JP2888764B2 - Damping device for cable-stayed bridge during construction and control method therefor - Google Patents

Damping device for cable-stayed bridge during construction and control method therefor

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JP2888764B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は架設中の斜張橋の主桁
の振動を低減する制振装置とその制御方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vibration damping device for reducing vibration of a main girder of a cable-stayed bridge being erected and a control method thereof.

【0002】[0002]

【従来技術及び発明が解決しようとする課題】斜張橋は
施工開始時から常に風による振動に直面する状態に置か
れ、隣接する主塔間の主桁が連結される以前には図5に
示すような、主塔に関して対称な振動性状を示すことか
ら、作業環境の維持上、施工中の振動低減が課題にな
る。特に主桁と主塔の施工を同時に進行させる方法では
進行に伴って主桁の主塔からの張り出し長さと主塔の高
さが大きくなり、次第に主桁端部における振幅が増大す
ると共に、振動数が低下するためこの主桁端部における
振動が問題になる。この主桁端部の振動数はPC斜張橋
の場合、0.3Hz 以下と非常に低いため、振動は主桁端部
で作業中の作業員に船酔いを起こさせ、作業に支障を来
す結果になる。
2. Description of the Prior Art A cable-stayed bridge is always placed in a state of being subjected to wind-induced vibration from the start of construction, and before a main girder between adjacent main towers is connected, as shown in FIG. As shown in the figure, the vibration characteristics are symmetrical with respect to the main tower. Therefore, it is an issue to reduce the vibration during construction in order to maintain the working environment. In particular, in the method in which the construction of the main girder and the main tower proceed at the same time, the extension length of the main girder from the main tower and the height of the main tower increase with the progress, the amplitude at the end of the main girder gradually increases, and the vibration The vibration at the end of the main girder becomes a problem because the number is reduced. The vibration frequency at the end of the main girder is very low at 0.3Hz or less in the case of the PC cable-stayed bridge, so the vibration may cause motion sickness to the worker working at the end of the main girder and hinder the work. Results.

【0003】また台風等の強風時には主桁の鉛直変位が
過大になるため主桁に許容応力を超える応力を作用させ
る恐れがある。
In a strong wind such as a typhoon, the vertical displacement of the main girder becomes excessively large, so that a stress exceeding the allowable stress may act on the main girder.

【0004】図12に従来使用されている振動低減装置を
示す。これは先端に重錘が接続した梁をバネと減衰装置
で片持ち支持した動吸振器であり、重錘の慣性によって
梁を支点回りに振動させ、その運動エネルギによって主
桁の振動を吸収するものであるが、バネによって梁を片
持ち梁式に支持することから、バネの規模と重錘重量の
バランスから重錘の重量を大きくすることができず、消
費エネルギ量に限界があるため、適用対象が鋼製斜張橋
のように斜張橋の中でも比較的主桁の重量が小さい橋に
限られ、PC橋のように主桁の重量が大きい橋には向か
ない。
FIG. 12 shows a conventional vibration reducing device. This is a dynamic vibration absorber in which the beam with the weight connected to the tip is cantilevered by the spring and the damping device. The beam vibrates around the fulcrum by the inertia of the weight and the kinetic energy absorbs the vibration of the main girder. However, since the beam is supported in a cantilever manner by the spring, the weight of the weight cannot be increased due to the balance between the size of the spring and the weight of the weight, and the amount of energy consumption is limited. The applicable object is limited to a bridge having a relatively small main girder, such as a steel cable-stayed bridge, and is not suitable for a bridge having a large main girder such as a PC bridge.

【0005】また鋼製斜張橋と比較するとPC斜張橋の
架設時の固有振動数は0.3Hz と低いため、下記のように
バネを使用するパッシプタイプの動吸振器では重錘を支
持したときのバネの変位が3m以上になり、実現が難し
い。更にこのような動吸振器は施工の進行と共に主桁の
長さが大きくなり、橋の固有振動数が変化する場合には
その都度手動で特性を調整しなければならない。
Since the natural frequency of a PC cable-stayed bridge is as low as 0.3 Hz as compared with a steel cable-stayed bridge, a passive type dynamic vibration absorber using a spring as shown below is required to support a weight. The displacement of the spring becomes 3 m or more, which is difficult to realize. Further, the length of the main girder increases as the construction progresses, and the characteristics must be manually adjusted each time the natural frequency of the bridge changes.

