特許 7507134 縦まくらぎの管理方法

(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】

(24)【登録日】2024-06-19

(45)【発行日】2024-06-27

(54)【発明の名称】縦まくらぎの管理方法

(51)【国際特許分類】

   E01B 37/00 20060101AFI20240620BHJP

【ＦＩ】

E01B37/00 B

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2021165966

(22)【出願日】2021-10-08

(65)【公開番号】P2023056640

(43)【公開日】2023-04-20

【審査請求日】2023-09-08

(73)【特許権者】

【識別番号】000173784

【氏名又は名称】公益財団法人鉄道総合技術研究所

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100126664

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 慎吾

(74)【代理人】

【識別番号】100189348

【弁理士】

【氏名又は名称】古都 智

(74)【代理人】

【識別番号】100147267

【弁理士】

【氏名又は名称】大槻 真紀子

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 勉

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１３４４９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開昭５１－１１３７５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０１８０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１４９２２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／０６８３４２（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ０１Ｂ １／００－３７／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１方向に伸びるレールと道床との間に配置され、前記第１方向に伸びる縦梁と、
前記第１方向に間隔を置いて配置され、前記レールを前記縦梁に締結する締結部と、
を有する縦まくらぎの管理方法であって、
前記縦梁の上面に装着した歪みゲージにより、鉄道車両が前記レールを走行するときの前記縦梁の歪みを測定し、
前記歪みゲージにより測定される歪みと前記縦梁に作用する曲げモーメントとの関係から、前記縦梁に作用する曲げモーメントを算出し、
前記縦梁の下方への撓みに対応する正曲げモーメントの大きさと前記縦梁の上方への撓みに対応する負曲げモーメントの大きさとの比率を算出し、
前記縦梁が前記道床から浮いた状態であると評価することができる前記比率の下限値を第１所定値としたとき、前記比率が前記第１所定値以上の場合に、前記縦梁が前記道床から浮いた状態であると評価する、
縦まくらぎの管理方法。

【請求項2】

前記縦梁の上面における前記締結部の位置に前記歪みゲージを装着して、前記縦梁の歪みを測定する、
請求項１に記載の縦まくらぎの管理方法。

【請求項3】

前記縦梁の前記第１方向の端部における前記締結部の位置では、前記縦梁の歪みを測定しない、
請求項２に記載の縦まくらぎの管理方法。

【請求項4】

前記縦梁が前記道床から浮いた状態であると評価され、前記縦梁に作用する曲げモーメントが前記縦梁のひび割れ発生モーメント以上である場合に、前記縦梁のひび割れを調査し、
前記縦梁のＰＣ鋼材に腐食や降伏が発生している可能性がある前記縦梁のひび割れの幅の下限値を第２所定値としたとき、前記縦梁のひび割れの幅が前記第２所定値未満の場合に、前記縦梁のＰＣ鋼材に腐食や降伏が発生していないと判断し、前記道床の突き固めを行って、前記縦梁が前記道床から浮いた状態を解消する、
請求項１から３のいずれか１項に記載の縦まくらぎの管理方法。

【請求項5】

前記縦梁のひび割れを調査する前に前記道床の突き固めを行うべき、前記縦梁の終局曲げモーメントに対する前記縦梁に作用する曲げモーメントの割合の下限値を第１所定割合とし、
前記縦梁のひび割れを調査する前に前記道床の突き固めを行うべき、前記縦梁のＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントに対する前記縦梁に作用する曲げモーメントの割合の下限値を第２所定割合としたとき、
前記縦梁に作用する曲げモーメントが前記縦梁の終局曲げモーメントの前記第１所定割合以上であるか、または前記縦梁に作用する曲げモーメントが前記縦梁のＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントの前記第２所定割合以上である場合には、前記縦梁のひび割れを調査する前に、前記道床の突き固めを行う、
請求項４に記載の縦まくらぎの管理方法。

