コンテンツメニュー
>> 橋の長さと支流の有効長
>> 地域の温度範囲
● コアシステム: 固定ベアリング、拡張ベアリング、ジョイント
>> 出荷前
>> 橋の架設中
>> ジョイント設置時
>> 開通後
● エバークロスブリッジが長大橋プロジェクトをどのようにサポートするか
● よくある質問
>> 2. エンジニアは鋼橋の熱の動きをどのように計算しますか?
>> 3. なぜ長径間鋼製プレハブ橋に伸縮継手が必要なのでしょうか？
>> 4. 大きな熱移動に最適なベアリングのタイプはどれですか?
>> 5. 不適切な設置温度が原因で橋の伸縮継手が故障する可能性がありますか?
>> 6. ブリッジのスキューは熱膨張管理にどのような影響を与えますか?
>> 7. Evercross Bridge は海外プロジェクトの設置ガイドを提供していますか?
● 参考文献
長径間プレハブ鋼橋の熱膨張管理は二次的な詳細問題ではなく、構造、製造、設置、ライフサイクル性能の中核となる要件です。 橋の所有者、EPC 請負業者、および政府インフラ機関にとって、適切に設計された熱移動戦略により、上部構造、ベアリング、伸縮継手、橋台、デッキ システム、および長期にわたる乗り心地の品質が保護されます。
Evercross Bridge には、鋼橋のエンジニアリングと製造において 30 年以上の経験があります。の中国の大手メーカーとして プレハブ鋼橋、非常用橋、モジュラー橋、カスタマイズされた鋼橋システム、当社は設計サポート、製造、輸送、現場設置、アフターセールス技術支援をカバーするエンドツーエンドのサービスを提供しています。年間生産能力 100,000 トンと 50 か国以上への納入経験を持つ当社は、長径間鋼橋が熱帯東南アジアから暑いアフリカの回廊や高温のラテンアメリカのインフラプロジェクトに至るまで、さまざまな気候で確実に機能しなければならないことを理解しています。
この記事では、熱膨張が長径間プレハブ鋼橋にどのような影響を与えるか、エンジニアが熱の動きを計算する方法、橋の製造業者、設計者、請負業者が統合設計、軸受、伸縮継手、製造公差、設置管理、検査計画を通じてその動きをどのように管理できるかについて説明します。
鋼は加熱すると膨張し、冷却すると収縮します。短い鋼橋では、この動きは比較的小さい可能性があります。で ただし、長スパンのプレハブ鋼橋では、わずかな温度変化でも、橋の端、橋脚、支承、接合部に大きな長手方向の動きを引き起こす可能性があります。
橋が意図したとおりに動かないと、構造物の内部に熱力が蓄積する可能性があります。これらの力により、次のような問題が発生する可能性があります。
- 過度の応力 桁、トラス弦、ダイヤフラム、クロスブレースの
- 設計された移動範囲を超えた軸受の変位
- 伸縮継手の漏れ、裂け、衝撃による損傷、または早期故障
- 接合部または橋台付近のデッキの亀裂
- アンカーボルト、底板、ベアリング台座の損傷
- アバットメントの圧力とアプローチスラブの損傷
- 乗り心地の低下、交通騒音の増加、メンテナンス費用の増加
- 想定される設計温度と異なる温度で橋を架設すると、設置が困難になる
プレハブ橋プロジェクトでは、コンポーネントがオフサイトで製造され、長距離を輸送され、実際の現場条件で組み立てられるため、熱膨張管理が特に重要です。 橋は工場で正確に製造できても、熱運動の仮定、軸受の向き、接合部の設定、または組立温度が適切に調整されていない場合、性能は低下します。
ワシントン州運輸局は、橋の動きは熱変動、コンクリートの収縮、クリープ、風、地震現象、交通行為、沈下によって引き起こされる可能性があると指摘しています。鋼橋システムの場合、温度に関連した動きは、多くの場合、伸縮継手や軸受に対する最も重要な設計入力の 1 つです。
均一な熱移動の基本的な計算は次のとおりです。
ΔL=α×L×ΔT
どこ：
ΔL= ブリッジの熱移動
α= 鋼の熱膨張係数
L= 有効橋長または支流長
ΔT= 予想される温度範囲
鋼製橋の上部構造の場合、一般的に使用される熱膨張係数はおよそ次のとおりです。
α=6.5×10^(−6)/°F
この値は、AASHTO の実践に基づいた橋梁設計ガイダンスにも引用されています。
プレハブ鋼橋には次の機能があると仮定します。
設計入力 |
想定値 |
橋の長さ |
180m |
鋼の膨張係数 |
11.7×10^(−6)/℃ |
温度範囲 |
55℃ |
推定される熱の動き |
約116mm |
式を使用すると、次のようになります。
ΔL=11.7×10^(−6)×180,000mm×55
