JP2829381B2

JP2829381B2 - 振動試験装置

Info

Publication number: JP2829381B2
Application number: JP7319435A
Authority: JP
Inventors: 高弘菅野
Original assignee: UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Current assignee: UNYUSHO KOWAN GIJUTSU KENKYUSHOCHO
Priority date: 1995-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: JPH09126942A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、振動試験装置に関
し、特に、構造物模型に地震動を模擬した振動を与えて
その応答を検出する等の用途に使用する振動試験装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、振動試験装置、例えば三次元振動
試験装置の場合には、水平方向（ｘ，ｙ軸方向）と垂直
方向（ｚ軸方向）の加振機を備え、各方向の振動成分を
各加振機から与えるようにして、地震波を三次元的に再
現させ、構造物模型の地震時応答などを測定していた。
したがって、振動試験装置により発生する振動は、単一
周期かつ単一位相の振動であった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、実際の
地震動は単純ではなく、位相差のある地震動が同時に作
用する場合があり、港湾地域に敷設されたパイプライン
等の構造物の場合には、その延長が長いため、震源から
の地震動のうち水平方向に蛇行するラブ波と鉛直方向に
蛇行するレーリー波とが、それぞれ異なる位相で到来
し、大きな被害を被る可能性がある。また、将来の構造
物においては、地震動に加え、地震動と周期の異なる他
の振動が加わる可能性もあり、その場合の構造物の挙動
が問題となる。しかし、上記従来の振動試験装置では、
単一周期かつ単一位相の振動しか付加できず、位相差の
ある複数の振動や周期の異なる複数の振動を与える振動
試験を行うことができない、という問題があった。

【０００４】本発明は上記の問題を解決するためになさ
れたものであり、本発明の解決しようとする課題は、位
相差のある複数の振動や周期の異なる複数の振動を与え
る振動試験を行うことができる振動試験装置を提供する
ことにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１に記載した発明は、定置された第１固定部
（１１）と、上面が開放された箱状に形成されるととも
に前記第１固定部（１１）に第１バネ（１５）を介して
支持された第１振動部（１２）と、前記第１振動部（１
２）に水平方向のうちのｘ軸方向の振動を付与する第１
水平加振機（１３）と、前記第１振動部（１２）に水平
方向のうちのｙ軸方向の振軌を付与する第１水平加振機
と、前記第１振動部（１２）に垂直方向のｚ軸方向の振
動を付与する第１垂直加振機（１４）を有する第１の振
動台（１）と、前記第１の振動台（１）の内部に設置さ
れた第２固定部（２１）と、前記第２固定部（２１）に
第２バネ（２５）を介して支持された第２振動部（２
２）と、前記第２振動部（２２）に水平方向のうちのｘ
軸方向の振動を付与する第２水平加振機（２３）と、前
記第２振動部（２２）に水平方向のうちのｙ軸方向の振
動を付与する第２水平加振機と、前記第２振動部（２
２）に垂直方向のｚ軸方向の振動を付与する第２垂直加
振機（２４）を有し、前記第１の振動台（１）の内部に
着脱具（２６）により取り付けられる第２の振動台
（２）を備え、前記供試体（Ｔ）の一部が前記第１振動
部（１２）に載置されるとともに前記供試体（Ｔ）の他
の部分が前記第２振動部（２２）に載置されるように
し、前記第１の振動台（１）と前記第２の振動台（２）
を同時に駆動することを特徴とする。

【０００６】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の振動試験装置において、前記第２の振動台（２）は
２以上設置されることを特徴とする。

【０００７】また、請求項３に記載した発明は、請求項
１又は請求項２記載の振動試験装置において、前記第１
の振動の周期と前記第２の振動の周期とを異ならせたこ
とを特徴とする。

【０００８】また、請求項４に記載した発明は、請求項
１ないし請求項３のいずれか１項に記載の振動試験装置
において、前記第１の振動の位相と前記第２の振動の位
相とを異ならせたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の一
実施形態である振動試験装置の構成を示したものであ
る。図に示すように、この振動試験装置１００は、第１
の振動台１と、第２の振動台２と、解析部３と、制御部
４と、表示部５と、入力部６を備えて構成されている。

