JP2018096184A - 鋼床版インスタント橋 - Google Patents

Abstract

【課題】リブ交差部における溶接線からの疲労亀裂の発生を抑制可能および施工期間を短縮可能な鋼床版インスタント橋を提供する。【課題手段】鋼床版インスタント橋１００は、圧延Ｈ形鋼からなる主桁４０と鋼床版支持材５０と鋼床版パネル２００とを有し、鋼床版パネル２００は鋼板１１と平板２１である縦リブ２０とスリット３３が形成された横リブ３０とを具備し、リブ交差部において、平板側面２１ｓ、２１ｔおよび平板下端面２１ｂは、スリット側縁３３ｓ、３３ｔおよびスリット下端縁３３ｂにそれぞれ溶接接続され、鋼板１１は支持材ウェブ５１に、横リブウェブ３１は主桁スティフナー４３および支持材スティフナー５３にスプライスプレート７４を介して、横リブ下フランジ３２は主桁ウェブ４１にスプリット・ティー６０およびスプライスプレート７４を介して、それぞれボルト／ナット８０によって接続されている。【選択図】図２

Description

本発明は鋼床版インスタント橋、特に、縦リブおよび横リブによって補剛された鋼床版パネルを具備する鋼床版インスタント橋に関する。

日本には約７２万橋の橋梁があり、その約７４％は橋長が２ｍ以上１５ｍ未満である（以下、かかる橋長の橋梁を「小支間橋梁」と称す）。小支間橋梁は、橋軸に対して平行に配置された主桁に床版（床板と称す場合がある）が設置されるものであって、床版には主に鋼材からなる鋼床版、主にコンクリートからなるコンクリート床版、鋼材およびコンクリートからなる合成床版がある。以下、鋼床版を有する橋梁を「鋼床版橋」と、コンクリート床版を有する橋梁を「コンクリート床版橋」と、合成床版を有する橋梁を「合成床版橋」とそれぞれ称す。

鋼床版を形成する鋼板（デッキプレートに同じ）は、主桁に対して平行に配置された縦リブ（縦梁と称す場合がある）と、主桁に対して垂直（以下「橋幅方向」と称す）に配置された横リブ（横梁と称す場合がある）とによって補剛されている。すなわち、鋼板の下面に縦リブおよび横リブが溶接接続され、さらに、縦リブと横リブとの交差部（以下「リブ交差部」と称す）も溶接接続されている。そして、鋼板の上面に、アスファルト等の舗装が施されるものである。
一方、合成床版は、これを形成する鋼板の上面にコンクリートが敷設されるものであって、該鋼板は鋼床版と同じように縦リブおよび横リブによって補剛されることがある。このとき、縦リブおよび横リブはコンクリート中に埋設される。

縦リブは、閉塞空間を形成する台形状のＵリブ等と、閉塞空間を形成しないバルブリブや平リブ等に大別される。Ｕリブは、台形の斜辺に相当する側面と台形の上辺に相当する下面とを有する鋼材であって、側面の上側縁（下面とは反対側の側縁）が鋼板に溶接接続され、断面台形状の閉塞空間を形成する。
横リブは断面Ｔ字状であって、ウェブの一方の側縁（上側縁）が鋼板に溶接接続され、他方の側縁（下側縁）にフランジを具備する。そして、ウェブには縦リブが侵入可能な台形状の切り欠き部が形成され、リブ交差部（切り欠き部）においてＵリブの両側面は横リブに溶接接続される。

なお、切り欠き部の最奥には「下部スカラップ」が設けられている。このため、Ｕリブと横リブとの溶接線は鋼板（デッキプレート）と下部スカラップとの間に形成され、一方の側面側の溶接線と他方の側面側の溶接線とは下部スカラップを挟んで離隔している。すなわち、Ｕリブの下面と切り欠き部の最奥との間には隙間が形成され、Ｕリブと横リブとの溶接線は「溶接端点（溶接始端および溶接終端を「溶接端点」と称す）」を有している。

一方、平リブは平板であって、このとき、横リブには該平板が挿入可能な矩形状のスリットが形成され、スリットの口元には「上部スカラップ」が設けられ、スリットの最奥には「下部スカラップ」が設けられている。
そして、平リブの上端縁が鋼板に溶接接続された状態で、平リブは横リブのスリットに侵入して、リブ交差部において平リブの一方の側面が横リブに溶接接続され、平リブの他方の側面と横リブとの間に隙間が形成される。
このため、平リブと横リブとの溶接線は一方の側面のみにおいて、上部スカラップと下部スカラップとの間に形成され、溶接端点を有している。また、上部スカラップにおいて、平リブと横リブとの溶接線は、平リブと鋼板との溶接線から離隔し、横リブと鋼板との溶接線からも離隔している。

