JP2680518B2 - Wind-resistant damping structure of cable-stayed bridge - Google Patents
Wind-resistant damping structure of cable-stayed bridgeInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、張り渡されるケーブ
ルあるいはこれと並行にサブケーブルに振動抑制装置を
備えた斜張橋の耐風制振構造に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a wind-resistant vibration control structure for a cable-stayed bridge in which a cable to be stretched or a sub-cable is provided with a vibration suppressing device in parallel with the cable.
【０００２】[0002]
【従来の技術】河川等に架設される橋には、その架設さ
れる場所の自然環境や地形等に適合させるため古くから
種々の形式のものがあり、例えば斜張橋、吊橋、アーチ
橋、ラーメン橋、桁橋などが知られている。このような
橋には地震、風による振動、あるいは交通振動などのい
ずれかの振動が常に作用している。これらの振動のうち
特に風による振動は、たかだか１０ｍ／ｓ程度の風速で
振動を発生するもの（渦励振）や、台風などの４０ｍ／
ｓを超える風速で破壊的な振動を発生するもの（フラッ
ター）などのあることが知られている。又、これらの振
動は人に不快感を与えるだけでなく、橋の疲労破壊や崩
壊を引き起こすことがあり、何らかの振動抑制対策を取
るのが望ましい。2. Description of the Related Art There have been various types of bridges installed in rivers, etc. since ancient times in order to adapt to the natural environment and topography of the installation site. For example, cable-stayed bridges, suspension bridges, arch bridges, Ramen bridge and girder bridge are known. Vibrations such as earthquakes, wind vibrations, and traffic vibrations are constantly acting on such bridges. Of these vibrations, the vibration due to the wind is the one that generates vibration at a wind speed of about 10 m / s (vortex excitation), and 40 m / s such as typhoons.
It is known that there are things (flutter) that generate destructive vibrations at wind speeds exceeding s. Further, these vibrations not only make people uncomfortable, but may cause fatigue failure or collapse of the bridge, and it is desirable to take some vibration suppression measures.
【０００３】風による振動に対する制振対策としては、
構造力学的制振対策と空気力学的制振対策とがあり、構
造上、スペース等の制約を考慮して最大限に制振効果が
得られるようにそのいずれか又は両対策を併用して対策
が施される。一般に構造物に対して構造力学的制振対策
を施す場合は減衰を負荷する方式を採用するのが主流で
あり、例えば同調質量ダンパ（Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ
Ｄａｍｐｅｒ、以下ＴＭＤと略称する。機械工学分野で
は動吸振器と呼ばれている。）や減衰器が使用される。
一方、空気力学的制振対策は、橋桁や塔に振動を発生さ
せる空気力の変動を減少させるような断面形状に設計す
ることによって振動を抑制する方法である。As a vibration control measure against vibration due to wind,
There are structural mechanical damping measures and aerodynamic damping measures, and one or both of them are combined so that the maximum damping effect can be obtained in consideration of structural and space constraints. Is applied. In general, when structural dynamic damping measures are applied to a structure, a method of applying a damping is mainly used, and for example, a tuned mass damper ( Tuned Mass) is used.
Damper , hereinafter abbreviated as TMD. It is called a dynamic vibration absorber in the field of mechanical engineering. ) And attenuators are used.
On the other hand, aerodynamic vibration control measures prevent vibrations on bridge girders and towers.
This is a method of suppressing vibration by designing the cross-sectional shape so as to reduce the fluctuation of the aerodynamic force .
