特開 2024-176772 鋼床版の残留応力低減方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024176772

(43)【公開日】2024-12-19

(54)【発明の名称】鋼床版の残留応力低減方法

(51)【国際特許分類】

   E01D 19/12 20060101AFI20241212BHJP

   E01D 22/00 20060101ALI20241212BHJP

   C21D 9/00 20060101ALI20241212BHJP

   C21D 1/30 20060101ALI20241212BHJP

   C21D 1/42 20060101ALI20241212BHJP

   C21D 9/50 20060101ALI20241212BHJP

【ＦＩ】

E01D19/12

E01D22/00 A

C21D9/00 A

C21D1/30

C21D1/42 C

C21D9/50 101Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023095563

(22)【出願日】2023-06-09

(71)【出願人】

【識別番号】504176911

【氏名又は名称】国立大学法人大阪大学

(71)【出願人】

【識別番号】506122246

【氏名又は名称】エム・エムブリッジ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣畑 幹人

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 俊光

(72)【発明者】

【氏名】小西 英明

(72)【発明者】

【氏名】冨永 周佑

【テーマコード（参考）】

2D059

4K042

【Ｆターム（参考）】

2D059AA16

2D059GG39

2D059GG55

2D059GG61

4K042AA24

4K042AA25

4K042BA04

4K042BA09

4K042BA13

4K042DA03

4K042DB01

4K042DC01

4K042DC02

4K042DC03

4K042DE03

(57)【要約】

【課題】施工時間を短縮することが可能な鋼床版の残留応力低減方法を提供する。
【解決手段】デッキプレートと、第１方向に延びる横板と、第１方向に交差する第２方向に延びる縦板と、直線溶接部と回し溶接部とを有し横板と縦板とを溶接する溶接部とを備える鋼床版の残留応力を低減する方法であって、溶接部の回し溶接部の止端部に対応する第１加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第１加熱工程と、第１加熱工程の後、溶接部の一方の直線溶接部に沿った第２加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第２加熱工程と、第２加熱工程の後、溶接部の他方の直線溶接部に沿った第３加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第３加熱工程とを、第１加熱対象領域に圧縮応力が作用し、第１加熱対象領域から溶接部の端部の止端部に沿った方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布を形成するように、横板の一方の加熱対象面に対して行う。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

デッキプレートと、
前記デッキプレートの下面に接合され、第１方向に延び、前記第１方向に直交する第２方向の表裏の第１面と第２面とを貫通するように上端から下方に向けて帯状に形成された切り欠き部を有する横板と、
前記第２方向に延び、前記横板の前記切り欠き部を前記第２方向に貫通するように前記デッキプレートの下面に接合された縦板と、
前記横板の前記第１面及び前記第２面の両方にそれぞれ前記縦板を囲うように配置されて前記横板と前記縦板とを接合し、前記縦板の前記第１方向の表裏のそれぞれの面に沿った直線溶接部と前記縦板の下端部を囲う回し溶接部とを有する溶接部と
を備える鋼床版の残留応力を低減する方法であって、
前記横板の前記第１面及び前記第２面の一方である加熱対象面について、前記溶接部の回し溶接部の止端部に対応する第１加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第１加熱工程と、
前記第１加熱工程の後、前記横板の前記加熱対象面について、前記溶接部のうち前記縦板の表面及び裏面の一方の側に延びる前記直線溶接部に沿った第２加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第２加熱工程と、
前記第２加熱工程の後、前記横板の前記加熱対象面について、前記溶接部のうち前記縦板の表面及び裏面の他方の側に延びる前記直線溶接部に沿った第３加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第３加熱工程と
を含み、
前記第１加熱工程、前記第２加熱工程及び前記第３加熱工程では、前記第１加熱対象領域に圧縮応力が作用し、前記第１加熱対象領域から前記溶接部の端部の前記止端部に沿った方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布を形成するように前記高周波誘導加熱を行う
鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項2】

前記残留応力は、橋梁の製作時の溶接により発生し、橋梁の主桁に支持された状態の前記鋼床版上を通過する移動体の荷重と残留応力が相俟って疲労き裂が発生する
請求項１に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項3】

前記第１加熱工程の加熱温度である第１加熱温度は、前記第２加熱工程の加熱温度である第２加熱温度及び前記第３加熱工程の加熱温度である第３加熱温度よりも低い
請求項１に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項4】

前記第１加熱温度は、２５０℃以上５５０℃以下の温度である
請求項３に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項5】

前記第２加熱温度及び前記第３加熱温度は、２５０℃以上５５０℃以下の温度である
請求項３に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項6】

前記第１加熱工程の加熱時間である第１加熱時間は、前記第２加熱工程の加熱時間である第２加熱時間及び前記第３加熱工程の加熱時間である第３加熱時間よりも短い
請求項１に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項7】

