JP2005314921A

JP2005314921A - 吊形式の橋梁

Info

Publication number: JP2005314921A
Application number: JP2004132684A
Authority: JP
Inventors: Bunta Yoshizumi; 文太吉住
Original assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Current assignee: Mitsui Engineering and Shipbuilding Co Ltd
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2005-11-10

Abstract

【課題】風や歩行者などの外乱によって生ずる主桁のねじれ振動を比較的安価な器機を用いて効果的に抑制することができる吊形式の橋梁を提供する。
【解決手段】左右一対のメインケーブル３に多数の吊材４によって主桁５を取り付けた吊形式の橋梁である。前記主桁５の橋軸と交差する面内に、前記主桁５と前記吊材４とを結合するダンパー７を斜めに架設する。
【選択図】図１

Description

本発明は、風や歩行者などの外乱に起因する吊り橋や斜張橋などの吊形式の橋桁の振動を抑制することができる吊形式の橋梁に関するものである。

従来、吊り橋や斜張橋などの吊形式の橋梁は、柔軟な構造物であり、減衰が小さく、風や歩行者に代表される外乱によって振動を起こし易い。風による渦振動、或いは、歩行者の歩行によって励起される振動は、減衰の付加により応答量を効果的に低減することができるが、従来の吊形式の橋梁は、橋桁の減衰が非常に小さい構造になっている。

このため、橋桁と２本の主ケーブルとをクロスハンガーなどの補助ハンガーによって結合することにより、ねじれ振動時に水平方向振動を誘起させ、この水平方向振動を、前記橋桁に設置した減衰付加装置によって減衰させるようにした吊橋の橋桁の制振方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、左右一対のメインケーブルと、橋桁の横幅方向中央部および両側端部との間を、それぞれ、左右一対の鋼管製の斜材および垂直材によって接続することにより、メインケーブルと橋桁とを一体化したＭ形のストラット構造体のケーブル吊橋架設時の制振構造が提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１１−２９９０８号公報（第３頁、第１図）特開平１１−７１７１３号公報（第２−３頁、第１図）

しかしながら、前者の場合は、上記のように、ねじれ振動時に、先ず、水平方向振動を誘起させるのであるが、風や歩行者などの外乱次第では、補助ハンガーがないと、水平方向振動が１００％誘起されるとは限らないという問題がある。また、橋桁に減衰付加装置を設置する必要があるので、その分、費用が嵩むとともに、減衰付加装置の設置や調整に手間がかかるという問題などがある。

また、後者の場合は、上記のように、左右一対のメインケーブルと、橋桁の横幅方向中央部および両側端部との間を、それぞれ、左右一対の鋼管製の斜材および垂直材によって接続することで、メインケーブルと橋桁とを一体化したＭ形のストラット構造体であるから、左右一対の斜材および垂直材の重量が大になり、その分、メインケーブルの強度を増大させる必要がある。

本発明は、このような従来の問題を解消するためになされたものであり、その目的とするところは、風や歩行者などの外乱によって生ずる主桁のねじれ振動を比較的安価な器機を用いて効果的に抑制することができる吊形式の橋梁を提供することにある。

上記の課題を解決するため、本発明は、次のように構成されている。

請求項１に記載の発明に係る吊形式の橋梁は、左右一対のメインケーブルに多数の吊材によって主桁を取り付けた吊形式の橋梁において、前記主桁の橋軸と交差する面内に、前記主桁と前記吊材とを結合するダンパーを斜めに架設することを特徴とする吊形式の橋梁である。

請求項２に記載の発明に係る吊形式の橋梁は、前記主桁の橋軸と直交する面内に、前記主桁と前記吊材とを結合するダンパーを左右一定斜めに架設することを特徴とする請求項１記載の吊形式の橋梁である。

請求項３に記載の発明に係る吊形式の橋梁は、前記ダンパーに油圧シリンダのような速度比例型の力を発生するダンパーを適用することを特徴とする請求項１又は２記載の吊形式の橋梁である。

上記のように、請求項１に記載の発明は、左右一対のメインケーブルに多数の吊材によって主桁を取り付けた吊形式の橋梁において、前記主桁の橋軸と交差する面内に、前記主桁と前記吊材とを結合するダンパーを斜めに架設するので、吊形式の橋梁に、主桁を主体としたねじれ振動が生ずると、ダンパーが強過ぎることがなければ、それに呼応して吊材の延びている方向の変化は少なく、主桁だけがねじれる。