鋼床版には、走行する車両による複雑な荷重（以下「輪荷重」と称す）が繰り返し作用するため、鋼板には複雑な曲げモーメントが繰り返し発生することになる。このとき、縦リブは鋼板を橋軸方向に補剛して主に橋軸方向の応力が発生し、横リブは鋼板を橋幅方向に補剛して主に橋幅方向の応力が発生するため、リブ交差部には縦リブの変形および横リブの変形の両方が集積して極めて複雑な局部変形が生じ、集中した局部応力が生じる。
さらに、縦リブは、前記のようなリブ交差部における溶接接続の形態によって、局部応力の集中が一層複雑さを増している。このため、鋼床版橋は、特に溶接端点において疲労亀裂が発生する傾向にあり、かかる疲労亀裂の発生を抑制しようとする発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１３−２４５４５９（第６−８頁、図５）

特許文献１に開示された発明（鋼床版及びこれを備えた鋼床版橋）において、鋼床版は、Ｕリブと、Ｕリブが侵入可能な台形状の切り欠き部がウェブに形成された横リブとを有し、切り欠き部の最奥に連続して下部スカラップが設けられている。
また、切り欠き部の最奥（台形の上辺に相当する下縁）に連続して、切り欠き部の側縁（台形の斜辺に相当する）に平行な湾曲部が形成され、切り欠き部の奥側の所定範囲と湾曲部との間には、略短冊状の細幅部材が形成されている。
したがって、Ｕリブはリブ交差部において切り欠き部の口元側では横リブのウェブに溶接接続され、切り欠き部の奥側では細幅部材に溶接接続されているから、かかる溶接線は、Ｕリブと鋼板との溶接線に連続している（重なっている）ものの、細幅部材の下端部において下部スカラップに面した溶接端点を有する。
そうすると、細幅部材（特に奥側）はウェブに比較して剛性が低く、変形が容易であるため、溶接端点における応力集中が緩和されることから、溶接端点における疲労亀裂の発生が抑制されている。

しかしながら、特許文献１に開示された発明は、リブ交差部において下部スカラップに面した溶接端点が形成されるため、溶接端点から溶接亀裂が発生するという問題があった。
また、閉塞空間を形成することから、片面溶接になるため、全肉厚に渡って溶け込まないおそれがあり、Ｕリブと横リブとの溶接線から疲労亀裂が発生するという問題があった。
また、横リブは主桁に溶接接続されているため、架け替えや新規設置の際、施工期間が長くなるという問題があった。

本発明は、かかる問題を解消するものであって、リブ交差部における溶接線からの疲労亀裂の発生を抑制可能および施工期間を短縮可能な鋼床版インスタント橋を提供することにある。

（１）本発明に係る鋼床版インスタント橋は、橋軸方向に配置された主桁と、前記主桁に設置された鋼床版パネルとを有し、
前記鋼床版パネルは、鋼板、橋軸方向の縦リブおよび橋軸方向に対して垂直方向の横リブを具備し、
前記縦リブは矩形状の平板で、前記縦リブの上端面が前記鋼板に溶接接続され、
前記横リブは、平板状の横リブウェブおよび前記横リブウェブの下端縁に設けられた横リブフランジを具備する断面Ｔ字状の鋼材で、前記横リブフランジに矩形状のスリットが形成され、
前記スリットに前記縦リブが侵入し、前記スリットと前記縦リブとの交差部において前記縦リブの両側面および下端面が前記横リブウェブに溶接接続され、かつ、前記横リブウェブの上端面が前記鋼板に溶接接続され、
前記主桁は、平板状の主桁ウェブと前記主桁ウェブの両端にそれぞれ設けられた主桁上フランジおよび主桁下フランジとを具備した断面Ｈ字状に圧延された鋼材で、前記主桁ウェブ、前記主桁上ランジおよび前記主桁下フランジを接続する主桁スティフナーを具備し、
前記鋼板は前記主桁上フランジにボルト／ナットによって接続され、
前記横リブ下フランジは、前記主桁ウェブにスプリット・ティーを介してボルト／ナットによって接続され、
前記横リブウェブは、前記主桁スティフナーにスプライスプレートを介してボルト／ナットによって接続されている。

（２）また、発明に係る鋼床版インスタント橋は、平板状の支持材ウェブと、前記支持材ウェブの両端にそれぞれ設けられた支持材上フランジおよび支持材下フランジと、前記支持材ウェブ、前記支持材上フランジおよび支持材下フランジを接続する支持材スティフナーとを具備する鋼床版支持材を有し、
前記鋼板と前記主桁上フランジとの接続に代えて、前記鋼板は前記支持材上フランジにボルト／ナットによって接続され、前記主桁上フランジは前記支持材下フランジにボルト／ナットによって接続され、
前記横リブウェブは、前記支持材スティフナーにスプライスプレートを介してボルト／ナットによって接続されている。
（３）さらに、前記縦リブと前記横リブとを溶接接続する溶接線の溶接始端および溶接終端は、前記縦リブの一方の側面および他方の側面にそれぞれ位置する。
（４）さらに、前記縦リブと前記横リブとを溶接接続する溶接線と、前記縦リブと前記鋼板とを溶接接続する溶接線と、前記横リブと前記鋼板とを溶接接続する溶接線とは、交差する。

