JP2016211238A - 桁たわみ低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】橋桁への作用力の変化に対応して、その橋桁の桁たわみを低減することができる桁たわみ低減装置を実現する。【解決手段】桁たわみ低減装置１００は、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することにより、綱状部材３０が橋桁２０を支持する鉛直バネ定数Ｋｖを好適な値に調整し、走行する鉄道からの作用力によって橋桁２０が固有振動を起こさないようにすることができるので、走行する鉄道から橋桁２０への作用力が変化して橋桁２０の桁たわみが増大した場合には、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更するようにして、橋桁２０の桁たわみを低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、橋脚や橋台などの支持構造物間に架け渡されている橋桁の桁たわみを低減する桁たわみ低減装置に関する。

高速鉄道用の高架橋における橋桁は、その高架橋を走行する鉄道の速度や重量に応じた剛性を有するように設計されている。
近年、高速鉄道の高速化が進んだことや新型車両が投入されたことに伴い、走行する鉄道が橋桁に及ぼす作用が変化し、当初想定していた大きさ以上の桁たわみが橋桁に生じることがある。
桁たわみが増大すると、列車の走行安定性や乗り心地の悪化を招くうえ、橋桁の耐疲労性能に影響を及ぼす虞があるので、桁たわみ低減のための対策が講じられる。

例えば、橋桁の両側に防音壁などのパネルが複数連設されている橋梁の剛性を向上させて、橋桁の桁たわみを低減させるように、パネル間の隙間に硬化型流動材を充填する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００９−６２７７１号公報

しかしながら、上記特許文献１の技術によって橋桁の桁たわみを一旦低減することはできるものの、高速鉄道の更なる高速化が進んだことに伴い橋桁への作用力が変化した場合に、再度橋桁の桁たわみが増大してしまうことがある。
その際にはパネル間の隙間に硬化型流動材を充填する手法は使えないので、他の手法による対策を講じて橋桁の桁たわみを低減しなければならない。

本発明の目的は、橋桁への作用力の変化に対応して、その橋桁の桁たわみを低減することができる桁たわみ低減装置を提供することである。

上記目的を達成するため、この発明は、
支持構造物間に架け渡されている橋桁の桁たわみを低減する桁たわみ低減装置であって、
前記橋桁の延在方向と交差する方向にその橋桁の下面に沿って配されている綱状部材と、
前記綱状部材の端部を前記橋桁の下面より高い位置に支持し、前記端部の高さ位置を変更可能な高さ調整機構部と、
を備えるようにした。

かかる構成の桁たわみ低減装置は、橋桁の下面に沿って配されている綱状部材の端部を橋桁の下面より高い位置に支持することによって、綱状部材で橋桁を弾性支持している。
そして、桁たわみ低減装置は、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を切り替えるように変更することによって、綱状部材が橋桁を弾性支持する強さを調整することができる。
例えば、鉄道の高速化が進んだことなどに起因し、走行する鉄道から橋桁への作用力が変化した場合に橋桁の桁たわみが増大することがある。その際、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更して、綱状部材が橋桁を支持する強さを適正に調節することによって、走行する鉄道からの作用力によって橋桁が固有振動を起こさないようにすることができる。

つまり、桁たわみ低減装置は、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更することにより、綱状部材が橋桁を支持する強さを適正な強さに調整し、走行する鉄道からの作用力によって橋桁が固有振動を起こさないようにすることができるので、走行する鉄道から橋桁への作用力が変化して橋桁の桁たわみが増大した場合には、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更するようにして、橋桁の桁たわみを低減することができる。
そして、この桁たわみ低減装置であれば、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更して橋桁の桁たわみを一旦低減した後、鉄道の規定速度が変わるなどして再度、橋桁の桁たわみが増大することがあっても、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更すれば、橋桁の桁たわみを低減することができる。
このように、桁たわみ低減装置は、橋桁への作用力の変化に対応して、その橋桁の桁たわみを低減することができる。

