(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
半幅の箱桁を２つ設けて連結梁で連結することにより、箱桁間に中央間隙を有する耐風構造物本体を構成すると共に、箱桁間の中央間隙に、箱桁の長手方向へ延びるよう連結梁に対して垂直に設けられる板状のバリア部材を２枚設け、
２枚のバリア部材は、中間隙間の幅方向で互いに隔てられると共に、バリア部材の上下端を、箱桁の上下面と面一にし、
下流側の箱桁に作用する動的な空気力がフラッターを抑制する方向に作用すると共に、フラッターが生じるような高風速域では箱桁は、中央径間が正の迎角を持つよう構成されたことを特徴とする耐風構造物。
【請求項２】
中央間隙の幅寸法を、片側の箱桁の幅寸法の０．５倍以上とした請求項１記載の耐風構造物。
【請求項３】
中央間隙の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法を有してバリア部材どうしが隔てられると共に、各箱桁と対応する各バリア部材とが等しい距離だけ離されるよう、箱桁間の中央間隙に対して２枚のバリア部材を配置した請求項１又は２記載の耐風構造物。
【請求項４】
２枚のバリア部材を、箱桁間の中央間隙の三等分点の位置に配置した請求項３記載の耐風構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐風構造物に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
長大橋などを作る場合には、箱桁やトラス桁を使用した吊橋や斜長橋などが採用される。
【０００３】
図６は、従来の箱桁を使用した吊橋の一例を示す側面図である。
【０００４】
図中、１，１はアンカーレイジ、２，２は橋脚基礎であり、該橋脚基礎２，２上に主塔３，３を立設し、前記のアンカーレイジ１，１に両端部を固定された左右一対のメインケーブル４を前記の主塔３，３の各塔頂部に所定のたるみを持たせて架け渡し、各メインケーブル４の長手方向へ所定の間隔を置いて多数のハンガー５を吊下げ、該各ハンガー５の下端部に箱桁６を取付けた構造を有している。
【０００５】
この箱桁６は、図７・図８に示すように、桁本体７の上面に、例えば、片側３車線、両側で６車線を形成するための建築限界によって定められた所定の幅員を備えた車道８を有し、該車道８の両外側に防護柵９，９を有し、該防護柵９，９から所定の間隔を隔てた外側位置に、桁本体７の長手方向へ所定の間隔を置いて複数のハンガー定着部１０を配置し、更に、桁本体７の外側面に、断面が三角形状のフェアリング部１１，１１を備え、全体として空気力学的に安定な断面形状となるように形成されており、前記の各ハンガー定着部１０に対して前記の各ハンガー５の下端部がそれぞれ定着されている。
【０００６】
しかるに、吊橋や斜長橋などの長大橋梁の橋桁は、柔構造で可撓性に富んだ構造となっているため風の影響が大きく、低い風速でフラッターと呼ばれる破壊的振動が発生して、破壊に達し易い。そこで、フラッター対策が重要となるが、従来のフラッター対策は、主として、フラッター発生風速（フラッターが発生する時の風速。高いほど良い）に対する要求値に足りない分だけ箱桁６の剛性を高めることによって行われてきた。
【０００７】
従って、鋼重の増加を招き建設費の面から不経済となる。とくに、今後の超長大橋開発においては、橋長が従来の橋よりも長くなるため、鋼重増により極度に不経済性となり、好ましくない。
【０００８】
このような現状を打開するため、箱桁６の剛性を高める以外のフラッター対策として、図９に示すように、箱桁１２を半幅に分離して連結梁１３で連結することにより、箱桁１２間に中央間隙１４を作るようにすることが提案されている（分離箱桁）。このようにすると、中央間隙１４に対する風の吹き抜けの影響などによって、フラッター発生風速が高められることが風洞実験などによって確認されている。しかも、箱桁１２間の中央間隙１４を広くする程、フラッター発生風速が高められることも上記風洞実験および解析により確認されている。
【０００９】
しかし、実際には、フラッター対策として有効と成る程、箱桁１２間の中央間隙１４を広く確保することができないことから、図１０に示すように、箱桁１２間の中央間隙１４を実施可能な寸法に抑え、箱桁１２間の中央間隙１４の幅中央位置に、補助的に、箱桁１２の長手方向へ延びるセンターバリア１５を１枚設けることが検討されている。
【００１０】
