(57)【要約】【課題】動力を不要として簡略な構成にて橋桁に作用する気流による振動を気流の向きに応じて抑制できるようにする。【解決手段】橋桁１幅端部に配置して橋桁１に作用する気流による振動を抑制するフェアリング耐風構造であって、２枚の板５ａ，５ｂに挟まれる１つの稜角６ａが外側を向くように橋軸方向に配置されるフェアリング部材５と、フェアリング部材５の１つの稜角６ａが上下方向へ自由に回動するようフェアリング部材５を橋桁１幅端部に支持する枢支手段８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
橋桁幅端部に配置して橋桁に作用する気流による振動を抑制するフェアリング耐風構造であって、２枚の板に挟まれる１つの稜角が外側を向くように橋軸方向に配置されるフェアリング部材と、該フェアリング部材の１つの稜角が上下方向へ自由に回動するようフェアリング部材を橋桁幅端部に支持する枢支手段とを有することを特徴とするフェアリング耐風構造。
【請求項２】
枢支手段は、フェアリング部材の重心と１つの稜角との間に配置される請求項１に記載のフェアリング耐風構造。
【請求項３】
橋桁幅端部とフェアリング部材との間に、気流の非作用時に枢支手段と１つの稜角とが同一高さを有して横向きの姿勢になるようにフェアリング部材を保持する姿勢保持手段を有する請求項１又は２に記載のフェアリング耐風構造。
【請求項４】
橋桁幅端部とフェアリング部材の少なくとも一方に、フェアリング部材が回動して橋桁幅端部の上部及び下部に衝突するのを防止するための緩衝部材を有する請求項１〜３の１ずれか１つに記載のフェアリング耐風構造。
【請求項５】
フェアリング部材は、三角形の筒形を有している請求項１〜４の１ずれか１つに記載のフェアリング耐風構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、簡略な構成により橋桁に作用する気流の向きに応じて自動的に向きを変えて振動を抑制できるフェアリング耐風構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
橋梁は気流によって振動する問題を有しており、振動は橋梁の規模（スパン）が大きくなるほど、及び橋桁がフレキシブルな構造になるほど生じ易くなる。
【０００３】
橋桁に気流が作用することによって生じる振動には、剥離バブルと呼ばれる不安定な渦が発生と消滅を繰返して、橋桁に対する気流の揚力を変化させる加振現象、橋桁の下流側に上下一対のカルマン渦が次々に発生し、このカルマン渦が橋桁の上下の縁で交互に分離することによって揚力を変化させる加振現象等が報告されている。
【０００４】
そして、これらの加振現象の周期が橋桁の固有振動数と同期して、橋桁の振幅やねじれがさらに大きな加振力を誘起する水準にまで風の強さが高まると、橋桁の振幅やねじれが著しく増加し、これによって橋梁の破壊、または部分的な破損や疲労破壊を引き起こすことが指摘されている。
【０００５】
従って、このような気流によって橋桁に作用する振動を抑制するために、従来より図８に示すように、橋桁ａの幅端部に備えられている高欄等からなる鉛直部ｂの外面に、三角形を有して橋軸方向へ延設される固定フェアリングｃを、三角形の１つの稜角ｄが横方向外側を向くように固定したものが実施されていた。
【０００６】
しかし、上記固定フェアリングｃにおいては、特定の狭い範囲での気流の向き（風向き）に対して有効であり、図８の場合は破線で示す水平な気流に対しては固定フェアリングｃによって整流されることにより有効であっても、気流の向きが変わった場合には橋桁の振動を抑制する効果が期待できない場合があるという問題を有していた。即ち、図８に示す固定フェアリングｃに対して吹き上げ気流が作用した場合には、実線で示すような気流が生じて、固定フェアリングｃの上側において流れの剥離が促進され、これによって橋桁が振動するという問題を有していた。
【０００７】
