JP2000250637A - 地盤低周波振動の能動制御方法 - Google Patents
地盤低周波振動の能動制御方法Info
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Landscapes
- Placing Or Removing Of Piles Or Sheet Piles, Or Accessories Thereof (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 基礎工事等における建設機械によって発生す
る地盤低周波振動の周辺への伝搬を低減する。 【解決手段】 地盤上に設置され運転時に低周波振動を
発生させる振動源Ｓ１の近傍に、振動源Ｓ１の卓越正弦
波振動成分と逆位相をなす同大正弦波振動を発生させる
付加振動源Ｓ２を設置する。付加振動源Ｓ２を振動源Ｓ
１の運転に同期させて運転させ、周辺地盤に伝搬する振
動成分を低減させる。
る地盤低周波振動の周辺への伝搬を低減する。 【解決手段】 地盤上に設置され運転時に低周波振動を
発生させる振動源Ｓ１の近傍に、振動源Ｓ１の卓越正弦
波振動成分と逆位相をなす同大正弦波振動を発生させる
付加振動源Ｓ２を設置する。付加振動源Ｓ２を振動源Ｓ
１の運転に同期させて運転させ、周辺地盤に伝搬する振
動成分を低減させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は地盤低周波振動の能
動制御方法に係り、特に建設機械等の運転により発生し
た地盤振動のうち卓越する正弦波振動成分を減衰させる
ことができる地盤低周波振動の能動制御方法に関する。
動制御方法に係り、特に建設機械等の運転により発生し
た地盤振動のうち卓越する正弦波振動成分を減衰させる
ことができる地盤低周波振動の能動制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】振動を伴う機械を運転した時に、その加
振力によって機械が設置されている地盤、建物等の構造
物に振動が発生し、その振動が周囲に伝搬することが多
い。このような場合、振動により人体の振動知覚に伴う
障害、２次騒音発生に伴う障害、振動による生産性の障
害（精密加工品への影響）等を生ずることがある。この
種の振動を防止、低減する対策として種々の受動振動対
策、能動振動対策の手段が提案あるいは実施されてい
る。
振力によって機械が設置されている地盤、建物等の構造
物に振動が発生し、その振動が周囲に伝搬することが多
い。このような場合、振動により人体の振動知覚に伴う
障害、２次騒音発生に伴う障害、振動による生産性の障
害（精密加工品への影響）等を生ずることがある。この
種の振動を防止、低減する対策として種々の受動振動対
策、能動振動対策の手段が提案あるいは実施されてい
る。
【０００３】例えば、受動的な振動対策として以下のよ
うな対策がある。 (1)機械と建物側の設置場所との間に防振装置を設置し
て防振支持構造とし、建物等に伝搬する加振力を軽減す
る。 (2)振動の伝搬経路に防振溝、防振壁を設置する。 (3)建物、鉄塔や橋梁などの振動系の揺れをうち消すた
めの反力を生ずる付加振動系（ＴＭＤ：チューンドマス
ダンバー）等を設置する。
うな対策がある。 (1)機械と建物側の設置場所との間に防振装置を設置し
て防振支持構造とし、建物等に伝搬する加振力を軽減す
る。 (2)振動の伝搬経路に防振溝、防振壁を設置する。 (3)建物、鉄塔や橋梁などの振動系の揺れをうち消すた
めの反力を生ずる付加振動系（ＴＭＤ：チューンドマス
ダンバー）等を設置する。
【０００４】能動的な振動対策としては、建物、鉄塔や
橋梁などの振動系の揺れをうち消すための反力を生ずる
付加振動系を能動制御する（ＡＭＤ：アクティブマスダ
ンバー）等を設置する方法等がある。この騒音、振動の
能動制御に関する基本原理は周知であり、このＡＭＤも
その応用技術である。
橋梁などの振動系の揺れをうち消すための反力を生ずる
付加振動系を能動制御する（ＡＭＤ：アクティブマスダ
ンバー）等を設置する方法等がある。この騒音、振動の
能動制御に関する基本原理は周知であり、このＡＭＤも
その応用技術である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した受動的な振動
対策において、振動体、振動源の防振支持は最も効果の
ある対策であるが、地盤に杭を施工する建設機械のよう
に直接地盤（振動が伝搬する媒体）を加振する場合は、
このような対策は実施できない。また、防振溝、防振壁
はその効果が理論及び実験的に確かめられているが、最
も効果の高い空溝の場合でも６ｄＢ程度の振動低減効果
を得るには波長の１／４の深さが必要となる。防振溝を
砂や発泡材などで充填すると防振効果は半減してしま
う。特に、建物基礎構築のために使用され建設重機がも
たらす振動の場合、地盤を直接加振することから、発生
源そのものに対策を施すことは困難である。また伝搬経
路上での対策を施す場合、対象となる振動の波長は数ｍ
〜数十ｍ程度になる。したがって、防振溝による対策で
実現可能な深さでは最大でも３ｄＢ程度の効果しか得ら
れないことが知られている。
対策において、振動体、振動源の防振支持は最も効果の