【請求項6】

前記縦まくらぎを交換すべき前記縦梁のひび割れの幅の下限値を第３所定値としたとき、前記縦梁のひび割れの幅が前記第３所定値以上の場合に、前記縦まくらぎを交換する、
請求項５に記載の縦まくらぎの管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、縦まくらぎの管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

軌道の保守省力化等を目的として、縦まくらぎが実用化されている。縦まくらぎとは、プレストレストコンクリート（ＰＣ）製の長尺な縦梁をレールに沿って配置したまくらぎである。レールおよび縦まくらぎがバラスト道床により支持されて、バラスト軌道が構成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１８－０５３５５７号公報

【文献】特開２０１８－０６６１４６号公報

【文献】特開２０１４－２３４６９３号公報

【非特許文献】

【0004】

【文献】“コンクリートまくらぎの健全度の判定手引き＜暫定版＞”，公益財団法人 鉄道総合技術研究所 鉄道技術推進センター，平成２７年６月，ｐ２８－２９

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

鉄道車両がバラスト軌道を走行すると、レールを介して縦梁に曲げモーメントが作用する。バラスト道床による縦梁の支持が不十分な状態では、縦梁に大きな曲げモーメントが作用する。曲げモーメントの大きさに応じて、縦梁のひび割れが発生および拡大する可能性があり、適切な保守作業内容を決定する必要がある。縦まくらぎの支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことが求められる。

【0006】

特許文献１から３には、軌道の支持剛性を評価する手法が提案されている。しかしながら、特許文献１から３の技術では、縦梁に作用する曲げモーメントを評価していない。具体的には、鉄道車両の通過時に縦梁に作用する曲げモーメントの大きさと、縦梁の設計限界値（デコンプレッションモーメント、コンクリートにひび割れが発生するモーメント、コンクリートの終局モーメント、ＰＣ鋼材の降伏モーメント等）との関係が不明である。その結果、縦まくらぎの適切な保守作業内容を決定することができない。

【0007】

本発明が解決しようとする課題は、縦まくらぎの支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことができる縦まくらぎの管理方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

縦まくらぎは、縦梁と、締結部と、を有する。縦梁は、第１方向に伸びるレールと道床との間に配置され、第１方向に伸びる。締結部は、第１方向に間隔を置いて配置され、レールを縦梁に締結する。
本発明の縦まくらぎの管理方法は、縦梁の上面に装着した歪みゲージにより、鉄道車両がレールを走行するときの縦梁の歪みを測定する。歪みゲージにより測定される歪みと縦梁に作用する曲げモーメントとの関係から、縦梁に作用する曲げモーメントを算出する。縦梁の下方への撓みに対応する正曲げモーメントの大きさと縦梁の上方への撓みに対応する負曲げモーメントの大きさとの比率を算出する。比率が第１所定値以上の場合に、縦梁が道床から浮いた状態であると評価する。

【0009】

縦梁に作用する曲げモーメントに基づいて縦まくらぎを管理する。正曲げモーメントの大きさと負曲げモーメントの大きさとの比率が第１所定値以上の場合には、縦梁が道床から浮いた状態であると評価できる。縦梁に作用する曲げモーメントの大きさを設計限界値と比較して、縦まくらぎの保守に必要な作業内容を決定できる。したがって、縦まくらぎの支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことができる。

【0010】

縦梁の上面における締結部の位置に歪みゲージを装着して、縦梁の歪みを測定する。
締結部には大きな曲げモーメントが作用するので、縦梁に作用する曲げモーメントを適切に評価することができる。

【0011】

縦梁の第１方向の端部における締結部の位置では、縦梁の歪みを測定しない。
縦梁の第１方向の端部に作用する曲げモーメントは小さい。端部の歪みを測定しないことにより、縦梁に作用する曲げモーメントを適切に評価することができる。

