JP6444912B2 - 鋼構造物の補強・補修構造および方法 - Google Patents

Description

本発明は、鋼橋などの鋼構造物において、主桁の上フランジ（以下、「主桁上フランジ」と略称する場合がある。）とウェブギャップ板あるいは垂直補剛材との接合部の補修などに好適に実施することができる鋼構造物の補強・補修構造および方法に関する。

鋼構造物である、たとえば鋼橋の主桁上フランジと横桁上フランジとの間のウェブギャップ部とも呼ばれる取合い部には、ウェブギャップ板が設けられている。主桁は、橋軸に平行に配設され、横桁は橋軸に垂直に配設される。ウェブギャップ板は、主桁上フランジと分配横桁の横桁上フランジとに溶接によって接合されている。

ウェブギャップ板と主桁上フランジとの溶接部、ウェブギャップ板と主桁ウェブとの溶接部、ウェブギャップ板と横桁の上フランジ（以下、「横桁上フランジ」と略称する場合がある。）との溶接部、およびウェブギャップ板の母材には、長年の繰返し荷重の作用によって、亀裂が発生する場合があり、これらの亀裂発生箇所に対して、適切な補強・補修が求められる。

このような亀裂発生箇所は、主桁と分配横桁あるいは対傾構とが交差する狭隘な場所であるため、従来では、亀裂発生箇所の補強・補修作業を行うために、主桁上フランジに支持されているコンクリート床版およびコンクリート床版上の舗装工を、できるだけ狭い範囲で撤去し、この撤去によって形成された開口から、亀裂発生箇所の補強・補修工事を行っている（たとえば、特許文献１参照）。

特開２０１１−２４２３６２号公報

上記の従来技術では、亀裂発生箇所の補強・補修作業を行うために、コンクリート床版および舗装などを撤去するので、補強・補修工事が完了した後に、撤去した部分を復旧する必要があるとともに、工事期間に通行を制限または停止しなければならないという問題がある。

本発明の目的は、亀裂発生箇所の補強・補修作業を、コンクリート床版および舗装などを撤去せず、通行を制限または停止せずに、簡便に行うことができる鋼構造物の補強・補修構造および方法を提供することである。

本発明は、
（ａ）鋼橋の橋床構造１は、
繰返し荷重が作用する第１部材２１と、
第１部材２１に接合部で接合されて第１部材２１を支持する第２部材１０とを有し、
（ｂ）第２部材１０の厚さ方向（図９の左右方向）の両側に設けられる一対の補強部材２６と、
押付け装置３０と、
固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａとを準備し、
（ｂ１）各補強部材２６は、
第１部材２１の第２部材１０に臨む面２７に配置される当接支持部２８と、
当接支持部２８に連なり、前記面２７から第２部材１０に沿って遠ざかる方向（図９の下方向）に、第２部材１０の途中（図９の上下方向の途中）まで延び、前記面２７から異なる距離に（図９の上下に）形成される第１挿通孔３９ｂ、および第２挿通孔３９ａ、３９ｃを有する取付け部２９とを有し、
第２挿通孔３９ａ、３９ｃには、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａが挿通可能であり、
（ｂ２）押付け装置３０は、
一対の細長い第１および第２連結部４１、４６と、
第２部材１０の厚さ方向の一方側（図７〜９の左方）で、第１連結部４１の一端部と第２連結部４６の一端部とにわたって延び、軸線まわりに回転駆動されて第１連結部４１の一端部と第２連結部４６の一端部とを相互に離間方向（図７〜９の上下方向）に変位駆動する第１ねじ棒４４ａと、
第２部材１０の厚さ方向の他方側（図７〜９の右方）で、第１連結部４１の他端部と第２連結部４６の他端部とにわたって延び、軸線まわりに回転駆動されて第１連結部４１の他端部と第２連結部４６の他端部とを相互に離間方向（図７〜９の上下方向）に変位駆動する第２ねじ棒４４ｂとを有し、
第１連結部４１は、第１挿通孔３９ｂに挿通可能であり、
（ｃ）第２部材１０に、
第１挿通孔３９ｂに対応する位置で、第１連結部４１が挿通可能な第３挿通孔３７ｂを形成し、
第２挿通孔３９ａ、３９ｃに対応する位置で、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａが挿通可能な第４挿通孔３７ａ、３７ｃを形成するとともに、
前記面２７から第２部材１０に沿って取付け部２９よりも遠ざかった（すなわち、図９の下方の）位置で、第２連結部４６が挿通可能な第５挿通孔３５を形成し、
前記面２７に補強部材２６の当接支持部２８が当接している状態では、補強部材２６の第１挿通孔３９ｂを規定する内周面の、第１部材２１の第２部材１０に臨む前記面２７に最も近い部分（図９の最上部）３９ｂ１は、第２部材１０の第３挿通孔３７ｂを規定する内周面の前記面２７に最も近い部分（図９の最上部）よりも、第１部材２１の第２部材１０に臨む前記面２７から遠ざかって（すなわち、図９の下方に）突出するように取り付けられ、
（ｄ）押付け装置３０の第１連結部４１を、第１挿通孔３７ｂおよび第３挿通孔３９ｂに挿通し、
第２連結部４６を、第５挿通孔３５に挿通し、
第１および第２ねじ棒４２ａ、４２ｂを前記回転駆動して、第１および第２連結部４１、４６を相互に離間方向（図９の上下方向）に変位駆動することによって、第２連結部４６を、第２部材１０の第５挿通孔３５を規定する内周面の前記面２７から最も遠い部分（図９の最下部）に支持して、第１連結部４１によって、取付け部２９の第１挿通孔３９ｂを規定する内周面の前記面２７に最も近い部分（図９の最上部）３９ｂ１を、前記面２７に向けて押して（図９では、押上げて）、第１部材２１の前記面２７に補強部材２６の当接支持部２８を押付けて当接させた状態とし、
（ｅ）前記面２７に当接支持部２８を押付けて当接させた状態で、第２挿通孔３９ａ、３９ｃと第４挿通孔３７ａ、３７ｃとに、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａを挿通して、第２部材１０に取付け部２９を固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修方法である。