【００１０】第１の振動台１は、建物内の床等に定置さ
れた第１固定部１１と、第１固定部１１に第１バネ１５
を介して支持された第１振動部１２と、第１振動部１２
に水平方向（ｘ軸方向）の振動を付与する第１水平加振
機１３と、第１振動部１２に垂直方向（ｚ軸方向）の振
動を付与する第１垂直加振機１４を有している。さら
に、第１の振動台１は、第１振動部１２に水平方向（ｙ
軸方向）の振動を付与する図示しない第１水平加振機を
有している。

【００１１】上記の第１振動部１２は、上面が開放され
た箱状に形成されている。各第１水平、垂直加振機１
３，１４等は、偏心した円盤を電動モータや油圧モータ
等により回転させたり、電磁石に振動波形を有する電流
を入力したり、油圧シリンダに電気・油圧サーボバルブ
で油圧を供給して油圧アタチュエータを構成したり、あ
るいは特殊カムやタランク等の機構により、振動を発生
させ、第１振動部１２に伝達する。

【００１２】第２の振動台２は、箱状の第１の振動台１
の内部に設置された第２固定部２１と、第２固定部２１
に第２バネ２５を介して支持された第２振動部２２と、
第２振動部２２に水平方向（ｘ軸方向）の振動を付与す
る第２水平加振機２３と、第２振動部２２に垂直方向
（ｚ軸方向）の振動を付与する第２垂直加振機２４を有
している。さらに、第２の振動台２は、第２振動部２２
に水平方向（ｙ軸方向）の振動を付与する図示しない第
２水平加振機を有している。第２の振動台２は、第１の
振動台１の内部に、ボルト等の着脱具２６により取り付
けられ、その反力を第１の振動台１にとっている。

【００１３】上記の第１の振動台１と第２の振動台２に
は、支承Ｓ１，地盤模型Ｇ，Ｓ２を介して、供試体Ｔの
一部が第１振動部１２に載置されるとともに供試体Ｔの
他の部分が第２振動部２２に載置されるようにして載置
され、供試体Ｔには、供試体Ｔの振動を検出する振動セ
ンサ３１が取り付けられている。解析部３は、この振動
センサ３１と、増幅器３２と、Ａ／Ｄコンバータ３３
と、ＦＦＴアナライザ３４を有している。

【００１４】増幅器３２は、振動センサ３１からの出力
を増幅し、Ａ／Ｄコンバータ３３に出力する。Ａ／Ｄコ
ンバータ３３は、増幅器３２のアナログ出力をディジタ
ルデータに変換し、ＦＦＴアナライザ３４に出力する。
ＦＦＴアナライザ３４は、Ａ／Ｄコンバータ３３からの
ディジタルデータを高速フーリエ変換して振動のスペク
トル解析を行い、その結果得られた振動のパワースペク
トル等を制御部４に出力する。

【００１５】制御部４は、コンピュータ等により構成さ
れ、入力部６からの外部指令や振動データ、内蔵する記
憶装置（図示せず）に記憶された計算プログラム等に基
づき、各水平、垂直加振機１３，１４，２３，２４等を
駆動する。また、ＦＦＴアナライザ３４からの振動解析
結果を受け取り、データを処理し、その結果を表示部５
に出力する。表示部６は、制御部４からのデータにより
振動解析結果を画像表示する。

【００１６】次に、この振動試験装置１００によって行
う試験について説明する。まず、第１の振動台１と第２
の振動台２を同時に駆動する。この場合、第２の振動台
２の振動の位相を、第１の振動台１の振動の位相と異な
らせ、位相差を発生させる。このようにすれば、港湾地
域に敷設されたパイプライン等の「ライフライン」構造
物や、海底沈埋トンネル等の長大構造物の模型を用い
て、その耐震安全性、特に接合部分の地震時の安定性等
を検証することが可能となる。

【００１７】また、第１の振動台１と第２の振動台２を
同時に駆動し、第２の振動台２の振動周期を、第１の振
動台１の振動周期と異ならせるようにすれば、例えば、
地震時に加わる周期１〜２０Ｈｚの地震動に加えて、１
０００Ｈｚ程度のロケットエンジン振動が重畳すると考
えられる「スペースポート（宇宙船発着場）」地上基地
の発射施設の模型の振動特性を検証することができ、実
際の構造物の設計データを得ることができる。