このため、吊材と主桁との間の角度θにも変化が生ずる。この角度θの変化により、上記のように設置したダンパーに伸縮が生じ、ねじれ振動全体としての減衰性能が向上する。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて説明する。

尚、この実施の形態では、吊形式の橋梁として吊り橋を例に取る。

この吊り橋１は、図２に示すように、２本の支柱２間に掛け渡した左右一対、すなわち、主桁５の橋軸方向に対して左右一対のメインケーブル３に多数の吊材（ハンガーともいう。）４を介して主桁５を取り付けている。図中、６は、メインケーブル３の端部を固定するアンカーである。

この発明は、上記吊り橋１の２本の支柱２及び２間の中央支間中央部Ａの箇所に位置している複数本（例えば、１９本）の吊材４に、それぞれ、図示しないダンパー７を設けている。

具体的に説明すると、図１に示すように、主桁の橋軸と交差する面、より好ましくは、主桁の橋軸と直交する面（図示せず）内に、主桁５と吊材４とを結合するように左右一対のダンパー７を斜めに架設させている。

ここで、ダンパーとしては、油圧シリンダのような速度比例型の力を発生するダンパーが望ましい。

続いて、上記吊り橋の作用について説明する。

図３に示すように、風や歩行者などの外乱により、吊り橋１に矢印Ｎで示す「ねじれ」が生ずると、それに呼応して吊材４の延びている方向の変化は少なく、主桁５だけがねじれる。

このため、吊材４と主桁５との間の角度θにも変化が生ずる。この角度θの変化により、上記のように、主桁５と吊材４とを結合するように斜めに架設した左右一対のダンパー７に伸縮が生じ、やがて、ねじれＮが減衰する。
続いて、実施例により更に詳しく説明する。

（実施例）
１．目的
桁とハンガーを結ぶダンパーにより、吊り橋のねじれモードに減衰を付加させる。
２．モデル
例題とした橋梁：中央支間１０２０ｍ、２径間２ヒンジ補剛箱桁吊り橋。
減衰を付加させるモード：ねじれ対称１次モード（モード図を図４に示す。）
３．ダンパー設置方法
ダンパーは、図５に示すように、ハンガーと桁の間に定着部から約２ｍ離れた箇所で４５°方向に設置する。ダンパーは、図６に示すように、中央支間中央部付近の１９箇所に設置した（丸印ａおよび長円形ｂの箇所。）。

従って、ダンパー本数としては、１９箇所×２（左右）＝３８本である。但し、このモデルでは、中央の５本を除いてハンガーケーブルを３本束ねて１本に置き換えている。
このため、実際のハンガーおよびダンパー本数は、約３倍であり、ダンパー１本当たりの粘性係数は、解析における値の１／３である。

４．解析結果
解析上のダンパー１本当たり（実際の３本分）の粘性係数とねじれ対称１次モードの減衰（対数減衰率δ）の関係を図７に示す。これより、最大で対数減衰率δ＝０．０３５程度の付加減衰が期待される。

図２のＸ−Ｘ断面図である。本発明に係る吊形式の橋梁の側面図である。本発明の作用説明図である。モード図である。ダンパーの設置状況を示す図である。ダンパーの設置箇所を示す図である。ダンパー１本当たりの粘性係数とねじれ対称１次モードの減衰（対数減衰率δ）の関係を示す図である。

符号の説明

３メインケーブル
４吊材
５主桁
７ダンパー

Claims

左右一対のメインケーブルに多数の吊材によって主桁を取り付けた吊形式の橋梁において、前記主桁の橋軸と交差する面内に、前記主桁と前記吊材とを結合するダンパーを斜めに架設することを特徴とする吊形式の橋梁。
前記主桁の橋軸と直交する面内に、前記主桁と前記吊材とを結合するダンパーを左右一定斜めに架設することを特徴とする請求項１記載の吊形式の橋梁。
前記ダンパーに油圧シリンダのような速度比例型の力を発生するダンパーを適用することを特徴とする請求項１又は２記載の吊形式の橋梁。