JP2004300744A - 耐風橋梁 - Google Patents
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Abstract
【課題】耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を設置することなく、耐風性を向上させることができる橋梁を提供する。
【解決手段】ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔の断面形状または高さが異なるか、もしくは構成部材ないしは材質が異なるか、もしくはそれぞれの設置位置が橋軸に対して対称な位置から橋軸方向に偏位しているかのうち、いずれか１つまたは２つ以上を満たすことを特徴とする耐風橋梁である。
【選択図】 図１
【解決手段】ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔の断面形状または高さが異なるか、もしくは構成部材ないしは材質が異なるか、もしくはそれぞれの設置位置が橋軸に対して対称な位置から橋軸方向に偏位しているかのうち、いずれか１つまたは２つ以上を満たすことを特徴とする耐風橋梁である。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁の耐風性を向上させた耐風橋梁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、斜張橋、吊橋等の主塔では、渦励振等に対する耐風性がしばしば問題となっている。図８に示すようなＨ型主塔に代表される並列柱形式の主塔では、風上側主塔で発生した剥離渦が風下側主塔に作用することにより、風下側主塔にウェークギャロッピングと呼ばれる空力干渉に起因する不安定振動が生じる場合がある。このような振動を生じさせないための対策として、図９に示すように主塔の断面の隅角部に隅切りを施したり、プレートあるいはデフレクターを設置して剥離流を制御する方法（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）や、主塔にダンパーを設置して振動を抑制する方法（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２１４６０８号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−０３９６０６号公報
【０００５】
【非特許文献１】
「構造物の耐風工学」ｐ．２４６、財団法人日本鋼構造協会、１９９７年１１月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来技術では、大型構造物である主塔に隅切りの形成、プレートやデフレクター等の設置、あるいはダンパーの設置などの耐風性安定化対策を施すため、経済性の点で問題がある。
【０００７】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を設置することなく耐風性を向上させることができる橋梁を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は次のような構成を有する。
［１］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔が形状または構成部材において非対称であることを特徴とする耐風橋梁。
［２］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔のうち、一方の主塔の位置が他方の主塔の位置に対して橋軸方向に偏位していることを特徴とする耐風橋梁。
［３］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔の形状が異なるか、もしくは構成部材が異なるか、もしくはそれぞれの設置位置が橋軸に対して対称な位置から橋軸方向に偏位しているかのうち、いずれか２つ以上が複合していることを特徴とする耐風橋梁。
【０００９】
本発明の要点は、斜張橋、吊橋等の橋梁における並列柱形式の主塔を橋軸に対して非対称な構造とすることにある。非対称とは、対向する１対の塔状構造物からなる主塔において、それぞれの塔状構造物の断面形状や高さ、構成部材の材質、もしくは設置位置などが橋軸に対して非対称であることを示す。
【００１０】
図６に示すように、主塔Ｔ１、Ｔ２の形状や構成部材が異なる場合には、風上側と風下側のそれぞれの主塔において作用する空気力が異なること、即ち主塔Ｔ１で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ１と主塔Ｔ２で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ２とが異なることや両者の固有振動数が異なることにより振動する風速域が異なる。したがって、例えば風上側主塔が振動するような風速の風が作用した場合、風上側主塔は振動しようとするが、水平部材で連結された風下側主塔は振動しないため、この水平部材を介して風下側主塔から風上側主塔に減衰力が作用する。このため、主塔全体として耐風性を安定化させることが可能となる。
【００１１】
また、図７に示すように、主塔Ｔ１、Ｔ２の設置位置を橋軸に対して対称な位置から橋軸方向にずらすことにより、風上側主塔から放出される剥離渦が風下側主塔に直接作用しないようにして、並列配置による空力不安定振動（ウェークギャロッピングのような現象）を安定化させることができる。
【００１２】
本発明では、斜張橋や吊橋などにおいてケーブルを介して橋桁を支える主塔を非対称構造とすることにより耐風性を向上させており、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を必要としていない。したがって、経済的な橋梁を提供することが可能となっている。また、橋梁の主要部である主塔にこのような非対称構造を採用することにより新たな景観性を創出することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は本発明に係る橋梁の実施形態１を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１４】
本実施形態の橋梁は、主塔Ｔ１およびＴ２、水平部材Ｈ、ケーブルＣおよび橋桁Ｇからなっている。
【００１５】
前記主塔Ｔ１およびＴ２は、橋桁Ｇを挟んで対向する１対の塔状構造物からなり、水平部材Ｈにより連結されている。このような主塔Ｔ１およびＴ２が橋軸方向に所定の間隔で複数対設置され、ケーブルＣを介して橋桁Ｇを支えている。