【0006】特開昭60-60344号や特開平6-147257号には
アクチュエータを用いて重錘を上下に振動させ、構造物
の上下振動を減衰させる制振装置が示されている。特開
平6-147257号は特開昭60-60344号と同じくアクチュエー
タによる重錘の強制的な振動を利用して制振を行い、ア
クチュエータが故障した際に動吸振器として機能するも
のであるが、特開昭60-60344号中に説明されているよう
にコイルスプリングの振動数はその静的撓みの発生によ
り1Hzが限界であることから、それより小さい範囲内で
振動数を設定することは実質的に不可能である。すなわ
ち特開平6-147257号ではアクチュエータに代わり、コイ
ルスプリングに重錘の全荷重を負担させたときに橋が1
Hz以下の振動数で振動すれば、コイルスプリングによっ
て振動を減衰することはできないことになる。
Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 60-60344 and 6-147257 disclose a vibration damping device that vibrates a weight vertically using an actuator to attenuate vertical vibration of a structure. Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 6-147257 discloses a method of performing vibration suppression using forced vibration of a weight by an actuator as in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-60344, and functions as a dynamic vibration absorber when the actuator fails. As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-60344, the frequency of the coil spring is limited to 1 Hz due to the occurrence of its static deflection, so it is not possible to set the frequency within a range smaller than 1 Hz. It is virtually impossible. In other words, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-147257, when the full load of the weight is
If it vibrates at a frequency below Hz, the vibration cannot be attenuated by the coil spring.

【0007】1Hz以下の振動数を対象とするコイルスプ
リングの製作が現実に不可能である以上、これまでコイ
ルスプリングを用いてPC斜張橋の上下振動を減衰させ
る制振装置が実用化に至った例はない。またコイルスプ
リングで重錘を支持する場合の重錘の振動数は特定の値
に限定されるため上記の動吸振器と同様、主桁の施工の
進行と共に橋の固有振動数が変化する場合には対応でき
ない。
Since it is actually impossible to manufacture a coil spring for a frequency of 1 Hz or less, a vibration damping device for attenuating the vertical vibration of a cable stayed bridge using a coil spring has been put to practical use. There is no example. When the weight of the bridge is supported by the coil spring, the frequency of the weight is limited to a specific value. Cannot respond.

【0008】この発明は上記背景を踏まえてなされたも
ので、重量が大きく、固有振動数の小さいPC斜張橋に
対しても主桁の振動低減に有効な制振装置を提案するも
のである。
The present invention has been made in view of the above background, and proposes a vibration damping device effective for reducing vibration of a main girder even for a PC cable-stayed bridge having a large weight and a small natural frequency. .

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明では鉛直方向に移
動自在な重錘をアクチュエータによって単純に支持した
状態で重錘を能動的に加振し、そのときの反力を主桁の
先端に加えて主桁の変位を抑制することにより重量が大
きい主桁の振動低減の効率を上げると共に、アクチュエ
ータ内に重錘の荷重の一部を負担するガスバネを内蔵さ
せることによりコイルスプリングを用いた、特開平6-14
7257号等のパッシブタイプの制振装置においてコイルス
プリングが重錘を支持するときに直面する静的撓みの問
題を解消する。
According to the present invention, the weight is actively vibrated while the weight movable in the vertical direction is simply supported by the actuator, and the reaction force at that time is applied to the tip of the main girder. In addition, the displacement of the main girder is suppressed to increase the efficiency of vibration reduction of the heavier main girder, and a coil spring is used by incorporating a gas spring that bears a part of the load of the weight in the actuator. JP 6-14
Eliminates the problem of static bending encountered when a coil spring supports a weight in a passive type vibration damping device such as 7257.

【0010】重錘は主桁に固定されるフレーム内に鉛直
に立設されるガイドポストに鉛直方向に往復動自在に保
持され、アクチュエータは重錘を支持しながらこれを鉛
直方向に加振する。
The weight is held vertically reciprocally by a guide post vertically provided in a frame fixed to the main girder, and the actuator vibrates the weight in the vertical direction while supporting the weight. .

【0011】重錘とアクチュエータからなる制振装置は
架設中の斜張橋の主桁の先端に設置され、アクチュエー
タは主桁先端の鉛直変位の発生時に、重錘を主桁の変位
の向きに加振し、それと逆向きの反力を主桁に与えるこ
とにより変位を抑制し、主桁の振動を低減する。
A vibration damping device comprising a weight and an actuator is installed at the tip of the main girder of the cable-stayed bridge being erected, and the actuator moves the weight in the direction of displacement of the main girder when a vertical displacement of the tip of the main girder occurs. By applying vibration and applying a reaction force in the opposite direction to the main girder, displacement is suppressed and vibration of the main girder is reduced.

【0012】アクチュエータに内蔵されたガスバネは重
錘の重量の一部を負担し、0.1 〜0.3Hz の範囲内の振動
数でアクチュエータが振動しながらガスバネが重錘を支
持する場合にも機構的に撓みの問題は生じない。アクチ
ュエータが重錘の全重量を負担しない結果、重錘の重量
を大きくできることから、低振動数で重錘を鉛直方向に
加振することができることになり、アクチュエータは重
量が大きく、固有振動数の低いPC斜張橋に対しても振
動低減の効果を発揮する。
The gas spring built into the actuator bears part of the weight of the weight, and is mechanically structured even when the gas spring supports the weight while the actuator vibrates at a frequency within the range of 0.1 to 0.3 Hz. No deflection problem occurs. Since the actuator does not bear the entire weight of the weight, the weight of the weight can be increased, so that the weight can be vibrated in the vertical direction at a low frequency. It has the effect of reducing vibration even for low-PC cable-stayed bridges.

