JPS5934308A - 吊橋や斜張橋の主塔等構造物の制振方法 - Google Patents

吊橋や斜張橋の主塔等構造物の制振方法

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JPS5934308A
JPS5934308A JP14206882A JP14206882A JPS5934308A JP S5934308 A JPS5934308 A JP S5934308A JP 14206882 A JP14206882 A JP 14206882A JP 14206882 A JP14206882 A JP 14206882A JP S5934308 A JPS5934308 A JP S5934308A
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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】 方法に関するものである。
吊橋あるいは斜張橋の主塔にとって、主ケーブルの張り
渡される以前の架設途上においては、橋軸直角方向の風
が作用すると、いわゆるカルマン渦によると思われる風
同直角方回の振動が生ずる。
この振動は,塔基部やアンカーボルトの疲労、塔柱まわ
りの仮設備機材の破損ないしは落下防止、あるいは工事
における作業性等を考えるとき、極めて有害な振動であ
り、しかも比較的低い風速で振動が発現することもあっ
て、従来より多くの制振方法が考えられてきた。
従来公知の主塔の制振方法には、大別して2通りの方法
がある。
即ち、空気力学的割振方法と構造動力学的割振方法であ
る。前者に属するものには、(υ カルマン渦の発振機
構を考え、塔柱隅角部からの剥離をΔ・さく押えるため
に基土側面の適当な高さに〃ウリング(仕切板)等を設
置し,剥離流の制御によって振動を抑制しようとする方
法(第1図) (2 塔柱ψlI′fAにネットやシートを張設し、そ
の柔軟性による空力減衰により振動を制振させようとす
る方法(第2図) などがある。
一方、後者に属するものとしては (3)  主塔頂部よりトラワイヤー(制振索)を斜め
に張り、その下端に重錘な取付け、重錘を斜面上で索引
し、斜面との摩擦により減衰力を振動系に付加する方法
(スライディングブロック方式)(第3図) (4)トラワイヤーの先端の重錘を水中に沈め、水の粘
性抵抗によシ減衰カを増加さぜる方法(水中ブロック方
式) (5)  (4)の方法で主塔と補剛桁を組合せだ方式
(第4図) (6J  l・ラワイヤーを単に頂部から張渡し、振動
系の剛性を高めるとともに、ケーブルの非線形効果で減
衰力を生じさせる方法 (7)  7’llJ圧ダンパーを用いて(Jや(6ン
の方法と併用する方法 などである。
これら公知の制振方法は、いずれも一長一短があり、主
塔の割振対策として、架設時の一時的な対策であるとい
う点を考えるならば、必ずしも十分なものとは言えない
。即ぢ(I+、(2+の空気力学的割振対策は、周囲に
ワイヤーや重錘等を固定したり設置する場所がない時に
有効であるが、主ケーブルが張渡されれば不四となる仮
設備のための附帯工事が大規模となり、本工事の作業性
も悪くなるなど、経済性、作業性に問題がある。また暴
風時には橋軸方向の風により抗力が増大するという欠点
があるほか、これら方式の実機における実績がなく、単
に一様な気流中で実施された風洞実験結果のみから推定
された減衰効果には、気流の相似性を含め若干の問題が
ある。
構造動力学的割振方法の(3)は、施工実績は多いが摩
擦係数の設定に問題があり、減衰効果の定量的な把握が
難しく、信頼性に乏しいという欠点がある。(4)、(
51では潮流の速い海峡部での設置は技術的に無理であ
り、減衰力の定量的な推定は困難である。(6)は剛性
を高めるだけの張力に耐え、十分な減衰力を発揮するよ
うなワイヤーは主ケーブル程度の大きさでなければなら
ず架設時の一時的対策という本来の目的から逸脱する。
(力は安定した減衰力1は得られるものの装置が複雑と
なり維持管理の作業敞が犬となる欠点がある。
本発明は、」二連の従来型の制振方法の欠点、問題点を
取除くためになされたものであり、ストッパー機構を有
する質量ダンパーにより振動系の減衰力を助長させ、こ
れによって有害な振動を制振させようとするものである
。即ち、減衰機構としては、塔頂部よりトラワイヤーを
張り、その先端に重錘を取付け、この重錘を振動の半周
期にのみ振動に関与させ、続く半周期には無関係とする
ストッパー機構を有し、この非線形効果によって振動系
