高速道路ガントリー加工

高速道路ガントリー（略してガントリー）は、高速道路に設置される大型の金属構造フレームで、通常は道路の上方に架けられ、両側の支柱と横梁で構成され、「門」の字に似ていることから「ガントリー」と呼ばれています。交通標識、カメラ、電子情報表示板、またはオープン料金徴収システム機器を吊り下げるために使用され、多車線、高交通量の道路区間に適しています。これは、路側の標識が大型車両によって遮られる可能性があるためです。

構造タイプ

• フルガントリー：横梁が道路全体に架かり、両側に支柱があり、橋梁に似ています。多車線高速道路に適しています。
• ハーフガントリー（片持ち式／バタフライ型）：片側の支柱が横梁を支え、スペースが限られた道路区間や出口付近に適しています。
• トラス式：トラス構造（円形または角形パイプ）を採用し、より高い剛性と安定性を提供し、重機によく使用されます。
• フレキシブルガントリー：ForsterのFlexgantryのように、可動式のコンクリート分離帯に接続されており、衝突時に横方向に移動でき、安全性を向上させます。

材料と設計

• 材料：
  • 鋼材：主にQ235またはQ345高強度低合金鋼を使用し、降伏強度は235〜345 MPa、厚さは4〜10mmで、腐食を防ぐために溶融亜鉛メッキ処理（厚さ60〜80μm）が施されています。
  • アルミニウム合金：軽量化設計で、密度は約2700 kg/m³、耐食性があり、特定のシナリオに適しています。
  • コンクリート：一部の支柱基礎には高強度コンクリート（C30-C40）を使用し、安定性を高めています。
• 設計の特徴：
  • サイズ：横梁のスパンは10〜40メートル（車線数による）、支柱の高さは6〜12メートルで、風荷重（約1.2 kN/m²）と機器の重量に耐える必要があります。
  • 構造：横梁は箱型またはトラス構造が多く、支柱は円柱または矩形柱で、基礎は埋め込み式またはボルト固定が多いです。
  • モジュール化：輸送と設置が容易で、現場での施工時間を短縮します。
  • 安全性：耐風、耐震基準（中国の「公路橋涵設計規範」など）に準拠する必要があり、衝突安全性（REBLOC H4bテストなど）も考慮します。

加工工程

（1）設計と準備

• 設計：CADまたはBIMソフトウェアを使用して3Dモデリングを行い、荷重（静荷重、動荷重、風荷重）を計算し、構造を最適化します。有限要素解析（FEA）により、強度と剛性を確保します。
• 材料準備：Q235/Q345鋼板またはパイプ材を調達し、表面品質（亀裂、腐食がないか）を検査し、必要なサイズに切断します。

（2）部材加工

• 横梁/支柱成形：
  • プレス/ロール成形：鋼板を油圧プレス（1000〜3000トン）またはロール成形機で箱型梁または管状構造に成形します。公差は±1mmです。
  • パイプ曲げ：支柱または片持ち梁は、CNCパイプ曲げ機を使用し、角度精度は±0.5°です。
• 穴加工：
  • 取り付け穴（標識、機器固定用）を加工します。穴径は10〜50mm、数は100〜300個です。
  • CNCパンチング：高精度（±0.2mm）で、多品種生産に適しています。
  • プラズマ/レーザー切断：大口径の穴や複雑な形状に使用され、精度は±0.5mmです。
• 溶接：
  • TIG/MIG溶接またはアーク溶接を使用します。溶接部に気孔があってはならず、強度は母材の90％以上である必要があります。
  • 治具を使用して溶接精度を確保し、偏差は<±1mmです。

（3）表面処理

• ショットブラスト/サンドブラスト：酸化層を除去し、表面粗さRa 3.2〜6.3μmにし、コーティングの密着性を高めます。
• 溶融亜鉛メッキ：亜鉛層の厚さは60〜80μmで、耐食寿命は10〜20年です。
• 塗装：エポキシプライマー+ポリウレタン上塗り（総厚80〜120μm）、色は通常、緑色（中国/カナダ）または銀灰色で、一部のシナリオでは青色（空港道路など）です。

（4）組み立てと設置

• 工場での事前組み立て：工場内で試運転を行い、寸法と接続精度を確認します。
• 現場設置：
  • 基礎工事：コンクリート基礎（C30-C40）を打ち込み、アンカーボルトまたは鋼板を埋め込みます。
  • 吊り上げ：クレーン（50〜100トン）を使用して横梁と支柱を取り付けます。偏差は<±5mmです。
  • 機器の設置：標識、カメラ、または料金徴収機器をボルトで固定し、角度を調整する必要があります（カナダのケベック州の標識は、運転者が見やすいように下向きに傾斜しています）。