(57)【要約】【課題】車両の通行、歩行や地震等に起因して構造物に発生する鉛直方向の揺れによる振動を減衰することができる制振装置並びに歩道橋及び道路橋を提供する。【解決手段】重り１４を下端に有し、上部が被制振体の上部部材５に取り付けられているバネ１３と、この重り１４から吊り下げられた吊り下げ部材１３とからなる制振装置であって、吊り下げ部材１３の下部が被制振体の構成部材６の上面に接触することを特徴とする制振装置。吊り下げ部材として、金属体を複数個つなぎ合わせたもの、金属製のチェーン及び金属製のワイヤーを用いることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重りを下端に有し、上部が被制振体に取り付けられているバネと、この重りから吊り下げられた吊り下げ部材とからなる制振装置であって、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面に接触することを特徴とする制振装置。
【請求項２】
重りを下端に有し、上部が被制振体に取り付けられているバネの複数個と、これらの重りの間に懸垂状に吊り下げられた吊り下げ部材とからなる制振装置であって、吊り下げ部材の中央部が被制振体の構成部材の上面に接触することを特徴とする制振装置。
【請求項３】
吊り下げ部材が、金属体を複数個つなぎ合わせたもの、金属製のチェーン及び金属製のワイヤーのうちの少なくとも１種からなることを特徴とする、請求項１又は２に記載の制振装置。
【請求項４】
重りが吊り下げ部材を連結するための連結アームを有していることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の制振装置。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれかに記載の制振装置が、主桁又は横桁に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた道路橋。
【請求項６】
請求項１から４までのいずれかに記載の制振装置が、主桁又は横桁に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた歩道橋。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の通過や地震等に起因し、道路橋や歩道橋等の構造物に発生する振動を減衰させるための制振装置と、その制振装置を設けた制振性に優れた道路橋及び歩道橋に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路橋や歩道橋等の構造物は、風、地震や車両走行、歩行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって、揺れが生じることがある。このような揺れが生じると、揺れによって構造物に金属疲労等の損傷が起きやすく、また、その損傷が促進される。また、発生する振動により、構造物に取り付けられた照明柱、標識柱、信号柱等の垂直立設部材の寿命が短くなる問題があり、さらに、照明柱の場合には、照明光が揺れて人に違和感を与える問題もある。
【０００３】
このような共振現象に起因する構造物の揺れを防止するための制振装置は、従来から種々開発されてきた。
【０００４】
例えば、特許文献１には、照明柱等の垂直立設部材に取り付けることができる制振装置が開示されている。
【０００５】
すなわち、垂直中空体の内部に、自由振動部位を持たせて金属製チェーンまたは金属製のワイヤーを吊り下げ、かつこのチェーンまたはワイヤーと垂直中空体の内壁との間隔を等価に維持してなる制振装置であり、この制振装置を垂直立設部材の外部又は内部に取り付けることによって、垂直立設部材に加えられた横方向の揺れによる振動を減衰させるものである。
【０００６】
図７に、特許文献１に記載の制振装置の一例を示す。(a)は制振装置の軸心を通る一つの縦断面図であり、(b)は(a)に対して９０°回転した方向の縦断面図である。
【０００７】
制振装置は、円形鋼管からなる垂直中空体３２と、その内部に吊り下げられた鋼製チェーン２９の吊り下げ部材からなる。この鋼製チェーン２９の上端は、垂直中空体３２の上部に設置された端板３０に固定して取り付けられた固定フック３１によって支持されている。したがって、鋼製チェーン２９は上端を除いて自由振動部位を形成している。
【０００８】
ここで、鋼製チェーン２９は円形鋼管の中心部において垂直に吊り下げられているため、振動のない状態では、鋼製チェーン２９の外面と垂直中空体３２の内壁との間隔ｄは、円形鋼管の内部において等価に維持されている。
【０００９】
