JP2006225985A - Bridge having two main girder cross sections - Google Patents

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Manabu Oda
学 小田
Sadato Sugiyama
貞人 杉山
Akihiro Honda
明弘 本田
Takayuki Takeyama
孝行 竹山
Shigetaka Hirai
滋登 平井
Toru Saito
通 斎藤
Nobuhiro Fujimoto
信弘 藤本
Makoto Iwashita
誠 岩下
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bridge having two main girder cross sections equipped with wind resistant stability. <P>SOLUTION: The bridge having two main girder cross sections is equipped with two main girders 5 extended in approximately parallel with the direction of a bridge axis, a floor slab 3 supported by these main girders 5 and the center barrier 7 erected on the central part of the floor slab 3 by extending in the direction of the bridge axis, and in the bridge 1 having two main girder cross sections arranged inward from the side sections of the floor slab 3, each main girder 5 is so characterized that the ratio of a height h of the center barrier 7 to a dimension D adding the height hh of the floor slab 3 to the height H of the main girder 5 is at least 0.23, preferably at least 0.31. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、床版を下方から支持する２本の主桁を備えた２主桁断面を有する橋梁に関する。   The present invention relates to a bridge having a two main girder cross section having two main girders that support a floor slab from below.

近年、橋梁建設では、経済性の向上、耐久性の向上、施工の省力化、工期の短縮等の要請を受け、いわゆる少主桁橋として主桁を２本とした２主桁断面を有する橋梁が用いられている。２主桁断面を有する橋梁は、橋軸方向に延在する２本の主桁と、これら主桁によって支持される床版とを備えた構造となっている。   In recent years, bridge construction has two main girder sections with two main girders as so-called small main girder bridges in response to requests for improved economic efficiency, improved durability, labor saving construction, and shortened construction period. Is used. The bridge having a two main girder cross section has a structure including two main girders extending in the bridge axis direction and a floor slab supported by these main girders.

非特許文献１では、２主桁断面を有する橋梁の耐風性能について検討されている。同文献では、斜張橋に用いる場合、ケーブル定着構造の設計的・構造的な合理性を考慮して、２本の主桁を床版の両側部に沿って設置した２主桁断面について検討されている。   Non-Patent Document 1 discusses wind resistance performance of a bridge having two main girder cross sections. In this document, considering the design and structural rationality of the cable anchoring structure when using it for a cable-stayed bridge, a cross section of two main girders in which two main girders are installed along both sides of the floor slab is examined. Has been.

「長大斜張橋端２主桁断面の異なる振動モード間の空力振動干渉および動的耐風性向上に関する研究」，第１７回 風工学シンポジウム（２００２），Fig.1（e）及びFig.5（b）"Study on aerodynamic vibration interference and dynamic wind resistance improvement between vibration modes with different main girder sections at the long cable stayed bridge end", 17th Wind Engineering Symposium (2002), Fig.1 (e) and Fig.5 ( b)

非特許文献１では、床版の中央部に、橋軸方向に沿ってセンターバリア（中央壁体）を立設することにより、耐風安定性が向上することが報告されている。また、センターバリアの構成とは無関係に、一般的に、主桁を内側に配置することにより耐風安定性が向上することも示されている。したがって、主桁が床版の両側部よりも内側に設けられた橋梁に対してセンターバリアを適用すれば、さらに耐風安定性が向上することが予想される。
しかし、本発明者等が鋭意検討したところ、主桁が床版の両側部から内側に設けられた橋梁に対してセンターバリアを適用したとしても、必ずしも耐風安定性が向上しないことが見出された。これは、主桁の位置を床版の両側部から内側に変更することにより、風況が変化したことに起因するものと考えられる。 Non-Patent Document 1 reports that wind resistance stability is improved by standing a center barrier (central wall) along the bridge axis direction at the center of the floor slab. It is also shown that wind resistance stability is generally improved by placing the main beam inside, regardless of the configuration of the center barrier. Therefore, if the center barrier is applied to the bridge in which the main girder is provided on the inner side of the both side portions of the floor slab, it is expected that the wind resistance stability is further improved.
However, as a result of intensive studies by the present inventors, it has been found that even if the center girder is applied to the bridge provided inside from the both sides of the floor slab, the wind resistance stability is not necessarily improved. It was. This is thought to be due to the fact that the wind conditions changed by changing the position of the main girder from the two sides of the floor slab to the inside.

