JP4330776B2 - 高架橋の防振構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高架橋の防振構造に関し、特に隣接する単位高架橋の梁に発生する振動を抑制した高架橋の防振構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高架橋は、図９の斜視図に示すように、単位高架橋５０を連続的に隣接させて構築されている。単位高架橋は、支柱５１（Ａ〜Ｄ）、梁５２及びスラブ５３が一体となったラーメン構造で構築している。又、支柱５１（Ａ〜Ｄ）の両端は、片持梁部５８によって隣接する高架橋と相対している。
【０００３】
各単位高架橋５０の端部５４は、隣接する梁間に３０ｃｍ程度の間隔５５を確保するように構成し、スラブは、２ｃｍ程度の狭い間隔５７を保つように構成されている。
【０００４】
従来の高架橋は、以上のように構成されているので、通過する列車等の車両荷重の急激な乗り移りによって単位高架橋５０の端部５４に発生する衝撃力と、隣接する高架橋間の片持梁部５８の固有振動数によって励起される共振によって、多くの振動が発生している。
【０００５】
これらの振動に関しては、これまで緊密な解析が成されていない状況にあったが、本件発明者等が分析を試みることによって、振動を構成している周波数分布の実態とその強度が初めて明らかになっている。
【０００６】
以上の解明結果による振動の発生状態を、パワースペクトルとして、図１０に示している。図１０は、列車が高速で高架橋上を走行した場合のパワースペクトルであり、発生する離散的な振動数成分は、列車の走行速度及び車両長さによって定まっている。
【０００７】
本件発明者が行った分析では、図示のように支柱Ａ〜Ｄには、７〜１５Ｈｚ、１７〜２２Ｈｚ、３０Ｈｚ付近の各周波数域において振動の発生があることを示しており、特に、単位高架橋の端部に配置されている支柱Ａと支柱Ｄには、列車や車両の進入による衝撃載荷によると推定される１５Ｈｚ以上の高振動数成分と、単位高架橋の端部における片持梁部５８の固有振動数に起因して共振する７〜１５Ｈｚの中振動数成分が大きく現れていることが明らかになっている。
【０００８】
これらの振動は、高架橋の各支柱を通じて地盤に伝達されることから、列車の走行に伴って周辺の地盤が振動して、環境問題になる場合がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上の状況に鑑みてその解決策を提案するものであり、解析に基づいて構築したシミュレーション形態によって、要因になる振動数を特定して、その振動数を低減させるのに適切な解決策を講じる高架橋の防振構造を提供している。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明による高架橋の防振構造では、隣接する梁の端部相互間をＨ型鋼によって相互に接合し、かつ単位高架橋の脚柱と前記Ｈ型鋼との間に前記Ｈ型鋼を支持する補強斜材を介在させている。また、個々の単位高架橋の脚柱と隣接する単位高架橋の梁との間に互いに交差して隣接する梁を支持する交差斜材を配設している。
【００１１】
これによって、高架橋における振動数、特に高次における振動数の低減を大幅に向上させている。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明による高架橋の防振構造は、通過する列車や車両荷重の急激な乗り移りによって単位高架橋の端部に発生する衝撃力と、隣接する高架橋間の片持梁部の固有振動数によって励起される共振によって発生する振動を低減するために、隣接させて連続的に構成する単位高架橋の隣接する梁同士を、相互に補完状に関連付けた構造に構築している。
【００１３】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、従来と同様の部分については同一の符号で表現している。
【００１４】
図１は、本発明による高架橋の防振構造を示す一実施の形態の立断面図である。
【００１５】
本実施の形態では、各単位高架橋の端部５４、５４間をコンクリート１で剛接状態に結合することで互いに一体のものとして構成している。このために、各単位高架橋の梁５２はその端部５４、５４を部分的に斫取っており、両端部間に渡る鉄筋２を配置してアンカー３で補強してから、コンクリートを打設している。
【００１６】
同様に、梁５２の端部５４、５４間のコンクリート１は、スラブ５６に埋設されている補強鉄筋４によって補強されており、結果的に各単位高架橋の端部５４、５４は、一体の構造体として形成されている。
【００１７】
本実施の形態による振動の発生状態は、図２に示すように列車進入による衝撃載荷による１５Ｈｚ以上の高振動数成分も、片持梁の固有振動数に起因して共振する７〜１５Ｈｚの中振動数成分についてもほぼ完全に低減されており、改善効果の大きいことが明確に示されている。
