JPH11286901A - 鋼床板舗装方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鋼床板桁橋における舗装のひび割れを防
止して耐久性を向上させる。 【解決手段】 鋼床板３上に、舗装に先立って鋼床板の
長手方向に対し横方向に配向した繊維を含む繊維強化プ
ラスチック材７を敷設する。繊維強化プラスチック材７
は、縦桁２の固定面上方を横方向に跨ぐようにする。ま
た、繊維強化プラスチック材の幅は、縦桁の中心線と隣
接する縦リブとのＢとして、縦桁から１／４Ｂ以上Ｂ以
下とする。 【効果】 鋼床板の曲げ剛性が向上して舗装のひび
割れを防止できる。さらに繊維強化プラスチック材の敷
設を工夫することにより最小量の繊維強化プラスチック
材で効果的にひび割れを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、桁橋等の構築に
用いられる鋼床板に施した舗装に経時的にひび割れが生
じるのを防止する鋼床板舗装方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鋼床板桁橋は十数ミリ厚程度の鋼板を床
版に使用するものであり、コンクリート床版に比較し軽
量で、かつ、現地工事期間が短い等の優れた特徴を有し
ている。具体的な構造の一例を図５、６に基づいて説明
すると、橋軸方向に沿って所定の間隔で配置された橋台
１、１上に、複数の縦桁２…２を架設し、この縦桁２…
２上に鋼床板３を配置し、固定する。この鋼床板３の下
面側には、補強のために、上記縦桁２…２と平行に多数
の縦リブ４…４が設けられているとともに、横方向に
は、横桁５…５が橋軸方向に所定間隔をおいて固定され
ている。上記鋼床板３では、図７に示すようにその上面
に防水層１０を形成し、さらにその上層にアスファルト
舗装１１を施している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記鋼床板桁
橋では、その舗装に数年程度で縦桁腹板に沿ってひび割
れが生じることが知られている。これは、車両などの重
量が鋼床板に加わると、橋軸方向においては縦桁との固
定部で変形が拘束されている分、橋軸に直角な方向での
曲げ変形が助長され、しかもその曲げ応力が縦桁腹板付
近の舗装に引張応力として集中するので、上記曲げ変形
が繰り返されることによって縦桁腹板に沿って舗装にひ
び割れが発生すると考えられている。上記現象は鋼床板
において剛性が不足していることに起因している。この
ため、割れの防止対策として、鋼床板の厚さを厚くする
か横桁の配置間隔を狭くする方法が有効である。しか
し、いずれの方法も橋重量の大幅な増加を招き、また、
コストも大幅高になるという問題がある。このため、従
来の鋼床板は比較的耐荷重が低い桁橋等の用途に限られ
ていた。本発明は上記事情を背景としてなされたもので
あり、鋼床板に施された舗装にひび割れが発生するのを
抑制して舗装の耐久性を向上させるとともに、鋼床板の
用途の拡大を可能にする鋼床板舗装方法を提供すること
を目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明の鋼床板舗装方法のうち第１の発明は、舗装が
施される鋼床板上に、舗装に先立って鋼床板の長手方向
に対し横方向に配向した繊維を含む繊維強化プラスチッ
ク材を敷設することを特徴とする。

【０００５】第２の発明の鋼床板舗装方法は、第１の発
明において、前記鋼床板の下面側に長手方向に沿って縦
桁が固定されており、この縦桁の固定面上方を横方向に
跨ぐように前記繊維強化プラスチック材を敷設すること
を特徴とする。

【０００６】第３の発明の鋼床板舗装方法は、第２の発
明において、鋼床板の下面側に、前記縦桁の両側に長手
方向に沿って縦リブが設けられており、前記繊維強化プ
ラスチック材は、上記縦桁の中心線とこの縦桁に隣接す
る縦リブの中心線との間の距離をＢとして、縦桁中心線
位置からの幅が（１／４）Ｂ以上、かつＢ以下であるこ
とを特徴とする。

