JPH0421848Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本考案は構造物の耐風防振装置に関し、特に橋
梁や高層建築物など強風下にフラツタ振動の生じ
易い構造物の耐風防振装置に関するものである。

（従来技術） 例えば、橋梁や高層建築物など比較的偏平な構
造物に強風が作用すると、そこに作用する動的空
気力により発生する謂ゆるフラツタの現象は既に
知られており、橋梁のうちの吊橋や斜張橋などの
長大橋梁の橋桁は比較的剛性が低いのでフラツタ
が生じ易く、一度フラツタが生じると破損してし
まうので、空力的にフラツタ発生風速を極力高く
するような工夫が必要である。

従来、第１０図に示すように吊橋のトラス補剛
桁１００の場合、床構造１０１の幅中央方向中央
部に通風開口１０２を桁の長さ方向に沿つて設
け、この通風開口１０２を通気性のあるグレーテ
イング１０３で覆い、上記通風開口１０２からの
吹抜け作用を高めるために、第１１図に示すよう
な導流板１０４や第１２図に示すような導流体１
０５を通風開口１０２の略中央部に配設する耐風
防振装置が提案されている（本四技報、No.６
78.10参照）。尚、図中符号１０６はガードレール
（高欄）である。

（考案が解決しようとする問題点） 上記トラス補剛桁の場合、床構造の厚さが比較
的小さいので、上記通風開口１０２を設けるだけ
で風が吹き抜け易くなり、動的空気力に起因する
フラツタが生じにくくなる。

ところで、吊橋の補剛桁として上記トラス補剛
桁１００に代えて閉断面状の箱桁を採用する場
合、箱桁の厚さ（桁高）が上記床構造の厚さに比
較して非常に大きくなるが、第１３図に示すよう
にこの種の箱桁１００Ａの通風開口１０２Ａの幅
を最小限に抑えなければならず、この通風開口１
０２Ａに上記導流板１０４を図示のように設けた
場合、導流板１０４で案内されて通風開口１０２
Ａ内へ流れ込んだ空気流が導流板１０４を迂回し
ただけで通風開口１０２Ａ内へ深く流入せずに外
部へ抜けてしまうことになる。このことは、第１
１図のような導流体１０５を設ける場合にも同様
である。

そこで、第１４図に示すように通風開口１０２
を貫くような導流板１０４を設ける場合、通風開
口１０２の幅を桁高と同程度に抑えると通風性能
が低下して、フラツタ発生風速の向上効果を期待
できない。そこで、通風開口１０２の幅を桁高の
２倍程度に大きくするとフラツタ発生風速は高く
なるが、箱桁の鋼材重量が増加して非常に不経済
なものとなる。更に、導流板１０４の効果を高め
るためには、導流板１０４を箱桁１００Ａの上面
及び下面よりかなり突出させる必要があるが、そ
の場合図示のように導流板の後方にカルマン渦が
発生して箱桁１００Ａに渦励振が生じる。

（問題点を解決するための手段） 本考案に係る構造物の耐風防振装置は、閉断面
の箱桁状構造物にその長さ方向に沿つてその相対
向する一方の外面から他方の外面に亙つて貫く通
風開口が形成され、上記通風開口の両方の開口端
の略中央部に、通風開口よりも狭幅で少なくとも
最大幅部分が構造物の外面外へ突出する平板状若
しくは閉断面状の第１導流部材と、第１導流部材
から通風開口の奥方へ延びる平板状の第２導流部
材とからなる導流体が通風開口に沿つてそれぞれ
設けられ、上記両導流体間には通風開口の高さの
約1/2以上の通風隙間が設けられたものである。

（作用） 本考案に係る構造物の耐風防振装置において
は、閉断面の箱桁状構造物にその長さ方向に沿つ
てその相対向する一方の外面から他方の外面に亙
つて貫く通風開口が形成されており、その通風開
口の両方の開口端の略中央部には通風開口に沿つ
て導流体がそれぞれ設けられている。