本発明は、
第１部材２１は、主桁上フランジ２１であり、
第２部材１０は、主桁上フランジ２１と、主桁ウェブ２３と、主桁下フランジ２２とに取付けられる垂直補剛材１０であることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の補強・補修方法である。

本発明は、
（ａ）鋼橋の橋床構造は、
主桁上フランジ２１、主桁ウェブ２３、および横桁上フランジ３１にウェブギャップ板９が溶接によって接合されて構成され、
（ｂ）ウェブギャップ板９の厚さ方向の両側に設けられる一対の補強部材２６ａ、タッピングボルト５４、および固定部材１７、１７ａ、１８、１８ａを準備し、
（ｂ１）各補強部材２６ａは、
主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む下面２７に沿って配置され、タッピングボルト５４が挿通する遊通孔５１が形成される当接支持部２８ａ、および
当接支持部２８ａに連なり、ウェブギャップ板９に沿って配置され、固定部材１７、１７ａ、１８、１８ａが挿通可能な第１挿通孔３９ａ、３９ｂが形成される取付け部２９ａを備え、
当接支持部２８ａおよび取付け部２９ａが屈曲してＬ字状に形成され、
（ｂ２）タッピングボルト５４は、ボルト頭部、およびそのボルト頭部に連なるボルト軸部を有し、
（ｃ）ウェブギャップ板９に、第１挿通孔３９ａ、３９ｂに対応する位置で、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａが挿通可能な第２挿通孔３７ａ、３７ｂを形成し、
（ｄ）主桁上フランジ２１に、当接支持部２８ａの遊通孔５１に対応する位置で、タッピングボルト５４をねじ込むためのめねじ加工が施されていない下穴５０を形成し、
（ｅ）タッピングボルト５４のボルト軸部を、遊通孔５１を挿通して、下穴５０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、
タッピングボルト５４を締付けることによって、主桁上フランジ２１に補強部材２６ａの当接支持部２８ａがねじ接合され、これによって、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む面２７に押付けて当接させた状態とし、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジ２１の上面と面一（図１２、図１３）であり、
（ｆ）第１挿通孔３９ａ、３９ｂ、および第２挿通孔３７ａ、３７ｂに、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａを挿通して、ウェブギャップ板９に取付け部２９ａを固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修方法である。

また本発明は、
（ａ）鋼橋の橋床構造は、
主桁上フランジ２１、主桁ウェブ２３、および横桁上フランジ３１にウェブギャップ板９が溶接によって接合されて構成され、
（ｂ）ウェブギャップ板の厚さ方向の両側に設けられる一対の補強部材２６ａを有し、
（ｂ１）各補強部材２６ａは、
主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む下面２７に沿って配置され、タッピングボルト５４が挿通する遊通孔５１が形成される当接支持部２８ａ、および
当接支持部２８ａに連なり、ウェブギャップ板９に沿って配置され、固定部材１７、１７ａ、１８、１８ａが挿通可能な第１挿通孔３９ａ、３９ｂが形成される取付け部２９ａを備え、
当接支持部２８ａおよび取付け部２９ａが屈曲してＬ字状に形成され、
（ｂ２）タッピングボルト５４は、ボルト頭部、およびそのボルト頭部に連なるボルト軸部を有し、
（ｃ）ウェブギャップ板９に、第１挿通孔３９ａ、３９ｂに対応する位置で、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａが挿通可能な第２挿通孔３７ａ、３７ｂが形成され、
（ｄ）主桁上フランジ２１に、当接支持部２８ａの遊通孔５１に対応する位置で、タッピングボルト５４をねじ込むためのめねじ加工が施されていない下穴５１が形成され、
タッピングボルト５４のボルト軸部を、遊通孔５１に挿入して、下穴５０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、
タッピングボルト５４を締付けることによって、主桁上フランジ２１に補強部材２６ａの当接支持部２８ａがねじ接合され、これによって、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む面２７に押付けて当接させた状態とし、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジ２１の上面と面一（図１２、図１３）であり、
（ｅ）第１挿通孔３９ａ、３９ｂ、および第２挿通孔３７ａ、３７ｂに、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａを挿通して、ウェブギャップ板９に取付け部２９ａを固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修構造である。

本発明の鋼構造物の補強・補修方法によれば、一対の補強部材２６は、たとえば主桁上フランジ２１である第１部材の、たとえば垂直補剛材１０である第２部材に臨む面２７に配置される当接支持部２８と、当接支持部２８に連なり、第２部材に沿って延びる取付け部２９とを有する。この補強部材は、固定部材１７、１７ａ、１９、１９ａによって、当接支持部が第１部材の第２部材に臨む面２７に押付けられて当接し、この状態で、取付け部２９が第２部材に固定され、第１部材と第２部材との接合部に作用する繰返し荷重の少なくとも一部を補強部材が負荷するように構成されるので、補強部材を第１部材および第２部材に固定部材を用いて容易に取付け、接合部の亀裂の進展を防ぎ、亀裂発生箇所を補強および補修することができる。

このような補強部材の取付け作業は、押付け装置３０によって、補強部材の当接支持部を第１部材の前記面２７に押付けて当接させた状態とし、取付け部を固定部材によって第２部材に固定すればよいので、第１部材および第２部材に対して補強部材を取付ける側から行なうことができ、前記従来技術のように、第１部材を主桁上フランジとし、第２部材を垂直補剛材やウェブギャップ板としたとき、コンクリート床版などの床組や舗装を撤去する必要がなく、床組の下方の空間で補強部材の取付け作業を行なうことができる。したがって、亀裂発生箇所の補強・補修作業を、車両や歩行者の通行を制限または停止せずに、実施することができる。

