特許 6607132 ＵリブおよびＵリブの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6607132

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】ＵリブおよびＵリブの製造方法

(51)【国際特許分類】

   E04C 3/07 20060101AFI20191111BHJP

   B21D 47/01 20060101ALI20191111BHJP

   E01D 19/12 20060101ALI20191111BHJP

   B21D 5/01 20060101ALN20191111BHJP

   B21D 5/08 20060101ALN20191111BHJP

【ＦＩ】

   E04C3/07

   B21D47/01 A

   E01D19/12

   !B21D5/01 C

   !B21D5/08 M

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-76703(P2016-76703)

(22)【出願日】2016年4月6日

(65)【公開番号】特開2017-186806(P2017-186806A)

(43)【公開日】2017年10月12日

【審査請求日】2018年12月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006655

【氏名又は名称】日本製鉄株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002044

【氏名又は名称】特許業務法人ブライタス

(72)【発明者】

【氏名】米澤 隆行

(72)【発明者】

【氏名】島貫 広志

(72)【発明者】

【氏名】佐藏 力

(72)【発明者】

【氏名】姫野 正志

【審査官】 土屋 保光

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭５８−０５５１２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０９２０００（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２４５４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２７２８２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０８７４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１８３７６９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２１Ｄ ４７／０１

Ｅ０１Ｄ １９／１２

Ｂ２１Ｄ ５／０１

Ｂ２１Ｄ ５／０８

Ｅ０４Ｃ ３／０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方向に延び、かつ前記一方向に直交する断面においてＵ字形状を有するＵリブであって、
底壁部と一対の側壁部とを備え、
前記底壁部は、前記一方向に直交する断面において直線状に延びるように設けられ、
前記一対の側壁部は、前記一方向に直交する断面において、前記底壁部から離れるほど互いの間隔が広がるように設けられ、
前記一方向に直交する断面において、前記底壁部の厚み方向をＵリブの高さ方向とし、前記底壁部の延伸方向をＵリブの幅方向とした場合に、各側壁部は、その側壁部の先端とその側壁部の前記高さ方向における中点との間で、前記Ｕリブの幅方向の外側に凸となるように湾曲している、Ｕリブ。

【請求項2】

前記一方向に直交する断面において、各側壁部の外面は、その側壁部の外面の先端よりも前記Ｕリブの幅方向内側で、その側壁部の前記外面の前記先端とその側壁部の外面の前記高さ方向における中点とを結ぶ仮想線よりも外側に凸となるように湾曲している、請求項１に記載のＵリブ。

【請求項3】

各側壁部の外面は、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の曲率半径を有している、請求項１または２に記載のＵリブ。

【請求項4】

鋼帯からＵリブを製造する方法であって、
前記鋼帯の幅方向における両側をロール成形またはプレス成形によって立ち上げて、底壁部と一対の側壁部とを形成する成形工程を有し、
前記成形工程において、前記底壁部は、前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において直線状に延びるように形成され、前記一対の側壁部は、前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において、前記底壁部から離れるほど互いの間隔が広がるように形成され、
前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において、前記底壁部の厚み方向をＵリブの高さ方向とし、前記底壁部の延伸方向をＵリブの幅方向とした場合に、各側壁部が、その側壁部の先端とその側壁部の前記高さ方向における中点との間で、前記Ｕリブの幅方向の外側に凸となるように湾曲している、Ｕリブの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼床版等において用いられるＵリブおよびＵリブの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、橋梁等の土木構造物において、鋼床版が用いられている。図１は、鋼床版を備えた橋梁の一例を示す図である。なお、図１においては、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示している。Ｘ方向は橋梁１の長さ方向を示し、Ｙ方向は橋梁１の幅方向を示し、Ｚ方向は鉛直方向を示す。以下の説明では、橋梁１の幅方向を、左右方向ともいう。