ある対策であるが、地盤に杭を施工する建設機械のよう
に直接地盤（振動が伝搬する媒体）を加振する場合は、
このような対策は実施できない。また、防振溝、防振壁
はその効果が理論及び実験的に確かめられているが、最
も効果の高い空溝の場合でも６ｄＢ程度の振動低減効果
を得るには波長の１／４の深さが必要となる。防振溝を
砂や発泡材などで充填すると防振効果は半減してしま
う。特に、建物基礎構築のために使用され建設重機がも
たらす振動の場合、地盤を直接加振することから、発生
源そのものに対策を施すことは困難である。また伝搬経
路上での対策を施す場合、対象となる振動の波長は数ｍ
〜数十ｍ程度になる。したがって、防振溝による対策で
実現可能な深さでは最大でも３ｄＢ程度の効果しか得ら
れないことが知られている。
【０００６】このように、実用的な深さの防振溝や防振
壁で５ｄＢ以上の効果が得られるのは対象とする振動の
周波数がたとえば６３Ｈｚ以上程度と比較的高い場合に
限られている。通常の建設機械のように３１．５Ｈｚ以
下の振動を主成分とする振動源では効果的な振動対策と
はなっていないのが現状である。
壁で５ｄＢ以上の効果が得られるのは対象とする振動の
周波数がたとえば６３Ｈｚ以上程度と比較的高い場合に
限られている。通常の建設機械のように３１．５Ｈｚ以
下の振動を主成分とする振動源では効果的な振動対策と
はなっていないのが現状である。
【０００７】また、従来の能動的振動対策は、建物全体
やその床スラブなど構造物自体の振動系の振動を軽減す
ることを目的としており、周囲への伝搬振動の低減は振
動系の振動が低減することによる付帯効果として得られ
ていた。特に地盤などに伝搬した振動を能動的に制御し
て低減するような振動対策技術はなかった。
やその床スラブなど構造物自体の振動系の振動を軽減す
ることを目的としており、周囲への伝搬振動の低減は振
動系の振動が低減することによる付帯効果として得られ
ていた。特に地盤などに伝搬した振動を能動的に制御し
て低減するような振動対策技術はなかった。
【０００８】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、振動源自身の振動防止対策
や構造変更などを伴うことなく、地盤に伝搬した正弦波
振動成分の卓越した振動を確実に軽減するようにした地
盤低周波振動の能動制御方法を提供することにある。
術が有する問題点を解消し、振動源自身の振動防止対策
や構造変更などを伴うことなく、地盤に伝搬した正弦波
振動成分の卓越した振動を確実に軽減するようにした地
盤低周波振動の能動制御方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は地盤上に設置され運転時に低周波振動を発
生させる振動源の近傍に、前記振動源の卓越正弦波振動
成分と逆位相をなす同大正弦波振動を発生させる付加振
動源を設置し、該付加振動源を前記振動源の運転に同期
させて運転させ、周辺地盤に伝搬する振動成分を低減さ
せるようにしたことを特徴とする。
に、本発明は地盤上に設置され運転時に低周波振動を発
生させる振動源の近傍に、前記振動源の卓越正弦波振動
成分と逆位相をなす同大正弦波振動を発生させる付加振
動源を設置し、該付加振動源を前記振動源の運転に同期
させて運転させ、周辺地盤に伝搬する振動成分を低減さ
せるようにしたことを特徴とする。
【００１０】このとき、前記付加振動源と前記振動源と
の距離を、前記振動源で発生する振動波長のほぼ１／６
より近接させ、少なくとも前記付加振動源と前記振動源
とを結ぶ方向において振動振幅が増加せず、その他の方
位において振動低減させることが好ましい。
の距離を、前記振動源で発生する振動波長のほぼ１／６
より近接させ、少なくとも前記付加振動源と前記振動源
とを結ぶ方向において振動振幅が増加せず、その他の方
位において振動低減させることが好ましい。
【００１１】本発明は、正弦振動成分が卓越する地盤振
動等を対象として、振動源近傍に付加振動源を設置し、
振動源とは逆位相の正弦振動を発生させることで、振動
を能動的に制御して伝搬振動を低減するものである。
動等を対象として、振動源近傍に付加振動源を設置し、
振動源とは逆位相の正弦振動を発生させることで、振動
を能動的に制御して伝搬振動を低減するものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の地盤低周波振動の
能動制御方法の一実施の形態について、添付図面を参照
して説明する。図１は振動源Ｓ１に対して所定間隔ｄの
位置に付加振動源Ｓ２を設けたときの振動低減の作用を
示すための模式構成図である。振動源Ｓ１に対してＸ軸
上にＹ軸を挟んで間隔ｄをあけて付加振動源Ｓ２が配置
されている。なお、振動源Ｓ１のみの場合にはＸＹ軸の
原点に振動源があるものとする。
能動制御方法の一実施の形態について、添付図面を参照
して説明する。図１は振動源Ｓ１に対して所定間隔ｄの
位置に付加振動源Ｓ２を設けたときの振動低減の作用を
示すための模式構成図である。振動源Ｓ１に対してＸ軸
上にＹ軸を挟んで間隔ｄをあけて付加振動源Ｓ２が配置
されている。なお、振動源Ｓ１のみの場合にはＸＹ軸の
原点に振動源があるものとする。
