JP2988882B2 - 構造物の制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、基礎構造部に対す
る構造物の水平方向の振動を制振する構造物の制振装置
に関し、特に、振動を減衰させる油圧ダンパとダンパ受
け部材と塑性変形部材を備え、油圧ダンパが所定ストロ
ーク分作動してから塑性変形部材が塑性変形するように
構成したものに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、基礎構造部に対する構造物の水平
方向の振動を制振する制振装置として、免震ゴム支承、
塑性変形部材、油圧ダンパ等が実用に供されている。免
震ゴム支承は、複数の鋼板とゴム板とを上下に交互に積
層した積層ゴム体を有し、基礎構造部の水平面部と構造
物の水平面部間に配設して、基礎構造部に対して構造物
の死荷重や積載荷重等の鉛直荷重を支持するとともに、
構造物の水平方向の振動を剪断方向（水平方向）への弾
性変形を介して抑制する。

【０００３】塑性変形部材は、前記免震ゴム支承と同様
に、基礎構造部と構造物間に配設され、基礎構造部に対
する構造物の水平方向の振動を、剪断方向（水平方向）
への塑性変形を介して減衰させる。従来、塑性変形部材
としては、低降伏点鋼で構成したものや、複数の孔を形
成した蜂の巣状のプレート部材（ハニカムダンパ）等が
知られているが、構造物の強度等を考慮して、塑性変形
部材の変形荷重を適切な値に設定する必要がある。

【０００４】油圧ダンパは、一般に、内部に油圧が充填
された本体部、本体部内に摺動自在に内嵌されたピスト
ン、ピストンに連結され本体部から突出するロッド部、
本体部内においてピストンにより仕切られた１対の油
室、１対の油室を接続する油路、油路に設けられたオリ
フィス等で構成され、基礎構造部と構造物の、一方に本
体部を連結するとともに他方にロッド部を連結し、基礎
構造部に対する構造物の水平方向の振動を減衰させる。
この油圧ダンパにおいては、小振幅の振動から中振幅の
振動に亙って水平方向の振動を減衰させることができ
る。

【０００５】また、構造物に作用する水平方向の加速度
を検出して振動振幅を求め、その振動振幅に基づいて油
圧ダンパの減衰係数を変化させるアクティブ制御手段を
備え、基礎構造部に対する構造物の水平方向の振動を効
果的に減衰させ得る制振装置も実用化されている。

【０００６】また、従来、前記免震ゴム支承と塑性変形
部材を備えた制振装置や、免震ゴム支承と油圧ダンパを
備えた制振装置は実用に供されている。免震ゴム支承と
塑性変形部材を備えた制振装置においては、塑性変形部
材に小さな荷重で塑性変形し易いものを適用し、免震ゴ
ム支承の弾性変形とともに塑性変形部材を塑性変形さ
せ、基礎構造部に対する構造物の振動を抑制するととも
に減衰させることができる（例えば、鉛プラグ入りの免
震ゴム支承）。免震ゴム支承と油圧ダンパを備えた制振
装置においては、基礎構造部に対する構造物の水平方向
の振動を抑制するとともに減衰させる作用が得られ、ま
た、免震ゴム支承により、構造物と油圧ダンパを初期位
置へ復元させることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、免震ゴム支承
においては、振動の抑制作用はあるが減衰作用が低いた
め、大型の地震が発生して、構造物の水平方向の変位が
大きくなると、免震ゴム支承が破断する虞がある。ま
た、免震性能を高める為には、免震ゴム支承の水平方向
の剛性を低く設定する必要があるが、それにともなって
風荷重等の水平荷重による振動が発生し易くなり、構造
物の使用性を劣化させることがある。

【０００８】塑性変形部材において、塑性変形による減
衰作用を大きくするには、塑性変形部材の剛性を大きく
する必要があるが、それに伴って構造物と基礎構造部と
の結合も剛となるため、基礎構造部から構造物に伝わる
地震力は大きくなり免震性能は低下する。つまり、減衰
作用と免震性能はトレードオフの関係にある。

【０００９】油圧ダンパは、小振幅の振動から中振幅の
振動に亙って減衰させることができる。しかし、既存の
油圧ダンパでは、作動ストローク（約４０〜５０mm）が
短いため、大型地震により発生する大振幅の振動に対し
てはストロークオーバーとなり破損するため制振効果を
期待できない。大ストロークの大型の油圧ダンパを適用
することも不可能ではないが、制振装置のコストが非常
に高価になる。