【0003】

図１に示す橋梁１は、鋼床版２を有している。鋼床版２は、デッキプレート３と、複数の主桁４と、複数の横リブ５と、複数の縦リブ６とを有している。デッキプレート３、主桁４、横リブ５および縦リブ６はそれぞれ、鋼材からなる。

【0004】

デッキプレート３は、平板形状を有する。デッキプレート３の表面３ａは、舗装材７によって舗装されている。舗装材７としては、例えば、アスファルトまたはコンクリート等の種々の材料を用いることができる。

【0005】

主桁４は、Ｙ−Ｚ平面に平行な断面においてＩ字形状を有し、かつ橋梁１の長さ方向に延びるように設けられている。主桁４の上端部は、例えば、デッキプレート３の裏面３ｂに溶接されている。

【0006】

横リブ５は、Ｘ−Ｚ平面に平行な断面において例えばＩ字形状を有し、かつ橋梁１の幅方向に延びるように設けられている。横リブ５の左右の端部は、例えば、主桁４に溶接されている。

【0007】

縦リブ６は、上方に向かって開口するように開断面形状（Ｕ字形状）を有するＵリブである。以下、縦リブ６を、Ｕリブ６という。具体的には、Ｕリブ６は、左右方向に延びる底壁部６ａと、底壁部６ａの左右方向における両端部から上方に延びる一対の側壁部６ｂ，６ｃとを有する。側壁部６ｂ，６ｃは、先端側（図１においては上側）にいくほど互いの間隔が広がるように、底壁部６ａに対して傾斜している。Ｕリブ６は、橋梁１の長さ方向に延びるように、かつ横リブ５を貫通するように設けられている。側壁部６ｂ，６ｃの上端部は、デッキプレート３の裏面３ｂに溶接されている。

【0008】

上記のような構成を有する橋梁１では、例えば、橋梁１上を自動車８が通過することによって、鋼床版２において疲労亀裂が発生する場合がある。この疲労亀裂は、例えば、デッキプレート３とＵリブ６との接合部９において発生する。以下、接合部９における疲労亀裂の発生態様について説明する。

【0009】

図２は、デッキプレート３と側壁部６ｂとの接合部９を示す拡大図である。図２に示すように、側壁部６ｂをデッキプレート３に溶接する際には、例えば、側壁部６ｂの先端部のうち外側の部分６ｄが溶接ビード１０によってデッキプレート３に接合される。通常、溶接ビード１０の溶け込み量は、Ｕリブの厚みの７５％が基準とされており、側壁部６ｂの先端部のうち内側の部分６ｅは接合されない。このため、デッキプレート３と溶接ビード１０と部分６ｅとの間に、切欠き状の空間１１（以下、不溶着部１１という。）が形成されている。このような接合部９では、溶接ビード１０の近傍において、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張りの残留応力が発生している。

【0010】

ここで、自動車８が橋梁１上を通過すると、デッキプレート３に荷重が加わり、デッキプレート３が撓む。これにより、デッキプレート３と溶接ビード１０との境界部および側壁部６ｂと溶接ビード１０との境界部に、曲げ応力や引張応力が発生する。これらの応力の内、鋼床版の幅方向に生じる引張応力が上述の残留応力に重畳されることにより、接合部９では大きな引張応力が発生しやすい。そして、複数の自動車８が通過することによって、上記荷重がデッキプレート３に繰り返し加わると、デッキプレート３と溶接ビード１０との境界部近傍および側壁部６ｂと溶接ビード１０との境界部近傍において疲労亀裂が発生する場合がある。例えば、溶接ビード１０のデッキプレート３側の止端１２または側壁部６ｂ側の止端１３に疲労亀裂が発生したり、デッキプレート３側のルート部１４に疲労亀裂が発生したりする。これにより、鋼床版２の強度が低下するおそれがある。

【0011】

ところで、鋼床版２では、止端１２および止端１３は、Ｕリブ６の外側に位置する。このため、止端１２および止端１３において発生した疲労亀裂は、橋梁１の点検時等に、作業者によって発見されやすい。この場合、疲労亀裂が発生した部分を早期に補修することができるので、鋼床版２の強度低下を防止しやすい。

