(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の加振テーブルと、基礎に連結され前記第１の加振テーブルを加振する加振機と、前記加振機の制御装置からなる振動台装置において、前記加振テーブル上に前記加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持して設置された第２のテーブルと、前記第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置を具備することを特徴とする振動台装置。
【請求項２】
第１の加振テーブルと、基礎に連結され前記第１の加振テーブルを加振する加振機と、前記加振機の制御装置からなる振動台装置において、前記加振テーブル上に前記加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持して設置された第２のテーブルと、前記第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置と、前記加振テーブルに対して前記第２のテーブルを垂直方向の拘束をするとともに前記加振装置によって荷重が加わる際にその拘束を解く垂直方向拘束装置を具備することを特徴とする振動台装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は構造物の振動試験を実施するための振動台装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構造物の耐震性、すなわち、地震に対する信頼性を実証するためには、従来、振動台とよばれる加振装置を用いていた。振動台は例えば、図２に示すような構成である。基礎１に一端を固定された加振機２ａ〜２ｃに軸受３ａ〜３ｃを介して連結された加振テーブル４が備わっている。信号発生装置６から加振機２ａ〜２ｃの制御装置７ａ〜７ｃへ加振信号が入力され、加振機２ａ〜２ｃにより加振テーブル４を駆動し、所望の振動が加振テーブル上に搭載された供試体５に加えられる。
【０００３】
振動台の構成，制御方法に関する先行技術としては、例えば、菅野，「３次元６自由度振動台のサーボ機構」，機械設計，第３５巻第４号，１９９１年４月，２５頁〜２８頁，特開昭59−197902号公報などがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術では、地震により発生する振動変形を再現することが主目的であるため、入力とする地震波を正確に再現することに重点が置かれている。そのため、制御可能な振動数は約３０Ｈｚまでの範囲であった。しかし、地震時に構造物に発生する損傷は振動変形だけではなく、構造物内に発生する波動による応力波に起因するものがあると考えられている。このような損傷を再現し耐震性向上のための知見を得るには、きわめて高速の荷重を供試体に加える必要がある。しかし、上記のような従来の振動台ではこのような荷重を加えることは困難であった。また、応力波による損傷も、地震加速度による振動変形と連成して発生するので、単に高速な荷重を加える装置では不十分であった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するため、構造物に振動変形を与えつつ、高速な荷重を加えることは、振動台の加振テーブル上に第２のテーブルを加振テーブルに対して水平方向、および、回転は拘束、かつ、垂直方向には可動であるように支持し、さらに、第２のテーブルに垂直方向に荷重を加える加振装置を具備する。
【０００６】
加振装置から荷重を供試体に円滑に伝達することは、第２のテーブルの支持を制圧軸受で行う。
【０００７】
加振装置により大きな荷重を発生させることは加振装置の一端を基礎に連結する。
【０００８】
振動台の加振テーブルが複雑な運動をする場合でも第２のテーブルに荷重を加えることを容易にすることは、加振装置の一端を第１の加振テーブルに連結する。
【０００９】
同様に、加振テーブルを加振する加振機に過大な荷重が加わることなく、振動台の加振テーブルが複雑な運動をする場合でも第２のテーブルに荷重を加えることを容易にすることは、加振装置を高圧流体により荷重を発生させる加振機とし、一端が前記第２のテーブルに連結され、前記高圧流体は柔軟で変形可能な配管によって供給する。
【００１０】
加振装置により、大きな荷重を供試体に加えることは、加振装置を油圧加振機とする。
【００１１】
加振テーブルを大きな垂直方向の加速度で加振しても第２のテーブルが第１の加振テーブルに対して浮き上がりが生じることがないようにすることは、第２のテーブルを、短時間に除荷可能な垂直方向拘束装置により前記第１の加振テーブルに拘束する。
【００１２】
上記の除荷を瞬時に行うことは、垂直方向拘束装置を、電磁石とする。
【００１３】
