JP4989910B2 - 桁を構成する部材の製作方法、桁の製作方法、及びこの製作方法にて製作された桁、並びにこの製作方法にて製作された桁を備えた構造物の構築方法 - Google Patents

Description

この発明は、土木・建築構造物に使用される桁及びこの桁の製作方法に関するものである。

一般的に、橋梁、ビル等の構造物に用いられる鋼げたは、設置場所へ輸送可能な長さ及び重さとなるように予め分割した状態で工場にて製作される。例えば、図６及び図７に示すように、分割した状態の部材はウェブ４とフランジ３とから構成され、ウェブ４の両端には隣接する部材を接合するためのボルト孔が穿孔され、フランジ３の両端面には隣接する部材を接合するためのボルト孔が穿孔されたり（図６）、溶接開先が加工される（図７）。これらの部材は一つの構造物に対して同一形状のものが多数製作される。

これらの部材の製作は、次のような手順で行われる。まず、フランジ３にウェブ４の取り付け位置を罫書き、ガス切断されたフランジ３の両端部にドリル等でボルト孔を穿孔する又は溶接開先を取る。次に、ウェブ４にボルト孔等の位置を罫書くとともに、ドリル等でボルト孔を穿孔する。そして、このフランジ３とウェブ４とをクレーン等で、例えば、Ｈ形に組み立てて、仮付けをした後にフランジ３とウェブ４とを上下反転させながら連続溶接して製作される。ボルト孔の穿孔は、フランジ３とウェブ４との組み立て前又は組み立て後のいずれでもよい。

そして、これらの部材は、設置場所へ出荷される前に予め工場にて仮組みされ、複数部材の組み立て時の形状、寸法の測定、各部材間の接合状態の確認等の品質検査が行われる。しかし、工場にて仮組みして品質検査をする作業は、多くの人手を必要として時間と手間がかかり、製造コストが上昇するという問題点があった。

そこで、例えば、特許文献１に、各部材の製作誤差を一定値以内に管理して、仮組みを省略する方法が開示されている。この方法は、各部材の寸法を測定して設計値と比較し、誤差が許容値に収まっていない場合は矯正又は製作をやり直し、誤差が許容値に収まっている場合は測定結果を用いて仮組み立てシミュレーションをコンピューター上で実行し、組み立て時の形状、寸法、各部材間の接合状態等の良否を確認するものである。
特開平１０−７７６０９号公報

しかし、多数の部材を製作して設置場所にて組み立てる方法では、製作する部材の数だけ罫書、仮付け、溶接等の一連の作業を繰り返し行わなければならず、部材製作のためのハンドリング回数が極めて多くなるために、人手と時間がかかり生産効率が悪いという問題点があった。

また、特許文献１に記載されている方法では、製作誤差等の製作情報の作成及び管理が必要となるために、罫書、仮付け、溶接等の各作業時における製作情報の入力、寸法確認等の手間が増えたという問題点があった。

そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、その目的は、罫書、仮付け、溶接等の一連の作業を繰り返す回数が少なくてすみ、かつ、高精度の桁を製作することが可能な桁を構成する部材の製作方法、桁の製作方法及びこの製作方法にて製作された桁並びにこの桁を備える構造物の構築方法を提供することである。

前記目的を達成するため、本発明の桁の製作方法は、フランジとウェブとから構成される桁を構成する部材の製作方法において、フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて、所定の長さの桁を製作する製作工程と、該桁を前記複数枚のウェブにそれぞれ対応する複数の部材に分割する分割工程とを備えることを特徴とする（第１の発明）。

本発明による桁を構成する部材の製作方法によれば、フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて、所定の長さの桁を製作するために、罫書、仮付け、溶接等の一連の作業回数が少なくてすみ、製作の手間及び時間を大幅に削減することが可能となる。したがって、桁の製作工期を短縮することが可能となる。
また、所定の長さの桁を複数枚のウェブにそれぞれ対応するようにウェブの長さ毎にフランジを切断し、複数の部材に分割するために、設置場所へ容易に運搬することが可能となる。

第２の発明は、第１の発明において、前記製作工程では、隣接する前記ウェブ同士を溶接することなく、前記フランジと前記ウェブとを溶接することを特徴とする。
本発明による桁を構成する部材の製作方法によれば、工場でフランジとウェブとを組み立てる際はフランジとウェブとを溶接し、隣接するウェブ同士は溶接しないために、製作コストを低減することが可能となる。