【0012】

縦梁が道床から浮いた状態であると評価され、縦梁に作用する曲げモーメントが縦梁のひび割れ発生モーメント以上である場合に、縦梁のひび割れを調査する。縦梁のひび割れの幅が第２所定値未満の場合に、道床の突き固めを行う。
縦梁のひび割れの幅が第２所定値未満の場合には、縦梁のＰＣ鋼材に腐食や降伏が発生していないと判定される。道床の突き固めを行うことにより、縦梁が道床から浮いた状態が解消される。

【0013】

縦梁に作用する曲げモーメントが縦梁の終局曲げモーメントの第１所定割合以上であるか、または縦梁に作用する曲げモーメントが縦梁のＰＣ鋼材降伏曲げモーメントの第２所定割合以上である場合には、縦梁のひび割れを調査する前に、道床の突き固めを行う。
縦梁に作用する曲げモーメントが大きい場合には、直ちに道床の突き固めを行う。これにより、縦梁に作用する曲げモーメントが減少して、ひび割れの拡大が抑制される。

【0014】

縦梁のひび割れの幅が第３所定値以上の場合に、縦まくらぎを交換する。
縦梁のひび割れの幅が第３所定値以上の場合には、縦梁の鋼材に腐食や降伏が発生していると判定される。適切なタイミングで縦まくらぎを交換することができる。

【発明の効果】

【0015】

本発明の縦まくらぎの管理方法は、縦梁に作用する曲げモーメントに基づいて縦まくらぎを管理する。これにより、縦まくらぎの支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】縦まくらぎを使用したバラスト軌道の斜視図。

【図2】縦まくらぎの平面図。

【図3】縦まくらぎが一様支持状態での締結部における曲げモーメントのグラフ。

【図4】縦まくらぎが第１不支持状態での締結部における曲げモーメントのグラフ。

【図5】縦まくらぎが第２不支持状態での締結部における曲げモーメントのグラフ。

【図6】縦まくらぎが第３不支持状態での締結部における曲げモーメントのグラフ。

【図7】縦梁の変形の模式図。

【図8】実施形態の縦まくらぎの管理方法のフローチャート。

【図9】歪みと曲げモーメントとの関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、実施形態の縦まくらぎを、図面を参照して説明する。実施形態では、バラスト軌道用の縦まくらぎを例にして説明する。
図１は、縦まくらぎを使用したバラスト軌道の斜視図である。バラスト軌道１は、バラスト道床３の上に、縦まくらぎ１０を敷設した軌道である。バラスト道床３は、土などの路盤の上にバラスト材料を敷いたものである。縦まくらぎ１０は、レール５の直下に配置した、はしご状のまくらぎ（ラダーマクラギ）である。レール５は、締結装置６により縦まくらぎ１０に固定される。

【0018】

本願において、直交座標系のＺ方向、Ｘ方向およびＹ方向が以下のように定義される。Ｚ方向は鉛直方向であり、＋Ｚ方向は上方向である。Ｘ方向（第１方向）は、レール５が伸びる方向である。Ｙ方向は、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向である。Ｘ方向およびＹ方向は、水平方向である。

【0019】

図２は、縦まくらぎの平面図である。縦まくらぎ１０は、縦梁１２と、端部閉合梁１８と、継材１４と、を有する。縦まくらぎ１０は、一対の縦梁１２ａ，１２ｂを複数の継材１４で剛結合することにより、はしご状に形成される。

【0020】

縦梁１２は、Ｘ方向に伸びる。縦梁１２は、プレストレストコンクリート（ＰＣ）により形成される。ＰＣは、ＰＣ鋼材によりプレストレスを与えられたコンクリートである。一対の縦梁１２ａ，１２ｂが、Ｙ方向に間隔を置いて平行に配置される。縦梁１２の上面には、締結装置６（図１参照）を取り付けるための取付穴１６が形成される。取付穴１６は、レール５（図１参照）のＹ方向の両側に相当する位置に配置される。複数の取付穴１６が、Ｘ方向に沿って等間隔で配置される。Ｘ方向における締結装置６および取付穴１６の個数は、各図の例に限定されない。