ΔL≒116mm
約の動きは 116mm 無視できません。これは、ベアリングの移動量、伸縮継手の容量、エンドダイアフラムの詳細、デッキ移行設計、および取り付けギャップの設定に影響します。
ただし、最終的な工学計算は橋の長さだけに依存してはなりません。エンジニアは次のことも考慮する必要があります。
- 固定小数点位置
- 橋脚の数と剛性
- ベアリングの種類と拘束方向
- ブリッジの形状とスキュー角
- 曲率と半径方向の動き
・デッキ構成
- 施工温度
- 交通荷重と制動力
- 地震の動き（該当する場合）
- 鋼桁にコンクリート床版を使用した場合の長期的なコンクリート収縮
したがって、熱膨張の管理は、単に伸縮継手の選択の問題ではなく、ブリッジ システムの問題です。
鋼製橋が長ければ長いほど、潜在的な熱移動は大きくなります。しかし、エンジニアはに基づいて動きを計算する必要があります。 特定の軸受または伸縮継手に寄与する有効長橋梁の全長をあらゆる場所に自動的に適用するのではなく、
たとえば、多径間鋼橋の中央橋脚の近くに固定支承がある場合があります。その場合、ブリッジは固定点から離れる両方向に拡張できます。各橋台での移動要求は、固定点とその橋端の間の支流橋の長さに依存します。
固定点の位置が不適切であると、構造の一端に不必要な移動要求が発生する可能性があります。また、橋脚や基礎に伝達される力も増加します。
海岸沿いの熱帯地域に設置された橋は、大陸の砂漠、高地、または内陸の寒い地域に設置された橋よりも年間気温の範囲が狭い場合があります。ただし、直射日光により、特に露出した濃い色の鋼部品の場合、鋼の温度が周囲温度よりも上昇する可能性があります。
世界規模で鋼橋を調達する場合、設計チームは次のようなサイト固有の情報を要求する必要があります。
- 過去の最低気温と最高気温
- 日々の気温の変化
- 日射曝露
- 高度
- 湿度と降雨パターン
- 風の状況
- 氾濫原、海岸、または砂漠への露出
- ローカルブリッジコードの温度要件
製造場所の気候を設計基準として使用しないでください。 熱移動は、橋の最終設置環境に合わせて計算する必要があります。
真っ直ぐな橋は通常、主に長手方向の動きを経験します。斜めの橋や湾曲した橋はより複雑です。
スキューブリッジでは「ラッキング」が発生する場合があります。これは、伸縮継手のさまざまな部分が異なる動きをすることを意味します。アラスカ州運輸省のガイダンスでは、斜めになった橋の熱の動きが非対称の動きを引き起こす可能性があると警告し、ラッキングをジョイントの定格動きの 20% に制限することを推奨しています。また、湾曲した鋼桁橋では、たとえ小さな曲率でも意味のある半径方向の動きが発生する可能性があるため、詳細な解析が必要になる可能性があることにも言及しています。
これは、線形が直線でない可能性がある高速道路インターチェンジ、鉱山道路、港湾アクセスルート、都市高架橋、アプローチ橋などに非常に関連します。
プレハブ鋼橋では次のものを使用できます。
- 直交異方性鋼デッキパネル
- アスファルト表面を備えたスチールデッキプレート
・鉄筋コンクリート床版
- 鋼コンクリート複合デッキ
- モジュラーデッキパネル
- 仮橋および緊急橋用の木材または滑り止め鋼床版
鋼製の橋梁部材の多くは熱質量が比較的小さいため、鋼は温度変化に素早く反応します。コンクリート床版を追加すると、床版と鋼製桁システムに温度勾配と差動効果が生じる可能性があります。
複合橋の場合、設計者は以下を評価する必要があります。
- 長期にわたるコンクリートの収縮
- コンクリートのクリープ
- 床版と鋼桁の温度差
- せん断コネクタの動作
- 可動ジョイント付近のデッキ亀裂の危険性
- 伸縮継手の位置での表面の互換性
最も信頼できるアプローチは、熱の動きを調整されたシステムとして設計することです。このシステムには通常、定義された固定点、制御された動きを可能にするベアリング、デッキのギャップを埋める伸縮継手、および関連する荷重を受け入れることができる下部構造要素が含まれます。
固定ベアリングは意図した方向の動きを抑制し、長手方向の荷重を下部構造に伝達します。それは橋の固定点を確立します。
単純な単径間橋の場合、一端が固定され、反対側の端が伸縮ベアリングを使用する場合があります。複数径間橋の場合、最適な固定支承の位置は、橋脚の剛性、径間配置、耐震要件、スキュー角、および全体的な構造挙動によって異なります。
目的は単に橋を「止める」ことではありません。目標は、 橋が動く場所を制御することです.