前記第１加熱時間は、９秒以上４０秒以下の時間である
請求項６に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【請求項8】

前記第２加熱時間及び前記第３加熱時間は、９秒以上４０秒以下の時間である
請求項６に記載の鋼床版の残留応力低減方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、鋼床版の残留応力低減方法に関する。

【背景技術】

【0002】

道路橋等の橋梁に用いられる鋼床版として、例えば、主桁に支持されるデッキプレートと、デッキプレートの下面に接合される横板（横リブ、ダイヤフラム等）と、デッキプレートの下面に横板に交差して溶接される縦板（縦リブ等）とを備える鋼床版が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６０７２９４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

溶接で製作された橋梁の場合、溶接部に残留応力が発生する。橋梁を使用することにより、例えば横板の一部に応力が集中し、残留応力と相俟って疲労き裂のような損傷が生じる可能性がある。残留応力を低減させるため、従来では、横板において溶接部分の止端仕上げ、ピーニング等の処理が行われている。しかしながら、これらの処理では、横板の両面側から溶接部分の止端に沿って施工する必要があるため、施工時間が掛かってしまう。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、施工時間を短縮することが可能な鋼床版の残留応力低減方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る鋼床版の残留応力低減方法は、デッキプレートと、前記デッキプレートの下面に接合され、第１方向に延び、前記第１方向に直交する第２方向の表裏の第１面と第２面とを貫通するように上端から下方に向けて帯状に形成された切り欠き部を有する横板と、前記第２方向に延び、前記横板の前記切り欠き部を前記第２方向に貫通するように前記デッキプレートの下面に接合された縦板と、前記横板の前記第１面及び前記第２面の両方にそれぞれ前記縦板を囲うように配置されて前記横板と前記縦板とを接合し、前記縦板の前記第１方向の表裏のそれぞれの面に沿った直線溶接部と前記縦板の下端部を囲う回し溶接部とを有する溶接部とを備える鋼床版の残留応力を低減する方法であって、前記横板の前記第１面及び前記第２面の一方である加熱対象面について、前記溶接部の回し溶接部の止端部に対応する第１加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第１加熱工程と、前記第１加熱工程の後、前記横板の前記加熱対象面について、前記溶接部のうち前記縦板の表面及び裏面の一方の側に延びる前記直線溶接部に沿った第２加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第２加熱工程と、前記第２加熱工程の後、前記横板の前記加熱対象面について、前記溶接部のうち前記縦板の表面及び裏面の他方の側に延びる前記直線溶接部に沿った第３加熱対象領域に対して高周波誘導加熱を行う第３加熱工程とを含み、前記第１加熱工程、前記第２加熱工程及び前記第３加熱工程では、前記第１加熱対象領域に圧縮応力が作用し、前記第１加熱対象領域から前記溶接部の端部の前記止端部に沿った方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布を形成するように前記高周波誘導加熱を行う。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、施工時間を短縮することが可能な鋼床版の残留応力低減方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、本実施形態に係る橋梁の一例を模式的に示す斜視図である。

【図2】図２は、橋梁の一例を示す断面図である。

【図3】図３は、鋼床版の横リブと縦リブとの交差部分の一例を示す図である。

【図4】図４は、鋼床版の横リブと縦リブとの交差部分の一例を示す図である。

【図5】図５は、本実施形態に係る鋼床版の残留応力低減方法の一例を示すフローチャートである。

【図6】図６は、鋼床版の横リブと縦リブとの交差部分の一例を示す図である。

【図7】図７は、高周波誘導加熱を行う場合の対象領域の温度変化の一例を示す図である。

【図8】図８は、本実施形態に係る溶接構造に対して高周波誘導加熱を行う場合の応力の変化の一例を示す図である。

【図9】図９は、横リブの加熱対象面の応力分布の一例を示す図である。

【図10】図１０は、横リブの非加熱面の応力分布の一例を示す図である。

【図11】図１１は、横リブの加熱対象面の応力分布の一例を示す図である。

【図12】図１２は、横リブの非加熱面の応力分布の一例を示す図である。

【図13】図１３は、鋼床版を交換する工程の例を示す図である。

【図14】図１４は、鋼床版を交換する工程の例を示す図である。

【図15】図１５は、鋼床版の横リブと縦リブとの交差部分の他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明に係る鋼床版の残留応力低減方法の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。

【0010】

図１は、本実施形態に係る橋梁１００の一例を模式的に示す斜視図である。図２は、橋梁１００の一例を示す断面図である。図１及び図２に示す橋梁１００は、例えば自動車等が走行する道路橋である。図１及び図２に示すように、橋梁１００は、鋼床版１０と、主桁２０とを備える。

