JP2512875Y2 - 橋梁の耐風安定装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】 本考案は、吊橋や斜張橋など橋
梁の橋桁として使用されるトラス桁の耐風安定性を高め
るための耐風安定装置の改善に関する。

【０００２】

【考案の技術的背景】 橋梁が長大化すると、剛性が低
下することによって振動し易くなり、風による有害な振
動が設計風速以下で発生することがある。特に、曲げね
じれフラッタやねじれフラッタなどの発散振動が一度発
生すると橋梁を破壊に導くため、それらの振動が設計風
速内で発生しないように対策をとる必要がある。

【０００３】

【従来技術とその課題】 従来、長大橋梁の耐風安定化
対策としては、橋梁の剛性や重量を大きくすることや、
ダンパの付設によって構造減衰を大きくするといった構
造力学的な対策と、橋梁の形状を空力的に安定化させる
空力学的な対策がある。

【０００４】長大橋梁の場合には、構造力学的な対策だ
けでは経済的に対応できないことから、空気力学的な対
策が重要となる。また、図５に示すように、トラス桁１
の空気力学的な耐風安定化対策として、路面２のグレー
チング化３，センターバリア４，鉛直スタピライザ（プ
レート）５、および、水平スタビライザ（プレート）６
などが提案されている。（例えば、特開平２−１７１４
０３号公報，特開平２−２３２４０４号公報，実開昭５
４−１６６１３２号公報参照）

【０００５】空力的に比較的安定した橋桁形式として路
面の一部をグレーチング化したトラス桁が、因島大橋
（中央径間長７７０ｍ）や、南備讃瀬戸大橋（中央径間
長１１００ｍ）などの長大吊橋に採用されている。ま
た、明石海峡大橋などの中央径間長２０００ｍクラスの
吊橋になると、耐風安定化対策として路面の一部をグレ
ーチング化したトラス桁だけでは不充分で、グレーチン
グ化する路面部分の追加や鉛直スタビライザ，センター
バリヤの付設などの検討が必要となる。

【０００６】このようなグレーチング部の拡幅は、耐風
安定化に有力な対策であるが、車両走行上好ましくな
い。また、鉛直スタビライザは吹き上げ風には有効であ
るが、吹き下し風にはあまり有効でなく、また、センタ
ーバリヤは、吹き下し風には有効であるけれども風荷重
の増加や視界の妨げの面であまり好ましくない。また、
トラス構面内に配置した水平スタビライザによっても耐
風安定化効果はあるが、その効果の程度は限られてい
る。

【０００７】このようなことから、中央径間長３０００
ｍクラスの吊橋になると、更に剛性が低下するため、上
述したような空気力学的な対策だけでは経済的に、而
も、設計風速内で曲げねじれフラッタやねじれフラッタ
が発生しない耐風安定化を図ることは困難となることが
予想される。

【０００８】図１０に示す基本断面をもつ従来の模型ト
ラス桁について風洞試験を行ったところ、次のような結
果が得られた。即ち、図１１は、吹き上げ風＋３°にお
けるねじれフラッタ特性曲線を示しており、ねじれフラ
ッタ現象は無次元風速（Ｖ／ＮＢ）７近辺から発生し、
ねじれ倍振幅２θは１０ｄｅｇを超えている。ここに
Ｖ：風速，Ｂ：トラス主構幅，Ｎ：ねじれ振動数であ
る。

【０００９】図１２は、水平風０°におけるねじれフラ
ッタ特性曲線を示し、ねじれフラッタ現象は無次元風速
（Ｖ／ＮＢ）１０近辺から発生し、ねじれ倍振幅２θは
１０ｄｅｇを超えている。

【００１０】図１３は、吹き下し風−３°におけるねじ
れフラッタ特性曲線を示しており、ねじれフラッタ現象
は無次元風速（Ｖ／ＮＢ）１１近辺で発生し、ねじれ倍
振幅２θは１０ｄｅｇを超えている。

【００１１】本考案の目的は、経済的に、かつ、合理的
に曲げねじれフラッタやねじれフラッタの発生風速を顕
著に高め、設計風速内で曲げねじれフラッタやねじれフ
ラッタが発生しない耐風安定化を図ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】 上記目的は、吊橋や斜
張橋などを構成する床版を付設したトラス桁に、上記床
版と平行な水平姿勢の耐風安定化手段を設けた橋梁の耐
風安定装置において、上記耐風安定化手段を、上記トラ
ス桁のトラス桁断面の剪断中心と略同一レベルの高さ
で、前記床版に近接しないトラス桁の左右外側方に突設
せしめたことにより達成される。

【００１３】

【作用】 風洞試験の結果、トラス桁の側面に設けた水
平姿勢の平板状添加物（平板構造の耐風安定化手段）に
より、曲げねじれフラッタ，ねじれフラッタの発生風速
は顕著に高まり、空力的に安定化することが確認され
た。

【００１４】

【実施例】 次に、図面について本考案実施例の詳細を
説明する。図１は本考案の基本的構造を示す単床式橋梁
の断面図、図２は複床式橋梁の断面図、図３は平板状添
加物を公共施設物の格納として活用する橋梁の断面図、
図４は平板状添加物を自動車道，自転車・歩行者道とし
て活用する橋梁の断面図、図６は風洞試験に使用した本
考案の基本的構造橋梁模型の断面図、図７は吹き上げ風
＋３°の風洞試験におけるねじれフラッタ特性曲線図、
図８は水平風０°の風洞試験におけるねじれフラッタ特
性曲線図、図９は吹き下し風−３°の風洞試験における
ねじれフラッタ特性曲線図である。

