(57)【要約】【課題】外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの振動を抑制してＰＣ外ケーブルの振動に起因する各種の問題、即ち低周波の低いうなり音のような騒音の発生や橋桁にいつまでも揺れが残る問題、更にはＰＣケーブル及び橋梁の耐久性に悪影響を及ぼす問題を解決することのできるＰＣ外ケーブルの制振装置を提供する。【解決手段】外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブル１６の制振装置２０を、ＰＣ外ケーブル１６の周囲に密着状態に設けた粘弾性体エラストマー２２と、粘弾性体エラストマー２２の外周面を拘束する剛性の拘束管２４とを含んで構成する。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＣケーブルを軸方向に緊張状態に配設して成り且つ少なくとも一部の該ＰＣケーブルをコンクリート外に露出する状態に配置した外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置であって、
前記ＰＣ外ケーブルの周囲に粘弾性体エラストマーを密着状態に設けるとともに、更に該粘弾性体エラストマーの外周面を拘束する剛性の拘束管を該粘弾性体エラストマーの周りに密着状態に設け、該粘弾性体エラストマーの粘弾性に基づいて該ＰＣ外ケーブルを制振するようになしたことを特徴とするＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置。
【請求項２】
請求項１において、前記粘弾性体エラストマー及び拘束管は、前記ＰＣ外ケーブルとは別の支持部材にて支持されることなく該ＰＣ外ケーブルに装着されていることを特徴とするＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置。
【請求項３】
請求項１，２の何れかにおいて、前記粘弾性体エラストマーは前記ＰＣ外ケーブル及び拘束管の何れか一方又は両方に接着されていることを特徴とするＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかにおいて、前記拘束管は周方向の分割構造とされていることを特徴とするＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明はＰＣケーブルを緊張状態に配設して成るＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、コンクリート橋としてはＰＣケーブルによる補強を行わないコンクリート（鉄筋コンクリート）から成るＲＣ橋と称されるものと、ＰＣケーブルを緊張状態に配設して成るＰＣ橋と称されるものとがある。
【０００３】
前者のＲＣ橋は主として比較的短い橋梁に採用されている。
一方後者のＰＣ橋は、ＰＣケーブルを軸方向に緊張し、その緊張力によってコンクリート桁に圧縮方向の力を付与していることから高い耐荷力が得られ、主として橋長の長い橋梁に採用されている。
【０００４】
近年、橋梁技術の向上によってかかるＰＣ橋がますます長大化して来ている。
この種のＰＣ橋にあっては、従来、ＰＣケーブルをコンクリート内部に埋設した形態の内ケーブル方式が採用されて来た。
これに対して近年、ＰＣケーブルの大部分若しくは全体をコンクリート外に露出する状態で緊張状態に配設して成る外ケーブル方式のＰＣ橋が採用される傾向にある。
【０００５】
この外ケーブル方式のＰＣ橋では、ＰＣケーブルをコンクリートボックスの断面内部ではなく、コンクリートボックスの内側に露出する状態で緊張状態に配設しており、この場合、内ケーブル方式のＰＣ橋のようにＰＣケーブルをコンクリート内部に埋設した場合と異なって、ＰＣケーブルを緊張する際の力がコンクリートとの摩擦等によってＰＣケーブル自体に有効に働かなかったりすることがなく、ＰＣケーブルを緊張する際の力をそのままＰＣケーブルに与えることができ、またＰＣケーブルの配置位置を自由に選定できるなどの利点があることから、近年（ここ１０年くらい）日本で作られるボックス形状のＰＣ橋梁の場合、殆どがこうした外ケーブル方式のＰＣ橋とされている。
【０００６】
一方でこの外ケーブル方式のＰＣ橋は特有の問題点も内包している。