この制振装置に、風、地震や車両走行、歩行に伴う路面振動などに起因する共振現象によって生じた揺れが伝わり、励振が起こる。そのとき、垂直中空体３２と鋼製チェーン２９はともに振動するが、鋼製チェーン２９の自由振動部位は垂直中空体３２とは異なった態様で振動するため、鋼製チェーン２９の自由振動部位が垂直中空体３２の内壁面に衝突する。その結果、垂直中空体３２の振動エネルギーが散逸するので、垂直中空体３２の振動が急速に減衰し、振動が制止される。
【００１０】
このように、垂直中空体３２の内部に鋼製チェーン２９を吊り下げることで、垂直中空体に加わった振動を減衰し、制止することができる制振装置を形成することができる。
【００１１】
そして、照明柱等の垂直立設部材が中空の垂直部材である場合には、この制振装置をその垂直立設部材の外部又は内部に取り付けることによって、垂直立設部材に加えられた揺れによる振動を、制振装置を構成する垂直中空体に伝播させ、そして、その垂直中空体においてその振動を減衰させて、制止することができるのである。
【００１２】
また、特許文献２には、照明柱等の垂直立設部材に用いる制振装置の他の例が開示されている。
【００１３】
図８は、特許文献２に開示されている制振装置の一例を示す縦断面図である。この制振装置は、水平な２次元的な全方向に回転自在となるようにケース４１内に吊り下げられた支持アーム４４と、その下端部に固定された重錘４２とを有する２次元振り子からなる。この装置は、照明柱等の垂直立設部材の上端部に設置されるもので、その制振機構は以下の通りである。
【００１４】
すなわち、車両の通過等により照明柱等の垂直立設部材に横方向の揺れによる振動が加わると、重錘２はこの振動を制する方向に移動し、ワイヤー４９の一端は、その方向に引っ張られる。ワイヤー４９の他端が２つのプーリ４６の間のガイド孔を介して、液体緩衝器４８とバネ機構４９からなる減衰機構５０に接続されているので、ワイヤー４９が引っ張られると減衰機構５０を変位させる。このとき、減衰機構５０における液体緩衝器４８が減衰力を付勢して重錘２の振り子運動を減衰させので、垂直立設部材の振動も減衰する。
【００１５】
【特許文献１】特公平０４−２６００４号公報
【特許文献２】特開平０９−２６４３７８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、上記従来の制振装置はいずれも照明柱等の垂直立設部材の横方向の揺れによる振動に対しては有効に制振効果を発揮するが、道路橋や歩道橋等の構造物にみられる鉛直方向の振動には減衰効果がない。したがって、道路橋や歩道橋等の構造物のように鉛直方向の揺れによる振動には対処できないことが分かった。
【００１７】
本発明の目的は、風、地震、車両走行や歩行に伴う路面振動などに起因する揺れによって、道路橋や歩道橋等の構造物に発生する鉛直方向の振動をも減衰することができる制振装置並びに制振性に優れた道路橋及び歩道橋を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明者らは、構造物に生じた鉛直方向の揺れによる振動を減衰させる装置を開発するため、種々実験と検討を重ねた結果、以下の（ａ）〜（ｅ）の知見を得た。
【００１９】
（ａ）被制振体からバネを吊るして、その下端に重りを取り付けておくと、被制振体の鉛直方向の揺れにより生じた鉛直方向の振動は、バネを介して重りに増幅されて伝達され、重りの上下運動となる。
【００２０】
（ｂ）この重りから吊り下げ部材を吊り下げておくと、被制振体に鉛直方向の揺れが加わるたびに、重りの上下運動と連動して吊り下げ部材もまた上下に運動する。
【００２１】
（ｃ）そして、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面に接触する状態で設置すると、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面から離れて一旦上昇した後、被制振体の構成部材の上面に落下し衝突するので、被制振体の構成部材の揺れに起因する振動エネルギーを散逸させることができる。
【００２２】
（ｄ）重りから吊り下げる吊り下げ部材は、１個の重りから吊り下げてもよいが、２個の重りの間に懸垂状に吊り下げてもよい。
【００２３】
（ｅ）この制振装置を道路橋や歩道橋の主桁又は横桁に設置すれば、大きな制振効果が得られる。
【００２４】
本発明にかかる制振装置並びに制振性に優れた道路橋及び歩道橋は、これらの知見に基づいて完成されたものであり、本発明は次の（１）〜（４）の制振装置並びに（５）の制振性に優れた道路橋及び（６）の制振性に優れた歩道橋を要旨とする。
【００２５】
