JP5554863B1

JP5554863B1 - 橋梁工事の騒音低減構造

Info

Publication number: JP5554863B1
Application number: JP2013102601A
Authority: JP
Inventors: 成昭塚本; 哲哉宇野津; 謙一杉井; 誠小島; 隆平井
Original assignee: Hanshin Expressway Engineering Co Ltd
Current assignee: Hanshin Expressway Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-05-14
Filing date: 2013-05-14
Publication date: 2014-07-23
Anticipated expiration: 2033-05-14
Also published as: JP2014222010A

Abstract

【課題】橋梁継目の近傍で行う工事に関し、安価かつ少ない手間により騒音を低減できる構造を提供すること。
【解決手段】床版５を支持する主桁４の端部に配置された端横桁８に、４つの防音パネル１０を内外両面に夫々設置して騒音低減構造を形成する。防音パネル１０は、マグネット層１３と接着層１４と鋼鈑１５を有する第１の単位パネル１１と、マグネット層１６と接着層１７と高比重樹脂層１８を有する第２の単位パネル１２とを重ねて形成する。この騒音低減構造は、床版５の端部に設けられた伸縮装置５２の工事に伴う振動を抑制でき、騒音を低減できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、橋梁の工事を行う際に生じる騒音を低減する構造に関する。

道路の高架橋は、例えば都市高速道路等のように、市街地に設置される場合が多いため、従来より、高架橋から生じる騒音を低減するための種々の対策が行われている。

高架橋から生じる騒音としては、高架橋を走行する車両が、床版と床版との間を接続する伸縮装置を通過する際に生じる騒音が代表的である。車両の通過時の騒音を低減するため、桁の相互間に形成される遊間に、止水ゴム膜と、この止水ゴム膜の下面に接合された吸音材とからなる排水樋を設置した伸縮装置が提案されている。（特許文献１参照）。この防音装置は、床版と床版の間を、表面が走行車両の走行面となる伸縮ゴムで接続し、この伸縮ゴムの上を車両が通過する際に生じる騒音を、下方の排水樋で吸収して、桁の下方の地表面に達する騒音を軽減するように形成されている。

ところで、伸縮装置は、車両の通過に伴う衝撃によって劣化が進みやすいため、補修や交換が行われる頻度が比較的高い。伸縮装置を交換する工事においては、伸縮装置と床版との接続部分に設けられた後打コンクリートを破壊し、この後打コンクリート内に固定されたアンカー及や鉄筋を除去する必要がある。後打コンクリートは、一般的に、コンクリートブレーカを用いて破砕されるが、コンクリートブレーカを用いた破砕作業では、車両の通過による騒音よりも、音圧が大きく、かつ、継続的な騒音が生じる。したがって、高架橋の工事における騒音を抑制することは、車両の通過に伴う騒音の低減にも増して重要である。

このような伸縮装置の工事における騒音を低減するため、例えば、後打コンクリートを高圧水の噴射圧で切断するウォータージェット工法を採用することが考えられる。

特開２００６−１９３９４３

しかしながら、ウォータージェット工法は、高圧水の発生装置や、高圧水をコンクリートに所定の噴射パターンを描きながら噴射させるノズル装置や、高圧水のコンクリートへの噴射に伴って生じる廃水の処理装置等の多くの装置が必要であり、設備コストが高く、また、装置の搬入及び準備の手間がかかるという問題がある。

そこで、本発明の課題は、例えば高架橋の伸縮装置の補修工事のような橋梁の床版の端部で行う工事に関し、少ない手間により安価に騒音を低減できる騒音低減構造を提供することにある。

前記課題を解決するため、本発明の橋梁工事の騒音低減構造は、主桁によって支持された床版の端部における工事の騒音を低減する構造であって、
前記主桁の端部に設置されて直角方向に延在する端横桁に、着脱可能な板状の振動抑制体を設置してなることを特徴としている。