【００１５】図１は本考案の基本的構造の単床式橋梁１
１を、また、図２は複床式橋梁１１を示している。１２
は路面（床版），１３は上記橋梁１１を構成するトラス
桁で、該トラス桁１３の両側面に、このトラス桁側面か
ら外側方に突設され、かつ、水平姿勢の平板状添加物１
４を左右対称的に設けたものである。また、上記平板状
添加物１４の設置位置は、トラス桁断面の剪断中心と同
一レベル近辺の高さに設けることで、最も耐風安定化効
果が認められるが、上記路面１２と接近しない位置であ
れば、高さ方向に対して取付け位置が上下しても所望の
耐風安定化効果が発揮しうるので、平板状添加物１４の
設置位置は図示のものに特定されることはない。

【００１６】また、図１は本考案の基本的構造を示して
いるが、図５で示すような路面のグレーチング化や、鉛
直スタビライザ，水平スタビライザ，センターバリヤな
どの空気力学的な耐風安定化対策を組合わせることによ
り、橋桁の耐風安定性を更に高めることができる。

【００１７】また、平板状添加物１４はトラス桁１３の
全長にわたって付設することが望ましいが、橋梁の架設
環境条件などにより断続的に付設することもある。ま
た、架設環境条件などにより、左右の平板状添加物の設
置位置に変化をもたせることもある。

【００１８】上記実施例では、平板状の耐風安定化手段
である平板状添加物１４をトラス桁１３の側面外側方に
設けるようにしたが、それと同時に部分的にトラス桁１
３の側面内側方に追加して設けてもよい。

【００１９】図３に示すように、平板状添加物１４を、
例えば、送電線，通信ケーブル，上水道など公共施設物
１５の格納場所として活用してもよいし、また図４に示
すように、平板状添加物１４の上面にそれなりの輔装手
段１６や高欄などの安全手段１７を施し、自動車道や自
転車・歩行者道として活用するとともに、平板状添加物
としての耐風安定化効果を期待することも可能である。

【００２０】

【風洞試験結果】 図６に示す本考案の基本的断面をも
つ模型トラス桁について風洞試験を行ったところ、次の
ような結果が得られた。即ち、図７は、吹き上げ風＋３
°におけるねじれフラッタ特性曲線を示しており、ねじ
れフラッタ現象の発生は無次元風速（Ｖ／ＮＢ）１７付
近まで高められる。ねじれフラッタの発生風速は図１１
で示す従来型に比較して顕著に高まり、空力的に安定化
することが認められた。

【００２１】図８は、水平風０°におけるねじれフラッ
タ特性曲線を示し、ねじれフラッタ現象は無次元風速
（Ｖ／ＮＢ）１９付近まで高められる。図１２で示す従
来型に比べてねじれフラッタの発生風度は大きく高ま
り、空力的に安定化することが認められた。

【００２２】図９は、吹き下し風−３°におけるねじれ
フラッタ特性曲線を示しており、ねじれフラッタ現象は
無次元風速（Ｖ／ＮＢ）１９付近まで高められる。図１
３で示す従来型に比較してねじれフラッタの発生風速は
著しく高められ、空力的に安定化することが認められ
た。

【００２３】

【考案の効果】 上述のように本考案の構成によれば、
次のような効果が得られる。 （ａ）耐風安定化手段を、トラス桁のトラス断面の剪断
中心と略同一レベルの高さで、床版に近接しないトラス
桁の左右外側方に突設したことにより、上記風洞試験結
果に示すように、橋梁に対する吹き上げ風，水平風、吹
き下し風によるねじれフラッタの発生風速を顕著に高
め、空力的に橋梁の耐風安定性を向上させることがで
き、曲げねじれフラッタやねじれフラッタなどの発散振
動が設計風速内で発生するのを合理的に防止しうる。 （ｂ）路面のグレーチング化，センターバリア，鉛直ス
タビライザ，水平スタビライザなどの空気力学的な耐風
安定化対策を併設することにより、更に一層ねじれフラ
ッタの発生風量を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本考案の基本的構造を示す単床式橋梁の断面
図である。

【図２】 複床式橋梁の断面図である。

【図３】 公共物の格納として活用する橋梁の断面図で
ある。

【図４】 自動車道，自転車・歩行者道として活用する
橋梁の断面図である。

【図５】 従来の橋梁の断面図である。

【図６】 風洞試験に使用した橋梁模型の断面図であ
る。

【図７】 吹き上げ風＋３°の風洞試験におけるねじれ
フラッタ特性曲線図である。

【図８】 水平風０°の風洞試験におけるねじれフラッ
タ特性曲線図である。

【図９】 吹き下し風−３°の風洞試験におけるねじれ
フラッタ特性曲線図である。

【図１０】 風洞試験に使用した従来の橋梁模型の断面
図である。

【図１１】 吹き上げ風＋３°の風洞試験におけるねじ
れフラッタ特性曲線図である。

【図１２】 水平風０°の風洞試験におけるねじれフラ
ッタ特性曲線図である。

【図１３】 吹き下し風−３°の風洞試験におけるねじ
れフラッタ特性曲線図である。

【符号の説明】

１１ 橋梁 １２ 路面 １３ トラス桁 １４ 平板状添加物 １５ 公共施設物 １６ 輔装手段 １７ 安全手段

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 吊橋や斜張橋などを構成する床版を付設
   したトラス桁に、上記床版と平行な水平姿勢の耐風安定
   化手段を設けた橋梁の耐風安定装置において、上記耐風
   安定化手段を、上記トラス桁のトラス桁断面の剪断中心
   と略同一レベルの高さで、前記床版に近接しないトラス
   桁の左右外側方に突設せしめたことを特徴とする橋梁の
   耐風安定装置。