【００１０】本発明の目的は、小振幅の振動から大振幅
の振動に亙って基礎構造部に対する構造物の水平方向の
振動を制振可能な制振装置を提供すること、油圧ダンパ
の減衰作用を有効活用した制振装置を提供すること、製
作コスト的に有利な制振装置を提供すること、等であ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１の構造物の制振
装置は、基礎構造部に対する構造物の水平方向の振動を
制振する構造物の制振装置において、構造物の水平方向
の振動を減衰させる油圧ダンパと、構造物の水平方向の
振動を塑性変形を介して減衰させる塑性変形部材と、油
圧ダンパの本体部を固定して支持するダンパ受け部材と
を備え、前記ダンパ受け部材を塑性変形部材に連結する
と共に、基礎構造部と構造物の一方に塑性変形部材を固
定し且つ他方に油圧ダンパのロッド部を連結し、前記油
圧ダンパが所定ストローク分作動するまでは、構造物の
振動を油圧ダンパにより制振し、前記油圧ダンパが前記
所定ストローク分作動後は、構造物の振動を構造物から
ダンパ受け部材を介して塑性変形部材に伝達し塑性変形
部材を塑性変形させて制振するように構成したものであ
る。

【００１２】油圧ダンパの本体部を固定して支持するダ
ンパ受け部材を塑性変形部材に連結し、基礎構造部と構
造物の一方に塑性変形部材を固定するとともに他方に油
圧ダンパのロッド部を連結することで、構造物と基礎構
造部とは油圧ダンパとダンパ受け部材と塑性変形部材を
介して連結されている。構造物が基礎構造部に対して水
平方向へ振動した場合、先ず、油圧ダンパが作動して構
造物の水平方向の振動を減衰させる。即ち、油圧ダンパ
が所定ストローク以上作動しない振動においては、塑性
変形部材を塑性変形させないで、油圧ダンパにより、振
動エネルギーを吸収して減衰させることができる。油圧
ダンパが所定ストローク分作動すると、構造物の振動が
構造物からダンパ受け部材を介して塑性変形部材に伝わ
り、塑性変形部材が塑性変形して、振動エネルギーを吸
収し構造物の水平方向の振動を減衰させる。

【００１３】即ち、小振幅の振動から所定ストロークの
振幅まで、構造物と基礎構造部の間の剛性を高めること
なく、油圧ダンパにより効果的に減衰させ、所定ストロ
ーク以上の振動に対しては塑性変形部材の塑性変形を介
して減衰させる。塑性変形部材により連結部の剛性は高
まるが、それは所定ストローク以上の振幅におけるもの
である。振幅により剛性が変わることにより、構造物と
地震力との共振は効果的に防止され構造物に作用する地
震力は小さくなる。従って、この構造物の制振装置にお
いては、小振幅の振動から大振幅の振動に亙って、基礎
構造部に対する構造物の水平方向の振動を制振すること
が可能になる。また、作動ストロークが余り大きくない
既存の油圧ダンパを有効活用できるため、油圧ダンパの
減衰性能を生かした制振装置が得られ、また、製作コス
ト的に非常に有利なものになる。

【００１４】請求項２の構造物の制振装置は、請求項１
の発明において、基礎構造部と構造物の間に、構造物を
鉛直方向に支持するとともに構造物の水平方向の振動を
抑制する免震ゴム支承及び／又はすべり支承を設けたも
のである。即ち、基礎構造部に対する構造物の水平方向
の振動を一層減衰させることが可能になる。また、構造
物の熱膨張や熱収縮に対応できる他、構造物の鉛直方向
の振動も抑制することができる。しかも、免震ゴム支承
を設ける場合には、構造物と油圧ダンパを初期位置へ復
元させる復元作用が得られる。その他請求項１と同様の
作用を奏する。

【００１５】請求項３の構造物の制振装置は、請求項１
又は２の発明において、構造物に作用する水平方向の変
位に関連する物理量を検出する物理量検出手段と、この
物理量検出手段で検出された信号から求めた振動振幅に
基づいて油圧ダンパの減衰係数を変化させるアクティブ
制御手段とを備えたものである。即ち、構造物の振動振
幅に基づいて、油圧ダンパの減衰係数を変化させること
で、油圧ダンパにより構造物の水平方向の振動を効果的
に減衰させることが可能になる。その他請求項１又は２
と同様の作用を奏する。

【００１６】請求項４の構造物の制振装置は、請求項３
の発明において、アクティブ制御手段は、地震以外の振
動で発生するような小さな振動振幅の状態では油圧ダン
パの減衰係数を大きくし、地震時の振動で発生するよう
な振動振幅のうち所定値以下の振動振幅の状態では油圧
ダンパの減衰係数を減衰機能を発揮する適切な値に設定
し、前記所定値以上の振動振幅の状態では油圧ダンパの
減衰係数を大きくするように油圧ダンパの減衰係数を制
御することを特徴とするものである。