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、耐風安定性を備えた２主桁断面を有する橋梁を提供することを目的とする。   This invention is made | formed in view of such a situation, Comprising: It aims at providing the bridge which has a 2 main girder cross section provided with wind-resistant stability.

上記課題を解決するために、本発明の橋梁は以下の手段を採用する。
すなわち、本発明にかかる橋梁は、橋軸方向に略平行に延在する２本の主桁と、これら主桁によって支持される床版と、前記橋軸方向に延在して前記床版上の中央に立設された中央壁体とを備え、前記各主桁は、前記床版の側部よりも内側に配置された２主桁断面を有する橋梁において、前記主桁の高さに前記床版の高さを加えた寸法に対する前記中央壁体の高さの比が、０．２３以上、より好ましくは０．３１以上とされていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the bridge of the present invention employs the following means.
That is, the bridge according to the present invention includes two main girders extending substantially parallel to the bridge axis direction, a floor slab supported by these main girders, and extending in the bridge axis direction on the floor slab. A center wall body erected at the center of the bridge, wherein each main girder is a bridge having a two main girder cross section disposed inside a side portion of the floor slab, and the height of the main girder is The ratio of the height of the central wall body to the dimension including the height of the floor slab is 0.23 or more, more preferably 0.31 or more.

発明者等の検討により、中央壁体の高さが一定値以下の場合にはねじれフラッターの発現風速が低下されず、中央壁体の効果が発揮されないことを見出した。
つまり、各主桁が床版の側部よりも内側に配置された２主桁断面を有する橋梁については、主桁の高さに床版の高さを加えた寸法に対する中央壁体の高さの比を０．２３以上、より好ましくは０．３１以上とすることにより、ねじれフラッターの発現風速を抑え、耐風安定性を向上させることができる。 As a result of investigations by the inventors, it has been found that when the height of the central wall is below a certain value, the wind speed of the twisted flutter is not reduced and the effect of the central wall is not exhibited.
In other words, for bridges with two main girder sections where each main girder is located inside the side of the floor slab, the height of the central wall relative to the size of the main girder plus the floor slab height By setting the ratio to 0.23 or more, and more preferably 0.31 or more, it is possible to suppress the expression wind speed of the twist flutter and improve the wind resistance stability.

さらに、本発明の２主桁断面を有する橋梁は、前記主桁と前記床版との間に、部分的に空間が形成されたスリットが設けられていることを特徴とする。
主桁と床版との間にスリットを形成することにより、耐風安定性をさらに向上させることができる。 Further, the bridge having a cross section of two main girder according to the present invention is characterized in that a slit in which a space is partially formed is provided between the main girder and the floor slab.
Wind resistance stability can be further improved by forming a slit between the main beam and the floor slab.

主桁の高さに床版の高さを加えた寸法に対する中央壁体の高さの比を０．２３以上、より好ましくは０．３１以上として、有効な中央壁体の高さを見出した。これにより、ねじれフラッターの発現風速を抑え、耐風安定性を向上させることができる。   The effective height of the central wall was found by setting the ratio of the height of the central wall to the dimension of the main girder plus the height of the floor slab at 0.23 or more, more preferably 0.31 or more. . Thereby, the expression wind speed of a twist flutter can be suppressed and wind-resistant stability can be improved.