【００１３】図１に示した２つの振動源Ｓ１、Ｓ２にお
いて、正弦振動成分が卓越した振動が振動源Ｓ１から発
生したとき、付加振動源Ｓ２に振動源Ｓ１の振動と逆位
相で同大の正弦波振動を作用させると、受振点Ａにおけ
る振動の振幅Ｄは時間項に無関係で振動源Ｓから受振点
Ａまでの距離ｒと初期位相とによって定まる一定値とし
て求められる。すなわち、振動源Ｓ１から受振点Ａまで
の距離ｒ1、付加振動源Ｓ２から受振点Ａまでの距離ｒ2
が原点から受振点Ａまでの距離ｒで近似できることを利
用して以下の（式１）で求めることができる。式中、Ｄ
1は受振点Ａにおける振動源Ｓ１の振動による振幅であ
る。
いて、正弦振動成分が卓越した振動が振動源Ｓ１から発
生したとき、付加振動源Ｓ２に振動源Ｓ１の振動と逆位
相で同大の正弦波振動を作用させると、受振点Ａにおけ
る振動の振幅Ｄは時間項に無関係で振動源Ｓから受振点
Ａまでの距離ｒと初期位相とによって定まる一定値とし
て求められる。すなわち、振動源Ｓ１から受振点Ａまで
の距離ｒ1、付加振動源Ｓ２から受振点Ａまでの距離ｒ2
が原点から受振点Ａまでの距離ｒで近似できることを利
用して以下の（式１）で求めることができる。式中、Ｄ
1は受振点Ａにおける振動源Ｓ１の振動による振幅であ
る。
【００１４】
【数１】
【００１５】ここで、付加振動源Ｓ２による振動源周辺
における振動低減効果をΔＬ（ｄＢ）とすると、ΔＬは
（式２）で求めることができる。
における振動低減効果をΔＬ（ｄＢ）とすると、ΔＬは
（式２）で求めることができる。
【００１６】
【数２】
【００１７】（式２）において、図１に示したθとΔＬ
との関係を、振動源Ｓ１に対して付加振動源Ｓ２の距離
ｄを異ならせて示した関係図が図２である。同図に示し
たように、ｋｄ／２π＝１／５ではθ＜３０°の範囲で
振動低減効果が得られないことがわかる。
との関係を、振動源Ｓ１に対して付加振動源Ｓ２の距離
ｄを異ならせて示した関係図が図２である。同図に示し
たように、ｋｄ／２π＝１／５ではθ＜３０°の範囲で
振動低減効果が得られないことがわかる。
【００１８】さらに振動源Ｓ１に対して付加振動源Ｓ２
の距離ｄを異なる値として位相制御した際の振動低減効
果を０°＜θ＜３６０°の範囲に対応させて示した解析
結果が図３（ａ）〜（ｅ）である。各図において原点に
無指向性の振動源Ｓ１のみの場合の発生振動の伝搬範囲
を原点Ｏを中心とした同心円（破線）で示している。こ
のときの振動源の起振力は原点Ｏから距離（半径）ｒ
（ｍ）だけ離れた地点における振動の大きさが１（ｇａ
ｌ）となるように設定している。また、解析値としては
振動数ｆ＝５Ｈｚ、波長λ＝２０ｍ、振動伝搬速度Ｖ＝
１００ｍ／ｓｅｃを前提条件としている。
の距離ｄを異なる値として位相制御した際の振動低減効
果を０°＜θ＜３６０°の範囲に対応させて示した解析
結果が図３（ａ）〜（ｅ）である。各図において原点に
無指向性の振動源Ｓ１のみの場合の発生振動の伝搬範囲
を原点Ｏを中心とした同心円（破線）で示している。こ
のときの振動源の起振力は原点Ｏから距離（半径）ｒ
（ｍ）だけ離れた地点における振動の大きさが１（ｇａ
ｌ）となるように設定している。また、解析値としては
振動数ｆ＝５Ｈｚ、波長λ＝２０ｍ、振動伝搬速度Ｖ＝
１００ｍ／ｓｅｃを前提条件としている。
【００１９】以下、等しい起振力を有する振動源Ｓ１と
付加振動源Ｓ２とを図１に示したような距離ｄだけ離し
て設置し、付加振動源Ｓ２の振動が振動源Ｓ１と逆位相
の関係になるように付加振動源Ｓ２の発生振動を位相制
御した際の、原点Ｏから距離ｒ（ｍ）だけ離れた地点に
おける振動状態について説明する。
付加振動源Ｓ２とを図１に示したような距離ｄだけ離し
て設置し、付加振動源Ｓ２の振動が振動源Ｓ１と逆位相
の関係になるように付加振動源Ｓ２の発生振動を位相制
御した際の、原点Ｏから距離ｒ（ｍ）だけ離れた地点に
おける振動状態について説明する。
【００２０】図３（ａ）は、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２の
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／５０の場合であ
る。破線は振動源Ｓ１による振動状態を示し、距離ｒま
での領域で振動の大きさとして１（ｇａｌ）を示してい
る。一方、実線は付加振動源Ｓ２により位相制御を行っ
た場合である。この場合は図示したように小さな∞型の
指向特性を示す。図中の右ハッチ部分は付加振動源によ
り位相制御して２つの振動を逆位相とすることで、振動
源Ｓ１の場合よりも振動が小さくなった範囲を模式的に
示している。この場合はすべての方位に振動低減効果が
見込まれる。
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／５０の場合であ
る。破線は振動源Ｓ１による振動状態を示し、距離ｒま
での領域で振動の大きさとして１（ｇａｌ）を示してい
る。一方、実線は付加振動源Ｓ２により位相制御を行っ
た場合である。この場合は図示したように小さな∞型の
指向特性を示す。図中の右ハッチ部分は付加振動源によ
り位相制御して２つの振動を逆位相とすることで、振動
源Ｓ１の場合よりも振動が小さくなった範囲を模式的に
示している。この場合はすべての方位に振動低減効果が
