(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部に対して両側方に向けて張り出す張り出し部を備えた構造物に設置する制振ダンパーであって、
前記支持部を挟んで前記張り出し部に配置される一対以上の容器と、これらの容器どうしを連結する連結管と、これら容器および連結管内に満たされた液体とを備え、
前記連結管が、定められた長さを有した管体と、この管体どうしを連結する連結部材とから構成され、前記連結部材には開閉自在なバルブが備えられ、
前記連結部材の内部には、前記連結管の内部を流れる液体の運動を制限するためのダンパー部材と、液体の運動を制御するための反転駆動可能なポンプが装着されていることを特徴とする制振ダンパー。
【請求項２】
請求項１記載の制振ダンパーであって、前記構造物の振動を検知し、前記一対以上の容器の間で、これらの容器に満たされた前記液体の量の配分を制御する液体量制御装置が設けられていることを特徴とする制振ダンパー。
【請求項３】
請求項１または２記載の制振ダンパーであって、前記連結管が延長可能とされていることを特徴とする制振ダンパー。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば斜張橋等、支持部に対して両側方に向けて張り出す張り出し部を備え、施工の進捗に伴って両側方に張り出し部を漸次延長していく構造物を構築する際等に用いて好適な制振ダンパーに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図７に示すように、近年、例えばプレストレストコンクリート造の斜張橋１を構築するに際しては、主塔２を先行構築した後、この主塔２からその両側に向けて、主桁３を漸次延長していく工法が用いられている。なお、図において、符号５は、主桁３の延長構築に用いる移動式型枠支保工である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したような従来の技術には、以下のような問題が存在する。
すなわち、斜張橋１の施工中においては、主塔２に対して主桁３が張り出した状態となるが、中央径間が例えば５００ｍを越えるような斜張橋１においては、主桁３の張り出し長が２５０ｍ近くに達し、施工中における斜張橋１の構造系の固有周期は、１０秒近くになる。このような状況での斜張橋１の振動は、橋脚柱頭部Ｐ（主塔２と主桁３の仮固定点）を支点とする回転運動であり、卓越振動モードは、「やじろべえ」のような振動形態となる。そして、このような斜張橋１における風応答（ガスト応答）は、平均風速３０ｍ／ｓ程度の風で、主桁３の先端部において３０〜４０ｃｍの変位となる。
【０００４】
したがって、施工中においては、張り出している主桁３の固定点となる橋脚柱頭部Ｐにおいては、風によって施工時の許容引張応力を越えて作用することも考えられ、施工時の安全性を確保するために、橋脚柱頭部Ｐの強度アップを図る必要も生じ、コストアップにつながるという問題もある。
また、わずかな風であっても、主桁３の張り出し先端部に位置する移動式型枠支保工５においては、作業効率や作業精度の低下を招くという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するため、施工時の風揺れに対して、従来よりいくつかの対策工法やダンパー等も検討されているが、抑えるべき応答の周期が長いため、効果的な制振力を得ることが難しく、しかも施工の進捗に伴って主桁３が張り出してその固有周期も漸次長くなるという事情もあり、有効な振動低減対策が提供されているとは言えないのが実状である。
【０００６】
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、斜張橋等の施工時において、構造物の風応答を有効に低減し、コストの削減と作業効率の改善を可能とする制振ダンパーを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明は、支持部に対して両側方に向けて張り出す張り出し部を備えた構造物に設置する制振ダンパーであって、前記支持部を挟んで前記張り出し部に配置される一対以上の容器と、これらの容器どうしを連結する連結管と、これら容器および連結管内に満たされた液体とを備え、前記連結管が、定められた長さを有した管体と、この管体どうしを連結する連結部材とから構成され、前記連結部材には開閉自在なバルブが備えられ、前記連結部材の内部には、前記連結管の内部を流れる液体の運動を制限するためのダンパー部材と、液体の運動を制御するための反転駆動可能なポンプが装着されていることを特徴としている。
【０００８】
これにより、風等によって構造物が振動すると、一対以上の容器とその間の連結管において液体が位相差を持って運動し、構造物に振動を抑制するモーメントが付与される。