（１）重りを下端に有し、上部が被制振体に取り付けられているバネと、この重りから吊り下げられた吊り下げ部材とからなる制振装置であって、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面に接触することを特徴とする制振装置。
【００２６】
（２）重りを下端に有し、上部が被制振体に取り付けられているバネの複数個と、これらの重りの間に懸垂状に吊り下げられた吊り下げ部材とからなる制振装置であって、吊り下げ部材の中央部が被制振体の構成部材の上面に接触することを特徴とする制振装置。
【００２７】
（３）吊り下げ部材が、金属体を複数個つなぎ合わせたもの、金属製のチェーン及び金属製のワイヤーのうちの少なくとも１種からなることを特徴とする、上記（１）又は（２）の制振装置。
【００２８】
（４）重りが吊り下げ部材を連結するための連結アームを有していることを特徴とする、上記（１）〜（３）の制振装置。
【００２９】
（５）上記（１）〜（４）の制振装置が、主桁又は横桁に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた道路橋。
【００３０】
（６）上記（１）〜（４）の制振装置が、主桁又は横桁に取り付けられていることを特徴とする制振性に優れた歩道橋。
【発明の効果】
【００３１】
本発明にかかる制振装置は、道路橋や歩道橋等の構造物に生じた鉛直方向の揺れによる振動に対しても大きな制振効果を発揮し、構造物の部材の金属疲労を防止することができる。
【００３２】
また、簡単な構造であるため製造コストも嵩まず、かつ施工が容易であり、道路橋や歩道橋等に取り付けることにより快適な通行と安全性が確保できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
以下、図面を用いて、本発明にかかる制振装置並びに制震性に優れた道路橋及び歩道橋を説明する。
【００３４】
図１は、本発明にかかる制振装置の一例を示す正面図である。
【００３５】
本発明にかかる制振装置は、重り１４を下端に有するバネ１３と、この重り１４から吊り下げられた吊り下げ部１５からなる。バネ１３の上端は、連結ワイヤ１８とフック１７を介して被制振体の上部横材５に取り付けられている。そして、この重り１４からは、連結アーム１６を介して吊り下げ部材１５が１本吊り下げられており、その吊り下げ部材の下部の長さＬが、被制振体の下部横材６の上面に接触している。
【００３６】
図２は、本発明にかかる制振装置の他の例を示す正面図である。
【００３７】
本発明にかかる制振装置は、重り１４を下端に有するバネ１３と、この重り１４から吊り下げられた吊り下げ部１５からなり、そのバネ１３の上端は、連結ワイヤ１８とフック１７を介して被制振体の上部横材５に取り付けられている点は、図１に示す制振装置と同じであるが、この重り１４から連結アーム１６を介して吊り下げられる吊り下げ部材１５は２本である。その吊り下げ部材の下部の長さＬが、それぞれ、被制振体の下部横材６の上面に接触している。
【００３８】
図３は、本発明にかかる制振装置の他の例を示す正面図である。
【００３９】
本発明にかかる制振装置は、重り１４を下端に有するバネ１３の２個と、このバネのそれぞれの重り１４の間に懸垂状に吊り下げられた１本の吊り下げ部材１５からなる。２個のバネ１３の上端は、それぞれ、連結ワイヤ１８とフック１７を介して被制振体の上部横材５に取り付けられている。そして、これらの２個の重り１４を連結する形で、両端に連結アーム１６を介して吊り下げ部材１５が懸垂状に１本吊り下げられており、その吊り下げ部材の中央部の長さＬが、被制振体の下部横材６の上面に接触している。
【００４０】
本発明にかかる制振装置は、上記の構成を採用することによって、風、地震や車両走行、歩行に伴う路面振動などに起因して、被制振体に発生した鉛直方向の振動は、被制振体に取り付けられたバネを介して、バネ下端に取り付けられた重りに伝達され、重りの上下運動となる。この増幅された上下運動は、重りに取り付けられた連結アームを介して吊り下げ部材に伝達され、重りの上下運動と連動して吊り下げ部材もまた上下に運動する。
【００４１】
そして、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面に接触する状態で設置すると、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面から離れて一旦上昇した後、被制振体の構成部材の上面に落下し衝突するので、被制振体の構成部材の揺れに起因する振動エネルギーを散逸させることができる。
【００４２】
このように、吊り下げ部材の上下運動によって、衝突とを繰り返すことにより、被制振体の鉛直方向の振動が散逸され減衰される。
