JPH073722A - 橋桁のダンパー装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振幅の異なる振動による橋桁の変位に追随し
た減衰特性が得られる変位追随形の橋桁のダンパー装置
を提供する。 【構成】 ダンパー装置２０は、橋台５に連結されて粘
性流体が充填されたシリンダ２１と、これに摺動可能に
配置され橋桁１に連結されてその周囲に複数のオリフィ
ス溝２２ａを切欠形成したピストン２２とを備え、シリ
ンダ２１の内周部の長手方向に沿って、各オリフィス溝
２２ａに摺動可能に係合する複数の固定リブ２４を設け
るとともに、固定リブ２４は、ピストン２２のシリンダ
２１に対する中央位置近傍に形成された第１の凸部２４
ａでオリフィス面積を小さくし、中央位置近傍から外れ
た前後位置に形成された平坦部２４ｂでオリフィス面積
を大きくするとともに、シリンダ２１の端部位置近傍に
形成された第２の凸部２４ｃでオリフィス面積を０とす
るような変断面形状をなす。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、通過車両等による振
動や地震時の振動等を制振する橋桁のダンパー装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】高橋脚の道路橋、免振橋等の固有周期の
長い橋では、橋を往来する交通荷重等によって揺れ易
く、車輛の走行性が低下する可能性があり、また、地震
時における橋桁の変位が大きいため、橋桁とこれに隣接
する道路との間隙を大きく取るとともにこの間隙に大き
な伸縮継手を介在させる必要がある。

【０００３】これに対し、橋桁の振動を制振する装置と
して橋台と橋桁の間にダンパー装置を設置する方法が考
えられる。このようなダンパー装置を設置した橋桁の一
例を図２に示す。同図の橋桁１は、山間部の谷２に構築
された複数の橋脚３の上部に掛け渡されており、その端
部下面はころがり支承４を介して橋台５上に設置されて
いる。そして、橋桁１の端部側面と橋台５の端部側面と
の間に該橋桁１の水平振動を制振するダンパー装置７が
設けられている。なお、橋桁１の上端部はダンパー装置
７の上方を覆うように延設されており、その端部と隣接
する道路との間隙には両者を連結する伸縮継手８が介在
されている。

【０００４】ダンパー装置７は、図３（ａ）に示すよう
に、前記橋台５に連結されて、シリコン油等の粘性のシ
リンダ油を充填したシリンダ９と、シリンダ９内に摺動
可能に配置され、かつ同図（ｂ）に示すように、複数の
オリフィス穴１０ａを形成したピストン１０と、ピスト
ン１０に一端を連結し、かつ前記シリンダ９の一端を液
密に貫通して突出し、突出端を前記橋桁１側に連結する
ロッド１１とからなっている。

【０００５】上記構成により、ロッド１１を通じてピス
トン１０が左右に移動すると、ピストン１０によって仕
切られる両側の油がオリフィス穴１０ａを通じて移動す
ることにより、粘弾性による所要の減衰効果が得られ、
その減衰特性は同図（ｃ）に示すように、シリンダ油の
粘度と、オリフィス穴１０ａの合計開口面積に依存して
個々のダンパー装置で一定である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来構造のダンパー装置７にあっては、オリフィス穴１
０ａの合計開口面積を大きく設定すれば、減衰係数が小
さくなり、中小規模の地震等により通常の交通荷重によ
る振動より大きな振幅の振動が橋桁に作用した場合には
これに追随して良好な減衰効果が得られる。反面、減衰
係数が小さいから、通常の交通荷重による小さな振幅の
振動が加わった場合であっても橋桁１の変位が大きくな
り、車両の走行性を低下させるという問題がある。ま
た、減衰係数が小さいと、大地震時には橋桁１の変位が
大きくなり過ぎ、ピストン１０がシリンダ９の端部に衝
突してダンパー装置７が破壊し、ひいては橋桁１が橋台
５に衝突する惧れがある。ダンパー装置７の破壊を防止
するためには、橋桁１と橋台５との間隙を大きく取って
ピストン１０の移動量を大きく設定する必要があってダ
ンパー装置７の小型化に不利となるばかりか、大規模な
伸縮継手８を必要とするといった問題が生ずる。

【０００７】逆に、オリフィス穴１０ａの合計開口面積
を小さくして減衰係数を大きくした場合には、交通荷重
による小さな振幅の振動は確実に減衰できるものの、中
小規模の地震等により大きな振幅の振動が橋桁１に作用
した場合、ダンパー装置７が大きな減衰力を負担しなけ
ればならず、減衰力がダンパー装置７の機械的強度の許
容範囲を越えると、ダンパー装置７自体或いはその支持
機構が破壊される惧れがある。