また、既に設置されている連結部材のバルブを閉じた状態で、ここに新たに管体を追加することにより、連結管を容易に延長することができる。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の制振ダンパーであって、前記構造物の振動を検知し、前記一対以上の容器の間で、これらの容器に満たされた前記液体の量の配分を制御する液体量制御装置が設けられていることを特徴としている。
【００１０】
これにより、風等によって構造物が振動すると、一対以上の容器に満たされた液体量の配分が、連結管を介して液体量制御装置により能動的に制御され、構造物の振動を抑制する制振モーメントが付与される。
【００１１】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載の制振ダンパーであって、前記連結管が延長可能とされていることを特徴としている。
【００１２】
これにより、連結管を延長することにより、一対以上の容器に配分される液体量の差が同じ場合でも、連結管が短い場合と比較して、より大きな制振モーメントが得られる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る制振ダンパーの実施の形態の一例を、図を参照して説明する。
【００１６】
図１（ａ）に示すように、制振ダンパーＡの制振ダンパー本体１０は、両端部に配置される一対以上、ここでは例えば二個一対の容器１１、１１と、これら容器１１、１１どうしを連結する連結管１２と、これら容器１１、１１および連結管１２からなる系に満たされる例えば水等の液体１３とから概略構成されている。
【００１７】
このような構成を有する制振ダンパー本体１０は、容器１１、１１に満たされた液体１３の量の配分が、制振ダンパーＡの液体量制御装置１４により制御されるようになっている。
液体量制御装置１４は、容器１１、１１の下部に連設されたポンプ１４ａ、１４ａと、ポンプ１４ａ、１４ａを駆動するポンプ駆動装置１４ｂ、１４ｂと、ポンプ１４ａ、１４ａと連結管１２を隔てる開閉自在な吸入口バルブ１４ｃ、１４ｃと、容器１１、１１と連結管１２との間に設けられた開閉自在の排出口バルブ１４ｄ、１４ｄと、容器１１、１１内の液体１３の量を検知する液体量検知機１４ｅ、１４ｅと、構造物の振動を検知するセンサー１４ｆ、１４ｆと、制御装置１４ｇとから概略構成されている。
【００１８】
連結管１２は、両端部の容器１１、１１の下部で吸引口バルブ１４ｃ、１４ｃと排出口バルブ１４ｄ、１４ｄに連結されており、これらを介して、容器１１、１１および連結管１２の内部が互いに連通している。 この連結管１２は、所定長を有した管体１５を複数本連結することによって構成されており、管体１５をさらに連結することで延長される。
【００１９】
管体１５、１５どうしの連結部には、連結部材１６が配設されており、各管体１５は、この連結部材１６にボルト等によって着脱自在に連結されるようになっている。
連結部材１６には、開閉自在なバルブ１６ａが備えられており、バルブ１６ａを閉じることにより、管体１５内の液体１３を封入できるようになっている。さらに、連結部材１６の上面には、液体１３を注入するための注入口１６ｂが形成されている。
さらに、この連結部材１６の内部には、連結管１２の内部を流れる液体１３の運動を制限するためのオリフィス等のダンパー部材や、運動をさらに能動的に制御するための反転駆動の可能なポンプ等が装着可能となっている。 オリフィス（図示なし）は、これに形成された連結管１２の内径よりも微小な所定寸法の穴を通して液体１３が行き来することにより、連結管１２内での液体１３の運動を制限するものである。 反転駆動の可能なポンプ（図示なし）は、連結管内１２での液体１３の流速をさらに能動的に加速あるいは減速するために用いられるものである。
【００２０】
図２（ａ）に示すように、このような構成の制振ダンパーＡは、施工中の斜張橋（構造物）１の主桁（張り出し部）３上面に設置される。このとき、両端部の容器１１、１１は、施工中の斜張橋１の振動の支点位置となる橋脚柱頭部（支持部）Ｐを挟んで対称となる位置に設置される。
【００２１】
このような制振ダンパーＡは、ビルの頂部等に設置された容器内に水を入れた構成の、スロッシングダンパー等と称されるパッシブ型の制振ダンパーに、容器１１、１１内の液体の量および運動を能動的に制御する機構を付加したものであり、斜張橋１上に設置した状態において、この制振ダンパー本体１０の固有周期が、施工中の斜張橋１の固有周期と同調し、かつ最適な制振モーメントを発揮できるよう、振動の位相が制御される。
【００２２】
このような能動的な振動の制御は、液体量制御装置１４によって行われる。 すなわち、構造物の振動がセンサー１４ｆ、１４ｆによって検知されると、その情報は、制御装置１４ｇに送られ、次いで制御装置１４ｇは、液体量検知機１４ｅ、１４ｅで検知される容器１１、１１内の液体量の情報をもとに、予め設定された制御規則に基づき、最適の制振効果が得られる液体量の配分を実現する。 液体量の配分を制御するために、制御装置１４ｇは、ポンプ駆動装置１４ｂ、１４ｂに信号を送り、ポンプ１４ａ、１４ａを駆動し、吸入口バルブ１４ｃ、１４ｃおよび排出口バルブ１４ｄ、１４ｄの開閉を行う。 例えば、容器１１内の液体量を増したい場合には、吸入口バルブ１４ｃが開放され、ポンプ１４ａが連結管１２より液体を容器内１１に吸引する。 また、容器１１内の液体量を減らしたい場合には、吸入口バルブ１４ｃは、閉鎖され、排出口バルブ１４ｄが開放される。