垂直方向の拘束を大きな荷重で行うことは、垂直方向拘束装置を油圧装置とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図を引用しながら本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は本発明の一実施例の説明図である。図２ですでに説明した従来の振動台装置と共通する部分の説明は重複するので省略する。本実施例では、加振テーブル４に穴をあけ、第２の加振テーブル８が差し込まれている。第２のテーブル８を加振テーブル４の上に軸受９ａ〜９ｄにより水平方向、および、回転については拘束し、垂直方向には可動であるように支持されている。供試体５は第２のテーブル８上に搭載される。第２のテーブル８は加振装置１０により垂直方向に高速な荷重が加えられる。
【００１６】
以上の構成をとることにより、第２のテーブル８は垂直方向以外の運動は拘束され、また、自重は、加振テーブル４により支持されているので、加振テーブル４による加振により襲来の振動台装置と同様に供試体５に振動変形を発生させることができる。さらに、加振装置１０により高速な荷重を加えることができるが、荷重を加える垂直方向には第２のテーブルが拘束されていないため、加振装置１０により高速荷重を加えることによっても、加振機２ａ〜２ｄや軸受３ａ〜
３ｃなどに過大な荷重が加わることがなく、円滑に供試体に高速荷重を加えることができる。
【００１７】
第２のテーブルの支持方法は様々な方法をとることができる。例えば、静圧軸受を用いることができる。本構成をとると、静圧軸受は可動方向には摩擦係数がきわめて小さいにもかかわらず、その垂直方向には大きな荷重を支持することが可能なので、円滑に供試体に垂直方向の高速荷重を与えるのに好適である。
【００１８】
図１では、加振装置１０の一端は基礎２に固定されている。これにより、供試体に加える高速荷重の反力は基礎２によって受けることができるため、大きな荷重を供試体に加えることができる。
【００１９】
図３で、本発明の第二の実施例を示す。本実施例では、図１に示した実施例と異なり、加振装置１０の一端が基礎２に固定されていたものが、加振テーブル４に固定されていることである。本実施例によれば、加振テーブルによる加振中であっても、加振テーブル４、すなわち、第２のテーブル８と加振装置１０との間に相対変位が発生しないため高速荷重を第２のテーブル８に加えるのが容易となる。
【００２０】
さらに、第三の実施例を図５によって示す。本実施例は加振装置１０を高圧流体によって荷重を発生させる装置とし一端を第２のテーブル８に連結し、かつ、高圧流体を柔軟で変形可能な配管１１によって供給することとしたものである。本実施例によれば、加振装置１０と第２のテーブル８との間には相対変位が発生しないため高速荷重を加えるのが容易であると共に、高速荷重の反力を加振装置２ａ〜２ｄや軸受３ａ〜３ｃで受ける必要がないという効果がある。高圧流体は様々なものを利用することができ、例えば、油圧装置とすることができる。振動台装置は油圧で駆動されることが多いが、その場合には油圧供給装置を共有できる。
【００２１】
さらに第四の実施例を図４によって示す。本実施例は図１の実施例に加えて、第２のテーブル８を、短時間に除荷可能な垂直方向拘束装置１２により拘束したものである。図１の実施例では第２のテーブル８は加振テーブル４には垂直方向には拘束されていないため、加振テーブル４を重力加速度を超える加速度で加振した場合には、第２のテーブル８が浮き上がり、所定の加速度を供試体５に加えることができない。そこで、垂直方向の拘束装置を加えた。しかし、加振装置１０によって高速荷重を加える際には、その拘束を開放する必要があるため、短時間に除荷可能としている。この拘束装置は種々の構成・装置とすることが可能であるが、例えば電磁石を用いた装置とすることができる。これによれば、電気を切断することにより瞬時に除荷することができる。また、図６に示すような油圧装置とすることも可能である。すなわち、加振テーブル４に固定した架構１４に油圧装置１３を設置して第２の加振テーブル８を拘束する。この場合にも油圧を開放することにより短時間に除荷可能である。
【００２２】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、第２の加振テーブルの形状，加振テーブルへの設置方法，支持方法，支持位置、など種々の点で様々な構成とすることが可能である。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、試験供試体である構造物に対して、通常の振動台装置と同様な加速度を加えることができ、かつ、高速な荷重を加えることができるので、応力波に起因する構造物の損傷を模擬した試験が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の説明図。
【図２】従来の振動台装置の説明図。
【図３】本発明の第二の実施例の説明図。
【図４】本発明の第四の実施例の説明図。
【図５】本発明の第三の実施例の説明図。
【図６】本発明の第四の実施例による垂直方向拘束装置の説明図。
【符号の説明】
１…基礎、２ａ〜２ｃ…加振機、３ａ〜３ｃ，９ａ〜９ｃ…軸受、４…加振テーブル、５…供試体、６…信号発生装置、７ａ〜７ｃ…制御装置、８…テーブル、１０…加振装置、１１…配管、１２…垂直方向拘束装置、１３…油圧装置、１４…架構。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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