土木技術資料 54-5(2012)

現地レポート

鋼床版の疲労損傷に対する非破壊調査技術の現場への適用
村越潤 ＊ 木村嘉富 ＊＊ 高橋実 ＊ ＊＊ 木ノ本 剛 ＊ ＊＊＊1．はじめに 1
道路橋の鋼床版には、以前より大型車交通量の多い路線を中心に、溶接各部に疲労き裂が確認されている。それらのき裂の多くは床版の下面側からの目視点検により見つけることができるき裂であ る が 、 近 年 で は 、 写 真 -1、 図 -1に 示 す よ う に
デッキプレートとUリブの溶接ルート部からデッき裂の発生位置

キプレート板厚方向に進展する疲労き裂（以下、デッキ進展き裂）が報告されている １ ）。このき裂a) 舗 装 を 剥 が し た デ ッ キ プ レ ー ト 表 面 の 状 況

は溶接内部から発生し、進展するとデッキプレー（非破壊調査により事前に部位を特定）

トの破断につながるが、貫通しても舗装下に隠れているため目視による確認が困難である。また、溶接線に沿って長く進展していくと、舗装の損傷や路面の陥没を引き起こし車両の走行に支障を来すおそれがあることから、供用安全性の確保のためには出来るだけ早期に確実に発見して対策を講b) 舗装下のデッキプレート表面に現れた貫通き裂じる必要がある。

（緑色の濃い線：湿式蛍光磁粉探傷試験によるき裂指示模様）

このため、これまでにき裂発生の懸念される橋梁の絞込みやき裂が疑われる部位の抽出を行うための有効な調査手法に関する検討が行われている ２ ）。
このような背景の下、著者らは、き裂を検出するための技術として、超音波探傷法を用いた非破壊調査手法の検討を行い、き裂の進展初期の段階で検出できる信頼性を確保した調査技術を提案し、現場での試行を重ねてきた。本文では、同技術の概要と現場での適用状況等を紹介する。

Ｕリブの概略位置

2．調査技術の概要c) 当て板による応急対応

非破壊で溶接内部のき裂を検出する方法として
写真-1

は超音波を利用した方法が一般的であるが、超音鋼床版の疲労損傷とその対応事例

波探傷法は検査技術者の技量に左右されやすく、であり、塗膜等による探傷面の状態の違いが探傷客観性・信頼性の高い情報を得るためには、探触結果に及ぼす影響について検討しておく必要があ子の選定、探傷方法、き裂とエコー高さの関連付る。さらに、写真-2は実橋での上向き探傷によるけ等による検出結果の評価方法について十分な検き裂の手探傷（従来法）の様子を示しているが、討が必要である。また、実用面では、鋼床版の鋼足場条件などにより厳しい姿勢での上向き作業と材表面の塗装を剥がさずに探傷することが効率的なる場合があり、輪荷重直下の溶接線を橋長全長────────────────────────
Application of Practical Ultrasonic Inspection Method
for Fatigue Cracks in Orthotropic Steel Deck－ 38 －土木技術資料 54-5(2012)

写 真 -2従 来法 によ る上向 きの 超音 波 (手 動 )探 傷による調査状況a) き裂の起点 (ルート部)と進展方向
ダブルタイヤ（大型車の後輪）

アスファルト舗装

ここに、 α ：入射角(縦波)θ ：屈折角(横波(SV波))
デッキプレート

図-2

超音波探傷法による鋼床版き裂の 探傷イメージ

Ｕリブ近づけることにより、浅いき裂に対しても超音波b) Uリブと車両の走行位置の関係、作用力と変形イメージ
図-1を当たりやすくしている。また、詳細は省略する
が、同探触子から発生する超音波の特性を利用し鋼床版デッキプレート内に進展する疲労き裂の概要て、鋼材の表面状態の差異（塗装の厚さ、種類なにわたって調査するには作業性の高い探傷法であど）や鋼材中の音速の差異に依存しない探傷結果ることが求められている。