本発明に係る鋼床版インスタント橋は、縦リブが平板によって形成され、横リブに形成されたスリットに侵入した縦リブの両側面および下端面が横リブに溶接接続されている。
すなわち、縦リブの下端面とスリットの最奥との間は溶接線によって塞がれ、下部スカラップに相当する隙間がないため、当該部に発生する輪荷重による応力集中は緩和され、当該部からの疲労亀裂の発生が抑制され、寿命が延長する。
また、縦リブと横リブとを溶接接続する溶接線の端点（溶接始端および溶接終端）は、縦リブの下端面とスリットの最奥との間に位置しないから、当該部からの疲労亀裂の発生がさらに抑制される。
さらに、縦リブと横リブとの溶接線と、縦リブと鋼板との溶接線と、横リブと鋼板との溶接線とは、スリットの口元（縦リブの上端面に同じ）において交差するから、上部スカラップに相当する隙間が形成されない。したがって、当該部における輪荷重による応力集中は緩和されるため、当該部からの疲労亀裂の発生が抑制され、寿命が延長する。
さらに、縦リブは平板であって、平板の両面において横リブおよび鋼板に溶接接続される（両面溶接に同じ）から、健全な接続になっている。

また、主桁と鋼床版との接続が、スプリット・ティーおよびスプライスプレートを介したボルト／ナットであるから、設置が容易になり施工が迅速になる。また、撤去作業も迅速になる。
また、主桁に鋼床版支持材が設置されるから、設置の自由度が増す。すなわち、あらかじめ規格化された鋼床版パネルと、あらかじめ規格化された主桁とを用いた場合であっても、鋼床版支持材の高さを調整することによって、既設の下部工の高さ（橋脚の支承手段を含む高さ）に左右されることなく、鋼床版（鋼床版パネルに設けられた舗装の上面）を所望の高さにすることができる。
さらに、主桁を圧延Ｈ形鋼によって形成するため、規格化を図ることが容易になり、製作コストの圧縮や施工時間の短縮が可能になる。すなわち、鋼床版パネルおよび圧延Ｈ形鋼を採用することによって、規格商品化、設計レス化、舗装の一部工場実施等を組み合わせることによって製作から維持管理までのライフサイクルコストの低減が期待でき、既存の下部工が流用可能になる。

本発明の実施の形態１に係る鋼床版インスタント橋を正面斜め上から斜め下方向に見た斜視図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋の一部を拡大して示す斜視図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋を構成する部材（鋼床版パネル）を正面斜め下から斜め上方向に見た斜視図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋を構成する部材（鋼床版パネル）の一部（鋼板および縦リブ）を示す正面図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋を構成する部材（鋼床版パネル）の一部（横リブ）を示す正面図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋を構成する部材（鋼床版パネル）の一部（リブ交差部）を拡大して示す斜視図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋の特性を試験するための試験材を正面斜め上から斜め下方向に見た斜視図である。 図７に示す試験材の一部示す正面図である。 図７に示す試験材と比較するための比較材の一部を示す正面図である。 図１に示す鋼床版インスタント橋の特性を試験するための試験材および比較材の集中応力総和を比較する棒グラフである。 図１に示す鋼床版インスタント橋の特性を試験するための疲労試験の結果を示す「荷重−載荷回数曲線」である。

［実施の形態１］
次に、本発明に係る実施の形態１を、図面を参照して具体的に説明する。なお、以下の図面は模式的に描かれたものであり、本発明は描かれた形態に限定されるものではなく、適宜変更可能である。

（鋼床版インスタント橋）
図１〜図６はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る鋼床版インスタント橋を説明するものであって、図１は正面斜め上から斜め下方向に見た斜視図、図２はその一部を拡大して示す斜視図、図３は構成する部材（鋼床版パネル）を正面斜め下から斜め上方向に見た斜視図、図４は構成する部材（鋼床版パネル）の一部（鋼板および縦リブ）を示す正面図、図５は構成する部材（鋼床版パネル）の一部（横リブ）を示す正面図、図６は構成する部材（鋼床版パネル）の一部（リブ交差部）を拡大して示す斜視図である。

図１および図２において、鋼床版インスタント橋１００は、図示しない橋脚に設置された支承装置に設置される主桁４０と、主桁４０に設置された鋼床版支持材５０と、主桁４０および鋼床版支持材５０に取り付けられた鋼床版パネル２００とを有している。
なお、主桁４０は橋幅方向に４列並び、鋼床版を形成する鋼床版パネル２００は橋幅方向に３枚設置されているが、本発明はこれに限定するものではなく、何列あるいは何枚であってもよい。なお、主桁４０の長手方向が「橋軸方向（Ｙ方向）」で、橋軸方向に垂直な方向が「橋幅方向（Ｘ方向）」で、Ｘ−Ｙ面に垂直な方向が「鉛直方向（Ｚ方向）」である。

（主桁）
主桁４０は断面Ｈ形に圧延された鋼材（本発明において「圧延Ｈ形鋼」と称している）であって、主桁ウェブ４１（Ｙ−Ｚ面に位置する）と、主桁ウェブ４１の両側縁にそれぞれ形成された主桁上フランジ４２ａ（Ｘ−Ｙ面に位置する）および主桁下フランジ４２ｂ（Ｘ−Ｙ面に位置する）とを具備している。さらに、主桁ウェブ４１と主桁上フランジ４２ａと主桁下フランジ４２ｂとを接続する主桁スティフナー４３（Ｘ−Ｚ面に位置する）が長手方向に間隔をあけて複数設けられている。