【０００７】第４の発明の鋼床板舗装方法は、第１〜第
３の発明において、繊維強化プラスチック材を鋼床板上
に敷設するとともに、該繊維強化プラスチック材のマト
リックスと同材質の防水材を鋼床板上に積層し、これら
の上層に舗装を施すことを特徴とする

【０００８】上記における鋼床板は、陸橋や海橋、高架
道路等に適用でき、その用途が特定のものに限定される
ものではないが、重量物の移動を伴う用途に好適であ
る。移動重量物としては車両や列車が挙げられ、これら
が併用されるものであってもよい。また、本発明では、
鋼床板の厚さを増大させることなくひび割れを抑制する
ことを目的としているが、鋼床板の厚さ自体について
は、本発明としては特に限定されるものではない。ま
た、鋼床板桁橋の一般的な構造では、上述したように、
縦桁と縦リブと横桁とを有しているが、本発明の適用に
おいてこれら構造に限定されるものでもない。また、縦
桁、縦リブ、横桁の形状、配置数、配置間隔も特に限定
されるものではない。例えば、縦リブにおいても板リブ
の他に、Ｕリブ等の種々の形状のものが使用可能であ
る。

【０００９】本発明で用いられる繊維強化プラスチック
は、舗装された鋼床板の剛性を高めるものであるから、
鋼床板を構成する鋼と同等もしくはそれ以上の剛性を有
するのが望ましい。使用される繊維にも上記の観点から
材質を選定する。但し、繊維強化プラスチックの剛性は
マトリックスの含有率に左右され、この含有率が小さい
ほど剛性が高くなる。しかし、ハンドレイアップ法等に
よる常法の繊維強化プラスチックの製造方法では、マト
リックスの含有率は重量％で最小でも５０％程度であ
り、また、マトリックスの含有率を下げすぎると、繊維
強化プラスチックの緻密性が損なわれて後述する防水性
が低下するため、上記マトリックスの含有率は５０％を
最小とするのが望ましい。したがって、鋼床板に使用さ
れる鋼板の剛性（ヤング率）が２００００ｋｇ／ｍｍ²
程度であることを考慮すれば、上記含有率では強化繊維
には、３００００〜６００００ｋｇ／ｍｍ²の剛性を有
する材料を使用するのが望ましく、例えば、高剛性炭素
繊維を例示することができる。

【００１０】また、強化繊維は、鋼床板の長手方向に対
し、横方向に配向しているのが望ましい。この場合、全
ての強化繊維をこの方向に配向させてもよく、また、主
として上記方向に配向させたものであってもよい。ま
た、強化繊維におけるマトリックスとしては熱可塑性樹
脂、熱硬化性樹脂等があり、本発明としては特にその種
別が限定されないが、その中で熱硬化性の材料が望まし
い。これは、通常、舗装下に防水層を設ける際に、鋼床
板上に敷設した防水材を舗装時の熱によって溶融・硬化
させて防水層を形成しており、繊維強化プラスチックの
マトリックスが熱硬化性樹脂であると、この際に防水材
とともにマトリックスが溶融硬化して、防水層との親和
性が向上して防水性を顕著に向上させるためである。な
お、防水層との親和性を高めるという点から、繊維強化
プラスチックのマトリックスには、防水材と同材質のも
のを使用することができる。マトリックスに使用される
樹脂としては、エポキシ系樹脂、フェノール樹脂等を例
示することができる。

