Why You Might Need to Rethink Your Bridge’s Joining Methods

Many European bridges are part of an aging infrastructure built during the mid-20th century. This calls for maintenance, as well as newer bridges that better correspond to rising traffic needs. History, regional preferences and bridge type are all key contextual factors that influence the joining methods used in bridge construction and maintenance. 

当記事は、以下ホワイトペーパーからの抜粋です（英語 版のみ）：橋梁の設計と建設、保守: 急速に変化する分 野に対するインサイトとベストプラクティス（2021）作 成：ノルトロックグループ

優れた橋梁建設 のための最良の 選択

接合方法の比較：溶接とボルト締結

橋梁の構造物を接合するために、溶接またはボ ルト締結を使用するかを決定する際には、多くの 要素を考慮する必要があります。この決定に既 存の優先事項が影響を与える場合もありますが、 最適な決断をするには、各プロジェクトを個別に 考慮することが重要です。

難しい選択

長年、橋梁やその他の鉄骨構造物は、ゴールデ ンゲートブリッジのようにリベットで接合されて きました。リベット接合の工程には、熱処理、リ ベットの鍛造があり、その後、焼きなましと呼ば れる処理を通じて冷却されます。単一のリベッ トの強度は、それ程高くないため、構造物の安 全性を確保するには数多くのリベットを使用し なければなりません。リベット締めは工程が煩 雑であるため、架橋工事の分野では現在では 使用されていません。

そうした経緯から、リベットで留められた橋は現 在建設されていませんが、リベットを使用してい る既存の橋の保守は必要になります。摩耗したリ ベットの代わりにボルトがよく使用され、特に高 強度ボルトはリベットに似せて特別に設計されて います。橋の材料が劣化し、安全でなくなるため、 溶接は、古い橋の接合部を維持するために実用 的な選択肢ではありません。

現在、構造物の接合に使用される一般的な方 法が、ボルト締結と溶接です。どの方法を選択 するかに関しては、コンクリートと鋼鉄のどちら を使用するかの決定と同様に、議論の余地があ り、また、国の事情などによっても異なる可能性 があります。国によっては、溶接の資格水準が非 常に高い場合があることにも注意しなければな りません。これは、その国の状況によって好まし い工法が違ってくることの一例です。

橋の種類

国ごとの優先事情などとは別に、部品を溶接するのか、ボルト締結するの かを決定するには、検討すべき幾つかの重要な要素があります。その一つ が、建設される橋の種類です。

図解を見ると大型の橋の場合には、ねじり応力を非常に良く吸収し、腐食 保護を考える際にも外側のみを考慮すれば良いことから、中空断面がよく 使用されます。中空断面形状では、片側のみの接触になり、内側にはアク セス出来ないことからボルト締結の使用は難しいという側面があります。そ のため、溶接が最も論理的な方法になります。より大型の構造物に対しては、 公差と偏りの保障も重要です。ボルトは既存の穴に完璧に適合しなければ ならないため、ボルト締結体に対する誤差限界はありません。溶接は、必要 に応じて偏りを補償できるため、はるかに柔軟です。

一方、トラス橋は噛み合う三角形部分により、非常に良好にボルト締結でき ます。しかしながら、サイズも考慮する必要があり、小さなトラス橋は、場合 によっては生産ホールで溶接し、全体として建設現場に輸送することもでき ます。溶接が優先される接続方法であったとしても、ボルト締結体も橋全 体で使用されています。その理由は、レールと防音壁などの二次構造物が 一般的にボルト締結されているためです。これらの一次構造物　(例： ケー ブルクランプ、ベアリング、トランジスタージョイント構造物)　にも、橋のず れを補償するため動的に荷重がかかります

仮設橋は、数年ごとに解体され、他の場所で再建設されることから、ほぼ全 てボルト締結されます。ボルト締結は、一時的な継手接続部を作成し、これら のジョイントは簡単に分解でき、ボルトとワッシャーは再使用されます。溶接 は恒久的な継手接続部を作成するため、仮設橋に使用するには非常に複雑 で費用と時間がかかります。溶接部を作成するために大きな労力をか け、そ の後、その箇所を元通りにする必要があります。このような理由から、ボルト 締結ははるかに効率的で利点の多い方法です。

効率性と使いやすさ

効率性と使いやすさも、溶接かボルト締結かに関して考慮する際の重要な 要素です。この要素には、工場または現場で接続部を作成するかも関わって きます。多くの場合には、溶接には認定された溶接工、高度な道具類が必要 で、高温を要するためにリスクがある作業とみなされます。そのため、この作 業は、あらゆるものが既に据え付けられている工場で実施するのが、より迅 速で簡単です。現場での溶接と試験設備の据え付けには高い費用がかかり、 また、橋梁架設時間の長期化を招く要因にもなります。工場での溶接は、よ り安価で済みます。現場で接続部を作成するのであれば、多くの場合、ボ ルト締結が最も効率的な方法です。その理由は、ボルト締結がはるかに管 理された作業であり、建設環境において不要なリスクを生じさせないから です。使用するのに特別な機器を必要としないため、構成要素も簡単に輸 送、設置できま す。ほとんどの場合には、動かすために簡素な手持ち型の トルクレンチが必要なだけです。ボルト締結は、溶接と異なり、恒久的で ないという利点があり、予期しない問題をより迅速に、容易に、そして安価 に修理することができます。