【００１７】即ち、地震以外の振動で発生するような小
さな振幅の振動では、油圧ダンパの減衰係数を大きくす
ることで、油圧ダンパをストッパ的に機能させて、構造
物を基礎構造部に対して振動させないようにし、地震時
の振動で発生するような振動振幅のうち所定値以下の振
動振幅の状態では、油圧ダンパの減衰係数を適正な値に
設定することで、油圧ダンパにより構造物の振動を効果
的に減衰させ、地震時の振動で発生するような振動振幅
のうち所定値以上の振動振幅の状態では、油圧ダンパの
減衰係数を大きくすることで、油圧ダンパをストッパ的
に機能させて、塑性変形部材の塑性変形を促進すること
が可能になる。油圧ダンパが所定ストローク作動後に
は、塑性変形部材の塑性変形を介して構造物の振動が減
衰される。その他請求項３と同様の作用を奏する。

【００１８】請求項５の構造物の制振装置は、請求項１
〜４の何れか１項に記載の発明において、構造物が橋桁
であることを特徴とするものである。故に、小振幅の振
動から非常に大振幅の振動に亙って橋桁の水平方向の振
動を制振することができ、特に、大型地震が発生した場
合でも、橋桁が橋脚（又は橋台）から落下するという最
悪の事態を確実に回避することが可能になる。その他請
求項１〜４の何れか１項と同様の作用を奏する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。本実施形態は、高速道路
等の橋梁構造物において、橋桁（構造物に相当する）と
橋桁を支持する橋脚（基礎構造部に相当する）間に設け
られる制振装置に、本発明を適用した場合の例である。
但し、橋軸方向をＹ方向、橋軸方向と直交する水平方向
をＸ方向として説明する。図１、図２に示すように、橋
梁構造物１の制振装置１０は、１対の橋桁２の端部とそ
れら橋桁２の端部を支持する橋脚８において、各橋桁２
の端部と橋脚８との間に設けられている。

【００２０】各橋桁２は、複数の鋼材を連結した基礎フ
レームの上面部に、コンクリートを敷きつめてなるＹ方
向に細長いベース構造体３と、ベース構造体３の下面部
に連結されＹ方向に細長い１対の梁部材４と、ベース構
造体３の上面両端部に立設された１対の側壁５等を主体
として構成され、各橋桁２には、Ｘ方向の加速度を検知
する加速度センサ６１（物理量検出手段）と、Ｙ方向の
加速度を検知する加速度センサ６２（物理量検出手段）
が取付けられている（図７参照）。１対の橋桁２の端部
は、橋桁２の熱伸縮に対応可能なフォークジョイント２
ａで連結されている。一方、１対の橋桁２の端部を支持
する橋脚８においては、その上面部に１対の橋桁２の端
部を支持するのに十分な面積を有する支持面９が形成さ
れ、この支持面９と各橋桁２の梁部材４との間に制振装
置１０が設けられている。

【００２１】制振装置１０について説明する。図１、図
２に示すように、制振装置１０は、橋桁２の死荷重や車
両荷重等の鉛直荷重を支持するとともに、水平方向の振
動を抑制する１対の免震ゴム支承１２と、各橋桁２の端
部と橋脚８との間のＸ方向中央部に設けられ、塑性変形
部材２１と油圧ダンパ３０を有し橋脚８に対する橋桁２
のＸ方向の振動を減衰させる減衰機構２０と、各橋桁２
の端部と橋脚８との間のＸ方向両端部に設けられ、塑性
変形部材４１と油圧ダンパ５０を夫々有し橋脚８に対す
る橋桁２のＹ方向の振動を減衰させる２組の減衰機構４
０を有している。

【００２２】１対の免震ゴム支承１２は、橋桁２の１対
の梁部材４の下端面と、橋脚８の支持面９間に夫々介装
され、これら免震ゴム支承１２を介して、橋桁２の端部
が橋脚８に支持されている。図３に示すように、各免震
ゴム支承１２は、上下１対の鋼製基板１３と、１対の鋼
製基板１３間に設けられた複数の鋼板１５と硬質ゴム板
１６とを交互に積層した積層ゴム体１４と、鋼製基板１
３と積層ゴム体１４の中央部に上下方向向きに挿入され
た鉛プラグ１７とで構成され、上側の鋼製基板１３が橋
桁２の梁部材４にボルトで固定され、下側の鋼製基板１
３が橋脚８にボルトで固定されている。尚、鉄筋コンク
リート製の橋脚８の上面には、免震ゴム支承１２と後述
する減衰機構２０，４０の載置台２４，４２を固定する
為の鋼板が設けられている。

【００２３】橋桁２のＸ方向の振動を減衰させる減衰機
構２０について説明する。図１、図４〜図６に示すよう
に、塑性変形部材２１は、孔２３をＸ方向に複数形成し
たプレート部材２２（ハニカムダンパ）を、Ｙ方向へ所
定間隔をあけて複数枚連結したもので、橋脚８の支持面
９に固定された載置台２４の上端部に固定されている。