【００１６】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは断面形状が異なっている。このことにより、両者は固有振動数が異なるとともに、主塔Ｔ１で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ１と主塔Ｔ２で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ２とが異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態２）
図２は本発明に係る橋梁の実施形態２を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１７】
この実施形態２では、前述の実施形態１と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００１８】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは高さが異なっている（図２では主塔Ｔ２が主塔Ｔ１よりも高くなっている）。このことにより、両者は固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態３）
図３は本発明に係る橋梁の実施形態３を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１９】
この実施形態３では、前述の実施形態１および２と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２０】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは構成部材、材質が異なっている。例えば、一方が鋼製で、他方がＲＣ製であるような形態である。このことにより、両者は剛性や固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態４）
図４は本発明に係る橋梁の実施形態４を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００２１】
この実施形態４では、前述の実施形態１〜３と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２２】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは橋軸に対して対称な位置から橋軸方向にずらして設置されている。このことにより、風上側主塔から放出される剥離渦が風下側主塔に直接作用しないようにして、並列配置による空力不安定振動（ウェークギャロッピングのような現象）を安定化させることができる。
（実施形態５）
図５は本発明に係る橋梁の実施形態５を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００２３】
この実施形態５では、前述の実施形態１〜４と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２４】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは高さと構成部材の材質とが異なっている（図５では主塔Ｔ２が主塔Ｔ１よりも高くなっている）。このことにより、両者は剛性や固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。また、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とを同一重量になるようにすれば、それぞれの基礎は対称構造にすることができる。
【００２５】
なお、上述の実施形態５は実施形態２と実施形態３との組合せであるが、実施形態１〜４のうち、任意の２つ以上を組み合わせて、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とが複合した非対称構造になるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べた本発明の耐風橋梁によれば、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を新たに設置する必要がないので、橋梁にとって有害な振動を経済的に抑制することが可能となる。また、本発明の副次的な効果として、景観性も重視される橋梁において、主要部である主塔を非対称構造とすることによる新たな景観の創造が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の説明図
【図２】本発明の実施形態２の説明図
【図３】本発明の実施形態３の説明図
【図４】本発明の実施形態４の説明図
【図５】本発明の実施形態５の説明図
【図６】本発明の作用効果の説明図
【図７】本発明の作用効果の説明図
【図８】従来の構造を例示する説明図
【図９】従来の技術を例示する説明図
【符号の説明】
Ｔ１、Ｔ２ 主塔
Ｈ 水平部材
Ｇ 橋桁
Ｃ ケーブル
【発明の属する技術分野】
本発明は、橋梁の耐風性を向上させた耐風橋梁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、斜張橋、吊橋等の主塔では、渦励振等に対する耐風性がしばしば問題となっている。図８に示すようなＨ型主塔に代表される並列柱形式の主塔では、風上側主塔で発生した剥離渦が風下側主塔に作用することにより、風下側主塔にウェークギャロッピングと呼ばれる空力干渉に起因する不安定振動が生じる場合がある。このような振動を生じさせないための対策として、図９に示すように主塔の断面の隅角部に隅切りを施したり、プレートあるいはデフレクターを設置して剥離流を制御する方法（例えば、特許文献１および非特許文献１参照。）や、主塔にダンパーを設置して振動を抑制する方法（例えば、特許文献２参照。）等が提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１−２１４６０８号公報
【０００４】
【特許文献２】
特開平５−０３９６０６号公報
【０００５】
【非特許文献１】
「構造物の耐風工学」ｐ．２４６、財団法人日本鋼構造協会、１９９７年１１月
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述のような従来技術では、大型構造物である主塔に隅切りの形成、プレートやデフレクター等の設置、あるいはダンパーの設置などの耐風性安定化対策を施すため、経済性の点で問題がある。
