(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数径間のラーメン構造から成る単位高架橋と該単位高架橋間に設置された梁桁部で構成するゲルバー式高架橋において、
前記梁桁部は、中央部に対して両端部を垂直方向に増厚したアーチ型に構成され、単位高架橋の端部間にピン支承され、前記単位高架橋及び前記梁桁部それぞれの固有振動数が、中振動数よりも高い高振動数となるように構成されることを特徴とするゲルバー式高架橋。
【請求項２】
複数径間のラーメン構造から成る単位高架橋と該単位高架橋間に設置された梁桁部で構成するゲルバー式高架橋において、
前記梁桁部は、中央部に対して両端部を垂直方向に増厚したハンチ型に構成され、単位高架橋の端部間にピン支承され、前記単位高架橋及び前記梁桁部それぞれの固有振動数が、中振動数よりも高い高振動数となるように構成されることを特徴とするゲルバー式高架橋。
【請求項３】
複数径間のラーメン構造から成る単位高架橋と該単位高架橋間に設置された梁桁部で構成するゲルバー式高架橋において、
前記梁桁部は、中間部が合掌型に配置されたブレースによって支持され、前記単位高架橋及び前記梁桁部それぞれの固有振動数が、中振動数よりも高い高振動数となるように構成されることを特徴とするゲルバー式高架橋。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲルバー式高架橋に関し、特に隣接する単位高架橋間の梁桁部に発生する振動を抑制したゲルバー式高架橋に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のゲルバー式高架橋は、鉄道高架橋に適用した例で説明すると、図５の斜視図に示すように単位高架橋５０とその間に設置された梁桁部５１で連続的に構築されている。
【０００３】
単位高架橋５０は、支柱５２、梁５３及びスラブ５４が一体化したラーメン構造で構築されている。
【０００４】
各単位高架橋５０の端部５５の間には、支柱５２の径間と同様の間隔を確保するように構成しており、隣接する端部間には上記梁５３と同形状の梁桁部５１が掛け渡されてピン支承されている。
【０００５】
従来のゲルバー式高架橋は、以上のように構成されているので、通過する列車や車両の荷重が急激に乗り移りすることによって、単位高架橋５０の端部５５に発生する衝撃力と、列車等の通過によって梁桁部５１に発生する上下方向の振動が固有振動数によって励起される共振とによって多くの振動が発生している。
【０００６】
これらの振動は、ゲルバー式高架橋の各支柱を通じて地盤に伝達されるために、人体に与える不快感として社会的に注目されており、早急な解決策の提案が嘱望されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかるに、高架橋周辺の地盤振動に関しては、これまで緊密な解析が成されていなかった。そこで、本件発明者等は、高速鉄道のゲルバー式高架橋を例にして分析を試みることで、振動を構成している周波数分布の実態とその強度を明らかにすることができた。
【０００８】
発明者等が、想定した列車速度と断面形状に想定した条件で略算すると、列車の走行に伴う加振力は、図６に示すように３Ｈｚの整数倍の振動数を保っており、ラーメン構造を構成している梁の固有振動数は、約３０Ｈｚであり、梁桁部の固有振動数は、約１７Ｈｚであった。
【０００９】
図７は、ゲルバー式高架橋の固有振動数を略算した際の概要図であり、図７（ａ）は高架橋の側面図、図７（ｂ）は、図７（ａ）の（ｂ）−（ｂ）矢視図である。
【００１０】
従って、概要図のゲルバー式高架橋において、通過する列車や車両からの加振力が加えられると、高架橋の梁桁部５１や梁５３の固有振動数に近い振動数成分は、共振のために振動が増幅されることになり、固有振動数から遠い振動数成分は振動が小さくなることから、ゲルバー式高架橋に加振される振動は、ラーメン構造の梁５３での３０Ｈｚと梁桁部５１での１７Ｈｚとの固有振動数で増幅されながら、支柱５２を介して地盤への増大した加振力として伝えられる。
【００１１】
図８では、以上の関連を整理して図示している。図から明らかなように、ラーメン構造の梁の部分では約３０Ｈｚという高振動数が増幅されているが、これに対して、単位架橋を接続している梁桁部では、約１７Ｈｚの中振動数が増幅されている。
【００１２】
一方、図９に見られるような加振力の伝達関数を基にして、地盤における振動数に関しての伝達傾向について検討してみると、地盤に伝えられた加振力は、振動数の大小によってその伝搬する範囲が異なることを知ることができる。
【００１３】
即ち、地盤の伝達関数によると、図示のように低・中振動数の加振力は遠くまで伝搬して行くが、高振動数の加振力は近辺において直ちに低減してしまうことが示されている。
【００１４】
従って、ラーメン構造の梁部分が共振することで増幅される３０Ｈｚの高振動数は、近辺において直ちに減衰するが、梁桁部における共振によって増幅される低・中振動数の加振力は、ゲルバー式高架橋を支持している支柱から遠くの方まで、良く伝達されて行くことが判る。
【００１５】
又、人間が感覚として認識できる、上下振動に対する感度を纏めた図１０の振動数に対する感覚補正曲線によると、人間の感覚は、図示のように４〜８Ｈｚの低振動数成分については極めて敏感であるが、それ以上の中振動数では認識が希薄になっており、３０Ｈｚ以上の高振動数成分については、感度が緩慢になって振動として意識しない傾向にある。
【００１６】