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところで、斜張橋や吊
橋の塔に対しては、上記構造力学的制振対策を施される
ことが多く、このような制振対策を施した橋では橋の完
成時には塔にＴＭＤを、架設中はＴＭＤあるいは減衰器
を取り付けるのが一般的である。主桁の制振対策として
構造力学的制振対策が利用された例は少ない。これは主
桁にＴＭＤを取り付けるようとすると、主桁として用い
られる偏平な箱桁にはスペース上の制約があるため、Ｔ
ＭＤを桁内に収めることが要求され、構造上、外観上の
理由からかかる要求を満足することが困難だからであ
る。By the way, the above-mentioned structural mechanical vibration control measures are often applied to the towers of cable-stayed bridges and suspension bridges. It is common to install a TMD on the tower at the time of completion of, and a TMD or an attenuator during installation. There are few cases where structural mechanical vibration control measures were used as vibration control measures for the main girder. This is because when the TMD is attached to the main girder, the flat box girder used as the main girder has space restrictions.
This is because it is required to fit the MD within the girder, and it is difficult to satisfy such a requirement for structural and appearance reasons.
【０００５】従って、主桁の制振対策としては、空気力
学的制振対策を適用することが多い。しかしながら、こ
の空気力学的制振対策を施すには、風洞実験により断面
の持つ空力特性の確認を行なう必要があり、その結果構
造上の制約を与えることとなり、設計、製作との調整を
行なう必要があるなどの問題点がある。そこで、上述し
た問題点を根本的に解決する手段が所望されているが、
上記従来の一般的な手段以外は現在知られていない。Therefore, as a vibration control measure for the main girder, an aerodynamic vibration control measure is often applied. However, in order to implement this aerodynamic damping measure, it is necessary to confirm the aerodynamic characteristics of the cross section by wind tunnel experiments, which results in structural restrictions, and it is necessary to make adjustments with design and manufacturing. There are problems such as Therefore, a means for fundamentally solving the above-mentioned problems is desired,
Other than the above-mentioned conventional general means, it is not known at present.
【０００６】この発明は、上述した従来の斜張橋に対す
る風による振動を抑制する上での種々の問題点に留意し
て、斜張橋のケーブル又はこれと並列に設けたサブケー
ブルに振動抑制装置を設けた構造力学的制振対策を施
し、コスト的に経済的で構造上の制約を伴わず、景観に
対しても支障がなく、完成後の振動抑制だけでなく、架
設時の制振対策にもなり得る斜張橋の耐風制振構造を提
供することを課題とする。In the present invention, the vibration of the cable of the cable-stayed bridge or the sub-cable provided in parallel with the cable is suppressed by paying attention to various problems in suppressing the vibration due to the wind in the conventional cable-stayed bridge described above. With structural mechanical vibration control measures provided with a device, it is economical in cost, does not impose structural restrictions, does not interfere with the landscape, not only suppresses vibration after completion, but also suppresses vibration during erection. The objective is to provide a wind-resistant vibration control structure for cable-stayed bridges that can be used as a countermeasure.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決する手
段としてこの発明は、路面又は鉄道路等を形成する主桁
を主塔により支持し、主桁の径間を主塔から斜めに張り
渡した複数のケーブルにより吊り下げ、上記複数のケー
ブルの含まれる少なくとも一面内の特定のケーブル又は
これと並行に取り付けたサブケーブルの端部にかつケー
ブル又はサブケーブル線上に振動抑制装置として速度比
例型の減衰器を設けて成る斜張橋の耐風制振構造とした
のである。As a means for solving the above problems, the present invention supports a main girder forming a road surface or an iron road by a main tower, and extends a span of the main girder obliquely from the main tower. suspended by a plurality of cables pass, cases which and the end of the sub-cable attached to the particular cable or this and parallel in at least one surface that contains a plurality of cables
The wind-damping-resistant structure of a cable-stayed bridge is provided by providing a speed-proportional attenuator as a vibration suppression device on the bull or sub-cable line .
【０００８】この場合、前記速度比例型の減衰器として
油圧ダンパを用いるのが好ましい。In this case, as the speed proportional type attenuator,
It is preferable to use a hydraulic damper .