第３の発明は、第１又は第２の発明において、前記分割工程では、隣接する前記ウェブ同士の境目にて分割を行い、前記フランジのみを切断することを特徴とする。
本発明による桁を構成する部材の製作方法によれば、溶接されていない隣接するウェブ同士の境目にて桁を分割することにより、フランジのみを切断すればよい。したがって、隣接するウェブ同士が溶接されている場合に比べて切断機械が小規模でよく、切断の手間も少ないために、切断のコストが低減されるとともに、工期を短縮することが可能となる。

第４の発明は、第１の発明により、桁を構成する部材を製作する工程と、前記部材を前記桁の設置される設置場所に運搬する運搬工程と、該設置場所にて前記部材のフランジ同士を溶接又はフランジ添接板を介してボルトにて接合して、前記部材のフランジ同士を接合するフランジ接合工程とを備えることを特徴とする桁の製作方法である。
本発明による桁の製作方法によれば、切断して分割した部材のフランジ同士を溶接又はフランジ添接板を介してボルトにて接合することにより切断面の角度誤差、接合面のズレ等の誤差が生じない。したがって、設置場所にて組み立てる際に不具合が生じることがない。さらに、誤差等を修正するための作業が生じないために、組み立て時の形状が容易に得られ、短時間で容易にフランジ同士を接合することが可能となる。

第５の発明は、第４の発明において、前記設置場所にて前記部材のウェブ同士を溶接又はウェブ添接板を介してボルトにて接合して、前記部材のウェブ同士を接合するウェブ接合工程を更に備えることを特徴とする。
本発明による桁の製作方法によれば、部材のウェブ同士を溶接又はウェブ添接板を介してボルトにて接合することにより切断面の角度誤差、接合面のズレ等の誤差が生じない。したがって、設置場所にて組み立てる際に不具合が生じることがない。さらに、誤差等を修正するための作業が生じないために、組み立て作業時の形状が容易に得られ、短時間で容易にウェブ同士を接合することが可能となる。

第６の発明は、第１の発明において、前記製作工程の後に、前記桁の形状、寸法等の仕様を検査する検査工程を更に備え、前記検査の結果が良好の場合は、前記分割工程を実施し、前記検査の結果が不良の場合は、前記桁を矯正又は再製作し、再び前記検査工程を実施することを特徴とする。
本発明による桁を構成する部材の製作方法によれば、所定の長さの桁を製作した際に、組み立て時の形状、寸法等の品質検査を行うために、複数の部材を組み立てた場合に比べて、出荷前の仮組み及び品質検査立を省くことが可能である。また、品質検査では、切断前の１つの部材で精度管理ができ、設置現場での複数部材の再組み立て時には高い精度で所定の形状が得られる。

第７の発明の桁は、フランジとウェブとから構成される桁であって、フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて製作された所定の長さの桁を、隣接する前記ウェブ同士の境目にて切断してなる複数の部材が、前記桁の設置場所で接合されて構成されていることを特徴とする。

第８の発明は、第７の発明において、前記組み立てて製作された所定の長さの桁は、隣接する前記ウェブ同士は溶接されることなく、前記フランジと前記ウェブとが溶接されることを特徴とする。

第９の発明の構造物は、フランジとウェブとから構成される桁を備える構造物の構築方法であって、フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて製作された所定の長さの桁を、隣接する前記ウェブ同士の境目にて切断することにより複数の部材を製作し、
前記製作した複数の部材を、前記桁の設置場所で接合することにより前記桁を構築することを特徴とする。

本発明の桁を構成する部材の製作方法を用いることにより、少ない作業工数で高精度の部材を製作することが可能となる。また、この製作方法により製作された部材を用いることにより、現場組み立て時における部材の修正等の必要が無くなり、高い精度の形状が短時間で効率的に得られ、高精度の桁を現場に設置することが可能となる。

以下、本発明に係る桁の製作方法の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、発明の理解の便宜上、以下の実施形態においては、桁を橋梁に用いる方法について説明するが、これに限定されるものではなく、構造物の梁、柱等にも用いることが可能である。

図１ａは、本発明の第一実施形態に係る鈑桁を工場で組み立てた状態を示す斜視図であり、図１ｂは、図１ａのＡ−Ａ’断面図である。図１ａ及び図１ｂに示すように、鈑桁１は、橋梁の長手方向に配置された複数枚のウェブ４と、ウェブ４の上下端縁にそれぞれ接合され、橋梁の長手方向に接合された複数枚のウェブ４全長とほぼ同じ長さを有するフランジ３とから構成されるＨ型の鋼製の桁である。なお、工場で鈑桁１の製造過程において用いられるウェブ添接板２を二点鎖線で示している。
以下に、この鈑桁１の製作方法について説明する。

図２は、本実施形態に係るウェブ４同士の接合部を拡大した図である。
まず、ウェブ４の両端面にウェブ添接板２を取り付けるためのボルト孔を穿孔する。そして、フランジ３にはウェブ４の取り付け位置を罫書きする。