【００４３】
以下、本発明に係る制振装置の各構成要件について、詳細に説明する。
【００４４】
（１）バネ
バネはコイルばねが適しており、１つの装置に複数のバネを用いる場合は、各バネの振動が均一になるようにバネ定数が同じバネを用いるのが好ましい。バネの仕様は限定されるものではないが、被制振体の規模や使用する重りの重量によりどのような仕様のバネを用いるかを決める必要がある。被制振体に生じた振動を、増幅して、重りと吊り下げ部材に伝えるようにバネを設計すればよい。
【００４５】
（２）重り
重りの材質は特に限定されるものではないが、鋼製等の密度の大きい材質が好ましい。重りの重量の適正値は、制振体の規模や使用するバネの仕様及び吊り下げ部材の重量等に影響される。被制振体に生じた振動を、重りの上下運動に変換し、吊り下げ部材に伝えるような重量に設計すればよい。なお、形状はとくに限定されるものではない。
【００４６】
（３）吊り下げ部材
吊り下げ部材は、金属体を複数個つなぎ合わせたもの、金属製のチェーン及び金属製ワイヤーのうちの少なくとも１種を用いるのが好ましい。この部材は、重りの運動に追従する必要があるので、可撓性の部材であればよい。
【００４７】
金属製のチェーンとしては、チェーン径６〜２５ｍｍ、１リンクの寸法として長さ３０〜１２５ｍｍ×幅２１〜８８ｍｍ、全長８０〜２２０ｃｍ、全重量６００〜３１０００ｇの鋼製チェーンを用いることが好ましい。強度及び耐久性の観点からは鋼製チェーンが好ましい。防錆の観点からはステンレス鋼チェーンを用いるか、又は鋼製チェーンに溶融亜鉛めっき等の防錆処理を施して用いるのが好ましい。
【００４８】
金属体を複数個つなぎ合わせたものとしては、球形の金属体をつなぎ合わせたものが好ましいが、形状は特に制限されるものではなく直方体であってもよい。金属体同士をつなぎ合わせるには、金属体に溶接やネジによりフックを設けワイヤーやチェーン等で連結すればよい。例えば、直径２１〜９９ｍｍの金属球の５〜６１個を長さ１５〜７４ｍｍ、外径２、６〜９ｍｍの鋼線材で繋ぎあわせたものでよい。金属球の材料としては、鋼の他、ステンレス鋼やアルミニウムが用いられる。減衰効果が大きくて好ましい吊り下げ部材は、金属製のチェーン、そして鋼球をワイヤーで連結したものである。なお、吊り下げ部材は中空体の内面への衝突を繰り返し、大きな衝突音を発生させるので、衝突音を抑制したいときは、その外面をゴム等で被覆しておくのが好ましい。
【００４９】
なお、吊り下げ部材が複数個の重り１４を連結する形で懸垂状に１本吊り下げられている場合は、吊り下げ部材が被制振体から離脱するおそれはないが、吊り下げ部材が１個の重りから吊り下げられている場合には、吊り下げ部材が被制振体から離脱することを防止するために、吊り下げ部材の一部を被制振体に固定しておくのが好ましい。もちろん、吊り下げ部材が複数個の重り１４を連結する形で懸垂状に１本吊り下げられている場合であっても、吊り下げ部材の一部を被制振体に固定しておくのは構わない。
【００５０】
吊り下げ部材の一部を制振体に接触させるのは、重りの上下運動に連動して吊り下げ部材が上下に運動するときに、吊り下げ部材の下部が被制振体の構成部材の上面から離れて一旦上昇した後、被制振体の構成部材の上面に落下させるためであり、このときの衝突によって、被制振体の鉛直方向の振動エネルギーを散逸させ、もって、制振効果を発現することができるのである。したがって、吊り下げ部材が被制振体の構成部材の上面に接触させる必要がある。
【００５１】
吊り下げ部材の下部は、被制振体の下部横材６の上面に長さＬだけ接触しているが、接触部の長さＬは、被制振体の振動モードに応じて、適宜、設定すればよい。
（４）制振装置を構成する各部材の連結手段
図４に、制振装置を構成する各部材の連結部を示す。（ａ）はバネを被制振体に取り付けるためのフック周辺、（ｂ）はバネの両端部、そして、（ｃ）は重りの縦断面図である。
【００５２】
被制振体の上部横材５に設けた貫通孔２８にはフック１７の一端が下から通され、その端部がナット１９により被制振体の上部横材５に固定されている。このフック１７には連結ワイヤー１８が掛けられている。連結ワイヤー１８の上下端はリング状になっており、それぞれ、フック１７及びバネの上端部に設けたフック２０ａに掛けるようになっている。重り１４には、先端がリング状になった取り付け金具２１が螺合され、バネの下端部に設けたフック２０ｂに掛けられている。
【００５３】
重り１４の横には、水平方向に連結アーム１６が螺合されている。この連結アームの先端がリングになっており、このリングに吊り下げ部材の端部を連結するようになっている。
【００５４】
