JP2001032210A - 橋梁の制振施工方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 橋梁構成部材に対して、制振モードと制振材
取付配置を効率よく設定して、効果的な制振材貼り付け
作業を行なうことができるようにする。 【解決手段】 橋梁構成部材における低減目的構造音と
周波数帯が同じ周波数帯の振動モード形状を算出し、そ
の振動モードを腹の頂点を制振材が覆うように制振材を
取り付ける。前記制振材を橋梁構成部材にボルトにより
締め付け固定するようにすればよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は橋梁の制振施工方法
に係り、特に道路橋や鉄道橋などの橋梁構造物の構造音
を低減するのに好適な制振施工方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、道路橋を車輌が通過する場合、
騒音源としては大きく分けて二種類ある。その一つは走
行車輌側から発生している走行音であり、他の一つは構
造物自身から発生する構造音である。前者の走行音対策
としては、ノイズリデューサや排水性舗装等が挙げられ
るが、後者の構造音対策では、経済性および施工性に優
れた有効な方法がないのが現状である。

【０００３】従来の主桁や横桁などの橋梁構成部材から
発生する構造物固体音対策として用いられる対策は、鉄
鋼材料からなる橋梁構成部材をコンクリートで巻きたて
る方法や、構成部材の全面に接着材を用いて制振材を貼
り詰めたり磁性ゴムからなる制振材を磁力を利用して取
り付けるものであった。このような工法では、橋梁構成
部材の全面にコンクリートを巻きたてたり、制振材を全
面に貼り詰めることで、最大の騒音低減効果を得ること
ができるものとみられている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、橋梁な
どの構造音で問題となる周波数帯は、人間の可聴範囲に
近い低周波数帯で、橋梁で用いられている制振材が得意
とする周波数帯よりも低いため、実際の提起用例として
は少ない。また、鋼桁部材をコンクリートで巻きたてる
制振対策では、コスト・重量増加の問題があり、施工面
でも、足場の組立・解体、養生・防食対策など、施工期
間の長期化は避けられない問題がある。したがって、橋
梁構造音の対策としては、コスト・重量の増加の問題か
ら、全面に対策を施せない場合があり、このような状況
において最適な配置を検討する必要があるものの、その
手法は確立されていないのが現状である。特に、問題と
なる騒音の周波数帯が低い場合には、橋梁構成部材の振
動モードの波長が制振材の大きさより長くなるため、制
振効果が極端に低減する。また、既設の橋梁に制振材を
装着する場合には、重量の増加による作業性の問題や、
箱桁内部に設置する場合のマンホール入口径の制限か
ら、長い波長に対応した大きな制振材を用いることは困
難であった。

【０００５】本発明は、制振モードと制振材取付配置を
効率よく設定して、効果的な制振材貼り付け作業を行な
うことができるようにするための橋梁の制振工法を提供
することを目的とする。また、作業性が良く、箱桁等の
マンホールから搬入可能な大きさで、かつ、低い周波数
帯の長い波長に対応した大きさの制振材を用いて橋梁の
制振を行うことができる橋梁の制振工法を提供すること
を目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る橋梁の制振工法は、橋梁構成部材にお
ける低減目的構造音と周波数帯が同じ周波数帯の振動モ
ード形状を算出し、その振動モードの腹の頂点を制振材
が覆うように取り付ける構成とした。

【０００７】本発明に係る橋梁の制振工法の他の発明
は、橋梁構成部材における低減目的構造音と周波数帯が
同じ周波数帯の振動モード形状を算出し、その振動モー
ドの腹の頂点を覆うように制振材を取り付けるととも
に、この制振材は複数に分割されて平板状に接合して施
工するようにしたものである。

【０００８】これらの場合において、前記制振材は橋梁
構成部材に接合される合成ゴムなどの弾性材からなる制
振層の外面に、薄鋼板などの金属平板からなる拘束層を
積層させるようにすればよい。また、前記分割接合され
た制振材の接合部を押え板材で覆うようにすれば良い。
更に、上述した制振材は、橋梁構成部材にボルト・ナッ
トで圧着固定するようにすればよい。