次に、隣接するウェブ４同士をウェブ添接板２を介してボルトにて接合し、ウェブ４とフランジ３とをクレーン等でＨ形に組み立てて、ウェブ４とフランジ３とを仮付けをした後に連続溶接を行う。連続溶接は、自動溶接機が溶接可能となるように、ウェブ４とフランジ３とを一体的に回転・移動させる反転装置を用いてウェブ４及びフランジ３の位置を移動させながら行う。こうして、設置場所に組み立てられた状態と同じ所定の長さの鈑桁１が工場にて製作される。

所定の長さに製作された鈑桁１は、形状、寸法の測定等の品質検査が行われる。形状、寸法を測定して設計値と比較し、誤差が許容値に収まっていない場合は矯正又は製作をやり直し、誤差が許容値に収まっている場合は、鈑桁１を複数枚のウェブ４にそれぞれ対応するように、隣接するウェブ４同士の境目にてフランジ３を切断し、鈑桁１を複数の部材に分割する。具体的には、隣接するウェブ４同士の境目にて、フランジ３の伸び、歪み等の発生を防止するために、熱、荷重をできるだけ加えないように注意して、電動カッター等でフランジ３のみを切断して分割する。そして、分割された各部材のフランジ３の両端面にガス切断にて溶接開先を加工する。

次に、各部材を鈑桁１の設置される設置場所にトラック、船等で運搬し、この設置場所にて、図３に示すように、各部材のフランジ３同士を溶接するとともに、ウェブ４同士をウェブ添接板２を介してボルトにて接合することにより鈑桁１を組み立てる。

以上説明した本実施形態の鈑桁１の製作方法によれば、まずフランジ３と複数枚のウェブ４とをＨ形の形状に組み立てて、所定の長さの鈑桁１を製作するために、従来のように製作する部材の数だけ罫書、仮付け、溶接等の一連の作業を繰り返した場合に比べて、これら一連の作業を一度行うだけでよいので、製作の手間及び時間を大幅に削減することができ、これによって、鈑桁１の製作工期を短縮することが可能となる。また、鈑桁１を製作した際に、組み立て時の形状、寸法等の品質検査を行うために、複数の部材の組み立て及び品質検査を省くことが可能となる。そして、鈑桁１を切断し、複数の部材に分割するために、設置場所へ容易に運搬することができる。

そして、工場でフランジ３とウェブ４とを組み立てる際は、フランジ３とウェブ４とを溶接し、隣接するウェブ４同士は溶接しないために、製作コストを低減することが可能となる。

また、鈑桁１の切断は、ウェブ４の長さ毎に、隣接するウェブ４同士の境目にて鈑桁１を分割することにより、フランジ３のみを切断すればよい。したがって、１枚のウェブ４にて製作されている場合等に比べて切断機械が小規模でよく、切断の手間も少ないために、切断のコストが低減されるとともに、工期を短縮することが可能となる。

さらに、所定の長さの鈑桁１を製作した際に、組み立て時の形状、寸法等の品質検査が不良の場合は、矯正又は再製作するために、複数の部材を別々に品質検査を行う場合に比べて、品質の高い鈑桁１を製作することが可能となる。

また、鈑桁１の設置場所で鈑桁１を組み立てる際には、切断して分割した各部材のフランジ３同士を溶接又はフランジ添接板５を介してボルトにて接合するとともに、各部材のウェブ４同士をウェブ添接板２にて接合すればよいので、切断面の角度誤差、接合面のズレ等の誤差が生じない。したがって、設置場所にて組み立てる際に不具合が生じることがない。さらに、誤差等を修正するための作業が生じないために、組み立て作業に無駄が生じず、短時間で容易にフランジ３同士を接合することが可能となる。

なお、本実施形態においては、フランジ３同士を溶接にて接合する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、図４に示すように、フランジ添接板５を介してボルトにて接合してもよい。

なお、本実施形態においては、鈑桁１の設置場所にてウェブ４同士をウェブ添接板２を介してボルトにて接合する方法について説明したが、これに限定されるものではなく、ウェブ４同士を溶接にて接合してもよい。

また、本実施形態においては、工場での製造時に、ウェブ４同士をウェブ添接板２を介してボルトにて接合する方法について説明したが、これは工場においてウェブ４とフランジ３とを連続溶接する際のウェブ４及びフランジ３の回転・移動時にウェブ４同士を固定するためのものであって、ウェブ添接板２を用いずにウェブ４とフランジ３とを溶接してもよい。