【0013】強風時の、主桁の過大な鉛直変位発生に対
しては、重錘の変位が予め設定した許容変位に達したと
きにガイドポストに設置されたリミットスイッチを作動
させ、アクチュエータにより重錘を平常時の位置に戻し
た後、自動的に運転を再開することによりアクチュエー
タのシリンダを保護する。更に万一の暴走等により重錘
が許容変位を越えてしまったときにはフレームの、平常
時の重錘の位置から許容変位だけ離れた位置に重錘とフ
レームの衝突を回避するダンパを設置することにより対
処し、主桁に過大な力が加わる事態を回避する。
To prevent excessive vertical displacement of the main girder in a strong wind, when the displacement of the weight reaches a predetermined allowable displacement, a limit switch installed on the guide post is operated, and the weight is moved by the actuator. After returning the weight to the normal position, the cylinder of the actuator is protected by automatically restarting the operation. If the weight exceeds the allowable displacement due to runaway, etc., install a damper at the frame at a position away from the normal weight position by the allowable displacement to avoid collision between the weight and the frame. To avoid excessive force on the main girder.

【0014】制振装置の制御は、主桁の速度及び重錘の
変位と速度を測定し、これらをコントローラへフィード
バックし、コントローラで最適制御則に基づき、予め設
定されたフィードバックゲインを用いてフィードバック
信号からアクチュエータへの指令信号を決定し、この指
令信号に基づいて重錘の駆動を制御する、という要領で
行われるが、特に制御則としてロバスト制御を用いるこ
とにより施工の進行に伴い、橋全体の固有振動数等のパ
ラメータが変化しても常に最適な制振効果が得られる。
The control of the vibration damping device is performed by measuring the speed of the main girder and the displacement and speed of the weight, feeding them back to the controller, and using the feedback gain set in advance by the controller based on the optimal control law. A command signal to the actuator is determined from the signal, and the driving of the weight is controlled based on the command signal.In particular, robust control is used as a control law, and as the construction progresses, Even if the parameters such as the natural frequency change, the optimum vibration damping effect can always be obtained.

【0015】[0015]

【実施例】請求項1記載発明の制振装置1は図1〜図3
に示すように主桁7に固定されるフレーム2と、フレー
ム2内に鉛直に立設されるガイドポスト10に鉛直方向に
往復動自在に支持される重錘3と、これを加振する、ガ
スバネ12を内蔵したアクチュエータ4からなり、架設中
の斜張橋の主桁7の先端に設置され、その振動を低減す
るものである。
1 to 3 show a vibration damping device 1 according to a first embodiment of the present invention.
As shown in the figure, a frame 2 fixed to the main girder 7, a weight 3 supported vertically reciprocally by a guide post 10 erected vertically in the frame 2, and vibrates the weight 3 It consists of an actuator 4 with a built-in gas spring 12 and is installed at the tip of the main girder 7 of the cable stayed bridge being erected to reduce its vibration.

【0016】フレーム2は縦枠21と横枠22から箱形に組
み立てられ、ガイドポスト10は横枠22,22間に立設され
る。重錘3はガイドローラ31によってガイドポスト10に
沿って鉛直方向に抵抗なく移動自在にフレーム2に収納
され、保持される。アクチュエータ4は図3に示すよう
にフレーム2の平面上の中心に設置され、重錘3を支持
する。
The frame 2 is assembled in a box shape from a vertical frame 21 and a horizontal frame 22, and the guide post 10 is erected between the horizontal frames 22,22. The weight 3 is housed and held in the frame 2 by the guide roller 31 so as to be freely movable in the vertical direction along the guide post 10 without any resistance. The actuator 4 is installed at the center on the plane of the frame 2 as shown in FIG.

【0017】フレーム2はある一定の施工区間における
作業中、アンカーボルトによって主桁7に固定される
が、施工区間の移行と共に移動する必要があるためフレ
ーム2の下端には車輪5が接続される。
The frame 2 is fixed to the main girder 7 by anchor bolts during work in a certain construction section, but the wheel 5 is connected to the lower end of the frame 2 because it needs to move with the transition of the construction section. .