【0012】

一方、ルート部１４は、Ｕリブ６の外側からは見えない位置にあるので、ルート部１４において発生した疲労亀裂を発見することは難しい。また、仮に、ルート部１４に疲労亀裂が発生していることを発見できたとしても、ルート部１４をＵリブ６の外側から補修することは難しい。このため、ルート部１４に疲労亀裂が発生した場合は、Ｕリブ６の内側からルート部１４を補修する必要があり、疲労亀裂の補修に時間および労力を要する。

【0013】

そこで、従来、ルート部１４において疲労亀裂が発生することを防止するための技術が提案されている。

【0014】

例えば、特許文献１には、ピーニング施工方法が記載されている。特許文献１に記載された方法では、Ｕリブを用いた鋼床版において、ピーニング工具によってデッキプレートの表面に打撃を与える。特許文献１には、上記のように打撃を与えることによって、Ｕリブの内側の部分に圧縮残留ひずみを与えることができると記載されている。特許文献１に記載された方法では、上記のようにして圧縮残留応力を与えることによって、Ｕリブの内側の部分に発生した疲労亀裂の進展を抑制していると考えられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0015】

【特許文献1】特開２０１４−１７２０４３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0016】

しかしながら、上記の方法では、デッキプレートの表面側をピーニング工具によって打撃するので、デッキプレートの裏面側に十分な大きさの圧縮残留応力を与えることは難しい。この場合、疲労亀裂の進展または疲労亀裂の発生を十分に抑制できない。

【0017】

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、鋼床版において、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接ビードのルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展すること、を抑制するのに適したＵリブおよびその製造方法を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0018】

（１）本発明の一実施形態に係るＵリブは、一方向に延び、かつ前記一方向に直交する断面においてＵ字形状を有するＵリブであって、
底壁部と一対の側壁部とを備え、
前記底壁部は、前記一方向に直交する断面において直線状に延びるように設けられ、
前記一対の側壁部は、前記一方向に直交する断面において、前記底壁部から離れるほど互いの間隔が広がるように設けられ、
前記一方向に直交する断面において、前記底壁部の厚み方向をＵリブの高さ方向とし、前記底壁部の延伸方向をＵリブの幅方向とした場合に、各側壁部は、その側壁部の先端とその側壁部の前記高さ方向における中点との間で、前記Ｕリブの幅方向の外側に凸となるように湾曲している。

【0019】

（２）前記一方向に直交する断面において、各側壁部の外面は、その側壁部の外面の先端よりも前記Ｕリブの幅方向内側で、その側壁部の前記外面の前記先端とその側壁部の外面の前記高さ方向における中点とを結ぶ仮想線よりも外側に凸となるように湾曲していてもよい。

【0020】

（３）各側壁部の外面は、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の曲率半径を有していてもよい。

【0021】

（４）本発明の他の実施形態に係るＵリブの製造方法は、鋼帯からＵリブを製造する方法であって、
前記鋼帯の幅方向における両側をロール成形またはプレス成形によって立ち上げて、底壁部と一対の側壁部とを形成する成形工程を有し、
前記成形工程において、前記底壁部は、前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において直線状に延びるように形成され、前記一対の側壁部は、前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において、前記底壁部から離れるほど互いの間隔が広がるように形成され、
前記鋼帯の長さ方向に直交する断面において、前記底壁部の厚み方向をＵリブの高さ方向とし、前記底壁部の延伸方向をＵリブの幅方向とした場合に、各側壁部が、その側壁部の先端とその側壁部の前記高さ方向における中点との間で、前記Ｕリブの幅方向の外側に凸となるように湾曲している。

【発明の効果】

【0022】

本発明によれば、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接ビードのルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制するのに適したＵリブが得られる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】図１は、鋼床版を備えた橋梁の一例を示す図である。