【0011】

図１及び図２において、橋梁１００の幅方向を第１方向（幅方向Ｄ１）とし、橋梁１００の橋軸方向を第２方向（橋軸方向Ｄ２）とし、橋梁１００の上下方向、つまり幅方向Ｄ１及び橋軸方向Ｄ２に直交する方向を第３方向（上下方向Ｄ３）とする。幅方向Ｄ１及び橋軸方向Ｄ２は、後述するデッキプレート３０の主面３０ａに沿った方向である。上下方向Ｄ３は、当該主面３０ａに直交又はほぼ直交する方向である。

【0012】

鋼床版１０は、例えば幅方向Ｄ１及び橋軸方向Ｄ２に複数並んで配置される。主桁２０は、鋼床版１０を支持する。主桁２０は、例えば鈑桁であるが、これに限定されず、箱桁であってもよい。主桁２０は、不図示の下部工に支持されている。本実施形態において、鋼床版１０を適用する橋梁１００は、例えば新設鋼道路橋であるが、これに限定されず、新設鋼鉄道橋等であってもよい。

【0013】

鋼床版１０は、デッキプレート３０と、横リブ（横板）４０と、縦リブ（縦板）５０と、溶接部６０とを備える。図３及び図４は、鋼床版１０の横リブ４０と縦リブ５０との交差部分の一例を示す図である。図３は橋軸方向Ｄ２に見た状態を示す図であり、図４は幅方向Ｄ１に見た状態を示す図である。

【0014】

デッキプレート３０は、例えば鋼板等により形成される。デッキプレート３０は、幅方向Ｄ１の複数の位置が主桁２０によって支持される。

【0015】

横リブ４０は、デッキプレート３０の下面３０ｂに接合される。横リブ４０は、幅方向Ｄ１に延びた状態で設けられる。横リブ４０は、橋軸方向Ｄ２に複数配置される。横リブ４０は、ウェブ４１及びフランジ４２を有する。ウェブ４１は、平板状であり、デッキプレート３０の下面３０ｂに配置される。ウェブ４１には、切り欠き部４３が設けられる。切り欠き部４３は、ウェブ４１の上端４１ｃから下方に向けて帯状に形成される。切り欠き部４３は、ウェブ４１のうち橋軸方向Ｄ２の表裏の第１面４１ａと第２面４１ｂとを貫通するように形成される。切り欠き部４３は、縦リブ５０を貫通させる。フランジ４２は、ウェブ４１の下端に接合される。

【0016】

縦リブ５０は、平板状であり、橋軸方向Ｄ２に延びた状態で配置される。縦リブ５０は、横リブ４０の切り欠き部４３に貫通された状態で横リブ４０と交差する。縦リブ５０は、デッキプレート３０の下面３０ｂ及び横リブ４０に接合される。縦リブ５０は、切り欠き部４３の全周部分において横リブ４０に溶接される。縦リブ５０は、幅方向Ｄ１に複数設けられる。幅方向Ｄ１に隣り合う縦リブ５０同士の間隔は、例えば等間隔である。

【0017】

溶接部６０は、横リブ４０と縦リブ５０とを接合する。溶接部６０は、横リブ４０の第１面４１ａと第２面４１ｂとの両方にそれぞれ設けられる。溶接部６０は、橋軸方向Ｄ２に見て縦リブ５０を囲うように設けられる。本実施形態において、溶接部６０は、橋軸方向Ｄ２に見て縦リブ５０の全周を溶接するように配置される。

【0018】

溶接部６０は、直線溶接部６１、６２と、回し溶接部６３とを有する。直線溶接部６１は、縦リブ５０の表面５０ａに沿って上下方向Ｄ３に直線状に延びている。直線溶接部６２は、縦リブ５０の裏面５０ｂに沿って上下方向Ｄ３に直線状に延びている。回し溶接部６３は、縦リブ５０の下端部５１を囲うように設けられる。回し溶接部６３は、２つの直線溶接部６１、６２の下端部同士を接続する。

【0019】

上記のような鋼床版１０上を自動車等の移動体が走行することにより、移動体の荷重が鋼床版１０から縦リブ５０に伝わる。この縦リブ５０からの荷重が伝わることにより、例えば横リブ４０のうち回し溶接部６３の止端部Ｗ１では、当該荷重を支持するための応力が発生し、荷重が解除された後も残留応力として存在する場合がある。以下、このような鋼床版１０における残留応力を低減する方法について説明する。

【0020】

図５は、本実施形態に係る鋼床版１０の残留応力低減方法の一例を示すフローチャートである。図５に示すように、本実施形態に係る鋼床版１０の残留応力低減方法は、第１加熱工程Ｓ１０と、第２加熱工程Ｓ２０と、第３加熱工程Ｓ３０とを含む。