に減衰力を生じさせ割振効果を発揮させようとするもの
である。
以下、本発明の実施例を図面にもとついて説明する。第
5図において、主塔(Jつの塔頂からトラワイヤー(3
0φ程度の工事用ワイヤー)■を斜めに張り、滑車■を
介して重錘■およびストッパー機構G)を設置している
。捷た従来広のスライディング・ブロック方式と本発明
を併用した実施例を第6図に示す。これも塔■の頂部よ
りワイヤー■を介して、すべり台■上に、コロまたはレ
ールとテフロン板等の組合せによるすべり機構■がセッ
トされ、その上に重錘■が一体化されている。
この他第7図に示すように分枝索■′を使用する実施例
、第8図の分枝索とスライディング・ブロックの併用例
などが考えられる。
ストッパー機構■としては、重錘■がスライディングブ
ロック方式で使用される場合第9図で示すように重錘■
の衝撃に対する緩和機構が考えられる。即ち、ゴムマッ
トのような弾性物■を取句板■を介して重錘■に取付け
、ストッパー側にも同じようにバネ受板0に数句け、さ
らに板バネまたはコイルバネ等の衝撃吸収装置Oを設置
する。鉛直方向に重錘■が変位する場合には、第10図
のように重錘■はガイドレール0に沿って移動し、スト
ッパーへの衝突時には ;。
ゴムマット■やバネQによって衝撃が吸収される。
これらは、いずれも陸ヒにストッパー機構を設置した場
合であって、ストッパー機構として海底面を使用する場
合、即ち第12図に示す水中ブロック方式との併用型と
する場合には、海底面0がストッパー機構■に代って機
能を果すため、第10図に示したようが衝撃緩和機構は
不要となる。
この発明は以上のような構成であって1次のような作用
が生ずる。例えば第6図において。
橋軸直角方向(紙面に垂直方向)に風が主塔■に作用す
ると、主塔■は図中の矢印で示すような方向(紙面で横
方向)の振動を生じる。主塔■が図の位−置から左方(
a方向)へ振動変位しようとするとき、トラワイヤー■
を印して@錘■は左−ト方へ移動する。逆に主塔■が右
方(b方向〕へ向って動(とき重錘■は下降運動のスト
振動の半周期毎に重錘■が4辰動系に関与するという非
線形効果が生じ、減衰力が形成される。
第12図は、この減衰効果を解析モデルで示したもので
あり、第6図の状態を表わすのが状態A、主塔が右方へ
動いた状態が状態B、また左方へ移動した状態が状態C
にそれぞれ対応している。今、主塔の本体剛性■/ 1
k、同じく本体質量■をM、重錘■をmとし、簡単のた
めワイヤー■の質量は無視することにすれば、下方への
変位をuで表わすとき、釣合点を原点とした変位u[つ
いての自由振動方程式は u > 0 : Mii+ku=Q       (1
)u<O:(M−1−m)u+ku−mg=Of21こ
こで、主塔本体の固有円振動数をω。= k/Mとし、
a = mg/k = (m/M ) 52とおいて、
 fll(21式を変形すればu>Ou+ω。’ u 
= 0        (31u < 0  住十−’
−一一−−−(u −a )” =’Q  (411+
m/M ここで、この振動を位相平面(u、α102)上でみる
ために(31,(41式を −u >  0  :  (u/ωo)2+  u2=
ct)nst          (5)u < Q 
: (u/ωo)’+−±−(u−a)2=conet
 (5)l+ m/M のように変形する。
(5)式は(0,0)を中心とする円を、(6)式は(
a 、 O)を中心とし、Uを長軸とする楕円であるこ
とを示している。これらの関係より振動の振幅は、付加
質量の慣性カーmu  としての効果により、1周期毎
に−」〜−ずつ等比級数1+m/M 的に減衰し1重力■としての効果で1周期毎にaずつ等
差級数的に減衰することが分かる。
以上のようにi”l’ /Jlj質箪■とストッパー機
構■の効果により、振動系に大きな減衰力が発生する0 本発明の減衰機構としての有効准を確認するだめに、模
型実験および若干の数値計算を実施したところ、制振方
法として極めて優れたものであることが裏句けられた。
従来型のスライディング・ブロック方式と。
同方式に本発明を併用した第6図に示す実施例について
模型実験を行った。その結果第13図に示すような減衰
効果が得られた。実験は塔本体質量Mに対して、付加質
量mを0.8%〜1.5%まで変化させ、自由減衰振動
における振動振幅の減衰率の大きさを比較した。結果か
らも明らかなように、塔本体のみの減衰率は対数減衰率
で0.00.8程度であった。これは関門橋、因島大橋
といった我国有数の長大吊橋の架設時の主塔における観
測結果0.010にほぼ近い値である。
