JPS63272829A - 振動抑制装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、物体に、動荷重あるいは地震や風等の外力に
よって引き起こされる振動を抑制するようにした振動抑
制装置に関する。

〔従来の技術　〕

物体、例えば構造物等を地震等によって引き起こされる
振動から守るに当り、従来から、構造物を剛構造とする
ことにより振動に耐え得るようにした耐振といった概念
があるが、最近では、構造物をたとえば積層ゴム等を使
用した緩衝器により支持し、これによって構造物を免震
するといった概念が生みだされ、これを利用した免震機
構も実際にいくつか出現している。さらに、この免震に
加え、構造物に振動か発生したときに、その振動を抑え
るようにした、いわば制震装置といったものも出現して
いる。

第６図に示すものは、本出願人が既に発明、出願した制
振装置（特願昭６２−１３３６７号明細書「構造物の振
動抑制装置」）の−例である。この制振装置（振動抑制
装置）■は、液体２で満たされた箱状のケーシング３内
に、構造物４の固有振動周期と同一の振動周期でかつ該
構造物４の固有振動と所要の位相差を伴って振動する錘
りブロック５が弾性部材６を介して取り付けられている
ことを特徴とするものである。この振動抑制装置ｌによ
れば、ｉ）錘りブロック５の振動を構造物４の振動に対
し所要の位相差を伴うものとすれば、錘りブロック５は
構造物４の振動をちょうど打ち消すように振動しそれを
抑制することができる、といった効果に加え、１１）極
めて簡単な構造でもってその作用を発揮できローコスト
化を実現する、１１１）一つの装置を小型のものとして
それら複数個を構造物の所定の位置に分散させ設置する
ことにより、構造物の、ある一箇所における集中荷重を
回避させることが容易にできる、ｖｉ　）弾性部材６を
水平方向に配して錘りブロック５の側面に取り付けると
共に錘りブロック５の下部を摺動可能に支持するような
構成とすることにより、水平方向の振動に対処した制振
装置とすることができる、などといった効果をも奏する
ものである。

〔発明が解決しようとする問題点　〕

上記従来の振動抑制装置ｌは、前記液体２の粘性率、あ
るいは弾性部材６の弾性率、錘りブロック５の質量等を
適宜設定することで、錘りブロック５の振動周期を、構
造物４の固有振動周期と一致させかつ構造物４の固有振
動と所要の位相差を伴ったものとすることが可能となる
。すなわち、これにより如何なる固有振動を有した構造
物（物体）にも適応できるわけである。

ところで、構造物等は長年に及ぶ間に構造材の劣化等に
よりその弾性率が変化し、これに伴い固有振動周期が変
化してくる。しかしながら、上記構成なる振動抑制装置
ｌは、上述したように、対象構造物に対応した周期設定
が、設置時においては可能であるものの、一度設置して
しまってからの錘りブロック５の振動周期の変更は難し
く、長期的には振動抑制作用を効果的に発揮できなくな
るおそれがあった。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、液体で満たされた箱状のケーシング内に、錘
りブロックが弾性部材を介して取り付けられてなる振動
抑制装置において、前記錘りブロックの振動周期を変化
させるための周期可変手段を設けたことを特徴とするも
ので、さらに、前記周期可変手段が、前記錘りブロック
に着脱自在に付設される付加質量体で構成されているも
の、また前記周期可変手段が、前記弾性部材の一部を拘
束することによりその弾性率を変化させるための弾性部
材拘束機構であるものを含むものである。

〔作用　〕

振動系の振動周期は、その振動系に係る振動体の質量を
変えるか、あるいは振動系の弾性率を変えることにより
変化する。本発明はこの作用を利用して振動抑制装置の
同調周期を可変としたものである。

〔実施例　〕

以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第１図および第２図は本発明の第一実施例で、本発明に
係る振動抑制装置を構造物（物体）の一つである吊橋に
適用した例を示すものである。

第１図において全体として符号１０で示すものが吊橋で
ある。吊橋ｌＯの路面を形成するコンクリート床版１１
はトラス粱等の構造体１２に支持されている。前記構造
体１２の下部には、該構造体１２の両端部に位置してか
つ吊橋ＩＯの長さ方向に一定の間隔で、本発明に係る振
動抑制装置１５が複数個取り付けられている。

第２図（ａ）は前記振動抑制装置１５を拡大して示す正
面断面図、第２図（ｂ）はその平面断面図を示している
。前記振動抑制装置１５は、肉厚の直方版に形成された
コンクリート製あるいは鋼製の錘りブロック１６をほぼ
中心として構成される。