なお、連結アームを省いて、吊り下げ部材を直接に錘に螺合等で取り付けることもできるが、連結アームを用いると、吊り下げ部材は重りの周りで大きく自由回転することができるので、連結アームを用いるのが好ましい。
【００５５】
各部材の連結手段は上記の手段に限定されるものではなく、取り付けが容易で、バネが振動しても連結部が外れなければどのような手段であってもよい。
【００５６】
なお、被制振体の上部横材に設置したフック１７及びバネ１３の端部のフック２０を連結するワイヤー１８は必ずしも使用する必要はなく、制振装置の設置場所が狭い場合には、ワイヤー１８を用いずにフック１７とフック２０ａとを直接連結してもよい。
【００５７】
（５）被制振体としての構造物
本発明にかかる制振装置を取り付ける構造物の代表的なものは道路橋及び歩道橋である。
【００５８】
図５は、図３で示した本発明にかかる制振装置を取り付けてなる歩道橋の一例を示す斜視図である。
【００５９】
歩道橋は、床板２２の両側に主桁２４及び横桁２５を有する。ここでは、本発明にかかる制振装置は、歩道橋の長さ方向に、主桁２４の側面に制振装置１が複数個取り付けられている。ここでは、主桁２４の側面にのみ制振装置１が取り付けられており、横桁２５には取り付けられていない。主桁２４には、制振装置１を取り付けるスペースが十分あり、また主桁２４を制振するのが効率的だからである。横桁２５にも取り付けるスペースが十分にあって、制振効果がさらに必要な場合には、横桁２５にも取り付けるのが好ましい。
【００６０】
図６に、図３で示した本発明にかかる制振装置を取り付けてなる道路橋の一例を示す。(a)は斜視図であり、(b)は主桁部分の拡大図である。
【００６１】
道路橋は、床板２２がその下部にある主桁２４と横桁（図示せず）で支えられている。ここでは、本発明にかかる制振装置は、道路橋の長さ方向に主桁２４の側面に制振装置１が複数個取り付けられている。なお、横桁（図示せず）にも、制振装置を設置するのが好ましい。
【００６２】
なお、バネ定数や振動エネルギー散逸部材の被制振材との接触長さＬと調整することで、制振装置のチューニングを容易に行うことができる。また、本制振装置は、道路橋や歩道橋等の構造物の新設段階で設置できることはもちろん、制振性能が問題となった既設の道路橋や歩道橋等の構造物にも後付で設置可能であるという利点がある。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明にかかる制振装置によれば、道路橋や歩道橋等の構造物に生じる鉛直方向の揺れによる振動に対して大きな制振効果を発揮でき、構造物の部材の金属疲労が防止できる。本発明にかかる制振装置を道路橋や歩道橋等の構造物に取り付けることにより、快適な通行と安全性を確保することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明にかかる制振装置の一例を示す正面図である。
【図２】本発明にかかる制振装置の他の例を示す正面図である。
【図３】本発明にかかる制振装置の他の例を示す正面図である。
【図４】制振装置を構成する各部材の連結部を示す。（ａ）はバネを被制振体に取り付けるためのフック周辺、（ｂ）はバネの両端部、そして、（ｃ）は重りの縦断面図である。
【図５】本発明にかかる制振装置を取り付けてなる歩道橋の一例を示す斜視図である。
【図６】本発明にかかる制振装置を取り付けてなる道路橋の一例を示す。(a)は斜視図であり、(b)は主桁部分の拡大図である。
【図７】従来の制振装置の銃断面図である。
【図８】従来の制振装置の断面図である。
【符号の説明】
【００６５】
１  制振装置
４  制振体
５  被制振体の上部横材
６  被制振体の下部横材
13  バネ
14  重り
15  吊り下げ部材
16  連結アーム
17  フック
18  連結ワイヤー
19  ナット
20ａ,20b  フック
21  取り付け金具
22  床板
24  主桁
25  横桁
27  止め金具
28  貫通孔
29  チェーン
30  端板
31  固定フック
32  垂直中空体
41  ケース
42  重錘
44  支持アーム
46  プーリ
47  ワイヤー
48  ダッシュポット
49  バネ機構
50  減衰機構
【図１】
2008082453.tif 000003
【図２】
2008082453.tif 000004
【図３】
2008082453.tif 000005
【図４】
2008082453.tif 000006
【図５】
2008082453.tif 000007
【図６】
2008082453.tif 000008
【図７】
2008082453.tif 000009
【図８】
2008082453.tif 000010