前記構成によれば、端横桁に設置された振動抑制体により、床版の端部で行われる工事に起因する振動が効果的に低減され、騒音が低減される。したがって、例えば、床版の端部に設置された伸縮装置の補修工事において、後打コンクリートをコンクリートブレーカで破砕しても、橋梁の周辺に与える騒音レベルを効果的に低減できる。その結果、ウォータージェット工法のような高コストの方法を採用する必要が無いから、工事費用の低廉化を図ることができる。

従来、床版の端部で工事が行われる場合、工事に起因する振動の大部分は、床版から床版を支持する主桁に伝達すると考えられていた。したがって、主桁について、剛性を増大させる等の対策を行うことが一般であった。このような状況において、本発明者は、床版の端部で行われる工事に起因する騒音は、主桁よりも、主桁の端部に配置された端横桁が多く関与していることを発見し、この見地に基づいて本発明を創作するに至ったのである。

さらに、本発明の橋梁工事の騒音低減構造は、着脱可能な振動抑制体を用いるので、複数の工事において振動抑制体を再利用でき、騒音低減構造を安価に作製できる。

本発明において、床版の端部とは、床版のうち、橋梁の橋軸方向における端の部分であり、隣接する床版に接続される部分や、橋台に接続される部分である。また、主桁とは、橋軸方向に延在して床版を支持する主要な部材である。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記振動抑制体は、前記端横桁の鉛直方向に延在する部分の両面に配置されている。

前記実施形態によれば、端横桁の鉛直方向に延在する部分の両面に設置された振動抑制体により、床版の端部で行われる工事に起因する振動を効果的に低減でき、騒音を効果的に低減できる。ここで、端横桁の鉛直方向に延在する部分としては、例えば、Ｉ型鋼のウェブが該当する。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記主桁の前記端横桁に近接する部分に、前記振動抑制体を設置してなる。

前記実施形態によれば、端横桁に加えて、この端横桁に接続された主桁の前記端横桁に近接する部分に振動抑制体を設置することにより、床版の端部で行われる工事に起因する振動を効果的に低減でき、騒音を効果的に低減できる。ここで、主桁の前記端横桁に近接する部分としては、例えば、Ｉ型鋼のウェブの端部が該当する。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記振動抑制体が、磁力を有する吸着層と、２以上１２以下の比重を有する材料で形成された高比重層と、前記吸着層と高比重層を接着すると共に前記高比重層よりも弾性率の低い接着層とを含む積層体である。

前記実施形態によれば、吸着層の磁力によって端横桁に固定された振動抑制体は、比重が２以上２０以下の高比重層と、この高比重層よりも弾性率の低い接着層とにより、工事に起因する端横桁の振動を効果的に抑制でき、その結果、工事に伴う騒音を効果的に低減できる。ここで、前記接着層は樹脂で形成されるのが好まししい。また、前記接着層の比重は、０．９以上２未満であるのが好ましい。接着層を形成する樹脂としてはエラストマーが特に好ましく、例えばブチル系接着剤等の熱可塑性エラストマーを用いることができる。また、振動抑制体は、吸着層と高比重層と接着層とを含む単位を、複数個積み重ねて形成してもよい。この場合、各単位に含まれる高比重層や接着層は、単位の間で異なる材料で形成されてもよい。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記振動抑制体の高比重層が、鋼で形成されている。

前記実施形態によれば、鋼で形成された高比重層を含む振動抑制体により、工事に起因する端横桁の振動を効果的に低減でき、その結果、工事に伴う騒音を効果的に低減できる。前記高比重層は、種々の鋼を用いることができるが、防錆の点でステンレス鋼が好ましい。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記振動抑制体の高比重層が、コンクリートで形成されている。

前記実施形態によれば、コンクリートで形成された高比重層を含む振動抑制体により、工事に起因する端横桁の振動を効果的に低減でき、その結果、工事に伴う騒音を効果的に低減できる。また、高比重層をコンクリートで形成することにより、振動抑制体を安価に製造できる。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記振動抑制体の高比重層が、樹脂に無機質粉末が混合されてなる高比重樹脂で形成されている