錘りブロック１６は、該錘りブロック１６より充分大き
く形成されたケーシング１７内に収められている。ケー
シング１７内には、前記錘りブロックＩ６を板厚方向に
貫通してケーシング１７の上下方向に垂直に延びる４本
のガイドロッド１８が設けられており、これにより錘り
ブロック１６はこれらガイドロッド１８に沿った上下摺
動が可能となっている。さらに、ガイドロッド１８には
、ばね等の弾撥器（弾性部材）１９が、錘りブロック１
６の上面とケーシング１７との間に介在する形態に外装
されている。すなわち、錘りブロック１６は、上下方向
の外力が加えられた時にケーシング１７内で上下方向に
振動するような構成となっているわけである。前記ケー
シング１７は、錘りブロック１６と同様、直方体形に形
成されており、かつその内部には液体２１が液密に満た
されている。

さらに、錘りブロック１６の上部には、該錘りブロック
１６に対し着脱自在とされた付加質量体体２２が複数個
載置されている。付加質量体２２は、いイつゆる分銅と
同じ作用をするもので、その重量は前記錘りブロック１
６の重量に対し極めて小さいもの（数パーセント）とさ
れている。また、前記錘りブロックＩ６の上面からは位
置決め用のシャフト２３が２本垂直に突出する一方、付
加質量体２２の前記シャフト２３に対応する位置には板
厚方向に貫通孔２４が形成されており、付加質量体２２
を錘りブロック１６上に載置する際には、その位置決め
用シャフト２３が付加質量体の貫通孔２４に挿入される
ようにすることにより、付加質ｍ体２２が錘りブロック
１６上で移動しないようにされている。また、図示はさ
れていないが、付加質量体２２には、これが錘りブロッ
ク１６と共に上下振動を生じた際に、ブロック１６から
離間することなく一体に動くようにするためのロック機
構が備えられている。

次に、前記振動抑制装置１５は、設置時において、次に
述べる理論および手段に従い、前記錘りブロック１６の
上下方向の振動周期が吊橋ｌＯの上下方向の固有振動周
期と同一となるように設定されている。

すなわちこの振動モデルは、第５図に示す如く、ばね定
数に１のばね２６ａに質ＩＭ、の物体２８ａ（吊橋１０
）を支持させるとともに粘性率η１のダッシュポット２
７ａを付加するようにした振動系Ａ（吊橋１０の上下振
動モデル）と、ばね定数に、のばね２６ｂに質量Ｍ、の
物体２８ｂ（錘りブロック１６）を支持させるとともに
粘性率η、のダッシュポット２７ｂを付加するようにし
た振動系Ｂ（振動抑制装置１５のモデル）とを直列に接
続した振動系にモデル化することができる。

そして、このような振動モデルにおいて物体２８ａに加
わる上下方向の外力によって振動系へが振動を開始する
と、振動系Ｂはある位相差をも−で振動を開始する。

ところで、振動系の振動周期は、 で与えられ、また、吊橋ＩＯの上下方向の振動周期Ｔ、
は構造設計上の見地から定められた質ｆｉＭ１およびば
ね定数に、により一義的に定まるから、錘りブロック１
６の上下振動周期Ｔ、を前記Ｔ１に一致させるべく前記
ばね定数に、を設定して両者を一致させるようにしであ
るわけである。さらに、錘りブロック１６の上下振動振
動周期Ｔ　ｔの吊橋１０の上下振動周期Ｔ１に対する位
相差は、前記ダッシュポット２７ｂの粘性率η、による
から、前記Ｔ、とＴ、との位相差が所要のものとなるよ
うに前記液体２１の粘性率η、の値を設定しである。

これにより、吊橋ＩＯが外力によって上下振動を引き起
こされた場合には、錘りブロック１６が吊橋ＩＯと同じ
周期で、かつ所要の位相差をもって液体２１中で上下振
動し、吊橋１０の上下振動を効果的に抑制することがで
きる。

ところで、上記設定手段は、先にも述べたように飽くま
で振動抑制の対象物体（本実施例では吊橋１０）への初
期設置段階におけるものである。

ところが吊橋ＩＯは、長年の間にその構造部材の劣化等
が原因となってその固有振動周期に変化を来す場合があ
る。そのような状況となった場合、設置時の条件でセツ
ティングされた振動抑制装置は有効な制振作用を発揮し
得なくなる。ここで、前記（１）式より、振動系の振動
周期は振動体の質ｆｆ１Ｍをかえるか、あるいはまた、
その系における弾性率を変えることにより変化すること
が解る。