即ちこの外ケーブル方式のＰＣ橋では、コンクリートボックスの内側に露出している、即ちコンクリート断面の外側に露出しているＰＣ外ケーブルが１スパンごとに非拘束の、いわばフリーの状態にあるため、交通振動等によってコンクリートの橋桁に振動が加わると、その振動がＰＣ外ケーブルにも伝達されてしまって、ＰＣ外ケーブルがコンクリートの橋桁と共振を起してしまうことがあるといった問題がある。
【０００７】
内ケーブル方式のＰＣ橋の場合にはＰＣケーブルがコンクリート内部に埋り込んでいるため、ＰＣケーブルが単独で振動を起すといったことは生じないが、外ケーブル方式のＰＣ橋の場合、フリー状態にあるＰＣ外ケーブルが単独で振動を起してしまうのである。
【０００８】
そしてＰＣ外ケーブルが共振を起すと、恰もギターの弦が弾かれたときのようにコンクリートボックスが共鳴箱となって騒音を発生させてしまう。
詳しくは、ＰＣ外ケーブルが振幅０．２ｍｍ程度の、また周波数が１０〜２０Ｈｚ程度の低い周波数の振動共振を起し、これが低いうなり音のような音（騒音）を発生させてしまう。
現在こうしたＰＣ橋は殆ど都市郊外に建設されており、その騒音が大きな問題となっていないが、都市近郊でこうしたＰＣ橋が建設されるようになると、その騒音が大きな問題となる可能性がある。
【０００９】
更にＰＣ外ケーブルがこのような振動を生ずると、その振動が再び橋桁の方に戻って橋桁がいつまでも揺れ続けるといった問題の外、それらの振動がＰＣ外ケーブルないし橋梁の耐久性に悪影響を及ぼす問題を生ずる。
【００１０】
外ケーブル方式のＰＣ橋は、前述したようにごく近年採用されるに到ったものであり、従って外ケーブル方式のＰＣ橋における上記のような問題点は未だ一般に認識されておらず、従って本発明者の知る限り外ケーブル方式のＰＣ橋における上記問題点の対策を図った従来技術は存在しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は以上のような事情を背景とし、外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの振動を抑制して、ＰＣ外ケーブルの振動に起因する各種の問題、即ちＰＣ外ケーブルの振動による低周波の低いうなり音のような騒音の発生や、橋桁にいつまでも揺れが残る問題、更にはＰＣ外ケーブル及び橋桁の振動がＰＣケーブル及び橋梁の耐久性に悪影響を及ぼす問題を解決することのできるＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置を提供することを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
而して請求項１のものは、ＰＣケーブルを軸方向に緊張状態に配設して成り且つ少なくとも一部の該ＰＣケーブルをコンクリート外に露出する状態に配置した外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの制振装置であって、前記ＰＣ外ケーブルの周囲に粘弾性体エラストマーを密着状態に設けるとともに、更に該粘弾性体エラストマーの外周面を拘束する剛性の拘束管を該粘弾性体エラストマーの周りに密着状態に設け、該粘弾性体エラストマーの粘弾性に基づいて該ＰＣ外ケーブルを制振するようになしたことを特徴とする。
【００１３】
請求項２のものは、請求項１において、前記粘弾性体エラストマー及び拘束管は、前記ＰＣ外ケーブルとは別の支持部材にて支持されることなく該ＰＣ外ケーブルに装着されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項３のものは、請求項１，２の何れかにおいて、前記粘弾性体エラストマーは前記ＰＣ外ケーブル及び拘束管の何れか一方又は両方に接着されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項４のものは、請求項１〜３の何れかにおいて、前記拘束管は周方向の分割構造とされていることを特徴とする。
【発明の作用・効果】
【００１６】
以上のように本発明は、ＰＣ外ケーブルの周囲に粘弾性体エラストマーを密着状態に設けた上、更にその粘弾性体エラストマーの外周面を拘束する剛性の拘束管を粘弾性体エラストマーの周りに密着状態に設け、ＰＣ外ケーブルの振動をその粘弾性体エラストマーの粘弾性に基づいて制振するようになしたものである。