【０００９】又、上記パッシブタイプの耐風制振構造に
対してアクティブタイプのものとして、路面又は鉄道路
等を形成する主桁を主塔により支持し、主桁の径間を主
塔から斜めに張り渡した複数のケーブルにより吊り下
げ、上記複数のケーブルの含まれる少なくとも一面内の
特定のケーブル又はこれと並行に取り付けたサブケーブ
ルの最小本数の端部にかつケーブル又はサブケーブル線
上に振動抑制装置としてケーブル張力を調整するアクチ
ュエータを設け、このアクチュエータがモータと回転部
から成り、振動検出器で検出した信号に応じてモータ回
転力を回転部へ伝達し、回転部に連結されたケーブル又
はサブケーブルの張力を可変とするように構成して成る
斜張橋の耐風制振構造とすることもできる。そして、上
記３つの発明のいずれかにおいて、前記特定のケーブル
又はサブケーブルの本数を１としたものとするのが好ま
しい。Further, as an active type in contrast to the passive type wind-resistant vibration control structure, a main girder forming a road surface or an iron road is supported by a main tower, and the span of the main girder is oblique from the main tower. Suspended by a plurality of stretched cables, at least one end of a specific cable in at least one plane including the plurality of cables or a sub cable attached in parallel with the cable or the sub cable line
An actuator that adjusts the cable tension is provided as a vibration suppression device on the top.This actuator consists of a motor and a rotating part.The motor rotational force is transmitted to the rotating part according to the signal detected by the vibration detector, and is connected to the rotating part. It is also possible to provide a wind-resistant vibration control structure for a cable-stayed bridge in which the tension of the cable or sub-cable is variable. In any of the above three inventions, it is preferable that the number of the specific cables or sub-cables is one.
【００１０】[0010]
【作用】上記の構成としたこの発明による斜張橋の耐風
制振構造は、風等による振動に対して次のように作用し
て橋全体の振動を抑制する。斜張橋に風が作用すると空
気力が発生し、その力によって斜張橋に渦励振やフラッ
ターなどの振動が発生し、主桁を吊り下げている多数の
主ケーブルが伸びたり縮んだりする。この空気圧に起因
する振動は、地震や交通振動に比べると一般に周期性が
強く、図１１に示すように、ケーブルの伸び量や張力の
変化は正弦波状に変化する。The wind-resistant vibration-damping structure for a cable-stayed bridge according to the present invention having the above-described structure acts on the vibration due to wind or the like as follows to suppress the vibration of the entire bridge. When wind acts on the cable-stayed bridge, aerodynamic force is generated, and the force causes vibrations such as vortex excitation and flutter on the cable-stayed bridge, and many main cables suspending the main girder expand and contract. The vibrations caused by the air pressure generally have a stronger periodicity than earthquakes and traffic vibrations, and as shown in FIG. 11, changes in the elongation amount and tension of the cable change in a sine wave shape.
【００１１】従って、上記ケーブルの張力変化に対し
て、多数の主ケーブルのうちの最小本数又はこれと同等
なサブケーブルに取り付けた振動抑制装置により張力変
化と９０°位相の遅れる付加力を作用させ斜張橋の振動
を減衰させるようにする。この場合、振動抑制装置とし
て速度比例型の減衰器を使用すれば、ケーブル張力に対
して位相が９０°遅れの付加力（図１１（ａ）、（ｂ）
参照）が作用し、効果的に振動を抑制できる。あるい
は、振動抑制装置としてアクティブ型のアクチュエータ
を制振装置として使用する場合は、付加力をケーブル張
力に対して約９０°前後位相が遅れるように動作させる
ことにより振動を抑制する。Therefore, with respect to the change in the tension of the cable, the vibration suppressor attached to the minimum number of the main cables or a sub-cable equivalent thereto applies an additional force delayed by 90 degrees in phase with the change in the tension. Damping the vibration of the cable-stayed bridge. In this case, if a speed-proportional type attenuator is used as the vibration suppression device, an additional force whose phase is delayed by 90 ° with respect to the cable tension (Figs. 11 (a) and 11 (b)) is used.
