JP6476451B2 - 橋梁の支承部の補修方法 - Google Patents

Description

この発明は、鋼製の橋梁の支承部に疲労等によって生じる損傷の補修方法に関する。

鋼橋の支承部は、上部構造に作用する荷重を円滑に下部構造に伝達する機能を備えている部分であり、供用下で重交通を支えてきた支承を中心に損傷が発生し、補修か取替えを行う必要がある。

鋼Ｉ桁橋の主桁は、ウェブの上部に上フランジが下部に下フランジが設けられて、断面ほぼＩ型に形成されており、支承部では、下フランジの下面にソールプレートが溶接により固着され、このソールプレートが、橋脚に配された支承に載置されるように、主桁が設けられている。すなわち、支承部によって主桁が支持されて、主桁が受ける荷重が支承部を介して橋脚等の下部構造に伝達される。主桁等の上部構造に作用する荷重には、自動車の通行や風圧、地震等、種々の力による。

図７は鋼Ｉ桁橋の概略構造を説明する一部切断斜視図であり、下部構造を構成する橋脚１に断面ほぼＩ型の鋼材からなる主桁２が掛け渡されている。この主桁２は上フランジ2aと下フランジ2bとがウェブ2cの上下端に取り付けられており、下フランジ2bの下面であって、前記橋脚１に臨んだ部分には、図８に示すように、ソールプレート３が溶接されて固着されている。一方、橋脚１には支承部４が配されており、その支承部４に主桁２が載置されて支持されている。主桁２には、床版５が掛け渡されて載置され、表面に舗装６が施され、自動車Ａ等が走行する。

橋梁を自動車Ａが通過し、風圧を受けたり等により主桁２や床版５等から構成される上部構造に繰り返し荷重が付与される。上部構造に付与される荷重は前記支承部４を介して下部構造に伝達される際、前記ソールプレート３によって分散されて荷重の伝達が円滑に行われるようになされている。このソールプレート３は下フランジ2bにすみ肉溶接によって固着されており、荷重を伝達させる際に繰り返し荷重を受ける。このため、この溶接部が疲労損傷し、亀裂が発生するおそれがある。また、この亀裂が成長して大きくなると、下フランジ2bに進展し、さらにウェブ2cに到るおそれがある。

このような疲労損傷の発生を抑制するため、例えば、図８に示すような補強が施される場合がある。すなわち、下フランジ2bを挟んで前記ソールプレート３に臨む位置のウェブ2cの部分をウェブ補強板７で挟持させて、ボルトによって連結させる。また、このウェブ補強板７にウェブ補強リブ８を取り付けてある。また、前記ソールプレート３の端面に望ませて、下フランジ補強板９を下フランジ2bの下面に取り付けてある。

また、例えば、特許文献１には、タップ作業が不要で、高力ボルトを用いた鋼橋のソールプレートすみ肉溶接部からの亀裂の補修・補強構造が開示されている。この亀裂補修・補強構造は、主桁のフランジの、ソールプレートのすみ肉溶接部と反対側に、主桁のフランジと平行に延びる補強板を当て、該補強板に主桁のフランジと反対側から押え材を当て、該補強板を主桁のフランジと押え材とで挟み高力ボルトで締めつけ、押え材と主桁の端補剛材またはウエブとを高力ボルトで締結した構造とされたものである。

また、特許文献２には、突き合わせ溶接を行う際に、溶接すべき２枚の鉄板を、対向する端部間に所定のルート間隔を隔てて位置決めすると共に上記２枚の鉄板の端部近傍の裏面側に上記ルート間隔より広幅の裏当て板を上記２枚の鉄板に跨がるように沿わせた後、上記ルート間隔に溶接金属を充填して溶接するよう裏当て板を配して行う鉄板の溶接方法が開示されている。

また、特許文献３には、前記裏当て板としてセラミック製のものに言及された、セラミック製溶接裏当ての製造方法およびその使用方法が開示されている。

特開２０００−２８８７２６号公報 特開平８−１４１７３７号公報 特開平６−２１８５８３号公報

前述した従来の補修方法や前記特許文献１に開示された亀裂の補修・補強構造では、補強板や押え材等を配設して高力ボルトを締め付けることにより、これら補強板や押え材をウェブや下フランジに固定するものであるため、煩雑な作業を要する。予めソールプレート等の補強を行う場合には、組み立てヤードにおいて作業を行えるので、煩雑さは軽減される。他方、ソールプレートの溶接箇所が疲労損傷した場合には現場での補修となるため、作業が煩雑となり、しかも、大掛かりとなり、補修に相当の時間を要することになる。

また、疲労損傷の補修は、通行の遮断を行うことなく作業を行うことが望ましく、橋梁の通行を遮断して行う必要がある場合には、短時間で行うことを要する。しかしながら、従来の補修方法や特許文献１に開示された補修構造では、大掛かりな作業となってしまうことから、通行の遮断時間を短くしにくい。このため、経年による疲労損傷に対する補修を簡便に、しかも迅速に行えるようにすることが望まれている。