【0021】

端部閉合梁１８は、一対の縦梁１２ａ，１２ｂに跨って配置され、一対の縦梁１２ａ，１２ｂをＹ方向に連結する。端部閉合梁１８の基本構造は鉄筋コンクリート構造である。ただし、端部閉合梁１８のひび割れを防止するため、補助的にアンボンドＰＣ鋼材によりプレストレス（ポストテンション式）が与えられている。一対の端部閉合梁１８が、一対の縦梁１２ａ，１２ｂのＸ方向の両端部に配置される。端部閉合梁１８は、バラストに対する縦まくらぎ１０の受圧面積を増やして、縦梁１２の端部の沈下を抑制する。

【0022】

継材１４は、一対の縦梁１２ａ，１２ｂに跨って配置される。継材１４のＹ方向の両端部は、一対の縦梁１２ａ，１２ｂの内部に埋め込まれる。複数（図２の例では３本）の継材１４が、Ｘ方向において一対の端部閉合梁１８の間に配置される。複数の継材１４が、Ｘ方向に等間隔に、平行に並んで配置される。

【0023】

図１のバラスト軌道１を鉄道車両が走行するとき、縦まくらぎ１０の縦梁１２に曲げモーメントが作用する。バラスト道床３による縦梁１２の支持が不十分な状態では、縦梁１２に大きな曲げモーメントが作用する。バラスト道床３による縦梁１２の支持が不十分な状態とは、縦梁１２の下方に十分な量のバラストが配置されずに、縦梁１２の一部がバラスト道床３から浮いた状態である。縦梁１２に大きな曲げモーメントが作用すると、縦梁１２が破損する可能性がある。縦梁１２の支持状態および縦梁１２に作用する曲げモーメントを適切に評価することが求められる。

【0024】

本願の発明者は、縦まくらぎ１０を使用したバラスト軌道を鉄道車両が通過するとき、縦梁１２に作用する曲げモーメントの数値実験（シミュレーション）を行った。バラスト道床３による縦梁１２の支持に対応して、縦梁１２の下方にバネ要素を設定した。図２において、取付穴１６が形成される締結部Ａ－Ｈにそれぞれ１個のバネ要素を設定し、隣り合う締結部の間に３個のバネ要素を設定した。数値実験は、縦梁１２の支持状態を変化させて行った。縦梁１２の全体が一様に支持された状態（一様支持状態）に加えて、図２に示す第１－３区間α―γが不支持の状態（第１－３不支持状態）を設定した。第１区間αは、締結部ＥとＦとの中間から、締結部ＦとＧとの中間までの区間である。第２区間βは、締結部ＥからＧまでの区間である。第３区間γは、締結部ＤとＥとの中間から、締結部ＧとＨとの中間までの区間である。第１－３区間α―γが不支持の状態での数値実験は、各区間におけるバネ要素を削除して行った。バラスト道床３の硬さ（地盤反力係数）に対応して、バネ要素のバネ定数を設定した。

【0025】

図３－６は、締結部Ａ－Ｈにおける曲げモーメントのグラフである。図３－６の横軸は、鉄道車両の走行に対応する時間である。図３－６の縦軸において、正の曲げモーメント（「正曲げモーメント」または「正曲げ」と言う場合がある。）は、縦梁１２が下方に撓む（下方に凸となる）変形を生じさせるモーメントである。負の曲げモーメント（「負曲げモーメント」または「負曲げ」と言う場合がある。）は、縦梁１２が上方に撓む（上方に凸となる）変形を生じさせるモーメントである。図３－６は、地盤反力係数Ｋ₃₀＝７０ＭＮ／ｍ³の場合である。図３は一様支持状態である。図４は第１不支持状態である。図５は第２不支持状態である。図６は第３不支持状態である。

