鈑桁橋および箱桁橋ならびに桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法

【課題】飛来塩分が付着して鉄錆を促進し、寿命を短くする鋼橋に用いて好適な飛来塩分の付着が少ない鈑桁、箱桁を備えた鈑桁橋、箱桁橋および桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法を提供する。
【解決手段】鈑桁を複数有し、隣接する鈑桁間に生じる循環流の流速を減速させる手段、例えば、鈑桁または隣接する鈑桁間に設けられた、循環流を通過させつつ、その流速を減速させる構造を有する部材や、循環流を生じさせる下面剥離流のせん断力を弱める位置に設けられた検査路や輸送管等の鈑桁橋の付帯設備を備えた鈑桁橋。前記複数の桁間に生じる循環流の流速が減速されるように、予め桁または桁間に循環流減速手段を設けておく桁橋の桁への飛来塩分付着防止方法。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛来塩分の付着が少ない桁を備えた鈑桁橋および箱桁橋ならびに桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法に関し、特に飛来塩分が付着して鉄錆生成を促進し、寿命を短くする鋼橋に用いて好適なものに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、鋼構造物の経年劣化が顕在化し、維持補修費の増大が問題化している。鋼橋の老朽化は腐食と疲労が原因で、特に鋼製の鈑桁橋、箱桁橋においては、橋の長寿命化を妨げる最大の要因は鉄錆による腐食であり、鉄錆生成を促進する塩分の飛来の多い海岸近傍に架設された橋の鈑桁、箱桁は、鉄錆が発生し易い。
【０００３】
図７に、海岸近傍に架設された２主鈑桁橋に吹き付ける風の流れを模式的に示す。床版１と、ウェブ３とフランジ４から構成された複数の鈑桁２とからなる一般的な鈑桁橋では、鈑桁２の下面を流れる風６は風上側の橋側端部に位置する鈑桁２の下部フランジ４で剥離するため、鈑桁２の風下面の負圧が強くなり、鈑桁２、２間に巻き込まれる風の流れ７が生じる。そのため、鈑桁２、特に、その内面側では、風とともに運ばれてくる塩分が付着して、鉄錆が発生し易い。なお、風上側の橋側端部に位置する鈑桁２の外面にも塩分が付着するが、この部分は降雨により雨洗されるので鉄錆は発生し難い。
【０００４】
こうした鈑桁橋の防錆対策として、一般的には、塗料塗布する方法や、耐候性鋼材を橋梁部材に使用する方法が採用されている。特に、耐候性鋼材を使用する方法では、鋼材表面にその成分元素である銅、リン、クロムなどの富化した保護性錆が形成されるため、無塗装で数十年の使用に耐えるといわれている。
【０００５】
しかしながら、塗料塗布する方法には、約２０〜３０年毎に塗り替えを行う必要があり、そのための足場仮設などを含めて多大なコストがかかるといった問題が、また、耐候性鋼材を使用する方法には、飛来塩分量の多い海岸沿いの鈑桁橋や道路凍結防止のために融雪塩の散布される鈑桁橋に対しては、保護性錆が形成され難く十分な耐候性が得られないといった問題があった。
【０００６】
本発明者等は特許文献１でこのような問題を解決するため、鋼橋に吹き付ける風の流れを変えて鈑桁に付着する飛来塩分量を抑制することを提案した。図８（ａ）（ｂ）は特許文献１記載の発明に係る鋼橋とその効果を説明する図で、ウェブ３の下端部に複数の孔５を設けて（図８（ｂ））、鈑桁２の下面を流れる剥離流６の一部をこの孔５を通過させ、鈑桁２の風上面と風下面の圧力差を緩和して、鈑桁２間への風の巻き込みを起こり難くし、循環流８（桁間を循環する気流）を形成させる（図８（ａ））。それにより、鈑桁２内面側への塩分の流入を抑制し、鉄錆の発生を抑制することを目的としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−２４０００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者等が、特許文献１記載の鈑桁の飛来塩分付着防止方法を更に改善すべく、風洞実験により鈑桁周辺の気流と、桁内への塩分付着状況を再現したところ、循環流の形成が必ずしも付着塩分量の低減に寄与しない場合もあることが判明した。
【０００９】
図９、１０は、２本主桁の鋼橋の模型による鈑桁断面周りの流れを煙により可視化した
風洞実験の結果で、これらの図において（ａ）は気流（剥離流６、循環流８）と海塩粒子（塩分）１１の挙動を模式的に示した図、（ｂ）は、白煙によって鈑桁内の気流を可視化した撮影結果を示す。