(See) acts, and vibration can be effectively suppressed. Alternatively, when an active actuator is used as the vibration suppressing device as the vibration suppressing device, the vibration is suppressed by operating the applied force so that the phase is delayed by about 90 ° with respect to the cable tension.
【００１２】かかる斜張橋全体に対する振動抑制作用
は、次のように説明することができる。一般にある物体
の振動抑制理論は、図１２に示すように、１自由度系の
振動が基本になる。この場合の運動方程式は次式とな
る。The vibration suppressing effect on the whole cable-stayed bridge can be explained as follows. Generally, the vibration suppression theory of a certain object is based on the vibration of the one-degree-of-freedom system, as shown in FIG. Equations of motion in this case is the following equation.
【００１３】[0013]
【数１】 (Equation 1)
【００１４】これに対して、本願発明による斜張橋の全
体構造を図１３のようにモデル化して考えるものとす
る。図において、ｍ1 、ｍ2 ……は斜張橋の主桁等の所
定長さの質量を黒点位置に集中する質量として表わした
ものであり、ｙ1 、ｙ2 ……はそれぞれの点での変位で
ある。そして、このように表わされる斜張橋のモデルは
多自由度系をなし、その運動方程式は次式で表わされ
る。なお、減衰を発生させるのは最上段ケーブルのみと
する。最上段ケーブルの減衰係数をＣA 、ＣB とする。On the other hand, the entire structure of the cable-stayed bridge according to the present invention is modeled as shown in FIG. In the figure, m 1 , m 2 ... represent the mass of a specified length such as the main girder of a cable-stayed bridge as the mass concentrated at the sunspot position, and y 1 , y 2 ... at each point. Is the displacement of. Then, the model of the cable-stayed bridge, which is represented in this way without the multi-degree-of-freedom system, the equations of motion is represented by the following equation. In addition, it is only the uppermost cable that causes attenuation. Let A A and C B be the attenuation coefficients of the uppermost cable.
【００１５】[0015]
【数２】 (Equation 2)
【００１６】従って、斜張橋の振動を解析するために
は、上記の連立方程式を解くことになる。ｙ1 、……、
ｙi 、……、ｙn はそれぞれ時間の関数であるが、下記
に示すように位置の関数と時間の関数の積として表わせ
る。Therefore, in order to analyze the vibration of the cable-stayed bridge, the above simultaneous equations are solved. y 1 , ...,
Each of y i , ..., Y n is a function of time, and can be expressed as a product of a position function and a time function as shown below.
【００１７】[0017]
【数３】 (Equation 3)
【００１８】φをモード形状といい、ある複雑な構造物
に対して、複数個存在するが、ここではその１つをとり
あげて考える（図１４参照）。（３）式を（２）式に代
入する。Φ is called a mode shape, and there are a plurality of shapes for a certain complicated structure. Here, one of them will be considered (see FIG. 14). Substituting equation (3) into equation (2).
【００１９】[0019]
【数４】 (Equation 4)
【００２０】上式の両辺に｛φ｝T ＝｛φ1 ……φi …
…φn ｝を乗じる。On both sides of the above equation, {φ} T = {φ 1 ...... φ i ...
... φ n } is multiplied.
【００２１】[0021]
【数５】 (Equation 5)
【００２２】上式において、In the above equation,
【００２３】[0023]
【数６】 (Equation 6)
【００２４】と呼ばれ、スカラー量になる（ただし一般
化外力は時間の関数）。すなわち斜張橋のような多自由
度系の構造物でも、一つのモードをとりあげると、１自
由度系と同様に取り上げられIs called a scalar quantity (where the generalized external force is a function of time). In other words, even in a multi-degree-of-freedom structure such as a cable-stayed bridge, if one mode is taken up, it will be treated in the same way as the one-degree-of-freedom system.