また、望ましくは、
前記高さ調整機構部は、前記橋桁の延在方向に隣接している前記支持構造物上にそれぞれ配設され、前記橋桁を対角方向に挟む配置に対を成しているようにした。

高さ調整機構部が支持構造物上に配設されて、橋桁を対角方向に挟む配置に対を成していれば、その対を成す高さ調整機構部によって端部が支持されている綱状部材が橋桁の下面と接触する部分を長くすることができる。
そして、綱状部材が橋桁の下面と接触する部分が長くなれば、綱状部材が橋桁を支える力を橋桁の広範囲に及ぼすことができるので、好適に橋桁の桁たわみを低減することが可能になる。

また、望ましくは、
前記対を成す高さ調整機構部が２組配設され、
前記綱状部材は、前記橋桁の下面で交差しているようにした。

橋桁の下面で交差するように配された２本の綱状部材の端部を橋桁の下面より高い位置に支持することによって、略Ｘ字状を呈する綱状部材で橋桁をバランスよく弾性支持することができるので、橋桁の桁たわみを低減することに加え、桁たわみ低減装置によって橋桁の補強を行うことができる。

また、望ましくは、
前記高さ調整機構部は、前記橋桁の延在方向に隣接しているそれぞれの支持構造物上で前記橋桁を挟む状態で配設され、
少なくとも２本の前記綱状部材が、前記橋桁の下面で略Ｘ字状を呈するように前記端部が対応する前記高さ調整機構部に支持されているようにした。

橋桁の下面で略Ｘ字状を呈するように配された２本の綱状部材の端部を橋桁の下面より高い位置に支持することによって、略Ｘ字状を呈する綱状部材で橋桁をバランスよく弾性支持することができるので、橋桁の桁たわみを低減することに加え、桁たわみ低減装置によって橋桁の補強を行うことができる。

また、望ましくは、
前記高さ調整機構部は、前記橋桁の四隅に配設されているようにした。
このような桁たわみ低減装置であっても、橋桁への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更することによって、その橋桁の桁たわみを低減することができる。

また、望ましくは、
前記高さ調整機構部は、前記橋桁の四隅に配設され、
少なくとも２本の前記綱状部材が、前記橋桁の下面で略Ｘ字状を呈するように前記端部が対応する前記高さ調整機構部に支持されているようにした。
このような桁たわみ低減装置であっても、橋桁への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部によって綱状部材の端部の高さ位置を変更することによって、その橋桁の桁たわみを低減することができる。

本発明によれば、橋桁への作用力の変化に対応して、その橋桁の桁たわみを低減することができる。

本実施形態の桁たわみ低減装置を設置した橋梁の一部を示す斜視図である。 高さ調整機構部の一例を示す斜視図であり、綱状部材の端部を下げた状態（ａ）と、綱状部材の端部を上げた状態（ｂ）を示している。 桁たわみ低減装置の変形例を示す斜視図である。 桁たわみ低減装置の変形例を示す斜視図（ａ）（ｂ）である。 桁たわみ低減装置の変形例を示す斜視図（ａ）（ｂ）である。 桁たわみ低減装置の変形例を示す斜視図である。 桁たわみ低減装置の変形例を示す斜視図である。 高さ調整機構部の変形例を示す斜視図であり、綱状部材の端部側を下げた状態（ａ）と、綱状部材の端部側を上げた状態（ｂ）を示している。

以下、図面を参照して、本発明に係る桁たわみ低減装置の実施形態について詳細に説明する。但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

図１は、桁たわみ低減装置１００を設置した橋梁の一部を示す斜視図である。
桁たわみ低減装置１００は、橋脚や橋台などの支持構造物１０間に架け渡されている橋桁２０の桁たわみを低減するための装置である。

本実施形態の桁たわみ低減装置１００は、例えば、図１に示すように、橋桁２０の延在方向と交差する方向にその橋桁２０の下面に沿って配されている綱状部材３０と、綱状部材３０の端部３１を橋桁２０の下面より高い位置に支持し、それぞれの端部３１の高さ位置を変更する高さ調整機構部４０と、を備えている。