【図2】図２は、Ｕリブと側壁部との接合部を示す拡大図である。

【図3】図３は、本発明の一実施形態に係るＵリブを示す断面図である。

【図4】図４は、本発明の一実施形態に係るＵリブを有する鋼床版を示す図である。

【図5】図５は、鋼床版において実施される疲労亀裂発生防止方法の一例を説明するための図である。

【図6】図６は、鋼床版において実施される疲労亀裂発生防止方法の一例を説明するための図である。

【図7】図７は、デッキプレートと側壁部との接合部を示す拡大図である。

【図8】図８は、シミュレーションで用いた鋼床版の解析モデルを説明するための図である。

【図9】図９は、ＦＥＭ解析結果を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、本発明について詳しく説明する。図３は、本発明の一実施形態に係るＵリブ２０を示す断面図である。図３においては、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向を示している。Ｘ方向はＵリブ２０の長さ方向を示し、Ｙ方向はＵリブ２０の幅方向を示し、Ｚ方向はＵリブ２０の高さ方向を示す。したがって、図３に示すＵリブ２０の断面図は、Ｕリブ２０の長さ方向に直交する断面を示す図である。なお、図３においては、Ｕリブ２０の高さ方向（上下方向）における中央を、二点鎖線で示している。Ｕリブ２０の高さ方向は、後述する底壁部２０ａの厚み方向に等しい。

【0025】

図３を参照して、Ｕリブ２０は、幅方向に延びる底壁部２０ａと、底壁部２０ａの幅方向における両端部から上方に延びる一対の側壁部２０ｂ，２０ｃとを有する。側壁部２０ｂ，２０ｃは、先端側（上側）にいくほど互いの間隔が広がるように、底壁部２０ａに対して傾斜している。Ｕリブ２０は、例えば、鋼からなる。

【0026】

側壁部２０ｂは、側壁部２０ｂの先端と側壁部２０ｂの上記高さ方向における中点との間で、Ｕリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。本実施形態では、上記のように側壁部２０ｂが湾曲することによって、側壁部２０ｂの外面２２ａおよび内面２２ｂも同様に湾曲している。したがって、任意のＵリブの側壁部が本実施形態に係るＵリブ２０の側壁部２０ｂと同様に湾曲しているか否かは、側壁部の外面または側壁部の内面の形状によって判断することができる。すなわち、任意のＵリブの側壁部が、下記に説明する側壁部２０ｂの外面２２ａまたは内面２２ｂと同様の形状の外面または内面を有している場合には、そのＵリブの側壁部は、本実施形態に係るＵリブ２０の側壁部２０ｂと同様に湾曲していると判断することができる。

【0027】

本実施形態においては、外面２２ａは、外面２２ａの先端（上端）ｐ１と外面２２ａの上記高さ方向における中点ｐ２との間で、Ｕリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。図３には、先端ｐ１と中点ｐ２とを結ぶ仮想線Ｌ１を一点鎖線で示している。外面２２ａは、言い換えると、先端ｐ１と中点ｐ２との間で、仮想線Ｌ１よりもＵリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。なお、中点ｐ２は、Ｕリブ２０の高さ方向において、側壁部２０ｂの外面２２ａの先端ｐ１および底壁部２０ａの外面２４ａの中央に位置する点である。本実施形態では、外面２２ａは、例えば、５００ｍｍ以上２０００ｍｍ以下の曲率半径Ｒｃを有する。

【0028】

また、内面２２ｂは、内面２２ｂの先端（上端）ｐ３と内面２２ｂの上記高さ方向における中点ｐ４との間で、Ｕリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。図３には、先端ｐ３と中点ｐ４とを結ぶ仮想線Ｌ２を一点鎖線で示している。内面２２ｂは、言い換えると、先端ｐ３と中点ｐ４との間で、仮想線Ｌ２よりもＵリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。なお、中点ｐ４は、Ｕリブ２０の高さ方向において、側壁部２０ｂの内面２２ｂの先端ｐ３および底壁部２０ａの内面２４ｂの中央に位置する点である。