【００１８】さらに、宇宙空間におけるスペースポート
の構造物は、高強度かつ軽量な材料で形成された骨組構
造や膜構造等が採用されると考えられるが、これらの構
造物の固有周波数はかなり高くなると予想され、発着す
る宇宙船のロケットエンジンの振動も高い周波数となる
と考えられるので、これらの振動が重畳する場合の複合
振動状態はかなり複雑なものとなる、と予想される。上
記の振動試験装置１００によれば、このような場合に
も、第１の振動台１と第２の振動台２にそれぞれモデル
となる振動を付与すれば、容易に複台振動状態の振動特
性を検証することができる。

【００１９】あるいは、第１の振動台１と第２の振動台
２を同時に駆動し、第１の振動台１の振動周期を長周期
とし、第２の振動台２の振動周期を短周期とするような
模型試験も可能である。

【００２０】また、現在の強震計は、記録の時間間隔が
１／１００秒であるため、振動のスペクトル解析を行う
場合には、５０Ｈｚまでの周波数の振動を解析の対象と
している。したがって、現在の振動試験装置による試験
では、５０Ｈｚ以上の高い周波数領域の強震時の挙動を
検出できない。従来の港湾構造物は、その固有周波数が
比較的低かったため、これまで５０Ｈｚ以上の周波数領
域については、特に考慮されてはいなかった。しかし、
今後、新しい形式の港湾構造物が登場してくると考えら
れ、この場合には５０Ｈｚ以上の高い周波数の振動応答
特性を考慮する必要がでてくると考えられる。この場
合、本実施形態の振動試験装置１００によれば、この周
波数領域での構造物の振動特性についても、効果的な検
証が行えると考えられる。

【００２１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００２２】例えば、上記実施形態においては、第１の
振動台内に収納される第２の振動台の個数が１個の場合
を例に挙げて説明したが、本発明はこれには限定され
ず、第２の振動台は２以上であってもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
位相差のある複数の振動や周期の異なる複数の振動を与
える振動試験を行うことができ、長大構造物や新形式構
造物の地震に対する挙動の検証を容易に行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態である振動試験装置の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１第１の振動台２第２の振動台３解析部４制御部５表示部６入力部１１第１固定部１２第１振動部１３第１水平加振機１４第１垂直加振機１５第１バネ２１第２固定部２２第２振動部２３第２水平加振機２４第２垂直加振機２５第２バネ２６着脱具３１振動センサ３２増幅器３３Ａ／Ｄコンバータ３４ＦＦＴアナライザ１００振動試験装置Ｇ地盤模型Ｓ１，Ｓ２支承Ｔ供試体

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】定置された第１固定部（１１）と、上面
が開放された箱状に形成されるとともに前記第１固定部
（１１）に第１バネ（１５）を介して支持された第１振
動部（１２）と、前記第１振動部（１２）に水平方向の
うちのｘ軸方向の振動を付与する第１水平加振橋（１
３）と、前記第１振動部（１２）に水平方向のうちのｙ
軸方向の振動を付与する第１水平加振機と、前記第１振
動部（１２）に垂直方向のｚ軸方向の振動を付与する第
１垂直加振機（１４）を有する第１の振動台（１）と、前記第１の振動台（１）の内部に設置された第２固定部
（２１）と、前記第２固定部（２１）に第２バネ（２
５）を介して支持された第２振動部（２２）と、前記第
２振動部（２２）に水平方向のうちのｘ軸方向の振動を
付与する第２水平加振機（２３）と、前記第２振動部
（２２）に水平方向のうちのｙ軸方向の振動を付与する
第２水平加振橋と、前記第２振動部（２２）に垂直方向
のｚ軸方向の振動を付与する第２垂直加振機（２４）を
有し、前記第１の振動台（１）の内部に着脱具（２６）
により取り付けられる第２の振動台（２）を備え、前記供試体（Ｔ）の一部が前記第１振動部（１２）に載
置されるとともに前記供試体（Ｔ）の他の部分が前記第
２振動部（２２）に載置されるようにし、前記第１の振
動台（１）と前記第２の振動台（２）を同時に駆動する
ことを特徴とする振動試験装置。
【請求項２】請求項１記載の振動試験装置において、
前記第２の振動台（２）は２以上設置されることを特徴
とする振動試験装置。
【請求項３】請求項１又は請求項２記載の振動試験装
置において、前記第１の振動の周期と前記第２の振動の
周期とを異ならせたことを特徴とする振動試験装置。
【請求項４】請求項１ないし請求項３のいずれか１項
に記載の振動試験装置において、前記第１の振動の位相
と前記第２の振動の位相とを異ならせたことを特徴とす
る振動試験装置。