【００１０】
図９は、剥離点ａからの流れが比較的大きく下方へ剥がれて剥離流６となり、桁内への巻き込みが強い流れの場合を示し、図１０は下フランジ４の近傍に板材（剥離制御板１２）を設置し、剥離点ａからの流れが桁２の下面の近くを沿うようにした場合を示す。
【００１１】
図９では剥離点ａからの剥離が強く（ａ）、桁内に煙が多く観察される（ｂ）。図１０のように剥離制御板１２を下フランジ４の近傍に設置すると（ａ）、桁内への明確な煙は認められず、煙の侵入が大きく減少する結果が観察された（ｂ）。
【００１２】
これらの結果は、図１０の場合のように剥離制御板１２を設置した場合、桁内面への塩分の付着が妨げられる可能性を示すものであるが、同様の風洞実験を１０μｍ程度の径で浮遊する程度の重量の粒子を風洞内で多数飛ばして行った結果は相違した。
【００１３】
図１１は模型桁内に設置した両面テープで粒子を捕獲した結果を示し、可視化実験の煙の観察状況から得られる予想に反し、桁内への煙の侵入が多いように見える図９の場合（条件１）よりも、桁内に煙の観察されない図１０（条件２）の場合で、桁内への粒子付着総数が多い。粒子の飛散量等は同条件である。
【００１４】
この理由としては、煙が桁内で浮遊していても必ずしも桁内面に付着するとは限らないこと、図１０（ｂ）のように、循環流が桁内で速く流れており、その結果煙が観察されにくいこと、その場合には、循環流によって塩分も桁内を循環させられ遠心力によって桁内への付着が促進されていること等が考えられる。
【００１５】
そこで、本発明は上記実験結果を踏まえて、鈑桁または箱桁への飛来塩分の付着を防止する方法および飛来塩分の付着が少ない桁を有する鈑桁橋、箱桁橋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】
【００１６】
本発明の課題は以下の手段で達成可能である。
１．鈑桁を複数有する鈑桁橋であって、隣接する鈑桁間に生じる循環流の流速を減速させる手段を備えた鈑桁橋。
２．前記手段が、鈑桁または隣接する鈑桁間に設けられた、前記循環流を通過させつつ、その流速を減速させる構造を有する部材であることを特徴とする１記載の鈑桁橋。
３．前記手段が、循環流を生じさせる下面剥離流のせん断力を弱める位置に設けられた検査路や輸送管等の鈑桁橋の付帯設備であることを特徴とする１記載の鈑桁橋。
４．１〜３のいずれかに記載の鈑桁橋の鈑桁に替えて箱桁としたことを特徴とする箱桁橋。
５．鈑桁または箱桁を複数有する桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法であって、前記複数の桁間に生じる循環流の流速が減速されるように、予め桁または桁間に循環流減速手段を設けておくことを特徴とする桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、鈑桁、箱桁への飛来塩分の付着が少なく鉄錆による腐食が小さい鋼橋を得ることが可能で産業上、極めて有用である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図。
【図２】本発明の他の実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図
【図３】本発明の他の実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図
【図４】図１に示す本発明の一実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の作用効果を示す模式図。
【図５】図３に示す本発明の他の実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の作用効果を示す模式図。
【図６】従来の鈑桁橋（鋼橋）およびその周辺における気流を説明する模式図。
【図７】海岸近傍に架設された従来の２主鈑桁橋に吹き付ける風の流れを模式的に示す図。
【図８】特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋を説明する図で、（ａ）は特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋吹き付ける風の流れを模式的に示す図、（ｂ）は特許文献１の発明に係る２主鈑桁橋の構造を説明する図。
【図９】２本主桁の鋼橋の模型による鈑桁断面周りの流れを煙により可視化した風洞実験の結果を示し、（ａ）は気流（剥離流、循環流）と海塩粒子（塩分）の挙動を模式的に示した図、（ｂ）は白煙によって鈑桁内の気流を可視化した撮影結果を示した図。
