JPH05171837A - 橋桁のフラッタ振動抑制装置 - Google Patents

橋桁のフラッタ振動抑制装置

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JPH05171837A
JPH05171837A JP35647391A JP35647391A JPH05171837A JP H05171837 A JPH05171837 A JP H05171837A JP 35647391 A JP35647391 A JP 35647391A JP 35647391 A JP35647391 A JP 35647391A JP H05171837 A JPH05171837 A JP H05171837A
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JP
Japan
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bridge girder
weight
girder
center
bridge
Prior art date
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Pending
Application number
JP35647391A
Other languages
English (en)
Inventor
Hirohisa Wada
博久 和田
Nobuo Watanabe
信夫 渡辺
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JFE Engineering Corp
Original Assignee
NKK Corp
Nippon Kokan Ltd
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Publication date
Application filed by NKK Corp, Nippon Kokan Ltd filed Critical NKK Corp
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  • Bridges Or Land Bridges (AREA)
  • Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
  • Vibration Prevention Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 橋桁のフラッタ振動の発生を効果的に抑制防
止することができる橋桁のフラッタ振動抑制装置を提供
する。 【構成】 橋桁上に設置され橋桁の重心位置を変化させ
る移動自在の重りからなる。また、橋桁の下面部に移動
自在に設置され橋桁の重心位置を変化させる重りと該重
りを橋桁の幅方向に移動させる移動手段とからなるも
の、さらに前記重りを含んで橋桁下面を覆うカバープレ
ートを備えたものを開示する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、橋桁のフラッタ振動抑
制装置に関し、詳しくは橋桁に設置した重りを移動させ
橋桁の重心位置を変化させることにより橋桁のフラッタ
振動を抑制する装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】吊橋や斜張橋あるいは大スパンの連続梁
のような長径間の橋梁は、中小の橋梁に比べたわみやす
く、橋梁が側方或いは斜方から強風を受けると、橋梁の
上下面に発生する渦により橋梁が上下或はねじれ方向に
振動するいわゆるフラッタ振動が発生する。
【0003】このような空力振動は、桁の風上より前縁
角部から剥離する空気流が渦となって桁表面を流下する
ことによって生ずる非定常空気力が原因であると考えら
れており、図4はかかるフラッタ振動発生のメカニズム
を示す説明図である。図において、41は橋梁、42は
主桁、43はデッキ、44は高欄、45は側縦桁、46
は風の方向を示す矢印、47は境界層、48は渦、49
は負圧の強さを示す線である。このような橋梁41が横
方向46から風を受けると、高欄44や側縦桁45の影
響で強い境界層47が発生し、境界層47とデッキ43
上面や主桁42下面との間に渦48が生じ、この渦48
により負圧力49を生じる。
【0004】そして、この空気の渦による負圧が励振力
となって、橋桁を上下並びにねじれ方向に振動させるフ
ラッタ振動が発生し、これにより橋梁の破損や最悪の場
合は落橋の危険を生じる。
【0005】このため従来から、かかるフラッタ振動等
の空力振動の抑制を図る手段として、図5(a)〜
(i)に示すように橋梁51の両端部にフラップ52や
デフレクタ53、スポイラ54などの整流板を設け空気
流の剥離を防止したり、或いは橋桁の断面を流線形に近
付けるように橋桁の両端部にフェアリング55を設ける
ことが行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の方法による空力振動の抑制効果は必ずしも充分と
は言えず、また、前記フラップやフェアリング等を大き
なものとしこれを橋桁の全長に亙り設置すること等によ
りある程度の振動抑制効果は上げられるものの、橋の美
観保持、危険防止等の観点から、該フラップやフェアリ
ングの大きさ、設置量には限界がある。