本実施形態では、高さ調整機構部４０は、橋桁２０の延在方向に隣接している支持構造物１０上にそれぞれ配設され、橋桁２０を対角方向に挟む配置に対を成すものが２組設けられている。その二対の高さ調整機構部４０に支持されている綱状部材３０は、橋桁２０の下面で交差している。
つまり、本実施形態の桁たわみ低減装置１００は、２本の綱状部材３０と、４つの高さ調整機構部４０とによって構成されている。

綱状部材３０は、例えば、大きな引張強さを有するとともに可撓性を有しているケーブルやワイヤーなどであり、具体的にはＰＣ鋼より線などを用いることができる。
高さ調整機構部４０が綱状部材３０の両方の端部３１を橋桁２０の下面より高い位置に支持することによって、綱状部材３０が橋桁２０を弾性支持した状態になっている。
この綱状部材３０が接触する橋桁２０の下面の摩擦抵抗を減らすためにフッ素コーティング等の公知の表面処理を施すことが好ましい。特に、綱状部材３０が接触する橋桁２０の下面と側面とが交わるエッジ部分が曲面をなすように面取りするなど研磨処理を施すことが好ましい。

高さ調整機構部４０は、例えば、図２（ａ）（ｂ）に示すように、ケース４０ａに収容されている油圧式ジャッキであり、シリンダ４１から上下に進退するロッド４２の先端に綱状部材３０の端部３１が固定されている。

この油圧式ジャッキのロッド４２を下げた場合、図２（ａ）に示すように、綱状部材３０の端部３１は比較的低い位置に支持され、綱状部材３０の端部側が水平面となす角θは、比較的小さな角度を呈するようになる。
また、油圧式ジャッキのロッド４２を上げた場合、図２（ｂ）に示すように、綱状部材３０の端部３１は比較的高い位置に支持され、綱状部材３０の端部側が水平面となす角θは、比較的大きな角度を呈するようになる。
例えば、綱状部材３０がＰＣ鋼より線であると仮定し、ＰＣ鋼より線のヤング係数をＥ、断面積をＡ、支持点の長さをＬとした場合、綱状部材３０が橋桁２０を鉛直方向に支持する鉛直バネ定数Ｋｖは、Ｋｖ＝（Ｅ・Ａ／Ｌ）sinθと表すことができる。

つまり、油圧式ジャッキのロッド４２を上下に移動させ、そのロッド４２の先端に固定されている綱状部材３０の端部３１の高さ位置を切り替え、綱状部材３０の端部側が水平面となす角θを調整することによって、綱状部材３０が橋桁２０を鉛直方向に支持する鉛直バネ定数Ｋｖを任意の値に調節することができる。
例えば、油圧式ジャッキのロッド４２を上げて、綱状部材３０の端部側が水平面となす角θを大きくすることによって、綱状部材３０が橋桁２０を鉛直方向に支持する鉛直バネ定数Ｋｖを大きくすることができる。同様に、油圧式ジャッキのロッド４２を下げて、綱状部材３０の端部側が水平面となす角θを小さくすることによって、綱状部材３０が橋桁２０を鉛直方向に支持する鉛直バネ定数Ｋｖを小さくすることができる。

以上のように、本実施形態の桁たわみ低減装置１００は、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することにより、綱状部材３０が橋桁２０を鉛直方向に支持する鉛直バネ定数Ｋｖを所望する値に切り替えることができる。
例えば、鉄道の高速化が進んだことなどに起因し、走行する鉄道から橋桁２０への作用力が変化した場合に橋桁２０の桁たわみが増大することがある。その際、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更して、綱状部材３０が橋桁２０を支持する鉛直バネ定数Ｋｖを好適な値に調節することによって、走行する鉄道からの作用力によって橋桁２０が固有振動を起こさないようにすることができる。