見込まれる。
【００２１】図３（ｂ）は、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２の
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／１０の場合であ
る。∞型の指向特性は図３（ａ）の場合と同様である。
右ハッチ部分で示した効果範囲は図３（ａ）の場合より
も狭くなっているが、全方位にわたって振動低減効果が
ある。
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／１０の場合であ
る。∞型の指向特性は図３（ａ）の場合と同様である。
右ハッチ部分で示した効果範囲は図３（ａ）の場合より
も狭くなっているが、全方位にわたって振動低減効果が
ある。
【００２２】図３（ｃ）は２つの振動源Ｓ１、Ｓ２の間
隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／６の場合である。∞
形状の指向特性は図３（ａ）、図３（ｂ）の場合と同様
であるが、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を結ぶ線上(Ｘ軸)の
振動の大きさは１（ｇａｌ）となり、振動源Ｓ１のみの
場合と同じである。２つの振動源の中間で２つの振動源
Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向(Ｘ軸)と直交する方向(Ｙ軸)で
は、効果範囲は振動低減効果は十分であるが、Ｘ軸方向
では振動源Ｓ１のみ場合と同等となる方位がある。した
がって、ｄ／λ＝１／６が２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を用
いることで振動源Ｓ１のみの場合よりも振動の大きさを
全方位にわたって同等以下にできる限界値であることが
わかる。
隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／６の場合である。∞
形状の指向特性は図３（ａ）、図３（ｂ）の場合と同様
であるが、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を結ぶ線上(Ｘ軸)の
振動の大きさは１（ｇａｌ）となり、振動源Ｓ１のみの
場合と同じである。２つの振動源の中間で２つの振動源
Ｓ１、Ｓ２を結ぶ方向(Ｘ軸)と直交する方向(Ｙ軸)で
は、効果範囲は振動低減効果は十分であるが、Ｘ軸方向
では振動源Ｓ１のみ場合と同等となる方位がある。した
がって、ｄ／λ＝１／６が２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を用
いることで振動源Ｓ１のみの場合よりも振動の大きさを
全方位にわたって同等以下にできる限界値であることが
わかる。
【００２３】図３（ｄ）は、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２の
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／４の場合である。
図中左ハッチ部分は２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を位相制御
（逆位相）することで振動源Ｓ１のみの場合よりも振動
が大きくなる逆効果範囲を示している。∞形状の指向特
性は図３の場合と同様であるが、２つの振動源Ｓ１、Ｓ
２を結ぶ方向（Ｘ軸）の振動の大きさは、１（ｇａｌ）
を越えており、振動源Ｓ１のみの場合より悪い。しかし
Ｙ軸方向では効果のある範囲（右ハッチ部分）がわずか
に存在する。一方、Ｘ軸方向では、振動源Ｓ１のみの場
合より悪くなる逆効果範囲（左ハッチ部分）の範囲が拡
大されている。
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／４の場合である。
図中左ハッチ部分は２つの振動源Ｓ１、Ｓ２を位相制御
（逆位相）することで振動源Ｓ１のみの場合よりも振動
が大きくなる逆効果範囲を示している。∞形状の指向特
性は図３の場合と同様であるが、２つの振動源Ｓ１、Ｓ
２を結ぶ方向（Ｘ軸）の振動の大きさは、１（ｇａｌ）
を越えており、振動源Ｓ１のみの場合より悪い。しかし
Ｙ軸方向では効果のある範囲（右ハッチ部分）がわずか
に存在する。一方、Ｘ軸方向では、振動源Ｓ１のみの場
合より悪くなる逆効果範囲（左ハッチ部分）の範囲が拡
大されている。
【００２４】図３（ｅ）は、２つの振動源Ｓ１、Ｓ２の
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／２の場合である。
逆効果範囲(左ハッチ部分)の方が効果範囲(右ハッチ部
分)よりも広い範囲となっている。∞形状の指向特性は
図３（ａ）の場合と同様であるが、振動源Ｓ１のみの場
合の１（ｇａｌ）の同心円をほとんどの方位で越えてお
り、Ｙ軸方向のわずかの範囲のみに効果があることがわ
かる。このように、本工法ではｄ／λ＝１／６の条件を
満足すれば、付加振動源Ｓ２を設けて２つの振動源と
し、振動源Ｓ１のみの場合よりも振動状態が悪くなる範
