(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
箱桁構造の橋梁であって、箱桁の中央分離帯部分には、開口部が連続的あるいは離散的に舗装部分を侵すことなく上下方向に開設されており、箱桁の両端上面には端部遮風壁が設置され、箱桁下面には検査車レールが敷設され、箱桁の中央分離帯部分の上面のみに前記開口部への風導手段としての充実型壁構造部材が設けられており、前記充実壁構造部材は高さが１．２ｍ以上であることを特徴とする橋梁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、長大吊橋や斜張橋などの橋梁に係り、特に、高いフラッター発現風速を有し、耐フラッター性能に優れている橋梁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
たとえば、長大吊橋や斜張橋などの橋梁は、鉛直曲げやねじれの固有振動数が低いために、フラッターとよばれる発散振動が発現する風速（以下、フラッター発現風速と称する）が低くなる傾向にある。
このため、前記橋梁の断面形状としては、動的空力特性が良好な平板翼に近い偏平箱桁断面形状が採用されている。すなわち、前記橋梁は、箱桁構造をなすものである。
【０００３】
ところが、偏平箱桁断面形状の箱桁構造をなす前記橋梁であっても、固有振動数が著しく低い場合には、依然、フラッター発現風速が低いという課題がある。そこで、フラッター発現風速を高くする技術として、たとえば、特公平３−６５４４４号公報に記載の橋梁（第１従来例）、特開平１１−２８００２０号公報に記載の橋梁（第２従来例）がある。
【０００４】
第１従来例の橋梁は、箱桁の中央部に上下方向の開口部を設け、この開口部の中央部を通って箱桁の上面から箱桁の下面に亘る鉛直の偏流板を設けたものである。
この橋梁は、風上側において、風の流れを偏流板により偏流させて、風下側において、風が箱桁の上・下面に再び付着するのを防止して、自励的空気力を抑制して、フラッター発現風速を高くするものである。
【０００５】
また、第２従来例の橋梁は、風が通り抜ける構造の遮風壁を箱桁の中央の上面に設けたものである。
この橋梁は、遮風壁に風の流れの一部を通過させた状態で箱桁の上面の風速を低減させて、フラッター発現風速を高くするものである。
【０００６】
しかしながら、上記第１、第２従来例には以下のような課題がある。すなわち、第１従来例においては、比較的広い開口部を必要とするため、開口部に相当する車線における舗装が確保できない。
また、第２従来例においては、ある程度フラッター発現風速を高くできるが、いまだ十分に高いとはいえない。
【０００７】
このような第１，第２従来例の課題を解決するものとして、土木学会第５５回年次学術講演会講演概要集Ｉ−Ｂ５９に記載の橋梁（第３従来例）が提案された。
この第３従来例は、箱桁構造の橋梁であって、前記箱桁の中央分離帯部分には、開口部が連続的あるいは離散的に舗装部分を侵すことなく上下方向に開設されており、前記箱桁の中央上面および両端上面には、前記開口部への風導手段としての中央遮風壁および端部遮風壁がそれぞれ設けられており、前記橋桁の下面には検査車レールが設けられている、というものである。
この第３従来例においては、桁端部遮風壁、桁下面検査車レール各々の剥離干渉効果により、中央遮風壁及び中央開口部の制振効果が強調される流れのパターン（上下面の流れが断面に接近する流れのパターン）をつくり、フラッター発現風速を高くするものである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第３従来例にも以下のような課題が残されていた。
すなわち、中央遮風壁についてどのようなものが最も効率的にフラッター発現風速を高くできるのかについての明確な示唆がない。そのため、フラッター発現風速を高くする観点から中央遮風壁を高くすれば、利用者に閉塞感を与えてしまうことになる。