【００２５】[0025]
【数７】 (Equation 7)
【００２６】となる。多自由度系の減衰のしやすさを示
す減衰係数ｃ* は、簡単のためもとの構造の減衰がなく
ケーブルによる減衰ＣA 、ＣB のみであるとすると、## EQU1 ## Assuming that the damping coefficient c *, which indicates the ease of damping of the multi-degree-of-freedom system, is the damping of the original structure without the damping of the original structure, and is only the damping C A and C B of the cable,
【００２７】[0027]
【数８】 (Equation 8)
【００２８】で計算できる。取り上げているモードをｊ
次モードとすると、It can be calculated by The mode being taken is j
In the next mode,
【００２９】[0029]
【数９】 (Equation 9)
【００３０】となる。一方、前述の１自由度の運動方程
式は単位質量当りに書き直すとIt becomes On the other hand, if the above equation of motion with one degree of freedom is rewritten per unit mass,
【００３１】[0031]
【数１０】 (Equation 10)
【００３２】ここで ｃ／ｍ＝２ｈω0 ｋ／ｍ＝ω0 2 というように上記運動方程式の定数をおきかえて表現す
るとHere, when the constants of the above equation of motion are replaced and expressed as follows, c / m = 2hω 0 k / m = ω 0 2.
【００３３】[0033]
【数１１】 [Equation 11]
【００３４】ここに ｈ：減衰定数 ω0 ：固有振動数 またWhere h: damping constant ω 0 : natural frequency
【００３５】[0035]
【数１２】 (Equation 12)
【００３６】の関係があり、この場合δは対数減衰率で
ある。上述の対数減衰率は例えば図１５のような構造物
の自由振動記録に対して、下式で計算できる。There is a relation of ## EQU3 ## where δ is a logarithmic decay rate. The above-mentioned logarithmic decrement can be calculated by the following equation for a free vibration record of a structure as shown in FIG.
【００３７】[0037]
【数１３】 (Equation 13)
【００３８】上記は多自由度系についても同じように扱
える。一方、減衰を発生させるのは、最上段ケーブルの
みとした時の多自由度の一般化減衰定数とケーブルの減
衰定数の関係式（４）から、The above can be handled in the same way for a multi-degree-of-freedom system. On the other hand, the damping is generated from the relational expression (4) between the generalized damping constant of multiple degrees of freedom and the damping constant of the cable when only the uppermost cable is used.
【００３９】[0039]
【数１４】 [Equation 14]
【００４０】で計算できる。すなわち、多自由度系のｊ
次モードで制振するために必要な対数減衰率It can be calculated by That is, j in the multi-degree-of-freedom system
Logarithmic damping rate required for damping in the next mode
【００４１】[0041]
【数１５】 (Equation 15)
【００４２】が決まれば式（１２）よりケーブル部で必
要なＣc （ＣA 、ＣB ）を求めることができる。こうし
て減衰率を仮定すると上記理論式のＣc の値を求めるこ
とができ、これに対応するケーブル断面等から実際に使
用するケーブルや減衰器等の大きさが実現可能であるか
どうかがチェックされる。If is determined, then C c (C A , C B ) required in the cable portion can be obtained from the equation (12). Assuming the attenuation factor in this way, the value of C c in the above theoretical formula can be obtained, and it is checked from the corresponding cable cross section, etc. whether the size of the cable or attenuator actually used is feasible. It
【００４３】なお、上記理論式は図８の（ａ）の３径間
連続形式の斜張橋で、ケーブル面は１面のみであるこ
と、又振動抑制装置は主塔１基に対して１組とし（ａ）
の例では計２組を前提としている。従って、ケーブル面
が２面のときは振動抑制装置は４組となる。上記前提
は、設計の試行錯誤による計算で実際のケーブル断面が
十分実施可能なケーブル寸法となることを確認した際の
ものをそのまま示しており、振動抑制装置は最小組の場
合である。The above theoretical formula is a three span continuous type cable-stayed bridge of FIG. 8 (a), the number of cable faces is only one, and the vibration suppressing device is one for one main tower. As a set (a)
In the above example, a total of two groups are assumed. Therefore, when there are two cable surfaces, there are four vibration suppression devices. The above-mentioned premise is shown as it is when it is confirmed by calculation by trial and error of the design that the actual cable cross section has a sufficiently practicable cable dimension, and the vibration suppressing device is the minimum set.