【0029】

詳細な説明は省略するが、側壁部２０ｃも側壁部２０ｂと同様に湾曲した形状を有する。すなわち、側壁部２０ｃは、側壁部２０ｃの先端と側壁部２０ｃの上記高さ方向における中点との間で、Ｕリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。

【0030】

なお、本実施形態では、例えば、外面２２ａの曲率半径Ｒｃを５００ｍｍ以上に設定することによって、外面２２ａを、例えば、先端ｐ１よりもＵリブ２０の幅方向内側に位置付けることができる。言い換えると、外面２２ａは、先端ｐ１を通りかつＵリブ２０の高さ方向（上下方向）に延びる仮想線Ｌ３よりもＵリブ２０の幅方向外側に突出しないように設けられている。この場合、例えば、Ｕリブ２０の外側を覆うように横リブ５（図１参照）を設ける場合に、横リブ５とＵリブ２０とが干渉することを防止できる。詳細な説明は省略するが、側壁部２０ｃの外面についても同様である。

【0031】

本実施形態に係るＵリブ２０は、例えば、鋼帯（図示せず）の幅方向における両側を成形工程（ロール成形またはプレス成形）において立ち上げることによって製造することができる。成形工程においては、底壁部２０ａは、鋼帯の長さ方向に直交する断面において直線状に延びるように形成される。また、一対の側壁部２０ｂ，２０ｃは、鋼帯の長さ方向に直交する断面において、底壁部２０ａから離れるほど互いの間隔が広がるように、かつ上述したように湾曲するように形成される。

【0032】

図４は、本実施形態に係るＵリブ２０を有する鋼床版１００を示す図である。本実施形態においても、従来の鋼床版２のＵリブ６と同様に、Ｕリブ２０は、デッキプレート３に溶接される。具体的には、側壁部２０ｂ，２０ｃのそれぞれの先端は、溶接ビード１０によって、デッキプレート３の裏面３ｂに接合される。なお、デッキプレート３の厚みは、例えば、６〜３５ｍｍであり、Ｕリブ２０の厚みは、例えば、３〜１２ｍｍである。

【0033】

以下、上述の鋼床版１００において実施される疲労亀裂発生防止方法について簡単に説明する。図５および図６は、鋼床版１００において実施される疲労亀裂発生防止方法の一例を説明するための図である。また、図７は、デッキプレート３と側壁部２０ｂとの接合部９を示す拡大図である。

【0034】

図５を参照して、本実施形態に係る疲労亀裂発生防止方法では、まず、平板状の押圧部材４０によって、底壁部２０ａをデッキプレート３側に向かって押圧する（負荷工程）。これにより、図６（ａ）を参照して、側壁部２０ｂに圧力が加えられて、側壁部２０ｂがＵリブ２０の外側に膨らむように変形する。本実施形態では、負荷工程において、例えば、ルート部１４の近傍を塑性変形させるように、押圧部材４０によって底壁部２０ａが押圧される。

【0035】

次に、押圧部材４０を底壁部２０ａから離す（除荷工程）。これにより、負荷工程で側壁部２０ｂに加えられた圧力が除かれる。その結果、図６（ｂ）を参照して、側壁部２０ｂは、負荷工程前の側壁部２０ｂの形状に戻るように変形する。なお、本実施形態では、上述のように、負荷工程においてルート部１４の近傍を塑性変形させている。そのため、除荷工程後の側壁部２０ｂは、負荷工程前の側壁部２０ｂの形状に完全には戻らない。説明は省略するが、側壁部２０ｃについても同様である。