また本発明によれば、補強部材２６ａは、当接支持部２８ａと取付け部２９ａとが屈曲してＬ字状に連なった構成であり、当接支持部２８ａには遊通孔５１が穿設され、主桁上フランジ２１である第１部材には下穴５０が形成されるので、遊通孔５１が下穴５０上に配置されるように、補強部材２６ａを主桁上フランジ２１である第１部材に位置決めした状態で、タッピングボルト５４のボルト軸部を遊通孔５１に挿入して、下穴５０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、タッピングボルト５４を締付けることによって、主桁上フランジ２１である第１部材に補強部材２６ａの当接支持部２８ａがねじ接合される。これによって、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１である第１部材の、ウエブギャップ板９である第２部材に臨む面２７に押付けて当接させた状態とすることができ、図１２、図１３に明らかに示されるとおり、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジ２１の上面と面一であり、補強部材２６ａの主桁上フランジ２１である第１部材への取付け作業を簡素化および容易化し、取付け作業の効率を向上することができる。

本発明の一実地形態の鋼構造物の補強・補修構造を示す斜視図である。 鋼桁橋の橋床構造１の一部の斜視図である。 主桁上フランジ２１付近を橋軸Ｌ１方向に見た拡大断面図である。 垂直補剛材１０付近の拡大斜視図である。 垂直補剛材１０の上端部と主桁上フランジ２１との接合部に疲労亀裂が発生した場合の補強・補修手順を示すフローチャートである。 補強部材２６が垂直補剛材１０の上端部に取付けられた状態を示す断面図である。 押付け装置３０を垂直補剛材１０に取付けた状態を示す断面図である。 押付け装置３０の拡大断面図である。 垂直補剛材１０およびガセット２０に形成された既存のボルト挿通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ；３８ａ，３８ｂ，３８ｃ付近の拡大断面図である。 垂直補剛材１０付近の一部の断面図である。 垂直補剛材１０付近の一部の斜視図である。 本発明の他の実施形態の鋼構造物の補強・補修構造を示す断面図である。 図１２の右側から見た断面図である。 ウェブギャップ板９の上端部に疲労亀裂が発生した場合の補強・補修手順を示すフローチャートである。 ウェブギャップ部付近の一部の断面図である。 ウェブギャップ部付近の一部の斜視図である。

図１は本発明の一実地形態の鋼構造物の補強・補修構造を示す斜視図であり、図２は鋼桁橋の橋床構造１の一部の斜視図である。図１は、図２のセクションＩを拡大して示し、図２は図解を容易にするため、部分的に切欠いて示されている。本実施形態の鋼構造物の補強・補修構造は、本発明の構造物の補強・補修方法を実施することによって構築されるものとして、以下に説明する。鋼構造物である鋼桁橋の橋床構造１は、橋軸Ｌ１方向に延びる複数の主桁２と、各主桁２に垂直に延び、橋軸Ｌ１方向に互いに間隔をあけて配設される複数の分配横桁（以下、「横桁」と略記する）３と、各横桁３間に橋軸Ｌ１方向に互いに間隔をあけて配設される複数の対傾構４とを有する。各主桁２上には、コンクリート床版５が敷設され、コンクリート床版５の上方に臨む表面には、防水シート６が敷設され、防水シート６上にはアスファルトなどによって舗装７が敷設される。

主桁２は、第１部材としての主桁上フランジ２１と、主桁下フランジ２２と、主桁上フランジ２１および主桁下フランジ２２を連結する主桁ウェブ２３とを有する。主桁２は、たとえば断面がＩ字状の構造用鋼材から成る。横桁３は、横桁上フランジ３１と、横桁下フランジ３２と、横桁上フランジ３１および横桁下フランジ３２を連結する横桁ウェブ３３とを有する。横桁３は、前述の主桁２と同様な、断面Ｉ字状の構造用鋼材から成る。

主桁上フランジ２１と横桁上フランジ３１との間には、第２部材としてのウェブギャップ板９が設けられ、主桁上フランジ２１と主桁下フランジ２２との間には、第２部材としての垂直補剛材１０が設けられる。ウェブギャップ板９の上端部と主桁上フランジ２１とは、溶接金属から成るビード１１を形成する溶接によって接合され、ウェブギャップ板９の下端部と横桁上フランジ３１とはビード１２を形成する溶接によって接合され、ウェブギャップ板９の一側端部と主桁ウェブ２３とはビード１３を形成する溶接によって接合される。

図３は、主桁上フランジ２１付近を橋軸Ｌ１方向に見た拡大断面図であり、図４は垂直補剛材１０付近の拡大斜視図である。垂直補剛材１０の上端部と主桁上フランジ２１とは、溶接金属から成るビード１４を形成する溶接によって接合され、垂直補剛材１０の下端部と主桁下フランジ２２とは、ビード１５を形成する溶接によって接合され、垂直補剛材１０の一側端部と主桁ウェブ２３とは、ビード１６を形成する溶接によって接合される。

垂直補剛材１０の上端部には、固定部材としての第１〜第３ボルト１７〜１９および第１〜第３ボルト１７〜１９に螺着される第１〜第３ナット１７ａ〜１９ａによって、ガセット２０が固定され、ガセット２０には対傾構２５が溶接によって接合される。第１〜第３ボルト１７〜１９は高張力ボルトが用いられ、第１〜第３ナット１７ａ〜１９ａは高張力ナットが用いられる。

図５は、垂直補剛材１０の上端部と主桁上フランジ２１との接合部に疲労亀裂が発生した場合の補強・補修手順を示すフローチャートであり、図６は補強部材２６が垂直補剛材１０の上端部に取付けられた状態を示す断面図である。まず、ステップｓ０で補強・補修作業が開始され、１つの補強箇所に２枚の補強部材２６が用いられ、補強箇所数分の補強部材２６が準備される。補強部材２６は、第１部材である主桁上フランジ２１の、第２部材である主桁ウェブ２３に臨む面である下面２７に当接させた状態で配置される当接支持部２８と、当接支持部２８に連なり、主桁ウェブ２３に沿って延びる取付け部２９とを有する。本実施形態において、補強部材２６は、図６の紙面に垂直な方向である正面視において、台形状の構造用鋼板から成り、斜辺を上方にして、先端部が主桁ウェブ２３から離れた側に配設される。このような先端部およびその近傍によって、上記の当接支持部２８が構成される。主桁ウェブ２３およびガセット２０に両側には、フィラープレート３６を介して補強部材２６がそれぞれ配設され、第１〜第３ボルト１７〜１９に第１〜第３ナット１７ａ〜１９ａを螺着して締付けることによって、各補強部材２６の取付け部２９間で、主桁ウェブ２３、ガセット２０および各フィラープレート３６が摩擦接合される。