すなわち、本実施例の振動抑制装置１５は前者の手段を
用いたものであり、本振動抑制装置１５の設置後、吊橋
ｌＯの固有振動周期が変化した場合には次のようにして
それに対応することができる。

吊橋！０の固有振動周期の変化が構造部材の劣化等によ
るものとすれば、吊橋ｌＯの振動系（前記モデルの振動
系Ａに相当）の弾性係数に、の値が小さくなったものと
解釈できる。前記（１）式より、弾性率の減少は振動周
期の増加を表すから、前記振動抑制装置１５の錘りブロ
ック１６の振動を、変化した吊橋ｌＯの固有振動周期に
同調させるためには、この錘りブロック１６の振動周期
も大きなものとする必要がある。振動周期を大きくする
ことは振動体の質量を増すことにより可能であるから、
錘りブロック１６の質量を、前記付加質量体２２を載置
することにより増してやればよいわけである。

第２図において付加質量体２２の大きさを全て同一のも
のとしであるが、付加質量体２２は、錘りブロック１６
の振動周期の設定値に鑑みてその重量が決定されるもの
であり、当然ながら、大きさおよび数量は状況により変
化するものである。

付加質量体２２は、それらの重量を段階的に設定したも
のを予め準備しておけば便利である。また、本実施例に
おける付加質量体２２の増設作業は、前記ケーシング！
７の上部を開口させて行うものであるが、開口部をケー
シング１７の側部に設け、付加質量体２２を側方より増
設できるようにすることもできる。

このように、上記振動抑制装置１５によれば、吊橋ＩＯ
の固有振動周期が長期間のうちに変化したような状況に
おいても、前記錘りブロックＩ６の重量を変化させるこ
とにより、その振動周期を吊橋ｌＯの変化した固有振動
周期に同調させて、効果的な振動抑制効果を恒久的に発
揮させることかできる。

第３図および第４図は本発明の第二実施例を示すもので
ある。これらの図において、上記第一実施例と同じ構成
要素には同符号を付してその説明を省略する。

第二実施例のものは、錘りブロック１６に前記位置決め
用シャフト２３は設けられておらず、これに前記付加質
量体２２は載置されない。すなわち、錘りブロック１６
の重電が変更されることはない。

ガイドロッド１８の近傍で、それらガイドロッド１８を
挾む対象位置には、ばね拘束治具（弾性部材拘束機構）
３０が設けられている。ばね拘束治具３０は第４図に示
すように、棒状のねじ部３１と、該ねじ部３１の下端部
に形成された係鉤３２とで構成されている。これらばね
拘束治具３０は、そのねじ部３１をケーシング１７の上
蓋１７ａを貫通させると共に、その貫通部の上下を前記
上蓋１７　ａの外側および内側からナツト３３により緊
締することにより上蓋１７ａに固定されている。さらに
、上蓋１７ａの前記ばね拘束治具３０が貫通する孔から
、ケーシング１７内に貯留されている液体２１が漏れる
このとないように、それら貫通孔、あるいは前記ナツト
３３と上蓋１７　ａとの圧接面等には、図示されない水
密手段が設けられている。

前記ばね拘束治具３０はナツト３３ａの緩め操作により
それを下方に螺進させ、締め操作により上方に螺進させ
ることができ、しかも、係止鉤３２を弾撥器（ばね）１
９の方向に向けたときには、その先端部がガイドロッド
１８までは届かずに、ちょうど弾撥器１９の周縁部に掛
かるようなものとなっている。

すなわち、このばね拘束治具３０の係止鉤３２が弾撥器
１９に掛かっていない状態でナツト３３ａを緩めると、
ばね拘束治具３０は下方に移動し、ある位置まで移動し
たところで係止鉤３２を弾撥器１９に引っ掛け、今度は
ナツト３３ａを締め付けて行くと、弾撥器１９の係止鉤
３２が掛けられた所より上方の部分が、ばね拘束治具３
０の上方移動に伴って上方に畳み込まれる。第３図お」
：び第４図は、上記の如く、弾撥器１９の上部がある長
さ分だけ畳み込まれて拘束された状態を示したものであ
る。後はナツト３３ｂ締めてロックすればよい。係止鉤
３２の弾撥器１９への係止・解離作業、およびナツト３
３ｂの緊締作業等、ケーシング１７内に位置する部材へ
の作業は、ばね拘束治具３０に近接して設けられた蓋３
５（第４図のみ図示）を開蓋させて実施することができ
るようになっている。

