JPH0712505U - 大型構造物の制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 橋の支柱等大型構造物の制振において、２次
元（水平面）の振動の吸収，抑制を可能とし、制振装置
に使用する重錘の共振周波数を持たない(ｆ＝０）支持
ができ、かつコンパクトな制振装置を提供することを目
的とする。 【構成】 ケ−スの底部に立設した複数の支柱と、これ
ら支柱上に支持された重錘と、重錘の周囲にあってＸ軸
とＹ軸の２軸方向にそれぞれ設けられ重錘とケ−ス間に
連結されたばねダンパとからなり、前記支柱は上下端が
半径Ｒの球面の一部をなし、その長さＬが重錘の振巾の
約５倍とし、かつ前記支柱の上下端面に突起を設け該突
起を重錘とケ−ス底部側に設けた穴にそれぞれ挿入して
位置を保持しうるようにした。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は橋の支柱等大型構造物の制振装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

制振対象物に比べ小さな質量を適当なばね要素で支え、これにダンパ−と駆動 装置（電動又は油圧）を取付けた制振装置によって制振対象物の振動を受動的又 は能動的に吸収する技術は公知である。 図１は受動的な制振装置の一例である。これは長さＬの支持材ａで重錘ｍを支 持した振子型制振装置である。支持材ａの中間部と本体との間にはダンパ−Ｄが 取り付けられている。振子が取付けられた本体が揺れると、重錘ｍも揺れるので 、ダンパ−Ｄでこの振動エネルギ−を吸収する。このとき本体の振動周波数にこ の制振装置の共振周波数を一致させておけば大きな制振効果が得られる。

【０００３】 図２は図１の原理に基く具体的な構造例を示し、支持材ａは板状のア−ムでこ れが本体に固設した支持軸ｂで回動可能に支持されている。この構造では制振方 向が１方向（Ｘ方向）に限られる。又ばね定数の変更はア−ムａの長さ変更を必 要とするが、この変更は簡単ではない。即ち共振周波数を低くするとア−ムａの 長さが大きくなる欠点がある。たとえば共振周波数ｆをｆ＝０.１Ｈzにすると、 Ｌ＝２４.８ｍにもなり、これでは実用性にとぼしい。 図３は重錘ｍを４本のワイヤｃで吊り下げたもので、この場合には２つのダン パ−Ｄの方向即ち互に直交する２軸方向の振動を吸収できる。しかし、各軸方向 の共振周波数を異った値にするのは容易でなく、また、低周波数にするためには ワイヤｃの長さが大きくなるという問題がある。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

橋の支柱等大型構造物の制振において、２次元（水平面）の振動の吸収，抑制 を可能とし、制振装置に使用する重錘の共振周波数を持たない(ｆ＝０)支持がで き、かつコンパクトな制振装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

ケ−スの底部に立設した複数の支柱と、これら支柱上に支持された重錘と、重 錘の周囲にあってＸ軸とＹ軸の２軸方向にそれぞれ設けられ重錘とケ−ス間に連 結されたばねとダンパとからなり、前記支柱は上下端が半径Ｒの球面の一部をな し、かつ前記支柱の上下端面に突起を設け該突起を重錘とケ−ス底部側に設けた 穴にそれぞれ挿入して位置を保持しうるようにした。 又重錘を支持する隣接する支柱対を自在継手を介し連結棒で連結して重錘の回 転を防止可能にした。

【０００６】

【作用】

橋脚等の構造物が揺れると重錘１はＸ方向，Ｙ方向に共振して大きく振れる。 このとき重錘１と橋脚６の相対的な動きが大きくなるが、重錘１とケ−ス７間の ダンパ−５が橋脚６と重錘１の相対的な動きに応じてエネルギ−を消費し、橋脚 ６の振動エネルギ−が消費され、橋脚６の振動は急速に収まる。また最大振幅も 小さくなる。