このように箱桁１２間の中央間隙１４の幅中央位置に、箱桁１２の長手方向へ延びるセンターバリア１５を１枚設けることにより、中央間隙１４部分における風の流れが変化され、フラッターを抑えるような機能が生じることから、フラッター発生風速が高められることが風洞実験によって確認されている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記分離箱桁における箱桁１２間の中央間隙１４の幅中央位置に、箱桁１２の長手方向へ延びるセンターバリア１５を１枚設けた場合でも、フラッター発生風速に対する要求値をかろうじてクリアする程度の効果しかなく、要求値よりも十分に高いフラッター発生風速を安定して得られるようにはなっていない。
【００１２】
尚、上記構造は、橋梁に限らず、高層建築物などの比較的扁平で風の影響を受け易い耐風構造物全般に有効である。
【００１３】
本発明は、上述の実情に鑑み、より高いフラッター発生風速を安定して得られるようにした耐風構造物を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、半幅の箱桁を２つ設けて連結梁で連結することにより、箱桁間に中央間隙を有する耐風構造物本体を構成すると共に、箱桁間の中央間隙に、箱桁の長手方向へ延びるよう連結梁に対して垂直に設けられる板状のバリア部材を２枚設け、
２枚のバリア部材は、中間隙間の幅方向で互いに隔てられると共に、バリア部材の上下端を、箱桁の上下面と面一にし、
下流側の箱桁に作用する動的な空気力がフラッターを抑制する方向に作用すると共に、フラッターが生じるような高風速域では箱桁は、中央径間が正の迎角を持つよう構成されたことを特徴とする耐風構造物にかかるものである。
【００１５】
この場合において、中央間隙の幅寸法を、片側の箱桁の幅寸法の０．５倍以上としても良い。
【００１６】
又、中央間隙の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法を有してバリア部材どうしが隔てられると共に、各箱桁と対応する各バリア部材とが等しい距離だけ離されるよう、箱桁間の中央間隙に対して２枚のバリア部材を配置しても良い。
【００１７】
特に、２枚のバリア部材を、箱桁間の中央間隙の三等分点の位置に配置するのが好ましい。
【００１８】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１９】
箱桁を半分に分離して間に中央間隙を形成すると、中央間隙に対する風の吹き抜けの増大の影響などによって、フラッター発生風速（フラッターが発生する時の風速。高いほど良い）が高められる。又、箱桁間の中央間隙を広くする程、上記効果が大きくなるので、フラッター発生風速が高められる。
【００２０】
そして、２つの箱桁間の中央間隙に、箱桁の長手方向へ延びる垂直板状のバリア部材を２枚設けることにより、中央間隙部分における風の流れがより複雑化され、中央間隙に対する通風の促進、上流側のバリア部材部分での風の剥離と下流側のバリア部材部分での風の再剥離、バリア部材間の間隙における渦の巻き込みなどが複合的に生じて、下流側の箱桁に作用する動的な空気力がフラッターを抑制する方向に作用することから、フラッター発生風速が高められる。
【００２１】
この際、中央間隙の実施可能な幅寸法は、片側の箱桁の幅寸法の０．５倍〜１．４倍程度になる。
【００２２】
又、箱桁間の中央間隙に対する２枚のバリア部材の設置位置は、箱桁から近付き過ぎず、且つ、相互に接近し過ぎないようにする。具体的には、中央間隙の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法を有してバリア部材どうしが隔てられると共に、各箱桁と対応する各バリア部材が等しい距離だけ離されるよう配置するのが良い。好ましくは、中央間隙の三等分点の位置に配置するのが理想的である。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００２４】
図１は、本発明の実施の形態の一例である。
【００２５】
半幅の箱桁１６を２つ設けて連結梁１７で連結することにより、箱桁１６間に中央間隙１８を有する耐風構造物本体１９を構成する場合（分離箱桁）に、箱桁１６間の中央間隙１８を実施可能な幅寸法に抑えると共に、箱桁１６間の中央間隙１８に、補助的に、箱桁１６の長手方向へ延びる垂直板状のバリア部材２０を２枚設けるようにする。
【００２６】
この際、中央間隙１８の実施可能な幅寸法は、片側の箱桁１６の幅寸法の０．５倍〜１．４倍程度である。
【００２７】
又、箱桁１６間の中央間隙１８に対する２枚のバリア部材２０の設置位置は、箱桁１６から近付き過ぎず、且つ、相互に接近し過ぎないようにする。具体的には、中央間隙１８の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法を有してバリア部材２０どうしが隔てられると共に、各箱桁１６と対応する各バリア部材２０が等しい距離だけ離されるよう配置する。好ましくは、中央間隙１８の三等分点の位置に配置する。
