JPH1077609A - 鋼橋部材製作方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 製作された鋼橋部材を実際に仮組立すること
なく、部材の製作誤差を一定値以内に管理した条件のも
とで組立形状を検証することにより所要の精度を保証す
ることのできる鋼橋部材製作方法を提供する。 【解決手段】 部材設計データに基づいて、各製作作業
で誤差許容値の管理のもとに個々の部材の位置寸法を計
測して設計値との比較判定を行い、誤差が許容値に収ま
ってない場合は矯正または作り直しを実施する。許容値
内であれば製作された各部材の各部位置寸法を計測し、
この計測データを用いて設計データを目標にした仮組立
シミュレーションをコンピュータ上で実行し、製作完了
段階の形状寸法並びに各部材間の接合状態の良否を確認
する。仮組立精度が満たされない場合は現場継手部のボ
ルト孔間の距離等をシミュレーションで調整し、調整デ
ータに基づいて現場継手用添接板及び下横溝等の組立部
材が後加工される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼橋を構成するた
めの主桁、横桁及び対傾構等の主要構成部材並びに架設
現場での各主要構成部材の接合に供される添設板及び下
横溝部材等の組立部材を工場製作する方法に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来より、鋼橋を構成するための主桁、
横桁及び対傾構等の主要構成部材並びに架設現場での各
主要構成部材の接合に供される添設板及び下横溝部材等
の組立部材は、予め工場で製作されてから架設現場に搬
入され、現場組立工事によって架設される。工場におけ
る鋼橋部材の製作においては、ＣＡＤ／ＣＡＭを利用し
た設計技術の進歩やＮＣ工作機械及び溶接ロボット等の
普及に伴って一応の省力化が達成されているが、製作さ
れた鋼橋部材を架設現場へ搬出するに先立って工場ヤー
ドにて各部材を仮組立して検査・確認する仮組立作業が
依然として行われており、この仮組立作業には多くの工
数と人員が必要とされている。

【０００３】仮組立が行われる目的としては、各部材
間の接合状態の確認、製作完了段階での形状・寸法の
確認、付属物の取付状態の確認、及び架設手順の確
認等が挙げられ、製品を架設現場に搬出する前に工場ヤ
ードにて部材を仮組立して検査・確認し、その後これを
再び分解して梱包し、架設現場へ出荷している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】鋼橋部材の製作におけ
る仮組立工程の存在は、工数、人員、敷地、機材、安全
対策等の面で特別な作業コストを必要とし、架設現場へ
の搬出までに長期間の工程が要求されると共に、仮組立
に合わせた工程スケジュールで部材を製作しなければな
らないので製作効率の良い分割生産に不向きであり、搬
出輸送スケジュールに合わせた効率的な部材製作にも適
合しない不都合が指摘されている。

【０００５】そこで本発明では、製作された鋼橋部材を
実際に仮組立することなく、部材の製作誤差を一定値以
内に管理した条件のもとで組立形状を検証することによ
り仮組立を行う場合と同等の精度を保証することのでき
る方法、即ち従来の仮組立作業を省略することのできる
鋼橋部材製作方法を提供しようとするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明による鋼
橋部材製作方法は、鋼橋を構成するための主桁、横桁及
び対傾構等の主要構成部材並びに架設現場での各主要構
成部材の接合に供される添設板及び下横溝部材等の組立
部材を工場製作する方法であって、前述の課題を解決す
るために、部材設計データに基づいて誤差許容値内の加
工精度で複数の現場継手部ボルト孔を有する各主要構成
部材を製作する工程と、製作された各主要構成部材の各
部の位置寸法を計測する工程と、計測によって得られた
計測データを用いて各主要構成部材の設計データを目標
とする仮組立シミュレーションをコンピュータ上で実行
することにより所定の仮組立精度を満たす適正組立形状
を得るに必要な各部の位置及び形状修正加工のための調
整量を求める工程と、求められた調整量に応じて適正組
立形状を与えるための各組立部材の加工情報を算出する
工程と、算出された加工情報にしたがって各組立部材に
孔明け等の後加工を施す工程とを備えている。

【０００７】請求項２の発明による鋼橋部材製作方法で
は、上記方法における各主要構成部材を製作する工程に
おいて個々の主要構成部材の部分的な位置寸法を計測
し、設計値との比較判定結果に基づいて矯正仕上げを行
う。