（鋼床版支持材）
鋼床版支持材５０は断面Ｈ形の鋼材であって、支持材ウェブ５１（Ｙ−Ｚ面に位置する）と、支持材ウェブ５１の両側縁にそれぞれ形成された支持材上フランジ５２ａ（Ｘ−Ｙ面に位置する）および支持材下フランジ５２ｂ（Ｘ−Ｙ面に位置する）とを具備している。
さらに、支持材ウェブ５１と支持材上フランジ５２ａと支持材下フランジ５２ｂとを接続する支持材スティフナー５３（Ｘ−Ｚ面に位置する）が長手方向に間隔をあけて複数設けられている。なお、鋼床版支持材５０は鋼板を溶接接合して断面Ｈ形に形成したものであるが、圧延Ｈ形鋼であってもよい。

（鋼床版パネル）
図１において、鋼床版パネル２００は、鋼床版１０と、橋軸方向の縦リブ２０と、橋幅方向（Ｘ方向）の横リブ３０とを有している。鋼床版１０を構成する鋼板１１の上面には製作工場において工場施工舗装１２が施され、施工現場において現場施工舗装１３が施されるため、施工時間の短縮が図られているが、工場施工舗装１２を施工現場において実施してもよい。

（鋼床版パネルを構成する縦リブ）
図３および図４において、縦リブ２０は矩形状の平板２１によって形成され、平板上端面２１ａが鋼板１１に溶接接続されている（かかる溶接接続の溶接線を「Ｗ２１」と称す）。
なお、説明の便宜上、平板上端面２１ａと平板下端面２１ｂとの距離を「平板高さＨ」と、平板側面２１ｓと平板側面２１ｔとの距離（平板２１の厚さに同じ）を「平板厚さＴ」と、一方の側面を「平板側面２１ｓ」と、他方の側面を「平板側面２１ｔ」とそれぞれ称す。

（鋼床版パネルを構成する横リブ）
図３および図５において、横リブ３０は略矩形状の横リブウェブ３１と、横リブウェブ３１の横リブ下端３１ｂに設けられた横リブ下フランジ３２と、横リブ上端面３１ａから横リブ下端３１ｂに向けて形成されたスリット３３とを具備し、横リブ上端面３１ａが鋼板１１に溶接接続されている（かかる溶接接続の溶接線を「Ｗ３１」と称す）。スリット３３に縦リブ２０は侵入可能である。なお、説明の便宜上、スリット３３の口元を「スリット上端３３ａ」と、最奥を「スリット下端縁３３ｂ」と、一方の側縁を「スリット側縁３３ｓ」と、他方の側面を「スリット側縁３３ｔ」とそれぞれ称す。
そして、スリット３３の口元においてスリット側縁３３ｓと横リブ上端面３１ａとの角にＣ面取り３４ｓが、スリット側縁３３ｔと横リブ上端面３１ａとの角にＣ面取り３４ｔが、それぞれ形成されている。
なお、スリット上端３３ａとスリット下端縁３３ｂとの距離を「スリット深さＤ」と称すと、スリット深さＤは平板高さＨよりも僅かに大きくなっている。また、スリット側縁３３ｓとスリット側縁３３ｔとの間隔（スリット３３の幅に同じ、以下「スリット幅Ｓ」と称す）は、平板厚さＨよりも僅かに大きくなっている。

（鋼床版パネルのリブ交差部）
図３および図６において、平板２１はスリット３３に進入し、リブ交差部において、平板下端面２１ｂはスリット下端縁３３ｂに、平板側面２１ｓはスリット側縁３３ｓに、平板側面２１ｔはスリット側縁３３ｔにそれぞれ溶接接続されている（かかる溶接接続の溶接線を「Ｗ２３」と称す）。すなわち、溶接線Ｗ２３は平板上端面２１ａを除く範囲の「全周溶接」になっている。このとき、溶接線Ｗ２３の図示しない溶接端点は、平板下端面２１ｂ（スリット下端縁３３ｂに同じ）の位置にはなく、平板側面２１ｓ（スリット側縁３３ｓに同じ）および平板側面２１ｔ（スリット側縁３３ｔに同じ）にある。
なお、Ｃ面取り３４ｓおよびＣ面取り３４ｔは、たたえば「Ｃ１０」程度の小さいものであるから、溶接線Ｗ２１、溶接線Ｗ３１および溶接線Ｗ２３は、Ｃ面取り３４ｓおよびＣ面取り３４ｔにおいて交差し（重なり）、当初形成されていた三角形状の隙間は塞がれる。よって、リブ交差部において、上部スカラップに相当する隙間および下部スカラップに相当する隙間は形成されない。