拡張ベアリングは垂直方向の荷重をサポートし、必要な回転を可能にしながら動きに対応します。橋の負荷と移動の需要に応じて、次のようなオプションが含まれる場合があります。
ベアリングの種類 |
代表的な用途 |
熱移動能力 |
主な考慮事項 |
スチール強化エラストマーベアリング |
小さな動きから中程度の動き |
せん断変形による制限 |
経済的でメンテナンスの手間がかからない |
PTFE滑り軸受 |
中程度から大きな動き |
高い翻訳能力 |
保護された滑り面が必要 |
ポットベアリング |
高い垂直荷重と回転 |
スライド要素との組み合わせが可能 |
綿密な品質管理が必要 |
スフェリカルベアリング |
大回転・高負荷 |
スライダーで大きな移動に最適 |
複雑な構造物によく使用されます |
ガイド付きベアリング |
一方向への制御された動き |
方向転換 |
曲がった橋や斜めの橋に便利です |
アラスカ州運輸省のガイダンスでは、新しい橋の一般的な最初の選択肢として鋼鉄強化エラストマー軸受が特定されています。移動に過度のエラストマーベアリングの厚みが必要となる場合、ガイダンスでは、移動のためにエラストマーの回転能力とステンレス鋼および PTFE の滑り面を組み合わせることが推奨されています。
長スパンのプレハブ鋼橋では、熱移動が大きい場合や負荷が高い場合には、PTFE 滑り軸受、ガイド付き軸受、ポット軸受、または球面軸受が適している場合があります。
伸縮継手は、車両、歩行者、メンテナンス機器に安全な通路を提供しながら、橋床の移動を可能にします。また、水の侵入、破片の蓄積、車輪の繰り返しの衝撃、疲労、紫外線への曝露、および場合によっては除雪車の衝撃にも耐える必要があります。
一般的な伸縮継手のオプションには次のものがあります。
ジョイントシステム |
一般的な動作範囲 |
ベストユースケース |
主な制限事項 |
コンプレッションシール |
小さな動き |
小さな橋やリハビリテーション |
限られた移動能力 |
シリコーンシーラントジョイント |
小さな動き |
局所的な修復と人の動きの少ないゾーン |
基材の準備に敏感 |
ストリップシールジョイント |
適度な動き |
高速道路の鋼橋が多い |
正しい取り付けギャップが必要です |
指の関節 |
中～大の動き |
大きな動きと特殊な形状 |
堅牢なディテールが必要 |
モジュール式伸縮継手 |
大きな動き |
長径間橋または多径間橋 |
コストとメンテナンスの必要性が高くなる |
WSDOT では、動きの範囲を 1.75 インチ未満を小、1.75 ～ 5 インチを中、5 インチを超える大として分類しています。また、そのガイダンスでは、ベアリングによって課される制限が、隣接するジョイントによって許容される動きと一致する必要があるため、ベアリングと伸縮継手は一緒に設計する必要があることも強調しています。
信頼性の高い設計プロセスは、検証された現地の気候データと適用される橋梁基準から始まります。プロジェクト チームは以下を定義する必要があります。
1. 最低設計温度
2. 設計最高温度
3. 施工温度範囲
4. 日射量の仮定
5. 温度勾配の要件
6. ローカルコードの要件
7. 温度に関係する負荷の組み合わせ
国際プロジェクトの場合、エバークロスブリッジは、初期段階で統括設計基準を確認することを推奨しています。所有者とプロジェクトの場所に応じて、これには AASHTO LRFD、ユーロコード、英国規格、中国の高速道路橋規格、または国固有の要件が含まれる場合があります。