このため、気流の向きが変わっても橋桁の振動を抑制する効果を発揮することができるように、駆動装置を備えて気流の向きに応じてフェアリングの向きを駆動制御するようにした可動フェアリングが種々提案されている（例えば特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平０５−１９５５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１に示すように気流の向きに応じてフェアリングの向きを駆動制御するようにした可動フェアリングでは、風向きを計測するための計測装置、フェアリングの向きを変更するための駆動装置、並びに駆動装置の駆動を制御する制御装置等が必要となり、装置が複雑且つ大掛かりになって装置価格が増大する問題があると共に、駆動装置を駆動するためのランニングコストが掛る問題があり、更に、計測装置、駆動装置等は常時メンテナンスする必要があるといった問題があり、このような問題のために、実用化はされていないのが現状である。
【０００９】
本発明は、上記実情に鑑みてなしたもので、動力を不要として簡略な構成にて橋桁に作用する気流による振動を気流の向きに応じて抑制できるようにしたフェアリング耐風構造を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、橋桁幅端部に配置して橋桁に作用する気流による振動を抑制するフェアリング耐風構造であって、２枚の板に挟まれる１つの稜角が外側を向くように橋軸方向に配置されるフェアリング部材と、該フェアリング部材の１つの稜角が上下方向へ自由に回動するようフェアリング部材を橋桁幅端部に支持する枢支手段とを有することを特徴とするフェアリング耐風構造、に係るものである。
【００１１】
上記フェアリング耐風構造において、枢支手段が、フェアリング部材の重心と１つの稜角との間に配置されることは好ましい。
【００１２】
又、上記フェアリング耐風構造において、橋桁幅端部とフェアリング部材との間に、気流の非作用時に枢支手段と１つの稜角とが同一高さを有して横向きの姿勢になるようにフェアリング部材を保持する姿勢保持手段を有することは好ましい。
【００１３】
又、上記フェアリング耐風構造において、橋桁幅端部とフェアリング部材の少なくとも一方に、フェアリング部材が回動して橋桁幅端部の上部及び下部に衝突するのを防止するための緩衝部材を有することは好ましい。
【００１４】
又、上記フェアリング耐風構造において、フェアリング部材が、三角形の筒形を有していることは好ましい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のフェアリング耐風構造によれば、橋桁幅端部に、２枚の板に挟まれる１つの稜角が外側を向くように橋軸方向に配置されるフェアリング部材と、該フェアリング部材の１つの稜角が上下方向へ自由に回動するようフェアリング部材を橋桁幅端部に支持する枢支手段とを有しているので、フェアリング部材の重心と１つの稜角との間に枢支手段を配置すると、フェアリング部材は前記１つの稜角が気流の向きに向かうように自動的に向きを変えることができ、よって動力を有しない簡略な構成によって気流の向きが変わっても気流による橋桁の振動を効果的に抑制できるという優れた効果を奏し得る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は本発明のフェアリング耐風構造を適用した橋桁の一例を示す斜視図、図２は図１の切断正面図である。図１、図２に示す橋桁１は、主桁２上に床版３が設けられた構造を有しており、床版３の幅方向端部には上方に突出した高欄と称される鉛直部４が形成されている。
【００１８】
上記橋桁１において、図１〜図３では、前記鉛直部４の外側に橋軸方向へ延びる３枚の板５ａ，５ｂ，５ｃからなる三角形の筒形を有するフェアリング部材５を配置している。フェアリング部材５は、１つの板５ｃの面が前記鉛直部４と間隔Ｓを有して対峙し１つの稜角６ａが横方向外側を向くように配置されている。フェアリング部材５を構成する板５ａ，５ｂ，５ｃは、強化プラスチック板、金属板等のような軽量でしかも強度を有する材料によって例えば１〜２ｍ程度の長さに形成されている。又、フェアリング部材５の端部には三角形の固定板６を設けて閉塞しフェアリング部材５の三角形状を保持するよう補強していると共に、図１に示すように、フェアリング部材５の長手方向の中間部位置にも前記固定板６と同様の形状を有する補強板６'を設けて補強している。前記固定板６及び補強板６'も強化プラスチック板、金属板等のような軽量でしかも強度を有する材料によって形成している。