前記実施形態によれば、高比重樹脂で形成された高比重層を含む振動抑制体により、工事に起因する端横桁の振動を効果的に低減でき、その結果、工事に伴う騒音を効果的に低減できる。また、樹脂への無機質粉末の混合量を調節することにより、高比重樹脂の比重を調整できるので、高比重層の比重に応じた所望の振動抑制特性の振動抑制体が得られる。

一実施形態の橋梁工事の騒音低減構造は、前記工事は、橋梁の橋軸方向に互いに隣接する床版と床版との間を接続する伸縮装置に関する工事である。

前記実施形態によれば、伸縮装置に関する工事を行う際に、床版の端部に伸縮装置を固定する後打コンクリートを破壊するため、コンクリートブレーカを使用する場合において、前記振動抑制体を用いた騒音低減構造により、安価かつ少ない手間で騒音を効果的に低減することができる。

本発明の橋梁工事の騒音低減構造が適用された橋梁を示す横断面図である。図１の橋梁における橋梁継目の近傍を示す縦断面図である。端横桁及び振動抑制体を示す断面図である。実験における加振位置及び騒音集録位置を示す橋梁の部分横断面図である。加振装置による騒音と工事による騒音とを比較するグラフである。振動抑制体の配置条件を示す図である。端横桁直下で収集した騒音を示すグラフである。端横桁の下方で収集した騒音を示すグラフである。他の振動抑制体を示す断面図である。

以下、本発明を図示の実施の形態により詳細に説明する。

図１は、本発明の実施形態としての騒音低減構造が適用された橋梁を示す横断面図であり、図２は、図１の橋梁における橋梁継目の近傍を示す縦断面図である。

本実施形態では、橋梁としての高速道路用の高架橋に騒音低減構造を適用する例を説明する。図１及び２に示すように、高架橋１は、コンクリート製の橋脚２と、この橋脚２で支持される上部構造３で構成される。なお、橋梁の橋脚２は鋼製でもよい。

上部構造３は、橋軸方向に延在する４つの主桁４を備え、これらの主桁４の上フランジ４３に、床版５を固定して構成されている。主桁４はＩ型鋼で形成され、各主桁４の端部の相互間は、橋軸直角方向に延在する端横桁８で接続されている。端横桁８は、主桁４のウェブ４１の高さ方向の略中央から上フランジ４３に達する高さを有し、主桁４と連結される両端部が、主桁４側に向かうにつれて桁高が増大するハンチ形状に形成されている。なお、端横桁８は、ハンチ形状の部分は無くてもよく、桁高が単一であってもよい。主桁４の端部の下フランジ４２が、橋脚２の上面に設置された支承７で支持されている。主桁４のウェブ４１の両側には、平面視において主桁４の支承７で支持される位置に、支点上補剛材９が設けられている。上部構造３は、隣り合う橋脚２，２の間に架け渡される床版５と、この床版５を支持する主桁４や端横桁８等で構成された径間ユニットが、橋軸方向に複数個連なって構成されている。

床版５の表面には、コンクリート又はアスファルトによる舗装５１が設けられている。橋軸方向において、主桁４及び床版５の端部と、これに隣接する主桁４及び床版５の端部との間の橋梁継目には、床版５の遊間を埋めるための伸縮装置５２が設けられている。すなわち、隣接する径間ユニットの床版５の間に、伸縮装置５２が設けられている。

伸縮装置５２は、平面視において櫛歯状の継手本体５３と、一方の床版５側の継手本体５３と、他方の床版５側の継手本体５３との間に介設されたゴム製の止水部材５４を有する。床版５の端部の表面には、遊間部から所定範囲にわたって切り欠き部が形成され、この切欠き部に伸縮装置５２の継手本体５３が設置されている。継手本体５３の止水部材５４と反対側には、図示しないアンカー鉄筋が固定されている。このアンカー鉄筋を取り囲むと共に前記床版５の切欠き部を埋めるように、後打コンクリート５５が設置されて、継手本体５３が床版５に固定されている。なお、本発明の騒音低減構造を適用する橋梁は、他の構造の伸縮装置を備えてもよい。