【００２４】塑性変形部材２１の上端部分には、油圧ダ
ンパ３０を固定する為のダンパ受け部材２５が、Ｙ方向
に移動自在に連結されている。ダンパ受け部材２５のＸ
方向両側には、橋桁２の１対の梁部材４（図１参照）か
ら相対向側へ延びる１対の補助部材６が夫々臨み、図４
の初期位置から橋桁２が橋脚８に対してＸ方向へ所定ス
トロークＡ３（例えば、Ａ３＝３０〜４０mm）移動する
と、図５に示すように、補助部材６の端面６ａに固着さ
れた緩衝ゴム２７に、ダンパ受け部材２５の端部２６が
当接し、更に橋脚２がＸ方向へ移動すると、塑性変形部
材２１にＸ方向向きの荷重が作用し、図６に示すよう
に、塑性変形部材２１が塑性変形する。

【００２５】油圧ダンパ３０においては、本体部３１
と、本体部３１の両端部外へ延びる１対のロッド部３３
を有し、その作動ストロークが前記所定ストロークＡ３
よりやや長い既存の油圧ダンパが適用され、本体部３１
がブラケット２９によりダンパ受け部材２５に固定さ
れ、１対のロッド部３３の先端部が、前記１対の補助部
材６の端面６ａに連結部材３４を介して固定的に連結さ
れている。油圧ダンパ３０の減衰係数αは、油圧ダンパ
３０が所定ストロークＡ３作動する間、塑性変形部材２
１を塑性変形させずに、橋桁２のＸ方向の振動を効果的
に減衰できるように、後述するアクティブ制御手段によ
り制御されている。

【００２６】図７に示すように、本体部３１の内部に
は、ピストン３２が摺動自在に内嵌され、前記１対のロ
ッド部３３は、このピストン３２から延び本体部３１の
外部へ突出している。本体部３１内部のピストン３２で
仕切られた部分には、油路３６により接続された油室３
１ａ，３１ｂが形成されている。油路３６には制御ユニ
ット６０により駆動制御される電磁制御式の可変絞り弁
３５が設けられ、制御ユニット６０により、加速度セン
サ６１で検出された橋桁２に作用するＸ方向の加速度に
基づいて、橋桁２のＸ方向の振動振幅Ａを求め、この振
動振幅Ａに基づいて、電磁制御式の可変絞り弁３５の絞
り量を制御して油圧ダンパ３０の減衰係数αを変化させ
るように構成してある。尚、制御ユニット６０と電磁制
御式の可変絞り弁３５がアクティブ制御手段に相当す
る。

【００２７】橋桁２のＸ方向の振動振幅Ａをパラメータ
として油圧ダンパ３０の減衰係数αは、図８の曲線ａと
なるように、制御ユニット６０によりアクティブ制御さ
れている。橋桁２の振動振幅Ａが０のとき減衰係数αは
大きなα１に設定され、振動振幅Ａが０〜Ａ１のとき減
衰係数αは振動振幅Ａの増加に対して略比例的に減少
し、振動振幅ＡがＡ１〜Ａ２のとき減衰係数αは減衰性
能を発揮する適切な略一定値に保持され、振動振幅Ａが
Ａ２以上（Ａ３を含む）のとき減衰係数αは振動振幅Ａ
の増加に対して略比例的に増加する。ここで、例えば、
Ａ１＝５mm，Ａ２＝２０〜３０mm，Ａ３＝３０〜４０mm
である。

【００２８】即ち、前記アクティブ制御手段は、地震以
外の振動で発生するような小さな振動振幅Ａ（Ａ＝０〜
Ａ１）の状態では、油圧ダンパ３０の減衰係数αを大き
くすることで、油圧ダンパ３０をストッパ的に機能さ
せ、地震時の振動で発生するような振動振幅Ａのうち所
定値Ａ２以下の振動振幅Ａ（Ａ＝Ａ１〜Ａ２）の状態で
は、油圧ダンパ３０の減衰係数αを減衰機能を発揮する
適切な値に設定することで、橋桁２の振動を効果的に減
衰させ、所定値Ａ２以上の振動振幅Ａの状態では油圧ダ
ンパ３０の減衰係数αを大きくすることで、油圧ダンパ
３０をストッパ的に機能させて、塑性変形部材２１に振
動荷重が効果的に伝達されるように構成してある。

【００２９】図１、図２に示すように、橋桁２のＹ方向
の振動を減衰させる１対の減衰機構４０の各々は、塑性
変形部材４１と油圧ダンパ５０を有している。図７に示
すように、油圧ダンパ５０は、本体部５１、ピストン５
２、１対のロッド部５３、油室５１ａ，５１ｂ、油路５
６、電磁制御式の可変絞り弁５５を有し、加速度センサ
６２により橋桁２に作用するＹ方向の加速度を検出し、
制御ユニット６０により前記加速度から求めた振動振幅
に基づいて、電磁制御式の可変絞り弁５５の絞り量を制
御し、油圧ダンパ５０の減衰係数αを前記と同様に図８
に示す特性で変化させるように構成してある。尚、制御
ユニット６０と電磁制御式の可変絞り弁５５がアクティ
ブ制御手段に相当する。