【0021】

図６は、鋼床版１０の横リブ４０と縦リブ５０との交差部分の一例を示す図である。図６は、橋軸方向Ｄ２に見た状態を示している。

【0022】

図６に示すように、第１加熱工程Ｓ１０は、横リブ４０の第１面４１ａ及び第２面４１ｂの一方である加熱対象面４１Ｒについて、溶接部６０の回し溶接部６３の止端部Ｗ１に対応する第１加熱対象領域ＡＲ１に対して高周波誘導加熱を行う。本実施形態では、横リブ４０の第１面４１ａを加熱対象面４１Ｒとして説明する。この場合、第２面４１ｂは、加熱を行わない非加熱面４１Ｓとなる。なお、第２面４１ｂを加熱対象面とする場合、第１面４１ａは、非加熱面４１Ｓとなる。

【0023】

第２加熱工程Ｓ２０は、第１加熱工程Ｓ１０の後、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒ（第１面４１ａ）について、溶接部６０のうち縦リブ５０の表面５０ａの側に延びる直線溶接部６１に沿った第２加熱対象領域ＡＲ２に対して高周波誘導加熱を行う。

【0024】

第３加熱工程Ｓ３０は、第２加熱工程Ｓ２０の後、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒ（第１面４１ａ）について、溶接部６０のうち縦リブ５０の裏面５０ｂの側に延びる直線溶接部６２に沿った第３加熱対象領域ＡＲ３に対して高周波誘導加熱を行う。

【0025】

図６に示す例において、第１加熱対象領域ＡＲ１と回し溶接部６３の止端部Ｗ１との距離ｄ１については、例えば０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、より好ましくは０ｍｍ以上５０ｍｍ以下、さらに好ましくは０ｍｍ以上２５ｍｍ以下となる範囲で設定することができる。また、第２加熱対象領域ＡＲ２と直線溶接部６１の止端部Ｗ２との距離ｄ２、及び第３加熱対象領域ＡＲ３と直線溶接部６２の止端部Ｗ３との距離ｄ３については、例えば２５ｍｍ以上１００ｍｍ以下、より好ましくは２５ｍｍ以上５０ｍｍ以下、さらに好ましくは２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下となる範囲で設定することができる。なお、距離ｄ１、ｄ２、ｄ３については、上記範囲に限定されない。

【0026】

第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０で高周波誘導加熱を行う場合、第１加熱対象領域ＡＲ１、第２加熱対象領域ＡＲ２及び第３加熱対象領域ＡＲ３の各加熱対象領域ＡＲに高周波誘導加熱装置のコイルＣＬを取り付けて行う。コイルＣＬについては、例えば各加熱対象領域ＡＲの寸法に対応する大きさを有するコイルＣＬを適宜準備することができる。

【0027】

また、第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０で高周波誘導加熱を行う場合、目標となる加熱温度と、当該加熱温度に到達するまでの加熱時間とを設定する。

【0028】

第１加熱工程Ｓ１０における第１加熱温度Ｔ１は、２５０℃以上５５０℃以下の温度とすることができる。なお、第１加熱温度Ｔ１は、より好ましくは２５０℃以上４５０℃以下、さらに好ましくは２５０℃以上３５０℃以下に設定することができる。第１加熱温度Ｔ１は、後述する第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３よりも低い。なお、第１加熱温度Ｔ１の範囲の下限については、例えば１５０℃以上、又は２００℃以上、としてもよい。

【0029】

第１加熱工程Ｓ１０における第１加熱時間ｔ１は、例えば９秒以上４０秒以下の時間とすることができる。なお、第１加熱時間ｔ１は、より好ましくは９秒以上３０秒以下、さらに好ましくは９秒以上２０秒以下に設定することができる。第１加熱時間ｔ１は、後述する第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３よりも短い。なお、第１加熱時間ｔ１の範囲の下限については、上記のように第１加熱温度Ｔ１の範囲の下限を１５０℃以上とする場合、例えば６秒以上、とすることができる。

【0030】

第２加熱工程Ｓ２０における第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱工程Ｓ３０における第３加熱温度Ｔ３は、２５０℃以上５５０℃以下の温度とすることができる。なお、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３は、より好ましくは３５０℃以上５５０℃以下、さらに好ましくは４５０℃以上５５０℃以下に設定することができる。なお、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３の範囲の上限については、例えば７００℃以下、としてもよい。

【0031】

第２加熱工程Ｓ２０における第２加熱時間ｔ２及び第３加熱工程Ｓ３０における第３加熱時間ｔ３は、例えば９秒以上４０秒以下の時間とすることができる。なお、第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３は、より好ましくは９秒以上３０秒以下、さらに好ましくは９秒以上２０秒以下に設定することができる。なお、第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３の範囲の上限については、上記のように第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３の範囲の上限を７００℃以下とする場合、例えば５０秒以下、とすることができる。