そして、本実施形態においては、Ｈ形の断面形状を有する鈑桁１について説明したが、これに限定されるものではなく、Ｉ形、箱形等の様々な形状の桁について適用することが可能であり、例えば、図５に示すように、箱形の箱桁は、並列して橋梁の長手方向に配置された複数枚のウェブ４と、隣接するウェブ４同士を接続するためのウェブ添接板２と、並列に配置されたウェブ４の上下端縁にそれぞれ接合され、橋梁の長手方向に接続されたウェブ４とほぼ同じ長さを有するフランジ３と、箱桁の変形を防止するための補強材６とから構成される角形鋼である。この箱桁の製作は次のような手順で行われる。まず、鈑桁１と同様に、隣接するウェブ４同士を溶接ではなく、ウェブ添接板２を介してボルトにて接合する。次に、ウェブ４とフランジ３とを箱形に組み立てて、現場に設置される状態と同じ所定の長さの箱桁を製作する。そして、鈑桁１と同様に、ウェブ添接板２を取り外し、隣接するウェブ４同士の境目にて電動カッター等でフランジ３のみを切断して、箱桁を分割する。この分割された各部材を設置場所に運搬し、設置場所にて各部材のフランジ３同士を溶接するとともに、ウェブ４同士をウェブ添接板２を介してボルトにて接合することにより箱桁を組み立てる。

また、本実施形態においては、鈑桁１の材料として鋼材を用いる方法について説明したが、これに限定されるものではなく、材料はアルミ、プラスチック等の建材として使用可能なものであればよい。

本発明の第一実施形態に係る鈑桁を工場で組み立てた状態を示す斜視図である。 図１ａのＡ−Ａ’断面図である。 本実施形態に係るウェブ同士の接合部を拡大した図である。 本実施形態に係る鈑桁を設置場所で組み立てた状態を示す斜視図である。 本実施形態に係るフランジ同士の他の接合方法を示す図である。 本実施形態に係る桁の他の形状を示す斜視図である。 従来の桁における接合部の一例を示す斜視図である。 従来の桁における接合部の別の例を示す斜視図である。

符号の説明

１ 鈑桁
２ ウェブ添接板
３ フランジ
４ ウェブ
５ フランジ添接板
６ 補強材

Claims (9)

1. フランジとウェブとから構成される桁を構成する部材の製作方法において、
   フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて、所定の長さの桁を製作する製作工程と、
   該桁を前記複数枚のウェブにそれぞれ対応する複数の部材に分割する分割工程とを備えることを特徴とする桁を構成する部材の製作方法。
2. 前記製作工程では、隣接する前記ウェブ同士を溶接することなく、前記フランジと前記ウェブとを溶接することを特徴とする請求項１に記載の桁を構成する部材の製作方法。
3. 前記分割工程では、隣接する前記ウェブ同士の境目にて分割を行い、前記フランジのみを切断することを特徴とする請求項１又は２に記載の桁を構成する部材の製作方法。
4. 請求項１に記載の方法により、桁を構成する部材を製作する工程と、
   該製作した部材を前記桁の設置される設置場所に運搬する運搬工程と、
   該設置場所にて前記部材のフランジ同士を溶接又はフランジ添接板を介してボルトにて接合して、前記部材のフランジ同士を接合するフランジ接合工程とを備えることを特徴とする桁の製作方法。
5. 前記設置場所にて前記部材のウェブ同士を溶接又はウェブ添接板を介してボルトにて接合して、前記部材のウェブ同士を接合するウェブ接合工程を更に備えることを特徴とする請求項４に記載の桁の製作方法。
6. 前記製作工程の後に、前記桁の形状、寸法等の仕様を検査する検査工程を更に備え、
   前記検査の結果が良好の場合は、前記分割工程を実施し、
   前記検査の結果が不良の場合は、前記桁を矯正又は再製作し、再び前記検査工程を実施することを特徴とする請求項１に記載の桁を構成する部材の製作方法。
7. フランジとウェブとから構成される桁であって、
   フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて製作された所定の長さの桁を、隣接する前記ウェブ同士の境目にて切断してなる複数の部材が、前記桁の設置場所で接合されて構成されていることを特徴とする桁。
8. 前記組み立てて製作された所定の長さの桁は、隣接する前記ウェブ同士は溶接されることなく、前記フランジと前記ウェブとが溶接されることを特徴とする請求項７に記載の桁。
9. フランジとウェブとから構成される桁を備える構造物の構築方法であって、
   フランジと複数枚のウェブとを所定の形状に組み立てて製作された所定の長さの桁を、隣接する前記ウェブ同士の境目にて切断することにより複数の部材を製作し、
   前記製作した複数の部材を、前記桁の設置場所で接合することにより前記桁を構築することを特徴とする構造物の構築方法。

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