囲が生じさせずに振動源Ｓ１による振動の影響を低減す
ることができる。また、ｄ／λ＞１／６の場合は、その
方位によって効果のある範囲と逆効果の範囲があること
が確認された。このことからある特定方位（Ｙ軸）につ
いて振動低減を図ればよい場合には上記範囲を適用する
ことでその方位に関して有効な振動低減対策が期待でき
る。
間隔ｄと波長λの関係がｄ／λ＝１／２の場合である。
逆効果範囲(左ハッチ部分)の方が効果範囲(右ハッチ部
分)よりも広い範囲となっている。∞形状の指向特性は
図３（ａ）の場合と同様であるが、振動源Ｓ１のみの場
合の１（ｇａｌ）の同心円をほとんどの方位で越えてお
り、Ｙ軸方向のわずかの範囲のみに効果があることがわ
かる。このように、本工法ではｄ／λ＝１／６の条件を
満足すれば、付加振動源Ｓ２を設けて２つの振動源と
し、振動源Ｓ１のみの場合よりも振動状態が悪くなる範
囲が生じさせずに振動源Ｓ１による振動の影響を低減す
ることができる。また、ｄ／λ＞１／６の場合は、その
方位によって効果のある範囲と逆効果の範囲があること
が確認された。このことからある特定方位（Ｙ軸）につ
いて振動低減を図ればよい場合には上記範囲を適用する
ことでその方位に関して有効な振動低減対策が期待でき
る。
【００２５】ここで、上述した能動制御方法の有効性を
確認するために行った模型実験について説明する。図４
は本実験の装置の模式構成図である。
確認するために行った模型実験について説明する。図４
は本実験の装置の模式構成図である。
【００２６】この実験装置の構成では、振動源Ｓ１とし
て自作加振機を、付加振動源Ｓ２として電磁型シェーカ
を使用した。そして波長λの約１／５０の距離５０ｃｍ
（実験時の振動数ｆ＝１４．２５Ｈｚ、振動の伝搬速度
Ｖ＝３９２ｍ／ｓ、波長λ＝２７．５ｍ）だけ離して設
置した。付加振動源Ｓ２はパワーアンプ１０に接続さ
れ、さらにファンクションジェネレータ１２に接続され
ている。このファンクションジェネレータ１２からパワ
ーアンプ１０への制御信号に応じてパワーアンプ１０の
出力を変動させ所定の振動を発生させるようになってい
る。制御信号はでファンクションジェネレータ１２で生
成した単一正弦波信号とした。
て自作加振機を、付加振動源Ｓ２として電磁型シェーカ
を使用した。そして波長λの約１／５０の距離５０ｃｍ
（実験時の振動数ｆ＝１４．２５Ｈｚ、振動の伝搬速度
Ｖ＝３９２ｍ／ｓ、波長λ＝２７．５ｍ）だけ離して設
置した。付加振動源Ｓ２はパワーアンプ１０に接続さ
れ、さらにファンクションジェネレータ１２に接続され
ている。このファンクションジェネレータ１２からパワ
ーアンプ１０への制御信号に応じてパワーアンプ１０の
出力を変動させ所定の振動を発生させるようになってい
る。制御信号はでファンクションジェネレータ１２で生
成した単一正弦波信号とした。
【００２７】振動検知部は公知の検知回路によって構成
されており、所定の振動ピックアップ２０を支持版面２
１に配置し、振動ピックアップ２０で得られた波形を振
動レベル計２２、ローパスフィルタ２３、バンドパスフ
ィルタ２４を介してアンプ２５、ＦＦＴアナライザ２６
で解析するようになっている。そのデータはレベルレコ
ーダ２７に記録される。この構成のもとで付加振動源Ｓ
２の初期位相条件を可変して２台の振動源の振動が逆位
相同大となるように制御する。本模型実験では、すべて
の測点においてほぼ１５ｄＢ以上の制御効果を確認でき
た。この値は前述した理論推定値としての低減効果とほ
ぼ同等となった。
されており、所定の振動ピックアップ２０を支持版面２
１に配置し、振動ピックアップ２０で得られた波形を振
動レベル計２２、ローパスフィルタ２３、バンドパスフ
ィルタ２４を介してアンプ２５、ＦＦＴアナライザ２６
で解析するようになっている。そのデータはレベルレコ
ーダ２７に記録される。この構成のもとで付加振動源Ｓ
２の初期位相条件を可変して２台の振動源の振動が逆位
相同大となるように制御する。本模型実験では、すべて
の測点においてほぼ１５ｄＢ以上の制御効果を確認でき
た。この値は前述した理論推定値としての低減効果とほ
ぼ同等となった。
【００２８】さらに、上述した能動制御方法を実際の建
設機械によって生じる振動の低減に用いるようにした例
について図５を参照して説明する。図５は振動バイブロ
ハンマによる地盤振動対策への適用を示した概略装置構
成図である。具体的にはサンドコンパクションパイル
（ＳＣＰ）工法で使用する振動バイブロハンマから発生
する地盤振動の低減対策を例としている。
設機械によって生じる振動の低減に用いるようにした例
について図５を参照して説明する。図５は振動バイブロ
ハンマによる地盤振動対策への適用を示した概略装置構
成図である。具体的にはサンドコンパクションパイル
（ＳＣＰ）工法で使用する振動バイブロハンマから発生
する地盤振動の低減対策を例としている。
【００２９】以下に振動実験の概要を示す。振動源とし
ての２台の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２を向かい合わ
せ、振動源中心間距離ｄの離隔をとって配置する。各振
動バイブロハンマＳ１、Ｓ２には振動加速度センサ２０
を取り付け、振動数及び位相を実時間で検知し、チャー