このような補強部材２６がステップｓ０で準備されると、ステップｓ１で垂直補剛材１０に、後述の図７および図８に示す押付け装置３０を取付けるための第５挿通孔である下穴３５を穿設する。下穴３５が形成されると、ステップｓ２へ移り、垂直補剛材１０とガセット２０とを固定している既存のボルトを取外す。

図７は、押付け装置３０を垂直補剛材１０に取付けた状態を示す断面図であり、図８は押付け装置３０の拡大断面図である。図９は、垂直補剛材１０およびガセット２０に形成された既存のボルト挿通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ；３８ａ，３８ｂ，３８ｃ付近の拡大断面図である。垂直補剛材１０およびガセット２０には、３本の既存ボルトのボルト軸部が挿通するボルト挿通孔３７ａ、３７ｂ、３７ｃ；３８ａ，３８ｂ，３８ｃが形成される。垂直補剛材１０のボルト挿通孔３７ａ〜３７ｃのうち、ボルト挿通孔３７ｂを第３挿通孔とし、ボルト挿通孔３７ａ、３９ｃを第４挿通孔とする。これらの既存のボルト挿通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ；３８ａ，３８ｂ，３８ｃの内径Ｄ１は、たとえばφ２４．５ｍｍである。

次にステップｓ３で、補強部材２６およびフィラープレート３６を上段の第１ボルト１７およびナット１７ａ、下段の第３ボルト１９およびナット１９ａによって、垂直補剛材１０およびガセット２０に取付け、仮固定する。

補強部材２６およびフィラープレート３６には、上記既存のボルト挿通孔３７ａ，３７ｂ，３７ｃ；３８ａ，３８ｂ，３８ｃに対応した同一の間隔で、第１〜第３ボルト１７〜１９のボルト軸部が挿通するボルト挿通孔３９ａ〜３９ｃ，４０ａ〜４０ｃがそれぞれ形成される。補強部材２６の取付け部２９のボルト挿通孔３９ａ〜３９ｃのうち、ボルト挿通孔３９ｂを第１挿通孔とし、ボルト挿通孔３９ａ、３９ｃを第２挿通孔とする。これらのボルト挿通孔３９ａ〜３９ｃの内径Ｄ２は、既存のボルト挿通孔３７ａ〜３７ｃ，３８ａ〜３８ｃの内径Ｄ１よりも大きい値、たとえばＳ２＝２６．５ｍｍに選ばれる。また、フィラープレート３６のボルト挿通孔４０ａ〜４０ｃの内径Ｄ３は、既存のボルト挿通孔３７ａ〜３７ｃ，３８ａ〜３８ｃの内径Ｄ１と同一（Ｄ３＝Ｄ１）に選ばれる。

補強部材２６は、フィラープレート３６とともに垂直補剛材１０およびガセット２０に、これらを挟持するように装着された状態では、ボルト挿通孔３９ａ〜３９ｃを規定する内周面の最上部３９ａ１〜３９ｃ１が、垂直補剛材１０のボルト挿通孔３７ａ〜３７ｃを規定する内周面の最上部およびガセット２０のボルト挿通孔３８ａ〜３８ｃを規定する内周面の最上部およびフィラープレート３６のボルト挿通孔４０ａ〜４０ｃを規定する内周面の最上部よりも下方に突出するように取付けられる。

ステップｓ４に移り、補強部材２６が上段および下段のボルト１７，１９およびナット１７ａ，１９ａによって垂直補剛材１０およびガセット２０に取付けられた状態で、中段のボルト挿通孔３７ｂ，３８ｂ，３９ｂ，４０ｂおよび下穴３５を利用して、押付け装置３０が取付けられる。

前述のとおり、前記下面２７に補強部材２６の当接支持部２８が当接している状態では、補強部材２６のボルト挿通孔３９ｂを規定する内周面の前記面２７に最も近い部分である図９の最上部３９ｂ１は、垂直補剛材１０のボルト挿通孔３７ｂを規定する内周面の前記面２７に最も近い部分である図９の最上部よりも、前記面２７から遠ざかって（すなわち、図９の下方に）突出している。
押付け装置３０は、細長い第１連結部としての連結ボルト４１の外ねじが刻設された軸線方向両端部に幅調整用保持体４２ａ，４２ｂが装着され、各一対のナット４３ａ，４３ｂによって固定して位置決めされる。各幅調整用保持体４２ａ，４２ｂには、ねじ棒４４ａ，４４ｂの軸線方向一端部のそれぞれが回転自在に保持される。ねじ棒４４ａ，４４ｂには、可動部材４５ａ，４５ｂが螺着され、各可動部材４５ａ，４５ｂには、連結ボルト４１と対を成す細長い第２連結部としてのもう１つの連結ボルト４６の軸線方向両端部が螺着され、互いに連結される。各ねじ棒４４ａ，４４ｂの軸線方向他端部には、一直径線方向に貫通した貫通孔４７ａ，４７ｂが形成され、これらの貫通孔４７ａ，４７ｂにレバーなどの操作工具を挿入して回転操作することによって、各可動部材４５ａ，４５ｂはねじ棒４４ａ，４４ｂの軸線方向に移動し、下段の連結ボルト４６が垂直補剛材１０の下穴３５を挿通して該下穴３５を規定する内周面の前記面２７から最も遠い部分である最下部に支持された状態で、上段の連結ボルト４１によって各補強部材２６の第１挿通孔としてのボルト挿通孔３９ｂを規定する内周面の前記面２７に最も近い部分である最上部３９ｂ１を押上げる。ステップｓ５で、各補強部材２６の上端部である当接支持部２８を主桁上フランジ２１の下面２７に向けて押して当接させて押上げ状態にして、垂直補剛材１０が主桁上フランジ２１から下方へ離反する方向へ反力を与え、これによって垂直補剛材１０にプレストレスを付与する。

