JP3579657B2 - Soundproof structure of structures - Google Patents

Description

で表される。
【０００７】
先行技術では、コンクリートから成る橋梁などの構成部材に瀝青物または瀝青混合物を固着する構成によって、振動速度振幅ｖを小さくすることができるけれども、構成部材の剛性Ｂが高くなるので、コインシデンス周波数ｆｃは前述のように低くなる。このようにコインシデンス周波数ｆｃが低くなると、音響放射効率σの高い領域が低い周波数帯域にシフトする。したがって低周波数帯域での音響放射効率σが高くなる。その結果、式１に示すように放射音パワーは音響放射効率に比例するので、前記構成部材の振動を抑えることができても、５００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域における放射音パワーＰをそれほど抑えることができない。こうしてコンクリートから成る構成部材に前述の瀝青物または瀝青混合物を固着した先行技術の構成では、構造部材の剛性が増大することによって、制振することができるけれども、それほど消音することができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、防音性能を向上することができる構造物の防音構造、橋梁および軌道を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、構造物を構成する構成部材に、収納用部材を取付けて収納空間を形成し、
この収納空間内に粒子を収納し、少なくとも収納空間に臨む前記構成部材の表面に粒子が接触し、
構成部材と収納用部材との間の収納空間内の距離は、粒子の外径Ｄ１の２〜３倍に選ばれることを特徴とする構造物の防音構造である。
【００１１】
本発明に従えば、橋梁、軌道桁および建築物などの構造物を構成する構成部材に、収納用部材を取付けて形成した収納空間内に、または構成部材が有する収納空間内に粒子を収納する。この粒子は、前記構成部材の収納空間に臨む表面に接触する。これらの粒子は、前記収納空間の下部だけに収納され、その収納された粒子の上方に収納空間の一部が残っていてもよいが、収納空間にほとんど隙間なく一杯に充填されるのが望ましい。
【００１２】
これらの粒子は、その自重で積重ねられており、上方からの圧力で押圧されることはないので、粒子相互間にはわずかな隙間が存在する。この粒子は、前記構成部材の表面に接触しているだけで、固着されていない。またこれらの粒子は、構成部材の表面に点接触するか、あるいはわずかな接触面積で接触しているだけであって、その粒子が構成部材の表面への投影面積全体にわたって面接触していない。
【００１３】
したがって前記構成部材の剛性Ｂが、収納空間内の粒子によって高まることはなく、本発明を実施せずに構成部材だけから成る構成に比べて、そのコインシデンス周波数ｆｃおよび音響放射効率σをそれぞれ同程度に維持するとともに、構成部材の振動速度振幅ｖのみを小さくすることができる。したがって、周波数帯域５００Ｈｚ〜１ｋＨｚにおける放射音パワーＰが小さくなり、優れた消音作用が達成される。
【００１４】
すなわち本発明に従えば、粒子を充填したとしてもコインシデンス周波数ｆｃが低下しないので、粒子を充填しない場合に比較して、音響放射効率σが相対的に高くなることはない。したがって振動速度振幅ｖのみを低下させるので、放射音パワーＰを小さくして、消音することができる。
【００１５】
上記消音作用について説明すると、前記構成部材の収納空間に臨む表面に、粒子を接触させることによって、構成部材で発生した振動エネルギが、粒子同士の衝突および摩擦によって熱エネルギに変換されるので構成部材が制振され、振動速度振幅が小さくなる。また構成部材の剛性が高くならないので、前述の先行技術に比べて制振量に対応した減音量を得ることができ、効果的に音を小さくすることができる。
【００１６】
上記粒子の材料は、任意の材料を選ぶことができるけれども、無機材料であって多孔質のものが好ましく、たとえば石炭灰などを挙げることができる。特に石炭灰は、産業廃棄物として知られており、このような石炭灰をリサイクル材として用いることによって、資源の有効利用を図ることができる。
【００１７】
また粒子が多孔質であることによって、粒子自体に吸音性能を持たせることができ、こうして制振および吸音の２つの効果を発揮させることができる。さらに粒子に任意の内径を有する窪みまたは透孔を形成することによって、吸音する周波数を制御することができる。
【００１８】
前記収納空間内において、構成部材と収納用部材との間の距離は、粒子の外径Ｄ１の２倍〜３倍に選ばれ、好ましくは２倍に選ばれる。したがって構成部材と収納部材との間には、２層または３層の粒子が介在されることになる。これによって構成部材の振動速度振幅を、たとえば約１０ｄＢ程度、低下して減衰することができるようになる。この構成部材および収納用部材の制振効果は、粒子が１層では不充分であり、上述のように２層または３層、特に好ましくは２層で充分な制振効果が得られ、４層以上としても制振効果の大幅な向上がみられないことが、本件発明者によって確認されている。つまり粒子を２または３層を充填することによって、収納空間内では、構成部材と収納用部材との間で隣接して接触する粒子が相対的に動くことができ、これによって構成部材の制振効果が充分に達成され、振動速度振幅ｖが低下されることになる。したがって放射音パワーＰが低下される。
また前記粒子は、無機材料から成り、ランダムな形状を有し、外径５〜１５ｍｍφであってもよい。
【００１９】
また前記粒子は、多孔質であってもよい。
また前記粒子は、比重が１．３〜１．４であり、嵩比重が０．８〜０．９であってもよい。
【００２０】
前記無機材料としては、たとえば石炭灰などから成り、たとえば破砕されるなどしてランダムな形状を有しており、その外径としては５〜１５ｍｍφが好ましい。なお粒子の外径Ｄ１とは、その粒子の外周部に内面が接触する仮想上の内接球の最小直径と定義する。
【００２１】
粒子として、石炭灰などの多孔質で軽量なものを使用することによって、収納空間内に粒子が収納された構成部材の重量を軽減できる。また粒子は構成部材および収納用部材の表面に接触しており、これらは一体に固着していないので、構成部材の剛性Ｂが上昇することはない。これによってコインシデンス周波数ｆｃの低下を防止できる。したがって５００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域における音響放射効率σが高くなることを防止できる。また前述したように、構成部材の振動速度振幅ｖのみが低下するので、音響放射パワーを効果的に低減することが可能になる。
【００２２】
上記石炭灰粒子は、石炭灰に少量の微粉炭を混入し、水を添加して任意の粒径の生ペレットを作り、この生ペレットを、連続焼成炉で自然焼結させた造粒型の人工軽量粗骨材が挙げられる。このような石炭灰粒子は、絶乾比重が１．３０〜１．３８であり、嵩比重（ジッキング）は、０．８０〜０．８５ｋｇ／Ｌである。なおＬは、リットルを表す。本件発明者の実験によって、上記特性を有する石炭灰粒子を用いることによって、明らかな制振効果が得られ、しかも極端な重量増加はないことが確認されている。
【００２３】
なお嵩比重ρ１は、粒子の質量Ｍ１、粒子の占める体積Ｖ１とするとき、
ρ１＝Ｍ１／Ｖ１ …（３）
で表される。収納空間に粒子が収納されることによって粒子間に空隙が生じ、この嵩比重ρ１は、前述のように本発明では０．８〜０．９であり、好ましくは約０．８である。
【００２４】
また前記収納用部材には、粒子の外径Ｄ１よりも小さい多数の透孔が形成されてもよい。
【００２５】
収納用部材には、多数の透孔が形成され、この透孔は粒子の粒径よりも小さい内径を有する。したがって収納空間に収納された粒子が、前記透孔から外部に出てしまうことはなく、しかも収納空間内でこもる音を、粒子間の空隙で吸音することができる。
【００２６】
また収納用部材は、合成樹脂から成ってもよい。
収納用部材は、たとえばＡＢＳ樹脂などの合成樹脂製からなるので、鉄などの材料から成る構成部材に比べて比重が小さく、軽量である。このような軽量な構成によっても、粒子を構成部材との間に形成される収納空間内に収納して保持するとともに、その収納用部材の形状を維持することができる。なお、本件発明者によってこのような合成樹脂製の収納用部材を用いても、防音性能が低下することはないことが確認されている。また収納用部材としては、厚さが約２ｍｍの板状のものが好ましい。
【００２７】
構成部材と収納用部材との間の収納空間内の距離は、粒子の外径Ｄ１の２〜３倍に選ばれてもよい。
【００２８】
また構成部材と収納用部材との間の収納空間内の距離は、粒子の外径Ｄ１の２倍に選ばれてもよい。
【００３０】
また本発明は、床版または軌道を支持する主構および床組の少なくとも一部を構成する構成部材に、収納用部材を取付けて収納空間を形成し、
この収納空間内に粒子を収納し、少なくとも収納空間に臨む前記構成部材の表面に粒子が接触し、
構成部材と収納用部材との間の収納空間内の距離は、粒子の外径Ｄ１の２〜３倍に選ばれることを特徴とする橋梁である。
【００３１】