従って、上記図８、９の実態を加味して地盤の振動問題を考えると、梁桁部における共振によって増幅される１７Ｈｚ付近の中振動数の成分を低減させることが、人間にとって、全域に亘って振動を意識させないために、有効な対策といえる。
【００１７】
本発明は、以上の状況に鑑みてその解決策を提案するものであり、ゲルバー式高架橋に関して、ラーメン構造の梁部分と梁桁部において発生している振動を全て低減させてその解決を図ることでなく、人間の感覚に刺激を与えている振動数を明確にする振動発生の解析に基づいており、これによって不快感を与える要因となる中振動数を特定して、その振動数を低減させるために適切な解決策を講じるようにしたゲルバー式高架橋を提供している。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明によるゲルバー式高架橋は、基本的に、複数径間のラーメン構造から成る単位高架橋と単位高架橋間に設置された梁桁部で構成するゲルバー式高架橋において、梁桁部に剛性を増強させるように構成しており、梁桁部の具体的な構成として、梁桁部をアーチ型もしくはハンチ型に構成して単位高架橋の端部間にピン支承したり、梁桁部を中間点で支承することも特徴にしている。
【００１９】
これによって、ゲルバー式高架橋における振動数、特に人体に不快感を与える中振動数を大幅に低減させている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造は、通過する列車や車両荷重が急激に乗り移ることによって単位高架橋の接続端部に発生させる衝撃力と、隣接する高架橋間の梁桁部の固有振動数によって励起される共振によって発生する振動とを低減するために、単位高架橋の接続端部間に設置する梁桁部に剛性を増強させる構造に構築している。
【００２１】
以下に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明するが、従来と同様の部分については同一の符号で表現している。
【００２２】
図１は、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造を示す一実施の形態の側面図である。
【００２３】
本実施の形態におけるゲルバー式高架橋は、各単位高架橋５０の端部５５、５５間にアーチ型に構成した梁桁部１を設置することで、連続した一体のものとして構成している。
【００２４】
梁桁部１は、梁桁部の中央部２に対して両端部３、３を垂直方向に増厚した形状に構成している。中央部２の下面とこれに連なる増厚した両端部３、３の側面とはアーチ形状を構成して、梁桁部の上面に加えられる荷重を単位高架橋５０の外側に配置されている支柱５２に円滑に伝達できるようにしている。
【００２５】
このために、支柱５２は中間部から上方を拡大して支持部４を設けており、その上面５に梁桁部１の両端部３、３の脚部６を載置して、ゴム等のダンパー支承７を介在させてピン支承している。
【００２６】
これによって、梁桁部１の固有振動数は高振動数側に移されることになるので、梁桁部の固有振動数によって励起される共振が無くなり、共振によって発生していた梁桁部における振動を充分に低減させることができる。
【００２７】
図２は、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造を示す他の実施形態の側面図である。
【００２８】
本実施の形態におけるゲルバー式高架橋は、上記実施の形態と同様に、各単位高架橋５０の端部５５、５５間にハンチ型に構成した梁桁部１０を設置することで、連続した一体のものとして構成している。
【００２９】
梁桁部１０は、梁桁部の中央部１２に対して両端部１３、１３を垂直方向に増厚した形状に構成している。これによって、梁桁部の上面に加えられる荷重は単位高架橋５０の外側に配置されている支柱５２に円滑に伝達できるようにしている。
【００３０】
このために、支柱５２は上記実施の形態と同様に、中間部から上方を拡大して支持部４を設けており、その上面５に梁桁部１０の両端部１３、１３の脚部１４を載置して、ゴム等のダンパー支承７を介在させてピン支承している。
【００３１】
以上の構成によって、梁桁部１０の固有振動数を高振動数側に移すために必要な剛性を確保している。
【００３２】
これによって、本実施の形態においても梁桁部の固有振動数によって励起される共振が無くなり、共振によって発生していた梁桁部における振動を低減できる。
【００３３】
図３は、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造における他の実施形態を示しており、図３（ａ）は側面図、図３（ｂ）は図３（ａ）の（ｂ）−（ｂ）断面図である。
【００３４】
本実施の形態における支柱５２の形状は、上記実施の形態と同様であり、中間部から上方を拡大して支持部４を設けて、その上面５にゴム等のダンパー支承７を介在させて梁桁部をピン支承するように構成している。
【００３５】
梁桁部１５の形状は、図３（ｂ）に見られるように梁桁部１５の下面に２本の平行なリブ１６、１６を形成している。リブ１６は、梁桁部の剛性を強化するために設けられるものであるから、梁桁方向に配置されその設置本数も２本に限定されるものでなく、必要に応じて増加されることもある。
【００３６】
本実施の形態では、梁桁部１５の支持部４への載置はリブ１６を用いて行われ、ダンパー支承７の上にはリブ１６が載置される。
【００３７】
以上の構成によって、梁桁部１５は、その断面積を曲げ剛性に強い形状に形成しており、梁桁部１０の固有振動数を高振動数側に移すために必要な剛性を確保することによって、梁桁部の固有振動数によって励起される共振を無くして、共振によって発生していた梁桁部における振動を低減している。