【００１７】
この制振装置では、ＰＣ外ケーブルが振動により変形を生じても剛性の拘束管は変形を生ずることはなく、その結果としてＰＣ外ケーブルと拘束管との間に挟まれた粘弾性体エラストマーが変形して両者の相対的な変形ないし変位を吸収する。
そしてそのときの粘弾性体エラストマーの変形に基づいて、詳しくは粘弾性挙動に基づくエネルギー吸収により、ＰＣ外ケーブルの振動減衰を行う。
【００１８】
かかる本発明の制振装置は、後に具体的に明らかにされるようにＰＣ外ケーブルの振動を有効に制振し得るものであり、従って本発明によれば、外ケーブル方式のＰＣ橋におけるＰＣ外ケーブルの振動に起因する低周波の低いうなり音のような騒音の発生を有効に防止できるとともに、ＰＣ外ケーブルの振動が橋桁の方に戻って橋桁がいつまでも揺れ続けるといった問題を解決でき、更にＰＣケーブル及び橋桁の振動によるＰＣケーブルないし橋梁への耐久性の悪影響の問題も解決することができる。
【００１９】
本発明においては、粘弾性体エラストマー及び拘束管をＰＣ外ケーブルとは別の支持部材にてこれを支持することなくＰＣ外ケーブルに単体状態で装着しておくことができる（請求項２）。
【００２０】
上記のようにＰＣ外ケーブルの振動は振幅が０．２ｍｍ程度の極めて小さいものであり、従って粘弾性体エラストマー及び拘束管、即ち本発明の制振装置を別途の支持部材で支持しても、その僅かな振幅の振動が支持部材にて吸収されてしまう恐れが大で、そのような支持部材による支持の効果は殆ど期待できない。
換言すれば、本発明の制振装置は単にＰＣ外ケーブルに単独で且つフリーの状態で装着しておくだけで、十分にその効果を発揮する。但し支持部材にてこれを支持するようになすことも自由である。
【００２１】
上記粘弾性体エラストマーは、ＰＣ外ケーブル及び拘束管の何れか一方又は両方に接着しておくことが望ましい（請求項３）。
このようにしておけば、粘弾性体エラストマーがＰＣ外ケーブル又は拘束管との接触界面でそれらに拘束された状態となるため、ＰＣ外ケーブルの変形時に粘弾性体エラストマーが接触界面で滑りにより相対移動するといったことがなく、その分粘弾性体エラストマーが外から加わるエネルギーで十分に変形し得て、その変形に基づき良好にエネルギー吸収、即ちＰＣ外ケーブルの振動を吸収し減衰することができる。
【００２２】
請求項４は上記拘束管を周方向の分割構造となしたもので、このようにしておけば、拘束管をＰＣ外ケーブルに対して簡単に取付装着することができる。
ここで拘束管は周方向の２分割構造となしておくことができる。
尚、粘弾性体エラストマーもまた周方向の分割構造となしておくことができる。この場合には粘弾性体エラストマーのＰＣ外ケーブルに対する装着もまた簡単に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明の実施形態を図面に基づいて詳しく説明する。
図１において、１０は外ケーブル方式のＰＣ橋で、１２はコンクリートの橋桁、１４は橋脚である。
１６はコンクリートボックス１８の内側に露出する状態で配設された、ＰＣ鋼線の撚り線から成るＰＣ外ケーブルで軸方向に緊張状態とされている。そしてその緊張力によりコンクリートの橋桁１２に対して圧縮方向（橋軸方向における圧縮）の力を及ぼしている。
【００２４】
２０はＰＣ外ケーブル１６に装着された本実施形態の制振装置で、具体的な構成が図２及び図３に示してある。
同図に示しているように制振装置２０は、ＰＣ外ケーブル１６の周囲に密着状態で設けられた円筒状の粘弾性体エラストマー（ここではゴム）２２と、更にその粘弾性体エラストマー２２の外周面を拘束する状態に、かかる粘弾性体エラストマー２２の周りに密着状態に設けられた金属製の剛性の拘束管２４とを有している。
【００２５】
この制振装置２０は、粘弾性体エラストマー２２の粘弾性に基づいてＰＣ外ケーブル１６の制振を行う。
ここで拘束管２４は周方向の２分割構造とされている。詳しくは拘束管２４は半円筒形状の一対の分割体２４Ａ，２４Ａにて構成されている。
【００２６】
図２（Ａ）は、拘束管２４をその外側から金属製の締付バンド２８にて締め付けた状態を表しており、粘弾性体エラストマー２２及びその外側の拘束管２４は、これら締付バンド２８の締付力によってＰＣ外ケーブル１６に固定（装着）されている。