その後、ステップｓ６で、上段および下段の第１、第３ボルト１７，１９およびナット１７ａ，１９ａを本締めし、ステップｓ７で押付け装置３０を取外し、ステップｓ８で中段の第２ボルト１８およびナット１８ａを取付けて本締めする。

このようにして図１０の断面図および図１１の斜視図に示されるように、垂直補剛材１０と主桁上フランジ２１ととの交差部付近の溶接部から発生した亀裂４８，４９の進展を抑えるように、垂直補剛材１０にプレストレスを付与し、ステップｓ９で補強・補修作業が終了する。このような補強・補修方法を実施することによって、本発明に従う鋼構造体の補強・補修構造が実現されて、垂直補剛材１０に付与されたプレストレスと上載荷重による応力とが相殺し、亀裂４８，４９が発生している部位の応力を低減し、亀裂４８，４９の進展を阻止するとともに、新たな亀裂の発生を防止し、亀裂４８，４９が発生した部位およびその近傍を補強することができる。

図１２は、本発明の他の実施形態の鋼構造物の補強・補修構造を示す断面図であり、図１３は図１２の右側から見た断面図である。本実施形態では、ウェブギャップ板９の補強・補修構造および方法について説明する。なお、前述の実施形態と対応する部分には、同一の参照符を付す。

本実施形態の補強部材２６ａは、主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む下面２７に配置される当接支持部２８ａと、当接支持部２８ａに連なり、ウェブギャップ板９に沿って延びる取付け部２９ａとを有する。補強部材２６ａの取付け部２９ａは、当接支持部２８ａに連なり、ウェブギャップ板９に沿って配置され、第１挿通孔としてのボルト挿通孔３９ａ、３９ｂを有する。ウェブギャップ板９は、ボルト挿通孔３９ａ、３９ｂに対応する位置で、第２挿通孔としてのボルト挿通孔３７ａ、３７ｂを有する。
この補強部材２６ａは、断面がＬ字状の山型鋼から成る短尺材であり、固定部材としての第１および第２ボルト１７、１８、ナット１７ａ、１８ａによって、当接支持部２８ａが主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む下面２７にタッピングボルト５４で押付けられて当接し、この状態で、取付け部２９ａがウェブギャップ板９に摩擦接合によって固定され、主桁上フランジ２１とウェブギャップ板９との接合部に作用する繰返し荷重の少なくとも一部を補強部材２６ａが負荷するように構成される。これによって、補強部材２６ａを主桁上フランジ２１およびウェブギャップ板９にボルト１７、１８、ナット１７ａ、１８ａを用いて容易に取付け、接合部の亀裂の進展を防ぎ、亀裂発生箇所を補強および補修することができる。
タッピングボルト５４のボルト軸部を、遊通孔５１を挿通して、下穴５０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、タッピングボルト５４を締付けることによって、主桁上フランジ２１に補強部材２６ａの当接支持部２８ａがねじ接合され、これによって、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１のウェブギャップ板９に臨む面２７に押付けて当接させた状態とし、図１２、図１３に明らかに示されるとおり、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジ２１の上面と面一である。

このような補強部材２６ａの取付け作業は、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１の前記下面２７に押付けて当接させた状態とし、取付け部２９ａをボルト１７，１８によってウェブギャップ板９に固定すればよいので、主桁上フランジ２１および垂直補剛材１０に対して補強部材２６を取付ける側から行うことができ、前記従来技術のように、コンクリート床版などの床組や舗装を撤去する必要がなく、床組の下方の空間で補強部材２６ａの取付け作業を行うことができる。したがって、亀裂発生箇所の補強・補修作業を、車両や歩行者の通行を制限または停止せずに、実施することができる。

また、補強部材２６ａは、当接支持部２８ａと取付け部２９ａとが屈曲してＬ字状に連なった構成であり、当接支持部２８ａには遊通孔である下穴５１が穿設され、主桁上フランジ２１には下穴５１よりも小径の下穴５０が形成されるので、主桁上フランジ２１の下穴５０が当接支持部２８ａの下穴５１上に配置されるように、補強部材２６ａを主桁上フランジ２１に位置決めし、タッピングボルト５４のボルト軸部を下穴５１に挿入して、タッピングボルト５４を下穴５０にねじ込んで自らねじ切りをしつつ進んで締付けることによって、主桁上フランジ２１に補強部材２６ａの当接支持部２８ａが支圧接合され、その後、取付け部２９ａをボルト１７，１８によってフィラープレート３６を介してウェブギャップ板９に摩擦接合させる。これによって、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１の下面２７に押付けて当接させた状態とし、前述の実施形態と同様に、当接支持部２８ａをタッピングボルト５４を締め込むことによって、ウェブギャップ板９にプレストレスを付与することができ、補強部材２６ａの主桁上フランジ２１への取付け作業を簡素化および容易化し、取付け作業の効率を向上することができる。

上記のタッピングボルトとしては、スレッドローリングスクリュ（略称；ＴＲＳ（登録商標））を好適に用いることができる。このスレッドローリングスクリュは、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、自らねじを切りつつ進み、めねじを母材の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、また、自らねじを切りつつ進み、めねじを母材の弾性変形によって、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。

また、ウェブギャップ板９と補強部材２６の取付け部２９ａとをリベット接合するように構成されてもよい。この場合においても、当接支持部２８ａが主桁上フランジ２１の下面２７に押付けられて当接した補強部材２６ａの取付け部２９ａを、ウェブギャップ板０に容易にかつ迅速に接合することができ、補強部材２６ａのウェブギャップ板９への取付け作業の効率を向上することができる。