本実施形態の騒音低減構造は、前記伸縮装置５２の下方に位置する端横桁８に、複数の振動抑制体としての防音パネル１０が設置されて形成されている。防音パネル１０は、橋軸直角方向において、後打コンクリート５５のコンクリートブレーカで破砕される位置に対応する中央の主桁間の端横桁８に配置されている。防音パネル１０は、端横桁８のウェブの内外両面に、夫々４枚ずつ配置されている。ここで、端横桁８の内側面とは、この端横桁８が属する径間ユニットの主桁４が延在する側をいい、端横桁８の外側面とは、同一の橋脚２に支持され、当該端横桁８が属する径間ユニットに隣接する径間ユニットの側を向いた面をいう。

この騒音低減構造は、床版５の端部の相互間に設置された伸縮装置５２の工事で発生する騒音を低減するものである。詳しくは、中央の主桁間の上方に位置する後打コンクリート５５の部分を、コンクリートブレーカにより破砕する際に生じる騒音を低減するものである。

防音パネル１０は、図３に示すように、分離可能な２つの単位パネル１１，１２を重ねて形成している。第１の単位パネル１１は、端横桁８側から順に、吸着層としてのマグネット層１３と、接着層１４と、高比重層としての鋼鈑１５を有する。第２の単位パネル１２は、第１の単位パネル１１側から順に、吸着層としてのマグネット層１６と、接着層１７と、高比重樹脂層１８を有する。

前記第１の単位パネル１１のマグネット層１３は、樹脂に磁性粉末を混合して板状に成形されたものであり、第１の単位パネル１１を磁力で端横桁８に固定する。接着層１４は、エラストマーとしてのブチル系接着剤で形成され、マグネット層１３と鋼鈑１５とを接着すると共に、鋼鈑１５との相互作用により、端横桁８から伝達される振動を減衰させる。鋼鈑１５は０．８ｍｍ厚の亜鉛メッキ鋼鈑である。なお、接着層１４には、ブチル系接着剤のほか、スチレンブタジエンゴム系接着剤や、クロロプレンゴム系接着剤を用いることができる。また、接着層４は、スチレンブタジエンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム又はウレタン等で形成された弾性シートの両面に接着剤を塗布して形成され、マグネット層１３と鋼鈑１５との間に配置されてマグネット層１３と鋼鈑１５とを接着するものであってもよい。また、高比重層としては、鋼鈑以外に、ステンレス板等、他の金属で形成されたものを用いてもよい。

前記第２の単位パネル１２のマグネット層１６は、樹脂に磁性粉末を混合して板状に成形されたものであり、第２の単位パネル１２を磁力で第１の単位パネル１１の鋼鈑１５に固定する。接着層１７は、基材としての織布の両面に、粘着剤としてのブチル系接着剤を設けて形成された布基材両面テープである。なお、接着層１７を形成する布基材両面テープは、基材の布として不織布を用いたものでもよい。また、布基材両面テープの粘着剤は、ブチル系接着剤の他、スチレンブタジエンゴム系接着剤及びクロロプレンゴム系接着剤等を用いることができる。高比重樹脂層１８は、樹脂に高比重無機質粉末を混合して板状に成形されたものであり、２〜３の比重を有する。高比重樹脂層１８の樹脂は、スチレン系熱可塑性エラストマーが好ましく、ポリスチレン、ポリエチレン及びポリプロピレン等の熱可塑性樹脂と共に使用されてもよい。高比重無機質粉末は、比重が２以上、好ましくは４以上の無機質の粉末であり、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、シリカ、雲母、グラファイト、アルミナ、リトポン、ジルコサンド、クロマイトサンド、鉄粉、酸化鉄粉、製鉄スラグ粉、硫化鉄粉、鉛粉及びガラス繊維等を用いることができる。これらは１種または２種以上を混合して使用することができる。前記接着層１７は、マグネット層１６と高比重樹脂層１８とを接着すると共に、高比重樹脂層１８との相互作用により、第１の単位パネル１１から伝達される振動を減衰させる。

