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No.13　ダイヤフラム非溶接化構造の提案
～箱桁ダイヤフラムの高力ボルトによる接合工法～

箱桁ダイアフラムの高力ボルトによる接合工法

■　はじめに

近年、熟練労働者の不足・高齢化に対応するためや、若年労働者を確保するために、鋼橋製作現場でも労働環境の改善や省力化を試みています。すでに原寸・罫書・切断・孔明などの工程では、自動化がかなり進められています。一方、組立て・溶接・仮組立などの工程では、自動化が遅れがちです。
さて、箱桁は力学的特性にも、また美観上からも優れており、今後も増えていくと考えられる橋梁形式ですが、製作現場では、箱桁内の溶接作業が特に過酷で、早急に改善する必要があります。そこで、箱桁内での溶接作業を減らす方法の1つとして、中間ダイアフラムを溶接ではなく、高力ボルトで接合する工法を提案いたします。

■　ダイアフラムの力学的性状

中間ダイアフラムに期待されている性能は、

箱断面を押し潰すような形の、いわゆる「ずり変形」に抵抗して、断面形状を保持する。
箱桁の剛性を増大させて発生する応力を減少させる。
局部にはたらく集中荷重を箱桁へ円滑に伝える。

ことなどです。一般的には、偏心活荷重が作用したときの断面変形によるそり応力が、許容曲げ応力度の2～4％以内になるように、ダイアフラムの剛度と間隔が決められています。　図にあるような箱桁の1ブロックに、25ton車の後輪荷重相当を載荷した場合に、中間ダイアフラムに発生する応力をF.E.M.解析により求めると十分小さいことがわかります。

■　提案する工法の構造

非溶接化構造にすると、下のようになります。ボルトの配置は、ボルトに作用する力ではなく、最大ボルトピッチから決められています。そのため、許容摩擦力には十分な余裕があり、片面接合で十分です。箱桁の組立ての際には、ダイアフラムを定規としても利用するために、箱の四隅と、フランジ・ウェブ板中央のボルト孔（●）は、基準孔として十分な精度を確保する必要があります。

従来の中間ダイアフラムをボルト接合とした例

■　標準工程

高力ボルト接合にする場合の標準的な工程を示します。この工法は、フランジ・ウェブへのリブ取付け溶接をあらかじめ行なっておく、パネル工法と併用することで、その効果が発揮されます。製作工程には、ダイアフラムや取付け板への孔明工程と、ボルト締付工程が新しく発生しますが、高力ボルトの本締めは、箱桁組立て・溶接後に行なうことも可能なので、製作工程の負担を少なくすることにもつながります。鋼重は全体の2％程度の増加にとどまり、特に問題にはなりません。