【0026】

図３－６では、縦梁１２の端部である締結部Ａ，Ｈの曲げモーメントが小さい。縦梁１２の端部では、その外側に縦梁１２が存在しないため、曲げモーメントが小さくなると考えられる。
図３の一様支持状態では、端部の締結部Ａ，Ｈを除いて、締結部Ｂ－Ｇの曲げモーメントが同等である。

【0027】

図４－６の第１－３不支持状態では、第１－３区間α－γに存在する締結部の正曲げモーメントが大きい。図４の第１不支持状態では、第１区間αに存在する締結部Ｆの正曲げモーメントが、締結部Ｂ－Ｅ，Ｇに比べて大きい。図５の第２不支持状態では、第２区間βの中央部に存在する締結部Ｆに加えて、第２区間βの端部に存在する締結部Ｅ，Ｇの正曲げモーメントが、締結部Ｂ－Ｄに比べて大きい。これに加えて、締結部Ｄでは、負曲げモーメントが大きい。図６の第３不支持状態では、第３区間γに存在する締結部Ｅ－Ｇの正曲げモーメントが、締結部Ｂ－Ｄに比べて大きい。これに加えて、締結部Ｃ，Ｄでは、負曲げモーメントが大きい。

【0028】

図７は、縦梁１２の変形の模式図である。前述されたように、縦梁１２は、締結部Ｆが不支持状態であり、締結部Ｄが支持状態である。図７（ａ）に示すように、鉄道車両Ｗが締結部Ｆを走行するとき、締結部Ｆの正曲げモーメントがピーク値となる。これに伴って、締結部Ｄの負曲げモーメントがピーク値に近くなる。図７（ｂ）に示すように、鉄道車両Ｗが締結部Ｄを走行するとき、締結部Ｄの正曲げモーメントがピーク値となる。これに伴って、締結部Ｆの負曲げモーメントがピーク値に近くなる。各締結部における正曲げモーメントのピーク値の大きさと負曲げモーメントのピーク値の大きさとの比率（「正曲げ／負曲げ」と言う場合がある。）は、締結部Ｄが小さく、締結部Ｆが大きい。すなわち、正曲げ／負曲げは、支持状態の区間において小さくなり、不支持状態の区間において大きくなる。

【0029】

表１－３は、正曲げモーメントおよび負曲げモーメントのピーク値およびそれらの大きさの比率の一覧表である。表１－３には、締結部Ａ－Ｈに加えて、隣り合う締結部の中間部の値が記載されている。表１は、地盤反力係数Ｋ₃₀＝１００ＭＮ／ｍ³の場合である。表２は、地盤反力係数Ｋ₃₀＝７０ＭＮ／ｍ³の場合である。表３は、地盤反力係数Ｋ₃₀＝３０ＭＮ／ｍ³の場合である。

【0030】

【表1】

【0031】

【表2】

【0032】

【表3】

【0033】

表１－３では、正曲げ／負曲げの比率が２．５以上となる部分（端部の締結部Ａ，Ｈを除く）にハッチングが施されている。ハッチングが施された部分は、第１－３不支持状態において不支持とした第１－３区間α－γに概ね一致している。したがって、正曲げ／負曲げの比率が２．５（第１所定値）以上の場合に、縦梁１２がバラスト道床３から浮いた不支持状態であると評価できる。

【0034】

図８は、実施形態の縦まくらぎ１０の管理方法のフローチャートである。実施形態の縦まくらぎ１０の管理方法では、鉄道車両の走行時に縦梁１２の歪みを測定する（Ｓ１０）。縦梁１２の歪みと曲げモーメントとの関係式を予め求めておく（Ｓ５）。縦梁１２に作用する曲げモーメントを求める（Ｓ１２）。正曲げ／負曲げの比率により、縦梁１２の支持状態を評価する（Ｓ１６）。曲げモーメントの大きさに応じて、縦まくらぎ１０およびバラスト道床３の保守作業の内容を決定する（Ｓ２０以下）。以下、順番に説明する。