【００１９】
尚、前記フェアリング部材５は、必ずしも三角形の筒形を有している必要はなく、１つの稜角６ａを挟んで２枚の板５ａ，５ｂが設けられた構造を有していてもよい。
【００２０】
フェアリング部材５における三角形の断面の重心Ｘと外側を向いた１つの稜角６ａとを結ぶ線上における、前記重心Ｘと１つの稜角６ａとの間を、稜角６ａが上下方向に自由に回動できるように支持する枢支手段８を設けている。枢支手段８は、図３、図４に示すように、例えば固定板６と補強板６'に貫通して固定した軸７を設け、前記橋桁１の鉛直部４には、ロッド状の固定部材１０を水平方向外側に張り出して設け、該固定部材１０の先端に設けた係合部９を前記軸７に回動可能に係合させた構成を有している。これによりフェアリング部材５は、軸７と係合部９及び固定部材１０からなる枢支手段８によって橋桁１に回動自在に支持されている。この時、前記フェアリング部材５が受ける風力が所定値以下の場合にはフェアリング部材５が自由に回動しないようにするために、軸７と係合部９との間に軸７の回転を制動するブレーキ１１を備えるようにしてもよい。各固定部材１０は、フェアリング部材５における鉛直部４と対向する板５ｃに形成した開口１２を通して配置されている。尚、図３の形態ではフェアリング部材５に軸７を設け、固定部材１０に前記軸７に係合する係合部９を設けた場合について例示したが、固定部材１０に軸７を設け、フェアリング部材５に前記軸７に係合する係合部９を設けるようにしてもよい。又、軸７はフェアリング部材５の全長に亘る長さを有していてもよく、或いは、前記固定板６及び補強板６'に設けた短い回転軸としてもよい。
【００２１】
前記フェアリング部材５は、重心Ｘと外側を向いた１つの稜角６ａとの間に備えた軸７によって回動自在に支持されているため、フェアリング部材５は軸７に対して重心が鉛直部４側となっており、従ってフェアリング部材５の１つの稜角６ａが横方向外側を向く横向きの状態（重心Ｘと１つの稜角６ａとを結ぶ線が水平の状態）に対して、１つの稜角６ａが常に上側を向く状態に保持されることになる。
【００２２】
このため、図３では前記橋桁１の鉛直部４に、板５ｃの下端近傍を引っ張るスプリング等からなる姿勢保持手段１３を設け、気流の非作用時にはフェアリング部材５の軸７と１つの稜角６ａとが同一高さを有する前記横向きの姿勢が保持されるようにしている。尚、姿勢保持手段１３は、板５ｃの上端近傍をスプリング等によって押圧するようにしてもよく、又は、図４に示すように、板５ｃの下端近傍を引っ張るスプリングと板５ｃの上端近傍を押圧するスプリングの両方を備えるようにしてもよい。
【００２３】
更に、フェアリング部材５が回動することにより鉛直部４に近い上部の稜角６ｂ又は下部の稜角６ｃが鉛直部４に衝突するのを防止するために、鉛直部４又はフェアリング部材５の少なくとも一方に緩衝部材１４を設ける。図３では鉛直部４とフェアリング部材５の両方に緩衝部材１４を設けている。
【００２４】
又、前記フェアリング部材５の上部の稜角６ｂと鉛直部４の上端との間には、フェアリング部材５と鉛直部４との間の間隔Ｓに雨水等が侵入して前記姿勢保持手段１３や緩衝部材１４等の健全性が阻害されるのを防止するための蛇腹ゴム等からなるカバー部材１５を設置している。
【００２５】
以下に上記形態例の作動を説明する。
【００２６】
図１〜図３に示すように、橋桁１の鉛直部４の外側に設置したフェアリング部材５は、気流の非作用時には、スプリング等からなる姿勢保持手段１３によって、回転支持部８と１つの稜角６ａとが同一高さを有する横向きの姿勢に保持されている。
【００２７】
従って、図３に示すように、フェアリング部材５に対して水平な気流Ａが作用した場合には、フェアリング部材５によって気流が乱される問題は防止され、橋桁１の振動は防止される。
【００２８】
一方、図６に示すように、フェアリング部材５に対して吹き上げる気流Ｂが作用した場合には、フェアリング部材５は１つの稜角６ａが気流Ｂに向かうように下向きの姿勢に自動的に向きが変わる。
【００２９】