そこで、この発明は、既存の橋梁についてソールプレートの溶接部に疲労損傷によって亀裂が発生した場合に、通行を遮断することなく、極力簡便に、かつ、迅速に補修できるようにする橋梁の支承部の補修方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するための技術的手段として、この発明に係る橋梁の支承部の補修方法は、鋼Ｉ桁橋の下フランジに固着させたソールプレートの溶接部に亀裂が発生し、下フランジからウェブに進展した場合に、亀裂箇所を補修して下フランジとソールプレートとの固着状態を補修するための橋梁の支承部の補修方法において、亀裂が発生した溶接箇所を除去し、該溶接箇所が連繋している下フランジの一部であって、亀裂が進展した部分にフランジ部削溝を形成し、亀裂が進展したウェブの部分にウェブ部削溝を形成し、前記フランジ部削溝の前記ソールプレートの側に裏当て材を配し、前記ウェブの側から前記フランジ部削溝を通してソールプレートと下フランジとをすみ肉溶接すると共に、該フランジ部削溝を溶加材によって閉塞させることを特徴としている。

すなわち、ソールプレートのすみ肉溶接の部分に疲労損傷して発生した亀裂が成長して、下フランジからウェブにかけて進展した場合、この亀裂を除去した後、必要な部分を溶接して補修するものである。このとき、下フランジの一部であって、亀裂が発生した溶接部を臨む部分にフランジ部削溝を形成して下フランジに開口を形成する。また、ウェブに進展した亀裂の部分を切削して除去するウェブ部削溝を形成する。

前記下フランジの下側、すなわちソールプレートが固着されている側から、前記フランジ部削溝に臨ませて前記裏当て材を押し付ける。そして、下フランジの上側、すなわちウェブが設けられている側から、フランジ部削溝に溶接棒を挿入して、ソールプレートと下フランジとをすみ肉溶接する。このとき、前記裏当て材によりビードをソールプレートと下フランジの下面とにかけて置くことができ、すみ肉溶接を行うことができる。なお、溶接の作業は、二酸化炭酸ガスでシールドする炭酸ガスアーク溶接によることが好ましい。

また、請求項２の発明に係る橋梁の支承部の補修方法は、前記裏当て材をセラミック系材料を用いたことを特徴としている。

前記裏当て材は、溶接による熱で溶融させてソールプレート及び下フランジと融合させるようにしても構わないが、溶融することがない材料とすることが好ましく、セラミックスタイプのものとすることが好ましい。

また、請求項３の発明に係る橋梁の支承部の補修方法は、前記裏当て材を円柱としたことを特徴としている。

また、請求項４の発明に係る橋梁の支承部の補修方法は、前記裏当て材を三角柱としたことを特徴としている。

前記裏当て材は、上方から溶接作業行う際に、溶融した溶加材を確実にソールプレートと下フランジとに融合させるようにするものである。このため、この融合作用を確実に果たせる形状であればよいが、複雑な形状であると製作が煩雑となる。このため、円柱あるいは三角柱とすれば、簡便に製作できる。

また、請求項５の発明に係る橋梁の支承部の補修方法は、前記裏当て材を、接着テープを用いてソールプレートと下フランジとに固定することを特徴としている。

前記接着テープとしては、高熱にさらされた状況でも容易に溶融しない材料で、適宜に柔軟なものが好ましく、アルミテープを用いることが好ましい。

この発明に係る橋梁の支承部の補修方法によれば、既設の橋梁の支承部が疲労により損傷した場合に、上方からの作業により損傷箇所を確実に溶接することができるから、大掛かりな作業とならずに、簡便に補修することができる。

また、請求項２の発明に係る橋梁の支承部の補修方法によれば、高熱にさらされる裏当て材が不用意に溶融することがないから、溶接作業により確実にビードを置いて、ソールプレートと下フランジとの固着を補強することができる。

また、請求項３または請求項４の発明に係る橋梁の支承部の補修方法によれば、裏当て部材を容易にソールプレートと下フランジとに当接させて、下フランジに対してソールプレートを確実に溶接させて固着させることができる。

また、請求項５の発明に係る橋梁の支承部の補修方法によれば、裏当て材を簡便な方法で所望の位置に保持させることできるので、補修の作業性を向上させて、補修に要する時間を短縮することができる。

この発明に係る橋梁の支承部の補修方法を実施する補正箇所の状況を示す図で、下フランジとソールプレートとの関係を示す下方からの斜視図である。 図１に示す補正箇所の概略平面図である。 図２に示す補正箇所の概略正面図図である。 図２におけるＡ−Ａ線に沿って切断した断面図である。 鋼Ｉ桁による主桁を橋脚に架設した状態を示す概略の正面図である。 鋼Ｉ桁橋の支承部に疲労損傷によって亀裂が発生した状態を示す正面図である。 鋼Ｉ桁橋の概略構造を説明する斜視図で、一部を破断して示してある。 従来の橋梁の支承部の補修方法による補修・補強の状態を説明する図であり、(ａ)は正面図、(ｂ)は(ａ)におけるｂ−ｂ矢視図、(ｃ)は平面図である。