【００４４】又、本発明の制振構造は架設時においても
適用できる。架設時には、例えばそれぞれの塔および塔
付近の主桁から順次架設を行い、最後に中央径間の主桁
どうしを連結させる。このような架設途中では振動しや
すいことが知られている。この振動は本発明の制振構造
を適用して制振が可能となる。Further, the damping structure of the present invention can be applied even during installation. At the time of installation, for example, the towers and main girders in the vicinity of the towers are sequentially installed, and finally the main girders having the center span are connected. It is known that vibration is likely to occur during such installation. This vibration can be suppressed by applying the damping structure of the present invention.
【００４５】[0045]
【実施例】以下この発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は実施例の斜張橋の概略側面図であ
り、図２は塔の位置での断面図、図３は主桁の断面図で
ある。斜張橋自体は、従来と同様に主塔１、主桁２、主
ケーブル３から成る。主塔１はこの例では河川あるいは
海中に直立して設けられ、主桁２はこの主塔１で支持さ
れると共に他端を他の支持脚４で支持され、両支持点間
の径間を主ケーブル３で吊り下げている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 is a schematic side view of a cable-stayed bridge of an embodiment, FIG. 2 is a cross-sectional view at a tower position, and FIG. 3 is a cross-sectional view of a main girder. The cable-stayed bridge itself consists of a main tower 1, a main girder 2, and a main cable 3 as in the conventional case. In this example, the main tower 1 is installed upright in a river or the sea, and the main girder 2 is supported by the main tower 1 and the other end is supported by another supporting leg 4, and the span between both supporting points is It is suspended by the main cable 3.
【００４６】上記実施例は、代表的な斜張橋を示してい
るが、斜張橋の形式としては図８の（ｂ）、（ｃ）、
（ｄ）に示すように種々の形式のものがあり、この発明
はいずれの形式のものでもよい。（ａ）は３径間連続形
式、（ｂ）は２径間連続形式、（ｃ）、（ｄ）は単径間
形式のものである。（ｄ）では主塔１は斜めに設けられ
ている。The above embodiment shows a typical cable-stayed bridge. The types of cable-stayed bridge are shown in FIGS. 8 (b), 8 (c),
There are various types as shown in (d), and the present invention may be of any type. (A) is a 3-span continuous type, (b) is a 2-span continuous type, and (c) and (d) are a single-span type. In (d), the main tower 1 is provided obliquely.
【００４７】塔１は、図２では門形形式のものを示して
いるが、これについても図９に示すように種々の形式の
ものがあり、そのいずれのものでもよい。図９から分る
ように、１本柱形式では主ケーブル３は１面内に張り渡
され、他の形式では２面張り渡される。（ａ）は１本柱
分離構造、（ｂ）は１本柱剛結構造、（ｃ）は２本柱剛
結構造、（ｄ）はＡ形形式、（ｅ）は門形形式を示す。
又、図１０にケーブル３の張設形式について示してい
る。（ａ）は放射形式、（ｂ）はファン形式、（ｃ）は
ハープ形式である。The tower 1 is shown in the form of a gate in FIG. 2, but there are various types of towers as shown in FIG. 9, and any of them may be used. As can be seen from FIG. 9, in the single pole type, the main cable 3 is stretched within one surface, and in the other types, the two surfaces are stretched. (A) shows a single post separation structure, (b) shows a single post rigid connection structure, (c) shows a two post rigid connection structure, (d) shows an A type form, and (e) shows a gate type form.
Further, FIG. 10 shows a tension type of the cable 3. (A) is a radiation type, (b) is a fan type, and (c) is a harp type.