ジアンプ３０を介してローパスフィルタ３１により濾波
し、ＡＤ変換器３２によりディジタル化したのち、ＣＰ
Ｕ３３において検知信号をもとに振動源と逆位相となる
制御信号を生成する。制御信号はＤＡ変換器３４でアナ
ログ化され、インバータ３５に運転信号として出力され
る。このように、振動バイブロハンマ（付加振動源Ｓ
２）のモータ（図示せず）の回転数はインバータ制御さ
れ、振動源Ｓ１側の振動バイブロハンマに対して位相制
御が実施される。そして、このような制御回路を有する
２台の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２でそれぞれ通常の
サンドコンパクション作業を実施する。このとき２台の
作業手順はなるべく同一となるように設定する。２台の
振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２がそれぞれ作業を開始し
たら、両方の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２の振動数及
び位相を確認し、常に両方の振動バイブロハンマＳ１、
Ｓ２が逆位相状態で運転されるように、片方の振動バイ
ブロハンマ（付加振動源Ｓ２）の発電機をインバータ３
５で運転制御する。
ての２台の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２を向かい合わ
せ、振動源中心間距離ｄの離隔をとって配置する。各振
動バイブロハンマＳ１、Ｓ２には振動加速度センサ２０
を取り付け、振動数及び位相を実時間で検知し、チャー
ジアンプ３０を介してローパスフィルタ３１により濾波
し、ＡＤ変換器３２によりディジタル化したのち、ＣＰ
Ｕ３３において検知信号をもとに振動源と逆位相となる
制御信号を生成する。制御信号はＤＡ変換器３４でアナ
ログ化され、インバータ３５に運転信号として出力され
る。このように、振動バイブロハンマ（付加振動源Ｓ
２）のモータ（図示せず）の回転数はインバータ制御さ
れ、振動源Ｓ１側の振動バイブロハンマに対して位相制
御が実施される。そして、このような制御回路を有する
２台の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２でそれぞれ通常の
サンドコンパクション作業を実施する。このとき２台の
作業手順はなるべく同一となるように設定する。２台の
振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２がそれぞれ作業を開始し
たら、両方の振動バイブロハンマＳ１、Ｓ２の振動数及
び位相を確認し、常に両方の振動バイブロハンマＳ１、
Ｓ２が逆位相状態で運転されるように、片方の振動バイ
ブロハンマ（付加振動源Ｓ２）の発電機をインバータ３
５で運転制御する。
【００３０】この実験における収集データの一部を図７
に示した。同図に示したように、付加振動源Ｓ２による
制御を行っている間に、計測点では５ｄＢ程度の振動低
減が確認された。このときの各実験数値はおよそ振動数
ｆ＝６Ｈｚ、振動の伝搬速度Ｖ＝１５０ｍ／ｓ、波長λ
＝２５ｍ、振動計測点はＹ軸上原点から３０ｍの地点で
ある。なお、本実験では２台の振動バイブロハンマとし
て同一機種を使用したが、振動源として用いられている
機種と同一の振動発生が可能なものであれば、同一機種
である必要はない。また、外部信号によって振動数、振
幅を制御できる大型の加振機であれば付加振動源として
任意の対象機種に対応させることができる。
に示した。同図に示したように、付加振動源Ｓ２による
制御を行っている間に、計測点では５ｄＢ程度の振動低
減が確認された。このときの各実験数値はおよそ振動数
ｆ＝６Ｈｚ、振動の伝搬速度Ｖ＝１５０ｍ／ｓ、波長λ
＝２５ｍ、振動計測点はＹ軸上原点から３０ｍの地点で
ある。なお、本実験では２台の振動バイブロハンマとし
て同一機種を使用したが、振動源として用いられている
機種と同一の振動発生が可能なものであれば、同一機種
である必要はない。また、外部信号によって振動数、振
幅を制御できる大型の加振機であれば付加振動源として
任意の対象機種に対応させることができる。
【００３１】図６は重機に搭載されているモータ（図示
せず）を駆動する発電機３６の発電周波数を変化させ
て、振動源Ｓ１のモータの発電機３６の発電周波数と、
付加振動源Ｓ２の発電機３６の発電周波数の位相を逆位
相とすることで振動制御を行うようにした変形例を示し
ている。この制御方法による周波数の可変幅は小さい
が、図５に示した制御方法に比べて振動センサ２０、イ
ンバータ３５等の付加設備を省略することができるとい
う利点を有する。
せず）を駆動する発電機３６の発電周波数を変化させ
て、振動源Ｓ１のモータの発電機３６の発電周波数と、
付加振動源Ｓ２の発電機３６の発電周波数の位相を逆位
相とすることで振動制御を行うようにした変形例を示し
ている。この制御方法による周波数の可変幅は小さい
が、図５に示した制御方法に比べて振動センサ２０、イ
ンバータ３５等の付加設備を省略することができるとい
う利点を有する。
【００３２】以上の説明では、建設機械を地盤基礎構築
時に使用した場合の振動発生を例に説明したが、本能動
的制御手法を構造物の固体音対策に適用することも可能