また床版または軌道を支持する主構および床組の少なくとも一部を構成する構成部材が有する収納空間内に、粒子を収納し、少なくとも収納空間に臨む前記構成部材の表面に粒子が接触することを特徴とする橋梁であってもよい。
【００３２】
前記構成部材は、橋桁を構成する部材であってもよい。
【００３３】
前記橋桁は、箱桁であってもよい。
前記構成部材は、トラス橋のトラスを構成する部材であってもよい。
【００３４】
前記構成部材は、アーチ橋の弦材またはランガー橋の主桁を構成する部材であってもよい。
【００３５】
本発明は、橋梁に関連して実施され、鉄道車両、自動車などの走行時に橋梁の振動による騒音を、有効に抑制し、消音作用を上首尾に達成することができる。
【００３６】
橋梁は、箱桁橋、トラス橋、アーチ橋だけでなく、そのほかの構造を有する橋梁に関連してもまた、本発明を実施することができる。
【００３７】
また、（ａ）複数の支持部材であって、
移動体の移動方向に沿って細長く延び、上下方向の高さを有する板状に形成され、
移動方向に垂直な横方向に相互に間隔をあけて配置される支持部材と、
（ｂ）軌道部であって、支持部材の下端部に固定され、支持部材の両外側方に張出して移動方向に沿って細長く延びる板状に形成され、
移動体を支持する軌道部と、
（ｃ）支持部材相互間の収納空間に収納され、この収納空間に臨む支持部材の表面に接触する多数の粒子とを含むことを特徴とする防音軌道であってもよい。
【００３８】
本発明に従えば、たとえばモノレール車両などの車両の車輪が支持部材の両外側方に張出した軌道部上で支持されて回転し、車両が走行することができ、この支持部材の相互間に形成される収納空間に、粒子が収納される。したがってモノレール車両などの移動体の走行時における騒音を効果的に抑制することができる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の防音構造の一例を示す図である。Ｉ形鋼またはＨ形鋼などから成る構成部材１は、後述の図２および図３に示される箱桁橋の一部を構成する。この構成部材１は、長尺のウェブ２と、そのウェブ２の上下に連なるフランジ３，４とを含む。ウェブ２には、板状の収納用部材５が、Ｌ字状の取付け片６，７によって、フランジ３，４に固定される。収納用部材５は、ウェブ２の長手方向（図１の紙面に垂直方向）に平行に延びる。ウェブ２と収納用部材５とは、長手方向（図１の紙面に垂直方向）に対して垂直な幅方向（図１の左右方向）に間隔をあけて配置され、ウェブ２と収納用部材５との間に収納空間８が形成される。この収納空間８内に、多数の粒子９が投入されて充填される。
【００４０】
収納用部材５は、構成部材１と同様に鉄、鋼などの金属材料から成ってもよいけれども、ＡＢＳ樹脂などの合成樹脂材料から成ってもよい。この収納用部材５の厚みは、収納空間８内で粒子９を収納して保持する機械的強度を有する厚みが好ましく、たとえば２ｍｍである。
【００４１】
図２は図１に示す防音構造を適用した箱桁橋１１の上部構造１２を示す断面図であり、図３は図２に示される箱桁橋１１の一部の拡大断面図である。箱桁橋１１の上部構造１２は基本的に、鉄道車両１３が移動するレールなどの軌道１４が固定される床版１５と、この床版１５を支持する箱桁１６とを有する。
【００４２】
床版１５の下部を構成する鋼床版１８（構成部材であり、図１のフランジ３に対応する）の下面には、箱桁を構成する幅方向（図２および図３の左右方向）に一対の側板２１（図１のウェブ２に対応する）の上端部２２が溶接されて固定され、側板２１の下端部２３には、底板２４（図１のフランジ４に対応する）が溶接されて固定され、こうして全体の形状がほぼＵ字状に形成される。底板２４には、縦リブ２５が幅方向に間隔をあけて、箱桁１６の内部空間２６内で固定される。縦リブ２５は、箱桁１６の延びる方向（図３の紙面に垂直方向）に沿って延びる。側板２１には、箱桁１６の幅方向（図３の左右方向）に間隔をあけて板状の収納用部材２８が、取付け片２９によって鋼床版１８の下面に固定されるとともに、取付け片３１によって底板２４の上面に固定される。さらに底板２４から上方に間隔をあけて、板状の収納用部材３２が、取付け片３３によって収納用部材２８に固定されるとともに、取付け片３４によって縦リブ２５に固定される。縦リブ２５相互間においてもまた、板状の収納用部材３６が、前述の収納用部材３２と同様に、取付け片３７，３８によって底板２４の上方に間隔をあけて固定される。
【００４３】
側板２１と収納用部材２８との間の収納空間３９、および底板２４と収納用部材３２，３６との間の収納空間４１，４２には、粒子９が収納される。前述の図１に示される構成部材１は、たとえば図３の切断面線Ｉ−Ｉから見た断面図であって、底板２４上に固定された箱桁橋１１の幅方向（図３の左右方向）に延びる横リブである。底板２４上に、図１のフランジ４の下面が配置され、この図１の構成部材１は、図３の左右方向に延びる。
【００４４】
粒子９は、無機材料から成り、たとえば石炭灰などの多孔質で、かつランダムな形状を有するものであって、外径５〜１５ｍｍφを有する。なお粒子９の外径Ｄ１とは、図１の構成部材１を拡大して示す図面において、ひとつの粒子９に内接する最小の仮想上の球４４の直径を指す。粒子９が、収納空間８，３９，４１，４２に収納され、ウェブ２、側板２１および底板２４の収納空間８，３９，４１，４２に臨む表面に接触することによって、ウェブ２、側板２１および底板２４で発生した振動エネルギが、多数の粒子９同士の衝突および摩擦によって熱エネルギに変換されるので、収納用部材５，２８，３２，３６、ウェブ２、側板２１および底板２４が制振される。
【００４５】
ウェブ２および収納用部材５の間の収納空間８、側板２１および収納用部材２８の間の収納空間３９、並びに底板２４および収納用部材３２，３６の間の収納空間４１，４２の距離Ｗ１は、粒子９の外径Ｄ１の２倍〜３倍に選ばれ、特に好ましくは２倍に選ばれる。つまり各収納空間８，３９，４１，４２には２層〜３層、好ましくは２層の粒子が介在されることになる。なお、１層では制振効果は不充分であり、２層または３層で充分な効果が得られ、４層以上では制振効果の大きな向上はない。こうして収納空間８、３９，４１，４２内で隣接する粒子９が相互に動くことができ、これによって収納用部材５，２８，３２，３６の制振効果が充分に達成される。
【００４６】
またウェブ２、側板２１および底板２４の剛性が上昇しないので、制振量に対応した減音量を得ることができ、前述の先行技術に比べ効果的に騒音を小さくすることができる。また収納空間８，３９，４１，４２の形状がさまざまな形状であっても、多数の粒子９を収納し、消音作用を達成することができる。こうして車両１３の走行時に床版１５から発生し、収納用部材２８，３２，３６に伝達される振動を、粒子９によって制振させることができ、騒音を低減することができる。
【００４７】
さらに前述のように、粒子９は多孔質石炭灰であるので、その粒子９自体が吸音性能を有し、制振および吸音の２つの効果を発揮させることができる。また粒子９を石炭灰とすることによって、産業廃棄物として知られる石灰灰をリサイクル材として資源の有効利用を図ることができるという効果もある。
【００４８】
また石炭灰粒子はコンクリートに使用される軽量粗骨材であり、その特性は、絶乾比重１．３０〜１．３８を有し、嵩比重（ジッキング）０．８０〜０．８５ｋｇ／Ｌであり、その化学成分は、 ＳｉＯ_２ ６５％、Ａｌ_２Ｏ_３ １８％、Ｆｅ_２Ｏ_３ ６．４％、Ｎａ_２Ｏ ３．１％、Ｋ_２Ｏ ３．０％、ＣａＯ ２．１％、ＭｇＯ １．０％である。なお粒子９は、上記石炭灰以外の材料からなってもよいが、要求される条件としては橋桁などの構造物への付与物として、制振効果がある程度大きく、かつ軽量なものが望ましい。また粒子９として比重が３．６のアルミナ球を用いる構成も考えられるが、このアルミナ球では制振効果は大きいが、重量が増大すると言う欠点もある。また粒子９として比重が０．３の中空プラスチック球を用いる構成も考えられるが、この中空プラスチック球では重量増加は極めて少なくて済むが、大きな制振効果を達成することができないと言う欠点もある。しかしながら、アルミナ球や中空プラスチック球であっても前述の先行技術（特公昭６０−２５５８３）に比べれば、消音作用が優れている。
【００４９】
図４は、本件発明者の実験結果を示す図である。図２および図３に示される箱桁橋１１においては、収納空間３９，４１，４２に粒子９を収納することによって、ライン４６に示される音響放射効率σを得ることができる。この図４のライン４６の音響放射効率σは、本発明の収納空間３９，４１，４２が設けられず、粒子９を備えていない構成における音響放射効率の特性とほぼ同一であり、コインシデンス周波数ｆｃ１は比較的高い周波数帯域に存在する。つまり５００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域における音響放射効率σは比較的小さい値となる。したがって側板２１、底板２４および収納用部材２８，３２，３６の制振効果による振動速度振幅ｖを抑制することができ、これによって、放射音パワーを低減することができる。
【００５０】