【００４８】上記実施例の斜張橋に対し、図１に示すよ
うに、振動抑制装置５が取り付けられている。この場
合、振動抑制装置５は、左側主塔１と右側主塔１のそれ
ぞれに対し左右１ヶ所ずつ、かつ主ケーブル３は２面設
けられているからそれぞれの面の主ケーブル３に対して
左右１ヶ所ずつ、合計４ヶ所に設けられている。主ケー
ブル３が１面のみの場合は合計２ヶ所になる。又、左側
の振動抑制装置５は主ケーブル３と並行に張り渡したサ
ブケーブル３’に取り付けられ、右側のものは主ケーブ
ル３に直接取り付けられている。勿論、左右共にサブケ
ーブル３’に取り付ける、あるいは左右共に主ケーブル
３に取り付けるようにしてもよい。As shown in FIG. 1, a vibration suppressing device 5 is attached to the cable-stayed bridge of the above embodiment. In this case, the vibration suppressing device 5 has one left and right side for each of the left main tower 1 and the right main tower 1, and since the main cable 3 is provided on two sides, the left and right sides of the main cable 3 on each side. They are provided at four locations, one at a time. If the main cable 3 has only one surface, there will be a total of two locations. The vibration suppressing device 5 on the left side is attached to the sub cable 3 ′ stretched in parallel with the main cable 3, and the one on the right side is directly attached to the main cable 3. Of course, both the left and right sides may be attached to the sub cable 3 ', or both the left and right sides may be attached to the main cable 3.
【００４９】図４に主塔１と主桁２間に斜めに張り渡さ
れる主ケーブルの端末の定着方法の一例を示す。この実
施例では、上下にそれぞれソケット３ａ、座金３ｂ、定
着ブロック３ｃを用いたケーブル定着具を使用している
が、この他にも定着方法としては種々の形式のものがあ
る。図５、図６に振動抑制装置５の例を示す。図５は減
衰器５’を示している。減衰器５’は、油圧ダンパ５’
ａとばね５’ｂから成り、取付ボックス５’ｃを介して
主桁２に取り付けられる。図示の場合はこの減衰器５’
はサブケーブル３’に取り付けられた例を示している。
減衰器５’の場合は、前述した理論式に従って斜張橋全
体の所定の減衰率に見合う減衰性能を有する寸法のもの
として設ければよい。FIG. 4 shows an example of a method of fixing the end of the main cable obliquely stretched between the main tower 1 and the main girder 2. In this embodiment, the cable fixing tool using the socket 3a, the washer 3b, and the fixing block 3c on the upper and lower sides is used, but there are various other fixing methods. 5 and 6 show an example of the vibration suppressing device 5. FIG. 5 shows an attenuator 5 '. The attenuator 5'is a hydraulic damper 5 '.
It consists of a and a spring 5'b, and is attached to the main girder 2 via a mounting box 5'c. In the case shown, this attenuator 5 '
Shows an example attached to the sub-cable 3 '.
In the case of the attenuator 5 ', it may be provided as a size having a damping performance commensurate with a predetermined damping rate of the entire cable-stayed bridge according to the above-mentioned theoretical formula.
【００５０】図６の振動抑制装置５は、モータ５ａ、ケ
ーブルに付加力を作用させる回転部５ｂから成るアクチ
ュエータ方式の制振器５”である。この場合、図示のよ
うに（ａ）と（ｂ）の２つの方式を採用することができ
る。（ａ）はサブケーブル３’に取り付けた例である。
モータ５ａに対して、加速度センサＳの信号を受信器Ｒ
で受信し、制御回路Ｔからの制御信号によりモータの回
転方向及び回転量等を制御する制御部を付設している。
なお、センサＳは制振器５”の定着部近くに設けられる
とは限らず、例えば塔先端、支間中央（橋全体の振動が
代表できる箇所）などに取り付けられる。The vibration suppressing device 5 in FIG. 6 is an actuator type vibration damper 5 "comprising a motor 5a and a rotating portion 5b for applying an additional force to the cable. In this case, as shown in the drawing, (a) and ( Two methods of b) can be adopted. (a) is an example attached to the sub cable 3 '.