以下に、本発明にかかる実施形態について、図１〜５を参照して説明する。
図１には、本実施形態にかかる２主桁断面を有する橋梁１の横断面が示されている。
橋梁１は、床版３と、床版３の下方に設けられた２本の主桁５とを主として備えている。
床版３は、橋軸方向に延在し、幅はＢ、高さはｈｈとされている。床版３は、主桁５によって下方から支持されている。
床版３の上面の中央部には、橋軸方向に延在するセンターバリア（中央壁体）７が設けられている。センターバリア７の高さはｈとされている。センターバリア７は、金網等の充実率を低くしたものでも良いが、コンクリート壁等の充実率１００％としたものが好ましい。
各主桁５は、橋軸方向に延在し、高さはＨとされている。各主桁５は、床版３の側部３ａよりも内側にオフセット幅Ｓだけ離れて配置されている。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 shows a cross section of a bridge 1 having a two main girder cross section according to the present embodiment.
The bridge 1 mainly includes a floor slab 3 and two main girders 5 provided below the floor slab 3.
The floor slab 3 extends in the bridge axis direction, has a width B, and a height hh. The floor slab 3 is supported from below by the main beam 5.
A center barrier (central wall body) 7 extending in the bridge axis direction is provided at the center of the upper surface of the floor slab 3. The height of the center barrier 7 is h. The center barrier 7 may have a low filling rate such as a wire mesh, but preferably has a filling rate of 100% such as a concrete wall.
Each main girder 5 extends in the bridge axis direction and has a height of H. Each main girder 5 is arranged at an inner side of the side portion 3a of the floor slab 3 by an offset width S.

図２及び図３には、上記構成の２主桁断面を有する橋梁の模型を用いた風洞試験結果が示されている。
風洞試験では、以下の実寸法とされた２主桁断面を有する橋梁を対象とした。また、模型は、橋梁の実寸法に対して８０分の１とした。
床版３の幅Ｂは９０００ｍｍ、床版３の高さｈｈは８５０ｍｍ、主桁５の高さＨは３０００ｍｍ、主桁５の幅ＢＢは８００ｍｍ、床版３の側部３ａからのオフセット幅Ｓは１６００ｍｍとした。センターバリア７の高さｈについては、試験ごとに変化させた。具体的には、センターバリア７の高さｈを、それぞれ、１０００ｍｍ、１２００ｍｍ、１５００ｍｍ、１７００ｍｍ、及び２０００ｍｍとした。 2 and 3 show the results of a wind tunnel test using a bridge model having the two main girder cross section having the above-described configuration.
In the wind tunnel test, bridges with the following two main girder cross sections were measured. The model was set to 1/80 of the actual size of the bridge.
The width B of the floor slab 3 is 9000 mm, the height hh of the floor slab 3 is 850 mm, the height H of the main girder 5 is 3000 mm, the width BB of the main girder 5 is 800 mm, and the offset width S from the side 3a of the floor slab 3 Was 1600 mm. The height h of the center barrier 7 was changed for each test. Specifically, the height h of the center barrier 7 was 1000 mm, 1200 mm, 1500 mm, 1700 mm, and 2000 mm, respectively.

図２及び図３には、最も左側の列から順に、試験番号、断面形状、備考、各迎角における風洞試験結果が示されている。
風向は、図において左方から右方へと流れるものとし、迎角０°が水平方向、迎角−３°が水平方向に対して下方に３°の角度を有して向かう方向、迎角３°が水平方向に対して上方に３°の角度を有して向かう方向を意味する。
各試験結果のグラフにおいて、横軸は無次元風速、縦軸は最大片振幅を示す。無次元風速は、風速Ｕを橋梁の固有振動数ｆ及び床版の幅Ｂで除する（Ｕ／ｆＢ）ことによって無次元化した。
備考には「充実遮風壁」と記載されており、これは、充実率１００％の風を透過しない壁体を意味する。 2 and 3 show the test number, cross-sectional shape, remarks, and wind tunnel test results at each angle of attack in order from the leftmost column.
The wind direction is assumed to flow from the left to the right in the figure, with an angle of attack of 0 ° in the horizontal direction and an angle of attack of -3 ° toward the horizontal direction with an angle of 3 ° downward, the angle of attack. 3 ° means a direction toward the upper side with an angle of 3 ° upward with respect to the horizontal direction.
In the graph of each test result, the horizontal axis represents the dimensionless wind speed, and the vertical axis represents the maximum piece amplitude. The dimensionless wind speed was made dimensionless by dividing the wind speed U by the natural frequency f of the bridge and the width B of the floor slab (U / fB).
In the remarks, it is described as “solid windshield wall”, which means a wall body that does not transmit wind with a solidity rate of 100%.