【００２３】
このように、風等により施工中の斜張橋１が橋脚柱頭部Ｐを支点として振動する（図中矢印イ、ロ、ハ）と、制振ダンパー本体１０の液体１３が、液体量制御装置１４によって能動的に制御され、斜張橋１の振動と同調して所定の位相差をもって振動（図中矢印ニ、ホ、ヘ）し、これによって斜張橋１の振動を打ち消す。 風等により外部から斜張橋１に与えられたエネルギーは、液体１３が、容器１１、１１、連結管１２および連結部材１６に備えたオリフィス等のダンパー部材（図示なし）との間で起こす摩擦や、液体１３の粘性によって生じた液体１３の乱流等により漸次熱エネルギーに変換されて消散される。 このようにして、施工中の斜張橋１の振動が制振ダンパーＡによって抑制されるようになっている。
【００２４】
図２（ｂ）に示すように、施工の進捗に伴って斜張橋１の主桁３が主塔２から離間する方向に延長し、これに伴って、連結管１２を延長する。 このように、主桁３の延長に伴って制振ダンパーＡの連結管１２が長くなると、橋脚柱頭部Ｐからの腕の長さが長くなるため、制振力として構造系に作用する液体１３の運動に伴うモーメントも増加する。
これには、図１（ｂ）に示したように、連結部材１６においてバルブ１６ａを一旦閉じ、一方の側の管体１５を連結部材１６から取り外した後、ここに新たな管体１５と連結部材１６とを割り込ませ、これらを既設の管体１５および連結部材１６に連結する。しかる後に各連結部材１６のバルブ１６ａを開くとともに、液体１３が容器１１、１１内において所定のレベルとなるよう、液体１３を追加補充する。
【００２５】
上述した制振ダンパーＡでは、風等によって施工中の斜張橋１が振動すると、二個一対の容器１１、１１とその間の連結管１２において液体１３が運動し、さらにその運動が漸次減衰されることによって、斜張橋１の振動が抑制される。
したがって、風等により与えられた振動によって斜張橋１の橋脚柱頭部Ｐに許容応力を越える応力が作用するのを防ぎ、施工時の安全性を一層高めることができる。しかもこのために特に斜張橋１自体の強度アップを図る必要もないので、コスト上昇を招くこともない。
また、施工中の斜張橋１の振動を抑えることにより、主桁３の張り出し先端部に設置した作業用の移動式型枠支保工５においての揺れを抑えることができ、作業効率や作業精度が低下するのを防止することができる。
【００２６】
また、施工の進捗に伴って主桁３が延長するにしたがって、制振ダンパーＡの連結管１２を伸ばす構成としたので、橋脚柱頭部Ｐからの腕の長さが長くなり、制振力として構造系に作用する液体１３の運動に伴うモーメントも増加し、効率良く振動を抑えることができる。したがって、施工中において、斜張橋１の振動を常に有効に低減することができる。
【００２７】
また、連結管１２を伸ばすときには、既に設置されている連結部材１６のバルブを閉じた状態で、ここに新たに管体１５を追加すればよく、連結管１２の延長作業を容易に行うことができる。
【００２８】
また、上記実施の形態において、上記制振ダンパーＡを適用する構造物については、側方に張り出す部分が存在するのであれば、斜張橋１に限らず、他の構造物にも同様に適用可能である。
【００２９】
また、上記実施の形態では、施工の進捗に伴って主桁３の張り出し寸法が漸次延長していく構成となっているが、張り出し寸法が延長しない構造物にも当然のことながら制振ダンパーＡを適用することができる。
【００３０】
また、上記実施の形態では、主桁が橋軸方向に縦断勾配を持っている場合にも適用が可能である。 通常、橋軸方向に縦断勾配が存在する時は、一の容器１１が他の容器１１に対し高低差を有するので、これら容器１１、１１内の液体１３の液面が等しくなると、配分される液体量に差が生じ、一方向へのモーメントが生じてしまう。 しかしながら、あらかじめ容器１１、１１内の液体量を等量にして全てのバルブを閉鎖すれば、配分量を等しく保つことができる。
【００３１】
なお、上記実施の形態では、容器１１、１１内の液体の吸入排出のために、一つの容器に対し一つのポンプと二つの開閉バルブを用いたが、図３に示すように、一つの容器に対し、反転駆動の可能な一つのポンプ１４ａ'と一つの開閉バルブ１４ｃ'を用いるものであってもよい。
【００３２】
なお、容器１１、１１内の液体の吸入排出のために、図４に示すように、容器１１に圧力制御装置１４ｈを設け、容器１１内の液体１３の液面１３ａ上部に存在する気体を加圧もしくは減圧する方法を用いてもよい。 もちろん、気体の圧力の加減でなく、ピストン様のもので液面１３ａを押引する方法も可能である。
つまりは、容器１１内の液体１３への圧力を制御するのであれば、どのような方法を用いてもよい。