【図１０】他の２本主桁の鋼橋の模型による鈑桁断面周りの流れを煙により可視化した風洞実験の結果を示し（ａ）は気流（剥離流、循環流）と海塩粒子（塩分）の挙動を模式的に示した図、（ｂ）は白煙によって鈑桁内の気流を可視化した撮影結果を示した図。
【図１１】図９、図１０に示した実験により、桁ウエブ内面に付着した粒子数を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明は、鈑桁橋、箱桁橋に吹き付ける風により隣接する鈑桁間、箱桁間に生じる循環流の運動を弱めたり、循環流の発生自体を抑制することを特徴とする。
【００２０】
図１に本発明の一実施例に係る鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図を示す。図は、床版１と、ウェブ３とフランジ４から構成された複数の鈑桁２を備えた鈑桁橋において、隣接する鈑桁２、２間に循環流を通過させつつ、その流速を減速させる構造を有する部材９を左右の鈑桁２、２間の中央となる床版１の下面に配置した場合を示す。
【００２１】
部材９は循環流を通過させるための空隙部と流速を弱めるための障害部を備え、更に循環流により変形を生じない剛性を備えたものが良く、金網、多孔板（薄鋼板）が使用できる。
【００２２】
従来の鈑桁橋の循環流８の流れ（図６）に、部材９を設けた場合の効果を図４に模式的に示す。図中、符号７は循環流８の流れを、符号１１は飛来する海塩粒子を示す。部材９の流体抵抗により循環流８は流れ７の速度を落とし、かつ流れ場が乱されて拡散するため、循環流８は桁２の内壁から離れ、塩分の付着が防止される。
【００２３】
部材９の取付け位置は、前述した模型による風洞実験で循環流の障害となる位置を確認して決定することが好ましい。既存の鈑桁橋の場合、桁内壁の飛来塩分の付着状況や鉄錆の発生状況から取付け位置を決定しても良い。
【００２４】
図２は本発明の他の実施例による鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図を示し、鈑桁２の高さの１／２となるウエブ３の内側に部材９を取り付けた場合を示す。
【００２５】
尚、図６は剥離点（図において左側の桁２のフランジ４の下左端部）からの流れが桁２の下面に沿う傾向が強い場合を示したものである。下面の剥離流６の流速が桁下面に近く、流速が速い場合、この流れによるせん断力により、左右の桁２、２間に強い循環流８が発生し、桁間に侵入した塩分を遠心力により桁２の内壁面に寄せて付着させる。
【００２６】
図３は本発明の他の実施例による鈑桁橋（鋼橋）の模式的断面図を、図５は図３に示す構造による効果を示し、部材９に替えて、循環流８を生じさせる下面剥離流６のせん断力を弱める位置（せん断力が伝達されると考えられる桁下面の近傍）に鈑桁橋の付帯設備である検査路１０を設けた場合を示す。循環流８の流れ７の速度が遅くなり遠心力が低下するため、塩分の付着が防止される。検査路１０に替えて、鈑桁橋の付帯設備としての輸送管を利用しても良い。尚、検査路１０を設けた効果をより改善するように、更に部材９を設けてもよい。
【００２７】
なお、上記の説明では鈑桁橋を例に説明したが、本発明は箱桁橋にも適用可能であり、同様な効果を奏する。
【符号の説明】
【００２８】
１床版
２鈑桁
３ウェブ
４フランジ
６剥離流
７鈑桁間に巻き込まれる風の流れ、または循環流の流れ
８循環流
９部材
１０検査路
１１海塩粒子
１２剥離制御板

【特許請求の範囲】
【請求項１】
鈑桁を複数有する鈑桁橋であって、隣接する鈑桁間に生じる循環流の流速を減速させる手段を備えた鈑桁橋。
【請求項２】
前記手段が、鈑桁または隣接する鈑桁間に設けられた、前記循環流を通過させつつ、その流速を減速させる構造を有する部材であることを特徴とする請求項１記載の鈑桁橋。
【請求項３】
前記手段が、循環流を生じさせる下面剥離流のせん断力を弱める位置に設けられた検査路や輸送管等の鈑桁橋の付帯設備であることを特徴とする請求項１記載の鈑桁橋。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の鈑桁橋の鈑桁に替えて箱桁としたことを特徴とする箱桁橋。
【請求項５】
鈑桁または箱桁を複数有する桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法であって、前記複数の桁間に生じる循環流の流速が減速されるように、予め桁または桁間に循環流減速手段を設けておくことを特徴とする桁橋の桁への飛来塩分の付着を防止する方法。

【図１】