これに対して、先行技術である構成部材に瀝青物または瀝青混合物を一体に固着した構成では、ライン４７の特性が得られ、コインシデンス周波数ｆｃ２が本発明に比べて低い周波数範囲に存在する。したがって５００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域における音響放射効率σが本発明よりも大きいので、構成部材の振動速度振幅ｖが本発明と同様に抑制されるにもかかわらず、放射音パワーが小さくならない（式１参照）。その結果、先行技術では消音効果がそれ程達成されない。これによってライン４６で示される本発明の構成が優れていることが確認される。
【００５１】
図５は、本発明の防音構造を備えたトラス橋５１を構成するトラスである主構５２の斜材６５（図６参照）を示す断面図である。この主構５２の斜材６５は、軸直角断面矩形、たとえば正方形である。斜材６５の収納空間５５内に、粒子５６が収納される。粒子５６としては、前述の実施の形態の粒子９と同様に石炭灰粒子が好ましい。
【００５２】
図６は図５の主構５２を含むトラス橋５１の一部の斜視図であり、図７は図５および図６に示されるトラス橋５１の全体を示す斜視図である。左右一対の主構５２が平行に並べられ、そのたとえば下部に鉄道車両の軌道などの床版を支持するための縦桁５８、横桁５９、横桁６１および下横構６２などが取付けられる。主構５２は、上弦材６３と下弦材６４と斜材６５とによって構成される。下弦材６４上には、斜材６５が格点６６で連結されて固定される。下弦材６４の長手方向の端部では、支承６７を介して、橋脚などを含む下部構造に支持される。主構５２の上弦材５７間には支材６８が連結され、また上横構６９が固定される。主構５２の長手方向端部には、端柱７１が、下弦材６４の端部に連結されて固定され、隅角部７２が形成される。
【００５３】
図８は、図５〜図７に示されるトラス橋５１の一部の分解斜視図である。図９はトラス橋５１の格点６６付近の一部を切欠いて示す斜視図であり、図１０は格点６６付近の縦断面図である。一対の縦桁５８間に枕木７３が固定され、この枕木７３に、レールなどの軌道７４が固定される。この軌道７４に沿って鉄道車両７５が走行移動する。
【００５４】
斜材６５の下端部７６は、下弦材６４の上板７７によって閉塞されて、格点６６のガセット７８によって固定される。斜材６５および下弦材６４は、それらの軸線に直角な断面が矩形、たとえば正方形の筒体から成る。この斜材６５の下端部７６付近に粒子７９が投入され、これらの粒子７９は自重で堆積した状態となっている。粒子７９は、前述の粒子９と同様に石炭灰粒子が好ましい。この斜材６５は、下弦材６４の上部で底が閉じられた軸線方向に延びる収納空間８１を有する。
【００５５】
図１１は、本発明の実施の他の形態の防音構造を示す図である。図１１の実施の形態では、斜材６５内に、軸線方向内方に間隔をあけて筒状の収納用部材５４が設けられて、この収納用部材５４は、斜材６５に同軸に上弦材６３および下弦材６４に固定される。斜材６５の内表面と収納用部材５４との間には、収納空間５５が形成され、この収納空間５５内に粒子５６が収納される。粒子５６は、前述の粒子９と同様に石炭灰粒子が好ましい。このような構成によって、防音作用が前述と同様に達成される。この図１１の実施の形態では、空間５５の容積が、前述の図５の構成に比べて小さく、したがって同じ消音効果を達成するのに必要な粒子５６の重量を減少することができる。
【００５６】
図１２は、図１１に示される実施の形態の斜材６５の一部を切欠いて示す斜視図である。図１３は、図１２に示される斜材６５の正面図である。斜材６５の端部には、斜材６５とその内部に同軸に設けられる収納用筒体５４との端部を閉塞する端板８４が固定される。これによって収納空間５５が閉じられ、粒子５６が外部に飛び出すおそれはない。端板８４は、フランジ継手を構成し、上弦材６３または下弦材６４に固定される。
【００５７】
図１４は、本発明の防音構造を備えた軌道８６の断面図である。モノレール車両などの移動体８７の移動方向（図１４の紙面に垂直方向）に沿って、複数、たとえばこの実施の形態では一対の支持部材８８，８９が、細長く延びる。これらの支持部材８８，８９は、上下方向の高さＨ１を有する板状に形成され、移動方向に垂直な横方向（図１４の左右方向）に相互に間隔Ｌ１をあけて配置される。
【００５８】
軌道部９１は、支持部材８８，８９の下端部に固定され、支持部材８８，８９相互間の収納空間９２を塞いで底９４を形成するとともに、支持部材８８，８９の両外側方（図１４の左右方向）に張出す。軌道部９１は、移動方向（図１４の紙面に垂直方向）に沿って細長く延びる板状に形成される。これらの支持部材８８，８９相互間の収納空間９２には、粒子９３が収納される。粒子９３は、前述の粒子９と同様に石炭灰粒子が好ましい。粒子９３は、収納空間９２に臨む支持部材８８，８９の表面に接触する。軌道部９１は、収納空間９２の底９４に連なる。移動体８７に取付けられるローラ９５は、軌道部９１上を回転して走行し、このローラ９５に吊下げ部９６によってモノレール車両などの移動体８７が吊下げられる。
【００５９】
次に本件発明者による実験結果を述べる。図１５は、本発明の防音構造の防音効果の検証を行うために用いられた構造物９７の斜視図である。この図１５に示されるように、ウェブ１０１の上下に間隔Ｈ２でフランジ１０２，１０３が固定される。
【００６０】
図１６（１）は、本発明の防音構造１０４を備える構造物９７の断面図である。ウェブ１０１に、その長手方向沿って板状の収納用部材１０５が設けられ、この収納用部材１０５の両側部は、一対の端板１０６によって閉じられ、こうして収納空間１０７が形成される。収納空間１０７に、粒子１０８が収納される。粒子１０８は、外径５〜１５ｍｍφの前述の石炭灰から成る軽量粗骨材である。
【００６１】
ウェブ１０１の高さＨ２（図１５参照）は４８０ｍｍで、ウェブ１０１の長さ方向（図１５の左右方向、図１６（１）の紙面に垂直方向）の長さＬ２は６００ｍｍで、ウェブ１０１、フランジ１０２，１０３の厚みは１０ｍｍである。収納空間１０７は、ウェブ１０１の一方表面から、フランジ１０２，１０３の端部付近まで延び、図１６（１）の左右方向の収納空間１０７の厚みＷ２は２０ｍｍであり、その面密度１６．７ｋｇｆ／ｍ^２である。
【００６２】
図１６（２）は、比較例の構造物９７ａを示す図である。比較例の構造物９７ａでは、収納用部材１０５と粒子１０８とを用いる代りに、図１６（１）に示す収納空間１０７と同一体積を有するモルタル１１０を、ウェブ１０１に固定した構造を有している。図１６（２）におけるモルタル１１０を用いたときにおける面密度は５２．４ｋｇｆ／ｍ^２である。
【００６３】
図１７は、図１５および図１６に示される構造物９７，９７ａのウェブ１０１の振動状態を検出する装置の簡略化した系統図である。加振器１１３によって発生された振動が連結棒１１４を経て構造物９７に伝達されてウェブ１０１が振動される。このウェブ１０１の表面の振動状態が、レーザ走査手段１１５によって計測され、この計測結果に基づいて音響放射効率σと放射音パワーとが計算される。また、比較例である構造物９７ａに関しても同様な実験が行われる。
【００６４】
図１８は、本件発明者による実験結果を示す図である。図１６（１）に示される構造物９７の実験結果から得られた音響放射効率σと１／３オクターブ中心周波数との関係が、ライン１１７に示される。このライン１１７の特性は、粒子１０８および収納用部材１０５またはモルタル１１０を備えないウェブ１０１に対して、同じ実験を行ったときに得られるライン１１８で示される特性と、ほぼ同様の特性である。すなわち図１６（１）の本発明の構成における音響放射効率σと、ウェブ１０１のみから成る音響放射効率σとは、ほぼ同様の挙動を示している。これに対して図１６（２）に示される比較例に対して同一の実験を行ったときには、図１８のライン１１９で示される特性が得られる。この実験結果から、ライン１１９で示される比較例の特性では、音響放射効率σがライン１１７，１１８で示される特性よりも、５００Ｈｚ〜１ｋＨｚ未満の低い周波数帯域で、音響放射効率σが大きいことがわかる。
【００６５】
図１９は、上記実験結果から得られる放射音パワーと、１／３オクターブ中心周波数との関係を示す図である。図１９のライン１２７は、図１６（１）に示される本発明の実施例の特性を示し、ライン１２９は図１６（２）に示される比較例の特性を示し、ライン１２８はウェブ１０１のみから成る比較例の特性を示す。図１９に示すように、ライン１２７に示す本発明の実施例の特性では、ライン１２８，１２９に比較して、放射音パワーが低下することが確認された。
【００６６】
図１６（１）に示される実施例および図１６（２）に示される比較例のいずれにおいても、ウェブ１０１の振動速度振幅は、本件発明者の実験によれば１０ｄＢ程度小さくなるけれども（実験結果は図示せず）、図１８に示すように図１６（１）の実施例の音響放射効率σは、図１６（２）の比較例の音響放射効率σよりも低いので、ライン１２７で示されるように放射音パワーが小さくなり、消音効果が達成される。こうして本発明によれば、放射音パワーが低減されて消音され、防音効果が充分に達成されることが確認された。
【００６７】
収納用部材は、上述の実施の形態では平板状であるけれども、本発明の実施の他の形態では、そのほかの形状を有していてもよい。収納用部材は、鋼板などの材料から成ってもよいけれども、そのほかの材料、たとえば前述のように合成樹脂などの材料から成ってもよい。
【００６８】