【0032】

図７は、高周波誘導加熱を行う場合の対象領域の温度変化の一例を示す図である。図７の横軸は、加熱開始時点からの経過時間を示す。図７の縦軸は、各加熱対象領域ＡＲの温度を示す。図７に示すように、各加熱工程（Ｓ１０、Ｓ２０、Ｓ３０）では、予め設定した加熱時間ｔ（ｔ１、ｔ２、ｔ３）で初期温度Ｔ０から目標となる加熱温度Ｔ（Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３）に到達するように加熱を行う。各加熱工程において、加熱温度Ｔに到達した場合、加熱を停止する。加熱を停止することで、鋼床版１０（横リブ４０）が自然冷却される。

【0033】

図８は、本実施形態に係る溶接構造に対して高周波誘導加熱を行う場合の止端部Ｗ１の下側付近の応力の変化の一例を示す図である。図８には、第１加熱工程Ｓ１０を行う前に鋼床版１０（横リブ４０）に生じている残留応力分布Ｆ０と、第１加熱工程Ｓ１０により第１加熱対象領域ＡＲ１が膨張することで生じる応力分布Ｆ１と、第２加熱工程により第２加熱対象領域ＡＲ２が膨張することで生じる応力分布Ｆ２と、第３加熱工程により第３加熱対象領域ＡＲ３が膨張することで生じる応力分布Ｆ３と、残留応力分布Ｆ０と、応力分布Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３との総和である応力分布Ｆ４とを示している。各荷重を示すグラフにおいて、横軸は鋼床版１０（横リブ４０）の図中の横方向の位置と対応している。また、横軸に対して上側（矢印ａ１で示す側）は引張方向の応力の強さ、横軸に対して下側（矢印ａ２で示す側）は圧縮方向の応力の強さを示している。

【0034】

橋梁１００に用いられる鋼床版１０は、上記したように、橋梁１００の使用等により例えば第１加熱対象領域ＡＲ１として上記に挙げた領域には溶接による引張残留応力が生じており、これに繰返し荷重等が作用し、当該荷重等により疲労き裂が生じる場合がある。図８に示す例では、第１加熱工程Ｓ１０を行う前、鋼床版１０は、横リブ４０と縦リブ５０との接合部分において、引張残留応力が生じた状態である。

【0035】

この状態から、第１加熱工程Ｓ１０を行うことにより、鋼床版１０の横リブ４０に対して、第１加熱対象領域ＡＲ１に圧縮応力が作用し、第１加熱対象領域ＡＲ１から第２加熱対象領域ＡＲ２側及び第３加熱対象領域ＡＲ３側に離れるほど強い引張応力が作用するような応力分布を形成することができる。

【0036】

また、第２加熱工程Ｓ２０を行うことにより、鋼床版１０の横リブ４０に対して、第２加熱対象領域ＡＲ２に引張応力が作用し、第１加熱対象領域ＡＲ１に圧縮応力が作用するような応力分布を形成することができる。更に、第３加熱工程Ｓ３０を行うことにより、鋼床版１０の横リブ４０に対して、第３加熱対象領域ＡＲ３に引張応力が作用し、第１加熱対象領域ＡＲ１に圧縮応力が作用するような応力分布を形成することができる。

【0037】

このような第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行うことにより、図中の上下方向の中央部分に圧縮応力が作用し、中央部分から上下方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布Ｆ４を形成することができる。これにより、鋼床版１０の横リブ４０に対する引張残留応力が低減される。

【0038】

図９は、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒの応力分布の一例を示す図である。図１０は、横リブ４０の非加熱面４１Ｓの応力分布の一例を示す図である。図９及び図１０において、縦軸は残留応力の大きさを示し、横軸は横リブ４０において上下方向Ｄ３についての止端部Ｗ１からの距離（図６の下向き二点鎖線矢印参照）を示す。

【0039】

図９及び図１０は、第１加熱温度Ｔ１を２５０℃、３５０℃、４５０℃、５５０℃とし、第１加熱時間ｔ１を３５秒として、第１加熱工程Ｓ１０を行う場合のシミュレーション結果を示している。図９及び図１０において、曲線Ｃは第１加熱工程Ｓ１０を行う前の残留応力分布を示し、曲線Ｃ１は第１加熱温度Ｔ１を２５０℃として第１加熱工程Ｓ１０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ２は第１加熱温度Ｔ１を３５０℃として第１加熱工程Ｓ１０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ３は第１加熱温度Ｔ１を４５０℃として第１加熱工程Ｓ１０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ４は第１加熱温度Ｔ１を５５０℃として第１加熱工程Ｓ１０を行った場合の応力分布を示す。