【００２７】
尚、図２（Ｂ）はこれら締付バンド２８による締付前の状態を表しており、図２（Ｂ）中２６は拘束管２４における一対の分割体２４Ａと２４Ａとの間の隙間を表している。
一対の分割体２４Ａ，２４Ａはこの隙間２６を締め代として締付バンド２８にて求心方向に締め付けられている。
【００２８】
以上の説明から明らかなように、この実施形態では粘弾性体エラストマー２２が圧縮状態でＰＣ外ケーブル１６の周囲に取付固定されている。
尚、粘弾性体エラストマー２２はその内周面及び外周面ともにＰＣ外ケーブル１６，拘束管２４に対してそれぞれ接着により固着しておいても良い。
【００２９】
また締付バンド２８による締付けに代えて、図４に示しているように分割体２４Ａ，２４Ａのそれぞれにフランジ３０を設けておいて、それらフランジ３０において一対の分割体２４Ａ，２４Ａをボルト等の締結具にて締結するようになしても良い。
【００３０】
次に本実施形態の制振装置２０の効果確認のために行った試験の結果を以下に説明する。
図５はその試験の方法を示している。
ここではＰＣ外ケーブル１６に代えて、同等の振動特性を有する鋼棒３２を振動対象として用いている。
詳しくは、ＰＣ外ケーブル１６の振動周波数が１０〜２０Ｈｚであるため、下記式（１）によって同等の振動周波数を有する鋼棒３２を用意した。
【００３１】
【数１】
2005325608.tif 000003
【００３２】
ここで鋼棒３２は直径がφ１０ｍｍで、長さが１７００ｍｍである。
これを支点間距離１５００ｍｍで両端部を支持し、そして略中央部をハンマにて打撃したときの鋼棒３２におけるＢ点とＣ点との加速度及び共振周波数，共振倍率，ｔａｎδ（損失係数）を測定した。
【００３３】
ここで図５中Ｂはハンマリング点下側部位であり、またＣは鋼棒３２の中央点を表し、またＡはハンマにおける加速度の測定点を示している。
この試験では、鋼棒３２のみ（ブランク試験体）及び制振装置２０付きの鋼棒３２（制振試験体）に対して、５回のハンマリングを１セットとしてそれぞれ２セットのハンマリングを行い、測定点Ａにおけるハンマ打撃の加速度，ハンマリング点下側部位Ｂの加速度，鋼棒３２の中央点Ｃの加速度をそれぞれ測定した。
【００３４】
表１にその試験に用いた鋼棒３２，拘束管２４，粘弾性体エラストマー２２等の詳細が示してある。
また表２に試験条件が示してある。
【００３５】
【表１】
2005325608.tif 000004
【００３６】
【表２】
2005325608.tif 000005
【００３７】
尚下記に試験体No.（1）〜（8）の特徴点が示してある。
（1）何も付けず、鋼棒（３２）のみ（ブランク）。
（2）拘束管（２４）の厚みを２ｍｍ、ゴムはブチルゴムで厚み１．３ｍｍを２回巻き。
（3）ゴムの密着性を高めるため、ブチルゴムの厚みを０．８ｍｍとしてこれを３回巻き。
（4）ゴムの厚みによる効果を検証するためブチルゴムの厚みを１．３ｍｍとしてこれを１回巻き。
（5）制振部の長さによる効果を検証するため長さを１／３、ブチルゴムは厚み０．８ｍｍを３回巻き。
（6）２次モードの振動も抑えるため取付位置を増、ブチルゴムは厚み０．８ｍｍを３回巻き。
（7）材料による効果を検証するためＮＲを使用し厚み１．３ｍｍを２回巻き。
（8）拘束管の効果を検証するため拘束管無しでブチルゴムの厚み１．３ｍｍを２回巻き。
【００３８】
図６，図７にその試験の測定結果が示してある。
尚、ハンマリング点下側部位Ｂも中央点Ｃも１０Ｈｚ付近のピーク値は同等であるため、これらの図では中央点Ｃについてのみその結果（Ｃ／Ａ）で比較して示している。
【００３９】
また図８（Ａ）〜図１０（Ｈ）に試験体No.（1）〜（8）それぞれについて単独で測定結果を示している。
この図８〜図１０の結果を見て分るように、１セット目のハンマリング，２セット目のハンマリングともに殆ど同じ結果が出ている。
【００４０】
表３に、この試験によって得られた共振時のｄＢ値，共振倍率，ｔａｎδの各数値が示してある。
これらの結果にみられるように、制振装置２０をＰＣ外ケーブル１６に装着することによって、ＰＣ外ケーブル１６の振動を良好に抑制することができる。
【００４１】
【表３】
2005325608.tif 000006
【００４２】