このフェアリング部材５の向きが自動的に変わる作用について図５を参照して説明する。
【００３０】
気流によってフェアリング部材５が回転中心Ｏを中心に回動する際に軸７が受ける回転モーメントＭは下記式により計算される。尚、下記式では時計周りを正としている。
Ｍ＝Ｗ×Ｌ3＋Ｐ2×Ｌ2−Ｐ1×Ｌ1・・・（１）
ただし、Ｌ3：回転中心Ｏと重心Ｘとの間の距離
Ｌ2：回転中心Ｏと圧力Ｐ2作用位置との間の距離
Ｌ1：回転中心Ｏと圧力Ｐ1作用位置との間の距離
Ｐ1：フェアリング部材下面（板５ｂ）に作用する圧力
Ｐ2：フェアリング部材上面（板５ａ）に作用する圧力
Ｗ：フェアリング部材５の自重
【００３１】
吹き上げ気流Ｂの場合は、フェアリング部材５上面に作用する圧力Ｐ2よりもフェアリング部材５下面 に作用する圧力Ｐ1が大きくなるので、上記式１においてＭ＜０、即ち、Ｌ3＋Ｐ2×Ｌ2＜Ｐ1×Ｌ1となる場合に、フェアリング部材５は１つの稜角６ａが下向きになるよう（反時計周り）に回転Ｆして、図６に示すように下向きの姿勢となる。この時、姿勢保持手段１３は板５ｃ側を引き上げてフェアリング部材５を横向きの姿勢に保持しているため、吹き上げ気流Ｂが作用すると姿勢保持手段１３は１つの稜角６ａが下向きの姿勢に向き易くなるように回転モーメントＭに寄与する。フェアリング部材５が下向きの姿勢になると、吹き上げ気流Ｂによってフェアリング部材５において剥離が促進される問題は抑制されるので、橋桁１が振動する問題は防止される。上記したようにフェアリング部材５が下向きの姿勢になる時は、フェアリング部材５の下部の稜角６ｃが緩衝部材１４を介して鉛直部４に当接するようになるので、フェアリング部材５が衝突によって損傷するような問題は防止される。
【００３２】
又、フェアリング部材５に図７のように吹き下げ気流Ｃが作用した際には、フェアリング部材５は１つの稜角６ａが上向きになるよう（時計周り）に自動的に回転し、これにより、吹き下げ気流Ｃによってフェアリング部材５において剥離が促進される問題は抑制されるので、橋桁１が振動する問題は防止される。この時、姿勢保持手段１３は１つの稜角６ａが上向きになる回転に対しては抵抗するように作用する。上記したようにフェアリング部材５が上向きの姿勢になる時は、フェアリング部材５の上部の稜角６ｂが緩衝部材１４を介して鉛直部４に当接するようになるので、フェアリング部材５が衝突によって損傷するような問題は防止される。
【００３３】
又、前記したようにフェアリング部材５が三角形の筒形に形成されていると、フェアリング部材５内に気流か巻き込まれる問題を防止することができる。
【００３４】
更に、前記フェアリング部材５の上部の稜角６ｂと鉛直部４の上端との間には、蛇腹ゴム等によるカバー部材１５を設置しているので、フェアリング部材５と鉛直部４との間の間隔Ｓに雨水等が侵入するのを防止することができ、よって前記姿勢保持手段１３や緩衝部材１４等の健全性を保持することができる。
【００３５】
なお、本発明は鉛直部を有する種々の橋桁に適用できること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明のフェアリング耐風構造を適用した橋桁の一例を示す斜視図である。
【図２】図１の切断正面図である。
【図３】フェアリング耐風構造の切断正面図である。
【図４】図３とは異なる形態の切断正面図である。
【図５】気流によってフェアリング部材の向きが自動的に変わる作用を説明するための作用説明図である。
【図６】フェアリング部材が吹き上げ気流を受けた状態を示す切断正面図である。
【図７】フェアリング部材が吹き下げ気流を受けた状態を示す切断正面図である。
【図８】従来の固定フェアリングを示す切断正面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  橋桁
４  鉛直部（高欄） 
５  フェアリング部材
５ａ，５ｂ  板
６ａ        １つの稜角
８  枢支手段
１３  姿勢保持手段
１４  緩衝部材
【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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