【０００７】
本発明は、上述のような問題点を解決するためになされたものであり、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を設置することなく耐風性を向上させることができる橋梁を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するため、本発明は次のような構成を有する。
［１］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔が形状または構成部材において非対称であることを特徴とする耐風橋梁。
［２］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔のうち、一方の主塔の位置が他方の主塔の位置に対して橋軸方向に偏位していることを特徴とする耐風橋梁。
［３］ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔の形状が異なるか、もしくは構成部材が異なるか、もしくはそれぞれの設置位置が橋軸に対して対称な位置から橋軸方向に偏位しているかのうち、いずれか２つ以上が複合していることを特徴とする耐風橋梁。
【０００９】
本発明の要点は、斜張橋、吊橋等の橋梁における並列柱形式の主塔を橋軸に対して非対称な構造とすることにある。非対称とは、対向する１対の塔状構造物からなる主塔において、それぞれの塔状構造物の断面形状や高さ、構成部材の材質、もしくは設置位置などが橋軸に対して非対称であることを示す。
【００１０】
図６に示すように、主塔Ｔ１、Ｔ２の形状や構成部材が異なる場合には、風上側と風下側のそれぞれの主塔において作用する空気力が異なること、即ち主塔Ｔ１で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ１と主塔Ｔ２で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ２とが異なることや両者の固有振動数が異なることにより振動する風速域が異なる。したがって、例えば風上側主塔が振動するような風速の風が作用した場合、風上側主塔は振動しようとするが、水平部材で連結された風下側主塔は振動しないため、この水平部材を介して風下側主塔から風上側主塔に減衰力が作用する。このため、主塔全体として耐風性を安定化させることが可能となる。
【００１１】
また、図７に示すように、主塔Ｔ１、Ｔ２の設置位置を橋軸に対して対称な位置から橋軸方向にずらすことにより、風上側主塔から放出される剥離渦が風下側主塔に直接作用しないようにして、並列配置による空力不安定振動（ウェークギャロッピングのような現象）を安定化させることができる。
【００１２】
本発明では、斜張橋や吊橋などにおいてケーブルを介して橋桁を支える主塔を非対称構造とすることにより耐風性を向上させており、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を必要としていない。したがって、経済的な橋梁を提供することが可能となっている。また、橋梁の主要部である主塔にこのような非対称構造を採用することにより新たな景観性を創出することもできる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
（実施形態１）
図１は本発明に係る橋梁の実施形態１を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１４】
本実施形態の橋梁は、主塔Ｔ１およびＴ２、水平部材Ｈ、ケーブルＣおよび橋桁Ｇからなっている。
【００１５】
前記主塔Ｔ１およびＴ２は、橋桁Ｇを挟んで対向する１対の塔状構造物からなり、水平部材Ｈにより連結されている。このような主塔Ｔ１およびＴ２が橋軸方向に所定の間隔で複数対設置され、ケーブルＣを介して橋桁Ｇを支えている。
【００１６】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは断面形状が異なっている。このことにより、両者は固有振動数が異なるとともに、主塔Ｔ１で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ１と主塔Ｔ２で生じる剥離渦の発生振動数ｆＴ２とが異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態２）
図２は本発明に係る橋梁の実施形態２を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１７】
この実施形態２では、前述の実施形態１と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００１８】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは高さが異なっている（図２では主塔Ｔ２が主塔Ｔ１よりも高くなっている）。このことにより、両者は固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態３）
図３は本発明に係る橋梁の実施形態３を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００１９】
この実施形態３では、前述の実施形態１および２と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２０】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは構成部材、材質が異なっている。例えば、一方が鋼製で、他方がＲＣ製であるような形態である。このことにより、両者は剛性や固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。
（実施形態４）
図４は本発明に係る橋梁の実施形態４を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００２１】
この実施形態４では、前述の実施形態１〜３と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２２】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは橋軸に対して対称な位置から橋軸方向にずらして設置されている。このことにより、風上側主塔から放出される剥離渦が風下側主塔に直接作用しないようにして、並列配置による空力不安定振動（ウェークギャロッピングのような現象）を安定化させることができる。