【発明の効果】
本発明によれば、構造物の部材に接触するように粒子を収納空間に収納することによって、構成部材の振動速度振幅ｖを低減できるとともに、部材の剛性Ｂを高めることがない。したがってコインシデンス周波数ｆｃを、構成部材のみから成る場合に比べてほぼ同一値に維持することができ、低い周波数帯域にシフトすることがない。したがって音響放射効率σもまた、構成部材のみから成るときに比べてほぼ同一値に維持でき、音響放射効率σが高くなることはなく、放射音パワーを低減できる。さらに構成部材の振動エネルギを、粒子同士の衝突および摩擦によって熱エネルギに変換することができるので、構成部材を制振することができ、その制振量に対応した減音量を得ることができる。こうして５００Ｈｚ以上１ｋＨｚ以下の周波数帯域における放射音パワーを小さくし、効果的に音を小さくすることができるようになる。さらに粒子を収納する収納空間の形状は限定されないので、本発明による防音構造を、鉄道車両や自動車などの橋梁、自動車道路などの防音壁、土砂運搬船の船殻や建築物などと言った様々な構造物に適用することができる。
【００６９】
本発明によれば、構成部材の剛性は、本発明の防音構造を備えない構成部材の剛性とほとんど変わらないので、振動速度振幅のみを低減することができ、
制振量に対応した減音効果を得ることができる。したがって収納用部材と粒子とを含む付与物の総重量を、コンクリートからなる構成部材に瀝青物を固着した先行技術に比べて軽量とすることができる。
【００７０】
粒子は、たとえば多孔質な石炭灰などの無機材料から成り、外径が５〜１５ｍｍφのランダムな形状を有しているので、これらの粒子相互間の隙間および粒子自体によって、吸音効果を達成することができる。また粒子は前述のようにランダムな形状を有するので、粒子相互間の隙間を、吸音作用が高められるように、適切な隙間を粒子相互間に形成することができる。粒子として、比重が１．３〜１．４であり、嵩比重が０．８〜０．９である軽量粗骨材などを用いることによって、本発明を軽量化して実施することができる。
【００７１】
また、収納用部材に多数の透孔が形成されるので、収納空間内に音がこもることがなく、効果的な吸音作用を達成することができる。
また本発明によれば、構成部材と収納用部材との間を、粒子の外径Ｄ１の２倍〜３倍、好ましくは２倍に選ぶことによって、粒子の充填量をできるだけ少なくして軽量化することができ、しかも吸音作用を充分に達成することができる。
【００７２】
また、収納用部材を合成樹脂製とすることによって、軽量化を図ることができる。
【００７３】
また、構成部材と収納用部材との間を、粒子の外径Ｄ１の２倍〜３倍、好ましくは２倍に選ぶことによって、粒子の充填量をできるだけ少なくして軽量化することができ、しかも吸音作用を充分に達成することができる。
【００７４】
さらに本発明によれば、橋梁の主桁、主構、床組などにおける防音作用を効果的に行うことができる。なお本発明の防音構造を備えた橋梁は、箱桁橋、トラス橋、アーチ橋およびそのほかの種類の構造を有する橋梁であってもよい。
【００７５】
本発明によれば、モノレール車両などの移動体の車輪を支持する軌道部に取付けられる少なくとも一対の支持部材間の収納空間に粒子を収納することによって、移動体の走行時に発生する騒音を効果的に吸音することができる。
【００７６】
本発明によれば、自動車道路などの防音壁および土砂運搬船の船殻などの構造物に対しても、本発明の防音構造を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の防音構造の一例を示す図である。
【図２】図１に示す防音構造を適用した箱桁橋１１の上部構造１２を示す断面図である。
【図３】図２に示される箱桁橋１１の一部の拡大断面図である。
【図４】本件発明者の実験結果を示す図である。
【図５】本発明の防音構造を備えたトラス橋５１を構成するトラスである主構５２の斜材６５の断面図である。
【図６】図５の主構５２を含むトラス橋５１の一部の斜視図である。
【図７】図５および図６に示されるトラス橋５１の全体を示す斜視図である。
【図８】図５〜図７に示されるトラス橋５１の一部の分解斜視図である。
【図９】トラス橋５１の格点６６付近の一部を切欠いて示す斜視図である。
【図１０】格点６６付近の縦断面図である。
【図１１】本発明の実施の他の形態の防音構造を示す図である。
【図１２】図１１に示される実施の形態の斜材６５の一部を切欠いて示す斜視図である。
【図１３】図１２に示される斜材６５の正面図である。
【図１４】本発明の防音構造を備えた軌道８６の断面図である。
【図１５】本発明の防音構造の防音効果の検証を行うために用いられた構造物９７の斜視図である。
【図１６】図１６（１）は、本発明の防音構造１０４を備える構造物９７の断面図であり、図１６（２）は、比較例の構造物９７ａを示す図である。
【図１７】図１５および図１６に示される構造物９７，９７ａのウェブ１０１の振動状態を検出する装置の簡略化した系統図である。
【図１８】本件発明者による実験結果から得られた音響放射効率σと１／３オクターブ中心周波数との関係を示す図である。
【図１９】実験結果から得られる放射音パワーと、１／３オクターブ中心周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ 構成部材
２ ウェブ
３，４ フランジ
５，２８，３２，３６ 収納用部材
８，３９，４１，４２，５５，８１，９２ 収納空間
９，５６，９３ 粒子
１１ 箱桁橋
１２ 上部構造
１４ 軌道
１５ 床版
１６ 箱桁
５１ トラス橋
５２ 主構
７４ 軌道
７５ 鉄道車両
７９ 粒子
８４ 端板
８６ 軌道
８７ 移動体
９１ 軌道部
９４ 底[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a soundproof structure for structures such as bridges such as railway vehicles and automobiles, track girders such as monorail vehicles, soundproof walls such as motorways, hulls of earth and sand carriers, and buildings.
[0002]
[Prior art]
A typical prior art is disclosed in Japanese Patent Publication No. 60-25883. This prior art has a configuration in which a closed space of a component member such as a bridge formed of concrete or the like is filled with a bituminous substance or a bituminous mixture, and these are integrally fixed, whereby the vibration damping soundproofing is achieved. It is carried out. That is, the bituminous material or bituminous mixture is fixed to the component, solidified and rigid.
[0003]
In this prior art, a bituminous substance or a bituminous mixture is fixed to a component such as a bridge made of concrete to increase rigidity, and a vibration control action of the component is achieved. The coincidence frequency fc is lower than in the case where the vibration isolation structure is not provided. Therefore, the sound radiation efficiency σ in the lower audible frequency band, particularly in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less increases. Therefore, although the vibration velocity amplitude of the constituent members is reduced, the radiation sound power is slightly reduced, and there is a problem that a sufficient soundproofing effect cannot be achieved. This problem will be described with reference to Expressions 1 and 2 below.