【００３０】各減衰機構４０において、塑性変形部材４
１は載置台４２の上面に固定され、塑性変形部材４１の
上端部分には、ダンパ受け部材４５がＸ方向に移動自在
に連結され、このダンパ受け部材４５に油圧ダンパ５０
の本体部５１が固定されている。橋桁２の梁部材４の側
面部下端から１対の補助部材７がＸ方向へ延び、これら
１対の補助部材７に、油圧ダンパ５０のロッド部５３の
先端部が夫々固定的に連結されている。尚、前記減衰機
構２０と同じ構造であるのでその他の説明を省略する。

【００３１】前記制振装置１０の作用・効果について説
明する。車両走行時等の日常的な振動等、地震以外の振
動で発生するような小さな振動振幅Ａ（Ａ＝０〜Ａ１）
の状態では、アクティブ制御手段により制御された油圧
ダンパ３０の減衰係数αが大きいため、橋桁２の両端部
に対応する２組の油圧ダンパ３０をストッパ的に機能さ
せることができ、免震ゴム支承１２の水平方向の剛性が
弱いことにより、橋桁２のＸ方向の小さな振動を抑制す
ることができる。

【００３２】また、地震時の振動で発生するような振動
振幅Ａのうち所定値Ａ２以下の振動振幅Ａ（Ａ＝Ａ１〜
Ａ２）の状態では、アクティブ制御手段により制御され
た油圧ダンパ３０の減衰係数αが、減衰機能を発揮する
適切な値になり、塑性変形部材２１を塑性変形させず
に、油圧ダンパ３０及び免震ゴム支承１２により、橋桁
２のＸ方向の振動を効果的に減衰させることができる。

【００３３】地震時の振動で発生するような振動振幅Ａ
のうち所定値Ａ２以上の振動振幅Ａの状態では、アクテ
ィブ制御手段により制御された油圧ダンパ３０の減衰係
数αが再び大きくなり、油圧ダンパ３０をストッパ的に
機能させて、塑性変形部材２１の塑性変形を促進するこ
とが可能になり、塑性変形部材２１の塑性変形を介して
橋桁２のＸ方向の振動を減衰させることができる。

【００３４】即ち、小振幅の振動から所定ストロークＡ
２までの振動を油圧ダンパ３０により減衰させ、所定ス
トロークＡ２以上の大振幅の振動を塑性変形部材２１の
塑性変形を介して減衰させることができるため、小振幅
の振動から大振幅の振動に亙って、橋脚８に対する橋桁
２のＸ方向の振動を制振することが可能になる。それ
故、作動ストロークが余り大きくない既存の油圧ダンパ
３０を有効活用できるため、油圧ダンパ３０の減衰性能
を生かし、また、製作コスト的にも非常に有利なものに
なる。

【００３５】また、橋脚８と橋桁２の間に、橋桁２の水
平方向の振動を抑制する免震ゴム支承１２を設けたの
で、油圧ダンパ３０及び塑性変形部材２１と協働して、
橋脚８に対する橋桁２のＸ方向の振動を一層減衰させる
ことができる。しかも、免震ゴム支承１２を設けること
で、所定値Ａ２以下の振動振幅Ａの振動後に、橋桁２と
油圧ダンパ３０を初期位置へ復元させる復元作用が得ら
れ、また、橋桁２の熱膨張や熱収縮に対応できる他、橋
桁２の鉛直方向の振動も抑制できる。

【００３６】更に、橋桁２に作用するＸ方向の加速度を
検出する加速度センサ６１と、この加速度センサ６１で
検出された加速度から求めた橋桁２のＸ方向の振動振幅
Ａに基づいて油圧ダンパ３０の減衰係数αを変化させる
アクティブ制御手段とを設け、アクティブ制御手段によ
り、Ｘ方向の振動振幅Ａに対する油圧ダンパ３０の減衰
係数αを、図８の曲線ａとなるように制御するので、橋
桁２のＸ方向の振動を効果的に減衰させることが可能に
なる。

【００３７】具体的には、地震以外の振動で発生するよ
うな小さな振動振幅Ａ（Ａ＝０〜Ａ１）の状態では、油
圧ダンパ３０の減衰係数αを大きくすることで、橋桁２
を橋脚８に対して振動させないようにし、地震時の振動
で発生するような振動振幅Ａのうち所定値Ａ２以下の振
動振幅Ａ（Ａ＝Ａ１〜Ａ２）の状態では、油圧ダンパ３
０の減衰係数αを減衰機能を発揮する適切な値に設定す
ることで、橋桁２の振動を効果的に減衰させ、地震時の
振動で発生するような振動振幅Ａのうち所定値Ａ２以上
の振動振幅Ａの状態では、油圧ダンパ３０の減衰係数α
を大きくすることで、塑性変形部材２１の塑性変形を促
進し、ダンパ受け部材２５と緩衝ゴム２７の衝突によっ
ても緩衝を図り、塑性変形部材２１の塑性変形を介して
橋桁２振動を効果的に減衰させることができる。