【０００７】

【実施例１】 図４に基いて重錘の支持について説明する。１は重錘で床面３上に複数の支柱 ２で支持されている。支柱２は上下の端部2aが半径Ｒの球面の一部をなし、すべ て等長（長さ２Ｒ）である。支柱２の端部2aの中心には突起2bを設け、重錘１お よび床面３に設けた凹部2cに遊嵌している（図４(ｂ)）。 このように重錘１を端部2aが半径Ｒの球面の一部になるように作られた支柱２ で支えると、重錘１が水平方向に動いても床面３に対する高さは変らず、振子の ような復元力が働かない。従って、共振周波数は０となる。支柱２の端部2aは球 面に作られているので重錘１は水平面上の移動が可能となる。又柱２の長さは必 要ストロ−クの約５倍あれば良いのでコンパクトにできる。

【０００８】 図５〜図６は図４で説明した制振原理を用いた制振装置を模式的に示したもの である。図のＸ方向，Ｙ方向のバネ４は値を変えて、それぞれの軸方向の最適な 共振周波数となるように設定する。ダンパ−５はそれぞれの軸方向の振動エネル ギ−を吸収する。バネ４は重錘１の側端部にＸ軸とＹ軸にそれぞれ平行に２ケ所 取付けて重錘１が回転するのを防止する。 図６は図５の断面を示したものである。重錘１は長さがＬで、端面2aをＲ＝１ ／２×Ｌの球面に仕上げた支柱２で支えている。支柱２の両端には長さがａの突 起2bが設けてある。重錘１の上にはストッパ８があり、重錘１との間にｃのすき 間がある。すき間ｃの値をｃ＜ａ、実用的値としてはｃ＝１／２×ａ程度にして おくと、例えば地震のときなど、上下動によって重錘１が上方に持ち上がっても 、支柱２が外れる前に重錘１の上面がストッパ８に当り、支柱２が外れることは ない。なお球面の半径Ｒを支柱の長さＬの１／２より少し大にしておくと、重錘 が移動したとき復元力が働き元に戻ることになる。

【０００９】 さて、例えば図７に示すような大型の橋脚６は風等により揺動するが、その揺 動周波数はＸ方向とＹ方向で異なる。これに制振装置Ａを取付ける。橋脚６の頂 部に設けた制振装置Ａの質量は橋脚に比べ非常に小さく（数％以内）、橋脚６が 揺れると重錘１はＸ方向，Ｙ方向両方向に共振して（Ｘ，Ｙとも共振するように バネ定数を決めている）大きく振れる。このとき重錘１と橋脚６の相対的な動き が大きくなるが、重錘１とケ−ス７との（ケ−スは橋脚に取付けられているので 橋脚と同じ動きをする）間にダンパ−５を取付けているので、橋脚６と重錘１の 相対的な動きに応じてエネルギ−を消費し、結局橋脚６の振動エネルギ−が消費 され、橋脚６の振動は急速に収まる。また最大振幅も小さくなる。

【００１０】

【実施例２】 上述した実施例１の重錘１を、端面を支柱の長さＬを直径とする球面にした支 柱２で支持した制振装置においては、その構成上、重錘１がその中心のまわりに 回転する。この為重錘１がケ−ス７に当ったり、最悪の場合には支柱２が倒れて しまうので好ましくない。このため前記実施例１の装置ではばね４を計８ケ取付 けて回転を防止している。しかしこの方法は簡単であるが、ばね定数を変えて共 振周波数を変えるのが難しいという問題点がある。ばね４がばね本来の機能と重 錘１の回転防止の両機能を兼ねているので、ばね定数を変える機構が複雑となる 。そこで本実施例に於ては重錘の回転防止を別の機構により実現し、ばねは真に ばね要素としての機能のみとすることができ、さらにばね定数も容易に変えるこ とのできるようにしたものである。

【００１１】 図８(ａ)及び(ｂ)は重錘の回転を防止する機構の２例を示す。図８(ａ)は重錘 を支持する支柱(４本又はそれ以上でも可)の内の２本を示し、１対の支柱２′， ２′は各支柱２′の中央部で両端に自在継手9aを備えた連結棒９で結んでいる。 従って支柱２′はＹ軸と平行な軸のまわりには、ある程度（連結棒のフォ−クに 当るまで）自由に回転できるが、Ｘ軸のまわりには２つの支柱２′は独立に回転 できない。Ｘ軸のまわりの回転に対しては連結棒９で結ばれているため、両方と も同じ角度だけしか回転することができない。このように連結棒９で連結された 支柱対２′，２′で重錘を支えると、重錘はＸ方向又はＹ方向に対しては自由に 動くことができるがＺ軸のまわりに回転することは不可能である。