【0018】重錘3の重量は主桁7と主塔8の重量を含
む建設中の橋の重量に応じて決まるが、主桁7がコンク
リート製の場合には数トン〜10数トンになり、この重量
の重錘3をアクチュエータ4が単独で支持しながら上下
に加振するとすれば、アクチュエータ4の負担が過大に
なることから、本発明ではアクチュエータ4内に重錘3
の重量の一部を負担するガスバネ12を内蔵することによ
りアクチュエータ4の負担を軽減している。ガスバネ12
は重錘3の重量の数10%を負担する。
The weight of the weight 3 is determined according to the weight of the bridge under construction including the weight of the main girder 7 and the main tower 8, and when the main girder 7 is made of concrete, it is several tons to several tens tons. If the weight 4 is vibrated up and down while the weight 4 is independently supported by the actuator 4, the load on the actuator 4 becomes excessive.
The load on the actuator 4 is reduced by incorporating the gas spring 12 which bears a part of the weight of the actuator 4. Gas spring 12
Bears several tens of percent of the weight of the weight 3.

【0019】アクチュエータ4のシリンダ42は図6に示
すようにピストン40の両側に供給される圧力油の油圧室
43,43とは別に隔壁44で仕切られた、油48が充満した油
圧室45を持ち、この油圧室45には、油圧室45の圧力油が
連絡し、ピストン49を挟んでガス47が充填されたタンク
46が接続し、ガスバネ12はこの油圧室45とタンク46から
構成される。アクチュエータ4の収縮側のピストンロッ
ド41は隔壁44を貫通してガスバネ12の油圧室45内に位置
し、ピストンロッド41が負担する荷重の一部は油圧室45
の油48を通じてタンク46内のガス47が負担する。
As shown in FIG. 6, a cylinder 42 of the actuator 4 has a hydraulic chamber for pressure oil supplied to both sides of the piston 40.
Separately from 43, 43, there is a hydraulic chamber 45 filled with oil 48, which is partitioned by a partition wall 44. The hydraulic chamber 45 communicates with the pressure oil in the hydraulic chamber 45, and is filled with gas 47 across a piston 49. Tank
The gas spring 12 is composed of the hydraulic chamber 45 and the tank 46. The piston rod 41 on the contraction side of the actuator 4 penetrates the partition wall 44 and is located in the hydraulic chamber 45 of the gas spring 12, and a part of the load borne by the piston rod 41 is
The gas 47 in the tank 46 bears through the oil 48.

【0020】油圧室43,43には各ポートに接続する切換
え弁を経て、ピストンロッド41を駆動する油圧ユニット
が接続し、ピストンロッド41は切換え弁により両油圧室
43,43に交互に圧力油が供給されることにより昇降す
る。
A hydraulic unit for driving a piston rod 41 is connected to the hydraulic chambers 43 via switching valves connected to respective ports, and the piston rod 41 is connected to both hydraulic chambers by the switching valves.
As the pressure oil is supplied alternately to 43, 43, it moves up and down.

【0021】前記の0.3Hz 以下の低周波で、振幅の大き
い振動を低減するには重錘3のストロークを主桁7の振
幅に応じて大きくする必要があるが、この必要ストロー
クはガイドポスト10の長さを設定することにより確保さ
れる。この必要ストロークを超える移動が強風時の他、
暴走等により生じた場合のフレーム2への衝突は、ガイ
ドポスト10にリミットスイッチ11を設置し、重錘3が予
め設定された許容変位に達したときにアクチュエータ4
により重錘3を平常時の位置に戻した後、自動的に運転
を再開することにより、更に平常時の重錘3の位置から
必要ストローク(許容変位)の距離だけ離れた位置にオ
イルバッファ等のダンパ6を設置することにより回避さ
れる。図1中、鎖線は重錘3の最大変位時の位置を示
す。フレーム2にリミットスイッチ11を設置した制振装
置1は請求項2記載発明に、リミットスイッチ11に加え
てダンパ6を設置した制振装置1は請求項3記載発明に
それぞれ該当する。
In order to reduce the vibration having a large amplitude at the low frequency of 0.3 Hz or less, it is necessary to increase the stroke of the weight 3 in accordance with the amplitude of the main girder 7. Is ensured by setting the length of Movement exceeding this required stroke is not only in strong winds,
When a collision with the frame 2 occurs due to runaway or the like, a limit switch 11 is provided on the guide post 10, and when the weight 3 reaches a preset allowable displacement, the actuator 4
After the weight 3 is returned to the normal position, the operation is automatically resumed, so that the oil buffer and the like are further separated from the position of the weight 3 by the required stroke (allowable displacement). This can be avoided by installing the damper 6. In FIG. 1, the chain line indicates the position of the weight 3 at the time of the maximum displacement. The vibration damping device 1 provided with the limit switch 11 on the frame 2 corresponds to the invention described in claim 2, and the vibration damping device 1 provided with the damper 6 in addition to the limit switch 11 corresponds to the invention described in claim 3.