（鋼床版パネルの作用効果）
以上のように、鋼床版パネル２００は、リブ交差部において、従来のような上部スカラップに相当する隙間および下部スカラップに相当する隙間が形成されないから、特に、溶接線Ｗ２３の平板下端面２１ｂ（スリット下端縁３３ｂに同じ）の位置における応力集中が緩和され、当該部からの疲労亀裂の発生が抑制される。
また、平板下端面２１ｂ（スリット下端縁３３ｂに同じ）の位置に溶接線Ｗ２３の端点（始端および終端）が存在しないから、該位置からの疲労亀裂の発生がさらに抑制される。
よって、鋼床版パネル２００の寿命は延長する（これについては別途詳細に説明する）。

（鋼床版パネルの主桁への取り付け）
再び図１および図２において、主桁４０に鋼床版支持材５０が載置され、主桁上フランジ４２ａと支持材下フランジ５２ｂとがボルト／ナット８０によって接続されている。そして、支持材上フランジ５２ａに鋼床版パネル２００を構成する鋼板１１の側縁部が載置され、両者はボルト／ナット８０によって接続されている。
また、鋼床版パネル２００を構成する横リブ３０の横リブ下フランジ３２は、スプリット・ティー６０およびスプライスプレート６１を介して主桁ウェブ４１にボルト／ナット８０によって接続されている。
さらに、横リブ３０の横リブウェブ３１は、スプライスプレート７４を介して主桁スティフナー４３にボルト／ナット８０によって接続されると共に、スプライスプレート７５を介して支持材スティフナー５３にボルト／ナット８０によって接続されている。

なお、横リブ下フランジ３２がスプライスプレート６１に接続され、スプライスプレート６１が断面Ｔ型のスプリット・ティー６０に接続され、スプリット・ティー６０が主桁ウェブ４１に接続されているが、本発明はこれに限定するものではなく、スプライスプレート６１を撤去して、断面Ｌ型のスプリット・ティーによって横リブ下フランジ３２の内面および外面を挟み込んで、かかる断面Ｌ型のスプリット・ティーを主桁ウェブ４１にボルト／ナット８０によって接続してもよい。

（ボルト／ナット）
なお、ボルト／ナット８０とは、所定の貫通孔（図示しない）を貫通するボルトと、該ボルトに螺合するナットとを具備する締結手段を指し、必要に応じて座金や弛み止めを伴う。そして、ボルト／ナット８０を形成するボルトおよびナットの材質や形状、寸法は限定するものではなく、設置場所に応じて適宜選定されるものである。たとえば、鋼板１１と支持材上フランジ５２ａとを接続するボルト／ナット８０におけるボルトを「皿型高力ボルト」にしておけば、鋼板１１の上面への現場施工舗装１３に好適である。

（鋼床版インスタント橋の作用効果）
以上のように鋼床版インスタント橋１００は、鋼床版パネル２００を有し、鋼床版パネル２００は前記のように疲労亀裂の発生が抑制されるから、保全性が向上して寿命が延長する。また、鋼床版パネル２００と主桁４０および鋼床版支持材５０との接続がボルト／ナット８０であって、溶接を不要にするから、作業が簡素になり、施工時間が短縮する。
なお、以上は、鋼床版支持材５０を有する場合であるが、本発明はこれに限定するものではなく、鋼床版支持材５０を撤去して、主桁上フランジ４２ａに鋼板１１を直接載置し、両者をボルト／ナット８０によって接続してもよい。

（鋼床版パネルの実施例）
鋼床版パネル２００は以下に示す寸法に製作され、複数枚を並べられる。
鋼床版１０を構成する鋼板１１は、橋軸方向（Ｙ方向）長さ４５００ｍｍ、橋幅方向（Ｘ方向）長さ２５６０ｍｍ、厚さ（Ｚ方向）１６ｍｍである。
縦リブ２０を形成する平板は、平板高さＨが２５６ｍｍ、平板厚さＴが１６ｍｍの矩形鋼板である。そして、橋幅方向（Ｘ方向）に３２０ｍｍ間隔で７枚配置されている。
横リブ３０は、横リブ上端面３１ａから横リブ下フランジ３２の下面までの距離（以下「横リブ高さ」と称す）が６００ｍｍで、横リブウェブ３１の厚さが９ｍｍである。そして、スリット３３は３３０ｍｍ間隔で７箇所に形成され、スリット深さＤは２５８ｍｍ、スリット幅Ｓは２０ｍｍである。

したがって、縦リブ２０はスリット３３内に完全に侵入可能で、平板下端面２１ｂとスリット下端縁３３ｂとの間、平板側面２１ｓとスリット側縁３３ｓとの間、平板側面２１ｔとスリット側縁３３ｔとの間には、それぞれ２ｍｍの隙間が生じる設計になっている。
なお、工作機械（たとえばＮＣレーザ加工機等）の発達によって加工精度が向上しているから、仮に、製作誤差や取り付け誤差等によって前記隙間の値は変動したとしても、溶接接続に支障のない設計になっている。
そして、鋼板１１の上面の両側縁および両端縁を除く矩形状の範囲に、舗装厚さ８０ｍｍの工場施工舗装１２が、製作工場において設けられる。なお、工場施工舗装１２を除く範囲（両側縁および両端縁に同じ）には施工現場において、鋼床版パネル２００の主桁４０への取り付けが完了した後、舗装厚さ８０ｍｍの現場施工舗装１３が設けられる（図１参照）。なお、工場施工舗装１２を施工現場において設けてもよい。

