウエブ１５０、１５１のみに設けられてもよいが、フランジ１５２、１５３のみに設けられてもよく、下弦材１２１の代りに閉断面部材である上弦材１１２または中弦材１１７に設けられてもよく、これらのうちの複数の弦材１１２、１１７に設けられてもよく、さらに、前述のまたはその他の垂直材、斜材などを含む閉断面部材の外表面に設けられてもよい。
【産業上の利用分野】
【００９５】
本発明の耐震補強構造は、既設の鋼橋に関連して実施できるが、新たに架設される鋼橋の閉断面部材のためのウエブ、フランジなどにも実施できる。本発明は、鋼橋以外の鋼構造などの技術分野においても実施できる。
【符号の説明】
【００９６】
１００  鋼橋
１０３  主塔
１０４  トラス桁
１１０  横トラス
１２１  下弦材
１４５、１４８  ダイヤフラム
１５０、１５１  ウエブ
１５２、１５３  フランジ
１５５〜１５９、２１３、２１４、２３１〜２３４  鋼製補剛材
１７１  フランジ
１７２  リブ
１８１  支圧接合用ボルト
１８６、１８７  支圧接合孔
１９７、１９８  支圧接合用下穴
２００  仮留め用ボルト
２００ａ  引き寄せ用ボルト
２０１  仮留め用融通孔
２０１ａ  引き寄せ用操作孔
２０２  仮留め用下穴
２０２ａ  引き寄せ用係止穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
0006975212.tif 000008
【図７】
0006975212.tif 000009
【図８】
0006975212.tif 000010
【図９】
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【図１０】
0006975212.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
0006975212.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
0006975212.tif 000017
【図１６】
0006975212.tif 000018
【図１７】
0006975212.tif 000019
【図１８】
0006975212.tif 000020
【図１９−１】
0006975212.tif 000021
【図１９−２】
0006975212.tif 000022
【図２０−１】
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【図２０−２】
0006975212.tif 000024
【図２０−３】
0006975212.tif 000025
【図２０−４】
0006975212.tif 000026
【図２０−５】
0006975212.tif 000027
【図２１】
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【図２２】
0006975212.tif 000029
【図２３】
0006975212.tif 000030
【図２４】
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