前記防音パネル１０は、一例として、縦７５０ｍｍ及び横５００ｍｍの寸法と、４．８ｋｇの質量を有し、単位面積当たりの質量は０．０１３ｇ／ｍｍ^２である。この防音パネル１０を、端横桁８の縦９００ｍｍ及び横２５００ｍｍの主要領域に、一方の面について４枚設置し、騒音低減構造を形成している。したがって、端横桁８の内外両面で合計８枚の防音パネル１０を配置している。ここで、端横桁８の主要領域とは、両端の下部のハンチ形状の部分を除いてなる矩形の部分である。なお、端横桁８に設置する防音パネル１０の数は、端横桁８の内側と外側で異なってもよい。

本実施形態の騒音低減構造によれば、端横桁８に設置された８枚の防音パネル１０により、伸縮装置５２の補修工事で後打コンクリート５５をコンクリートブレーカで破砕する際の騒音を、効果的に低減することができる。また、防音パネル１０は、端横桁８等の鋼製部材に着脱可能であるので、複数の工事で再利用できるから、騒音低減構造を安価に作製できる。

前記実施形態において、１つの主桁間に８枚の防音パネル１０を設置したが、防音パネル１０の枚数は８枚に限られない。また、本発明の騒音低減構造を、橋梁の床版の端部における工事としての伸縮装置５２の工事に適用したが、例えば床版５の工事や、主桁４の工事や、支承７の工事や、端横桁８の工事等に適用してもよい。すなわち、本発明は、橋梁の床版の端部に相当する位置における上部構造の工事に、広く適用できる。また、前記実施形態では、中央の１つの主桁間に騒音低減構造を設置したが、コンクリートブレーカで破砕する後打コンクリート５５の位置が、複数の主桁間に亘る場合は、対応する全ての主桁間に騒音低減構造を設置してもよい。

ここで、図１の高架橋１について、防音パネル１０の設置条件を複数種類設定し、防音パネル１０による騒音低減効果を確認する実験を行った。実験では、コンクリートブレーカによる騒音に模して、コンクリートバイブレータにより端横桁８に振動を与えた。図４は、実験において、端横桁８にコンクリートバイブレータで加振した位置と、騒音を収録した位置を示す橋梁の部分横断面図である。コンクリートバイブレータによる振動は、端横桁８の下端かつ中央の位置Ｃに与えた。コンクリートバイブレータによる振動によって生成された騒音は、端横桁８の加振位置Ｃの直下の位置Ｍ１と、主桁４の下端から鉛直下方に約６ｍの離隔Ｌをおいた位置Ｍ２とに配置したマイクロフォンで収録した。端横桁８の加振位置Ｃと主桁４の下端との間には、鉛直方向において約２ｍの離隔が存在する。騒音の収録は、マイクロフォンに接続された騒音計を介して行った。

図５は、コンクリートバイブレータの加振装置で加振位置Ｃに振動を与えたときの騒音と、伸縮装置５２の後打コンクリート５５を実際に破砕した工事における騒音とを比較したグラフである。図７のグラフにおいて、横軸は周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は騒音レベル（ｄＢＡ）である。図５に示すように、工事１及び２の曲線で示される実際の工事の騒音と、加振装置による騒音とが、１００Ｈｚから８００Ｈｚまでの帯域において、同様の周波数分布特性を有する。したがって、加振装置の加振により、工事の騒音を模擬することができる。

図６は、実験における防音パネル１０の配置条件を、模式図によって示した平断面図及び横断面図である。ケースＰ１では、端横桁８の内側に、４枚の防音パネル１０を配置する。ケースＰ２では、端横桁８の内側と外側に、防音パネル１０を４枚ずつ配置する。ケースＰ３では、ケースＰ２に加えて、防音パネル１０を配置した端横桁８の両側の主桁４の内外両面に、防音パネル１０を１枚ずつ配置する。ここで、主桁４の内側とは、防音パネル１０を配置した端横桁８に臨む側の面をいい、主桁４の外側とは、防音パネル１０を配置した端横桁８に臨む側と反対側の面をいう。