ところで、ばねの端部を拘束した場合を考えると、拘束
長さによって、ばねはその弾性係数が変化する。つまり
、上記のように、弾撥器（ばね）１９は、その端部が拘
束されることにより、全く拘束されない状態と比べその
弾性係数に、が大きくなる。換言すると、拘束を解けば
弾性係数に。

は、拘束を受けていたときよりも小さなものとなる。錘
りブロック１６の振動周期は、上記第一実施例でも述べ
たように、それ自身の重ｆｆｉ　Ｍ　ｔかあるいは弾撥
器１９の弾性係数に、を変化させることにより変化する
ものである。すなわち、振動系の質量が一定であった場
合、弾性率を大きくすれば振動周期は小さくなり、弾性
率を小さくすれば振動周期が大きな値となる。したがっ
て、本実施例では、吊橋１０の固有振動周期が、第一実
施例で示したような理由により大きくなった場合、前記
弾撥器１９の弾性率に、を小さくすればよいから、弾撥
器１９の拘束部を所要分だけ解除して、拘束長さを短く
すればよい。

本第二実施例のものでは、振動抑制装置！５の振動系の
弾性率を変化させることにより錘りブロック１６の振動
周期を変化した吊橋ＩＯの固有振動周期に同調させ得る
ものであるから、上記第一実施例のものと同様、吊橋Ｉ
Ｏの固有振動周期が長期間のうちに変化するような状況
においても効果的な振動抑制効果を発揮させることがで
きる。

なお、錘りブロック１６の振動周期を変化させるのに、
第一実施例のものでは振動体の質量を変変えることによ
り、第二実施例のものでは振動系の弾性率を変えること
により行うものとしているが、一つの装置でこれら双方
の手段を備えた構成としても勿論よい。

また、上記二つの実施例では、錘りブロック１６および
ケーシング１７等の形状を直方体形のものとしているが
、本発明に係る装置の形状はこれに限定されるものでな
く、例えばこれらを断面円形なるものとしてもよい。ま
た、本実施例では前記振動抑制装置１５を吊橋に適用し
たものとしているが、本発明に係る振動抑制装置が付設
される物体は熱論これに限定されるものではなく、例え
ば人の歩行によって共振現象を生じるような歩道橋、あ
るいは道路、一般建築物、さらには輸送車両等に適用し
てもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したとおり本発明に係る振動抑制装置は、液体
で満たされた箱状のケーシング内に錘りブロックが弾性
部材を介して取り付けられてなるもので、前記錘りブロ
ックの振動周期を変化させるための周期可変手段を設け
たものであるから、物体の固有振動周期が長期間のうち
に変化したような状況においても、錘りブロックの振動
周期を物体の変化した固有振動周期に同調させて、効果
的な振動抑制効果を恒久的に発揮させることができる、
といった優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一実施例である振動抑制装置を、こ
れが付設された吊橋と共に示す正面断面図、第２図（ａ
）は同振動抑制装置をこれが付設される構造体の一部と
共に拡大して示す正面断面図、第２図（ｂ）は第２図（
ａ）におけるＩ−Ｉ断面図、第３図は本発明の第二実施
例である振動抑制装置を示す正面断面図、第４図は第二
実施例に係わるばね拘束治具の作用を説明するためのも
ので、第３図における部分拡大図、第５図は本発明に係
る振動抑制装置が付設された物体の振動モデルを示す該
略図、第６図は従来例を示す正面断面図である。 １０・・・・・・吊橋（物体）、　　１５・・・・・・
振動抑制装置、　　１６・・・・・・錘りブロック、　
　１７・・・・・・ケーシング、　　１９・・・・・・
弾性部材、　２Ｉ・・・・・・液体、２２・・・・・・
付加質量体、　３０・・・・・・ばね拘束治具（弾性部
材拘束機構）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体で満たされた箱状のケーシング内に、錘りブ
   ロックが弾性部材を介して取り付けられてなる振動抑制
   装置であって、前記錘りブロックの振動周期を変化させ
   るための周期可変手段を備えたことを特徴とする振動抑
   制装置。
2. （２）前記周期可変手段は、前記錘りブロックに着脱自
   在に付設される付加質量体で構成されていることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の振動抑制装置。
3. （３）前記周期可変手段は、前記弾性部材の一部を拘束
   することによりその弾性率を変化させるための弾性部材
   拘束機構であることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の振動抑制装置。