[0004]
The radiated sound power P is represented by: when the vibration velocity amplitude of the component is v, the air density is ρ, the sound speed is C, and the radiation area S
P = σ · v²・ Ρ ・ C ・ S… (1)
Is represented by
[0005]
When the coincidence frequency fc is m, the surface density of the component is m, and the bending rigidity is B,
[0006]
(Equation 1)

Is represented by
[0007]
In the prior art, the vibration velocity amplitude v can be reduced by a structure in which a bituminous material or a bituminous mixture is fixed to a component such as a bridge made of concrete, but the rigidity B of the component is increased, so that the coincidence frequency fc is As described above, it becomes lower. As described above, when the coincidence frequency fc decreases, a region where the acoustic radiation efficiency σ is high shifts to a low frequency band. Therefore, the sound radiation efficiency σ in the low frequency band increases. As a result, the radiated sound power is proportional to the acoustic radiation efficiency as shown in Equation 1, so that even if the vibration of the above-mentioned constituent members can be suppressed, the radiated sound power P in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less should be suppressed so much. Can not. In the prior art arrangements in which the aforementioned bitumen or bituminous mixture is fixed to a component made of concrete in this way, the increased rigidity of the structural component makes it possible to dampen, but not so much, the noise.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
An object of the present invention is to provide a soundproof structure, a bridge and a track of a structure capable of improving soundproof performance.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention forms a storage space by attaching a storage member to a constituent member constituting a structure,
The particles are stored in the storage space, and the particles come into contact with at least the surface of the constituent member facing the storage space.And
The distance in the storage space between the constituent member and the storage member is selected to be two to three times the outer diameter D1 of the particles.A soundproof structure of a structure characterized by the following.
[0011]
According to the present invention, particles are stored in a storage space formed by attaching a storage member to a component constituting a structure such as a bridge, a track girder, and a building, or in a storage space of the component. . The particles come into contact with the surface of the component facing the storage space. These particles are stored only in the lower part of the storage space, and a part of the storage space may remain above the stored particles, but it is preferable that the storage space be filled completely with almost no gap. .
[0012]
Since these particles are stacked under their own weight and are not pressed by pressure from above, there is a slight gap between the particles. These particles are only in contact with the surface of the component, but are not fixed. In addition, these particles make point contact with the surface of the component or have only a small contact area, and the particles do not make surface contact over the entire projected area on the surface of the component.
[0013]
Therefore, the rigidity B of the component does not increase due to the particles in the storage space, and the coincidence frequency fc and the acoustic radiation efficiency σ are substantially the same, respectively, as compared with the configuration including only the component without implementing the present invention. , And only the vibration velocity amplitude v of the component members can be reduced. Therefore, the radiated sound power P in the frequency band of 500 Hz to 1 kHz is reduced, and an excellent silencing effect is achieved.
[0014]
That is, according to the present invention, even if particles are filled, the coincidence frequency fc does not decrease, so that the sound radiation efficiency σ does not become relatively high as compared with the case where particles are not filled. Therefore, only the vibration velocity amplitude v is reduced, so that the radiated sound power P can be reduced to mute the sound.
[0015]
Explaining the above-mentioned silencing effect, by bringing particles into contact with the surface of the component facing the storage space, vibration energy generated in the component is converted into thermal energy by collision and friction between the particles. Is damped, and the vibration speed amplitude decreases. Further, since the rigidity of the constituent members does not increase, it is possible to obtain a sound reduction corresponding to the amount of vibration damping as compared with the above-described prior art, and it is possible to effectively reduce the sound.
[0016]
Although any material can be selected as the material of the particles, a porous inorganic material is preferable, and examples thereof include coal ash. In particular, coal ash is known as industrial waste, and by using such coal ash as a recycled material, effective use of resources can be achieved.
[0017]
Further, since the particles are porous, the particles themselves can be provided with a sound absorbing performance, and thus two effects of vibration damping and sound absorbing can be exhibited. Further, the frequency of sound absorption can be controlled by forming a depression or a through-hole having an arbitrary inner diameter in the particles.
[0018]
In the storage space, the distance between the constituent member and the storage member is selected to be 2 to 3 times, preferably 2 times, the outer diameter D1 of the particles. Therefore, two or three layers of particles are interposed between the constituent member and the storage member. As a result, the vibration velocity amplitude of the component member can be reduced and attenuated, for example, by about 10 dB. As for the vibration damping effect of the constituent member and the storage member, one layer of particles is insufficient, and as described above, two or three layers, particularly preferably two layers, provide a sufficient vibration damping effect. It has been confirmed by the inventor of the present invention that the vibration suppression effect is not significantly improved even in the case described above. In other words, by filling two or three layers of particles, particles that are adjacent to and contact with each other between the component and the storage member can move relatively in the storage space, and thereby the vibration of the component is suppressed. The effect is sufficiently achieved, and the vibration velocity amplitude v is reduced. Therefore, the radiated sound power P is reduced.
MaBeforeThe particles are made of an inorganic material, have a random shape, and have an outer diameter of 5 to 15 mmφ.There may be.
[0019]
MaBeforeThe particles are porousThere may be.
MaBeforeThe particles have a specific gravity of 1.3 to 1.4 and a bulk specific gravity of 0.8 to 0.9.There may be.
[0020]
Said nothingMachine materialas,For example, it is made of coal ash and has a random shape, for example, is crushed, and preferably has an outer diameter of 5 to 15 mmφ. The outer diameter D1 of the particle is defined as the minimum diameter of a virtual inscribed sphere where the inner surface contacts the outer peripheral portion of the particle.
[0021]
By using a porous and lightweight material such as coal ash as the particles, the weight of the component member in which the particles are stored in the storage space can be reduced. Further, the particles are in contact with the surfaces of the constituent member and the storage member, and they are not integrally fixed, so that the rigidity B of the constituent member does not increase. As a result, a decrease in the coincidence frequency fc can be prevented. Therefore, it is possible to prevent the sound radiation efficiency σ from increasing in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less. Further, as described above, since only the vibration velocity amplitude v of the constituent member is reduced, the acoustic radiation power can be effectively reduced.
[0022]
The above coal ash particles are obtained by mixing a small amount of pulverized coal into coal ash, adding water to form a raw pellet of an arbitrary particle size, and granulating the raw pellet by natural sintering in a continuous firing furnace. Artificial lightweight coarse aggregate is mentioned. Such coal ash particles have an absolute dry specific gravity of 1.30 to 1.38 and a bulk specific gravity (zipping) of 0.80 to 0.85 kg / L. L represents liter. According to the experiment of the present inventor, it has been confirmed that the use of the coal ash particles having the above-described properties provides a clear vibration damping effect and does not cause an extreme increase in weight.
[0023]
Note that, when the bulk specific gravity ρ1 is the mass M1 of the particles and the volume V1 occupied by the particles,
ρ1 = M1 / V1 (3)
Is represented by When the particles are stored in the storage space, voids are generated between the particles, and the bulk specific gravity ρ1 is 0.8 to 0.9 in the present invention as described above, and is preferably about 0.8.
[0024]
MaThe said incomeA large number of through holes smaller than the outer diameter D1 of the particles are formed in the delivery member.You may.
[0025]
IncomeThe receiving member is formed with a number of through holes, and the through holes have an inner diameter smaller than the particle diameter of the particles. Therefore, the particles stored in the storage space do not go out of the through hole to the outside, and the sound muffled in the storage space can be absorbed by the gap between the particles.
[0026]
MaIncomeDelivery members are made of synthetic resin.You may.
IncomeSince the delivery member is made of, for example, a synthetic resin such as an ABS resin, the specific gravity is smaller and lighter than a component member made of a material such as iron. Even with such a lightweight configuration, the particles can be stored and held in the storage space formed between them and the constituent members, and the shape of the storage member can be maintained. It has been confirmed by the present inventor that the use of such a synthetic resin storage member does not reduce the soundproofing performance. As the storage member, a plate-like member having a thickness of about 2 mm is preferable.
[0027]
StructureThe distance in the storage space between the component member and the storage member is selected to be two to three times the outer diameter D1 of the particles.You may.
[0028]
MaStructureThe distance in the storage space between the component member and the storage member is selected to be twice the outer diameter D1 of the particles.You may.
[0030]
The present invention also provides a storage space by attaching a storage member to a component constituting at least a part of a main structure and a floor set supporting a floor slab or a track,
The particles are stored in the storage space, and the particles come into contact with at least the surface of the constituent member facing the storage space.And
The distance in the storage space between the constituent member and the storage member is selected to be two to three times the outer diameter D1 of the particles.It is a bridge characterized by the following.