（主桁の実施例）
主桁４０は、支間距離が１０ｍ、１５ｍおよび２０ｍの３水準に集約して製作されている。すなわち、支間距離が１０ｍの場合は、ウェブ高さ６００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ、ウェブ厚さ１４ｍｍ、フランジ厚さ２８ｍｍの圧延Ｈ形鋼である。また、支間距離が１５ｍの場合は、ウェブ高さ８５０ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ、ウェブ厚さ１９ｍｍ、フランジ厚さ３２ｍｍの圧延Ｈ形鋼である。さらに、支間距離が２０ｍの場合は、ウェブ高さ１０００ｍｍ、フランジ幅３００ｍｍ、ウェブ厚さ１９ｍｍ、フランジ厚さ２８ｍｍの圧延Ｈ形鋼である。なお、材質はＳＭ４００またはＳＭ４９０であるが、これに限定するものではない。

（試験材）
図７〜図９はそれぞれ、本発明の実施の形態１に係る鋼床版インスタント橋を説明するものであって、図７はその特性を試験するための試験材を正面斜め上から斜め下方向に見た斜視図、図８はその一部示す正面図、図９は比較のための比較材の一部を示す正面図である。
なお、鋼床版パネル２００と同じ部位については同じ符号を付して説明を省略する。また、理解を容易にするため、部材寸法、部材間の隙間および溶接線の幅を誇張して描いている。

図７および図８において、試験材３００は、鋼床版パネル２００が一対の主桁４０に直接設置され、主桁４０の主桁上フランジ４２ａおよび鋼床版支持材５０が撤去され、鋼板１１が主桁ウェブ４１および主桁スティフナー４３に直接溶接接続されたものに同じである。
横リブ下フランジ３２はスプライスプレート６１およびスプリット・ティー６０を介さないで、また、横リブウェブ３１はスプライスプレート７４を介さないで、それぞれ主桁スティフナー４３の位置において主桁ウェブ４１に直接溶接接続されている。
このとき、主桁４０は長さ（橋軸方向の距離）５０００ｍｍ、桁高さ１０００ｍｍで、主桁４０には橋軸方向で４枚の主桁スティフナー４３が等間隔に設けられている。また、主桁４０同士は間隔（橋幅方向の距離）２０００ｍｍを開けて配置されている。
鋼床版パネル２００は、橋幅方向に６枚の縦リブ２０と橋軸方向に４枚の横リブ３０とを具備している。そして、リブ交差部の寸法等は前記実施例の値に同じである。

（比較材）
図９において、比較材９００は、鋼板１１と、橋軸方向の縦リブ２０と、橋幅方向の比較横リブ９０とを有し、リブ交差部の形態が試験材３００と相違するものの、これを除く部位の形状および寸法は試験材３００に同じである。すなわち、比較材９００に比較スリット９３が形成され、さらに、比較スリット９３の最奥に比較スカラップ９５が形成されている点において、試験材３００に形成されたスリット３３と相違する。以下、両者の相違する点について説明する。

（比較材の横リブ）
比較横リブ９０は矩形状平板である比較ウェブ９１と、比較ウェブ９１の比較上端９１ａから比較下端９１ｂに向かって形成された比較スリット９３を具備し、比較スリット９３の最奥に比較スカラップ９５が形成されている。比較スリット９３に縦リブ２０が侵入可能であって、比較スリット９３の幅は平板厚さＴより大きくなっている。また、比較スリット９３の口元には、比較Ｃ面取り９４ｓが形成されている。
なお、説明の便宜上、比較スリット９３の口元を「比較スリット上端９３ａ」と、最奥を「比較スリット下端縁９３ｂ」と、一方の側縁を「比較スリット側縁９３ｓ」と、他方の側面を「比較スリット側縁９３ｔ」とそれぞれ称す。そして、比較スリット上端９３ａと比較スリット下端縁９３ｂとの距離は平板高さＨよりも大きくなっている。
比較スカラップ９５は、比較スリット下端縁９３ｂに接する略円形であって、比較スリット側縁９３ｓと比較スリット側縁９３ｔとの距離よりも大きな距離の隙間を形成する。

（比較材のリブ交差部）
縦リブ２０の平板上端面は溶接線Ｗ２１によって鋼板１１に接続され、比較ウェブ９１の比較上端９１ａは溶接線Ｗ９１によって鋼板１１に接続され、平板２１は比較スリット９３に侵入している。
このとき、平板下端面２１ｂと比較スリット下端縁９３ｂとの間に隙間が形成され、平板側面２１ｓは比較スリット側縁９３ｓの比較スカラップ９５を除く範囲において溶接接続されている（かかる溶接接続の溶接線を「Ｗ９３」と称す）。一方、平板側面２１ｓは比較スリット側縁９３ｔに対向し、互いに溶接接続されないで離隔している。
このとき、溶接線Ｗ９３の上側の端は、溶接線Ｗ２１および溶接線Ｗ９１に重なって、比較Ｃ面取り９４ｓを塞いでいるものの、溶接線Ｗ９３の下側の端は比較スカラップ９５に位置し、比較スカラップ９５を塞がない。すなわち、溶接線Ｗ９３の溶接端点は比較スカラップ９５に位置している。なお、溶接線Ｗ９１および溶接線Ｗ９３は何れを先に形成してもよい。