【００１１】また、繊維強化プラスチックは、厚さが厚
いほど剛性を高める効果がある。しかし、舗装の構造
上、その厚さには制約がある。例えば、上記したよう
に、一般には鋼床板と舗装との間には防水層を設ける
が、繊維強化プラスチック材の厚さが厚すぎるとコーナ
部の応力集中のため防水層と繊維強化プラスチック材と
の間にクラックが生じて防水機能が低下してしまう。し
たがって、繊維強化プラスチックの厚さｔ２（ｍｍ）
は、防水層の厚さｔ１（ｍｍ）に対し、ｔ２≦ｔ１＋１
であるのが望ましい。なお、防水層の厚さは、通常は３
ｍｍ程度である。また、繊維強化プラスチック材による
効果を十分に得るためには、その厚さを１ｍｍ以上とす
るのが望ましい。

【００１２】次に、上記繊維強化プラスチックは鋼床板
の広い範囲に設置することもできるが、ひび割れを防止
するためにより効果的に設置するという点からは、鋼床
板の下面側に、長手方向に沿って縦桁が固定されている
ものでは、少なくともこの縦桁の固定面上方を横方向に
跨ぐように前記繊維強化プラスチック材を敷設するのが
望ましい。これは、縦桁の固定面上方位置で応力が集中
してこの位置でひび割れが生じやすいため、上記配置方
法によってひび割れを効果的に防止することができる。

【００１３】さらに、上記縦桁の両側に長手方向に沿っ
て縦リブが設けられているものでは、上記縦桁の中心線
とこの縦桁に隣接する縦リブの中心線との間の距離をＢ
として、繊維強化プラスチックの幅を、縦桁中心線位置
から（１／４）Ｂ以上で、かつＢ以下にするのが望まし
い。なお、隣接する縦リブとの距離Ｂが両側で異なる場
合には、それぞれの側で上記条件を満たすのが望まし
い。これを図４に基づいて説明する。なお、舗装でのひ
び割れは、前述したように鋼床板が繰り返し曲げ変形を
受け、主として舗装側に引張応力が掛かることによって
発生する。そして、鋼床板に発生する引張応力は、自動
車等の輪荷重Ｗが、図４（１）に示すように縦桁２直上
よりも少し離れた位置に加わる場合に大きくなる（但
し、輪荷重直下では、大きな圧縮応力が掛かってい
る）。したがって、図４（２）に示すように輪荷重Ｗが
縦桁２から離れるほど引張応力が作用する範囲は広くな
るが、図４（３）に示すように、輪荷重Ｗ位置が縦桁２
に隣接する縦リブ４位置を超えると、応力の絶対値は急
激に減少する。すなわち、大きな引張応力が広い範囲で
鋼床板３に加わるのは、図４（２）に示すように輪荷重
Ｗが縦リブ４上に掛かるときである。このとき、最大引
張応力の８０％以上で引張応力が発生している範囲は、
縦桁中心線位置から（１／４）Ｂの範囲内である。した
がって、この幅範囲において繊維強化プラスチック材を
配置すれば、効果的に補剛効果が得られる。また、図４
（２）におて引張応力が発生している範囲は、縦桁中心
線位置から（１／２）Ｂの範囲内であるから、繊維強化
プラスチック材の幅をさらに（１／２）Ｂ位置まで広げ
れば、より確実にひび割れを防止することができる。し
たがって、繊維強化プラスチック材の幅は、上記に従っ
て、縦桁中心線位置から（１／４）Ｂ以上とするのが望
ましく、さらに縦桁中心線位置から（１／２）Ｂ以上と
するのが一層望ましい。一方、上記したように、輪荷重
Ｗが縦リブ４を超えても、引張応力は縦リブ４の内側に
のみ作用するので、繊維強化プラスチック材は、最大で
もＢの幅を有していれば十分であり、それ以上の幅を持
たせても重量が増大するのでみでひび割れ防止効果の向
上は殆ど期待できないので、繊維強化プラスチック材の
幅は、Ｂ以下とするのが望ましい。