図２及び図３の最上段には、比較例として、センターバリアが設けられていない基本断面が示されている。これらの図からわかるように、基本断面では、いずれの迎角においても５．５程度の無次元風速でねじれフラッターが生じている。   2 and 3 shows a basic cross section without a center barrier as a comparative example. As can be seen from these figures, in the basic cross section, twist flutter occurs at a dimensionless wind speed of about 5.5 at any angle of attack.

試験番号１では、センターバリア高さｈが１０００ｍｍとなっており、床版３の高さｈｈに主桁５の高さＨを加えた桁高寸法Ｄ（図１参照）に対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄは、０．３１とされている。
この試験では、迎角０°において、６程度の無次元風速でねじれフラッターが生じている。また、基本断面では３程度の無次元風速で発生していた渦励振が消えている。なお、迎角−３°及び３°においては試験を行っていない。 In the test number 1, the center barrier height h is 1000 mm, and the center barrier height h with respect to the beam height dimension D (see FIG. 1) obtained by adding the height H of the main beam 5 to the height hh of the floor slab 3. The ratio h / D is 0.31.
In this test, twist flutter occurs at a dimensionless wind speed of about 6 at an angle of attack of 0 °. Further, the vortex excitation generated at a dimensionless wind speed of about 3 disappears in the basic cross section. Note that the test was not performed at angles of attack of −3 ° and 3 °.

試験番号２すなわちセンターバリア高さｈが１２００ｍｍとなっており、桁高寸法Ｄに対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄは、０．３１２とされている。
この試験では、ねじれフラッターが発生する無次元風速が試験番号１に比べて若干大きくなっている。迎角−３°の場合には、５程度の無次元風速でねじれフラッターが発生していた基本断面に比べて大きく改善されており、８程度の無次元風速でねじれフラッターがわずかに確認される程度である。迎角３°の場合には、５よりも小さい無次元風速域ではほとんど振動が見られず、基本断面に対して耐風性が向上していることが分かる。 Test number 2, that is, the center barrier height h is 1200 mm, and h / D, which is the ratio of the center barrier height h to the digit height dimension D, is 0.312.
In this test, the dimensionless wind speed at which torsional flutter occurs is slightly larger than that of test number 1. In the case of an angle of attack of −3 °, the twisted flutter is greatly improved compared to the basic cross section in which the twist flutter is generated at a dimensionless wind speed of about 5, and the twist flutter is slightly confirmed at a dimensionless wind speed of about 8. Degree. In the case of an angle of attack of 3 °, it can be seen that almost no vibration is observed in a dimensionless wind speed region smaller than 5, and wind resistance is improved with respect to the basic cross section.