スライディング・ブロックによる減衰は、重錘と斜面と
のクーロン摩擦によるものであり、実験結果ではかなり
大きな値となったが、これは摩擦係数に対する模型実験
の制約から生じたものであり、実機では実験結果より1
桁程度小さな値となる。
本発明による減衰効果は、図中のスライディング・ブロ
ック方式による値からの増分で与えられ、例えばm/M
 = 1.0%のとき対数減衰率で0.05〜0.06
程度の効果が得られたことになる。
これを先に示した(5)、(6)式を用いて計算してみ
ると、0.05〜0.10 程度となり、はぼ実験値と
対応する。
主塔の制振に必要とされる減衰率は対数減衰率で0.0
5程度であることを考えると1本発明は主塔の制振方法
として十分な減衰効果を発揮することが、実験的にも理
論的にも証明されたわけである。
以」二のように、本発明は、比較的簡単な機構で十分な
減衰力が得られるのみならず、その減衰力の大きさが定
量的に把握できることが特徴であり、この種の減衰装置
の設計面において果す役割は犬である。しかも本発明を
従来法と併用して用いる場合、従来法の信頼性に乏しい
減衰効果を補い、よ−り確実な制振効果effl揮でき
るなど、制(辰方法として極めて優れたものである。
【図面の簡単な説明】
第1図〜第4図はそれぞれ従来公知の主塔等溝造物の制
振方法の概略図、第5図は本発明の具体的な一実雄例を
示す概略図、第6図はスラ図はスライディング・ブロッ
ク方式と本発明を併用した第6図に示す実施例について
の模型実験の実験結果を表わすグラフである。 l・・・吊橋・斜張橋の主塔等溝造物、2・・・トラワ
イヤー(制振索)、3・・・滑車、4・・・重錘、5・
・ストッパー機構、 6・・・すベジ機構、7・・・す
べり台、8・・・取付板、9 ・ゴムマット(弾性物)
10・・・バネ(衝撃吸収装置)、11・・・バネ受板
、12・・・ガイドレール、13・・・海底面第1図 第4図        第5図 第6図 α 第11図 第12図 第13図 塔項振#A   (%) 1苔高 手続補正書 昭和57年10月円日 特許庁長官 若杉和夫 殿 1、事件の表示 特願昭57−142068 λ 発明の名称 吊橋や斜張橋の主塔等構造物の制振方法3、補正をする
者 事件との関係  特許出願人 住   所  東京都千代田区大手町二丁目2番1号名
  称(210)住友重機械工業株式会社代表者 西村
恒三部 4、代理人 住   所  東京都千代田区大手町二丁目2番1号住
友重機械工業株式会社内 ) 自発補正 6、補正の対象 明細書 7、補正の内容 別紙のとおり 1、明細f第2頁第43行目の「塔上Jを1主塔」K訂
正する。 1 同it第8頁第6行目から第9頁第13行目までの
「今、主塔の・・・・・・・・・発生する。」までを削
除する。 3、同41第1O頁下から2行目の「これを先に示した
<51.(61式を用いて計算して」を「これは数値計
算してJK訂正する。 以上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 一端を吊橋や斜張橋の主塔等構造物の頂部に係止して張
    設される制振索の他端に重錘を取り着け、該重錘に対向
    してストッパ機構ケ設け。 該ストッパ機構によジ該重錘を振動の半周期にのみ関与
    させて振動系の減衰力を助長させることを特徴とする吊
    橋や斜張橋の主塔等構造物の制J辰方法。
JP14206882A 1982-08-18 1982-08-18 吊橋や斜張橋の主塔等構造物の制振方法 Granted JPS5934308A (ja)

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JPS5934308A true JPS5934308A (ja) 1984-02-24
JPH0248683B2 JPH0248683B2 (ja) 1990-10-25

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62200370A (ja) * 1986-02-28 1987-09-04 Ricoh Co Ltd カラー複写機の照明装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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JPH0248683B2 (ja) 1990-10-25

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