アメリカ標準アシュト/AWS D1.5M 鋼製アーチ型ブリッジボックスビームの製造

AMERICA STANDARD AASHTO/AWS D1.5M スチールアーチブリッジ ボックスビーム製造

Steel box girder bridges have evolved into one of the most dominant superstructure forms for medium-to-long-span highway and railway infrastructure across North America and global engineering projects adopting American design specificationsAASHTO/AWS D1.5M ブリッジ・ウェッディング・コードは,そのようなブリッジ・構造物のすべての工場・プレファブリケーションおよびフィールド・ウェッディング作業を規制する基本的必須技術規格として機能する.アメリカン・ウェルディング・ソサイエティ (AWS) とアメリカン・アソシエーション・オブ・ステート・ハイウェイ・アンド・トランスポート・オフィシャル (AASHTO) が共同で作成・更新した,最新の2025第9版D1.5Mコードは,AWS D1の一般構造溶接仕様とは異なり,炭素および低合金構造橋鋼に特化したものです.1 疲労耐性強化によりブリッジサイクリック車両の負荷と長期的環境侵食を対象とした破裂制御と非破壊的な試験規則鉄箱梁は,完全に完全な浸透溝溶接とフィレット溶接硬化システムに依存して,閉ざされた空洞の横切りを形成しますしたがって,標準鋼の入荷検査から完成した溶接の受容まで,すべての製造リンクは,構造の安全性を直接決定するD1.5M条項によって厳格に制限されています.橋の耐久性や耐疲労性能が10年に渡るこの論文では,標準的な鉄箱梁橋の構造構成,AWS D1.5Mのコア仕様枠組み,分類された溶接制御 割れが重要な部品と割れが重要な部品でない部品標準システムの製造実行基準と実用的なエンジニアリング応用価値

1標準鋼箱梁橋の構造構成と機械的利点

典型的な正正体型鋼製のデッキボックスの梁は,五つのコアで溶接された部品で構成されています:上部正正体型デッキプレート,垂直網プレート,下部張力フレンズプレート,横切の閉ざされた/開いた硬化剤は,板の内面に溶接され,橋の横切の方向に沿って隔離された横切の中間弁標準的なメインプレートの厚さは12mmから32mmの範囲で,二次硬化剤と弁プレートは10mm×20mmのローリング鋼プレートを採用する.工場で製造された長さ10~30mのすべての分離セグメントは,完全なスパン連続梁として最終的なスプライスフィールド溶接のために建設現場に輸送されます.伝統的なI型プレート梁と比較して,閉箱横断は,優れた扭曲硬さと横向きの負荷分布能力を備えています.高速列車による特異的な活力荷重と高速列車の動力的な衝撃に効果的に抵抗する容積と負荷の設計パラメータが同じである場合,全体の鉄鋼消費量を15%~22%近く削減する.

アメリカ標準の箱梁に用いられる基礎材料は,主にAASHTO M270 (ASTM A709と同等) シリーズ構造鋼のグレード,その中にはグレード345 (A709 Gr50) を含む,HPS485W 高性能耐耐候鋼と690級高強度低合金鋼D1.5M の適用範囲内 (出力強度 ≤690 MPa) に含まれています.上部オーソトロピック・デッキの閉ざされたU型縦肋は,デッキプレートの下に連続的にフィレット溶接されています.集約された車輪荷重を箱梁網と底部フレンズに均等に分散させる統合された正向型歩道軸承システムを形成するこの密度の高い肋骨から板に溶接された関節は,箱梁の最も疲労に弱い位置であり,D1.5M抗疲労溶接許容度要件によって規制される重要な検査対象になります. Diaphragm plates cross through cutouts reserved on longitudinal stiffeners and are fully welded with inner box walls to restrain section distortion under lateral wind load and asymmetric vehicle loadingフィルエの溶接サイズ,予熱,欠陥受容基準は,D1.5M規格の6項と8項で明確に定義されています.

2ボックス・ビーダー・ウェルディングのためのAWS D1.5Mのコア・レギュレーション・フレームワーク

普遍的な建築用溶接規格とは異なり,D1.5Mは,繰り返し交代する負荷を備えたブリッジサービス環境のために特別に編成されています.温度変動と外部の腐食性のある環境, 現在の2025版で合計12の正式な条項があり,そのうちの111の条項は,非破裂批判的部品 (NFCM) の一般の溶接要件を定めている.割れ目のある部分 (FCM) の厳格な割れ目制御仕様を確立します標準は2つの単位形式 (メトリックD1.5Mと帝国D1.5) で作成されています.国際的なメトリック製造とアメリカの慣習的な寸法測定を同時に満たす.

D1.5Mの基本分類原則は,FCMとNFCMを区別して技術制御を区別することにある.FCMは箱梁の下部張力フレンズを指す.網の全穿透長向スプライス溝の溶接とオーソトロピックデッキのメインスプライス, 動作負荷下で突然に壊れやすい折れは,冗長な負荷転送経路なしで,全体的な部分的または完全なブリッジ崩壊を誘発する2つの箱の単細胞梁の主張力部品などすべてのFCM溶接は,NFCMから独立したカスタマイズされた予熱/インターパス温度テーブル,Charpy V-notch (CVN) 低温衝撃強度試験 堆積した溶接金属と熱影響区域レベルII認定検査官によって実行される強化された全覆蓋超音波試験 (UT) 非破壊試験 (NDE)3つ以上の平行箱室を持つ多細胞箱梁は,余剰の力帯の経路を有し,ほとんどの内部硬化剤と弁の溶接は,NFCMに分類される.D1.5Mの第6項に従って,一般的な予熱表と従来の視覚検査と部分的なスポットNDEを採用します.