が得られるような感度補正の方法を工夫している。

これらの技術的課題の解決を目指して超音波探板厚12mmのデッキプレートに対して、出来るだ傷法の開発を行ってきた 。図-2に探触子と探傷イ

け浅いき裂の段階で検出できるのが理想であるが、メージを示す。本技術の特徴は以下のとおりであ

現 状 の 探 触 子 で は 、 2mm程 度 の き 裂 は き 裂 起 点る。

であるルートからの反射波との判別が技術的に難・ 板 厚 方 向 深 さ が 4mm程 度 の 浅 い き 裂 に つ い

し い こ と か ら 、 板 厚 方 向 深 さ 4mm程 度 と い う のは確実に検出できるほぼ限界に近い値である。て誤検出等を極力なくして検出可能

また、探傷にあたっては探触子の自動走査のた・探触子の自動走査を可能とし、探傷結果のめの治具を用いることにより、検査技術者の技量客観性（再現性）を向上
鋼 材 表 面 で の 超 音 波 の 屈 折 角 を 90度 に 近 づ けた横波斜角探触子を使用し、その屈折角を微調整に左右されることなく、客観性（再現性）にも配慮している。

できる探触子ホルダーを組合せることにより、塗なお、本技術の開発は、土木研究所、菱電湘南

膜等の影響を補正可能とした探触子（臨界屈折角エレクトロニクス株式会社および三菱電機株式会探触子と呼んでいる）を用いている。通常の探触社 情 報技 術総 合研 究所 の 3者 に よる 共 同研 究「 鋼子 で は 屈 折 角 度 が 70度 で あ る が 、 そ れ を 90度 に

床版デッキプレート内進展き裂の非破壊調査法に－ 39 －

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き裂からの反射波
自動走査装置（レール式）

磁石によりデッキ面に固定
き裂 以 外 の反 射 波

可動部

写真-3

写真-4a) 探傷器の表示画面 (下:Aスコープ ,上:Bスコープ)

現場での適用状況

注） A,Bスコープ上 の表 示では、探 触子 前 面（Y=-21mm）を基準 点ゼロとし、そこからの距離で10～35mmまでの範囲の結果を表示している。

超音波自動探傷装置の構成b) き裂と探触子の位置関係

関 す る 研 究 」 (2006年 度 ～ 2007年 度 )に お い て 実

デッキプレートに固定（磁石式）し、探触子を自U リブ

接線に沿って、自動走査のガイドとなるレールをき裂に探傷装置の構成を示す。現場では対象とする溶

U リブ
反 射 波 の強 さ(エコー高 さ)100(％)

き裂0

動走査することにより超音波探傷器上でデータをき裂確認しながら記録するものである。これまでに探デッキプレート

1,000

Y 距 離 (mm)10 5 0 -5

写真-3に現場での適用状況を示す｡また､写真 -4

探触子

3．現場での適用状況

デッキプレート

2,490施したものである。

デッキプレート
長 さ 12mm，深 さ 3～4mm 程 度傷マニュアル案３）を作成しているが、超音波探c) 探傷結果から推定されるき裂の長さと深さの例

傷試験の資格を有する非破壊検査技術者であれば、図-3基本的に使用することができる技術である。現場

探傷結果の例

試行の初期段階では、装置の設置、データ記録等の 作 業性 の点 での 課題 があ り 、 1日 当 たり の調 査

位置を、縦軸に探触子前面から反射波までの距離延長は15m／日程度であったが、その後に改良をを示すとともに、図中の色階層スケールは反射波加え、現状では最大80m／日程度が可能となっての 強 さ を 示 し て い る 。 ま た 、 下 段 の 図 (Aス コ ーいる。

プ )は 、 横 軸 に 探 触 子 前 面 か ら 反 射 波 ま で の 距 離

図-3は、探傷結果の一例である。本橋では既にを示し、縦軸に反射波の強さ(エコー高さ)を示し

鋼床版の他のき裂損傷が発見されており、デッキている。図-3 b)は同図a)のBスコープの縦軸（ま進展き裂の発生が懸念されたため、一部抜き取りたはAスコープの横軸）を模式的に示 したものでで 調 査 が 行 わ れ た 事 例 で あ る 。 図 -3 a)は 、 探 傷