【0022】アクチュエータ4は主桁7先端の変位の発
生時に重錘3を変位の向きに加振し、主桁7に変位と逆
向きの反力を加えることにより変位を抑制し、振動を低
減する。図5に示すように主桁7が主塔8と共に変位を
生じたとき、主桁7は水平に対して傾斜するため厳密に
は重錘3の加振の方向は鉛直ではないが、実質的に鉛直
に含まれる。
The actuator 4 vibrates the weight 3 in the direction of displacement when the tip of the main girder 7 is displaced, and suppresses the displacement by applying a reaction force to the main girder 7 in a direction opposite to the displacement, thereby reducing vibration. I do. As shown in FIG. 5, when the main girder 7 is displaced together with the main tower 8, the main girder 7 is inclined with respect to the horizontal, so that the vibration direction of the weight 3 is not strictly vertical, but it is substantially Included vertically.

【0023】ここで、制振装置1の具体的な設計要領を
説明する。
Here, a specific design procedure of the vibration damping device 1 will be described.

【0024】主塔8からの最大張り出し長さが例えば13
0mになる主桁7の、85%の張り出し時(施工中)には風
速20m/sの風により主桁7先端が±20cmの振幅で振動す
ることが予測されることから、主桁7の先端に生ずる振
幅20cmまでの振動を1/3に低減することを制振の目標に
する。そのときの橋全体の固有振動数は固有値解析の結
果から0.155Hz になると予想されることから、制振装置
1の設計に当たり、この固有振動数を用いた1自由度モ
デルの解析結果から制振装置1のアクチュエータ4に必
要な制振力を決定する。
The maximum overhang length from the main tower 8 is, for example, 13
When the main girder 7 becomes 0 m, it is predicted that the tip of the main girder 7 will vibrate with an amplitude of ± 20 cm due to the wind of 20 m / s at the time of 85% overhang (during construction). The goal of vibration suppression is to reduce the vibration of the tip up to an amplitude of 20 cm to 1/3. Since the natural frequency of the entire bridge at that time is expected to be 0.155 Hz based on the result of eigenvalue analysis, the damping device 1 was designed. The required damping force of the actuator 4 of the device 1 is determined.

【0025】モデルの解析の結果から得られた、制振装
置1の最大制振力と主桁振幅の低減率の関係を図7に示
すが、この結果から低減率を1/3(約33%)にするには
約3600Nの制振力を発生させればよいことが分かる。設
置重量の制約から重錘3の重量を11tとした場合、制振
装置1の最大制振力Fは系の固有振動数f0と重錘3重量
d と重錘3の最大ストロークl0の関係式{Md (2π
f0)2l0=F}から3561Nとなり、この値を用いて主桁の
振幅が20cmとなる正弦波を前記モデルに入力した場合の
解析結果を図8に示す。この結果から、主桁7先端に発
生する振幅20cmの振動を、制振装置1の設置によって約
1/3に低減できていることが分かる。
FIG. 7 shows the relationship between the maximum damping force of the vibration damping device 1 and the reduction rate of the amplitude of the main girder obtained from the result of the analysis of the model. %), It is sufficient to generate a vibration damping force of about 3600 N. If the installation weight constraints were the weight of the weight 3 and 11t, the maximum damping force F of the vibration damping device 1 is maximum stroke l 0 of the natural frequency f 0 and the weight 3 weight M d and weight 3 systems {M d (2π
FIG. 8 shows an analysis result when a sine wave having an amplitude of the main digit of 20 cm is input to the model using this value and f 0 ) 2 l 0 = F}. From this result, the vibration having an amplitude of 20 cm generated at the tip of the main girder 7 was reduced by the installation of
It can be seen that it has been reduced to 1/3.

【0026】アクチュエータ4の駆動はまず、主桁7先
端の鉛直方向速度が一定値を超えたときのトリガの解除
によって開始される。その後は図4に示すように主桁7
の速度、重錘3の変位,速度を測定し、これらの値をコ
ントローラへフィードバックする。
The driving of the actuator 4 is first started by releasing the trigger when the vertical speed at the tip of the main girder 7 exceeds a certain value. Thereafter, as shown in FIG.
, And the displacement and speed of the weight 3 are measured, and these values are fed back to the controller.

【0027】コントローラでは最適制御則に基づき、予
め設定されたフィードバックゲインを用いてフィードバ
ック信号からアクチュエータ4への指令信号を決定し、
この指令信号に基づいて重錘3が駆動される。最適制御
則を用いることで効果的に主桁7の変位及び速度を低減
すると同時に、アクチュエータ4の出力を小さく抑える
ことが可能となる。
The controller determines a command signal to the actuator 4 from the feedback signal using a preset feedback gain based on the optimal control law.
The weight 3 is driven based on this command signal. By using the optimal control law, the displacement and speed of the main girder 7 can be effectively reduced, and at the same time, the output of the actuator 4 can be reduced.