このような補強部材２６ａの取付け作業は、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１の下面２７に押付けて当接させた状態とし、取付け部２９ａをボルト１７，１８によってウェブギャップ板９に固定すればよいので、主桁上フランジ２１およびウェブギャップ板９に対して補強部材２６ａを取付ける側から作業を行うことができ、前記従来技術のように、コンクリート床版などの床組や舗装を撤去する必要がなく、床組の下方の空間で補強部材２６ａの取付け作業を行うことができる。したがって、亀裂発生箇所の補強・補修作業を、車両や歩行者の通行を制限または停止せずに、実施することができる。

図１４は、ウェブギャップ板９の上端部に疲労亀裂が発生した場合の補強・補修手順を示すフローチャートである。ステップｓ２０で、ウェブギャップ板９の接合部に生じた亀裂発生箇所の補強・補修作業が開始され、ステップｓ２１で、既存の上段および中段のボルト１７，１８およびナット１７ａ，１８ａが取外される。

ステップｓ２２に移り、主桁上フランジ２１および補強部材２６ａの当接支持部２８ａに下穴５０，５１を形成し、ステップｓ２３で、補強部材２６ａを、フィラープレート３６とともにウェブギャップ板９に、上段および中段の第１、第２ボルト１７，１８およびナット１７ａ，１８ｂによって仮固定する。

次にステップｓ２４に移り、タッピングボルト５４を締込み、補強部材２６ａの当接支持部２８ａを主桁上フランジ２１に固定する。次にステップｓ２５で、上段および中段の第１，第２ボルト１７，１８およびナット１７ａ，１８ａを本締めする。

このようにして図１５の断面図および図１６の斜視図に示されるように、ウェブギャップ板９の主桁上フランジ２１との接合部および主桁ウェブ２３との接合部の交差部分付近から発生した亀裂５２，５３の進展を抑えるように、ウェブギャップ板９にプレストレスを付与し、ステップｓ２６で補強・補修作業が終了する。