試験番号３すなわちセンターバリア高さｈが１５００ｍｍとなっており、桁高寸法Ｄに対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄは、０．３９０とされている。
この試験では、仰角０°において、８程度の無次元風速まで振動は検出されなかった。迎角−３°の場合も同様に、無次元風速が８を超えても振動は検出されなかった。迎角３°の場合にのみねじれフラッターが６程度の無次元風速において発生している。しかし、基本断面に比べれば、６程度の無次元風速までほとんど振動が発生しておらず、耐風安定性が向上していることが分かる。 Test number 3, that is, the center barrier height h is 1500 mm, and h / D, which is the ratio of the center barrier height h to the digit height dimension D, is 0.390.
In this test, no vibration was detected up to a dimensionless wind speed of about 8 at an elevation angle of 0 °. Similarly, when the angle of attack was −3 °, no vibration was detected even when the dimensionless wind speed exceeded 8. Only when the angle of attack is 3 °, twist flutter occurs at a dimensionless wind speed of about 6. However, compared with the basic cross section, it can be seen that almost no vibration is generated up to a dimensionless wind speed of about 6, and the wind resistance stability is improved.

試験番号４すなわちセンターバリア高さｈが１７００ｍｍとなっており、桁高寸法Ｄに対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄは、０．４４２とされている。
この試験では、迎角０°及び−３°において振動の発生は検出されなかった。迎角３°の場合にのみねじれフラッターが６程度の無次元風速を超えて発生しているが、センターバリア高さｈが１５００とされた試験番号３に比べれば、無次元風速が６を超えても８までは緩やかな振動発生となっている。 Test number 4, that is, the center barrier height h is 1700 mm, and h / D, which is the ratio of the center barrier height h to the digit height D, is 0.442.
In this test, no vibration was detected at angles of attack of 0 ° and -3 °. Only when the angle of attack is 3 °, the twist flutter exceeds the dimensionless wind speed of about 6, but the dimensionless wind speed exceeds 6 compared with the test number 3 where the center barrier height h is 1500. Even up to 8, there is moderate vibration.

試験番号５すなわちセンターバリア高さｈが２０００ｍｍとなっており、桁高寸法Ｄに対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄは、０．５１９とされている。
この試験では、迎角０°及び３°においてもねじれフラッターは検出されなかった。なお、迎角−３°では試験を行っていない。 Test number 5, that is, the center barrier height h is 2000 mm, and h / D, which is the ratio of the center barrier height h to the digit height dimension D, is 0.519.
In this test, no twist flutter was detected even at angles of attack of 0 ° and 3 °. Note that the test was not performed at an angle of attack of −3 °.

図４には、図２及び図３に示された各試験について、ねじれフラッター発生風速を迎角に対してまとめたものである。同図から、センターバリアの高さｈを大きくするほど、耐風安定性が向上していることが分かる。   FIG. 4 summarizes the torsional flutter generation wind speed with respect to the angle of attack for each test shown in FIGS. 2 and 3. From the figure, it can be seen that the wind-resistant stability is improved as the height h of the center barrier is increased.

図５には、床版３の高さｈｈに主桁５の高さＨを加えた桁高寸法Ｄ（図１参照）に対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄに対して、迎角＋３°におけるねじれフラッターの発現風速（無次元）をプロットしたものである。同図において、無次元風速が４．５で一定とされた横線が示されているが、これは基本断面の迎角＋３°におけるねじれフラッター発現風速を示す。
各試験の値を直線近似すると、同図に示したようになる。このように、ねじれフラッターの発現風速は、ｈ／Ｄに対して直線で良く近似できることがわかる。同図からわかるように、ｈ／Ｄが０．２３を下回ると、基本断面よりもねじれフラッターの発現風速が下回ることが予想される。つまり、センターバリア高さｈが低い場合には、耐風安定性が向上するどころか、低下するのである。
したがって、本実施形態のように、床版３の側部から内側に入った位置に主桁を設けた２主桁断面を有する橋梁の場合には、単にセンターバリアを設けるだけでは耐風安定性の向上は実現できず、所定高さ以上のセンターバリア高さｈとする必要がある。具体的には、ｈ／Ｄを０．２３以上、より好ましくは０．３１よりも大きくするようにセンターバリア高さｈを決定することが望ましい。 FIG. 5 shows that h / D, which is the ratio of the center barrier height h to the girder height dimension D (see FIG. 1), which is the height hh of the floor slab 3 plus the height H of the main girder 5, is received. It is a plot of the wind speed (dimensionalless) of twisted flutter at an angle of + 3 °. In the figure, a horizontal line in which the dimensionless wind speed is 4.5 and constant is shown. This indicates the torsional flutter expression wind speed at the angle of attack of the basic cross section + 3 °.
When the values of each test are linearly approximated, they are as shown in FIG. Thus, it can be understood that the wind speed of the twist flutter can be approximated by a straight line with respect to h / D. As can be seen from the figure, when h / D is less than 0.23, it is expected that the wind speed of the twisted flutter is lower than the basic cross section. In other words, when the center barrier height h is low, the wind resistance stability is lowered rather than improved.
Therefore, as in this embodiment, in the case of a bridge having a two main girder cross section in which the main girder is provided at the position inside from the side portion of the floor slab 3, simply providing the center barrier provides wind resistance stability. The improvement cannot be realized, and the center barrier height h must be a predetermined height or higher. Specifically, it is desirable to determine the center barrier height h so that h / D is 0.23 or more, more preferably greater than 0.31.