【００１２】 図８(ｂ)は自在継手の別形式を示す。これは連結棒９の端に垂直平板１０が固 着されている。そしてこの垂直平板１０は支柱２′に設けた平板１０の上下方向 寸法ａより若干大きな寸法の縦長穴１１に挿入されている。この構造であると、 重錘は図８(ａ)と同様Ｘ軸とＹ軸方向へは自由に動くことができるがＺ軸まわり に回転はできない。

【００１３】 さて図４の場合には支柱２は１本づつ独立しており、図９(ａ)に示すように重 錘１はＺ軸まわりに回転することができる。このときの支柱２−１と２−２に注 目して見ると、支柱２−１と２−２とは平行になっていない。図９(ｂ)を見ると これがさらによくわかる。支柱２−１と２−２の中点を結ぶ線上で見ると、支柱 は互にねじられていることがわかる。そこで図８に示す如く支柱２′と２′の支 柱対を自在継手を介して連結棒９で連結すると、支柱の上下の間隔は床面と重錘 により決まっており、２本の支柱対で作られる面は連結棒９の存在によりねじれ を防止され、２本の支柱対は平行四辺形を保って動く。この様子を図１０に示す 。このとき重錘１は床面に対して平行移動はするがＺ軸まわりの回転は防止され る。

【００１４】

【効果】

ケ−スの底部に立設した複数の支柱と、これら支柱上に支持された重錘と、重 錘の周囲にあってＸ軸とＹ軸の２軸方向にそれぞれ設けられ、重錘とケ−ス間に 連結されたばねとダンパとからなり、前記重錘の支柱は上下端が半径Ｒの球面の 一部をなし、かつ前記支柱上下端面に突起を設け該突起を重錘とケ−ス側に設け た穴にそれぞれ挿入した。 このような構成にしたので、１）水平面内のＸ，Ｙ２軸の振動に対して制振で きる。２）Ｘ，Ｙ２軸の各軸方向の共振周波数を異った値に設定することができ る。３）低い周波数（ｆ＝０.１Ｈz）でもコンパクト（支柱の長さ１ｍ程度）に 構成できる。 又２本の支柱対を自在継手を介し連結棒９で連結することにより重錘１のＺ軸 まわりの回転を防止して支持することが可能となり、ばねはばね要素の機能のみ 受け持つ。従って、ばね要素の構造の簡略化（回転を防ぐためばねをペアで使う 必要がない）やばね定数を容易に変えることが可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】公知制振装置の原理図。

【図２】図１の原理に基く具体例。

【図３】同じく図１の原理に基く具体例。

【図４】本考案を示し、(ａ)は重錘の支持構造を、(ｂ)
は支柱の端部構造を示す。

【図５】図４の支持構造で実施した制振装置。

【図６】図５の縦断面図。

【図７】橋脚上に本考案制振装置を設置した例を示す。

【図８】第２実施例における支柱と連結棒の連結構造を
示す斜視図。

【図９】第２実施例における支柱の作動態様の説明図。

【図１０】第１実施例における支柱の作動態様の説明
図。

【符号の説明】

１ 重錘 ２ 支柱 2a 端部 2b 突起 ３ 床面 ４ バネ ５ ダンパ− ６ 橋脚 ７ ケ−ス ８ ストッパ ９ 自在継手 10 垂直平板 11 長孔

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ケ−スの底部に立設した複数の支柱と、
   これら支柱上に支持された重錘と、重錘の周囲にあって
   Ｘ軸とＹ軸の２軸方向にそれぞれ設けられ重錘とケ−ス
   間に連結されたばねとダンパとからなり、前記支柱は上
   下端が半径Ｒの球面の一部をなし、かつ前記支柱の上下
   端面に突起を設け該突起を重錘とケ−ス底部側に設けた
   穴にそれぞれ挿入して位置を保持するようにしたことを
   特徴とする大型構造物の制振装置。
2. 【請求項２】 重錘を支持する隣接する支柱対を自在継
   手を介し連結棒で連結した請求項１の大型構造物の制振
   装置。