【００３３】
なお、上記実施の形態では、制振ダンパーＡに二個一対の容器１１、１１を備える構成としたが、二対以上の容器を備える構成とすることも可能である。例えば、図５に示すように、二対の容器１１Ａ、１１Ａおよび１１Ｂ、１１Ｂを備える場合には、これら対となる容器１１Ａ、１１Ａ、容器１１Ｂ、１１Ｂをそれぞれ支点Ｏから等距離に配置し、これらを連結管１２’で連結し、一つの系として構成する。この場合、容器１１Ａ、１１Ｂの支点Ｏからの距離Ｒ１、Ｒ２およびこれら容器内への液体量の配分を適宜調節することにより、所定の制振モーメントを得ることが可能である。もちろん、二対に限らず、三対以上の容器１１を備える構成とすることも可能である。
【００３４】
なお、上記実施の形態では、連結管１２を主桁３上に配置する構成としたが、これを図６（ａ）および図６（ｂ）に示すような構成とすることも可能である。すなわち、通常主桁３は、断面視箱状であることが多く、このような主桁３においては、連結管１２”を主桁３の断面内部の空間に配置することができる。このような構成により、施工中、主桁３上のスペースをより有効に活用できる。さらに、この場合、工事完了後、連結管１２”を斜張橋１の雨水排水用の配管の一部等として転用することも可能である。
【００３５】
この他、図６（ｂ）にも示したように、上記構成の制振ダンパーＡを複数組並べて配置することも可能である。もちろん、他の構成の制振ダンパーＡについても複数組を主桁３に備える構成としても良い。
要は、容器１１が斜張橋１の主桁３と一体に運動する構成であれば、制振ダンパーＡを構成する容器１１や連結管１２の数や設置位置等について、何ら問うものではない。
【００３６】
さらには、連結管１２、１２’、１２”を複数系統備える構成とすることも可能であるし、またこの連結管１２、１２’、１２”を可撓性を有したホース等で構成することも可能である。
【００３７】
さらに、制振ダンパーＡで使用する液体１３としては、上記にあげた水に限らず、所要の制振性能を得るために、適宜他のものを採用しても何ら支障はない。
【００３８】
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、いかなる構成を採用しても良く、また上記したような構成を適宜選択的に組み合わせたものとしても良いのは言うまでもない。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る制振ダンパーによれば、風等によって構造物が振動すると、一対以上の容器とその間の連結管において液体が運動し、構造物に振動と逆方向の力が付与され、構造物の振動が抑制される。したがって、風などによって構造物が振動したときにも、例えば橋脚柱頭部等の特定部分に許容応力を越える応力が作用するのを防ぎ、施工時の安全性を一層高めることができ、しかもこのために特に構造物自体の強度アップを図る必要もないので、コスト上昇を招くこともない。
また、施工中の構造物の振動を抑えることにより、張り出し部分先端部での揺れを抑えて、作業効率や作業精度が低下するのを防止することができる。
さらに、既に設置されている連結部材のバルブを閉じた状態で、ここに新たに管体を追加することにより、連結管を容易に延長することができる。これにより連結管の延長作業を容易に行うことができる。
【００４０】
請求項２に係る制振ダンパーによれば、液体量制御装置によって連結管内における液体の運動が制御され、これにより制振モーメントが発揮されて構造物の振動抑制効果を一層高めることができる。
【００４１】
請求項３に係る制振ダンパーによれば、連結管を延長することにより、施工の進捗に伴って張り出し部の張り出し寸法が延長されても、構造物の振動を常に有効に低減できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る制振ダンパーの一例を示す構成図である。
【図２】  前記制振ダンパーを設置した斜張橋を示す立面図である。
【図３】  前記制振ダンパーに用いられる液体量制御装置の他の一例を示す図である。
【図４】  前記制振ダンパーに用いられる液体量制御装置のさらに他の一例を示す図である。
【図５】  本発明に係る制振ダンパーの他の一例を示す構成図である。
【図６】  本発明に係る制振ダンパーのさらに他の一例を示す構成図である。
【図７】  従来技術を適用して斜張橋を構築している状態を示す立面図である。
【符号の説明】
Ａ・・・制振ダンパー
１・・・斜張橋（構造物）
３・・・主桁（張り出し部）
１０・・・制振ダンパー本体
１１・・・容器
１２・・・連結管
１３・・・液体
１４・・・液体量制御装置
１５・・・管体
１６・・・連結部材
Ｐ・・・橋脚柱頭部（支持部）
【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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