（ＦＥＡ）
疲労試験に先行して、ＦＥＡ（有限要素法解析）によって、（ａ）クリティカル載荷位置を確認した後、（ｂ）耐疲労ディテールを検討した。なお、支持条件は一対の主桁４０の両端部をそれぞれ支持する４点支持である。

（クリティカル載荷位置）
鋼床版パネル２００の縦リブ２０には車両の走行位置によって集中引張応力と集中圧縮応力とが発生する。すなわち、載荷位置を変更してある縦リブ（仮に「Ｒ１」とする）に発生する集中応力を求めて、載荷位置毎の集中応力を比較すると、載荷位置（以下「引張最大載荷位置」と称す）Ｆ１に載荷したときに最大の集中引張応力（σ１＋）が発生し、載荷位置（以下「圧縮最大載荷位置」と称す）Ｑ１に載荷したときに最大の集中圧縮応力（σ１−）が発生することが分かる。そして、縦リブＲ１について最大の集中引張応力（σ１＋）と最大の集中圧縮応力（σ１−）の絶対値との和を「集中応力総和（σ１±）」とする。
同様に、その他の縦リブＲ２、Ｒ３・・・毎に、引張最大載荷位置Ｆ２、Ｆ３・・・と、圧縮最大載荷位置Ｑ２、Ｑ３・・・と、集中応力総和σ２±、σ３±・・・とを求める。
そこで、求めた集中応力総和σ１±、σ２±、σ３±・・・のうち最も大きな値になる集中応力総和σｊ±に対応した縦リブＲｊを「着目対象縦リブ」とし、縦リブＲｊについての引張最大載荷位置Ｆｊを、鋼床版パネル２００の「クリティカル載荷位置」と称す。

（集中応力総和）
図１０は、本発明の実施の形態１に係る鋼床版インスタント橋の特性を試験するための試験材および比較材の集中応力総和を比較する棒グラフである。なお、集中引張応力を右下がりの斜線で、集中圧縮応力の絶対値を右上がりの斜線で示す。
図１０において、試験材３００において、着目対象縦リブＲｊについて、引張最大載荷位置Ｆｊに１００ｋＮの載荷をしたとき、２５Ｎ／ｍｍ^２の集中引張応力（σｊ＋）が発生し、圧縮最大載荷位置Ｑｊに１００ｋＮの載荷をしたとき、５５Ｎ／ｍｍ^２の集中圧縮応力（σｊ−）が発生し、集中応力総和（σｊ±）が８０Ｎ／ｍｍ^２になっている。
一方、比較材９００についても試験材３００と同じ要領で、着目対象縦リブを特定し、引張最大載荷位置および圧縮最大載荷位置にそれぞれ１００ｋＮの載荷をしたとき、着目対象縦リブにおいて集中引張応力が９２Ｎ／ｍｍ^２、集中圧縮応力が８５Ｎ／ｍｍ^２発生し、集中応力総和が１７７Ｎ／ｍｍ^２になっている。
すなわち、試験材３００の方が比較材９００に比較して、集中応力総和は５８％低い値になり、特に、集中引張応力は７３％も低い値になっている。よって、試験材３００は下スカラップに相当する隙間を有しないことから、集中応力総和が大幅に小さくなることが確認された。

（疲労試験）
図１１は、本発明の実施の形態１に係る鋼床版インスタント橋の特性を試験するための疲労試験の結果を示す「荷重−載荷回数曲線」である。なお、縦軸はクリティカル載荷位置に載荷される繰り返し荷重、横軸は繰り返し回数（図１１では「疲労寿命」と記載している）である。
図１１において、試験材３００のクリティカル載荷位置と、比較材９００のクリティカル載荷位置とに、それぞれ荷重２００ｋＮを繰り返し載荷したとき、試験材３００では約７千万回の繰り返しによっても疲労亀裂は発生しない（右斜め上方向の黒矢印付きの黒四角にて示す）のに対し、比較材９００は約２百万回の繰り返しによって疲労亀裂が発生している（白四角にて示す）。
さらに、試験材３００に、荷重３４０ｋＮを約１百万回繰り返し載荷しても、疲労亀裂は発生していない（右斜め上方向の黒矢印付きの黒四角にて示す）。
なお、図中の斜線は「Ｔ荷重換算の１千万回」を示している。
以上より、試験材３００が優れた疲労耐久性を有することが確認された。すなわち、試験材３００は、リブ交差部において縦リブ２０と横リブ３０とが全周に渡って溶接接続され、下スカラップに相当する隙間を有しないため、当該位置における溶接線２３からの疲労亀裂の発生が抑制されている。