なお、主桁５と床版３との間に、部分的に空間が形成してスリットを設けることとしてもよい。これにより、耐風安定性をさらに向上させることができる。   A slit may be provided by partially forming a space between the main beam 5 and the floor slab 3. Thereby, wind resistance stability can further be improved.

本発明の２主桁断面を有する橋梁を示した横断面図である。It is the cross-sectional view which showed the bridge | bridging which has the 2 main girder cross section of this invention. 図１の橋梁の模型を用いた風洞試験結果を示した図である。It is the figure which showed the wind tunnel test result using the bridge model of FIG. 図１の橋梁の模型を用いた風洞試験結果を示した図である。It is the figure which showed the wind tunnel test result using the bridge model of FIG. 各風洞試験結果について、ねじれフラッターの発現風速（無次元）を、迎各に対してプロットした図である。It is the figure which plotted the expression wind speed (dimensionless) of the twist flutter about each wind tunnel test result with respect to each reception. 迎各０°におけるねじれフラッター発現風速（無次元）を、床版高さｈｈに主桁５高さＨを加えた寸法Ｄに対するセンターバリア高さｈの比であるｈ／Ｄに対してプロットした図である。The twisting flutter expression wind speed (dimensionalless) at each angle of 0 ° was plotted against h / D which is the ratio of the center barrier height h to the dimension D obtained by adding the main girder 5 height H to the floor slab height hh. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

１ 橋梁
３ 床版
５ 主桁
７ センターバリア（中央壁体） 1 Bridge 3 Floor slab 5 Main girder 7 Center barrier (central wall)

Claims (2)

橋軸方向に略平行に延在する２本の主桁と、これら主桁によって支持される床版と、前記橋軸方向に延在して前記床版上の中央に立設された中央壁体とを備え、前記各主桁は、前記床版の側部よりも内側に配置された２主桁断面を有する橋梁において、
前記主桁の高さに前記床版の高さを加えた寸法に対する前記中央壁体の高さの比が、０．２３以上、より好ましくは０．３１以上とされていることを特徴とする２主桁断面を有する橋梁。 Two main girders extending substantially parallel to the bridge axis direction, a floor slab supported by these main girders, and a central wall extending in the bridge axis direction and erected at the center on the floor slab And each main girder is a bridge having a two main girder cross section disposed inside a side portion of the floor slab,
The ratio of the height of the central wall body to the dimension obtained by adding the height of the floor slab to the height of the main girder is 0.23 or more, more preferably 0.31 or more. Bridge with two main girder sections. 前記主桁と前記床版との間には、部分的に空間が形成されたスリットが設けられていることを特徴とする請求項１記載の２主桁断面を有する橋梁。 The bridge having a two-main-girder cross section according to claim 1, wherein a slit in which a space is partially formed is provided between the main girder and the floor slab.
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