【0040】

図９及び図１０に示すように、第１加熱工程Ｓ１０において、第１加熱温度Ｔ１を２５０℃とした場合には、第１加熱温度Ｔ１を３５０℃、４５０℃、５５０℃とした場合と同程度に止端部Ｗ１の残留応力が低減される。したがって、第１加熱工程Ｓ１０では、第１加熱温度Ｔ１を２５０℃とすることで、止端部Ｗ１の残留応力を十分に効率的に低減することができる。また、第１加熱工程Ｓ１０では、加熱対象面４１Ｒに対して加熱を行うことにより、非加熱面４１Ｓに対して加熱を行うことなく、当該非加熱面４１Ｓの止端部Ｗ１ａについても残留応力を低減させることができる。

【0041】

図１１は、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒの応力分布の一例を示す図である。図１２は、横リブ４０の非加熱面４１Ｓの応力分布の一例を示す図である。図１１及び図１２において、縦軸は残留応力の大きさを示し、横軸は横リブ４０において上下方向Ｄ３についての止端部Ｗ１からの距離（図６の下向き二点鎖線矢印参照）を示す。

【0042】

図１１及び図１２は、第１加熱温度Ｔ１を第１加熱温度２５０℃として行った後、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を２５０℃、３５０℃、４５０℃、５５０℃とし、第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３を３５秒として、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０をそれぞれ行う場合のシミュレーション結果を示している。図１１及び図１２において、曲線Ｃは第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行う前の応力分布を示し、曲線Ｃ１は第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を２５０℃として第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ２は第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を３５０℃として第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ３は第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を４５０℃として第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行った場合の応力分布を示し、曲線Ｃ５は第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を５５０℃として第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行った場合の応力分布を示す。

【0043】

図１１及び図１２に示すように、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０においては、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を５５０℃とした場合に、止端部Ｗ１の残留応力が最も低減される。また、この場合、止端部Ｗ１の残留応力がほぼ０ＭＰａとなっている。第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０では、第１加熱工程Ｓ１０と同様に、加熱対象面４１Ｒに対して加熱を行うことにより、非加熱面４１Ｓに対して加熱を行うことなく、当該非加熱面４１Ｓの止端部Ｗ１ａについても残留応力を低減させることができる。

【0044】

また、上記の図９から図１２に示すシミュレーション結果から、第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０を行うことにより、止端部Ｗ１の残留応力をほぼ０とすることが可能であることが示唆される。

【0045】

以上のように、本実施形態の第１態様に従えば、デッキプレート３０と、デッキプレート３０の下面３０ｂに接合され、幅方向Ｄ１に延び、幅方向Ｄ１に直交する橋軸方向Ｄ２の表裏の第１面４１ａと第２面４１ｂとを貫通するように上端４１ｃから下方に向けて帯状に形成された切り欠き部４３を有する横リブ４０と、橋軸方向Ｄ２に延び、横リブ４０の切り欠き部４３を橋軸方向Ｄ２に貫通するようにデッキプレート３０の下面３０ｂに接合された縦リブ５０と、横リブ４０の第１面４１ａ及び第２面４１ｂの両方にそれぞれ縦リブ５０を囲うように配置されて横リブ４０と縦リブ５０とを接合し、縦リブ５０の幅方向Ｄ１の表面５０ａ及び裏面５０ｂのそれぞれに沿った直線溶接部６１、６２と縦リブ５０の下端部５１を囲う回し溶接部６３とを有する溶接部６０とを備える鋼床版１０の残留応力を低減する方法であって、横リブ４０の第１面４１ａ及び第２面４１ｂの一方である加熱対象面４１Ｒについて、溶接部６０の回し溶接部６３の止端部Ｗ１に対応する第１加熱対象領域ＡＲ１に対して高周波誘導加熱を行う第１加熱工程Ｓ１０と、第１加熱工程Ｓ１０の後、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒについて、溶接部６０のうち縦リブ５０の表面及び裏面の一方の側に延びる直線溶接部６１に沿った第２加熱対象領域ＡＲ２に対して高周波誘導加熱を行う第２加熱工程Ｓ２０と、第２加熱工程Ｓ２０の後、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒについて、溶接部６０のうち縦リブ５０の表面及び裏面の他方の側に延びる直線溶接部６２に沿った第３加熱対象領域ＡＲ３に対して高周波誘導加熱を行う第３加熱工程Ｓ３０とを含み、第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０では、第１加熱対象領域ＡＲ１に圧縮応力が作用し、第１加熱対象領域ＡＲ１から回し溶接部６３の止端部Ｗ１に沿った方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布を形成するように高周波誘導加熱を行う鋼床版の残留応力低減方法が提供される。