【0007】本発明は、以上のような、橋梁の空力的な
性質を変える従来の方法によらず、橋桁の重心位置を回
転中心から風上側にずらすことによりフラッタ振動が抑
制されることを利用したもので、橋桁のフラッタ振動の
発生を効果的に抑制防止することができる橋桁のフラッ
タ振動抑制装置を提供するものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成すべく、
請求項1に記載の発明に係る橋桁のフラッタ振動抑制装
置は、橋桁上に設置され橋桁の重心位置を変化させる移
動自在の重りからなるものである。
【0009】また、請求項2に記載の橋桁のフラッタ振
動抑制装置は、橋桁の下面部に移動自在に設置され橋桁
の重心位置を変化させる重りと、該重りを橋桁の幅方向
に移動させる移動手段とからなるものである。
【0010】さらに、請求項3に記載の橋桁のフラッタ
振動抑制装置は、前記橋桁のフラッタ振動抑制装置にお
いて、前記移動自在の重りを含むように橋桁下面を覆う
カバープレートを備えたものである。
【0011】
【作用】本発明において、前記橋桁に設置される重りの
移動により、橋桁の重心位置を橋桁の幅方向に移動させ
ることができる。
【0012】したがって橋梁が側方或いは斜方から強風
を受けた場合には、前記重りを橋桁の幅中心、すなわち
フラッタ振動における回転中心より風上側に移動させる
ことにより橋桁の重心位置を前記回転中心より風上側に
ずらし、これによりフラッタ振動を抑制することができ
る。
【0013】前記請求項3に記載の橋桁のフラッタ振動
抑制装置においては、前記カバープレートが前記橋桁下
面部に設置された重りを含むように橋桁下面を覆い、橋
桁下面の空気流をスムーズにする。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図面に基き説明する。図
1および図2は本発明の一実施例の概略構成を示す説明
図であり、図1は該実施例に係るフラッタ振動抑制装置
を設置した橋桁の幅方向の断面図であり、図2は橋桁の
軸方向の断面図である。
【0015】図1のように、本実施例に係る橋桁のフラ
ッタ振動抑制装置は、橋桁1の下面を橋桁の幅方向に自
在に移動し橋桁の重心位置を変化させる重り3と、該重
りを移動させる駆動手段としてのウインチ4、4aと、
前記移動自在の重り3を含むように橋桁下面を覆うカバ
ープレート8とを備えている。
【0016】本装置は図1、2に示すように橋梁に設置
される。すなわち、橋桁の強度部材2の下面であってケ
ーブル定着用横桁13の下部に、H型鋼からなるレール
7が橋桁幅方向に進展するように設置され、該レール
7、7間にプレストレストコンクリート製の前記重り3
が配置される。
【0017】一方、橋桁の両縁部の強度部材内にはウイ
ンチ4、4aが設置され、強度部材の下面縁部に設けら
れた滑車5、5aを介して前記重り3の両端にワイヤ6
が接続されることにより、該重り3が前記ウインチ4、
4aの駆動により前記レール7、7に沿って橋桁の幅方
向に移動される。
【0018】そして、橋桁が側方或いは斜方から強風1
0を受けた場合には、風上側のウインチ4でワイヤ6を
巻き取ることにより前記重り3を風上側に移動させ、橋
桁の重心位置を橋桁中央の回転中心11より風上側12
に移動させる。これにより橋桁のフラッタ振動を抑制す
る。なお、前記重り3は、橋桁の全長に亙り設けるもの
としてもよいし、又一定の間隔を空けて設置し橋桁の一
部に設けるようにしてもよい。
【0019】また、強度部材2の下面には、前記重り3
及びレール7等を覆うようにカバープレート8が設けら
れており、強度部材の下面に設置される前記重り3やレ
ール7等による空気流の乱れを防ぎ、耐風安定性を図っ
ている。さらに、橋桁両縁部には、橋桁表面における空
気流の剥離を防止し空気流をスムーズにすべくフェアリ
ング9が設けられている。
【0020】次に本発明に係るフラッタ振動抑制装置に
よるフラッタ振動の抑制効果について説明する。本願発
明者は、2次元流中の航空機の翼のフラッタ振動に対す
る次の式が橋梁にも適用できることを見出した。すなわ
ち、2次元流中の航空機の翼の単位翼幅のフラッタ振動
に関し、フラッタ発現風速UF と重心位置との関係につ
いて、次の式が提唱されている。
【0021】
【数1】
【0022】ここで、aは、翼の回転角、ωh は、翼の
h(変位)−振動のみを行わせた場合の振動数、ωa
は、翼のa(回転角)−振動のみを行わせた場合の振動
数、mは、単位翼幅の翼の質量で、
【0023】
【数2】
【0024】ρは、空気密度、bは、翼幅中心から翼端
までの距離、γa は、単位翼幅の翼のx=bc点まわり
の慣性モーメントIa を無次元化するための記号で、
【0025】
【数3】
【0026】xa は、単位翼幅の翼のx=bc点まわり
の静的モーメントSa を無次元化するための記号で、
【0027】
【数4】
【0028】そして、前記式1は、ωh 2 /ωa 2
0、且つ密度比μ≧10の2次元翼に対し適用されるも
のであるが、橋梁においては、前記ωh /ωa は、およ
そ0.3程度、即ちωh 2 /ωa 2 ≒0.09である。
【0029】また、密度比:μ=m/(πρb2 )は、
航空機において高度の影響を表すものであるが、橋梁に
おいては、橋桁の1m長さ当りの質量mは、m=2.0
〜4.0tf・s2 /m(重量W=20〜40tf)程
度であり、橋桁の幅2bを30mとすれば、b=15
m、空気密度ρ=0.132kgf・s2 /mであるか