【0036】

以下、上述の疲労亀裂発生防止方法の作用効果を簡単に説明する。図７を参照して、溶接ビード１０のルート部１４近傍においては、溶接時の膨張および溶接後の収縮によって、引張の残留応力が発生している。この状態で、上述の負荷工程を実行することによって、上述のように、側壁部２０ｂは、Ｕリブ２０の外側に向かって移動しようとする。これにより、溶接ビード１０がＵリブ２０の外側に向かって引っ張られ、ルート部１４近傍の引張応力は一時的に大きくなる。側壁部２０ｂがさらに移動して、ルート部１４近傍が塑性変形し始めると、引張応力は減少する。

【0037】

その後、除荷工程を実行することによって、側壁部２０ｂは、Ｕリブ２０の内側に向かって移動しようとする。これにより、溶接ビード１０がＵリブ２０の内側に向かって押し付けられる。すなわち、いわゆるスプリングバックの効果が生じる。これにより、ルート部１４近傍に圧縮方向の力を加えることができる。その結果、ルート部１４近傍の引張残留応力を低減できる、またはルート部１４近傍に圧縮残留応力を発生させることができる。

【0038】

以下、本実施形態に係るＵリブ２０の作用効果について説明する。本実施形態に係るＵリブ２０では、上述のように、側壁部２０ｂは、側壁部２０ｂの先端と側壁部２０ｂの上記高さ方向における中点との間で、Ｕリブ２０の幅方向の外側に凸となるように湾曲している。このため、Ｕリブ２０を用いた鋼床版において、Ｕリブ２０をデッキプレート３側に押圧した際（負荷工程時）に、側壁部２０ｂ，２０ｃを外側に膨らむように容易に変形させることができる。これにより、Ｕリブ２０を押圧する際に、Ｕリブ２０のうち、底壁部２０ａおよびその周辺部分に大きな応力が生じることを抑制できる。その結果、底壁部２０ａおよびその周辺部分が塑性変形することを抑制することができる。さらに、底壁部２０ａおよびその周辺部分の塑性変形が抑制されることによって、除荷工程時に、側壁部２０ｂ，２０ｃが溶接ビード１０をＵリブ２０の内側に向かって押す力を十分に確保できる。すなわち、スプリングバックの効果を十分に生じさせることができる。これにより、ルート部１４近傍の引張残留応力を十分に低減できる、またはルート部１４近傍に圧縮残留応力を発生させることができる。その結果、疲労亀裂の発生または疲労亀裂の進展を十分に抑制できる。したがって、本実施形態に係るＵリブ２０は、溶接ビード１０のルート部１４に疲労亀裂が発生すること、およびルート部１４に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制するのに適している。

【0039】

（シミュレーションに基づく検討）
以下、コンピュータを用いたＦＥＭ解析によるシミュレーション結果とともに、本発明の効果を説明する。図８は、シミュレーションで用いた鋼床版のＦＥＭ解析モデルを説明するための図である。具体的には、図８（ａ）は、鋼床版の解析モデルを示す図であり、図８（ｂ）は、解析モデルにおいて接合部９に相当する部分の拡大図であり、図８（ｃ）は、解析モデルにおいて不溶着部１１周辺に相当する部分（図８（ｂ）において点線の丸で示した部分）のメッシュおよび積分点を示した図である。なお、図８（ａ）においては、比較のために、従来のＵリブの側壁部の形状を一点鎖線で示している。一点鎖線で示す従来のＵリブの側壁部は、本実施形態に係るＵリブ２０の側壁部２０ｂとは異なり、Ｕリブの外側に向かって湾曲しておらず、直線状に延びている。

【0040】

Ｕリブ２０およびデッキプレート３のＦＥＭ解析モデルは、４節点の２次元平面ひずみ要素を用いて作成した。具体的には、対称性を考慮してＵリブ２０およびデッキプレート３の２次元の１／２モデルを作成した。Ｕリブ２０およびデッキプレート３の解析モデルは、側壁部２０ｂの曲率半径Ｒｃを変えて、４種類作成した。具体的には、側壁部２０ｂの曲率半径Ｒｃを、２０００ｍｍ、１５００ｍｍ、１０００ｍｍおよび５００ｍｍに設定した。また、本シミュレーションでは、比較のために、図８（ａ）において一点鎖線で示す従来のＵリブについても同様に、ＦＥＭ解析モデルを作成した。