【0035】

鉄道車両の走行時に縦梁１２の歪みを測定する（Ｓ１０）。縦梁１２の歪みは、図２のように装着した複数の歪みゲージ２０により測定する。歪みゲージ２０は、縦梁１２の上面（＋Ｚ方向の面）に装着する。歪みゲージ２０は、Ｘ方向において締結部の位置に装着する。締結部では、鉄道車両の荷重がレール５から縦梁１２に直接伝達されるため、縦梁１２に作用する曲げモーメントが大きくなる。これに対して、隣り合う締結部の中間では、レール５と縦梁１２との間に配置される軌道パッドが緩衝材になるため、縦梁１２に作用する曲げモーメントが小さくなる。締結部に歪みゲージ２０を装着することにより、縦梁１２に作用する曲げモーメントを適切に評価することができる。

【0036】

前述した数値実験において、縦梁１２の端部の曲げモーメントが小さくなることが判明している。そこで、縦梁１２の端部の締結部Ａ，Ｈには歪みゲージ２０を装着せず、これらの内側の締結部Ｂ－Ｇのみに歪みゲージ２０を装着する。これにより、縦梁１２に作用する曲げモーメントを適切に評価することができる。また、縦まくらぎ１０の管理作業が省力化される。

【0037】

縦梁１２の歪みと曲げモーメントとの関係を予め求めておく（Ｓ５）。そのため、図２の縦まくらぎ１０の曲げ試験を予め実施する。曲げ試験では、縦まくらぎ１０に所定の大きさの曲げモーメントを作用させて、縦梁１２の歪みを測定する。縦梁１２の歪みは、上記のように締結部Ｂ－Ｇに装着した歪みゲージ２０により測定する。

【0038】

図９は、歪みと曲げモーメントとの関係を示すグラフである。歪みと曲げモーメントとは、概ね比例関係にある（図９の実線）。縦梁１２のＰＣが弾性体として挙動する２００μ程度までの範囲で、歪みと曲げモーメントとの関係を線形近似して、１次の関係式を得る（図９の破線）。歪みゲージを装着した締結部Ｂ－Ｇにつき、歪みと曲げモーメントとの関係式を取得する。

【0039】

歪みゲージ２０で測定された歪みを曲げモーメントに換算するには、縦梁１２の中立軸を求める必要がある。そのためには、縦梁１２の上縁および下縁の歪みを測定する必要がある。縦梁１２の下縁に歪みゲージ２０を装着するには、バラストを一時的に除去する必要があるため、労力を要する。
これに対して、実施形態の縦まくらぎ１０の管理方法では、縦梁１２の上面の歪みと曲げモーメントとの関係式を予め求めておく。これにより、縦梁１２の下縁に歪みゲージ２０を装着しなくても、縦梁１２に作用する曲げモーメントが得られる。したがって、縦まくらぎ１０の管理作業が省力化される。

【0040】

縦梁１２に作用する曲げモーメントを求める（Ｓ１２）。締結部Ｂ－Ｇで測定した歪みを、歪みと曲げモーメントとの関係式に代入して、締結部Ｂ－Ｇに作用する曲げモーメントを算出する。
締結部Ｂ－Ｇに作用する正曲げモーメントのピーク値および負曲げモーメントのピーク値を求める。正曲げモーメントのピーク値の大きさＭｐと負曲げモーメントのピーク値の大きさＭｎとの比率として、正曲げ／負曲げ（Ｍｐ／Ｍｎ）を算出する。

【0041】

正曲げ／負曲げの比率により、縦梁１２の支持状態を評価する（Ｓ１６）。Ｓ１６では、Ｍｐ／Ｍｎ＜２．５が成立するか、締結部Ｂ－Ｇについて判断する。Ｓ１６の判断がＹｅｓの締結部は、バラスト道床３により支持された状態である。この場合には、その締結部の縦梁１２およびバラスト道床３に対して保守作業を実施しない（Ｓ１８）。Ｓ１６の判断がＮｏの締結部は、バラスト道床３により支持されていない（バラスト道床３から浮いた）状態であり、Ｓ２０に進む。