【００３８】尚、橋桁２が橋脚８に対してＹ方向へ振動
する際には、橋桁２の両端部に対応する４組の減衰機構
４０が前記減衰機構２０と同様に機能して、前記と同様
に橋桁２のＹ方向の振動を抑制する作用・効果を奏す
る。そして、本実施形態のように、橋脚８に対する橋桁
２の水平方向の振動を制振する制振装置として、減衰機
構２０，４０を有する制振装置１０を適用すると、大型
地震が発生した場合でも、橋桁２が橋脚８（又は橋台）
から落下するという最悪の事態を確実に回避することが
可能になる。

【００３９】次に、別実施形態の制振装置について説明
する。 第１別実施形態・・・図９参照 第１別実施形態の制振装置１０Ａは、前記制振装置１０
において橋脚８に対する橋桁２のＹ方向の振動を減衰さ
せる減衰機構４０の代わりに、減衰機構４０Ａを設けた
ものである。減衰機構４０Ａにおいて、塑性変形部材７
０は橋桁２の梁部材４の下面に固定され、塑性変形部材
７０の下端部分にダンパ受け部材７１がＸ方向へのみ移
動可能に連結され、ダンパ受け部材７１の下面部に、油
圧ダンパ７２の本体部７５がブラケット７６で固定され
ている。

【００４０】油圧ダンパ７２は、本体部７５と橋脚８側
へ延びるロッド部７３を有し、ロッド部７３の先端部
は、連結部材７４を介して橋脚８の側面８ａに固定的に
連結されている。また、橋脚８の側面８ａには、ダンパ
受け部材７１の端部が当接する緩衝ゴム２７Ａが取付け
られている。この制振装置１０Ａの減衰機構４０Ａは、
前記実施形態の減衰機構４０と同様の作用・効果を奏す
る。

【００４１】第２別実施形態・・・図１０〜図１２参照 第２別実施形態は、基礎構造部８２に対するビルディン
グ等の構造物８４の水平方向の振動を制振する制振装置
に本発明を適用した場合の例である。この制振装置１０
Ｂにおいては、構造物８４と基礎構造部８２の間に、複
数の免震ゴム支承１２Ｂと、基礎構造部８２に対する構
造物８４のＸ方向の振動を減衰する２組の減衰機構８０
と、基礎構造部８２に対する構造物８４のＹ方向の振動
を減衰する２組の減衰機構８１が設けられている。

【００４２】減衰機構８０，８１は、構造物８４の振動
を減衰する方向が異なるだけで同じ構造であるので減衰
機構８０について説明し、また、前記実施形態の減衰機
構２０と略同様の構造であるので、減衰機構２０と同じ
ものには同一符号を付して説明を省略する。図１２に示
すように、各減衰機構８０において、構造物８４の基部
部材８３の下端部には、１対の補助部材８５が下方へ突
出しており、これら１対の補助部材８５に、油圧ダンパ
３０の１対のロッド部３３の先端部が夫々固定的に連結
されている。塑性変形部材２１は基礎構造部８２に固定
されている。

【００４３】制振装置１０Ｂによれば、小振幅の振動か
ら大振幅の振動に亙って、基礎構造部８２に対する構造
物８４の水平方向の振動を制振することが可能になり、
また、作動ストロークが余り大きくない既存の油圧ダン
パ３０を有効活用できるため、油圧ダンパ３０の減衰性
能を生かし、また、製作コスト的にも非常に有利なもの
になる。その他前記メイン実施形態と同様の作用・効果
を奏する。

【００４４】第３別実施形態・・・図１３、図１４参照 第３別実施形態の制振装置１０Ｃは、ビルディング８
７，８８間に配設された複数の減衰機構９０を有し、ビ
ルディング８７，８８の水平方向の振動を制振するもの
である。各減衰機構９０において、塑性変形部材９１は
一方のビルディング８７に固定された取付け部材８９の
上端部に固定され、塑性変形部材９１の上端部分に、ダ
ンパ受け部材９２がビルディング８７，８８の対向する
方向と直交する水平方向へ移動自在に連結されている。