また、中央開口部との関係でいかなる中央遮風壁が最適かについての示唆もなく、この点での課題も残されていた。
【０００９】
この発明はかかる課題を解決するためになされたものであり、フラッター発現風速が十分に高く、耐フラッター性能に優れ、且つ利用者に与える不快感を最小限に抑え、また開口間隔が自由に設定できることによる合理的な設計が可能となりうる橋梁を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る橋梁は、箱桁構造の橋梁であって、箱桁の中央分離帯部分には、開口部が連続的あるいは離散的に舗装部分を侵すことなく上下方向に開設されており、箱桁の両端上面には端部遮風壁が設置され、箱桁下面には検査車レールが敷設され、箱桁の中央分離帯部分の上面のみに前記開口部への風導手段としての充実型壁構造部材が設けられており、前記充実壁構造部材は高さが１．２ｍ以上であることを特徴とするものである。
【００１１】
上記風導手段により、箱桁の上面およびまたは下面を流れる風が風抜き用の開口部に導かれて箱桁の下面およびまたは上面に抜ける。このために、箱桁の上面と下面の圧力差が緩和されて、箱桁に作用する自励的空気力が小さくなり、フラッター発現風速が高くなる。
【００１２】
なお、充実壁構造部材の高さは１．２ｍあればよく、２ｍ以下にすることで利用者の閉塞感を招くことなく耐風効果を発揮することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、この発明にかかる橋梁の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
図１は本発明の実施の形態１である橋梁の一部の斜視図である。図において、１は長大吊橋や斜張橋などの橋梁であり、図中の矢印Ａの方向に延びている。
橋梁１は、箱桁構造をなし、その断面形状は、たとえば、六角形の偏平箱桁断面形状をなしている。そして、この箱桁２の両端には、たとえば、断面三角形状の導風端部３が設けられている。
【００１４】
箱桁２の中央部、すなわち、中央分離帯に対応する部分には、上下に貫通して開口する風抜き用の開口部４が設けられている。この開口部４は、橋梁１の橋軸方向に連続的に（もしくは、離散的に）舗装部分を侵すことなく設けられている。
この開口部４の上面には、グレーチング５が箱桁２の上面とほぼ面一となるように敷設されている。
なお、開口部４の下面にも、グレーチングを箱桁２の下面とほぼ面一となるように敷設してもよい。
【００１５】
また、箱桁２には、風を開口部４に導いて抜けさせる風導手段が設けられている。この風導手段は、箱桁２の中央上面に設けられた中央遮風壁６と、箱桁２の両端上面に設けられた端部遮風壁７と、箱桁２の下面に敷設された検査車レール８とから構成されている。
中央遮風壁６は、箱桁２の中央の上面、すなわち、開口部４の上グレーチング５の中央に、橋梁１の長手方向に連続的に（もしくは、離散的に）設けられている。この中央遮風壁６は、高さが約１．２ｍの矩形断面の充実壁構造から構成されている。
なお、中央遮風壁６の高さを１．２ｍとした理由については後述する。
【００１６】
端部遮風壁７は、箱桁２の両端上面、すなわち、橋梁１の欄干に対応する部分に、橋梁１の長手方向に連続的に（もしくは、離散的に）設けられている。この端部遮風壁７は、高さが約２〜３ｍのパンチングプレートなどの開口構造物で構成されている。
なお、この端部遮風壁７と、中央遮風壁６（上グレーチング５）との間の箱桁２の上面が、車両の走行用の車線となる。
検査車レール８は、箱桁２の下面に、橋梁１の長手方向に連続的に設けられている。この検査車レール８は、保守点検や維持管理などに使用されるものである。
【００１７】
図２は本実施の形態にかかる橋梁の橋軸直角方向の断面図に風の流れを線で示したものである。
以下、本実施の形態の作用を図２に基づいて説明する。