また本実施形態によれば、鋼橋の主桁上フランジ２１とウェブギャップ板９とに補強部材２６ａが接合され、これによってウェブギャップ板９にプレストレスが付与されるので、ウェブギャップ板９に付与されたプレストレスと上載荷重による応力とが相殺し、亀裂５２，５３が発生している部位の応力を低減し、亀裂５２，５３の進展を阻止するとともに、新たな亀裂の発生を防止し、亀裂５２，５３が発生した部位およびその近傍を、補強および補修することができる。
本発明は、次の実施の形態が可能である。
（１）鋼構造物の補強・補修構造は、（ａ）繰返し荷重が作用する第１部材と、（ｂ）第１部材に接合部で接合されて第１部材を支持する第２部材と（ｃ）補強部材であって、第１部材の第２部材に臨む面に配置される当接支持部と、当接支持部に連なり、第２部材に沿って延びる取付け部とを有する補強部材と、（ｄ）当接支持部を第１部材の前記面に押付けて当接した状態を保ったままで、第２部材に補強部材の取付け部を固定し、これによって、前記接合部に作用する繰返し荷重の少なくとも一部を補強部材で受ける固定部材とを含むことを特徴とする鋼構造物の補強・補修構造である。
（２）本発明補強部材は、当接支持部と取付け部とが屈曲して連なって構成され、ボルト頭部とそのボルト頭部に連なるボルト軸部とを有するタッピングボルトを有し、このタッピングボルトは、ボルト軸部が補強部材の当接支持部に穿設された遊通孔を挿通して第１部材の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、第１部材と当接支持部とを締付けて当接してねじ接合する。
（３）補強部材は、当接支持部と第２部材とが屈曲して連なって構成され、ボルト頭部とそのボルト頭部に連なるボルト軸部とを有するボルトを有し、このボルトは、ボルト軸部が補強部材の当接支持部に穿設された遊通孔を挿通して第１部材のめねじ加工が施されているねじ孔に螺合して、第１部材と当接支持部とを締付けて当接してねじ接合する。
（４）固定部材は、第２部材と取付け部とをボルト接合またはリベット接合によって、固定する。
（５）鋼構造物は、鋼橋であり、第１部材は、主桁上フランジであり、第２部材は、主桁上フランジと、主桁ウェブと、横桁上フランジとに取付けられるウェブギャップ板である。
（６）鋼構造物は、鋼橋であり、第１部材は、主桁上フランジであり、第２部材は、主桁上フランジと、主桁ウェブと、主桁下フランジとに取付けられる垂直補剛材である。
（７）垂直補剛材には、ガセットを介して対傾構が接合される。
（８）鋼構造物の補強・補修方法は、繰返し荷重が作用する第１部材と、第１部材に接合部で接合されて第１部材を支持する第２部材とを有する鋼構造物の補強・補修方法において、（ａ）補強部材を準備する準備ステップであって、補強部材は、第１部材の第２部材に臨む面に配置される当接支持部と、当接支持部に連なり、第２部材に沿って延びる取付け部とを有する、補強部材の準備ステップと、（ｂ）当接支持部を、第１部材の前記面に押付けて当接する押付けステップと、（ｃ）押付けステップの押付けて当接した状態を保ったままで、第２部材に補強部材の取付け部を固定し、これによって、前記接合部に作用する繰返し荷重の少なくとも一部を補強部材で受ける固定ステップとを含むことを特徴とする鋼構造物の補強・補修方法である。
（９）補強部材は、当接支持部と取付け部とが屈曲して連なって構成され、ボルト頭部とそのボルト頭部に連なるボルト軸部とを有するタッピングボルトを準備するタッピングボルトの準備ステップを含み、押付けステップでは、タッピングボルトのボルト軸部が補強部材の当接支持部に穿設された遊通孔を挿通して第１部材の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、第１部材と当接支持部とを締付けて当接してねじ接合する。
（１０）補強部材は、当接支持部と取付け部とが屈曲して連なって構成され、ボルト頭部とそのボルト頭部に連なるボルト軸部とを有するボルトを準備するボルトの準備ステップを含み、押付けステップでは、ボルト軸部が補強部材の当接支持部に穿設された遊通孔を挿通して第１部材のめねじ加工が施されているねじ孔に螺合して、第１部材と当接支持部とを締付けて当接してねじ接合する。
（１１）当接支持部を、第１部材の前記面に押付けて当接し、その反力を第２部材で受ける押付け装置を準備する押付け装置の準備ステップを含み、
押付けステップでは、押付け装置によって、当接支持部を、第１部材の前記面に押付けて当接する。
（１２）補強部材は、当接支持部と第２部材とが屈曲して連なった構成であり、当接支持部には遊通孔が穿設され、第１部材にはねじ孔が形成されるので、遊通孔がねじ孔上に配置されるように、補強部材を第１部材に位置決めした状態で、ボルトのボルト軸部を遊通孔に挿入してボルトを締付けることによって、第１部材に補強部材の当接支持部がねじ接合される。これによって、補強部材の当接支持部を第１部材の第２部材に臨む面に押付けて当接させた状態とすることができ、補強部材の第１部材への取付け作業を簡素化および容易化し、取付け作業の効率を向上することができる。
（１３）固定部材は、第２部材と補強部材の取付け部とをボルト接合またはリベット接合するように構成されるので、当接支持部が第１部材の第２部材に臨む面に押付けられて当接した補強部材の取付け部を、第２部材に容易にかつ迅速に接合することができ、補強部材の第２部材への取付け作業の効率を向上することができる。
（１４）鋼橋の主桁上フランジとウェブギャップ板とに補強部材が接合されるので、主桁上フランジとウェブギャップ板との接合部を、補強および補修することができる。
（１５）鋼橋の主桁上フランジと垂直補剛材とに補強部材が接合されるので、主桁上フランジと垂直補剛材との接合部を、補強および補修することができる。
（１６）垂直補剛材にガセットを介して対傾構が接合されるので、主桁上フランジから垂直補剛材やウェブギャップ板に作用する荷重の少なくとも一部をも、補強部材によって負荷することができ、これによって確実な荷重分配を行ない、過大な応力の発生を防止することができる。
（１７）鋼構造物の補強・補修方法によれば、準備ステップで、第１部材の第２部材に臨む面に配置される当接支持部と、当接支持部に連なり、第２部材に沿って延びる取付け部とを有する補強部材が準備される。準備された補強部材は、押付けステップにおいて、当接支持部が第１部材の第２部材に臨む面に押付けられて当接し、次の固定ステップに移ると、当接支持部が第１部材の前記面に押付けられて当接した状態を保ったままで、取付け部が第２部材に固定され、第１部材と第２部材との接合部に作用する繰返し荷重の少なくとも一部が負荷されるように、第１部材および第２部材に補強部材が取付けられ、接合部の亀裂の進展を防ぎ、亀裂発生箇所を補強および補修することができる。
（１８）補強部材の取付け作業は、補強部材の当接支持部を第１部材の前記面に押付けて当接させた状態とし、取付け部を固定部材によって第２部材に固定すればよいので、第１部材および第２部材に対して補強部材を取付ける側から行うことができ、前記従来技術のように、第１部材を主桁とし、第２部材を垂直補剛材やウェブギャップ板としたとき、コンクリート床版などの床組や舗装を撤去する必要がなく、床組の下方の空間で補強部材の取付け作業を行うことができる。したがって、亀裂発生箇所の補強・補修作業を、車両や歩行者の通行を制限または停止せずに、実施することができる。
（１９）準備ステップにおいて、タッピングボルトが準備され、押付けステップにおいて、遊通孔が下穴上に配置されるように、補強部材を第１部材に位置決めした状態で、タッピングボルトのボルト軸部を遊通孔に挿入して、タッピングボルトを締付けることによって、第１部材に補強部材の当接支持部がねじ接合される。これによって、補強部材の当接支持部を第１部材の第２部材に臨む面に押付けて当接させた状態とすることができ、補強部材の第１部材への取付け作業を簡素化および容易化し、取付け作業の効率を向上することができる。
（２０）準備ステップにおいて、ボルトが準備され、押付けステップにおいて、遊通孔がねじ孔上に配置されるように、補強部材を第１部材に位置決めした状態で、ボルトのボルト軸部を遊通孔に挿入してボルトを締付けることによって、第１部材に補強部材の当接支持部がねじ接合される。これによって、補強部材の当接支持部を第１部材の第２部材に臨む面に押付けて当接させた状態とすることができ、補強部材の第１部材への取付け作業を簡素化および容易化し、取付け作業の効率を向上することができる。
（２１）準備ステップにおいて、押付け装置が準備され、押付けステップにおいて、当接支持部が第１部材の第２部材に臨む面に押付けられて当接した補強部材の取付け部を、第２部材に容易にかつ迅速に接合することができ、補強部材の第２部材への取付け作業の効率を向上することができる。

１ 橋床構造
２ 主桁
３ 横桁
４ 対傾構
５ コンクリート床版
９ ウェブギャップ板
１０ 垂直補剛材
１７ 第１ボルト
１７ａ，１７ｂ ナット
１８ 第２ボルト
１９ 第３ボルト
２０ ガセット
２１ 主桁上フランジ
２２ 主桁下フランジ
２３ 主桁ウェブ
２５ 対傾構
２６，２６ａ 補強部材
２７ 下面
２８，２８ａ 当接支持部
２９，２９ａ 取付け部
３０ 押付け装置
３１ 横桁上フランジ
３５，５０，５１ 下穴
３６ フィラープレート

Claims (4)