【００１４】上記繊維強化プラスチック材は、鋼床板上
に敷設する際に、接着剤やリベット、ボルト、ナット、
拘束具等により鋼床板に固定するのが望ましい。上記繊
維強化プラスチック材を敷設した後は、防水材を散布す
るなどして鋼床板上に配置する。さらにその上層には、
アスファルト等の舗装を施す。この舗装時の熱によっ
て、防水材は溶融硬化し、また繊維強化プラスチック材
のマトリックスも材質の選定によっては溶融硬化し、防
水層と繊維強化プラスチック材とが一体化して良好な防
水性が得られる。上記舗装では、繊維強化プラスチック
材によって曲げ変形が抑制されており、効果的に舗装の
ひび割れを防止することができる。なお、上記では、鋼
床板の上層に防水材と繊維強化プラスチック材を配置
し、その上層に舗装を施すものとしたが、鋼床板と舗装
との間には所望により他の材料を配設することも可能で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施形態を図
１〜３に基づいて説明する。この実施形態では、鋼床板
桁橋への舗装を目的としており、該鋼床板桁橋は、基本
構造を図５、６で示した従来例と同じくするので、その
説明は省略または簡略化する。鋼床板３は、前述したよ
うにその下面側に複数の縦桁２…２と多数の縦リブ４…
４とが設けられている。先ず、上記鋼床板３の上面に
は、上記縦桁２の固定面上方を跨ぐようにして、帯状の
繊維強化プラスチック材７…７を接着剤（図示しない）
によって固定しつつ鋼床板３の長手方向に沿って敷設す
る。なお、繊維強化プラスチック材７…７は、上記縦桁
２と隣接する縦リブ４との互いの中心線Ｃ１、Ｃ２の間
隔をＢとして、縦桁２の中心線から（１／４）Ｂ〜Ｂの
範囲の幅を有している。また、繊維強化プラスチック材
は、その繊維が、鋼床板３の長手方向に対し、直角の方
向に繊維が配向しており、マトリックスは、エポキシ系
樹脂からなる。なお、繊維強化プラスチック材７はハン
ドレイアップ法によって常法により製造されたものであ
る。

【００１６】次いで、上記鋼床板３上に繊維強化プラス
チック材７と同厚さ程度にエポキシ系樹脂からなる防水
材を散布し、さらにその上層に加熱溶融したアスファル
トを敷設してアスファルト舗装を施す。この際には、ア
スファルトの熱によって上記防水材および繊維強化プラ
スチック材７のマトリックスが溶融し、両者が一体化し
てアスファルトの冷却に伴って硬化する。上記により、
アスファルト舗装１１の下層に防水層１０が形成され、
また、縦桁２の上方位置には、繊維強化プラスチック材
７が位置している。上記により得られたアスファルト舗
装は、防水性を損なうことなく曲げ変形に対する剛性が
向上しており、舗装のひび割れを効果的に防止すること
ができる。

【００１７】

【実施例】エポキシ系樹脂をマトリックスとして５０％
の繊維含有率で含有させるとともに、高剛性炭素繊維を
横方向に配向させて帯状の繊維強化プラスチック材を幅
４０ｍｍ、厚さ３ｍｍに形成した。この繊維強化プラス
チック材は１９０００ｋｇ／ｍｍ²の剛性を有してい
る。次いで、該繊維強化プラスチック材を厚さ１２ｍｍ
の鋼床板上に縦桁を中心で跨ぐように配置した。なお、
縦桁の両側には、それぞれ２５ｍｍ間隔で縦リブが形成
されている。上記繊維強化プラスチック材を敷設した鋼
床板の単位幅（ｃｍ）当りの曲げ剛性を測定したとこ
ろ、５．６３×１０⁶ｋｇ．ｃｍ⁴の曲げ剛性を有してい
た。また、比較のため、繊維強化プラスチック材を敷設
することなく３ｍｍ厚で防水層を設けた鋼床板の単位幅
当たりの曲げ剛性を測定したところ、３．０２×１０⁶
ｋｇ．ｃｍ⁴の曲げ剛性を有していた。したがって、上
記繊維強化プラスチック材の敷設によって単位幅幅当た
りの曲げ剛性が１．８６倍に向上したことが分かった。
さらに、上記２種の鋼床板について、繊維強化プラスチ
ックと同厚さで防水層を形成し、その上層にアスファル
ト舗装を施し、輪荷重を掛けてひび割れの発生に至るま
での耐久性（寿命）試験を行った。その結果、本発明の
舗装方法では、従来例に比べて３０％以上寿命が延び
た。また、本発明法による舗装方法では、従来例に比べ
て重量が僅かに増加するものの、増加比率は１％以下で
あった。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように本発明の鋼床板舗装
方法によれば、舗装が施される鋼床板上に、舗装に先立
って鋼床板の長手方向に対し横方向に配向した繊維を含
む繊維強化プラスチック材を敷設するので、鋼床板の曲
げ剛性が向上して舗装のひび割れを効果的に防止するこ
とができる。また、下面側に、長手方向に沿って縦桁が
固定された鋼床板では、縦桁の固定面上方を横方向に跨
ぐように前記繊維強化プラスチック材を敷設すれば、ひ
び割れをより効果的に防止することができる。