製造図面を発行する前に、設計チームは以下を確認する必要があります。
- 固定ベアリングの位置
- ガイド付きベアリングの方向
- 滑り軸受の移動能力
・関節の可動範囲
- 設置温度でのジョイント開口部
- ベアリングのプリセットまたはオフセットの要件
- 桁接合順序
- 勃起温度の仮定
- 複合橋のデッキ打設シーケンス
- 設置中に一時的な拘束が必要
これは、モジュラー橋やプレハブ鋼橋では特に重要です。ベアリングが間違った方向に取り付けられたり、ジョイントが間違ったギャップに設定されたりすると、交通が始まる前に橋の熱移動性能が損なわれる可能性があります。
工場での精度はプレハブ鋼橋建設の大きな利点の 1 つです。ただし、精密な製造は、正確な現場設置と一致する必要があります。
主なコントロールには次のものが含まれます。
- 重要なトラスまたは桁セグメントの試用アセンブリを購入する
- 出荷前の寸法検査
- ベアリング方向のマーキングと固定/スライド機能
- ベアリングシートの高さを確認
- 組立時のアライメント検査
- コンクリートクロージャーを注入する前の目地の隙間の測定
- ベアリングとジョイントの取り付け時の温度記録
- 構造用ボルトのトルク検証
- 橋梁ライン、勾配、支持位置の設置後の調査
WSDOT は、伸縮継手の設置設定は設置時の上部構造の周囲温度に対応する必要があると述べています。そのガイダンスは温度に基づいたジョイント設定を提供するため、デバイスは意図した動作範囲内で動作できます。
所有者と請負業者の場合、次の現場チェックリストは、避けられる失敗を減らすのに役立ちます。
- 建設承認済みの図面を確認する
- ベアリングスケジュールと移動方向を確認する
- ベアリングID、ガイド方向、プリセット値を確認します。
- 伸縮継手の型式と動作定格を確認する
- 滑り面および座面とのコーティングの適合性を検討する
- PTFE、シール、ボルト、機械加工面を保護する梱包計画を作成します。
- 設置マニュアルと検査書類を同梱
- 周囲温度と鋼材温度を記録します
- 固定ベアリングとスライディングベアリングの位置を確認します。
- 永久接続前にベアリングの向きを確認してください
- ソールプレートが水平で完全にサポートされていることを確認します
- 一時的な輸送拘束具は承認された組立段階でのみ取り外してください。
- 桁の線形と床版の高さを調査する
- 溶接スパッタ、粉塵、グラウト、破片から摺動面を保護します。
- 橋幅のいくつかの点で実際のジョイント開口部を測定します。
- 現場での測定値と設計温度設定テーブルを比較する
- 該当する場合は、スキューに関連したラックの動きを検証します。
- デッキ幅全体にわたるシールの連続性を確認します。
- ジョイントの排水と二次シーリングの詳細が完全であることを確認します。
- コンクリートブロックアウトとエッジレール固定具を検査する
- 最終的なギャップ設定を写真に撮り、温度を記録します
- 早期の整備間隔でジョイントとベアリングを検査してください
・水漏れ、シールの損傷、ゴミの堆積、異音の有無を確認してください。
- 滑り軸受の移動と調整を監視
- 伸縮継手のエッジ レールに衝撃による損傷がないか検査します。
- 橋梁資産管理プログラムにジョイントとベアリングを含める
国際的な鋼橋プロジェクトに関する私の経験では、最も一般的な間違いは間違った公式ではありません。である 設計の前提条件と現場の設置条件の間の調整が不十分.