1. （ａ）鋼橋の橋床構造は、
   繰返し荷重が作用する第１部材と、
   第１部材に接合部で接合されて第１部材を支持する第２部材とを有し、
   （ｂ）第２部材の厚さ方向の両側に設けられる一対の補強部材と、
   押付け装置と、
   固定部材とを準備し、
   （ｂ１）各補強部材は、
   第１部材の第２部材に臨む面に配置される当接支持部と、
   当接支持部に連なり、前記面から第２部材に沿って遠ざかる方向に、第２部材の途中まで延び、前記面から異なる距離に形成される第１挿通孔、および第２挿通孔を有する取付け部とを有し、
   第２挿通孔には、固定部材が挿通可能であり、
   （ｂ２）押付け装置は、
   一対の細長い第１および第２連結部と、
   第２部材の厚さ方向の一方側で、第１連結部の一端部と第２連結部の一端部とにわたって延び、軸線まわりに回転駆動されて第１連結部の一端部と第２連結部の一端部とを相互に離間方向に変位駆動する第１ねじ棒と、
   第２部材の厚さ方向の他方側で、第１連結部の他端部と第２連結部の他端部とにわたって延び、軸線まわりに回転駆動されて第１連結部の他端部と第２連結部の他端部とを相互に離間方向に変位駆動する第２ねじ棒とを有し、
   第１連結部は、第１挿通孔に挿通可能であり、
   （ｃ）第２部材に、
   第１挿通孔に対応する位置で、第１連結部が挿通可能な第３挿通孔を形成し、
   第２挿通孔に対応する位置で、固定部材が挿通可能な第４挿通孔を形成するとともに、
   前記面から第２部材に沿って取付け部よりも遠ざかった位置で、第２連結部が挿通可能な第５挿通孔を形成し、
   前記面に補強部材の当接支持部が当接している状態では、補強部材の第１挿通孔を規定する内周面の、第１部材の第２部材に臨む前記面に最も近い部分は、第２部材の第３挿通孔を規定する内周面の前記面に最も近い部分よりも、第１部材の第２部材に臨む前記面から遠ざかって突出するように取り付けられ、
   （ｄ）押付け装置の第１連結部を、第１挿通孔および第３挿通孔に挿通し、
   第２連結部を、第５挿通孔に挿通し、
   第１および第２ねじ棒を前記回転駆動して、第１および第２連結部を相互に離間方向に変位駆動することによって、第２連結部を、第２部材の第５挿通孔を規定する内周面の前記面から最も遠い部分に支持して、第１連結部によって、取付け部の第１挿通孔を規定する内周面の前記面に最も近い部分を、前記面に向けて押して、第１部材の前記面に補強部材の当接支持部を押付けて当接させた状態とし、
   （ｅ）前記面に当接支持部を押付けて当接させた状態で、第２挿通孔と第４挿通孔とに、固定部材を挿通して、第２部材に取付け部を固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修方法。
2. 第１部材は、主桁上フランジであり、
   第２部材は、主桁上フランジと、主桁ウェブと、主桁下フランジとに取付けられる垂直補剛材であることを特徴とする請求項１に記載の鋼構造物の補強・補修方法。
3. （ａ）鋼橋の橋床構造は、
   主桁上フランジ、主桁ウェブ、および横桁上フランジにウェブギャップ板が溶接によって接合されて構成され、
   （ｂ）ウェブギャップ板の厚さ方向の両側に設けられる一対の補強部材、タッピングボルト、および固定部材を準備し、
   （ｂ１）各補強部材は、
   主桁上フランジのウェブギャップ板に臨む下面に沿って配置され、タッピングボルトが挿通する遊通孔が形成される当接支持部、および
   当接支持部に連なり、ウェブギャップ板に沿って配置され、固定部材が挿通可能な第１挿通孔が形成される取付け部を備え、
   当接支持部および取付け部が屈曲してＬ字状に形成され、
   （ｂ２）タッピングボルトは、ボルト頭部、およびそのボルト頭部に連なるボルト軸部を有し、
   （ｃ）ウェブギャップ板に、第１挿通孔に対応する位置で、固定部材が挿通可能な第２挿通孔を形成し、
   （ｄ）主桁上フランジに、当接支持部の遊通孔に対応する位置で、タッピングボルトをねじ込むためのめねじ加工が施されていない下穴を形成し、
   （ｅ）タッピングボルトのボルト軸部を、遊通孔を挿通して、下穴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、
   タッピングボルトを締付けることによって、主桁上フランジに補強部材の当接支持部がねじ接合され、これによって、補強部材の当接支持部を主桁上フランジのウェブギャップ板に臨む面に押付けて当接させた状態とし、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジの上面と面一であり、
   （ｆ）第１挿通孔、および第２挿通孔に、固定部材を挿通して、ウェブギャップ板に取付け部を固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修方法。
4. （ａ）鋼橋の橋床構造は、
   主桁上フランジ、主桁ウェブ、および横桁上フランジにウェブギャップ板９が溶接によって接合されて構成され、
   （ｂ）ウェブギャップ板の厚さ方向の両側に設けられる一対の補強部材を有し、
   （ｂ１）各補強部材は、
   主桁上フランジのウェブギャップ板に臨む下面に沿って配置され、タッピングボルトが挿通する遊通孔が形成される当接支持部、および
   当接支持部に連なり、ウェブギャップ板に沿って配置され、固定部材が挿通可能な第１挿通孔が形成される取付け部を備え、
   当接支持部および取付け部が屈曲してＬ字状に形成され、
   （ｂ２）タッピングボルトは、ボルト頭部、およびそのボルト頭部に連なるボルト軸部を有し、
   （ｃ）ウェブギャップ板に、第１挿通孔に対応する位置で、固定部材が挿通可能な第２挿通孔が形成され、
   （ｄ）主桁上フランジに、当接支持部の遊通孔に対応する位置で、タッピングボルトをねじ込むためのめねじ加工が施されていない下穴が形成され、
   タッピングボルトのボルト軸部を、遊通孔を挿通して、下穴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、
   タッピングボルトを締付けることによって、主桁上フランジに補強部材の当接支持部がねじ接合され、これによって、補強部材の当接支持部を主桁上フランジのウェブギャップ板に臨む面に押付けて当接させた状態とし、ボルト軸部の端部は、主桁上フランジの上面と面一であり、
   （ｅ）第１挿通孔、および第２挿通孔に、固定部材を挿通して、ウェブギャップ板に取付け部を固定することを特徴とする鋼橋の補強・補修構造。

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