以上のような制振装置２０によれば、ＰＣ外ケーブル１６が振動により変形を生じても剛性の拘束管２４は変形を生ずることはなく、その結果としてＰＣ外ケーブル１６と拘束管２４との間に挟まれた粘弾性体エラストマー２２が変形して、両者の相対的な変形ないし変位を吸収する。
そしてそのときの粘弾性体エラストマー２２の変形に基づいて、詳しくは粘弾性挙動に基づいてエネルギー吸収し、ＰＣ外ケーブル１６の振動減衰を行う。
【００４３】
また本実施形態の制振装置２０は、ＰＣ外ケーブル１６を有効に制振し得るものであることから、外ケーブル方式のＰＣ橋１０におけるＰＣ外ケーブル１６の振動に起因する低周波の低いうなり音のような騒音の発生を有効に防止できるとともに、ＰＣ外ケーブル１６の振動が橋桁１２の方に戻って橋桁１２がいつまでも揺れ続けるといった問題を解決でき、更にＰＣ外ケーブル１６及び橋桁１２の振動によるＰＣ外ケーブル１６ないし橋梁１２への耐久性の悪影響の問題も解決することができる。
【００４４】
本実施形態ではまた、粘弾性体エラストマー２２をＰＣ外ケーブル１６及び拘束管２４の何れか一方又は両方に接着しておくことができ、この場合粘弾性体エラストマー２２がＰＣ外ケーブル１６又は拘束管２４との接触界面でそれらに拘束された状態となるため、ＰＣ外ケーブル１６の変形時に粘弾性体エラストマー２２が接触界面で滑りを生じて相対移動するといったことがなく、その分粘弾性体エラストマー２２が外から加わるエネルギーで十分に変形し得て、その変形に基づき良好にＰＣ外ケーブル１６の振動を吸収し減衰することができる。
【００４５】
また本実施形態では拘束管２４を周方向の２分割構造としていることから、拘束管２４をＰＣ外ケーブル１６に対して簡単に取付装着することができる。
尚本実施形態では２分割構造としているが、３分割或いはそれ以上の分割構造となすことも可能である。
ここで粘弾性体エラストマー２２もまた周方向の分割構造となしておくことができ、この場合には粘弾性体エラストマー２２のＰＣ外ケーブル１６に対する装着もまた簡単に行うことができる。
【００４６】
以上本発明の実施形態を詳述したがこれはあくまで一例示であり、本発明はその趣旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えた形態で構成可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（Ａ）：本発明の制振装置の適用対象であるＰＣ橋をＰＣ外ケーブルとともに示す一部切欠断面図である。（Ｂ）：（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の制振装置をＰＣ外ケーブルとともに示す斜視図及び断面図である。
【図３】同実施形態の制振装置を分解状態でＰＣ外ケーブルとともに示す斜視図である。
【図４】本発明の他の実施形態の制振装置をＰＣ外ケーブルとともに示す断面図である。
【図５】本発明の制振装置の効果確認のために行った試験の方法の説明図である。
【図６】図５の方法による試験結果（１セット目）を示す図である。
【図７】同試験結果（２セット目）を示す図である。
【図８】図６，図７の試験結果を各試験体単独で示した図である。
【図９】図６，図７の試験結果を図８とは異なる各試験体について単独で示した図である。
【図１０】図６，図７の試験結果を図８，図９とは異なる各試験体について単独で示した図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０  ＰＣ橋
１２  橋桁
１６  ＰＣ外ケーブル
２０  制振装置
２２  粘弾性体エラストマー
２４  拘束管
２４Ａ  分割体
【図１】
2005325608.tif 000007
【図２】
2005325608.tif 000008
【図３】
2005325608.tif 000009
【図４】
2005325608.tif 000010
【図５】
2005325608.tif 000011
【図６】
2005325608.tif 000012
【図７】
2005325608.tif 000013
【図８】
2005325608.tif 000014
【図９】
2005325608.tif 000015
【図１０】
2005325608.tif 000016