である。すなわち、モータ、ポンプ等純音成分が卓越す
る固体音発生源を対象とした場合、その固体音発生源と
しての機器据え付け位置が鉄筋コンクリート建物等の構
造躯体においてスラブ等の特定部位に限定されている場
合は、その近傍に付加振動源を設置することにより上述
の効果を引き出すことができる。そのためには、まず固
体音発生源の発生振動数、振動の大きさを測定し、その
固体音発生源と同じ振動数の振動を付加振動源で発生さ
せ、その位相を変化させて最も固体音が低減する位相条
件を求める。
時に使用した場合の振動発生を例に説明したが、本能動
的制御手法を構造物の固体音対策に適用することも可能
である。すなわち、モータ、ポンプ等純音成分が卓越す
る固体音発生源を対象とした場合、その固体音発生源と
しての機器据え付け位置が鉄筋コンクリート建物等の構
造躯体においてスラブ等の特定部位に限定されている場
合は、その近傍に付加振動源を設置することにより上述
の効果を引き出すことができる。そのためには、まず固
体音発生源の発生振動数、振動の大きさを測定し、その
固体音発生源と同じ振動数の振動を付加振動源で発生さ
せ、その位相を変化させて最も固体音が低減する位相条
件を求める。
【００３３】たとえば鉄筋コンクリート中での振動伝搬
速度Ｖ＝１５００ｍ／ｓ、固体音が問題となる振動の周
波数範囲がｆ＝６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚとすれば、波長λ
＝２３．８ｍ〜６ｍとなるので、振動を発生する機器の
足下に付加振動源を設置するとして、振動源と付加振動
源との距離ｄを、波長λの１／６となるように設置位置
を決定する。そして常時発生する固体音が最小となるよ
うに付加振動源の振動数と位相とを制御すればよい。な
お、このときの振動低減効果は室内の騒音レベルの低減
量をもって評価することができる。
速度Ｖ＝１５００ｍ／ｓ、固体音が問題となる振動の周
波数範囲がｆ＝６３Ｈｚ〜２５０Ｈｚとすれば、波長λ
＝２３．８ｍ〜６ｍとなるので、振動を発生する機器の
足下に付加振動源を設置するとして、振動源と付加振動
源との距離ｄを、波長λの１／６となるように設置位置
を決定する。そして常時発生する固体音が最小となるよ
うに付加振動源の振動数と位相とを制御すればよい。な
お、このときの振動低減効果は室内の騒音レベルの低減
量をもって評価することができる。
【００３４】
【発明の効果】以上に述べたように対象振動の波長を発
生させる振動源と、その振動と逆位相同大の振動を発生
させる付加振動源において、付加振動源を対象振動の波
長の１／６以下の距離に設置することで逆効果となる領
域を生じることなく低減効果を得ることができる。
生させる振動源と、その振動と逆位相同大の振動を発生
させる付加振動源において、付加振動源を対象振動の波
長の１／６以下の距離に設置することで逆効果となる領
域を生じることなく低減効果を得ることができる。
【図１】本発明による地盤低周波振動の能動制御方法の
一実施の形態における振動源の配置例を示した模式構成
図。
一実施の形態における振動源の配置例を示した模式構成
図。
【図２】付加振動源による振動源周辺における振動低減
効果ΔＬと計測点角度θとの関係を示した関係図。
効果ΔＬと計測点角度θとの関係を示した関係図。
【図３】付加振動源による振動源周辺における振動低減
効果を計測点角度θの示す範囲ごとに示した関係図。
効果を計測点角度θの示す範囲ごとに示した関係図。
【図４】本発明の効果を確認するための模型実験の装置
構成例を示した概略構成図。
構成例を示した概略構成図。
【図５】本発明の効果を確認するための実大実験の装置
構成例を示した概略構成図。
構成例を示した概略構成図。
【図６】図５に示した実大実験の構成の変形例を示した
概略構成図。
概略構成図。
【図７】図５に示した実験によって得られたデータの一
例を示したグラフ。
例を示したグラフ。
３０ チャージアンプ ３１ ローパスフィルタ ３２ ＡＤ変換器 ３３ ＣＰＵ ３４ ＤＡ変換器 ３５ インバータ Ｓ１ 振動源 Ｓ２ 付加振動源 ｄ 振動源と付加振動源との距離 θ 計測点角度
フロントページの続き (72)発明者 石田 保明 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内 (72)発明者 塚田 功 東京都千代田区三番町２番地 飛島建設株 式会社内 Ｆターム(参考） 2D050 BB07 CB31 FF03
Claims (2)
- 【請求項１】地盤上に設置され運転時に低周波振動を発
生させる振動源の近傍に、前記振動源の卓越正弦波振動
成分と逆位相をなす同大正弦波振動を発生させる付加振
動源を設置し、該付加振動源を前記振動源の運転に同期
させて運転させ、周辺地盤に伝搬する振動成分を低減さ
せるようにしたことを特徴とする地盤低周波振動の能動
制御方法。 - 【請求項２】前記付加振動源と前記振動源との距離を、
前記振動源で発生する振動波長のほぼ１／６より近接さ
せ、少なくとも前記付加振動源と前記振動源とを結ぶ方
向において振動振幅が増加せず、その他の方位において
振動低減されるようにしたことを特徴とする請求項１記