以下、図示した好ましい実施の形態に基づいて、この発明に係る橋梁の支承部の補修方法を具体的に説明する。

図５には鋼Ｉ桁橋の概略構造を示してあり、鋼Ｉ桁による主桁２が支承４に支持されて橋脚１に載置されている。主桁２の下フランジ2bの下面であって支承４を臨む部分にはソールプレート３が溶接されて固着されている。主桁２の上面には床版５が架設され、舗装６されて路面が形成されている。この路面を自動車が走行したり、主桁２に風圧が作用して繰り返し荷重を受けると疲労損傷が発生し、ソールプレート３のすみ肉溶接の溶接部Ｂに亀裂Ｃが発生する。この亀裂Ｃは、溶接ビードの方向その他の方向に伸長し、繰り返し荷重を受けて、図６に示すように、下フランジ2bからウェブ2cへ進展することになり、その進行を阻止して当該部分を補修し、補強する必要が生じる。

図１〜図４にこの発明に係る補修方法を実施する状況を示してある。溶接部に発生した前記亀裂Ｃを含む部分を切削して除去すると共に、下フランジ2bにフランジ部削溝11を形成して、該下フランジ2bの一部であって、ソールプレート３を臨む位置に開口を形成する。また、ウェブ2cに進展している亀裂Ｃを含む部分を除去してウェブ部削溝12を形成して、ウェブ2cの一部に開口を形成する。

次いで、前記下フンラジ2bの下面であって、前記フランジ部削溝11を臨む位置に、図１または図４に示すように、裏当て材13を当接させる。このとき、アルミニウム製の接着テープ14を用いて裏当て材13を下フランジ2bとソールプレート３とに適宜に固定することが好ましい。そして、図４に示すように、溶接棒15をウェブ2cの側から前記フランジ部削溝11に接近させて溶融させ、該フランジ部削溝11からソールプレート３と下フランジ2bとの隅部に溶加材を供給する。このとき、前記裏当て材13によって流下することが阻止されて、これらソールプレート３と下フランジ2bとをすみ肉溶接によって固着させて補修できる。さらに、溶融した溶加材をフランジ部削溝11に充填することで、該フランジ部削溝11を閉塞させる。

このとき、溶接棒15は前記ウェブ部削溝12を貫通させて作業を行うことによって、連続して溶接することができる。

前記裏当て材13は高熱にさらされて母材と共に溶融する材料であっても構わないが、セラミック等のように溶融することのない材料で形成すると、溶接部に置かれるビードを所望の状態にできるので好ましい。また、裏当て材13には円柱形のものを例示したが、三角柱その他の角柱等で、加工の容易な形状とすることが好ましい。

この発明に係る橋梁の支承部の補修方法によれば、既設の橋梁の支承部が疲労して損傷し、亀裂が発生した場合に、橋脚の上方から作業を行うことができるから、簡便に、かつ、迅速に補修を行えるので、橋梁の安全性の確保に寄与する。

１ 橋脚
２ 主桁
2a 上フランジ
2b 下フランジ
2c ウェブ
３ ソールプレート
４ 支承
５ 床版
11 フランジ部削溝
12 ウェブ部削溝
13 裏当て材
14 接着テープ
15 溶接棒
Ｂ ビード
Ｃ 亀裂

Claims (5)

1. 鋼Ｉ桁橋の下フランジに固着させたソールプレートの溶接部に亀裂が発生し、下フランジからウェブに進展した場合に、亀裂箇所を補修して下フランジとソールプレートとの固着状態を補修するための橋梁の支承部の補修方法において、
   亀裂が発生した溶接箇所を除去し、
   該溶接箇所が連繋している下フランジの一部であって、亀裂が進展した部分にフランジ部削溝を形成し、
   亀裂が進展したウェブの部分にウェブ部削溝を形成し、
   前記フランジ部削溝の前記ソールプレートの側に裏当て材を配し、
   前記ウェブの側から前記フランジ部削溝を通してソールプレートと下フランジとをすみ肉溶接すると共に、該フランジ部削溝を溶加材によって閉塞させることを特徴とする橋梁の支承部の補修方法。
2. 前記裏当て材をセラミック系材料を用いたことを特徴とする請求項１に記載の橋梁の支承部の補修方法。
3. 前記裏当て材を円柱としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の橋梁の支承部の補修方法。
4. 前記裏当て材を三角柱としたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の橋梁の支承部の補修方法。
5. 前記裏当て材を、接着テープを用いてソールプレートと下フランジとに固定することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の橋梁の支承部の補修方法。

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