【００３８】
図４は、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造における他の実施形態を示している。
【００３９】
本実施の形態は、上記した各実施の形態とは異なっており、合掌型に配置されたブレース１８、１８によって梁桁部５１の中間部１９を支持している。この形態では、梁桁部５１の断面積は従来と同様であり、剛性の増加を断面積の増加によっては図られていない。
【００４０】
この点で、本実施の形態は、従来のゲルバー式高架橋をリフォームする場合に適している例といえるものである。梁桁部は、支持される支点間の距離を半分にすることで実質的に剛性を強くしており、これによって固有振動数を高位に移している。
【００４１】
従って、本実施の形態においても、梁桁部の固有振動数によって励起される共振が無くなり、共振によって発生していた梁桁部における振動を低減できる。
【００４２】
以上の各実施形態の説明で明らかにしたように、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造は、梁桁部に剛性を増強することによって中位にある固有振動数を高振動数の方向に移すことで、梁桁部の固有振動数によって励起される共振を無くして、共振によって発生していた梁桁部における振動を低減しているものであり、これによって高架橋から地盤への中振動数の加振力を低減して高架橋の振動に関する環境問題を解決している。
【００４３】
以上、本発明を実施の形態に基づいて詳細に説明してきたが、本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造は、上記実施の形態に何ら限定されるものでなく、単位高架橋の梁端間に設置する梁桁部に剛性を増強させるという発明の趣旨に反しない範囲において、各種の変更が可能であることは当然である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明であるゲルバー式高架橋は、複数径間のラーメン構造から成る単位高架橋と該単位高架橋間に設置された梁桁部で構成するゲルバー式高架橋において、梁桁部に剛性を増強させるように構成しているので、人体に不快感を与える振動数を大幅に低減させる効果を発揮している。
【００４５】
本発明であるゲルバー式高架橋は、上述したゲルバー式高架橋において、梁桁部をアーチ型に構成され単位高架橋の端部間にピン支承することを特徴としているので、上記効果に加えて、梁桁部の全域において充分な剛性を確保する効果を発揮している。
【００４６】
本発明であるゲルバー式高架橋は、上述したゲルバー式高架橋において、梁桁部を垂直ハンチに構成し単位高架橋の端部間にピン支承することを特徴としているので、上記効果に加えて、梁桁部の固有振動数を高振動数側に移すために必要な剛性を確保する効果を発揮している。
【００４７】
本発明であるゲルバー式高架橋は、上述したゲルバー式高架橋において、梁桁部の下面に梁桁方向のリブを配置しリブによって単位高架橋の端部間にピン支承することを特徴としているので、上記効果に加えて、梁桁部の断面積を曲げ剛性に強い形状に形成して固有振動数を高振動数側に移すのに必要な剛性を確保する効果を発揮している。
【００４８】
本発明であるゲルバー式高架橋は、上述したゲルバー式高架橋において、梁桁部を中間点で支承することを特徴としているので、上記効果に加えて、ゲルバー式高架橋をリフォームする場合に適しており、梁桁部を支持する支点間の距離を半分にして剛性を強くして固有振動数を高位に移す効果を発揮している。
【図面の簡単な説明】
【  図１】本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造としてアーチ形の梁桁部を示す一実施形態の側断面図
【  図２】本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造としてハンチ形の梁桁部を示す他の実施形態の側断面
【  図３】本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造としてリブ付きの梁桁部を示す他の実施形態の側断面
【  図４】本発明によるゲルバー式高架橋の防振構造として中間部を支持した梁桁部を示す他の実施形態の側断面
【  図５】従来のゲルバー式高架橋を示す斜視図
【  図６】ゲルバー式高架橋を通過する列車や車両の基本振動数の成分図
【  図７】ゲルバー式高架橋における各梁構造の断面図
【  図８】各梁構造における固有振動数に共振して増強した加振力
【  図９】地盤に対する加振力の伝達関数
【  図１０】上下振動数に対する人間の感覚補正曲線
【符号の説明】
１  梁桁部、  ２  中央部、  ３  端部、  ４  支持部、
５  支持部の上面、  ６  端部の脚部、  ７  支承、  １０  梁桁部、
１２  中央部、  １３  端部、  １４  脚脚、  １５  梁桁部、
１６  リブ、  １８  ブレース、  １９  中間部、
５０  単位高架橋、  ５１  梁桁部、  ５２  支柱、  ５３  梁、
５４  スラブ、  ５５  端部、
【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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【図１０】
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