【0046】

この構成によれば、横リブ４０の加熱対象面４１Ｒについて、回し溶接部６３の止端部Ｗ１に対応する第１加熱対象領域ＡＲ１に対して高周波誘導加熱を行い、溶接部６０の一方の直線溶接部６１に沿った第２加熱対象領域ＡＲ２に対して高周波誘導加熱を行い、溶接部６０の他方の直線溶接部６２に沿った第３加熱対象領域ＡＲ３に対して高周波誘導加熱を行うことで、第１加熱対象領域ＡＲ１に圧縮応力が作用し、第１加熱対象領域ＡＲ１から回し溶接部６３の止端部Ｗ１に沿った方向に離れるにつれて引張応力が強くなるような応力分布が形成される。これにより、鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力が低減される。また、加熱対象面４１Ｒに対して加熱を行うことにより、非加熱面４１Ｓに対して加熱を行うことなく、加熱対象面４１Ｒ及び非加熱面４１Ｓの両方の面について残留応力を低減させることができる。したがって、横リブ４０の両面側から溶接部６０の止端部Ｗ１、Ｗ１ａに沿って施工する場合に比べて、施工時間を短縮することが可能となる。

【0047】

本実施形態の第２態様に従えば、第１態様に係る鋼床版の残留応力低減方法において、残留応力は、橋梁１００の製作時の溶接により溶接部近傍に発生しており、橋梁１００の主桁２０に支持された状態の鋼床版１０上を通過する移動体の荷重と残留応力が相俟って疲労き裂が発生する。

【0048】

この構成によれば、鋼床版１０が橋梁１００の主桁２０に支持された状態で使用される場合において、溶接部の残留応力を効率的に低減することができ、鋼床版１０上を通過する移動体の荷重による疲労き裂の発生を抑制することができる。

【0049】

本実施形態の第３態様に従えば、第１態様又は第２態様に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第１加熱工程Ｓ１０の加熱温度である第１加熱温度Ｔ１は、第２加熱工程Ｓ２０の加熱温度である第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱工程Ｓ３０の加熱温度である第３加熱温度Ｔ３よりも低い。

【0050】

この構成によれば、第１加熱工程Ｓ１０を効率的に行いつつ、鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0051】

本実施形態の第４態様に従えば、第３に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第１加熱温度Ｔ１は、２５０℃以上５５０℃以下の温度である。

【0052】

この構成によれば、第１加熱温度Ｔ１を２５０℃以上５５０℃以下の温度とすることにより、第１加熱工程Ｓ１０を効率的に行いつつ、鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0053】

本実施形態の第５態様に従えば、第３に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３は、２５０℃以上５５０℃以下の温度である。

【0054】

この構成によれば、第２加熱温度Ｔ２及び第３加熱温度Ｔ３を２５０℃以上５５０℃以下の温度とすることにより、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０において鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0055】

本実施形態の第６態様に従えば、第１態様から第５態様に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第１加熱工程Ｓ１０の加熱時間である第１加熱時間ｔ１は、第２加熱工程Ｓ２０の加熱時間である第２加熱時間ｔ２及び第３加熱工程Ｓ３０の加熱時間である第３加熱時間ｔ３よりも短い。

【0056】

この構成によれば、第１加熱工程Ｓ１０を効率的に行いつつ、鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0057】

本実施形態の第７態様に従えば、第６態様に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第１加熱時間ｔ１は、９秒以上２０秒以下の時間である。

【0058】

この構成によれば、第１加熱時間ｔ１を９秒以上２０秒以下の時間とすることにより、第１加熱工程Ｓ１０を効率的に行いつつ、鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0059】

本実施形態の第８態様に従えば、第６態様に係る鋼床版の残留応力低減方法において、第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３は、３０秒以上４０秒以下の時間である。

【0060】

この構成によれば、第２加熱時間ｔ２及び第３加熱時間ｔ３を３０秒以上４０秒以下の時間とすることにより、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０において鋼床版１０の横リブ４０に対する残留応力を適切に低減することができる。

【0061】

本発明の技術範囲は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることができる。例えば、上記実施形態において、鋼床版１０を適用する橋梁１００として、新設鋼橋を例に挙げて説明したが、これに限定されない。例えば、既設鋼道路橋、既設鋼鉄道橋等の既設鋼橋に鋼床版１０を適用してもよい。

【0062】

図１３及び図１４は、鋼床版を交換する工程の例を示す図である。図１３の工程ＳＴ１に示すように、橋梁２００において、主桁１２０に支持される床版１１０が劣化等した場合、当該床版１１０を交換する。この場合、工程ＳＴ２に示すように、主桁１２０の下フランジ１２１とウェブ１２２の一部とを残し、上フランジ１２３を含む主桁１２０の上部を切断する。切断した後、主桁１２０の上部及び床版１１０を撤去する。その後、工程ＳＴ３に示すように、新たな鋼床版１１０Ａ及びウェブの一部１２４が一体となった構造体を取付機構１２５により切断箇所１２２ａに取り付ける。鋼床版１１０Ａは、例えば上記実施形態における鋼床版１０が用いられる。これにより、上記実施形態における鋼床版１０を備えた橋梁２００Ａに改築することができる。

