(57)【要約】【課題】  本発明は、構造が簡素で、安価な手段により橋梁の耐風性を向上させる橋梁の耐風構造を提供することを目的とする。【解決手段】  本発明による橋梁の耐風構造は、支持部３でピン支承された連続桁橋であって、前記支持部３の橋梁長手方向の少なくとも前又は後の何れか一方に前記連続桁橋を支持する支点バネ４を設けたことを特徴とする。  また、前記支点バネ４の設置位置を前記橋梁の長手方向に移動調整可能としたことを特徴とする。  また、上記橋梁を敷設後、敷設現地にて前記連続桁橋の固有振動数を実測し、同実測値に応じて支点バネ位置を可変することを特徴とする橋梁の耐風調節方法である。  【選択図】            図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部でピン支承された連続桁橋であって、前記支持部の橋梁長手方向の少なくとも前又は後の何れか一方に前記連続桁橋を支持する支点バネを設けたことを特徴とする橋梁の耐風構造。
【請求項２】
前記支点バネの設置位置を前記橋梁の長手方向に移動調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の橋梁の耐風構造。
【請求項３】
請求項２に記載の橋梁を敷設後、敷設現地にて前記連続桁橋の固有振動数を実測し、同実測値に応じて支点バネ位置を可変することを特徴とする橋梁の耐風条件調節方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、風の渦励振による橋梁の振動を、主桁の支点部をバネ支持構造とする事によって抑制する橋梁の耐風構造および橋梁の耐風条件調節方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
橋梁の主桁は側方（橋梁の長手方向に直角な方向）から風を受けると主桁の上下面および後流に剥離渦、カルマン渦等が発生しこれらの渦によって上下方向の渦励振が生じ、橋梁の機能を低下させる恐れがある。
【０００３】
従来、橋梁の主桁に生じる上記のような渦励振を防止，あるいは軽減する手段としては、図７に示す風の流れを制御する方法（例えば、特開２０００−１８１５号公報）、図８に示す主桁の渦励振を減衰させる方法（振動制御コロキウム Part B P65〜P71、講演論文集（1991,7）、土木学会構造工学委員会・振動制御小委員会）等が知られている。
【０００４】
図７は主桁１の側面に整流用のフェアリング９と同フェアリング９を覆うように可動フラップ１０を設けたもので、主桁１の側方から吹き付ける風８が比較的弱い場合は、可動フラップ１０を主桁１内に収納してフェアリング９のみで風８を整流して主桁１の上下面に沿わせ、また風８が強大になり前縁剥離渦１１、後縁剥離渦１３および剪断層渦流１２が発生すようになると、可動フラップ１０を引き出してフェアリング９を覆い、主桁１の上面での気流の剥離等を防止する。
【０００５】
図８は橋梁の主桁１に制振装置１４を設置し風による主桁１の渦励振を減衰させるもので、制振装置１４は図９に示すように支持台１７と同支持台１７に回動自在にピン支持１９されたアーム１８の間にコイルバネ１５とダンパー１６を並列設置し、アーム１８の先端近傍に設けた重錘２０で主桁１の固有振動数に制振装置１４の振動数を同調させるように構成されている。
【０００６】
上記の渦励振の防止や振動を減衰させる手段は、いずれも効果は認められるとしても、前者のように長大な橋梁の両側面にフェアリングと可動フラップを設置することは構造上複雑となり設置コストも上昇し実用的でない。また、後者の制振装置は性能維持のためには随時メンテナンスを行う必要があり、設置費用も高いという問題点がある。
【０００７】
【特許文献１】特開２０００−１８１５号公報
【非特許文献１】振動制御コロキウム Part B P65〜P71、講演論文集（1991,7）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は，上記のような従来装置の問題点を解消し、構造が簡素で、安価な手段により橋梁の耐風性を向上させる構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の課題を解決するために、以下の手段（１〜３）を採用する。
【００１０】
（１）支持部でピン支承された連続桁橋であって、前記支持部の橋梁長手方向の少なくとも前又は後の何れか一方に前記連続桁橋を支持する支点バネを設けたことを特徴とする橋梁の耐風構造。
【００１１】
（２）前記支点バネの設置位置を前記橋梁の長手方向に移動調整可能としたことを特徴とする（１）に記載の橋梁の耐風構造。
【００１２】