【０００８】本発明においては、コンピュータによる設
計製図システム及び製作情報システム（原寸展開システ
ムと自動原寸システムを含む）から与えられる部材設計
データに基づいて、ＮＣ加工作業及び組付け溶接作業に
より複数の現場継手部ボルト孔を有する各主要構成部材
を製作する段階から各主要構成部材の部品製作及び組み
立てを予め定められた誤差許容値内の加工精度内に管理
することを基本とし、まず各製作作業で誤差許容値の管
理目標値を設け、個々の主要構成部材の部分的な位置及
び寸法を計測して設計値との比較判定を行い、そこでの
誤差がある許容値（例えば±3 mm程度）内に収まってい
るかの判定を行う。もし、ここで許容値外（いわゆる誤
差）と判定された場合は、その箇所における矯正または
作り直しを実施する。

【０００９】許容値内であることが確認されれば、組立
によって製作された各主要構成部材の各部の位置寸法を
計測し、この計測データを用いて設計データを目標にし
た仮組立シミュレーションをコンピュータ上で実行し、
製作完了段階の形状・寸法並びに各主要構成部材間の接
合状態の良否を確認する。その際に仮組立精度が満たさ
れない場合は、現場継手部のボルト孔間の距離等をシミ
ュレーション作業上で調整することによって組立形状が
調整される。そして、組立形状の調整結果並びに添接板
及び下横溝等の組立部材の後加工のための情報（ボルト
孔間距離の調整量等）を算出し、算出された加工情報に
したがって各組立部材に孔明け等の後加工を施すと共
に、仮説現場への搬出（出荷）に際して必要に応じて調
整情報のプリントアウトを施工情報として添付する。

【００１０】このようにして、本発明では、製作された
鋼橋部材を実際に仮組立することなく、部材の製作誤差
を一定値以内に管理した条件のもとで組立形状を検証す
ることにより仮組立を行う場合と同等の精度を保証する
ことができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１に本発明による鋼橋部材製作
の基本的なフローを示す。図示のように、主桁、横桁、
対傾構等の個々の部材の製作は、先孔加工と組付・溶接
の各工程を含んでいる。先孔加工においては、コンピュ
ータによるＮＣ原寸システムに予め蓄積された部材設計
データに基づいて、主桁の主要部品であるフランジ及び
ウエブのＮＣ罫書、ＮＣ切断、ＮＣ孔明作業と、主桁の
補助部品であるスティフナ、ガゼット及び横桁仕口のマ
ニュアルによる罫書、切断、孔明の各作業と、横桁及び
対傾構のマニュアルによる罫書、切断、孔明の各作業と
が前記ＮＣ原寸システムに予め設定された誤差許容値内
の加工精度で実行される。先孔加工後の各部品は次の組
付・溶接工程で個々に組立てられる。例えば主桁につい
ては、加工済のフランジとウエブをＩ型に組み付けて溶
接し、それに加工済のスティフナ、ガゼット、横桁仕口
等の補助部品を組み付けて溶接する。これらの先孔加工
及び組付・溶接の各工程内においては、個々の作業工程
の区切りで部材各部の位置寸法を鋼製巻尺等で計測・検
査し、その結果を前記部材設計データと比較判定し、判
定結果に応じて修正加工、溶接の矯正仕上げまたは作り
直しを行ない、予め設定された誤差許容値内の加工精度
が保たれた部材として仕上げられる。このようにして目
的の鋼橋に必要な主桁、横桁、対傾構等、複数の現場継
手部ボルト孔を有する主要構成部材が誤差許容値内の加
工精度で製作される。

【００１２】製作された各部材の各部寸法や形状の精度
は、従来は各部材を実際に仮組立して確認していたが、
本発明ではこの仮組立を図１に「部材組立」として示す
コンピュータシミュレーションにより仮想的に行なうこ
とにより実際の仮組立作業を省略する。そのため、本発
明による方法では、製作された各部材の精度を確認する
ために、個々の部材の各部寸法の計測を行ない、その結
果をコンピュータによる仮組立シミュレーションシステ
ムに取込む。

【００１３】部材の計測には、前述の製作過程における
部分的な寸法（フランジ幅、芯ずれ等）を鋼製巻尺やノ
ギス等の計測器具で計測する二次元計測と、製作された
個々の主要構成部材について端部や各ボルト孔の相対位
置を三次元計測装置によって計測する三次元計測とがあ
る。これらの計測によって得られた計測データから各位
置寸法を算出し、これを設計データと比較してその誤差
がある許容値（例えば±3 mm）以内であるかの判定を行
い、部材の修正加工、矯正加工、作り直しの可否の決定
を行ない、また計測データ及び算出データは仮組立シミ
ュレーションにおける仮想的な仮組立にも利用する。