【００２８】
更に、バリア部材２０の上下端を、箱桁１６の上下面とほぼ面一となるようにする。
【００２９】
尚、図中、２１は吊橋のメインケーブル、２２はメインケーブル２１から垂下されたハンガー、２３は箱桁１６にハンガー２２を接続するためのハンガー定着部である。
【００３０】
次に、作動について説明する。
【００３１】
箱桁１６を半分に分離して間に中央間隙１８を形成すると、中央間隙１８に対する風の吹き抜けの増大の影響などによって、フラッター発生風速（フラッターが発生する時の風速。高いほど良い）が高められる。又、箱桁１６間の中央間隙１８を広くする程、上記効果が大きくなるので、フラッター発生風速が高められる。
【００３２】
そして、２つの箱桁１６間の中央間隙１８に、箱桁１６の長手方向へ延びる垂直板状のバリア部材２０を２枚設けることにより、中央間隙１８部分における風の流れがより複雑化され、中央間隙１８に対する通風の促進、上流側のバリア部材２０部分での風の剥離と下流側のバリア部材２０部分での風の再剥離、バリア部材２０間の間隙における渦の巻き込みなどが複合的に生じて、下流側の箱桁１６に作用する動的な空気力がフラッターを抑制する方向に作用することから、フラッター発生風速が高められる。
【００３３】
この際、中央間隙１８の実施可能な幅寸法は、片側の箱桁１６の幅寸法の０．５倍〜１．４倍程度になる。
【００３４】
又、箱桁１６間の中央間隙１８に対する２枚のバリア部材２０の設置位置は、箱桁１６から近付き過ぎず、且つ、相互に接近し過ぎないようにする。具体的には、中央間隙１８の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法を有してバリア部材２０どうしが隔てられると共に、各箱桁１６と対応する各バリア部材２０が等しい距離だけ離されるよう配置するのが良い。好ましくは、中央間隙１８の三等分点の位置に配置するのが理想的である。
【００３５】
【実施例】
図２に、本発明の効果を試すために行った風洞実験の結果を示す。
【００３６】
この場合において、片側の箱桁１６の幅寸法を１３．７ｍ、箱桁１６の厚さを１．６ｍとし、中央間隙１８を、片側の箱桁１６の幅寸法と等しい１３．７ｍとして、中央間隙１８になにも設けない場合（線イ）と、中央間隙１８の中央部に図１０と同様にセンターバリアを１枚設けた場合（線ロ）と、中央間隙１８の三等分点の位置に２枚のバリア部材２０を設けた場合（線ハ）について実験した。
【００３７】
実験の結果、中央間隙１８になにも設けられていない線イの場合には、フラッター風速の要求値ニ（８５ｍ／ｓ）を満たしていないが、中央間隙１８の中央部に図１０のセンターバリアを１枚設けた線ロの場合には、フラッター風速の要求値ニをかろうじてクリアすることがわかる。そして、中央間隙１８の三等分点の位置に２枚のバリア部材２０を設けた線ハの場合には、風の迎角θが正の時には、センターバリアを１枚設けた線ロの場合とは全く異なる特性を示し、要求値ニよりも十分に高いフラッター発生風速を安定して得られることが確認された。尚、風の迎角θが負の時には、−３度を除き、センターバリアを１枚設けた線ロの場合と同様、フラッター風速の要求値ニよりも僅かに高くなり、−３度で中央間隙１８になにも設けない線イの場合と同様、フラッター風速の要求値ニを下回った。しかし、図３に示すように、分離箱桁の場合、フラッターが生じるような高風速域では箱桁１６は、中央径間が正の迎角θを持つよう静的変形を起こすという解析結果が出ているので、正の迎角θの時にフラッター発生風速が高ければ、十分な安定性が得られることになる。
【００３８】
尚、実験の都合上、風速１２５ｍ／ｓまでしか実験を行わなかったため、図２のような結果となったが、中央間隙１８の三等分点の位置に２枚のバリア部材２０を設けた線ハにおける正の迎角θでの値は更に高くなる。
【００３９】
次に、図４に、箱桁１６間の中央間隙１８の最適値を求めるために行った風洞実験の結果を示す。
【００４０】
この場合において、片側の箱桁１６の幅寸法を１３．７ｍ、箱桁１６の厚さを１．６ｍとし、中央間隙１８を、片側の箱桁１６の幅寸法の１／４の３．２９ｍとした場合（線ホ）と、片側の箱桁１６の幅寸法の１／２の６．８５ｍとした場合（線ヘ）と、片側の箱桁１６の幅寸法と等しい１３．７ｍとした場合（線ト）について実験した。
【００４１】
実験の結果、風の迎角θが０度の時の値で比較すると、中央間隙１８が３．２９ｍの線ホの場合には、フラッター風速が５０ｍ／ｓ、中央間隙１８が６．８５ｍの線ヘの場合には、フラッター風速が６５ｍ／ｓ、中央間隙１８が１３．７ｍの線トの場合には、フラッター風速が８０ｍ／ｓとなった。