【００４５】ダンパ受け部材９２には、油圧ダンパ９９
の本体部９４がブラケット９５で固定され、油圧ダンパ
９９のロッド部９６の先端部は、他方のビルディング８
８の側面に連結部材９７を介して固定的に連結されてい
る。また、前記他方のビルディング８８の側面には、ダ
ンパ受け部材９２の端部が当接する緩衝ゴム９３が取付
けられている。この制振装置１０Ｃにおいては、ビルデ
ィング８７，８８に生じる異なる振動振幅を利用して、
ビルディング８７，８８の水平方向の振動を制振するも
のであり、前記実施形態と同様の作用・効果を奏する。

【００４６】尚、前記実施形態及び第１〜第３別実施形
態において、塑性変形部材に、前記実施形態で開示した
ものに限らず、例えば、低降伏点鋼で構成したもの等、
種々のものを適用可能である。また、アクティブ制御手
段においては、油圧ダンパ３０の減衰係数αを図８の鎖
線の曲線ｂとなるように制御する等、その他種々の特性
になるように、油圧ダンパ３０の減衰係数αを制御する
ことも可能である。

【００４７】加速度センサ６１，６２の代わりに、水平
方向の速度を検出可能な速度センサ、又は、水平方向の
変位を検出可能な変位センサ等の物理量検出センサを設
け、この物理量検出センサで検出された信号から求めた
振動振幅に基づいて、油圧ダンパの減衰係数を変化させ
るように構成してもよい。また、図示していないが、前
記実施形態及び第１、第２別実施形態においては、免震
ゴム支承１２，１２Ｂの代わりに、基礎構造部又は構造
物との摩擦を介して振動を減衰させるすべり支承を設け
てもよいし、このすべり支承を免震ゴム支承１２，１２
Ｂとともに設けてもよい。

【００４７】

【発明の効果】請求項１の構造物の制振装置によれば、
構造物が基礎構造部に対して水平方向へ振動した場合、
先ず、油圧ダンパが作動して構造物の水平方向の振動を
減衰させる。即ち、油圧ダンパが所定ストローク以上作
動しない振動においては、塑性変形部材を塑性変形させ
ないで、油圧ダンパにより振動エネルギーを吸収し減衰
させ、また油圧ダンパが所定ストローク分作動すると、
次に、塑性変形部材が塑性変形して、振動エネルギーを
吸収し構造物の水平方向の振動を減衰させる。即ち、小
振幅の振動から大振幅の振動に亙って、基礎構造部に対
する構造物の水平方向の振動を制振することが可能にな
る。それ故、作動ストロークが余り大きくない既存の油
圧ダンパを有効活用できるため、油圧ダンパの減衰性能
を生かした制振装置が得られ、製作コスト的にも非常に
有利なものになる。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の構造物の制振装置によれば、
構造物が基礎構造部に対して水平方向へ振動した場合、
先ず、油圧ダンパが作動して構造物の水平方向の振動を
減衰させる。即ち、油圧ダンパが所定ストローク以上作
動しない振動においては、塑性変形部材を塑性変形させ
ないで、油圧ダンパにより振動エネルギーを吸収し減衰
させ、また油圧ダンパが所定ストローク分作動すると、
構造物の振動が構造物からダンパ受け部材を介して塑性
変形部材に伝わり、塑性変形部材が塑性変形して、振動
エネルギーを吸収し構造物の水平方向の振動を減衰させ
る。即ち、小振幅の振動から大振幅の振動に亙って、基
礎構造部に対する構造物の水平方向の振動を制振するこ
とが可能になる。それ故、作動ストロークが余り大きく
ない既存の油圧ダンパを有効活用できるため、油圧ダン
パの減衰性能を生かした制振装置が得られ、製作コスト
的にも非常に有利なものになる。

【００４９】請求項３の構造物の制振装置によれば、請
求項１又は２と同様の効果を奏するが、構造物に作用す
る水平方向の変位に関連する物理量を検出する物理量検
出手段と、この物理量検出手段で検出された信号から求
めた振動振幅に基づいて油圧ダンパの減衰係数を変化さ
せるアクティブ制御手段とを備えたので、構造物の振動
振幅に基づいて、油圧ダンパの減衰係数を変化させるこ
とで、油圧ダンパにより、構造物の水平方向の振動を効
果的に減衰させることが可能になる。

【００５０】請求項４の構造物の制振装置によれば、請
求項３と同様の効果を奏するが、地震以外の振動で発生
するような小さな振幅の振動では、油圧ダンパの減衰係
数を大きくすることで、油圧ダンパをストッパ的に機能
させ、構造物を基礎構造部に対して振動させないように
し、地震時の振動で発生するような振動振幅のうち所定
値以下の振動振幅の状態では、油圧ダンパの減衰係数を
適正な値に設定することで、油圧ダンパにより構造物の
振動を効果的に減衰させ、地震時の振動で発生するよう
な振動振幅のうち所定値以上の振動振幅の状態では、油
圧ダンパの減衰係数を大きくすることで、油圧ダンパを
ストッパ的に機能させて、塑性変形部材の塑性変形を促
進することが可能になる。油圧ダンパが所定ストローク
作動後には、塑性変形部材の塑性変形を介して構造物の
振動を減衰させることができる。