【０００８】この発明は以上の問題を解決するものであ
って、その目的は、振幅の異なる振動による橋桁の変位
に追随した減衰特性が得られる変位追随形の橋桁のダン
パー装置を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、この発明は、橋台及び橋桁のいずれか一方に連結さ
れ、粘性流体が充填されたシリンダと、前記橋台及び橋
桁の他方に連結され、該シリンダ内に摺動可能に配置さ
れて周囲にオリフィス溝を切欠形成したピストンとを備
えたダンパー装置において、前記シリンダの内周部に、
前記各オリフィス溝と係合して該オリフィス溝の開口面
積を変動させ、減衰係数を調整するための固定リブを長
手方向に沿って設け、この固定リブは、前記シリンダに
対する中央位置近傍で前記ピストンのオリフィス面積を
小さくし、かつ、該中央位置近傍から外れた前後位置で
オリフィス面積を大きくするとともに、前記シリンダの
端部位置近傍でオリフィス面積を極めて小さくするよう
な変断面形状をなしていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】以上の構成によれば、通常の交通荷重による小
さな振動が橋桁に作用し、橋桁が小さな振幅で振動する
と、シリンダの中央に位置したピストンのオリフィス溝
はオリフィス面積を小さくする領域の固定リブに係合し
つつ往復移動するので、ダンパー装置の減衰係数が高く
橋桁の振動は確実に抑制される。

【００１１】中小規模の地震が発生した場合等、ある程
度大きな振幅の振動が作用し、橋桁が大きな振幅で振動
すると、ピストンのオリフィス溝はオリフィス面積を小
さくする領域を越えて該面積を大きくする領域に移動す
ることによって、減衰係数が小さくなり、減衰力が機械
的強度の許容レベルを越えることなく良好な振動エネル
ギーの減衰効果が得られる。

【００１２】さらに、大地震により振幅が大きくなり過
ぎ、ピストンがシリンダの端部に衝突しそうになるまで
移動すると、オリフィス面積が極めて小さくなって急速
に減衰係数を高め、ピストンの移動を停止して両者の衝
突を回避する。

【００１３】

【実施例】以下、この発明の一実施例を図面を用いて詳
細に説明する。図１（ａ）〜（ｅ）はこの発明に係るダ
ンパー装置を示すものである。なお、同ダンパー装置は
従来技術の項で説明した図２と同様ないしは相当する構
造により橋桁４の一方の端部と橋台５との間に設けられ
るものである。

【００１４】図において、ダンパー装置２０は、前記橋
台５に連結されるとともに、粘性のシリンダ油を充填し
たシリンダ２１と、シリンダ２１内に摺動可能に配置さ
れ、周囲４箇所にオリフィス溝２２ａを切欠形成したピ
ストン２２と、ピストン２２に一端を連結し、かつ前記
シリンダ２１の一端を液密に貫通して突出し、突出端が
前記橋桁１に連結されるロッド２３とを備えている。ダ
ンパー装置２０は、ピストン２２がシリンダ２１のほぼ
中央に位置するような状態で橋台５と橋桁１との間に設
置される。

【００１５】シリンダ２１の内周部には、前記オリフィ
ス溝２２ａと対応する位置にその長手方向（ピストン２
２の移動方向）に沿った固定リブ２４が設けられてい
る。各固定リブ２４は、前記ピストン２２の移動に対応
してオリフィス溝２２ａと相対摺動しつつ係合するもの
で、その幅はオリフィス溝２２ａの内側幅にほぼ等し
く、固定リブ２４との係合によって狭められるオリフィ
ス溝２２ａの面積（オリフィス面積）がダンパー装置２
０全体の減衰係数を決定する。

【００１６】各固定リブ２４は、シリンダ２１に対する
ピストン２２の位置に対応してダンパー装置２０の減衰
係数を三段階に調整するため、ピストン２２の移動方向
に沿って三つの異なる形態を有している。すなわち、シ
リンダ２１の長手方向中央領域には第１の凸部２４ａが
形成され、第１の凸部２４ａから外れた前後領域は平坦
部２４ｂとなっているとともに、長手方向後端部（図１
中で左端部）の領域には第２の凸部２４ｃが形成されて
いる。

【００１７】第１の凸部２４ａの高さは、平坦部２４ｂ
の高さより高く、かつ、前記オリフィス溝２２ａの深さ
寸法よりやや低く設定されており、ピストン２２が第１
の凸部２４ａが形成された領域を往復移動するとき、第
１の凸部２４ａによってオリフィス面積を減少させ、図
１（ｅ）に示すように、この領域における減衰係数を高
めている。また、ピストン２２が第１の凸部２４ａを越
えて平坦部２４ｂが形成された領域（第１の凸部２４ａ
が形成された領域を含む）を往復移動するとき、平坦部
２４ｂの高さが第１の凸部２４ａより低いのでオリフィ
ス面積が増大し、同図に示すように、この領域における
減衰係数は低い。さらに、第２の凸部２４ｃの高さは前
記オリフィス溝２２ａの深さにほぼ等しく、オリフィス
溝２２ａがこの凸部２４ｃと係合することでピストン２
２のオリフィス面積を極めて小さくｂ（この実施例で
は、ほぼ０と）することにより、同図に示すように、急
速に減衰係数が高くなってピストン２２の移動が停止さ
れる。