【００１８】
図３は、単位高架橋の端部間を剛接結合する本発明の防振構造を示す他の実施形態の立断面図である。
【００１９】
本実施の形態では、各単位高架橋の端部５４、５４間はＨ型鋼５とコンクリート６で剛接状態に結合されており、互いに一体のものとして構成している。
【００２０】
このために、各単位高架橋の梁５２の下面にはＨ型鋼５が、アンカーボルト９によって固定されており、必要に応じて支柱５１のＡもしくはＤに対しても保持している。相互のＨ型鋼５、５は当て板７、８を用いて一体に剛接結合されており、各フランジ間をコンクリート６で充填することで補強されている。
【００２１】
図４は、単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相互に独立させて支持する実施形態の立断面図である。
【００２２】
本実施の形態では、片持梁部を形成することで共振状態が生じ易くなっている単位高架橋の各端部５４を、Ｈ型鋼で構成した三角斜材１０で支持している。
【００２３】
三角斜材１０は、図示のように梁５２に沿わせる水平部材１１とこれを支える垂直部材１２と傾斜部材１３とで一体に構成されており、支柱５１の柱脚１４にコンクリート１５で固定すると共に、各端部５４と結合させて振動を抑制するように配置している。
【００２４】
本実施の形態による防振構造は、単位高架橋の各端部５４の固有振動数を高次に移行させる効能を示すものであるから、図５に示す振動の抑制状態は、固有振動数に起因する共振による７〜１５Ｈｚの中振動数成分について振動が大きく抑制されている。さらに、列車進入による衝撃載荷による１５Ｈｚ以上の高振動数成分についても、振動強度の低減において改善効果があることを確認できる。
【００２５】
図６は、単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相互に関連させながら単位高架橋で支持する実施形態の立断面図である。
【００２６】
本実施の形態では、片持梁部を形成することで共振状態が生じ易くなっている単位高架橋の各端部５４を、共通のＨ型鋼１６を介して相互に接合しており、このＨ型鋼１６を補強斜材１７で支持している。
【００２７】
Ｈ型鋼１６は、単位高架橋の各端部５４とそれぞれに結合しながら、各単位高架橋の支柱５１の柱脚１４に形成されたコンクリート１５によって保持される補強斜材１７で支持されており、単位高架橋毎に片持梁部を支持しながら、対峙している単位高架橋との間を相互に接合している。
【００２８】
本実施の形態による防振構造は、単位高架橋の各端部５４の固有振動数を高次に移行させることから、上記実施の形態と同様に、固有振動数に起因する共振による７〜１５Ｈｚの中振動数成分について振動が抑制され、列車進入による衝撃載荷による１５Ｈｚ以上の高振動数成分についても、振動強度の低減ができると共に、隣接の単位高架橋に対して応力を円滑に伝達ができる効能も発揮している。
【００２９】
図７は、単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相互間の接合はないが、相対する単位高架橋の柱脚で相互に交差させて支持する実施形態の立断面図である。
【００３０】
本実施の形態では、上記実施の形態と同様に片持梁部を形成することで共振状態が生じ易くなっている単位高架橋の各端部５４を、Ｈ型鋼で構成した交差斜材１６で支持している。
【００３１】
交差斜材１６は、相対する単位高架橋の支柱５１に対して、その柱脚１４にコンクリート１５で固定すると共に、各端部５４と結合させて振動を抑制するように配置している。
【００３２】
本実施の形態による防振構造は、単位高架橋の各端部５４の固有振動数を高次に移行させることは上記実施の形態と同様であるが、単位高架橋における振動が自己の単位高架橋のみによって消化されることなく、隣接する単位高架橋に伝達されて状況の異なる状態の中で消化されるものであるから、より有効な改善効果を期待できる。
【００３３】
又、隣り合う高架橋間に隙間を確保できることから、温度上昇によってスラブが膨張しても、温度応力が発生しないと言うメリットも期待することが出来る。
【００３４】
図８に示す本実施の形態における振動の抑制状態は、上記の単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を支持することで固有振動数に起因する共振等を抑制している実施の形態と比較して、より効果的な傾向を達成されることを示している。
【００３５】
即ち、本実施の形態では、列車進入による衝撃載荷による１５Ｈｚ以上の高振動数成分について上記実施の形態よりも振動が大きく抑制されている。さらに、共振による７〜１５Ｈｚの中振動数成分についても、振動強度の低減において改善効果の大きいことを確認することができる。