以上、本発明を、鋼床版インスタント橋について実施の形態１をもとに説明したが、これらは例示であり、様々な変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。

本発明に係る鋼床版インスタント橋は、溶接線からの疲労亀裂の発生が抑制されると共に、迅速に施工可能であるから、小規模橋梁に限定されることなく、各種橋梁に広く利用することができる。

１０ ：鋼床版
１１ ：鋼板
１２ ：工場施工舗装
１３ ：現場施工舗装
２０ ：縦リブ
２１ ：平板
２１ａ：平板上端面
２１ｂ：平板下端面
２１ｓ：平板側面
２１ｔ：平板側面
３０ ：横リブ
３１ ：横リブウェブ
３１ａ：横リブ上端面
３１ｂ：横リブ下端
３２ ：横リブ下フランジ
３３ ：スリット
３３ａ：スリット上端
３３ｂ：スリット下端縁
３３ｓ：スリット側縁
３３ｔ：スリット側縁
３４ｓ：Ｃ面取り
３４ｔ：Ｃ面取り
４０ ：主桁
４１ ：主桁ウェブ
４２ａ：主桁上フランジ
４２ｂ：主桁下フランジ
４３ ：主桁スティフナー
５０ ：鋼床版支持材
５１ ：支持材ウェブ
５２ａ：支持材上フランジ
５２ｂ：支持材下フランジ
５３ ：支持材スティフナー
６０ ：スプリット・ティー
６１ ：スプライスプレート
７４ ：スプライスプレート
７５ ：スプライスプレート
８０ ：ボルト／ナット
９０ ：比較横リブ
９１ ：比較ウェブ
９１ａ：比較上端面
９１ｂ：比較下端
９２ ：比較下フランジ
９３ ：比較スリット
９３ａ：比較スリット上端
９３ｂ：比較スリット下端縁
９３ｓ：比較スリット側縁
９３ｔ：比較スリット側縁
９４ｓ：比較Ｃ面取り
９５ ：比較スカラップ
１００ ：鋼床版インスタント橋
２００ ：鋼床版パネル
３００ ：試験材
９００ ：比較材
Ｗ２１ ：溶接線
Ｗ３１ ：溶接線
Ｗ２３ ：溶接線
Ｗ９１ ：溶接線
Ｗ９３ ：溶接線

Claims (4)

1. 橋軸方向に配置された主桁と、前記主桁に設置された鋼床版パネルとを有し、
   前記鋼床版パネルは、鋼板、橋軸方向の縦リブおよび橋軸方向に対して垂直方向の横リブを具備し、
   前記縦リブは矩形状の平板で、前記縦リブの上端面が前記鋼板に溶接接続され、
   前記横リブは、平板状の横リブウェブおよび前記横リブウェブの下端縁に設けられた横リブフランジを具備する断面Ｔ字状の鋼材で、前記横リブフランジに矩形状のスリットが形成され、
   前記スリットに前記縦リブが侵入し、前記スリットと前記縦リブとの交差部において前記縦リブの両側面および下端面が前記横リブウェブに溶接接続され、かつ、前記横リブウェブの上端面が前記鋼板に溶接接続され、
   前記主桁は、平板状の主桁ウェブと前記主桁ウェブの両端にそれぞれ設けられた主桁上フランジおよび主桁下フランジとを具備した断面Ｈ字状に圧延された鋼材で、前記主桁ウェブ、前記主桁上ランジおよび前記主桁下フランジを接続する主桁スティフナーを具備し、
   前記鋼板は前記主桁上フランジにボルト／ナットによって接続され、
   前記横リブ下フランジは、前記主桁ウェブにスプリット・ティーを介してボルト／ナットによって接続され、
   前記横リブウェブは、前記主桁スティフナーにスプライスプレートを介してボルト／ナットによって接続されている鋼床版インスタント橋。
2. 平板状の支持材ウェブと、前記支持材ウェブの両端にそれぞれ設けられた支持材上フランジおよび支持材下フランジと、前記支持材ウェブ、前記支持材上フランジおよび支持材下フランジを接続する支持材スティフナーとを具備する鋼床版支持材を有し、
   前記鋼板と前記主桁上フランジとの接続に代えて、前記鋼板は前記支持材上フランジにボルト／ナットによって接続され、前記主桁上フランジは前記支持材下フランジにボルト／ナットによって接続され、
   前記横リブウェブは、前記支持材スティフナーにスプライスプレートを介してボルト／ナットによって接続されていることを特徴とする請求項１記載の鋼床版インスタント橋。
3. 前記縦リブと前記横リブとを溶接接続する溶接線の溶接始端および溶接終端は、前記縦リブの一方の側面および他方の側面にそれぞれ位置することを特徴とする請求項１または２記載の鋼床版インスタント橋。
4. 前記縦リブと前記横リブとを溶接接続する溶接線と、前記縦リブと前記鋼板とを溶接接続する溶接線と、前記横リブと前記鋼板とを溶接接続する溶接線とは、交差することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の鋼床版インスタント橋。

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