つまり、桁たわみ低減装置１００は、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を切り替えることにより、綱状部材３０が橋桁２０を支持する鉛直バネ定数Ｋｖを好適な値に調整し、走行する鉄道からの作用力によって橋桁２０が固有振動を起こさないようにすることができるので、走行する鉄道から橋桁２０への作用力が変化して橋桁２０の桁たわみが増大した場合には、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を切り替えるようにして、橋桁２０の桁たわみを低減することができる。
そして、この桁たわみ低減装置１００であれば、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を切り替えるように変更して橋桁２０の桁たわみを一旦低減した後、鉄道の規定速度が変わるなどして再度、橋桁２０の桁たわみが増大することがあっても、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更すれば、橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

このように、桁たわみ低減装置１００は、橋桁２０への作用力の変化に対応して、綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することによって、その橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

また、桁たわみ低減装置１００は、橋桁２０の下面で交差するように配されて略Ｘ字状を呈している２本の綱状部材３０で橋桁２０をバランスよく弾性支持することができるので、橋桁２０の桁たわみを低減することに加え、その橋桁２０の補強を行うことができる。

なお、本発明は上記実施形態に限られるものではない。
例えば、図３に示すように、橋桁２０の下面にパイプ状のガイド部材５０を２本交差させて配設し、そのガイド部材５０に綱状部材３０を挿通させるようにしてもよい。
こうすることによって、橋桁２０の下面で交差している綱状部材３０が互いに接触しないようになり、綱状部材３０同士が擦れ合って損傷してしまうことを防止することができる。
なお、ガイド部材５０の開口縁の摩擦抵抗を減らすために面取りなど研磨処理を施すことが好ましい。

また、上記実施形態では、橋桁２０の対角方向に対を成している高さ調整機構部４０が綱状部材３０の一方の端部３１と他方の端部３１を支持しているが、本発明はこれに限らない。
例えば、図４（ａ）（ｂ）、図５（ａ）（ｂ）に示すように、高さ調整機構部４０は、橋桁２０の延在方向に隣接しているそれぞれの支持構造物１０上で橋桁２０を挟む配置に配設されており、それら高さ調整機構部４０に端部３１が支持されている２本の綱状部材３０が、橋桁２０の下面で略Ｘ字状を呈するように配されていてもよい。

具体的に、図４に示した桁たわみ低減装置１００では、橋桁２０の延在方向（図中、左右方向）に対向している高さ調整機構部４０同士が対を成しており、綱状部材３０の一方の端部３１が図中左側の支持構造物１０上の高さ調整機構部４０に支持され、他方の端部３１が図中右側の支持構造物１０上の高さ調整機構部４０に支持されている。
特に、図４（ａ）では、２本の綱状部材３０を橋桁２０の下面で繋ぎ合わせるように交絡させており、その綱状部材３０が略Ｘ字状を呈するようになっている。
また、図４（ｂ）では、リング状の連結部材６０に綱状部材３０を交絡させて、連結部材６０を介して２本の綱状部材３０を繋ぎ合わせており、その連結部材６０と綱状部材３０とで略Ｘ字状を呈するようになっている。
このような桁たわみ低減装置１００であっても、橋桁２０への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することによって、その橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

また、図５に示した桁たわみ低減装置１００では、同じ支持構造物１０上に配設されている高さ調整機構部４０同士が対を成しており、綱状部材３０の一方の端部３１が図中奥側の高さ調整機構部４０に支持され、他方の端部３１が図中手前側の高さ調整機構部４０に支持されている。
特に、図５（ａ）では、２本の綱状部材３０を橋桁２０の下面で繋ぎ合わせるように交絡させており、その綱状部材３０が略Ｘ字状を呈するようになっている。
また、図５（ｂ）では、リング状の連結部材６０に綱状部材３０を交絡させて、連結部材６０を介して２本の綱状部材３０を繋ぎ合わせており、その連結部材６０と綱状部材３０とで略Ｘ字状を呈するようになっている。
このような桁たわみ低減装置１００であっても、橋桁２０への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することによって、その橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