【0042】

曲げモーメントの大きさに応じて、縦まくらぎ１０およびバラスト道床３の保守作業の内容を決定する（Ｓ２０以下）。
正曲げモーメントのピーク値の大きさおよび負曲げモーメントのピーク値の大きさのうち、大きい方をＭｒとする。縦梁１２のひび割れ発生モーメントをＭｃとする。Ｓ２０では、Ｍｒ＜Ｍｃが成立するか、締結部Ｂ－Ｇについて判断する。Ｓ２０の判断がＹｅｓの締結部では、縦梁１２にひび割れが発生する可能性が小さい。この場合には、縦まくらぎ１０およびバラスト道床３を経過観察とする（Ｓ２２）。この場合に、バラスト道床３の突き固めを行ってもよい。Ｓ２０の判断がＮｏの締結部では、縦梁１２にひび割れが発生する可能性があり、Ｓ２４に進む。

【0043】

縦梁１２の終局曲げモーメントをＭｕとする。終局曲げモーメントＭｕとは、縦梁１２のコンクリートが圧壊する曲げモーメントである。縦梁１２のＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントをＭｙとする。ＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントＭｙとは、ＰＣ鋼材に引張力が作用して塑性変形する曲げモーメントである。ＭｕおよびＭｙは、ひび割れ発生モーメントＭｃより大きい。ＭｕとＭｙとの大小関係は、縦梁１２の断面設計によって決まる。

【0044】

Ｓ２４では、Ｍｒ＜０．４ＭｕかつＭｒ＜０．４Ｍｙが成立するか、締結部Ｂ－Ｇについて判断する。Ｍｕの係数０．４およびＭｙの係数０．４は、それぞれの安全率である。Ｓ２４の判断がＹｅｓの締結部では、縦梁１２に作用する曲げモーメントＭｒが、終局曲げモーメントＭｕおよびＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントＭｙより十分に小さい。この場合には、その締結部の外観調査を実施する（Ｓ２６）。外観検査は、縦梁１２がバラストに埋まっている部分についても実施する。Ｓ２０の判断がＹｅｓだったので、縦梁１２に作用する曲げモーメントＭｒは、ひび割れ発生モーメントＭｃ以上である。そのため、Ｓ２６の外観調査では、その締結部のひび割れの状態を調査する。ひび割れの状態調査は、鉄道車両が通過していない（除荷された）状態で実施する。

【0045】

Ｓ２８では、ひび割れの幅が０．２ｍｍ（第２所定値）未満か判断する。ひび割れの幅が０．２ｍｍ未満の状態は、ひび割れが存在しない場合を含む。Ｓ２８の判断がＹｅｓの場合には、ＰＣ鋼材の腐食や降伏が発生していないと判断される。この場合には、縦まくらぎ１０の交換は不要であり、経過観察すればよい（非特許文献１参照）。ただし、Ｓ１６の判断がＹｅｓだったので、その締結部はバラスト道床３により支持されていない状態である。そこで、その締結部の保守作業として、バラスト道床３の突き固めを行う（Ｓ３０）。バラスト道床３の突き固めとは、縦梁１２の下方にバラストを埋設する作業である。これにより、縦梁１２がバラスト道床３から浮いた状態が解消される。Ｓ２８の判断がＮｏの場合には、Ｓ３２に進む。

【0046】

Ｓ３２では、ひび割れの幅が１．０ｍｍ未満か判断する。Ｓ３２の判断がＹｅｓでも、Ｓ２８の判断がＮｏ（ひび割れの幅が０．２ｍｍ以上）だったので、ＰＣ鋼材の腐食や降伏が発生している可能性がある（非特許文献１参照）。この場合には、バラスト道床３の突き固めを実施するか、または縦まくらぎ１０の交換を計画する（Ｓ３４）。一方、ひび割れの幅が１．０ｍｍ（第３所定値）以上であり、Ｓ３２の判断がＮｏの場合には、ＰＣ鋼材の腐食や降伏が発生していると判定される（非特許文献１参照）。この場合には、速やかに縦まくらぎ１０の交換を実施する（Ｓ３６）。これにより、適切なタイミングで縦まくらぎ１０を交換することができる。