上記導流体の第１導流部材は通風開口よりも狭
幅でその最大幅部分が構造物の外面外へ突出する
平板状若しくは閉断面状に形成され、導流体の第
２導流部材は第１導流部材から通風開口の奥方へ
延びる平板状に形成され、上記両導流体間には通
風開口の高さの約1/2以上の通風隙間が設けられ
ているので、第１導流部材の案内作用で風が通風
開口内へ導入され、この通風開口内へ導入された
風が第２導流部材で通風開口の奥方へ案内されて
反対側の開口端へ確実に吹き抜けることになる。

このように、第１導流部材の導入作用によつて
通風開口へ導入される風の風量及び風速が増大
し、その風の流れが第２導流部材で案内されて通
風開口の奥方へ流入し、両導流体間の通風隙間か
ら反対側の開口端の方へ確実に吹き抜けることに
なる。上記通風開口を通して風が吹き抜けると、
動的空気力増大が抑制されフラツタが発生しにく
くなる。

上記第１導流部材の外側の風の流れはスムーズ
でその下流側に渦が生じにくくなるが、第１導流
部材を構造物の外面外へ大きく突出させると、風
の導入作用は強化される反面、その第１導流部材
の風下側に発生する渦によつて渦励振が誘発され
ることになるので好ましくない。

第２導流部材を通風開口の奥方へあまりに大き
く延ばし、両導流体間の通風隙間を通風開口の高
さの約1/2未満とすると、通風開口内へ導入され
た風の吹き抜け作用を妨げるだけでなく、導流体
が設けられた開口端と反対側の開口端からの風の
導入の妨げとなるので好ましくない。

（考案の効果） 本考案に係る構造物の耐風防振装置によれば、
以上説明したように、閉断面の箱桁状構造物の通
風開口の両方の開口端に第１導流部材と第２導流
部材とからなる簡単な構造の導流体をそれぞれ設
け、両導流体間に通風開口の高さの約1/2以上の
通風隙間を設けたことにより、通風開口を通過す
る風の吹き抜け作用を促進して動的空気力の増大
を防ぎ、フラツタの発生を抑制しフラツタ発生風
速を高くすることが出来る。また、揚力係数勾配
の値を小さくして風の乱れによる不規則振動（バ
フエテイング）を小さくすることが出来る。

その結果、本考案を吊橋の箱桁に適用した場合
には、フラツタ発生を抑制することによつて、箱
桁の剛性を軽減し箱桁の単位長当りの重量軽減を
可能とし、吊橋の建造コストを大幅に低減させる
ことが出来る。

（実施例） 以下、本考案の実施例を図面に基いて説明す
る。

本実施例は本考案を吊橋の閉断面状の箱桁に適
用した場合の実施例である。

第１図に示すように、長大吊橋の箱桁１（例え
ば、幅×高さ＝約51m×7m）は、上下に所定間
隔あけて路面形成用の天板２と底板３を水平に配
設し、これらの間に腹板４を配設して、これらを
溶接接合して箱桁を形成するとともに、左右の側
端部は風に対する抵抗を軽減すべく断面三角形状
に突出させた構造であり、この箱桁１はその両端
近傍部においてワイヤ５で吊持されている。

上記天板２、底板３及び腹板４は必要に応じて
第２図に示すように多数の縦通防撓材６や横方向
の桁材（図示略）で補強される。尚、図中符号７
はガードレールで（高欄）である。

次に、箱桁１の耐風防振装置について説明する
と、上記箱桁１の幅中央部には、風の吹き抜けを
促進して揚力を下げることによつてフラツタを抑
制するために、その略全長に亙つて通風開口８
（例えば、断面の幅×高さ＝7m×7m）がその天
板２から底板３に亙つてその全厚を貫くように形
成され、この通風開口８の上部開口端と下部開口
端の各中央部には夫々導流体９が通風開口８の全
長に亙つて連続的または断続的に設けられ、これ
ら上下対称１対の導流体９は箱桁１の長さ方向適
当間隔毎に図示外の連結部材や前記横桁を介して
天板２と腹板４或いは底板３と腹板４とに連結さ
れている。但し、上記導流体９は連結部材の個所
で必要に応じて分断された構造であつてもよい。

また、通風開口８の上部開口端と下部開口端に
は長さ方向（橋軸方向）適当間隔毎に横トラス１
２及び横桁（図示略）が配設され、これら横トラ
ス１２と横桁とで通風開口８の両側の箱桁部材が
剛に結合されている。