【００１９】さらに、縦桁の両側に長手方向に沿って縦
リブが設けられた鋼床板では、縦桁の中心線とこの縦桁
に隣接する縦リブの中心線との間の距離をＢとして、縦
桁中心線位置からの繊維強化プラスチック材の幅を（１
／４）Ｂ以上、かつＢ以下にすれば、より効果的にひび
割れを防止できるとともに、重量の増加を最小限に必要
なものとすることができる。さらに、該繊維強化プラス
チック材のマトリックスと同材質の防水材を鋼床板上に
積層して、この上層に舗装を施せば、防水層と上記マト
リックスとの親和性が向上して、防水性を損なうことな
くひび割れを防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態を示す一部正面拡大図で
ある。

【図２】 同じく繊維の配向を模式的に示した鋼床板上
の平面図である。

【図３】 同じくアスファルト舗装の一部拡大断面図で
ある。

【図４】 鋼床板における輪荷重による応力分布を示す
図である。

【図５】 鋼床板桁橋の概略斜視図である。

【図６】 同じく正面図である。

【図７】 従来の鋼床板舗装を示す一部拡大断面図であ
る。

【符号の説明】

２ 縦桁 ３ 鋼床板 ４ 縦リブ ５ 横桁 ７ 繊維強化プラスチック材 １０ 防水層 １１ アスファルト舗装

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 信市 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内 (72)発明者 小枝 日出夫 北海道室蘭市茶津町４番地 株式会社日本 製鋼所内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 舗装が施される鋼床板上に、舗装に先立
   って鋼床板の長手方向に対し横方向に配向した繊維を含
   む繊維強化プラスチック材を敷設することを特徴とする
   鋼床板舗装方法
2. 【請求項２】 前記鋼床板の下面側に、長手方向に沿っ
   て縦桁が固定されており、この縦桁の固定面上方を横方
   向に跨ぐように前記繊維強化プラスチック材を敷設する
   ことを特徴とする請求項１記載の鋼床板舗装方法
3. 【請求項３】 鋼床板の下面側に、前記縦桁の両側に長
   手方向に沿って縦リブが設けられており、前記繊維強化
   プラスチック材は、上記縦桁の中心線とこの縦桁に隣接
   する縦リブの中心線との間の距離をＢとして、縦桁中心
   線位置からの幅が（１／４）Ｂ以上で、かつＢ以下であ
   ることを特徴とする請求項２に記載の鋼床板舗装方法
4. 【請求項４】 繊維強化プラスチック材を鋼床板上に敷
   設するとともに、該繊維強化プラスチック材のマトリッ
   クスと同材質の防水材を鋼床板上に積層し、これらの上
   層に舗装を施すことを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   かに記載の鋼床板舗装方法