【0063】

また、図１４の工程ＳＴ４に示すように、橋梁３００において、主桁２２０に支持される床版２１０が劣化等した場合、当該床版２１０を交換する。この場合、工程ＳＴ５に示すように、主桁２２０の上フランジ２３３から床版２１０を撤去する。その後、工程ＳＴ６に示すように、新たな鋼床版２１０Ａ及びウェブの一部２２４が一体となった構造体を上フランジ２３３に取り付ける。鋼床版２１０Ａは、例えば上記実施形態における鋼床版１０が用いられる。これにより、上記実施形態における鋼床版１０を備えた橋梁３００Ａに改築することができる。

【0064】

また、上記実施形態おける第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０の施工時期は、例えば鋼床版１０を工場製作する際に限られず、橋梁に適用されて使用が開始された後に、疲労耐久性向上策として行うことができる。ただし、使用開始後に第１加熱工程Ｓ１０、第２加熱工程Ｓ２０及び第３加熱工程Ｓ３０の施工を行う場合には、施工前に施工箇所周辺の塗装を剥離し、施工を行った後、施工箇所に補修塗装を行うようにする。なお、耐候性鋼材無塗装橋梁に適用する場合、塗装の剥離及び補修塗装は不要である。

【0065】

また、上記実施形態の鋼床版１０は、横リブ４０と縦リブ５０との溶接部６０が全周溶接された構成を例に挙げて説明したが、横リブ４０と縦リブ５０との溶接部６０に回し溶接部６３が設けられる構成であれば、上記構成に限定されない。図１５は、鋼床版の横リブと縦リブとの交差部分の他の例を示す図である。図１５に示すように、例えば、縦リブ５０のデッキプレート３０側にスカラップ３５が形成された構成であってもよい。

【0066】

また、上記実施形態の鋼床版１０は、横リブ４０と縦リブ５０との溶接部６０がすみ肉溶接である構成を例に挙げて説明したが、この構成に限定されない。例えば、溶接部６０が完全溶け込み溶接であってもよいし、部分溶け込み溶接であってもよいし、これらとすみ肉溶接との組み合わせであってもよい。

【0067】

また、上記実施形態の鋼床版１０は、横板として横リブ４０を例に挙げて説明したが、これに限定されない。横板は、幅方向Ｄ１に延びる板状部材であれば、例えば、横桁、ダイヤフラム等の他の構成であってもよい。

【符号の説明】

【0068】

Ｃ，Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４ 曲線
Ｄ１ 幅方向
Ｄ２ 橋軸方向
Ｆ０ 残留応力分布
Ｄ３ 上下方向
Ｆ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４ 応力分布
Ｓ１０ 第１加熱工程
Ｔ 加熱温度
Ｓ２０ 第２加熱工程
Ｔ１ 第１加熱温度
Ｓ３０ 第３加熱工程
Ｔ２ 第２加熱温度
Ｗ１，Ｗ１ａ 止端部
Ｔ３ 第３加熱温度
ＣＬ コイル
ＡＲ 加熱対象領域
ＡＲ１ 第１加熱対象領域
ＡＲ２ 第２加熱対象領域
ＡＲ３ 第３加熱対象領域
ｄ１，ｄ２，ｄ３ 距離
ｔ 加熱時間
ｔ１ 第１加熱時間
ｔ２ 第２加熱時間
ｔ３ 第３加熱時間
ＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４，ＳＴ５，ＳＴ６ 工程
１０，１１０Ａ，２１０Ａ 鋼床版
２０ 主桁
３０ デッキプレート
３０ａ 主面
３０ｂ 下面
３５ スカラップ
４０ 横リブ
４１Ｒ 加熱対象面
４１Ｓ 非加熱面
４１ ウェブ
４１ａ 第１面
４１ｂ 第２面
４１ｃ 上端
４２ フランジ
４３ 切り欠き部
５０ 縦リブ
５０ａ 表面
５０ｂ 裏面
５１ 下端部
６１，６２ 直線溶接部
６０ 溶接部
６３ 回し溶接部
１００，２００，２００Ａ，３００，３００Ａ 橋梁
１１０，１１０Ａ，２１０，２１０Ａ 床版
１２０，２２０ 主桁
１２１ 下フランジ
１２２ａ 切断箇所
１２２，２３２ ウェブ
１２３，２３３ 上フランジ
１２５ 取付機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】