【０００９】

【作用】接着材ではなく、ボルト・ナットにより締付力
を加えて圧着することで、制振効果を増大し、接着材を
塗布する必要がなく、現地での施工性に優れたものとな
る。また、振動モードの腹の頂点を制振材が覆うように
取り付けた場合、モードの節に取り付けた場合よりもか
なりの制振効果を得ることができ、効率の良い制振材の
取付施工を可能にする。

【００１０】また、制振材を分割構成とすることによ
り、作業性が良く、箱桁等のマンホールから搬入可能な
大きさで形成できるため、既設の橋梁にも容易に制振材
を装着することができる。また、低い周波数帯の長い波
長の場合には、振動モードの節内に対応した大きさの制
振材を分割接合して複数個貼り付け作業を行なうことに
より橋梁の制振を行うことができる。また、隣接する制
振材の接合部を押え板材によって互いに連結することに
より大きな制振効果を得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る橋梁の制振
施工方法の具体的実施の形態を図面を参照して詳細に説
明する。図１は実施形態に係る橋梁の制振施工方法によ
り制振材１０を橋梁桁材１２に取り付けた構成例を示す
概略図である。制振材１０は、拘束層としての薄鋼板１
４を有しており、この片面に制振層としての合成ゴム１
６を貼り付けて構成され、両者は互いに接合一体化され
て矩形平板体を構成している。橋梁桁材１２に取り付け
た状態では、図示のように薄鋼板１４が外面に露出する
ように取り付けられ、橋梁桁材１２の振動を前記薄鋼板
１４と合成ゴム１６の複合構造で制振するようになって
いる。

【００１２】前記制振材１０はボルト・ナット１８によ
り橋梁桁材１２に取り付けるようにしており、制振材１
０が矩形平板とされているため、実施形態では平板面を
等間隔に区画した格子点でボルト締めしている。このた
め、制振材１０を現場で橋梁桁材１２に取り付ける作業
は容易である。

【００１３】ところで、上記制振材１０を橋梁桁材１２
に取り付ける位置は次のように設定する。橋梁などで問
題となる構造音は人間の可聴範囲（概ね１５Hzから２０
ｋHz）に近い周波数帯域（数Hzから１ｋHz程度）である
ため、ハンマリング法により橋梁桁材１２に振動を付与
し、前記構造音周波数帯域における曲げ振動モードを求
め、図２に示すように、この曲げ振動モードの腹の頂点
位置を前記制振材１０が覆うように配置するのである。

【００１４】このように制振材１０を橋梁桁材１２に配
置することにより、橋梁の構造音を効率的に減衰するこ
とができるのは以下の実験例から確認されている。 （実験例）既設の橋梁の制振・構造音低減を目的とし、
問題となる比較的低い周波数帯（数Hzから１ｋHz）での
制振材１０の配置と取り付け方法を検討したものであ
る。具体的には、振動鋼部材の振動モード形状と減衰測
定試験（ハンマリング法）を行ない、その試験データに
より、各卓越周波数（モード形状）毎の振動の損失係数
ηと制振材１０の取付配置を比較した。

【００１５】ここで用いた橋梁桁材１２の試験片の大き
さは５００ｍｍ×２０００ｍｍであり、板厚は道路橋桁
部材で多く用いられている９ｍｍ厚とした。制振材１０
は３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさとし、合成ゴムと薄
鋼板の組み合わせからなる構造としてボルト・ナットに
より試験片に圧着した。制振材１０の取り付け中心位置
は、試験片長手（２０００ｍｍ）方向に、端から２５
０、６２５、１０００、１３５０、１７５０ｍｍの計５
個所に設定した。配置の検討では、取付位置をパラメー
タとして、各位置に制振材１０を１つ取り付け、吊り下
げた試験片の一端をハンマーで打撃した。インパルスハ
ンマー試験では、試験片固有の様々な振動モードが励起
され、そのままでは各モードの減衰を評価できない。そ
こで、減衰波形を低次の卓越振動モードの周波数で帯域
制限し、卓越モード毎の減衰波形を抽出し、各取付位置
および振動モードにおける減衰を評価した。