[0031]
MaFloorThe particles are stored in a storage space of a component constituting at least a part of a main structure and a floor set supporting the plate or the track, and the particles are in contact with at least a surface of the component facing the storage space. And on the bridgeThere may be.
[0032]
PreviousThe structural members are members that make up the bridge girder.There may be.
[0033]
PreviousThe bridge girder is a box girderThere may be.
PreviousThese components are the components that make up the truss of the truss bridge.There may be.
[0034]
PreviousThe structural members are the chords of the arch bridge or the main girder of the Langer bridge.There may be.
[0035]
INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is implemented in connection with a bridge, and can effectively suppress noise caused by vibration of the bridge during traveling of a railway vehicle, an automobile, and the like, and successfully achieve a noise reduction effect.
[0036]
The present invention can be practiced in connection with bridges having box girder bridges, truss bridges, arch bridges, as well as bridges having other structures.
[0037]
Also, (a) a plurality of support members,
It is elongated in the moving direction of the moving body and is formed in a plate shape having a vertical height,
Support members that are spaced apart from each other in the horizontal direction perpendicular to the direction of movement,
(B) a track portion, which is fixed to a lower end portion of the support member, is formed in a plate-like shape that protrudes outward on both sides of the support member and extends elongated along the moving direction,
A track portion that supports the moving object,
(C) a soundproof trajectory which is stored in a storage space between the support members and contains a large number of particles that come into contact with the surface of the support member facing the storage space.There may be.
[0038]
According to the present invention, for example, wheels of a vehicle such as a monorail vehicle are supported and rotated on a track portion projecting to both outer sides of the support member, and the vehicle can travel, and the vehicle can run. The particles are stored in the storage space. Therefore, it is possible to effectively suppress noise during traveling of a moving body such as a monorail vehicle.
[0039]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a diagram showing an example of the soundproof structure of the present invention. The component member 1 made of an I-beam or an H-beam forms a part of a box girder bridge shown in FIGS. 2 and 3 described later. The constituent member 1 includes a long web 2 and flanges 3 and 4 that extend vertically from the web 2. A plate-shaped storage member 5 is fixed to the flanges 3 and 4 on the web 2 by L-shaped mounting pieces 6 and 7. The storage member 5 extends parallel to the longitudinal direction of the web 2 (perpendicular to the plane of FIG. 1). The web 2 and the storage member 5 are arranged at an interval in the width direction (the left-right direction in FIG. 1) perpendicular to the longitudinal direction (the direction perpendicular to the sheet of FIG. 1). Is formed between them. A large number of particles 9 are charged and filled in the storage space 8.
[0040]
The storage member 5 may be made of a metal material such as iron or steel as in the case of the constituent member 1, but may be made of a synthetic resin material such as an ABS resin. The thickness of the storage member 5 is preferably a thickness having mechanical strength for storing and holding the particles 9 in the storage space 8, and is, for example, 2 mm.
[0041]
FIG. 2 is a sectional view showing an upper structure 12 of the box girder bridge 11 to which the soundproof structure shown in FIG. 1 is applied, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of the box girder bridge 11 shown in FIG. The upper structure 12 of the box girder bridge 11 basically has a floor slab 15 to which a track 14 such as a rail on which a railway vehicle 13 moves is fixed, and a box girder 16 for supporting the floor slab 15.
[0042]
The lower surface of the steel slab 18 (which is a constituent member and corresponds to the flange 3 in FIG. 1) constituting the lower portion of the slab 15 is provided in the width direction (the left-right direction in FIGS. 2 and 3) constituting the box girder. The upper end portions 22 of the pair of side plates 21 (corresponding to the web 2 in FIG. 1) are fixed by welding, and the lower end portions 23 of the side plates 21 are welded to the bottom plate 24 (corresponding to the flange 4 in FIG. 1). It is fixed so that the overall shape is substantially U-shaped. Vertical ribs 25 are fixed to the bottom plate 24 in the internal space 26 of the box girder 16 at intervals in the width direction. The vertical rib 25 extends along the direction in which the box girder 16 extends (the direction perpendicular to the plane of FIG. 3). On the side plate 21, a plate-like storage member 28 is fixed to the lower surface of the steel floor slab 18 with a mounting piece 29 at intervals in the width direction of the box girder 16 (the left-right direction in FIG. 3). It is fixed to the upper surface of the bottom plate 24 by 31. Further, the plate-shaped storage member 32 is fixed to the storage member 28 by the mounting piece 33 and is fixed to the vertical rib 25 by the mounting piece 34 at an interval above the bottom plate 24. Also between the vertical ribs 25, the plate-like storage member 36 is fixed above the bottom plate 24 with the mounting pieces 37 and 38 at intervals, similarly to the storage member 32 described above.
[0043]
The particles 9 are stored in the storage space 39 between the side plate 21 and the storage member 28 and the storage spaces 41 and 42 between the bottom plate 24 and the storage members 32 and 36. The component 1 shown in FIG. 1 described above is a cross-sectional view taken along a section line II in FIG. 3, for example, and shows the width direction of the box girder bridge 11 fixed on the bottom plate 24 (left and right in FIG. 3). Direction). The lower surface of the flange 4 of FIG. 1 is disposed on the bottom plate 24, and the component 1 of FIG. 1 extends in the left-right direction of FIG.
[0044]
The particles 9 are made of an inorganic material, are porous such as coal ash, have a random shape, and have an outer diameter of 5 to 15 mmφ. The outer diameter D1 of the particle 9 refers to the diameter of the smallest virtual sphere 44 inscribed in one particle 9 in the enlarged view of the constituent member 1 in FIG. The particles 9 are stored in the storage spaces 8, 39, 41, 42, and come into contact with the surfaces of the web 2, the side plate 21, and the bottom plate 24 facing the storage spaces 8, 39, 41, 42, thereby forming the web 2, the side plate 21, and The vibration energy generated in the bottom plate 24 is converted into thermal energy by the collision and friction of the large number of particles 9, so that the storage members 5, 28, 32, 36, the web 2, the side plate 21, and the bottom plate 24 are damped. You.
[0045]
The distance W1 of the storage space 8 between the web 2 and the storage member 5, the storage space 39 between the side plate 21 and the storage member 28, and the storage space 41, 42 between the bottom plate 24 and the storage members 32, 36 are as follows. , 2 to 3 times the outer diameter D1 of the particles 9, particularly preferably 2 times. That is, two to three layers, preferably two layers, of particles are interposed in each of the storage spaces 8, 39, 41, and 42. It should be noted that the vibration damping effect is insufficient with one layer, a sufficient effect is obtained with two or three layers, and there is no significant improvement in the vibration damping effect with four or more layers. In this way, the adjacent particles 9 can move relative to each other in the storage spaces 8, 39, 41, 42, whereby the vibration damping effect of the storage members 5, 28, 32, 36 is sufficiently achieved.
[0046]
Further, since the rigidity of the web 2, the side plate 21 and the bottom plate 24 does not increase, a sound reduction corresponding to the amount of vibration damping can be obtained, and the noise can be effectively reduced as compared with the above-described prior art. Further, even if the storage spaces 8, 39, 41, 42 have various shapes, a large number of particles 9 can be stored, and a noise reduction effect can be achieved. In this way, the vibrations generated from the floor slab 15 when the vehicle 13 travels and transmitted to the storage members 28, 32, 36 can be damped by the particles 9, so that noise can be reduced.
[0047]
Further, as described above, since the particles 9 are porous coal ash, the particles 9 themselves have sound absorbing performance, and can exert two effects of vibration damping and sound absorbing. By using coal ash as the particles 9, there is also an effect that lime ash, which is known as industrial waste, can be used as a recycled material to effectively use resources.
[0048]
In addition, coal ash particles are lightweight coarse aggregate used for concrete, and have characteristics of absolutely dry specific gravity of 1.30 to 1.38 and bulk specific gravity (zipping) of 0.80 to 0.85 kg / L. And its chemical composition is SiO₂  65%, Al₂O₃  18%, Fe₂O₃  6.4%, Na₂O 3.1%, K₂O 3.0%, CaO 2.1%, MgO 1.0%. The particles 9 may be made of a material other than the above-mentioned coal ash. However, as a required condition, it is desirable that the particles 9 have a large damping effect to some extent and be lightweight as a material to be attached to a structure such as a bridge girder. In addition, a configuration using alumina spheres having a specific gravity of 3.6 as the particles 9 is also conceivable. However, the alumina spheres have a large vibration damping effect, but have a disadvantage that the weight increases. Although a configuration using hollow plastic spheres having a specific gravity of 0.3 as the particles 9 is also conceivable, the weight increase is extremely small with the hollow plastic spheres, but there is a disadvantage that a large vibration-damping effect cannot be achieved. . However, even when using alumina spheres or hollow plastic spheres, the sound-absorbing effect is superior to that of the above-mentioned prior art (Japanese Patent Publication No. 60-25883).