【0047】

前述したように、Ｓ２４では、Ｍｒ＜０．４ＭｕかつＭｒ＜０．４Ｍｙが成立するか、締結部Ｂ－Ｇについて判断する。ＭｒがＭｕの０．４倍（第１所定割合）以上であるか、またはＭｒがＭｙの０．４倍（第２所定割合）以上の場合には、Ｓ２４の判断がＮｏである。この場合には、縦梁１２に作用する曲げモーメントＭｒが、終局曲げモーメントＭｕまたはＰＣ鋼材の降伏曲げモーメントＭｙに近い。この場合には、直ちにバラスト道床３の突き固めを実施し（Ｓ４０）、その後に外観調査を実施する（Ｓ４２）。直ちにバラスト道床３の突き固めを行うことにより、縦梁１２に作用する曲げモーメントが減少して、ひび割れの拡大が抑制される。そして、Ｓ２６以下と同様に、その締結部のひび割れの状態に応じた保守作業を実施する。

【0048】

以上に詳述したように、縦まくらぎ１０は、縦梁１２と、締結部Ａ－Ｈと、を有する。縦梁１２は、Ｘ方向に伸びるレール５とバラスト道床３との間に配置され、Ｘ方向に伸びる。締結部Ａ－Ｈは、Ｘ方向に間隔を置いて配置され、レール５を縦梁１２に締結する。実施形態の縦まくらぎ１０の管理方法は、縦梁１２の上面に装着した歪みゲージ２０により、鉄道車両がレールを走行するときの縦梁１２の歪みを測定する。歪みゲージ２０により測定される歪みと縦梁１２に作用する曲げモーメントとの関係式から、縦梁１２に作用する曲げモーメントを算出する。縦梁１２の下方への撓みに対応する正曲げモーメントの大きさと縦梁の上方への撓みに対応する負曲げモーメントの大きさとの正曲げ／負曲げの比率を算出する。正曲げ／負曲げの比率が２．５以上の場合に、縦梁１２がバラスト道床３から浮いた状態であると評価する。

【0049】

縦梁１２に作用する曲げモーメントに基づいて縦まくらぎ１０を管理する。正曲げ／負曲げの比率が２．５以上の場合には、縦梁１２がバラスト道床３から浮いた状態であると評価できる。縦梁１２に作用する曲げモーメントの大きさを設計限界値と比較して、縦まくらぎ１０の保守に必要な作業内容を決定できる。したがって、縦まくらぎ１０の支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことができる。

【0050】

縦まくらぎ１０は、バラスト道床３を横断する開渠などの構造物の近くに設置される場合がある。この場合、バラスト道床３による縦まくらぎ１０の支持が不十分になり、縦梁１２に大きな曲げモーメントが作用することがある。ただし、縦梁１２の支持が不十分となる位置を特定することは困難である。そこから外れた位置で曲げモーメントを評価すると、縦梁１２に作用する曲げモーメントが過小評価されることになる。

【0051】

これに対して、実施形態の縦まくらぎ１０の管理方法では、締結部Ｂ－Ｇの範囲で連続して歪みを測定し、曲げモーメントを評価する。これにより、縦梁１２の支持が不十分となる位置を特定すると同時に、その位置の曲げモーメントの大きさを把握することができる。したがって、縦まくらぎ１０の支持状態の評価や保守作業内容の決定を適切に行うことができる。

【0052】

以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。

【符号の説明】

【0053】

Ａ－Ｈ…締結部、３…バラスト道床（道床）、５…レール、１０…縦まくらぎ、１２…縦梁、２０…歪みゲージ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】