まず、中央遮風壁６と端部遮風壁７と検査車レール８との作用により、水平方向に対して仰角±３度の範囲の風（なお、仰角＋度の風とは、吹き上げる風であり、一方、仰角−度の風とは、吹き下ろす風である）の場合において、箱桁２の上面を流れる風（図２中、点線矢印にて示す）が開口部４に導かれて箱桁２の下面に抜ける。
一方、箱桁２の下面を流れる風（図２中実線矢印にて示す）が開口部４に導かれて箱桁２の上面に抜ける。
このように、中央遮風壁６、端部遮風壁７及び検査車レール８の作用により、上記のような風の流れができ、その結果、箱桁２の上面と下面の圧力差が緩和されて、箱桁２に作用する自励的空気力を低下させることができる。
【００１８】
なお、本実施の形態では中央遮風壁６として高さ１．２ｍの充実壁構造部材を用いているが、ここで、本実施の形態の中央遮風壁６について、他の例と比較することによってその作用を説明する。
表１は中央遮風壁の形状による耐風性の比較を示したものである。
【００１９】
【表１】
0003663544.tif 000002
【００２０】
表１においては、橋桁断面としてＡ〜Ｄの４種類のものを示した。これら４種類の断面は、中央遮風壁等の中央構造物のみが異なり、他の構成は共通している。中央構造物の種類としては、図３に示すように、角材を組み合わせた高さ０．８ｍの開放形からなる通常型防護柵（図３（ａ））、充実壁構造からなる高さ０．８ｍの充実型防護柵（０．８ｍ）、充実壁構造からなる高さ１．２ｍの充実型防護柵（１．２ｍ）の３種類である。
【００２１】
断面Ａは、従来技術の項で第３従来例として示したものであり、通常型防護柵（図３（ａ））上に格子状の暴風柵を設けたものである。この暴風柵は端部遮風壁７と同様の構造であり、高さが約２〜３ｍのパンチングプレートなどの開口構造物で構成されている。
断面Ｂは暴風柵なしで、通常型防護柵（図３（ａ））を設置したもの、断面Ｃは暴風柵なしで充実型防護柵（０．８ｍ）を設置したもの、断面Ｄは暴風柵なしで充実型防護柵（１．２ｍ）を設置したもの、である。断面Ｄが本実施の形態に相当する。
【００２２】
表１における試験結果の欄は、仰角αが−３°、±０°、＋３°の三種類の風それぞれに対するフラッタ発現風速を示している。
表１から分かるように、α＝−３°、±０°の風に対しては、断面Ａ〜Ｄはほとんど差がない。ところが、α＝＋３°の風に対しては、本発明の実施の形態である断面Ｄのフラッタ発現風速が最も大きいことが分かる。
【００２３】
このように、この実施の形態における橋梁１は、仰角±３度の範囲の風の場合において、フラッター発現風速を大幅に高くすることができるのである。たとえば、中央支間２８００ｍ級の吊橋に対して、フラッター限界風速が約８０ｍ／ｓ以上という実験結果が得られている。
しかも、断面Ｄの充実型防護柵（１．２ｍ）は高さ１．２ｍ程度であり、さほど利用者に閉塞感を与えることがない。
【００２４】
次に、開口部４の開口ピッチと中央遮風壁の形状との関係を調べるための試験結果を表２に示す。
【００２５】
【表２】
0003663544.tif 000003
【００２６】
表２においては、表１に示したＡ断面とＤ断面を比較の対象とし、Ａ断面の開口ピッチを６ｍから３ｍの半分にしたものとしてＥ断面、Ｄ断面の開口ピッチを６ｍから３ｍの半分にしたものとしてＦ断面を示している。
【００２７】
表２から分かるように、Ａ断面からＥ断面にした場合、つまり開口ピッチを６ｍから３ｍに変更することでα＝＋３°の場合におけるフラッタ発現風速が７８．５ｍ／Ｓから５５．６ｍ／Ｓに減少している。このことから、Ａ断面、Ｅ断面で用いた中央遮風壁では、開口ピッチの影響を強く受けていることが分かる。
【００２８】
これに対して、Ｄ断面、Ｆ断面で用いた高さ１．２ｍの充実型の場合には、若干の低下はあるもののその影響はほとんどないと言える。
【００２９】
このように、本実施の形態の中央遮風壁では中央開口部の影響をほとんど受けない。そして、この中央開口部の影響をほとんど受けない結果、設計の自由度が増し、合理的・経済的な設計が行える。