【００５１】請求項５の構造物の制振装置によれば、請
求項１〜４の何れか１項と同様の効果を奏するが、構造
物が橋桁であるので、小振幅の振動から非常に大振幅の
振動に亙って橋桁の水平方向の振動を制振することがで
き、特に、大型地震が発生した場合でも、橋桁が橋脚
（又は橋台）から落下するという最悪の事態を確実に回
避することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態に係る制振装置を有する橋梁
構造物のＹ方向から視た側面図である。

【図２】図１の橋梁構造物のＸ方向から視た側面図であ
る。

【図３】免震ゴム支承の部分断面斜視図である。

【図４】制振装置の減衰機構（初期状態）の作動説明図
である。

【図５】前記減衰機構（油圧ダンパ作動後）の作動説明
図である。

【図６】前記減衰機構（塑性変形部材の塑性変形後）の
作動説明図である。

【図７】油圧ダンパの断面図である。

【図８】振動振幅に対する油圧ダンパの減衰係数の特性
を示す図である。

【図９】第１別実施形態に係る制振装置の要部拡大図で
ある。

【図１０】第２別実施形態に係る制振装置の平面図であ
る。

【図１１】図１０の制振装置の側面図である。

【図１２】図１１の制振装置の要部拡大図である。

【図１３】第３別実施形態に係る制振装置を配設したビ
ルディングの側面図である。

【図１４】図１３の制振装置の要部拡大図である。

【符号の説明】

２ 橋桁 ８ 橋脚 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ 制振装置 １２，１２Ｂ 免震ゴム支承 ２１，４１，７０，９１ 塑性変形部材 ３０，５０，７２，９９ 油圧ダンパ ３１，５１，７５，９４ 本体部 ３３，５３，７３，９６ ロッド部 ３５，５５ 電磁制御式可変絞り弁 ６０ 制御ユニット ６１，６２ 加速度センサ（物理量検出手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 秀和 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石技術研究所内 (72)発明者 斎藤 敏雄 兵庫県明石市川崎町１番１号 川崎重工 業株式会社 明石技術研究所内 (72)発明者 玉木 利裕 東京都江東区南砂２丁目11番１号 川崎 重工業株式会社 東京設計事務所内 (56)参考文献 特開 昭62−121279（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−199850（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−303050（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−300081（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F16F 15/00 - 15/32 E04H 9/02 331

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基礎構造部に対する構造物の水平方向の
   振動を制振する構造物の制振装置において、 前記構造物の水平方向の振動を減衰させる油圧ダンパ
   と、構造物の水平方向の振動を塑性変形を介して減衰さ
   せる塑性変形部材と、油圧ダンパの本体部を固定して支
   持するダンパ受け部材とを備え、 前記ダンパ受け部材を塑性変形部材に連結すると共に、
   基礎構造部と構造物の一方に塑性変形部材を固定し且つ
   他方に油圧ダンパのロッド部を連結し、前記油圧ダンパが所定ストローク分作動するまでは、構
   造物の振動を油圧ダンパにより制振し、前記 油圧ダンパ
   が前記所定ストローク分作動後は、構造物の振動を構造
   物からダンパ受け部材を介して塑性変形部材に伝達し塑
   性変形部材を塑性変形させて制振するように構成したこ
   とを特徴とする構造物の制振装置。
2. 【請求項２】 前記基礎構造部と構造物の間に、構造物
   を鉛直方向に支持するとともに構造物の水平方向の振動
   を抑制する免震ゴム支承及び／又はすべり支承を設けた
   ことを特徴とする請求項１に記載の構造物の制振装置。
3. 【請求項３】 前記構造物に作用する水平方向の変位に
   関連する物理量を検出する物理量検出手段と、この物理
   量検出手段で検出された信号から求めた振動振幅に基づ
   いて油圧ダンパの減衰係数を変化させるアクティブ制御
   手段とを備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載
   の構造物の制振装置。
4. 【請求項４】 前記アクティブ制御手段は、地震以外の
   振動で発生するような小さな振動振幅の状態では油圧ダ
   ンパの減衰係数を大きくし、地震時の振動で発生するよ
   うな振動振幅のうち所定値以下の振動振幅の状態では油
   圧ダンパの減衰係数を減衰機能を発揮する適切な値に設
   定し、前記所定値以上の振動振幅の状態では油圧ダンパ
   の減衰係数を大きくするように油圧ダンパの減衰係数を
   制御することを特徴とする請求項３に記載の構造物の制
   振装置。
5. 【請求項５】 前記構造物が橋桁であることを特徴とす
   る請求項１〜４の何れか１項に記載の構造物の制振装
   置。