【００１４】三次元計測には、例えば（株）ソキア社の
三次元計測システム「MONMOS」等の光学式遠隔観測系と
計測データ処理システムからなる三次元計測システムを
用いることができる。尚、このような三次元計測システ
ムは、従来の仮組立作業時の計測に用いられていた鋼製
巻尺に比較して充分な精度の計測結果が得られ、したが
って計測精度は充分に信頼できるといえる。また、計測
者の違いによる計測精度のばらつきもほとんどなく、特
別な訓練は必要ないが、屋外では直射日光による部材表
面温度分布のばらつきや時間経過による温度変化が生じ
るため、計測は室内計測とすることが望ましい。

【００１５】主桁部材を三次元計測する際、作業性を考
慮して部材を縦置きとし、部材の自重によるたわみの影
響を排除するために拘束架台を用いることが望ましい。
またボルト孔に対しては、その位置を正しく捉えるため
に、計測補助具として適合された視準ターゲットを用い
て計測を行うことが望ましい。部材計測のフローを図２
に示す。また、主桁、横桁、対傾構について各部の計測
における計測項目等を例示すれば表１の通りである。

【００１６】

【表１】

【００１７】図１に「部材組立」として示した仮組立シ
ミュレーションは図３に示される手順にて実施され、こ
のシミュレーションシステムには三次元ＣＡＤシステム
を利用することができる。即ち、前述の部材計測によっ
て得られた各部材の三次元計測座標値と設計座標値（Ｎ
Ｃ原寸システムから作成されたデータで、シミュレーシ
ョンでの組立形状の目標とする）をもとに仮組立シミュ
レーションを行い、製作完了段階の形状・寸法並びに各
部材間の接合状態の良否を確認する。確認項目は、例え
ば鋼橋の全長、支間長、平面対角長、桁端の出入り差、
主桁の通り、桁の反り、主桁の鉛直度、主桁の中心間距
離、現場継手部の隙間、ソールプレートの位置などであ
る。この良否確認の際にＮＣ原寸システムに予め設定し
てある仮組立精度が満たされない場合は、キャンバー、
現場継手部のボルト孔間距離等を仮組立精度が満たされ
るまで調整して組立形状を調整する。最終的には、実際
の組立に対して以下の情報が提供される。 製作完了段階における形状・寸法の調整結果 現場継手部のボルト孔間距離の調整量 添設板や下横溝の加工精度（孔明け加工） なお、シミュレーションでの調整を有効にするため、添
設板・下横溝はここで調整されたボルト孔間距離をもと
に二次加工（孔明け加工）を行う。勿論、このようにし
て加工された添設板や下横溝の精度を鋼製巻尺やノギス
で計測し、計測データを現場への作業資料に添付してお
くことは述べるまでもない。

【００１８】

【実施例】本発明に従って仮組立シミュレーションを実
際に適用した工事の一覧を表２に示す。

【００１９】

【表２】

【００２０】仮組立シミュレーションでは、設計時の組
立形状を目標にして計測データの部材連結部のボルト孔
での孔ずれが生じないように組立形状を決めていくが、
前述のように仮組立精度を満たさない場合は組立形状を
調整する必要がある。このとき、図４のように各現場継
手部のボルト孔間距離に対してLu、Lbを与え、これを調
整することでキャンバー、支間長、現場継手部の隙間等
を調整する。尚、最初に行う調整前のシミュレーション
では、このLuとLbに設計寸法を与えている。

【００２１】表１のＣ橋での仮組立シミュレーションに
よる組立形状の調整結果を図５〜７に示す。これらか
ら、調整前の組立形状として次の結果が得られた。 支間長誤差についてはほぼプラス傾向だが、一部マ
イナスの誤差が発生した。（図５の□印）。 キャンバー誤差は全体的にマイナス傾向を示し、許
容値を越えるものもあった（図６の□印）。 現場継手部の透き間は設計値１０mmに対して許容誤
差５mm以内に収まっている（図７の(a) ）。

【００２２】よって、Ｃ橋では次のように調整した。 キャンバー誤差がマイナスに大きくなったG1〜G3と
G6について一部の現場継手部でボルト孔間距離Lu（図
４）を設計寸法より約１mm大きな値にしてキャンバー誤
差をプラス方向に調整した。 全ての主桁で桁反り形状が合うように各現場継手部
でボルト孔間距離LuとLb（図４）を調整した。 このように調整を行って仮組み立て精度を確保した場合
のシミュレーション結果を図５及び図６に○印で示す。