（３）上記（２）に記載の橋梁を敷設後、敷設現地にて前記連続桁橋の固有振動数を実測し、同実測値に応じて支点バネ位置を可変することを特徴とする橋梁の耐風調節方法。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、支持部でピン支承された連続桁橋であって、前記支持部の橋梁長手方向の少なくとも前又は後の何れか一方に前記連続桁橋を支持する支点バネを設けたことを特徴とする橋梁の耐風構造であるので、連続桁橋の固有振動数を高めることができ、渦励振の発生を防止できる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、前記支点バネの設置位置を前記橋梁の長手方向に移動調整可能としたことを特徴とする請求項１に記載の橋梁の耐風構造であるので、支点バネ位置を変えれば連続桁橋の固有振動数を増減調整することができ、渦励振の発生を防止できる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の橋梁を敷設後、敷設現地にて前記連続桁橋の固有振動数を実測し、同実測値に応じて支点バネ位置を可変することを特徴とする橋梁の耐風条件調節方法であるので、敷設現地において最適耐風条件の橋梁敷設が行い得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１〜図６は本発明に係る実施例（１，２，３，４）で、図１（ａ）は橋梁の主桁を支持するピン支持部および支点バネの構造を示す図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ断面図、図２は支点バネの他の構造例を示す図、図３は連続桁橋の振動モードを示す模式図、図４はバネ定数Ｋを求める模式図および図５はバネ定数Ｋ’と固有振動数ｆとの関係を示す図、図６は支点バネ構造の平面図である。
【実施例１】
【００１７】
橋梁に渦励振を発生させる発現風速は主桁の固有振動数に比例するとされている。このことは、橋梁の固有振動数、すなわち発現風速を橋梁架設地点の設計風速よりも大きくすれば渦励振を防止できること示している。また、橋梁の固有振動数は、支点の拘束方法により調整することが可能である。以上の観点から図１に示す発明をなした。
【００１８】
図１より、１は連続桁橋の主桁で、橋脚２とピン支持部３で回動自在にピン３ａ支承されている。さらに、橋脚２に支持された支持脚６，６’とＬ字状のバネ５、５’からなる支点バネ４、４’が、橋梁の長手方向に対してピン支持部３の前後に設置され、バネ５、５’は主桁に設けられたバネ受け材７、７’にボルト等で連結されている。
【００１９】
そして、上記バネ５、５’は、図１（ｂ）に示すように、少なくとも主桁の幅方向両端部に設けてあるピン支持部３の前後に設置している。また、支点バネ４、４’は橋梁の固有振動数、即ち発現風速を調整するため、支持脚６、６’および／またはバネ受け材７，７’を橋梁の長手方向に移動可能に設置することが望ましい。
【００２０】
なお、本実施例においては、ピン支持部３の橋梁２長手方向の前後に支点バネ４、４’を設けているが、ピン支持部３の橋梁２長手方向の少なくとも前又は後の何れか一方に支点バネ４、４’を設けた場合であっても、連続桁橋の固有振動数を高めることができ、渦励振の発生を防止できる。
【実施例２】
【００２１】
図２に支点バネ４（４’）の他の構造例を示す。図２（ａ）はバネ５の両端を支持脚６で支持された梁形状の例で後述する支点バネ定数ｋを大きくすることができるものである。
【実施例３】
【００２２】
図２（ｂ）は後述するようにバネ受け材７の移動によりピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離Ｌおよびバネ支持点Ｐ、Ｐ‘とバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離ｌがバネ定数Ｋを大きくする方向、またはその逆の方向に同時に調整することができるものである。
【００２３】
なお、上記の例ではバネの形状をＬ字および梁形状で説明したが、バネ定数を適切に選択することで，汎用バネ（例えばコイルバネ、板バネ等）を適用してもよい。
【００２４】
支点バネ４、４’が橋梁の主桁１の固有振動を調整する作用効果について、図３に示すように、矢印で示す死荷重載荷を行い、点線で示す振動モードを想定し、図４に示す支点バネ４、４’の構造を備えた連続桁橋で説明する。
【００２５】
主桁１の固有振動数ｆは    
ｆ＝１／2π・√(Ｋ／Ｍ)  ・・・・・・・・・（１）
で表される。但し、Ｋは主桁１のバネ定数である。
【００２６】
また、バネ定数Ｋは、ピン支持点Ｏのバネ定数Ｋ’が大きくなれば、それに伴い増加する。そして、バネ定数Ｋ’は
Ｋ’＝2ｋＬ2  （ＫＮ・ｍ／ｒａｄ）・・・・・・（２）
で表される。
【００２７】
但し，ｋは支点バネ４、４’のバネ定数、Ｌはピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離であり、支点バネ定数ｋは
ｋ＝３ＥＩ／ｌ3  （ＫＮ／ｍ）・・・・・・・・・（３）
で表される。
【００２８】
但し、Ｅはバネ５、５’の弾性係数、Ｉはバネ５、５’の断面２次モーメント，ｌはバネ支持点Ｐ、Ｐ‘とバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離である。
【００２９】
上記（１）、（２）、（３）式から支点バネ４，４’のバネ５、５’の形状、材質が一定であれば主桁１の固有振動数ｆは（２）式に示すように、ピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離Ｌとバネ支持点Ｐ、Ｐ‘とバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離ｌにより調整することができる。
【００３０】
図５に、バネ定数Ｋ’を変化させて主桁１の固有振動数ｆを変動させ、支点バネ４、４’のない時の固有振動数ｆと比較した結果の１例を示す。