【００１６】図３に制振材１０を取り付けた場合の卓越
周波数（１／３オクターブバンド毎）に対する振動加速
度と音圧（平坦特性）の減衰量（−ｄＢ）を示す。ここ
で示した結果は、全部の制振材取付位置（５個所）に制
振材１０を取り付けたときの例である。図の縦軸の振動
加速度・音圧の減衰量（−ｄＢ）は、試験片のみでの結
果を基準とした差を示している。各周波数毎の振動加速
度と音圧の低減量は同様な傾向を示し、制振材１０で構
造物を制振することにより、構造音が大幅に低減できて
いることが解る。

【００１７】表１は、本試験片の長手方向における曲げ
振動モード（１次〜５次）の周波数解析値と実験により
得られた振動加速度の低振動数側から５番目までの卓越
周波数を示す。

【表１】

【００１８】解析値と試験結果はほぼ等しくなり、試験
結果により得られた卓越周波数は低次のモードにおける
曲げ振動が起因していることが解り、試験片の振動モー
ド形状も、解析により求めた各周波数毎のモード形状と
一致していると推測される。

【００１９】図４の下段に解析により得られた曲げ振動
モード形状（（Ａ）１次〜（Ｃ）３次）を示す。解析で
用いた両端の境界条件は自由端である。図の横軸は試験
片（全長２０００ｍｍ）の左端からの距離を表してい
る。

【００２０】取付位置毎にハンマリングを行ない、得ら
れた減衰振動波形を各モードの周波数で帯域制限し、各
周波数毎の損失係数ηを算出した。図４の上段に試験に
より得られた制振材取付位置に対する損失係数を示す
（（Ａ）１次〜（Ｃ）３次）。各グラフの点は取付中心
位置を示し、幅を持たせているのは制振材１０の幅（３
００ｍｍ）を示している。なお、試験片のみおよび全制
振材取付位置（計５枚）に制振材を取り付けた場合の損
失係数ηは各々０．００１、０．０１２である。

【００２１】図４により、各周波数毎のモード形状と得
られた損失係数ηの関係をまとめると以下のようにな
る。 （１）一次モード 制振材をモードの腹（位置）に取り付けた場合に制振
効果が高い。しかし、両端に取り付けた場合（、）
は位置と同等の振幅比があるにも拘わらず、制振効果
が低く、試験片のみと殆どかわらない。 （２）二次モード 制振材をモードの腹（、）に取り付けた場合に制振
効果が高い。一方、モードの節（、、）に制振材
を取り付けてしまうと、殆ど効果が得られない。 （３）三次モード 上記のモードに比べ、定在波の波長が長くなるため、制
振材をどの位置に取り付けても制振効果はある。しか
し、位置と比べ、位置、、、ではモードの頂
点を覆っていないため、位置ほどの効果は得られな
い。

【００２２】このように、制振効果に大きく影響するの
は、試験片における曲率の大きさである。モード形状の
節に制振材を取り付けた場合には殆ど制振効果がなく、
仮に振幅比が大きくても曲率が小さい場所（例として
（Ａ）の位置、）では制振効果は小さい。よって、
高い制振効果を得るには、制振材でモードの腹の部分を
跨るように覆う必要があることが理解できる。制振材を
最適に配置すれば、１枚でも全配置（制振材５枚）のお
およそ半分の減衰効果を得ることができる。

【００２３】このように、問題となっている振動・騒音
の周波数を把握し、構造解析や現地計測によりその周波
数帯の振動モード形状を求め、その結果に基づき、大き
さも含めて対象振動数に有効な制振材を、振動モードの
曲率の大きな部分、すなわち振動モードの腹に当たる部
分だけに取り付けることにより、効率的に制振効果と構
造音の低減効果を実現することができる。

【００２４】次に、他の実施形態に係る橋梁の制振施工
方法について図面を参照して詳細に説明する。なお、以
下では、前記実施例と同一部品には同一符号を付して説
明は省略する。図５および図６は、他の実施形態に係る
橋梁の制振施工方法であり、図５は正面図、図６は図５
の下側側面図である。当該実施形態は制振材１０を複数
に分割しつつ分割線で接合して平板状に構成するように
した例である。図５および図６において、前記第１の実
施形態と同様に、制振材１０は、拘束層としての薄鋼板
１４を有しており、この片面に制振層としての合成ゴム
１６を貼り付けて構成され、両者は互いに積層一体化さ
れて矩形平板体を構成しているが、同一サイズとなるよ
うに二分割されている。