【0028】但し、主桁7の架設時には施工の進行に伴
い、建設途中の橋全体の固有振動数や有効質量等のパラ
メータが変化するため、設計時に用いたモデルに対する
誤差が生じて制振効果が低下する恐れがある。そこで、
モデルのパラメータがある程度変化しても制御性能が変
化しないロバスト制御を用いれば施工の進行に伴うパラ
メータの変化にも対応できる。ロバスト制御としてはH
∞制御等の適用が可能である。
However, when the main girder 7 is erected, parameters such as the natural frequency and the effective mass of the entire bridge under construction change with the progress of the construction. May decrease. Therefore,
If robust control is used in which the control performance does not change even if the parameters of the model change to some extent, it is possible to cope with changes in parameters accompanying the progress of construction. H for robust control
∞ Control and other applications are possible.

【0029】図9と図10は主桁7先端の振幅が20cm以内
の場合と、20cmを超える場合の制振装置1の運転方法を
示すが、主桁7先端の振幅が20cmを超え、それに伴って
重錘3の変位が35cmを超える事態になる場合には以下の
制振運転によって重錘3の変位が35cm以内に抑えられ、
安全運転が実施される。
FIGS. 9 and 10 show the operation method of the vibration damping device 1 when the amplitude of the tip of the main girder 7 is within 20 cm and when it exceeds 20 cm. When the displacement of the weight 3 exceeds 35 cm, the displacement of the weight 3 is suppressed to within 35 cm by the following vibration control operation.
Safe driving is implemented.

【0030】図11はその制振運転のフローチャートを示
す。図11中、制振制動とはサーボバルブを中立位置に戻
してアクチュエータ4への油の供給を停止し、ガスバネ
12の復元力により重錘3を中立位置に戻すことを言い、
重錘3の変位が35cmを超えたときに実施される。バルブ
制動とはストップバルブによりアクチュエータ4のシリ
ンダ42の両ポートに圧力を加えることによりピストン40
の移動を拘束し、ピストンロッド41に制動をかけること
を言い、重錘3の変位が40cmを超えたときに実施され
る。またバッファ制動とは重錘3をその上下に設置され
たダンパ6に衝突させることにより重錘3を停止させる
ことを言い、重錘3の変位が45cmを超えたときに実施さ
れる。|重錘変位|は重錘変位の絶対値を示す。
FIG. 11 shows a flowchart of the vibration suppression operation. In FIG. 11, the damping braking means that the supply of the oil to the actuator 4 is stopped by returning the servo valve to the neutral position, and the gas spring
Returning the weight 3 to the neutral position by the restoring force of 12,
This is performed when the displacement of the weight 3 exceeds 35 cm. The valve braking means that the stop valve applies pressure to both ports of the cylinder 42 of the actuator 4 so that the piston 40
Means that the movement of the weight 3 is restrained and the piston rod 41 is braked, and is performed when the displacement of the weight 3 exceeds 40 cm. The buffer braking means stopping the weight 3 by colliding the weight 3 with a damper 6 installed above and below the weight 3, and is performed when the displacement of the weight 3 exceeds 45 cm. | Weight displacement | indicates the absolute value of the weight displacement.

【0031】以上により制振装置1は重錘3の変位の大
きさにより三重の安全運転が実施されることになるが、
万一の事態に当たる、重錘3の変位が50cmを超えた場合
にはリミットスイッチ11の作動によって制御指令が途絶
え、油圧ユニットが停止してアクチュエータ4の運転と
重錘3が停止し、非常停止となる。非常停止後はアクチ
ュエータ4をリセットし、ピストン40の位置を中立に戻
し、重錘3を平常時の位置に戻した後に制振運転を再開
する。
As described above, the vibration damping device 1 performs triple safe driving depending on the magnitude of the displacement of the weight 3,
In case of emergency, if the displacement of the weight 3 exceeds 50 cm, the control command is interrupted by the operation of the limit switch 11, the hydraulic unit stops, the operation of the actuator 4 and the weight 3 stop, and an emergency stop occurs. Becomes After the emergency stop, the actuator 4 is reset, the position of the piston 40 is returned to the neutral position, the weight 3 is returned to the normal position, and the vibration suppression operation is restarted.

【0032】主桁7の先端に設置されるフィードバック
制御用の速度計は低周波振動用で、架設作業中に大きな
衝撃が加わると動作に支障が生ずるため、主桁7の振動
の測定に影響を与えないだけの十分な大きさのバネ定数
を持つ防振ゴムを介して主桁7に固定される。
The speed meter for feedback control installed at the tip of the main girder 7 is for low-frequency vibration. If a large shock is applied during the erection work, the operation of the main girder 7 is hindered. Is fixed to the main girder 7 via an anti-vibration rubber having a spring constant of a sufficient magnitude not to give

【0033】制振装置1は前記の通り、主桁7の先端に
アンカーボルトによって固定されるが、施工の進行に伴
い、ワーゲン9と共に車輪5とウィンチや油圧ジャッキ
等によって先端側へ移動する。制振装置1をワーゲン9
内に設置することができれば独立して移動させる必要が
なく、常に主桁7の先端に配置できる。
As described above, the vibration damping device 1 is fixed to the distal end of the main girder 7 by the anchor bolt, but is moved to the distal end side by the wheels 5 and the winch or the hydraulic jack together with the work 9 as the construction proceeds. Set the vibration damping device 1 to Wagen 9
If it can be installed inside, it does not need to be moved independently and can always be arranged at the tip of the main girder 7.