【００４２】
そして、フラッター風速の要求値ニを風速８５ｍ／ｓとし、バリア部材２０によるフラッター風速の向上効果を３０ｍ／ｓ強とすると、この実験から、中央間隙１８を６．８５ｍ以上とした場合にフラッター風速の要求値ニを満たし得ることがわかる。
【００４３】
又、現状では、吊橋の全幅は、上下３車線、合計６車線でおよそ４５ｍ程度となるのが一般的なので、中央間隙１８は１９．１８ｍ程度までは拡大することが可能である。
【００４４】
以上を総合すると、中央間隙１８の幅寸法は、片側の箱桁１６の幅寸法の０．５倍〜１．４倍程度とするのが実施可能な範囲ということになる。尚、建設コストなどが現状よりも低下して吊橋の全幅を４５ｍ以上にできるようになった場合には、中央間隙１８の幅寸法を片側の箱桁１６の幅寸法の１．４倍以上としても良いことはいうまでもない。
【００４５】
最後に、図５に、バリア部材２０の最適設置位置を求めるために行った風洞実験の結果を示す。
【００４６】
この場合において、片側の箱桁１６の幅寸法を１５．５ｍ、箱桁１６の厚さを１．６ｍとし、中央間隙１８を、片側の箱桁１６の幅寸法と等しい１５．５ｍとし、バリア部材２０を中央間隙１８のほぼ三等分点の位置に配置した場合（線チ）と、バリア部材２０どうしを２．３８ｍまで近付け、各バリア部材２０と対応する箱桁１６との間隔をそれぞれを６．５６ｍに離した場合（線リ）と、各バリア部材２０を対応する箱桁１６へ３．１２ｍまで近付け、バリア部材２０どうしを９．２６ｍ離した場合（線ヌ）とについて実験した。
【００４７】
実験の結果、正の迎角θにおいては、中央間隙１８のほぼ三等分点の位置に配置した線チの場合に最もフラッター風速が高くなることが確認された。又、バリア部材２０どうしを近付けた線リの場合や、各バリア部材２０を対応する箱桁１６へ近付けた線ヌの場合も、十分にフラッター風速の要求値ニを越えているので、有効であることが確認された。尚。バリア部材２０どうしを限りなく近付けると、図１０のセンターバリアの場合と実質的に同じになってしまい、反対に、各バリア部材２０を対応する箱桁１６へ限りなく近付けると、中央間隙１８になにも設けない図９の場合と実質的に同じになってしまうので、中央間隙１８の幅寸法の０．１５倍〜０．６倍程度の寸法でバリア部材２０どうしを隔てるのが適当ということになる。
【００４８】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００４９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の耐風構造物によれば、より高いフラッター発生風速を安定して得ることができる。又、フラッターが生じるような高風速域では箱桁は、中央径間が正の迎角を持つよう静的変形を起こすので、正の迎角の時にフラッター発生風速が高ければ、十分な安定性が得られるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の部分拡大斜視図である。
【図２】本発明の効果を調べるために行った実験の結果を示す迎角とフラッター風速との関係を表わすグラフである。
【図３】分離箱桁の中央径間１／２点における風速と変形角度（迎角）との関係を表わすグラフである。
【図４】最適な中央間隔を調べるために行った実験の結果を示す迎角とフラッター風速との関係を表わすグラフである。
【図５】バリア部材の最適間隔を調べるために行った実験の結果を示す迎角とフラッター風速との関係を表わすグラフである。
【図６】一般的な吊橋の概略側面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ矢視図である。
【図８】図７の概略拡大斜視図である。
【図９】分離箱桁の概略拡大斜視図である。
【図１０】センターバリアを設けた分離箱桁の概略拡大斜視図である。
【符号の説明】
１６箱桁
１７連結梁
１８中央間隙
１９耐風構造物本体
２０バリア部材
θ 迎角
【図１】
0003663700.tif 000002
【図２】
0003663700.tif 000003
【図３】
0003663700.tif 000004
【図４】
0003663700.tif 000005
【図５】
0003663700.tif 000006
【図６】
0003663700.tif 000007
【図７】
0003663700.tif 000008
【図８】
0003663700.tif 000009
【図９】
0003663700.tif 000010
【図１０】
0003663700.tif 000011