[0049]
FIG. 4 is a view showing an experimental result of the present inventor. In the box girder bridge 11 shown in FIGS. 2 and 3, by storing the particles 9 in the storage spaces 39, 41, 42, the acoustic radiation efficiency σ shown in the line 46 can be obtained. The acoustic radiation efficiency σ of the line 46 in FIG. 4 is substantially the same as the characteristic of the acoustic radiation efficiency in the configuration in which the storage spaces 39, 41, and 42 of the present invention are not provided and the particles 9 are not provided, and the coincidence frequency fc1 Exists in a relatively high frequency band. That is, the acoustic radiation efficiency σ in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less has a relatively small value. Accordingly, the vibration velocity amplitude v due to the vibration damping effect of the side plate 21, the bottom plate 24, and the storage members 28, 32, 36 can be suppressed, and the radiated sound power can be reduced.
[0050]
On the other hand, in the prior art configuration in which a bitumen substance or a bitumin mixture is integrally fixed to a component, the characteristics of the line 47 are obtained, and the coincidence frequency fc2 is in a lower frequency range than in the present invention. Therefore, since the acoustic radiation efficiency σ in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less is larger than that of the present invention, the radiated sound power does not decrease (Eq. 1). As a result, the prior art does not achieve much of a silencing effect. This confirms that the configuration of the present invention shown by line 46 is excellent.
[0051]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a diagonal member 65 (see FIG. 6) of a main structure 52 that is a truss constituting the truss bridge 51 having the soundproof structure of the present invention. The diagonal member 65 of the main structure 52 has a rectangular cross section perpendicular to the axis, for example, a square. The particles 56 are stored in the storage space 55 of the diagonal member 65. As the particles 56, coal ash particles are preferable as in the case of the particles 9 in the above-described embodiment.
[0052]
FIG. 6 is a perspective view of a part of the truss bridge 51 including the main structure 52 of FIG. 5, and FIG. 7 is a perspective view showing the entire truss bridge 51 shown in FIGS. A pair of left and right main structures 52 are arranged in parallel, and a vertical girder 58, a horizontal girder 59, a horizontal girder 61, a lower horizontal structure 62, and the like for supporting a floor slab such as a track of a railroad vehicle are attached to a lower portion thereof. The main structure 52 includes an upper chord member 63, a lower chord member 64, and a diagonal member 65. On the lower chord material 64, diagonal members 65 are connected and fixed at points 66. An end of the lower chord member 64 in the longitudinal direction is supported by a lower structure including a pier or the like via a bearing 67. A strut 68 is connected between the upper chord members 57 of the main structure 52, and an upper horizontal structure 69 is fixed. At the longitudinal end of the main structure 52, an end column 71 is connected and fixed to an end of the lower chord material 64, and a corner 72 is formed.
[0053]
FIG. 8 is an exploded perspective view of a part of the truss bridge 51 shown in FIGS. FIG. 9 is a perspective view of the truss bridge 51 in which a part near the point 66 is cut away, and FIG. 10 is a longitudinal sectional view near the point 66. A sleeper 73 is fixed between the pair of longitudinal beams 58, and a track 74 such as a rail is fixed to the sleeper 73. A railway vehicle 75 travels along this track 74.
[0054]
A lower end portion 76 of the diagonal member 65 is closed by an upper plate 77 of the lower chord member 64 and is fixed by a gusset 78 of the grade 66. The diagonal member 65 and the lower chord member 64 are formed of a cylinder whose cross section perpendicular to the axis thereof is rectangular, for example, square. Particles 79 are put in the vicinity of the lower end portion 76 of the diagonal member 65, and these particles 79 are in a state of being deposited by their own weight. The particles 79 are preferably coal ash particles like the particles 9 described above. The diagonal member 65 has a storage space 81 that extends in the axial direction and has a closed bottom at the upper part of the lower chord member 64.
[0055]
FIG. 11 is a diagram showing a soundproof structure according to another embodiment of the present invention. In the embodiment of FIG. 11, cylindrical storage members 54 are provided in the diagonal member 65 at an interval inward in the axial direction, and the storage member 54 is coaxial with the diagonal member 65. It is fixed to 63 and lower chord material 64. A storage space 55 is formed between the inner surface of the diagonal member 65 and the storage member 54, and particles 56 are stored in the storage space 55. The particles 56 are preferably coal ash particles like the particles 9 described above. With such a configuration, the soundproofing effect is achieved in the same manner as described above. In the embodiment of FIG. 11, the volume of the space 55 is smaller than that of the configuration of FIG. 5 described above, and therefore, the weight of the particles 56 required to achieve the same noise reduction effect can be reduced.
[0056]
FIG. 12 is a perspective view of the diagonal member 65 of the embodiment shown in FIG. FIG. 13 is a front view of the diagonal member 65 shown in FIG. An end plate 84 that closes an end of the diagonal member 65 and a storage cylinder 54 provided coaxially inside the diagonal member 65 is fixed to an end of the diagonal member 65. Thereby, the storage space 55 is closed, and there is no possibility that the particles 56 jump out. The end plate 84 constitutes a flange joint and is fixed to the upper chord member 63 or the lower chord member 64.
[0057]
FIG. 14 is a cross-sectional view of the track 86 provided with the soundproof structure of the present invention. A plurality of, for example, a pair of support members 88, 89 in this embodiment extend elongated along the moving direction of the moving body 87 such as a monorail vehicle (perpendicular to the plane of FIG. 14). These support members 88 and 89 are formed in a plate shape having a height H1 in the up-down direction, and are arranged at an interval L1 in a horizontal direction perpendicular to the moving direction (the left-right direction in FIG. 14).
[0058]
The track portion 91 is fixed to the lower end portions of the support members 88 and 89, closes a storage space 92 between the support members 88 and 89 to form a bottom 94, and both outer sides of the support members 88 and 89 (FIG. 14). To the left and right). The track portion 91 is formed in a plate shape that is elongated in the moving direction (the direction perpendicular to the plane of FIG. 14). Particles 93 are stored in a storage space 92 between the support members 88 and 89. The particles 93 are preferably coal ash particles like the particles 9 described above. The particles 93 come into contact with the surfaces of the support members 88 and 89 facing the storage space 92. The track portion 91 continues to the bottom 94 of the storage space 92. The roller 95 attached to the moving body 87 rotates while traveling on the track section 91, and the moving body 87 such as a monorail vehicle is suspended by the suspension section 96 on the roller 95.
[0059]
Next, experimental results by the present inventor will be described. FIG. 15 is a perspective view of a structure 97 used to verify the soundproofing effect of the soundproofing structure of the present invention. As shown in FIG. 15, the flanges 102 and 103 are fixed above and below the web 101 at an interval H2.
[0060]
FIG. 16A is a cross-sectional view of a structure 97 including the soundproof structure 104 of the present invention. A plate-like storage member 105 is provided on the web 101 along the longitudinal direction, and both side portions of the storage member 105 are closed by a pair of end plates 106, thus forming a storage space 107. The particles 108 are stored in the storage space 107. The particles 108 are lightweight coarse aggregates made of the aforementioned coal ash having an outer diameter of 5 to 15 mmφ.
[0061]
The height H2 (see FIG. 15) of the web 101 is 480 mm, and the length L2 in the length direction of the web 101 (the left-right direction in FIG. 15 and the direction perpendicular to the plane of FIG. 16A) is 600 mm. The thickness of the flanges 102 and 103 is 10 mm. The storage space 107 extends from one surface of the web 101 to near the ends of the flanges 102 and 103. The thickness W2 of the storage space 107 in the left-right direction in FIG. 16A is 20 mm, and its surface density is 16.7 kgf / m²It is.
[0062]
FIG. 16B is a diagram illustrating a structure 97a according to a comparative example. The structure 97a of the comparative example has a structure in which a mortar 110 having the same volume as the storage space 107 shown in FIG. 16A is fixed to the web 101 instead of using the storage member 105 and the particles 108. I have. The area density when mortar 110 in FIG. 16 (2) is used is 52.4 kgf / m.²It is.
[0063]
FIG. 17 is a simplified system diagram of an apparatus for detecting the vibration state of the web 101 of the structures 97 and 97a shown in FIGS. The vibration generated by the vibrator 113 is transmitted to the structure 97 via the connecting rod 114, and the web 101 is vibrated. The vibration state of the surface of the web 101 is measured by the laser scanning unit 115, and the acoustic radiation efficiency σ and the radiation sound power are calculated based on the measurement result. A similar experiment is performed for the structure 97a as a comparative example.