図７は、加振位置Ｃの直下の位置Ｍ１で収録した騒音の周波数分布を、１／３オクターブ中心周波数によって示したグラフである。図８は、加振位置Ｃの下方の位置Ｍ２で収録した騒音の周波数分布を、１／３オクターブ中心周波数によって示したグラフである。図７及び８のグラフおいて、横軸は１／３オクターブ中心周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は騒音レベル（ｄＢＡ）である。図７及び８のグラフ中、ＯＲは防音パネル１０を配置しない場合の騒音の周波数分布を示す曲線である。図７及び８から分かるように、端横桁８の内外両面に防音パネル１０を４枚ずつ配置したケースＰ２が、騒音を最も低減できるといえる。

前記実施形態において、振動抑制体としての防音パネル１０は、分離可能な２つの単位パネル１１，１２を重ね合せて形成したが、２つの単位パネル１１，１２のうちの一方の単位パネル１１又は１２によって振動抑制体を形成してもよい。また、振動抑制体としては、例えば図９の断面図に示すように、端横桁８に磁力で固定される吸着層としてのマグネット層２１と、接着層２２と、コンクリート層２３とで形成された防音パネル２０を用いてもよい。マグネット層２１及び接着層２２は、前記実施形態のマグネット層１３，１６及び接着層１４，１７と同様のものを用いることができる。コンクリート層２３は、ポルトランドセメント及び骨材に添加剤や混和剤を適宜混合し、板状に成形されたコンクリートであり、約２．３の比重を有する。この防音パネル２０は、コンクリート層２３と、コンクリート層２３よりも弾性の低い樹脂で形成された接着層２２との作用により、床版５の端部の工事に起因する振動を抑制して、騒音を効果的に低減できる。また、この防音パネル２０は、高比重層として、コンクリートで形成されたコンクリート層２３を用いるので、安価に製造できる。

前記実施形態において、橋梁の上部構造３は、Ｉ型鋼で形成された主桁４を４つ備えたが、主桁４の数は何個でもよい。また、橋梁の上部構造は、橋軸直角方向において矩形断面を有し、橋軸方向に延在する箱桁を備えたものでもよい。この場合、箱桁の端部に設けられ、箱桁の断面の一部又は全部を閉じるように設けられた端横桁に、防音パネル１０，２０を配置すればよい。

前記実施形態において、橋梁工事の騒音低減構造を、道路用の高架橋１に適用した場合について説明したが、本発明は、人道橋、自動車道路橋及び鉄道橋のいずれの用途の橋梁における工事について適用できる。また、橋梁は、河川、海洋及び陸上のいずれの位置に設置されたものでもよい。

１高架橋
４主桁
５床版
８端横桁
１０防音パネル
５２伸縮装置

Claims

主桁によって支持された床版の端部における工事の騒音を低減する構造であって、
前記主桁の端部に設置されて直角方向に延在する端横桁に、着脱可能な板状の振動抑制体を設置してなり、
前記振動抑制体が、磁力を有する吸着層と、２以上１２以下の比重を有する材料で形成された高比重層と、前記吸着層と高比重層を接着すると共に前記高比重層よりも弾性率の低い接着層とを含む積層体であることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記振動抑制体は、前記端横桁の鉛直方向に延在する部分の両面に配置されていることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記主桁のウェブの端部に、前記振動抑制体を設置してなることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記振動抑制体の高比重層が、鋼で形成されていることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記振動抑制体の高比重層が、コンクリートで形成されていることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記振動抑制体の高比重層が、樹脂に無機質粉末が混合されてなる高比重樹脂で形成されていることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。
請求項１に記載の橋梁工事の騒音低減構造において、
前記工事は、橋梁の橋軸方向に互いに隣接する床版と床版との間を接続する伸縮装置に関する工事であることを特徴とする橋梁工事の騒音低減構造。