【００３６】
以上のように、本発明による高架橋の防振構造は、隣接する単位高架橋の梁同士を、相互に結合させて一体に構成する、相互の端部を独立させて支持する、相互の端部を隣接する梁の支柱から支持するという、各実施の形態でその振動抑制効果を示しながら詳細に説明したように、衝撃載荷によると推定される１５Ｈｚ以上の高振動数成分と、固有振動数に起因する共振による７〜１５Ｈｚの中振動数成分とにおいて充分に所期の目的を達成している。
【００３７】
しかし、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、隣接させて連続的に構成する高架橋において、隣接する単位高架橋の梁同士を補完状に関連付けるという発明の趣旨に反しない範囲において、各種の変更が可能であることは当然である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明である高架橋の防振構造は、複数径間のラーメン構造から成る独立した単位高架橋を、所定の間隔を保ちながら隣接させて連続的に構成する高架橋において、隣接する梁同士を相互に補完状に関連付けて構成することを特徴としているので、高架橋における振動数、特に高次における振動数の低減を大幅に向上させる効果を発揮している。
【００３９】
本発明である高架橋の防振構造は、上述した高架橋の防振構造において、隣接する単位高架橋の梁同士を相互に結合して一体に構成することを特徴としているので、衝撃載荷による高振動数成分と固有振動数に起因する共振による中振動数成分とを共にほぼ完全に低減する効果を発揮している。
【００４０】
本発明である高架橋の防振構造は、上述した高架橋の防振構造において、隣接する単位高架橋の梁同士を相互の端部を独立させて支持することを特徴としているので、固有振動数を高次に移動させることで、片持梁部での固有振動数に起因する共振による中振動数成分の低減に効果を発揮している。
【００４１】
本発明である高架橋の防振構造は、上述した高架橋の防振構造において、隣接する単位高架橋の梁同士を相互の端部を隣接する梁の支柱から支持することを特徴としているので、固有振動数に起因する共振による中振動数成分の低減を促進すると共に、衝撃載荷による高振動数成分についても所望の効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【 図１】単位高架橋の端部間を剛接結合する本発明による高架橋の防振構造を示す一実施の形態の立断面図
【 図２】図１の実施の形態における低減した振動数毎のパワースペクトル図
【 図３】単位高架橋の端部間を剛接結合する本発明の防振構造を示す他の実施形態の立断面図
【 図４】単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相互に独立させて支持する実施形態の立断面図
【 図５】図４の実施の形態における低減した振動数毎のパワースペクトル図
【 図６】単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相互に関連させて支持する他の実施形態の立断面図
【 図７】単位高架橋の各端部を構成している片持梁部を、相対する単位高架橋の柱脚で相互に交差させて支持する実施形態の立断面図
【 図８】図７の実施の形態における低減した振動数毎のパワースペクトル図
【 図９】従来の高架橋を示す立断面図
【 図１０】従来の高架橋における振動数毎のパワースペクトル図
【符号の説明】
１ コンクリート、 ２ 鉄筋、 ３ アンカー、 ４ 補強鉄筋、
５ Ｈ型鋼、 ６ コンクリート、 ７、８ 当て板、
９ アンカーボルト、 １０ 三角斜材、 １１ 水平部材、
１２ 垂直部材、 １３ 傾斜部材、 １４ 柱脚、 １５ コンクリート、
１６ 共通のＨ型鋼、 １７ 補強斜材、 １８ 交差斜材、
５０ 単位高架橋、 ５１ 支柱、 ５２ 梁、 ５３ スラブ、
５４ 単位高架橋の端部、 ５５ 隣接片持梁間の間隔、 ５６ レール、
５７ 隣接スラブ間の間隙、 ５８ 片持梁部、

Claims (2)

1. 複数径間のラーメン構造から成る独立した単位高架橋を、所定の間隔を保ちながら隣接させて連続的に構成する高架橋であって、
   隣接する梁の端部相互間をＨ型鋼によって相互に接合し、かつ単位高架橋の脚柱と前記Ｈ型鋼との間に前記Ｈ型鋼を支持する補強斜材を介在させたことを特徴とする高架橋の防振構造。
2. 複数径間のラーメン構造から成る独立した単位高架橋を、所定の間隔を保ちながら隣接させて連続的に構成する高架橋であって、
   個々の単位高架橋の脚柱と隣接する単位高架橋の梁との間に互いに交差して隣接する梁を支持する交差斜材を配設したことを特徴とする高架橋の防振構造。

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