（実施形態５）
図５は本発明に係る橋梁の実施形態５を説明する側面図、正面図、平面図であり、（ａ）は斜張橋の場合を、（ｂ）は吊橋の場合をそれぞれ示している。
【００２３】
この実施形態５では、前述の実施形態１〜４と同一な部分には同一の符号を付して詳細な説明を省略し、相違する部分についてのみ説明する。
【００２４】
本実施形態では、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とは高さと構成部材の材質とが異なっている（図５では主塔Ｔ２が主塔Ｔ１よりも高くなっている）。このことにより、両者は剛性や固有振動数が異なり、それぞれの励振される風速域が異なっている。したがって、一方の主塔が振動しようとしても水平部材Ｈで連結された他方の主塔が振動しないため、主塔全体として振動が抑制されることになる。また、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とを同一重量になるようにすれば、それぞれの基礎は対称構造にすることができる。
【００２５】
なお、上述の実施形態５は実施形態２と実施形態３との組合せであるが、実施形態１〜４のうち、任意の２つ以上を組み合わせて、主塔Ｔ１と主塔Ｔ２とが複合した非対称構造になるようにしてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上に述べた本発明の耐風橋梁によれば、耐風性安定化対策のための特殊な部材や装置を新たに設置する必要がないので、橋梁にとって有害な振動を経済的に抑制することが可能となる。また、本発明の副次的な効果として、景観性も重視される橋梁において、主要部である主塔を非対称構造とすることによる新たな景観の創造が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の説明図
【図２】本発明の実施形態２の説明図
【図３】本発明の実施形態３の説明図
【図４】本発明の実施形態４の説明図
【図５】本発明の実施形態５の説明図
【図６】本発明の作用効果の説明図
【図７】本発明の作用効果の説明図
【図８】従来の構造を例示する説明図
【図９】従来の技術を例示する説明図
【符号の説明】
Ｔ１、Ｔ２ 主塔
Ｈ 水平部材
Ｇ 橋桁
Ｃ ケーブル
Claims (3)
- ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔が形状または構成部材において非対称であることを特徴とする耐風橋梁。
- ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔のうち、一方の主塔の位置が他方の主塔の位置に対して橋軸方向に偏位していることを特徴とする耐風橋梁。
- ケーブルを介して橋桁を支える主塔を有する橋梁において、橋桁を挟んで対向する１対の主塔の形状が異なるか、もしくは構成部材が異なるか、もしくはそれぞれの設置位置が橋軸に対して対称な位置から橋軸方向に偏位しているかのうち、いずれか２つ以上が複合していることを特徴とする耐風橋梁。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003094338A JP2004300744A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 耐風橋梁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003094338A JP2004300744A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 耐風橋梁 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2004300744A true JP2004300744A (ja) | 2004-10-28 |
Family
ID=33406924
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003094338A Pending JP2004300744A (ja) | 2003-03-31 | 2003-03-31 | 耐風橋梁 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004300744A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103590319A (zh) * | 2013-11-26 | 2014-02-19 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置 |
| CN104894968A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-09-09 | 东南大学 | 一种可抗强/台风的大跨度桥梁用桥塔 |
| CN113512946A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-10-19 | 招商局重庆交通科研设计院有限公司 | 一种悬索桥主塔偏位误差控制方法 |
| CN113863114A (zh) * | 2021-10-15 | 2021-12-31 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种公铁同层非对称布置的斜拉桥 |
-
2003
- 2003-03-31 JP JP2003094338A patent/JP2004300744A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN103590319B (zh) * | 2013-11-26 | 2015-09-30 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 斜拉桥钢主梁与混凝土主塔间的约束装置 |
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| CN104894968B (zh) * | 2015-06-23 | 2016-06-29 | 东南大学 | 一种可抗强/台风的大跨度桥梁用桥塔 |
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