載の地盤低周波振動の能動制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052172A JP2000250637A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 地盤低周波振動の能動制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11052172A JP2000250637A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 地盤低周波振動の能動制御方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000250637A true JP2000250637A (ja) | 2000-09-14 |
Family
ID=12907413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11052172A Pending JP2000250637A (ja) | 1999-03-01 | 1999-03-01 | 地盤低周波振動の能動制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000250637A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009139403A1 (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 制振装置および車両 |
| CN101886389A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-11-17 | 河海大学常州校区 | 一种振动打桩机偏心力矩和打击频率的控制系统 |
| JP2015090054A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 大成ロテック株式会社 | 目地補強バー挿入装置および目地補強バー挿入方法 |
| JP2019007260A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 調和工業株式会社 | 杭打設管理システム |
-
1999
- 1999-03-01 JP JP11052172A patent/JP2000250637A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009139403A1 (ja) * | 2008-05-14 | 2009-11-19 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 制振装置および車両 |
| EP2278188A1 (en) * | 2008-05-14 | 2011-01-26 | Sinfonia Technology Co., Ltd. | Vibration control device and vehicle |
| US8381579B2 (en) | 2008-05-14 | 2013-02-26 | Sinfonia Technology Co., Ltd. | Vibration damping device and vehicle |
| EP2278188A4 (en) * | 2008-05-14 | 2013-04-03 | Sinfonia Technology Co Ltd | DEVICE FOR CONTROLLING VIBRATIONS AND VEHICLE |
| JP5522037B2 (ja) * | 2008-05-14 | 2014-06-18 | シンフォニアテクノロジー株式会社 | 制振装置および車両 |
| CN101886389A (zh) * | 2010-06-24 | 2010-11-17 | 河海大学常州校区 | 一种振动打桩机偏心力矩和打击频率的控制系统 |
| JP2015090054A (ja) * | 2013-11-07 | 2015-05-11 | 大成ロテック株式会社 | 目地補強バー挿入装置および目地補強バー挿入方法 |
| JP2019007260A (ja) * | 2017-06-27 | 2019-01-17 | 調和工業株式会社 | 杭打設管理システム |
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| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040224 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040422 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041012 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041210 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050301 |