【００２３】このようにして得たシミュレーション結果
のて仮組立出来形形における仮組立精度（シミュレーシ
ョン予測値）と実際に仮組立を行なって得た実測値と
を、表１のＣ橋について比較したところ、以下の結果が
得られた。 (1) 支間長 図８に支間長誤差の比較結果を示す。これより、シミュ
レーション予測値と仮組立実測値は全体的に誤差傾向が
よく一致し、誤差についてもすべて±2.6 mm以下であ
り、許容誤差（±13 mm ）を充分満足している。また、
相互に誤差を比較すると最大相対差は1.6 mm（G1）であ
った。 (2) キャンバー 図９にキャンバー誤差の比較結果を示す。ここでも、シ
ミュレーション予測値と仮組立実測値の誤差はいずれも
−3.0 mm〜＋4.0 mmの範囲で傾向がよく一致しており、
最大相対差については4.8 mm（G1の）で、平均すると
相対差−0.9 mmであった。

【００２４】以上のことより、シミュレーション予測値
と仮組立実測値とには大きな差異は見受けられない。ま
た、桁端の出入り等仮組立精度の検査項目について調査
した結果、すべてについてよく一致していた。

【００２５】表２に示したＡ〜Ｉの１桁橋について仮組
立シミュレーションと実際の仮組立並びに架設時とで出
来形形状を比較した結果を、支間長とキャンバーについ
て表３及び表４に示す。これらの表に示されているシミ
ュレーション予測値と仮組立実測値または架設時実測値
との相対差からわかるように、シミュレーションによっ
て得られた結果は、仮組立または架設時においても忠実
に反映されている。

【００２６】

【表３】

【００２７】

【表４】

【００２８】尚、以上に示した実施例では、標準的なＩ
桁橋に適用した場合について例示したが、本発明は例え
ば箱桁橋等、各種の桁構造の鋼橋に適用可能であること
は述べるまでもない。

【００２９】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明によれば、
鋼橋製作における仮組立の実作業を省略することがで
き、従って、仮組立実作業コスト（工数、敷地、機材、
安全対策等）の削減ができるだけでなく、製作工程の短
縮と分割生産ができるため、生産能力の向上並びに輸送
工程に合わせたジャストインタイム生産が可能となり、
効率的な生産計画が可能となるため、最小限の敷地（仮
置き、塗装等）で生産が可能となる等、顕著な効果が得
られるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による鋼橋部材製作の基本的なフローを
示す説明図である。

【図２】部材計測のフローを例示する説明図である。

【図３】仮組立シミュレーションの手順を示す流れ図で
ある。

【図４】仮組立形状の調整箇所を例示するＩ桁接合部の
側面図である。

【図５】組立形状調整前後の支間長誤差の計測結果を示
す線図であり、横軸は桁番号、縦軸は誤差（mm）を表わ
す。

【図６】各桁の組立形状調整前後のキャンバー誤差の計
測結果を示す線図であり、横軸は計測位置、縦軸は誤差
（mm）を表わす。

【図７】桁Ｇ３における二箇所の継手部Ｊ１，Ｊ２での
組立形状調整前後の現場継手誤差の計測結果を示す説明
図である。

【図８】仮組立シミュレーション結果と実仮組立実測値
との支間長誤差の比較を示す線図であり、横軸は桁番
号、縦軸は誤差（mm）を表わす。

【図９】各桁の仮組立シミュレーション結果と実仮組立
実測値とのキャンバー誤差の比較を示す線図であり、横
軸は計測位置、縦軸は誤差（mm）を表わす。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 工藤 裕 香川県仲多度郡多度津町西港町17番地 川 田工業株式会社四国工場内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 鋼橋を構成するための主桁、横桁及び対
   傾構等の主要構成部材並びに架設現場での各主要構成部
   材の接合に供される添設板及び下横溝部材等の組立部材
   を工場製作する方法であって、部材設計データに基づい
   て誤差許容値内の加工精度で複数の現場継手部ボルト孔
   を有する各主要構成部材を製作する工程と、製作された
   各主要構成部材の各部の位置寸法を計測する工程と、計
   測によって得られた計測データを用いて各主要構成部材
   の設計データを目標とする仮組立シミュレーションをコ
   ンピュータ上で実行し、所定の仮組立精度を満たす適正
   組立形状を得るに必要な各部の位置及び形状修正加工の
   ための調整量を求める工程と、求められた調整量に応じ
   て適正組立形状を与えるための各組立部材の加工情報を
   算出する工程と、算出された加工情報にしたがって各組
   立部材に孔明け等の後加工を施す工程とを備えたことを
   特徴とする鋼橋部材製作方法。
2. 【請求項２】 各主要構成部材を製作する工程において
   個々の主要構成部材の部分的な位置寸法を計測し、設計
   値との比較判定結果に基づいて矯正仕上げを行うことを
   特徴とする請求項１に記載の鋼橋部材製作方法。