【００３０】
以上のように、本実施の形態においては、
表１から分かるように、α＝−３°、±０°の風に対しては、断面Ａ〜Ｄはほとんど差がない。ところが、α＝＋３°の風に対しては、本発明の実施の形態である断面Ｄのフラッタ発現風速が最も大きいことが分かる。
【００３１】
このように、この実施の形態における橋梁１は、利用者に閉塞感を与えることなく、仰角±３度の範囲の風の場合において、フラッター発現風速を大幅に高くすることができる。
また、中央開口部の開口ピッチの影響をほとんど受けることなくフラッター発現風速を高くすることができ、その結果、設計の自由度が増し、合理的・経済的な設計が行える。
【００３２】
さらに、この実施の形態における橋梁１は、端部遮風壁７により、箱桁２の上面、すなわち、車線上の風速が低減されるので、車両の走行安全性が確保できるなどの効果もある。
さらにまた、中央中央遮風壁６が中央車両防護壁と兼用されるので、その分、構造が簡単となり、かつ、橋梁の材料が節約できる。
また、中央中央遮風壁６を充実壁構造部材としたので、対向車に対する遮光板としての機能も有することになり、この意味でも橋梁の材料が節約できる。
【００３３】
この実施の形態における橋梁１は、風が箱桁の上・下面に再び付着するのを防止する第１従来例と比較して、広い開口部を必要としない。このために、開口部４が舗装を侵すようなことがなく、車線用の舗装が十分に確保することができる。すなわち、開口部４が中央分離帯部分のみに限定されているので、すべての車線で舗装を確保することが可能である。
また、箱桁の上面の風速を低減させる第２従来例と比較して、フラッター発現風速をより高くすることができ、耐フラッター性能に優れている。
【００３４】
なお、中央遮風壁６の形状としては、図４（ａ）に示すような単なる板状でもよいし、図４（ｂ）に示すように上端部に強度部材としての水平部材６ａを設けたものでもよい。また、図４（ｃ）に示すように地覆１１の上に充実型の防護柵１３を設置したものに、板状部材１５を高さ補充部材として接合したものでもよいし、さらに図４（ｄ）に示すように地覆１１の上に板状部材１７を設置したものでもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように本発明においては、箱桁の中央分離帯部分に、開口部が連続的あるいは離散的に舗装部分を侵すことなく上下方向に開設されており、前記箱桁の両端上面には端部遮風壁が設置され、前記箱桁下面には検査車レールが敷設され、前記箱桁の中央分離帯部分の上面のみに前記開口部への風導手段としての充実型壁構造部材が設けられており、前記充実壁構造部材は高さが１．２ｍ以上であることから、利用者に閉塞感を与えることなく、仰角±３度の範囲の風の場合において、フラッター発現風速を大幅に高くすることができる。
また、中央開口部の開口ピッチの影響をほとんど受けることなくフラッター発現風速を高くすることができ、その結果、設計の自由度が増し、合理的・経済的な設計が行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施の形態の橋梁の一部斜視図である。
【図２】  本発明の一実施の形態にかかる橋梁の橋軸直角方向の断面図に風の流れを線で示したものである。
【図３】  本発明の一実施の形態において比較例として用いた中央構造物の説明図である。
【図４】  本発明の一実施の形態における中央遮風壁の他の態様の説明図である。
【符号の説明】
１  橋梁
２  箱桁
４  開口部
６  中央遮風壁
７  端部遮風壁
８  検査車レール
【図１】
0003663544.tif 000004
【図２】
0003663544.tif 000005
【図３】
0003663544.tif 000006
【図４】
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