あ る 。 注 釈 に 記 載 し た と お り 、 図 -3 a)の A,Bス

時の探傷器の表示画面を示したものである。画面

コ ー プ で は、 探 触子 前 面（ Y=-21mm） を 基 準 点

内 の 上 段 の カ ラ ー コ ン タ ー 表 示 (Bス コ ー プ )で は 、ゼロとし、そこからの距離で10～ 35mmまでの範横軸にＵリブとデッキプレートとの溶接線の調査囲の結果を表示している。図-3 c)にUリブ溶接部－ 40 －土木技術資料 54-5(2012)

5．まとめ
本技術についてはき裂の非破壊調査技術として現場に適用可能と考えているが、今後、実き裂に対する探傷を積み重ね改良を加えていくことで、探傷法としての信頼性や現場での作業性を高めていく予定である。また、デッキ進展き裂に対して必要な対策を進めていくためには、各種の調査結果を基にした総合的な診断が求められるが、本技術の適用場面、探傷結果の解釈及び活用方法につ超音波探傷装置いても詰めていく必要がある。
なお、本調査技術については文献3)（CAESAR
ホームページにて公開）に掲載しているので、詳細についてはそちらを参照いただきたい。
写真-5

現地視察時の説明の様子の周辺のみを表示した結果の例を示す。同図 c)の
矢 印 の 部 分 （ 図 -3 a)の 赤 丸 の 部 分 ） は 反 射 波 の強さと位置からき裂である可能性が高い。

国土交通省関東地方整備局の関係者の皆様には、現地調査及び調査データ提供等にあたりご協力頂きました。ここに記して感謝する次第です。

4．調査技術に関する情報提供
デッキ進展き裂をはじめとした鋼床版の疲労損傷事例とその対応について、国土交通省国土技術政策総合研究所・独立行政法人土木研究所において参考となる技術情報の提供を行ってきている。
本技術についても土研新技術ショーケース等を通じ て 紹介 して いる が、 最近 で は 本 年 3月中 旬に 開催された各地方整備局等による「道路橋保全における症例検討会」の現地視察に際して、関東地方整備局の協力により現場での本技術の説明の機会を 設 け さ せ て 頂 い た （ 写 真 -5）。 現 地 で は 、 鋼 床版の疲労損傷の概要、本技術を提案するに至った
背景、本技術の概要について紹介するとともに、参考文献
1）例えば、村越潤、梁取直樹、宇井崇：鋼床版の疲労損傷と補修・補強技術に関する検討、(社)土木学会、
鋼構造と橋に関するシンポジウム論文報告集、第10回、－鋼床版の疲労損傷とその対策－、pp.19～37、2007.8.
2）国土交通省国土技術政策総合研究所、(社)日本橋梁建設協会：鋼部材の耐久性向上策に関する共同研究、－実態調査に基づく鋼床版の点検手法に関する検討－、国土技術政策総合研究所資料共同研究報告書、第471号、2008.8.
http://www.nilim.go.jp/lab/bcg/siryou/tnn/tnn0471.htm
3) 村越潤、木村嘉富、高橋実：鋼床版デッキプレート
進展き裂の調査のための超音波探傷マニュアル(案)、土木研究所資料、第4138号、2009.3.
http://www.pwri.go.jp/caesar/manual/pdf/pwmate_4138.pdf

実際に鋼床版に装置を設置して超音波探傷のデモンストレーションを行った。
村越潤*

独立行政法人土木研究所
構造物メンテナンス研究センター橋梁構造研究グ
ループ 上席研究員
Jun MURAKOSHI

木村嘉富**

高橋

独立行政法人土木研究所
構造物メンテナンス研究センター橋梁構造研究グ
ループ 上席研究員
Yoshitomi KIMURA

実***

木ノ本 剛****

独立行政法人土木研究所
構造物メンテナンス研究センター橋梁構造研究グ
ループ 主任研究員
Minoru TAKAHASHI

独立行政法人土木研究所
構造物メンテナンス研究センター橋梁構造研究グ
ループ 主任研究員
Takeshi KINOMOTO－ 41 －