【0034】[0034]

【発明の効果】この発明は以上の通りであり、鉛直方向
に移動自在な重錘を、ガスバネを内蔵したアクチュエー
タによって単純に支持した状態で重錘を能動的に加振
し、そのときの反力を主桁の先端に加えて主桁の変位を
抑制するものであるため、コイルスプリングを用いたパ
ッシブタイプの制振装置が直面する静的撓みの問題を解
消しながら、重錘の支持能力を高めることができ、重錘
重量の増大に対応できると同時に、重錘を低振動数で加
振することが可能になる。この結果、重量が大きく、固
有振動数の低いPC斜張橋に対しても主桁の振動低減の
効率を上げ、施工中の作業性を向上させることができ
る。
The present invention is as described above. The weight which is movable in the vertical direction is simply vibrated while the weight is simply supported by an actuator having a built-in gas spring. It applies force to the tip of the main girder to suppress the displacement of the main girder, eliminating the static bending problem faced by passive type vibration damping devices using coil springs, while supporting the weight. And the weight can be increased, and the weight can be vibrated at a low frequency. As a result, even for a PC cable-stayed bridge having a large weight and a low natural frequency, the efficiency of vibration reduction of the main girder can be increased, and workability during construction can be improved.

【0035】またフレームにリミットスイッチを設置し
たり、ダンパを設置することにより強風時の、主桁の過
大な鉛直変位発生に対しても対処でき、主桁に大きな力
が加わる事態を回避することができる。
By installing a limit switch or a damper on the frame, it is possible to cope with an excessive vertical displacement of the main girder in a strong wind, and to avoid a situation in which a large force is applied to the main girder. Can be.

【0036】更に制御則としてロバスト制御を用いるこ
とにより架設工事により主桁が長くなり、橋の固有振動
数等のパラメータが変化しても常に最適な制振効果が得
られる。
Further, by using the robust control as a control law, the main girder becomes longer due to the erection work, and an optimum vibration damping effect can always be obtained even if parameters such as the natural frequency of the bridge change.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】制振装置を示した立面図である。FIG. 1 is an elevation view showing a vibration damping device.

【図2】図1の側面図の縦断面図である。FIG. 2 is a longitudinal sectional view of the side view of FIG.

【図3】図1の横断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of FIG.

【図4】制振装置をフィードバック制御する場合のブロ
ック図である。
FIG. 4 is a block diagram when feedback control is performed on the vibration damping device.

【図5】斜張橋の振動性状を示した概要図である。FIG. 5 is a schematic diagram showing vibration characteristics of a cable stayed bridge.

【図6】アクチュエータに内蔵されるガスバネを示した
断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a gas spring incorporated in the actuator.

【図7】アクチュエータの制振力と主桁振幅低減率の関
係を示したグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a relationship between a damping force of an actuator and a main girder amplitude reduction rate.

【図8】制振装置を設置した場合と設置しない場合の主
桁の応答を示したグラフである。
FIG. 8 is a graph showing the response of the main girder when the vibration damping device is installed and when it is not installed.

【図9】主桁先端の振幅が20cm以内の場合の主桁先端と
重錘の振動の様子を示したグラフである。
FIG. 9 is a graph showing a state of vibration of the main girder tip and the weight when the amplitude of the main girder tip is within 20 cm.

【図10】主桁先端の振幅が20cmを超える場合の主桁先
端と重錘の振動の様子を示したグラフである。
FIG. 10 is a graph showing vibrations of the main girder tip and the weight when the amplitude of the main girder tip exceeds 20 cm.

【図11】制振装置を制振運転する場合の要領を示した
フローチャートである。
FIG. 11 is a flowchart illustrating a procedure for performing a vibration control operation of the vibration control device.

【図12】従来の制振装置を示した立面図である。FIG. 12 is an elevation view showing a conventional vibration damping device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……制振装置、2……ガイドフレーム、21……縦枠、
22……横枠、3……重錘、31……ガイドローラ、4……
アクチュエータ、40……ピストン、41……ピストンロッ
ド、42……シリンダ、43……油圧室、44……隔壁、45…
…油圧室、46……タンク、47……ガス、48……油、49…
…ピストン、5……車輪、6……ダンパ、7……主桁、
8……主塔、9……ワーゲン、10……ガイドポスト、11
……リミットスイッチ、12……ガスバネ。
1 ... damping device, 2 ... guide frame, 21 ... vertical frame,
22 ... horizontal frame, 3 ... weight, 31 ... guide roller, 4 ...
Actuator, 40 ... Piston, 41 ... Piston rod, 42 ... Cylinder, 43 ... Hydraulic chamber, 44 ... Partition wall, 45 ...
... Hydraulic chamber, 46 ... Tank, 47 ... Gas, 48 ... Oil, 49 ...
... piston, 5 ... wheels, 6 ... dampers, 7 ... main girder,
8 ... Tower, 9 ... Wagen, 10 ... Guide post, 11
...... Limit switch, 12 ... Gas spring.