第２図に示すように、上記各導流体９は、図示
のような５角形閉断面状の第１導流部材１０とこ
の第１導流部材１０の通風開口８側の内端部中央
から通風開口８の内方（奥方）へ鉛直に突設され
た平板状の第２導流部材１１とから構成されてい
る。上記各第１導流部材１０は第２導流部材１１
の外端から天板２若しくは底板３の外面外まで延
びる左右１対の内側斜板と、１対の内側斜板の外
端から夫々外方延びる左右１対の外側斜板と、１
対の外側斜板の外端部間に亙る水平板とからな
り、各内側斜板の外端部（最大幅部分）は天板２
の上面若しくは底板３の下面よりも約100〜150cm
程外方に在り、各外側斜板の外端部は天板２の上
面若しくは底板３の下面よりも約130〜180cm程度
外方に在り、第１導流部材１０の全幅は通風開口
８の幅の約1/3程度である。

そして、上記通風開口８内で上下に対向してい
る第２導流部材１１間には箱桁１の全厚（全高）
の約1/2程度の通風隙間が確保されている。

上記導流体９の作用について説明すると、第２
図に矢印で図示のように、例えば僅かの抑角で斜
め上方に流れる風が下部開口端の導流体９の第１
導流部材１０の内側斜板の案内作用で通風開口８
内へ多量に導入され、その通風開口８内へ流入し
た風は第２導流部材１１の案内作用で通風開口８
の上方へ案内されるので、矢印で図示のように上
部開口端より箱桁１の上面側へ吹き抜けることに
なる。

この吹き抜けにより、箱桁１に作用する動的空
気力が大幅に低下し、動的空気力の変動によつて
惹起されるフラツタが抑制され、換言すれば、フ
ラツタ発生風速が高くなる。

また、第１導流部材１０の外側を流れる風は外
側斜板でスムーズに案内されるので、第１導流部
材１０の下流側に渦が生じにくくなる。

上記第２導流部材１１を設けないときには、通
風開口８内へ流入した風が第１導流部材１０を迂
回して再び箱桁１の下面側へ流れ出すため吹き抜
け作用が著しく弱くなる。

第３図は箱桁１の模型３種類について構造物用
風洞（高さ3m×幅2.5m×長さ20m）を用いて一
様流れ（乱れの強さ0.2％以内）中にてフラツタ
発生模型試験を行なつた結果を示すものでこれら
模型の断面形状は図示のとおりであり、模型M₀
は通風開口８を開けただけのもの、模型M₁は通
風開口８の上下開口端に前記第１導流部材１０を
設けたもの、模型M₁₂は通風開口８の上下開口端
に前記第１導流部材１０と第２導流部材１１とか
らなる導流体９を設けたものである。尚、符号１
３は剥離抑制用の導流板である。

第３図の横軸には箱桁模型M₀，M₁，M₁₂に対
する風の抑角を、また縦軸にはフラツタ発生風速
が風洞風速にて記載してあり、例えば風洞風速
12m／secは実橋換算すると約70m／secの実風速
に相当するものである。

第３図の模型試験結果より判るように、模型
M₁は模型M₀よりも、また模型M₁₂は模型M₁より
もフラツタ発生風速が高くなつている。

つまり、通風開口８の上下に模型M₁のように
導流体を設けるだけでは、迎角＋３度の風に対し
てフラツタ発生風速を殆んど高めることが出来な
いのに対して、模型M₁₂のように通風開口８の上
下に本実施に係る導流体９を設けると、第２導流
部材１１の案内作用によつて風の吹き抜けが促進
され、フラツタ発生風速が模型M₀の場合に比べ
て約10％高くなる。

上記実施例に係る吊橋用箱桁の耐風防振装置に
よれば、以上説明したように、箱桁１の中央部の
通風開口８の上下に第１導流部材１０と第２導流
部材１１とからなる導流体９を設けるという簡単
な構成によつて、迎角が正負の何れの風に対して
も通風開口８からの風の吹き抜けを促進してフラ
ツタ発生を抑制しフラツタ発生風速を模型M₀の
場合に比べて約10％程度高めることが出来る。