【００１８】次に作用を説明する。通常の交通荷重によ
り橋桁１が比較的小さな振幅で振動した場合には、シリ
ンダ２１の中央に位置したピストン２２のオリフィス溝
２２ａは第１の凸部２４ａに係合しつつ往復移動するの
で、ダンパー装置２０の減衰係数が高く橋桁１の振動は
確実に抑制される。

【００１９】中小規模の地震が発生した場合等、振幅の
大きな振動が加わり、橋桁１が大きな振幅で振動する
と、ピストン２２は第１の凸部２４ａが形成された領域
を越え第１の凸部２４ａを中心として平坦部２４ｂが形
成された領域を往復移動する。ピストン２２のオリフィ
ス溝２２ａは平坦部２４ｂに係合しつつ往復移動するの
で、平坦部２４ｂを通過する際にはオリフィス面積が大
きくなって減衰係数が小さくなり、減衰力がダンパーの
機械的強度の許容レベルを越えることなく振動エネルギ
ーを吸収することができる。

【００２０】また、大地震が発生した場合、橋桁１の振
幅が大きくなり過ぎ、ピストン２２がシリンダ２１の端
部に衝突しそうになると、第２の凸部２４ｃがピストン
２２のオリフィス溝２２ａに係合してオリフィス面積が
ほぼ０となり減衰係数を急速に高くしてピストン２２の
移動を停止し、橋桁１が橋台５に衝突することを未然に
回避する。

【００２１】なお、本実施例のダンパー装置２０にあっ
ては、第２の凸部２４ｃがシリンダ２１の長手方向前端
部（図１中で右端部）の領域に設けられておらず、ピス
トン２２の最大引張（右方向への変位）時におけるスト
ッパ機能は有していないが、橋桁１の他端側にも同一の
ダンパー装置２０を対向配設すれば当該他方のダンパー
装置２０がストッパとして機能し、橋桁１の他端側の橋
台５に対する衝突を回避することができる。

【００２２】また、本実施例ではシリンダ２１を橋台５
に連結し、ピストン２２（ロッド２３）を橋桁５に連結
したが、この連結関係は逆であっても同様の効果を得る
ことができる。

【００２３】さらに、本実施例のダンパー装置２０は、
橋桁１の一方の端部に設置したが、両端に設置してもよ
く、この場合、両ダンパー装置２０の外側（圧縮側）に
のみ第２の凸部２４ｃを形成すればよい。

【００２４】

【発明の効果】以上詳述したこの発明に係る橋桁のダン
パー装置にあっては、次のような優れた効果が得られ
る。 通常の交通荷重による橋桁の振動を、高い減衰係数で
確実に抑制することができる。 中小規模の地震が発生すると、減衰係数が低くなって
良好な振動エネルギーの減衰が図れるとともに、ダンパ
ー装置自体或いはその支持機構の機械的破壊を防止する
ことができる。 さらに、大地震時にはピストンとシリンダとの衝突、
ひいては橋桁が橋台に衝突する被害を未然に防止でき
る。 大きな振幅の振動の発生が抑制されるので、橋台と橋
桁との間隙を小さくすることができ、伸縮継手を小さく
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明に係るダンパー装置の側断面
図である。（ｂ），（ｃ），（ｄ）は（ａ）のそれぞれ
Ｂ−Ｂ線，Ｃ−Ｃ線，Ｄ−Ｄ線断面図である。（ｅ）は
同ダンパー装置の変位と減衰係数との関係を示すグラフ
である。

【図２】高橋脚の道路橋及びこれに設けたダンパー装置
の説明図である。

【図３】（ａ）は従来の一般的なダンパー装置の側断面
図である。（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
（ｃ）は同ダンパー装置の変位と減衰係数との関係を示
すグラフである。

【符号の説明】

１ 橋桁 ５ 橋台 ２０ ダンパー装置 ２１ シリンダ ２２ ピストン ２２ａ オリフィス溝 ２３ ロッド ２４ 固定リブ ２４ａ 第１の凸部 ２４ｂ 平坦部 ２４ｃ 第２の凸部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋台及び橋桁のいずれか一方に連結さ
   れ、粘性流体が充填されたシリンダと、前記橋台及び橋
   桁の他方に連結され、該シリンダ内に摺動可能に配置さ
   れて周囲にオリフィス溝を切欠形成したピストンとを備
   えたダンパー装置において、 前記シリンダの内周部に、前記各オリフィス溝と係合し
   て該オリフィス溝の開口面積を変動させ、減衰係数を調
   整するための固定リブを長手方向に沿って設け、この固
   定リブは、前記シリンダに対する中央位置近傍で前記ピ
   ストンのオリフィス面積を小さくし、かつ、該中央位置
   近傍から外れた前後位置でオリフィス面積を大きくする
   とともに、前記シリンダの端部位置近傍でオリフィス面
   積を極めて小さくするような変断面形状をなしているこ
   とを特徴とする橋桁のダンパー装置。