【００２５】すなわち、この制振材１０は、分割された
二つの制振材１０Ｘ、１０Ｙの一辺１０ａを互いに接合
した状態で、橋梁桁材１２に取り付けられているととも
に、薄鋼板１４が外面に露出するように取り付けられて
いる。このとき、二つの制振材１０の一辺１０ａは振動
モードの腹Ｐａに当たる部分に位置し、二つの制振材１
０の他辺１０ｂは振動モードの節Ｑａに当たる部分に位
置している。橋梁主桁１２の振動は、二つの前記薄鋼板
１４と合成ゴム１６の複合構造で制振するようになって
いる。

【００２６】前記二つの分割制振材１０Ｘ、１０Ｙは、
それぞれが３００ｍｍ×３００ｍｍの大きさとし、合成
ゴムと薄鋼板の組み合わせからなる軽量の構造としてい
るため、作業性が良く、箱桁等のマンホールから容易に
搬入することができ、既設の橋梁にも容易に装着するこ
とができる。また、前記二つの制振材１０Ｘ、１０Ｙ
は、それぞれがボルト・ナット１８により橋梁桁材１２
に取り付けるようにしており、制振材１０Ｘ、１０Ｙが
矩形平板とされているため、実施形態では平板面を等間
隔に区画した格子点でボルト締めしている。このため、
制振材１０を現場で橋梁桁材１２に取り付ける作業は容
易である。

【００２７】図７および図８は、更に他の実施形態に係
る橋梁の制振施工方法であり、図７は正面図、図８は図
７の下側側面図である。この第３の実施形態は、上述し
た第２の実施形態における分割制振材１０Ｘ、１０Ｙの
外面に更に薄鋼板からなる押え板材２０を積層した構成
としたものである。すなわち、押え板材２０は、拘束層
としての薄鋼板１４の外面側に重ねられて取り付けられ
ている。このとき、隣接する制振材１０Ｘ、１０Ｙの切
れ目、すなわち、二つの制振材１０Ｘ、１０Ｙの接する
一辺１０ａを押え板材２０によって押え込むように配置
されている。押え板材２０によって、制振材１０Ｘ、１
０Ｙをサンドイッチ状態に挟み込んで橋梁桁材１２に連
結させることにより、前述した第２実施形態の場合に比
較して減衰量で最大約−３０ｄＢ以上（生板の状態と比
較して最大−４０ｄＢ以上）の大きな減衰効果を得るこ
とができ、大きな制振を得ることができた。また、図７
では、押え板材２０は、二つの制振材１０Ｘ、１０Ｙの
全体を覆っているが、接合線部分をカバーする短冊状に
して覆っても良い。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る橋梁
の制振施工方法は、橋梁構成部材における低減目的構造
音と周波数帯が同じ周波数帯の振動モード形状を算出
し、その振動モードの腹の頂点を制振材が覆うように制
振材を取り付けるようにしたので、既設橋梁のみならず
新設橋梁においても、高効率な制振・構造音の低減効果
を得ることができる。また、平面分割して互いに接合形
成された制振材の分割線部分を押え板材によって互いに
連結することにより、減衰量で最大約−３０ｄＢ以上の
大きな減衰を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】制振材を橋梁桁材に取り付けた状態を示す正面
図と側面図である。