箱桁ではフラツタ発生風速を高めるために静的
設計で必要な剛性以上に桁の剛性を高めている。
換言すれば、長大吊橋における箱桁の剛性は死荷
重や走行荷重に対してではなくフラツタ発生風速
との関係で決定される。空力特性の改善により上
記のようにフラツタ風速を高めることができれ
ば、フラツタ発生風速を確保するための箱桁の剛
性を下げることができ鋼重を削減することができ
る。

次に、上記実施例の耐風防振装置を次のように
部分的に変更してもよい。

(1) 前記導流体９の断面形状としては、第４図ａ
〜ｋ、第５図ａ〜ｄ、第６図ａ〜ｄに図示した
各種のものが考えられる。図示のものは通風開
口８の上部開口端に設けるものを示し、下部開
口端に設けるものは図示のものを倒立にしたも
のであるが、上下に対応させる導流体９として
は必ずしも対称のものを用いなくともよい。
尚、第４図ｆのもの以外第１導流部材１０が閉
断面構造を主体として構成されている。

図中符号１０は第１導流部材、符号１１は第
２導流部材である。

(2) 第７図に示すように、前記通風開口８に代え
て、断面台形状の通風開口８Ａが形成され、こ
の通風開口８Ａの上部開口端の中央部には断面
逆三角形状の第１導流部材１０とその下端より
下方へ延びる第２導流部材１１とからなる導流
体９が設けられ、上記通風開口８Ａの下部開口
端の中央部には断面倒立Ｖ字状の第１導流部材
１０とその上端より上方へ延びる第２導流部材
１１とからなり上部開口端の導流体９よりも大
型の導流体９が設けられている。

通風開口８Ａを図示のように下方拡大の台形
状に形成することによつて、路面の有効面積を
確保しつつ通風開口８Ａを大型化することが出
来る。

(3) 第８図に示すように、箱桁１の左右の側端近
傍部に夫々耐風防振装置を設けてもよい。

(4) 第９図のように、箱桁１の天板２の中央部か
ら底板３の左側部と右側部とに亙つて連通する
通風開口８を形成し、この逆Ｖ字状の通風開口
８の上端開口部と左右の下端開口部とに夫々導
流体９を設けることも有り得る。この場合、通
風開口８として改めて箱桁２の中に仕切板を入
れて通風路を設けなくとも、箱桁内部の空洞を
そのまま通風開口８として扱うことができる。

(5) 従来技術に係る第１０図のトラス補剛桁１０
０において導流板１０４に代えて本考案の導流
体９を設けてもよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

図面のうち第１図〜第９図は本考案の実施例に
係るもので、第１図は箱桁の概略断面図、第２図
の箱桁の幅方向中央部の耐風防振装置とその周辺
構造の拡大断面図、第３図は模型試験結果を示す
線図、第４図ａ〜ｋ及び第５図ａ〜ｄ及び第６図
ａ〜ｄは夫々変形例に係る導流体の概略断面図、
第７図は変形例の第２図相当図、第８図は変形例
の第１図相当図、第９図は変形例の第１図相当
図、第１０図は従来のトラス補剛桁の断面図、第
１１図及び第１２図は夫々第９図のトラス補剛桁
に設けられた従来の耐風防振装置の断面図、第１
３図及び第１４図は夫々従来の耐風防振装置を箱
桁に適用した場合の第２図相当図である。 １……箱桁、８，８Ａ……通風開口、９……導
流体、１０……第１導流部材、１１……第２導流
部材。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 閉断面の箱桁状構造物にその長さ方向に沿つて
   その相対向する一方の外面から他方の外面に亙つ
   て貫く通風開口が形成され、上記通風開口の両方
   の開口端の略中央部に、通風開口よりも狭幅で少
   なくとも最大幅部分が構造物の外面外へ突出する
   平板状若しくは閉断面状の第１導流部材と、第１
   導流部材から通風開口の奥方へ延びる平板状の第
   ２導流部材とからなる導流体が通風開口に沿つて
   それぞれ設けられ、上記両導流体間には通風開口
   の高さの約1/2以上の通風隙間が設けられたこと
   を特徴とする構造物の耐風防振装置。