JPS6124706A - 構造物の耐風防振装置 - 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】 〔発明の利用技術分野〕一 本発明は、吊橋、斜張橋などの主塔や桁で長大角状構造
物の耐風防振装置に関する。

〔発明の技術的背景〕

吊橋、斜張橋などの主塔や桁のような長大構造物は、剛
性が低く、風の作用の影響を受は易い傾向にある。その
上これらの構造物は、一般に角状構造物であることから
、角部から発生するカルマン渦による渦励振や、角部か
らの気流の剥離に起因したギヤロッピングといった風の
動的作用に悩まされることが多い。

これら風の動的作用に対する方策としては、（α）構造
物の剛性を高める （ｂ）　　構造物の減衰性能を高める （Ｃ）構造物の形状を空力的に良好なものにするなどが
ある。

（α）の構造物の剛性を高める手段は、それによって渦
励振やギヤロッピングの発現風速を向上させるものであ
るが、あまり剛性だけにこだわると、鋼重が増えて不経
済な結果となることもある。

（ｈ）の減衰性能を高める手段は、渦励振やギヤ四ツピ
ングといった風の動的作用を制振させるのに有効である
が、減衰装置の設置場所の確保や、長時間使用する場合
の信頼性や維持保守の面で問題が残されている。

（Ｃ）の空力的に良好な形状にする手段として、構造物
断面を流線形にすること、グレーチング（風抜き）を設
けること、導流板を付設すること、センターバリアを設
けることなどが提案されている。

特に構造物断面の角部に導流板を付設する手段は、構造
物の基本−面の変更に依らないことや、グレーチングの
ように断面欠損を伴わないなどの利点があり、有望な耐
風対策として注目されている。

角状構造物における渦励振やギヤロッピングといった風
の動的作用を防振することを目的とした導流板は、すで
に実公昭３−一７０７１号公報、実公昭！ｔ−！３コざ
３号公報などにみられるように幾つか提案されているが
、これらのものは後述するように必ずしも有効に作用す
るものではなく、特にギヤロッピングの発生に対しては
有効ではなく、ギヤロッピングに対しては、上記（Ｚ）
項で述べた構造物の剛性を高める手段を併用している。

角状構造物の一例として、ｉｔ図のような断面を想定す
るとき、このような断面では、一般に角部から発生する
カルマン渦の周期と、構造物のもつ固有振動数が一致し
たとき、構造物は風の方向と直交する方向に共振、詳し
くは、渦励振が発生し、更に風速が増すと、角部からの
気流の剥離に起因するギヤロッピングが発生するという
問題がある。このことを、構造物用風洞実験結果により
説明する。矛り図は矛１図に示すような導流板を付設し
てない角状構造物の耐風応答、即ち、Ｖ−Ａ曲線で、換
算風速Ｖ／Ｎ１７Ｄに対する無次元振幅Ａ／Ｄ　の関係
を示している。こ−では風速Ｉ　ＮＷは曲げ振動数、Ｄ
は構造物の見付幅、Ａは構造物の振幅である。

矛７図から明らかなように、換算風速Ｖ／Ｎｉ１ｌＤ＝
４−９で無次元振幅Ａ　／　Ｄ　）Ｏｌりといった大振
幅の渦励振を発生し、換算風速Ｖ／−Ｎ　’Ｉ）　Ｄ≧
１３の領域でギヤロッピングを発生して、応答振幅はや
はりＡ／Ｄ＞Ｏｌり　となり空力的に不安定な挙動を呈
している。

矛コ図は、矢印で示す風の一方向と平行な面の角部に所
要の間隙を介して平板状の導流板を配設した構造物であ
り、これに対応するＶ−Ａ曲線を矛を図に示す。この構
造物は矛を図で示すように、換算風速ｖ／ＮでＤ＝７ダ
近辺で無次元振幅Ａ／Ｄ＞（１２／？といった大振幅の
渦励振を発生し、換算風速Ｖ／ＨマＤ≧３３の領域で、
ギヤロッピングにより応答振幅Ａ／Ｄ＞Ｏｌ７　となっ
ており、導流板を付設してない矛／図の構造物の振動の
発生する風速領域は減っているが、耐風防振装置として
は不充分である。

このような問題点を解消するために従来では、上述のよ
うに実公昭ｊＪ−７０７／号公報、実公昭Ａ；ｇ−１３
−１）号公報などにみられるように、矛３図に示す角状
構造物の角部に、風の方向と平行な一面と平行で、他の
２面に対して外方に拡開するような断面形状、即ち、断
面形状かへ字形に屈折された導流板を配設したものが提
案されている。牙９図は矛３図に示す構造物のＶ−Ａ曲
線であり、この構造物は矛を図から明らかなように１牙
ｔ’、を図に見られるような渦励振は消滅しているが、
換算風速Ｖ／　ＮηＤ≧２コの領域でギヤロッピングを
発生し、無次元振幅Ａ／Ｄ）Ｏ／り　といった大振幅の
振動となっており、耐風防振装置としては不充分である
。