【図２】制振材の取付位置と振動モードとの関係を示す
正面図である。

【図３】制振材を取り付けた場合の卓越中心周波数に対
する振動加速度と音圧の減衰量を示すグラフである。

【図４】制振材取付位置に対する損失係数と振動モード
形状の比較図である。

【図５】第２の実施形態に係る橋梁の制振施工方法の制
振材を橋梁桁材に取り付けた状態を示す正面図である。

【図６】第２実施形態に係る橋梁の制振施工方法の制振
材を橋梁桁材に取り付けた状態を示す下側側面図であ
る。

【図７】第３の実施形態に係る橋梁の制振施工方法の制
振材を橋梁桁材に取り付けた状態を示す正面図である。

【図８】第３の実施形態に係る橋梁の制振施工方法の制
振材を橋梁桁材に取り付けた状態を示す下側側面図であ
る。

【符号の説明】

１０……制振材、１２……橋梁桁材、１４……薄鋼板
（拘束層）、１６……合成ゴム（制振層）、１８……ボ
ルト・ナット、２０……押え板材

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年５月８日（２０００．５．８）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２７】図７および図８は、更に他の実施形態に係
る橋梁の制振施工方法であり、図７は正面図、図８は図
７の下側側面図である。この第３の実施形態は、上述し
た第２の実施形態における分割制振材１０Ｘ、１０Ｙの
外面に更に薄鋼板からなる押え板材２０を積層した構成
としたものである。すなわち、押え板材２０は、拘束層
としての薄鋼板１４の外面側に重ねられて取り付けられ
ている。このとき、隣接する制振材１０Ｘ、１０Ｙの切
れ目、すなわち、二つの制振材１０Ｘ、１０Ｙの接する
一辺１０ａを押え板材２０によって押え込むように配置
されている。押え板材２０によって、制振材１０Ｘ、１
０Ｙをサンドイッチ状態に挟み込んで橋梁桁材１２に連
結させることにより、前述した第２実施形態の場合に比
較して減衰量で最大約−１０ｄＢ以上（生板の状態と比
較して第２実施形態の場合には最大約−３０ｄＢ以上、
第３実施形態の場合で最大−４０ｄＢ以上）の大きな減
衰効果を得ることができ、大きな制振を得ることができ
た。また、図７では、押え板材２０は、二つの制振材１
０Ｘ、１０Ｙの全体を覆っているが、接合線部分をカバ
ーする短冊状にして覆っても良い。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２８

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る橋梁
の制振施工方法は、橋梁構成部材における低減目的構造
音と周波数帯が同じ周波数帯の振動モード形状を算出
し、その振動モードの腹の頂点を制振材が覆うように取
り付けたので、既設橋梁のみならず新設橋梁において
も、高効率な制振・構造音の低減効果を得ることができ
る。また、平面分割して互いに接合形成された制振材を
用いることによって、制振材がない場合に比較して減衰
量で最大約−３０ｄＢ以上の大きな減衰を得ることがで
き、加えてその分割線部分を押え板材によって互いに連
結することによりさらに大きな減衰を得ることができ
る。

フロントページの続き (72)発明者 井上 浩男 東京都中央区築地５丁目６番４号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 佐野 健一 東京都中央区築地５丁目６番４号 三井造 船株式会社内 (72)発明者 連 重俊 東京都中央区築地５丁目６番４号 三井造 船株式会社内 Ｆターム(参考） 2D059 GG05 GG25 3J048 AB02 BA11 DA10 EA38

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋梁構成部材における低減目的構造音と
   周波数帯が同じ周波数帯の振動モード形状を算出し、そ
   の振動モードの腹の頂点を制振材が覆うように取り付け
   ることを特徴とする橋梁の制振施工方法。
2. 【請求項２】 橋梁構成部材における低減目的構造音と
   周波数帯が同じ周波数帯の振動モード形状を算出し、そ
   の振動モードの腹の頂点を覆うように制振材を取り付け
   るとともに、この制振材は複数に分割されて平板状に接
   合してなることを特徴とする橋梁の制振施工方法。
3. 【請求項３】 前記制振材は橋梁構成部材に接合される
   弾性材からなる制振層の外面に金属平板からなる拘束層
   を積層させてなることを特徴とする請求項１または２に
   記載の橋梁の制振施工方法。
4. 【請求項４】 前記分割接合された制振材の接合部を押
   え板材で覆うことを特徴とする請求項２に記載の橋梁の
   制振施工方法。
5. 【請求項５】 前記制振材を橋梁構成部材にボルトによ
   り締め付け固定することを特徴とする請求項１乃至請求
   項４のいずれか１に記載の橋梁の制振施工方法。