ら、密度比μは、μ={(2.0〜4.0)×103
/{π×0.132×152 }=21.4〜42.8と
なり、μ≧10を満足する。したがって、前記式1を橋
梁に適用できるものと考える。
【0030】図4(b)に示すように、回転中心を橋桁
中心と考えた場合のフラッタ発現風速をUF 1 とする
と、この場合にはc=0であるから、式1は、
【0031】
【数5】
【0032】となる。一方、重心が橋桁中心の場合のフ
ラッタ発現風速をUF 2 とすると、この場合にはc=
0、xa =0となるから、式1は、
【0033】
【数6】
【0034】となる。これらの式の比を取って、フラッ
タ発現風速の上昇率UF 1 /UF 2 は、
【0035】
【数7】
【0036】となる。
【0037】今、一例として幅員30m、橋桁の単位長
さ当りの重量がm=20tf/mの橋梁で、その重心位
置を風上に移動させた場合について、フラッタ発現風速
の上昇率UF 1 /UF 2 を計算すれば表1のようにな
る。
【0038】
【表1】
【0039】このように、本発明に係るフラッタ振動抑
制装置を用いれば、橋桁のフラッタ振動の発現風速を上
昇させることができ、橋梁におけるフラッタ振動を有効
に抑制することが可能となる。
【0040】さらに、図3は本発明の別の実施例の概略
構成を示す説明図であり、(a)は本実施例の概略構成
を示す斜視図、(b)は本実施例を用いた橋桁の長さ方
向の一部を示した斜視図である。
【0041】図示のように、この実施例に係るフラッタ
振動抑制装置は、平板状のプレストレストコンクリート
製の重り30に車輪31と牽引フック32とが設けられ
たもので、該重りを橋桁1の風上側に移動配置すること
により、風上側に橋桁の重心位置を移動させるものであ
る。なお、該重りを橋桁の全長に亙り配置してもよい
し、或いは橋桁の一部に配置してもよいことは前記第1
の実施例と同様である。
【0042】
【発明の効果】本発明は以上説明したとおり、橋桁の重
心位置を回転中心より風上側に移動させることにより橋
桁のフラッタ振動を効果的に抑制することができるとい
う効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の構成を示す橋桁の幅方向の
断面図である。
【図2】同じく本発明の一実施例の構成を示す橋桁の軸
方向の断面図である。
【図3】本発明の別の実施例の構成を示す斜視図であ
る。
【図4】フラッタ振動の解析を行うための説明図であ
り、(a)は2次元流中の単位翼幅のフラッタ振動に関
するもの、(b)は橋梁のフラッタ振動に関するもので
ある。
【図5】フラッタ振動発生のメカニズムを示す説明図で
ある。
【図6】フラッタ振動等の空力振動の抑制を図るために
従来から用いられている手段を示す説明図である。
【符号の説明】
1 橋桁 2 強度部材 3 重り 4、4a ウインチ 5、5a 滑車 6 ワイヤ 7 H型鋼からなるレール 8 カバープレート 9 フェアリング 10、46 風 11 回転中心 12 橋桁の重心位置 13 ケーブル定着用横桁 30 重り 31 車輪 32 牽引フック 41、51 橋梁 42 主桁 43 デッキ 44 高欄 45 側縦桁 47 境界層 48 渦 49 負圧の強さを示す線 52 フラップ 53 デフレクタ 54 スポイラ 55 フェアリング 尚、図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 橋桁上に設置され橋桁の重心位置を変化
    させる移動自在の重りからなる橋桁のフラッタ振動抑制
    装置。
  2. 【請求項2】 橋桁の下面部に移動自在に設置され橋桁
    の重心位置を変化させる重りと、該重りを橋桁の幅方向
    に移動させる移動手段とからなる橋桁のフラッタ振動抑
    制装置。
  3. 【請求項3】 前記移動自在の重りを含んで橋桁下面を
    覆うカバープレートを備えた請求項2に記載の橋桁のフ
    ラッタ振動抑制装置。
JP35647391A 1991-12-25 1991-12-25 橋桁のフラッタ振動抑制装置 Pending JPH05171837A (ja)

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Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005116340A1 (de) * 2004-05-26 2005-12-08 Tutech Innovation Gmbh Vorrichtung zur dämpfung einer flatterbewegung bei einem tragwerk
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CN105571812A (zh) * 2014-10-11 2016-05-11 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 一种低速颤振模型通用整流装置
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CN114427187A (zh) * 2022-03-09 2022-05-03 长沙理工大学 用于抑制桥梁涡振的智能可调防眩板、控制系统及方法

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