[0064]
FIG. 18 is a diagram showing an experimental result by the present inventor. The relationship between the acoustic radiation efficiency σ and the 1/3 octave center frequency obtained from the experimental result of the structure 97 shown in FIG. The characteristics of the line 117 are almost the same as the characteristics shown by the line 118 obtained when the same experiment is performed on the web 101 without the particles 108 and the storage member 105 or the mortar 110. That is, the acoustic radiation efficiency σ in the configuration of the present invention shown in FIG. 16A and the acoustic radiation efficiency σ composed of only the web 101 exhibit almost the same behavior. On the other hand, when the same experiment is performed on the comparative example shown in FIG. 16B, the characteristic shown by the line 119 in FIG. 18 is obtained. From the experimental results, it is found that the acoustic emission efficiency σ is larger in the characteristics of the comparative example indicated by the line 119 in the low frequency band of 500 Hz to less than 1 kHz than the characteristics indicated by the lines 117 and 118. Understand.
[0065]
FIG. 19 is a diagram showing the relationship between the radiated sound power obtained from the above experimental results and the 1/3 octave center frequency. The line 127 in FIG. 19 shows the characteristics of the embodiment of the present invention shown in FIG. 16A, the line 129 shows the characteristics of the comparative example shown in FIG. 7 shows the characteristics of the comparative example. As shown in FIG. 19, in the characteristics of the embodiment of the present invention shown by the line 127, it was confirmed that the radiated sound power was lower than that of the lines 128 and 129.
[0066]
In both the example shown in FIG. 16A and the comparative example shown in FIG. 16B, the vibration velocity amplitude of the web 101 is reduced by about 10 dB according to the experiment of the present inventor (experimental results). Is not shown), and as shown in FIG. 18, the acoustic radiation efficiency σ of the embodiment of FIG. 16A is lower than the acoustic radiation efficiency σ of the comparative example of FIG. As described above, the radiated sound power is reduced, and the silencing effect is achieved. Thus, according to the present invention, it was confirmed that the radiated sound power was reduced and the sound was suppressed, and the soundproofing effect was sufficiently achieved.
[0067]
Although the storage member is flat in the above-described embodiment, it may have another shape in another embodiment of the present invention. The storage member may be made of a material such as a steel plate, but may be made of another material, for example, a material such as a synthetic resin as described above.
[0068]
【The invention's effect】
According to the present invention, by storing the particles in the storage space so as to contact the members of the structure, the vibration velocity amplitude v of the constituent members can be reduced, and the rigidity B of the members does not increase. Therefore, the coincidence frequency fc can be maintained at substantially the same value as in the case where only the constituent members are used, and there is no shift to a lower frequency band. Accordingly, the sound radiation efficiency σ can be maintained at substantially the same value as compared with the case where the sound radiation efficiency σ is composed of only the constituent members, and the sound radiation efficiency can be reduced without increasing the sound radiation efficiency σ. Further, since the vibration energy of the constituent member can be converted into thermal energy by collision and friction between particles, the constituent member can be damped, and a sound reduction corresponding to the amount of damping can be obtained. Thus, the radiation sound power in the frequency band of 500 Hz or more and 1 kHz or less can be reduced, and the sound can be effectively reduced. Further, since the shape of the storage space for storing particles is not limited, the soundproof structure according to the present invention can be used in various forms such as bridges for railway vehicles and automobiles, soundproof walls for automobile roads, hulls and buildings of earth and sand carriers, and the like. Applicable to structures.
[0069]
According to the present invention, the rigidity of the component is almost the same as the rigidity of the component having no soundproof structure of the present invention, so that only the vibration velocity amplitude can be reduced,
A sound reduction effect corresponding to the amount of vibration suppression can be obtained. Therefore, the total weight of the applied material including the storage member and the particles can be reduced as compared with the prior art in which a bitumen material is fixed to a component member made of concrete.
[0070]
The particles are made of an inorganic material such as porous coal ash, for example, and have a random shape with an outer diameter of 5 to 15 mmφ, so that a sound absorbing effect is achieved by the gaps between the particles and the particles themselves. be able to. In addition, since the particles have a random shape as described above, an appropriate gap can be formed between the particles so as to enhance the sound absorbing effect. By using a lightweight coarse aggregate having a specific gravity of 1.3 to 1.4 and a bulk specific gravity of 0.8 to 0.9 as particles, the present invention can be reduced in weight and carried out.
[0071]
Also, IncomeSince a large number of through-holes are formed in the receiving member, no sound is trapped in the storage space, and an effective sound absorbing action can be achieved.
Further, according to the present invention, the distance between the constituent member and the storage member is selected to be 2 to 3 times, preferably 2 times, the outer diameter D1 of the particles, so that the filling amount of the particles is reduced as much as possible to reduce the weight. And a sufficient sound absorbing effect can be achieved.
[0072]
AlsoBy making the storage member made of synthetic resin, the weight can be reduced.
[0073]
Also, StructureBy selecting between the formed member and the storage member two to three times, preferably two times the outer diameter D1 of the particles, the amount of the filled particles can be reduced as much as possible and the weight can be reduced. The function can be sufficiently achieved.
[0074]
Further, according to the present invention, it is possible to effectively perform a soundproofing effect on a main girder, a main structure, a floor group, or the like of a bridge. The bridge having the soundproof structure of the present invention may be a box girder bridge, a truss bridge, an arch bridge, or a bridge having another type of structure.
[0075]
According to the present invention, by storing particles in a storage space between at least a pair of support members attached to a track supporting a wheel of a moving body such as a monorail vehicle, it is possible to effectively reduce noise generated when the moving body travels. Can absorb sound.
[0076]
According to the present invention, the soundproof structure of the present invention can be applied to structures such as a soundproof wall such as an automobile road and a hull of a sediment transport ship.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a soundproof structure of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing an upper structure 12 of a box girder bridge 11 to which the soundproof structure shown in FIG. 1 is applied.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of the box girder bridge 11 shown in FIG.
FIG. 4 is a view showing an experimental result of the present inventor.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a diagonal member 65 of a main structure 52 which is a truss constituting a truss bridge 51 having a soundproof structure of the present invention.
FIG. 6 is a perspective view of a part of the truss bridge 51 including the main structure 52 of FIG.
7 is a perspective view showing the entire truss bridge 51 shown in FIGS. 5 and 6. FIG.
FIG. 8 is an exploded perspective view of a part of the truss bridge 51 shown in FIGS.
FIG. 9 is a partially cutaway perspective view of the truss bridge 51 near the point 66.
FIG. 10 is a longitudinal sectional view near a case 66;
FIG. 11 is a diagram showing a soundproof structure according to another embodiment of the present invention.
FIG. 12 is a perspective view showing a part of the diagonal member 65 of the embodiment shown in FIG.
13 is a front view of the diagonal member 65 shown in FIG.
FIG. 14 is a sectional view of a track 86 provided with the soundproof structure of the present invention.
FIG. 15 is a perspective view of a structure 97 used to verify the soundproofing effect of the soundproofing structure of the present invention.
FIG. 16 (1) is a cross-sectional view of a structure 97 including a soundproof structure 104 of the present invention, and FIG. 16 (2) is a diagram showing a structure 97a of a comparative example.
FIG. 17 is a simplified system diagram of an apparatus for detecting the vibration state of the web 101 of the structures 97 and 97a shown in FIGS. 15 and 16;
FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the acoustic radiation efficiency σ and the 1/3 octave center frequency obtained from the experimental results by the present inventor.
FIG. 19 is a diagram showing a relationship between radiated sound power obtained from experimental results and a 1/3 octave center frequency.
[Explanation of symbols]
1 component
2 Web
3,4 flange
5,28,32,36 Storage member
8,39,41,42,55,81,92 Storage space
9,56,93 particles
11 box girder bridge
12 Superstructure
14 orbit
15 Floor slab
16 box girder
51 Truss Bridge
52 main structure
74 orbit
75 Railcar
79 particles
84 End plate
86 orbit
87 Moving object
91 Track section
94 bottom

Claims (2)

A storage space is formed by attaching a storage member to a component constituting the structure,
The particles are stored in the storage space, and the particles come into contact with the surface of the constituent member facing at least the storage space ,
A soundproof structure for a structure, wherein the distance in the storage space between the constituent member and the storage member is selected to be two to three times the outer diameter D1 of the particles. A storage member is attached to a component constituting at least a part of a main structure and a floor set supporting a floor slab or a track to form a storage space,
The particles are stored in the storage space, and the particles come into contact with the surface of the constituent member facing at least the storage space ,
A bridge, wherein the distance in the storage space between the constituent member and the storage member is selected to be two to three times the outer diameter D1 of the particles.

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