溶接手順仕様 (WPS) と手順資格記録 (PQR) の承認は,D1.5M第3項で規定される箱梁のバッチ製造の前提条件である.長直線フレンズロープの溶接用で水中に浸した弧溶接 (SAW) を含むすべての溶接プロセス, flux-cored arc welding (FCAW) for stiffener fillet welds and shielded metal arc welding (SMAW) for field splice repair must complete PQR qualification according to standard test specimen requirements before formal production部品組み立てのためのタック溶接器もD1.5Mタック溶接仕様を満たしています.次の連続溶接中に完全に再溶解される一時的なタック溶接器は,厳格な予熱を免除できます.恒久的な固定溶接は,最終溶接に一致する同一の予熱と品質基準を必要とします..

3詳細な溶接品質管理とD1.5M毎の箱梁の欠陥容量

D1.5M:2025で更新された溶接の幾何学的不完全性許容度は,低切断,不完全な浸透,毛孔性を含む典型的な箱梁溶接欠陥を直接対象としています.3階層の分類下位値制限が新たに最適化され,旧の二重標準規制の代わりとなりました.箱梁の張力フレンズと網張力ゾーン (最初の張力張力に横向する溶接) の溝溶接では,許容される最大切断深さは0.01インチ (0.254mm) に制限されています.切断下の割れ目でストレスの濃度から疲労裂けが発生するのを防ぐための最も厳しい許容量硬化コーナーフィレット溶接下割は,深さ1/8インチまで,通常の非ストレスの補助接続溶接は,1/16インチ下割の限界を適用します.工場の検査員を効果的に導いて 箱内部の大きな硬化剤の溶接を現場での受容判断に.

前熱とインターパス温度制御は,水素誘導冷裂を避けるために,厚板箱梁製造のためのもう一つの重要なD1.5M規制項目です.最低予熱値は,基礎鋼級によって決定される.標準的な付属テーブルによるプレートの厚さと環境温度:箱の下部フレンズに使用されるA709 Gr50プレートの厚さ38mm以上では,NFCMの予熱は70°F (21°C) から開始されます.対応するFCMの予熱量は,第12項の特別表に従って同じ厚さで150°F (65°C) 以上に上昇する.低温強度向上のために,溶接熱入力を制御し,溶接粒子の構造を精製するために,インターパス上部温度がキャップされています.冬の空き空間のフィールドスプライス溶接では特に重要です.

非破壊性試験の範囲は,D1.5Mの各メンバーカテゴリーによって大きく異なります.箱梁のメインスプライスの全透孔FCM溝溶接は,溶接後,環境温度に冷却した後,100%のUTスキャンが必要です.D1より厳しい拒否基準で1■ NFCM フィレット 溶接 弁と内側硬化器を接続する 定期的なサンプル採取 UT 検査と完全な視覚検査表面の裂け目のみが,液体浸透剤 (PT) の追加試験を誘発する資格のない欠陥溶接器は,正規の修理 WPS を作成し,磨きまたは掘削によって欠陥領域を完全に除去した後,完全な再溶接を行う必要があります.修理されたFCM溶接器で,標準修理条項に従って元の生産溶接器として完全なNDE再テストを繰り返します..

4箱梁橋のためのD1.5M規格の技術応用と産業意義

D1.5MがAASHTO LRFDブリッジ設計マニュアルの必須参照仕様になったため,北米の中長スパン鋼箱梁高速道路橋の70%以上は,この標準を採用標準化D1は,米国設計コードに従って,東南アジア,中東,アフリカにおける海外の国際入札プロジェクトに拡張されます.5Mの実行は,設計者の間で製造判断基準を統一する鉄鋼製造業者,第三者検査員,建設業者1970年代に統一されたAWS-AASHTO標準リリースの前に分散した地域部門仕様によって引き起こされた不一致な技術要件を排除する.

経済的および耐久性の観点から,標準化されたD1.5M抗疲労溶接制御は,正極型鋼デッキボックス梁の初期段階の疲労裂け維持コストを効果的に削減します.適切な予熱と破裂強度仕様は,厚板製造中に冷裂修復率を60%以上削減します.組み立てられた箱梁の部分の建設期間とプロジェクトコストを削減する.高性能HPS耐天候鋼箱梁が近代橋工学の普及とともに, D1.5Mは,新しい鋼材開発に合わせて,それぞれの新版で対応する溶接パラメータ条項を更新し続けています.アメリカと世界のアメリカのスペック鋼箱梁橋の溶接業界で主力地位を維持する.

結論

鉄箱梁橋の固有の閉段の溶接構造特性は,AWS D1.5M規格の製造ライフサイクル全体における不可欠なガイドロールを決定します.標準の独特のFCM/NFCM分類管理システム目標的な予熱規則格段的な欠陥容量と階層的なNDEスキームは,長期間の交代的な車両負荷下で箱梁の疲労と骨折リスクの特徴に正確に対応するように開発されています.D1.5Mの継続的な改訂と技術的な最適化は,高度な高性能ブリッジ鋼と革新的な溶接技術の進歩に合わせて行われています長期使用寿命の基本的技術保証になる鉄板の橋梁の建設そして,グローバル鋼箱梁橋工学のための成熟した基準仕様システムを供給し,アメリカの高速道路設計基準を実践.