【0041】

なお、図８（ａ）においては、解析モデルの拘束点を三角形の記号で示している。また、図８（ｂ），（ｃ）に示すように、解析モデルでは、不溶着部１１を切欠き状に形成した。

【0042】

ＦＥＭ解析では、Ｕリブ２０およびデッキプレート３の材料としてＳＭＢ４９０Ｂ（ＪＩＳ Ｇ３１０６ ２００８）を用いたと仮定し、その応力−ひずみ線図を用いた。ＳＭＢ４９０Ｂの降伏応力は４５２ＭＰａ、ヤング率は２０６ＧＰａ、ポアソン比は０．３にそれぞれ設定し、等方硬化則に従ってＦＥＭ解析を行った。

【0043】

図８には示していないが、このシミュレーションでは、押圧部材４０（図５参照）の解析モデルをさらに作成した。そして、その押圧部材４０の解析モデルによって、Ｕリブの解析モデルに対して上述の負荷工程および除荷工程を実行し、ルート部１４（図７参照）に生じる残留応力を求めた。

【0044】

下記の表１に、負荷工程の条件（圧下量）および除荷工程後のルート部１４の残留応力（解析結果）を示す。なお、表１においては、図８（ａ）において一点鎖線で示す従来のＵリブの側壁部の曲率半径を、「∞」と記している。また、表１において圧下量とは、図８（ｃ）の積分点ａ〜ｄのいずれかにおいて塑性変形を示すデータが得られた後の、押圧部材４０のデッキプレート３側への押し込み量である。すなわち、圧下量とは、ルート部１４が塑性変形を開始した後の、押圧部材４０の押し込み量を示す。また、ルート部１４の残留応力は、図８（ｃ）の積分点ｃのデータに基づいて求めた。表１において、正の値の応力は引張応力を示し、負の値の応力は圧縮応力を示す。なお、負荷工程前には、ルート部１４には応力が発生していないものとする。

【0045】

【表1】

【0046】

図９は、側壁部の曲率半径と、ルート部１４の残留応力（表１、主応力和および幅方向応力）との関係を示したグラフである。表１および図９に示すように、本実施形態に係るＵリブ２０の解析モデルでは、直線状の側壁部を有する従来のＵリブに比べて、ルート部１４の残留応力（主応力和および幅方向応力）を十分に低減できた。特に、幅方向応力は、本実施形態に係るＵリブ２０の解析モデルの全てにおいて、負の値となった。すなわち、本実施形態に係るＵリブ２０の解析モデルの全てにおいて、ルート部１４に圧縮残留応力を発生させることができた。このように、本実施形態に係るＵリブ２０の解析モデルでは、従来のＵリブに比べて、スプリングバックの効果を十分に得られた。この結果から、本実施形態に係るＵリブ２０は、ルート部１４に疲労亀裂が発生すること抑制するのに適しており、かつルート部１４に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制するのに適していることが分かる。

【産業上の利用可能性】

【0047】

本発明によれば、Ｕリブとデッキプレートとを接合する溶接ビードのルート部に疲労亀裂が発生すること、およびルート部に疲労亀裂が発生した場合にその疲労亀裂が進展することを抑制するのに適したＵリブが得られる。したがって、本発明は、鋼床版を構成するＵリブとして好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0048】

１ 橋梁
２，１００ 鋼床版
３ デッキプレート
４ 主桁
５ 横リブ
６，２０ Ｕリブ（縦リブ）
７ 舗装材
８ 自動車
９ 接合部
１０ 溶接ビード
１１ 不溶着部
１２，１３ 止端
１４ ルート部
２０ａ 底壁部
２０ｂ，２０ｃ 側壁部
４０ 押圧部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】