〔発明の目的〕

本発明は、このような実情に鑑みなされたもので、簡単
な而も合理的手段によって従来技術の問題点を解消せし
め、吊橋、斜張橋の主塔や桁などの角状構造物が使用し
うるようになし、渦励振の発生防止は勿論のこと、ギャ
ロップ現象の発生をも合理的に防止し、経済的効果の大
きな耐風防振装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

本発明は、上記目的を達成するため、吊橋や斜張橋の主
塔や桁を角状構造物にて構成し、該角状構造物の隅角部
長手方向に、所要の通風流路間隙を介して断面形状が円
弧状の導流板を各別に配設し、渦励振及びギヤロッピン
グの発生を防止するようにしたものである。

〔実施例の説明〕

矛＋、　ｊ−、／；、　／θ図について本発明の詳細な
説明する。矛ｑ図は斜張−の正面図、矛Ｓ図は角状構造
物である主塔の断面図、矛６図は牙！図を説明するため
に示した参考図である。矛ｑ図における（１）は主塔、
（２）は橋桁、（３）は斜張ケーブル。

（４）は橋脚である。ｙＰＳ図に示す耐風防振装置につ
いて説明する。主塔（１）の全ての角部に、所定の間隙
を介して断面形状が円弧状の導流板（５）を付設したも
のである。そして導流板（５）の円弧端部の接線方向゛
の一方は、矢印で示す気流方向の面（ｌα）に平行であ
り、他の円弧端部の接線方向は、気流方向の面（ｌα）
に対して断面内側方向を向いている。そして円弧に対す
る円の中心点０１　　は、牙６図に示すように、気流方
向の面（ｌα）と気流直角方向の面（／ｂ）に対して対
称な位置にとるのではなく、２ｚ図に示すように、気流
直角方向の面（／ｈ）の方に少し偏心させて配置し、導
流板（５）と主塔（１）との間の風の通路が、断面角部
において急減するのを避けるようにする。また円の中心
点０８　　を偏心させることによって、円弧状の導流板
（５）が主塔の断面内側方向まで充分に伸び、しかも、
円弧端部の接線方向が牙６図に示すように、気流方向の
面（ｌα）に直角になるのでなく、図で示すように、θ
〈タグ（鋭角）となって導流板（５）が風を誘導し易い
ように配慮する。

矛ｉｏ図は、牙３図に示すような本発明による導流板を
適用した場合の耐風応答図（ｖ−Ａ曲線）である。この
矛１０図から明らかなように、換算風速Ｏ−Ｓ　Ｏの全
領域で、上述した従来の導流板の場合にみられるような
渦励振とギヤロッピングの発生は全く認められず、空力
的に安定な性状を示している。また矛ｌｏ図は迎角α−
グの場合の応答図であるが、迎角α＝ｆ、ｉグ、コグの
各迎角においても空力的に安定であることは、風洞実験
により確認されている。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、従来の耐風防振装置に比べ
てはるかに防振効果があり、また導流板の断面形状が円
弧状であることから、風向（迎角また“は水平偏角）の
変化に対しても幅広い範囲で有効に防振効果を発揮する
ことができる優れた耐風防振装置である。

さらに、形状が円の一部分（円弧）であることから、製
作、施工管理のし易さがあり、経済的動向本発明の導流
板は、２ダ図に示すように、主塔構造物名以上の範囲に
付設することが望ましい。

【図面の簡単な説明】

矛１図は角状構造物の断面形状を示す説明図。 矛コ、３図は従来の耐風防振装置の断面図、矛ダ図は本
発明の耐風防振装置の付設状態を示す斜張橋の正面図、
矛！図は要部の断面図、牙６図紘牙！図に示した本発明
装置を説明するために示す参考説明図、矛り図は矛１図
角状構造物の風洞実験結果を示すＶ−Ａ曲線図、矛１図
は矛λ図の角状構造物に対応するＶ−Ａ曲線図、矛？図
は矛３図の角状構造物に対応するＶ−Ａ曲線図、矛ｌθ
図は矛３図に示す本発明角状構造物に対応するＶ−ＡＥ
［ｆｌ！図である。 （１）・・・主塔、　　（／α）・・・気流方向の主塔
面、　　（／Ａ）・・・気流直角方向の主塔面、（５）
・・・導流板。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）吊橋や斜張橋の主塔や桁などの角状構造物の隅角
   部長手方向に、所要の通風流路間隙を介して断面形状が
   円弧状の導流板を各別に配設し、渦励振及びギヤロツピ
   ングの発生を防止するようにしたことを特徴とする構造
   物の耐風防振装置。
2. （２）構造物長の約１／３以上の範囲に導流板を配設す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の構造物
   の耐風防振装置。