フロントページの続き (72)発明者 中野 龍児 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 竹田 哲夫 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 新原 雄二 東京都調布市飛田給2丁目19番1号 鹿 島建設株式会社技術研究所内 (72)発明者 小川 晃 東京都港区浜松町2丁目4番1号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (72)発明者 上妻 文英 東京都港区浜松町2丁目4番1号 世界 貿易センタービル カヤバ工業株式会社 内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) E01D 1/00 Continued on the front page (72) Inventor Ryuji Nakano 2-9-1-1, Tobita-Shi, Chofu-shi, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuo Takeda 2-191-1, Tobita-Shi, Chofu-shi, Tokyo Shika Shima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Yuji Niihara 2-191-1, Tobita-Shi, Chofu-shi, Tokyo Kashima Construction Co., Ltd. (72) Inventor Akira Ogawa 2--4, Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo No. 1 World Trade Center Building Kayaba Kogyo Co., Ltd. (72) Inventor Fumihide Uesuma 2-4-1 Hamamatsucho, Minato-ku, Tokyo World Trade Center Building Kayaba Kogyo Co., Ltd. (58) Field surveyed (Int. Cl. 6) , DB name) E01D 1/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 架設中の斜張橋の主桁の先端に設置さ
れ、その振動を低減する制振装置であり、主桁に固定さ
れるフレームと、フレーム内に鉛直に立設されるガイド
ポストに鉛直方向に往復動自在に保持される重錘と、重
錘を支持しながらこれを鉛直方向に加振し、重錘の荷重
の一部を負担するガスバネが内蔵されたアクチュエータ
からなり、主桁の鉛直変位の発生時に、アクチュエータ
が重錘を主桁の変位の向きに加振し、それと逆向きの反
力を主桁に与えるものである架設中斜張橋用制振装置。
1. A vibration damping device which is installed at the tip of a main girder of a cable-stayed bridge being erected and reduces the vibration thereof, and a frame fixed to the main girder and a guide vertically installed in the frame. The post consists of a weight that is held reciprocally in the vertical direction on the post, and an actuator with a built-in gas spring that supports the weight and vibrates it vertically to bear a part of the load of the weight. When a vertical displacement of the main girder occurs, the actuator vibrates the weight in the direction of displacement of the main girder, and applies a reaction force to the main girder in a direction opposite to the direction, so that the vibration is applied to a cable-stayed bridge during construction.
【請求項2】 重錘が予め設定された許容変位に達した
ときに作動し、アクチュエータにより重錘を平常時の位
置に戻した後、自動的に運転を再開するリミットスイッ
チがフレーム内に設置されている請求項1記載の架設中
斜張橋用制振装置。
2. A limit switch, which operates when the weight reaches a preset allowable displacement and automatically resumes operation after returning the weight to a normal position by an actuator, is installed in the frame. The vibration damping device for a cable-stayed bridge during construction according to claim 1, wherein
【請求項3】 フレームの、平常時の重錘の位置からそ
の許容変位だけ離れた位置に重錘とフレームの衝突を回
避するダンパが設置されている請求項2記載の架設中斜
張橋用制振装置。
3. The cable-stayed bridge according to claim 2, wherein a damper for avoiding collision between the weight and the frame is provided at a position of the frame at a position away from the position of the weight in a normal state by an allowable displacement. Damping device.
【請求項4】 主桁の速度及び重錘の変位と速度を測定
し、これらをコントローラへフィードバックし、コント
ローラで最適制御則に基づき、予め設定されたフィード
バックゲインを用いてフィードバック信号からアクチュ
エータへの指令信号を決定し、この指令信号に基づいて
重錘の駆動を制御し、請求項1記載の制振装置を制御す
る架設中斜張橋用制振装置の制御方法。
4. The speed of the main girder and the displacement and speed of the weight are measured, and these are fed back to the controller. Based on the optimal control law, the controller uses a feedback gain set in advance to convert the feedback signal to the actuator. A method for controlling a vibration damping device for a cable-stayed bridge during erection, the method comprising: determining a command signal; controlling driving of the weight based on the command signal;
【請求項5】 ロバスト制御に基づいて重錘の駆動を制
御する請求項4記載の架設中斜張橋用制振装置の制御方
法。
5. The method for controlling a vibration damping device for a cable-stayed bridge during erection according to claim 4, wherein the driving of the weight is controlled based on the robust control.
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