【００３１】
本実施例はピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離Ｌを一定とし、バネ支持点Ｐ、Ｐ’とバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離ｌを変動させてバネ定数Ｋ’を変化させた。
【００３２】
図５から、支点バネ４，４’を設けることにより主桁１の固有振動数を１.44倍まで高めることが出来たが、ピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離Ｌ、バネ５、５’の材質、形状等を考慮することにより固有振動数ｆを２倍以上に高めることも可能であり、そのことは橋梁の発現風速を２倍以上に高めることにより渦励振の発現を回避できる場合がある。
【実施例４】
【００３３】
図６は支点バネ４を上方からみた平面図であり、支点バネ４は図１と同様、片持ち状のバネであり、橋脚２と主桁１との間に設けられていて、支点バネ４力が主桁１を支持する（持ち上げる）方向に加えられている。
【００３４】
また、支点バネ４全体が軸６ａを中心としてＸ矢印方向に１８０度回転可能な構造となっている。
【００３５】
６ｂはバネ５の支持脚６を橋脚２にボルト６ｃ固定する脚固定座であり、その固定位置は橋脚２に設けられている多数のボルト孔２ａとの締結位置を変えることにより、橋梁の長手方向に移動可能である。
【００３６】
バネ受け７はボルト７ａによりバネ５に固定されていて、その固定位置はバネ５に設けられている多数のボルト孔５ａとの締結位置を変えることにより、橋梁の長手方向に移動可能である。また、７ｂは主桁１に当接するバネ受け７の突起、７ｃはバネ受け７の固定座である。
【００３７】
本実施例は、支点バネ４の１８０度回転、支点バネ４およびバネ受け７の固定位置変更により、支点バネ４の設置位置範囲を拡大したものである。
支点バネ４の設置位置変更はスライドレール式構造や、ジャッキ押し移動としてもよい。
【００３８】
なお、上述の各実施例は、何れもピン支持部３に近接する位置に設けているが、それは、ピン支持部３付近は構造的に主桁１の剛性が大きい故であり、バネ力が加わる位置の主桁１の剛性が充分（つまり、バネ力が加わっても主桁１側が撓まない程度の剛性）であれば、上記実施例１〜４のものにおいて、支点バネ４を、図１（ｂ）の一対のピン支持部３の間（つまり、主桁１の幅方向の中央部）の橋梁長手方向に設けても良い。
【００３９】
要するに、支点バネ４の設置位置は、ピン支持部３の橋梁長手方向位置の前後位置、あるいは、ピン支持部３の少なくとも前又は後の何れか一方で、橋脚２に設置可能な位置であればよい。
【００４０】
また、本実施例のものは、支点バネ４の設置位置を橋梁の長手方向に移動調整可能なものであるので、支点バネ位置を変えれば、複数の主桁よりなる連続桁橋の固有振動数を適切に増減調整することができ、渦励振の発生を防止できる。
【００４１】
また、橋梁を敷設後、敷設現地にて台風等、過大渦励振条件時に、連続桁橋の固有振動数を実測、又は、振動実験により固有振動数を実測し、その実測値に応じて、または、設計条件値をも考慮し、支点バネ位置を変更すれば、敷設現地において最適の耐風条件の橋梁敷設が行い得る。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】（ａ）は本発明にかかる橋梁の主桁構造を説明する正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視図である。
【図２】（ａ）（ｂ）は、それぞれ本発明にかかる橋梁の主桁構造の他の実施例を説明する正面図である。
【図３】本発明にかかる橋梁の振動モードを示す模式図である。
【図４】本発明にかかる橋梁のバネ定数Ｋを求める模式図である。
【図５】本発明にかかる橋梁の支点バネ常数（横軸）と振動数（縦軸）の関係を示す説明図である。
【図６】本発明にかかる橋梁の主桁構造を説明する平面図である。
【図７】従来の橋梁を示す説明図である。
【図８】従来の橋梁を示す説明図である。
【図９】図８の拡大説明図である。
【符号の説明】
【００４３】
１        主桁
２        橋脚 
３        ピン支持部
４、４’  支点バネ
５、５’  バネ
６，６’  支持脚
７、７’  バネ受け材
８        風
９        フェアリング  
１０      可動フラップ
１１      前縁剥離渦
１２      剪断層渦流
１３      後縁剥離渦
１４      制振装置
１５      コイルバネ
１６      ダンパー    
１７      支持台
１８      アーム
１９      ピン支持
２０      重錘
Ｏ        主桁のピン支持点
Ｐ、Ｐ’  バネ支持部の支持点
Ｑ、Ｑ’  バネ支持部の作用点  
Ｌ        ピン支持点Ｏとバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離
ｌ        バネ支持点Ｐ、Ｐ’とバネ作用点Ｑ、Ｑ’の距離  
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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