たとえば、モジュール式伸縮継手は 100 mm の動作範囲に合わせて設計できます。しかし、請負業者が実際の鋼材の温度ではなく気温を使用するため、間違った開口部で取り付けられた場合、使用可能な移動能力が大幅に低下する可能性があります。季節的な温度変化によって橋は限界に達する可能性があります。
2 番目によくある問題は、伸縮継手を独立した製品として扱うことです。次の場合、高容量ジョイントでは問題を解決できません。
- ベアリングが腐食または建設の破片によってロックされている
・スライド方向が間違っている
・固定点が設計想定と異なる
- 基礎構造が柔軟すぎる
- ジョイントは、その容量を超えてスキューによって引き起こされるラッキングを経験します
- 排水により、水や汚染物質が下のベアリングを攻撃する可能性があります。
最強のソリューションは、橋梁の設計から製造、出荷、設置、検査まで一貫した責任を負います。
Evercross Bridge は プレハブ鋼橋ソリューションを提供します。 、政府インフラ、緊急対応、輸送回廊、産業アクセス道路、鉱山運営、地方接続、国際 EPC プロジェクト向けにカスタマイズされた
当社の統合機能には以下が含まれます。
- カスタマイズされた鋼橋設計のサポート
・鋼製プレハブトラス橋、鋼桁橋の製造
- 迅速な設置のためのモジュラーブリッジソリューション
- 緊急橋のエンジニアリングと供給
- ベアリング、ジョイント、デッキ、アクセサリの調整
- 工場検査と品質文書化
- 国際梱包および輸送計画
- サイト設置ガイド
- ライフサイクルメンテナンスに関する推奨事項
30 年以上の業界経験、50 か国以上でプロジェクトを実施、年間生産能力 100,000 トン、東南アジア、アフリカ、ラテンアメリカの 200 以上の主要な政府インフラプロジェクトへの参加を誇るエバークロス ブリッジは、所有者と請負業者が現地の気候、スパンの配置、輸送の制約、プロジェクト基準に適した移動制御ソリューションを開発するのに役立ちます。
長径間プレハブ鋼橋の熱膨張管理は、(Delta L = alpha L Delta T) の計算だけに依存します。それには、気候データ、構造解析、定点選択、軸受設計、伸縮継手の容量、製造精度、組立手順、保守計画を統合した完全な橋梁システム アプローチが必要です。
長大橋の場合、たとえ小さな設計や設置のミスでも、不必要なストレス、乗り心地の低下、水漏れ、ベアリングの損傷、高額な修理につながる可能性があります。プロジェクト チームは、熱の動きに早期に対処し、設計、製造、輸送、設置、運用を通じて熱の動きを管理することで、橋の耐久性、安全性、生涯価値を向上させることができます。
長径間プレハブ鋼橋プロジェクトを計画していますか?技術相談、カスタマイズされた橋設計サポート、製造ソリューション、完全な国際配送サービスについては、Evercross Bridge にお問い合わせください。
熱膨張とは、温度が上昇したときに鋼橋の長さが増加することです。熱収縮とは、温度が下がると起こる縮みのことです。長径間鋼橋には、この動きに安全に対応するためのベアリングと伸縮継手が必要です。
エンジニアは一般に、式 (Delta L = alpha L Delta T) を使用します。計算には、鋼の熱膨張係数、有効橋長、および設計温度範囲が使用されます。最終的な設計には、橋の形状、軸受のレイアウト、固定小数点の位置、および適用可能なコード要件も含める必要があります。
伸縮継手は、制御されたデッキギャップを作成し、デッキ、橋台、支承、またはアプローチ舗装に損傷を与えることなく橋を伸縮できるようにします。また、安全でスムーズな交通路面の維持にも役立ちます。
最適なベアリングは、構造荷重、必要な移動、回転、耐震需要、メンテナンス要件、予算によって異なります。大きな熱移動の場合は、単純なエラストマー ベアリングよりも PTFE 滑りベアリング、ガイド付きベアリング、ポット ベアリング、または球面ベアリングの方が適している場合があります。
はい。伸縮継手のギャップは、設置中の実際の橋の温度に応じて設定する必要があります。設置温度に対してギャップが狭すぎたり広すぎたりすると、温度変化時にジョイントが底付きしたり、伸びすぎたり、漏れたり、早期に摩耗したりする可能性があります。
ブリッジが歪んでいると、ラッキングと呼ばれる非対称な動きが発生する可能性があります。これは、関節の幅全体で動きが異なる可能性があることを意味します。ジョイント、ベアリング、構造解析では、縦方向と横方向の両方の動きの成分を考慮する必要があります。
はい。エバークロスブリッジは、鋼橋の設計、製作、輸送、架設調整、技術サービスを一貫してサポートします。プロジェクト固有のサポートは、橋の種類、場所、管理基準、現場へのアクセス、地元請負業者の要件に応じて調整できます。
1. ワシントン州運輸局。 [WSDOT ブリッジ設計ガイダンスを読む]
2. アラスカ州運輸・公共施設局。 [アラスカ州ドット・ブリッジのマニュアルを読む]
3. シュテレンガーツ、ベン。 '橋床版伸縮継手に対する温度変化の影響を解決します。'[エキスパンションジョイントの記事を読む]
4. ワシントン州運輸局。 '橋梁設計マニュアル: 伸縮継手、熱効果、ベアリング、および設置設定。' [WSDOT マニュアルの章にアクセスする]
5. アラスカ州運輸・公共施設局。 '伸縮継手の選択、スキュー効果、PTFE/エラストマーベアリングのガイダンス。' [Alaska DOT マニュアルの章にアクセスする]