また、上記実施形態では、綱状部材３０の両方の端部３１が高さ調整機構部４０に支持されているが、本発明はこれに限らない。
例えば、図６に示すように、４本の綱状部材３０を略Ｘ字形状を呈するように配置し、それら綱状部材３０の一方の端部３１を高さ調整機構部４０で支持し、他方の端部を橋桁２０の下面にアンカーボルトなどの固定部材７０で固定してもよい。
このような桁たわみ低減装置１００であっても、橋桁２０への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することによって、その橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

また、上記実施形態では、高さ調整機構部４０を支持構造物１０上に配設していたが、本発明はこれに限らない。
例えば、図７に示すように、支持構造物１０間に架け渡されている橋桁２０の四隅に高さ調整機構部４０を配設してもよい。
このような桁たわみ低減装置１００であっても、橋桁２０への作用力の変化に対応して、高さ調整機構部４０によって綱状部材３０の端部３１の高さ位置を変更することによって、その橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

また、上記実施形態では、綱状部材３０の端部３１を高さ調整機構部４０のロッド４２の先端に固定していたが、本発明はこれに限らない。
例えば、図８（ａ）（ｂ）に示すように、綱状部材３０の端部３１を支持構造物１０にアンカーボルトなどの固定部材７０で固定し、綱状部材３０の端部３１近傍を高さ調整機構部４０のロッド４２の先端で支持し、そのロッド４２先端を支点として綱状部材３０の端部３１側の高さ位置を変更するようにしてもよい。
このような桁たわみ低減装置１００であっても、橋桁２０の桁たわみを低減することができる。

なお、以上の実施の形態においては、高さ調整機構部４０として油圧式ジャッキを例に説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、鉛直向きに配設されたねじ軸と、そのねじ軸に軸支された台形ねじとを備えた高さ調整アジャスターを高さ調整機構部４０に適用し、ねじ軸に沿って上下に移動する台形ねじに綱状部材３０の端部３１を固定するようにしてもよい。

また、その他、具体的な細部構造等についても適宜に変更可能であることは勿論である。

１０ 支持構造物
２０ 橋桁
３０ 綱状部材
３１ 端部
４０ 高さ調整機構部
４１ シリンダ
４２ ロッド
５０ ガイド部材
６０ 連結部材
７０ 固定部材
１００ 桁たわみ低減装置

Claims (6)

1. 支持構造物間に架け渡されている橋桁の桁たわみを低減する桁たわみ低減装置であって、
   前記橋桁の延在方向と交差する方向にその橋桁の下面に沿って配されている綱状部材と、
   前記綱状部材の端部を前記橋桁の下面より高い位置に支持し、前記端部の高さ位置を変更可能な高さ調整機構部と、
   を備えたことを特徴とする桁たわみ低減装置。
2. 前記高さ調整機構部は、前記橋桁の延在方向に隣接している前記支持構造物上にそれぞれ配設され、前記橋桁を対角方向に挟む配置に対を成していることを特徴とする請求項１に記載の桁たわみ低減装置。
3. 前記対を成す高さ調整機構部が２組配設され、
   前記綱状部材は、前記橋桁の下面で交差していることを特徴とする請求項２に記載の桁たわみ低減装置。
4. 前記高さ調整機構部は、前記橋桁の延在方向に隣接しているそれぞれの支持構造物上で前記橋桁を挟む状態で配設され、
   少なくとも２本の前記綱状部材が、前記橋桁の下面で略Ｘ字状を呈するように前記端部が対応する前記高さ調整機構部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の桁たわみ低減装置。
5. 前記高さ調整機構部は、前記橋桁の四隅に配設されていることを特徴とする請求項１に記載の桁たわみ低減装置。
6. 前記高さ調整機構部は、前記橋桁の四隅に配設され、
   少なくとも２本の前記綱状部材が、前記橋桁の下面で略Ｘ字状を呈するように前記端部が対応する前記高さ調整機構部に支持されていることを特徴とする請求項１に記載の桁たわみ低減装置。

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