The signal from the acceleration sensor S is received by the receiver R to the motor 5a.
And a control unit for controlling the rotation direction and rotation amount of the motor in accordance with a control signal from the control circuit T.
The sensor S is not necessarily provided near the fixing portion of the vibration damper 5 ″, but is attached to, for example, the tip of the tower or the center of the span (a portion where the vibration of the entire bridge can be represented).
【００５１】加速度センサＳの信号により、主桁の振動
方向からサブケーブルの張力付加方向を決め、かつ予め
計算によりサブケーブルの基準張力と移動量を計算で求
めておきそれに対応するモータ回転量を与えることによ
って張力が調整される。（ｂ）は主ケーブル３に対して
振動抑制装置５を取り付けた例である。この場合は、主
ケーブル３を主桁２に定着させる定着ブロック３ｃにア
クチュエータ５ｘが取り付けられている。図から分るよ
うに、この例ではモータ５ａによる変位は定着ブロック
３ｃに伝達され、これによって主ケーブル３の張力を調
整するようにしている。加速度センサＳ、受信器Ｒ、制
御回路Ｔを同様に設けてある。From the signal of the acceleration sensor S, the tension applying direction of the sub cable is determined from the vibration direction of the main girder, and the reference tension and movement amount of the sub cable are calculated in advance and the corresponding motor rotation amount is calculated. The tension is adjusted by giving. (B) is an example in which the vibration suppressing device 5 is attached to the main cable 3. In this case, the actuator 5x is attached to the fixing block 3c for fixing the main cable 3 to the main girder 2. As can be seen from the figure, in this example, the displacement by the motor 5a is transmitted to the fixing block 3c, so that the tension of the main cable 3 is adjusted. An acceleration sensor S, a receiver R, and a control circuit T are similarly provided.
【００５２】なお、上記の例では加速度センサＳにより
振動を検知しそれによってケーブル張力の方向、大きさ
を調整するようにしたが、例えばテンションメータやま
たは変位計をケーブルに対して並列に設けてケーブルの
張力方向、大きさを直接的に調整するようにしてもよ
い。上記の構成としたいずれの実施例でも風に起因する
斜張橋全体の振動は、ケーブル内に設けた最小数の振動
抑制装置によって十分抑制される。In the above example, the vibration is detected by the acceleration sensor S and the direction and the magnitude of the cable tension are adjusted by the vibration. However, for example, a tension meter or a displacement meter is provided in parallel with the cable. The tension direction and size of the cable may be directly adjusted. In any of the above-described embodiments, the vibration of the entire cable-stayed bridge due to the wind is sufficiently suppressed by the minimum number of vibration suppressing devices provided in the cable.
【００５３】上記実施例のうち、主ケーブル面が１面で
あり、かかる径間連続斜張橋の例についての前述の理論
式に基づく計算例を示す。この例では、ｊ＝１次モー
ド、振動数Ｎ＝０．５Ｈｚ、減衰率δ＝０．１、スパン
ｌ＝１００ｍ、重量ｗ＝２０ｔ／ｍ、φcj＝１／６とし
て、減衰器の必要性能を求めている。A calculation example based on the above-mentioned theoretical formula for an example of such a span continuous cable-stayed bridge in which one main cable surface is one of the above-mentioned embodiments is shown. In this example, j = first-order mode, frequency N = 0.5 Hz, damping ratio δ = 0.1, span l = 100 m, weight w = 20 t / m, φ cj = 1/6 , and an attenuator is required. Seeking performance.
【００５４】[0054]
【数１６】 (Equation 16)
【００５５】従って、式（１２）から所要Ｃc は、Therefore, from equation (12), the required C c is
【００５６】[0056]
【数１７】 [Equation 17]
【００５７】左右の主塔と主塔間の中央での振幅が１０
ｃｍとすると、減衰力は、The amplitude at the center between the left and right main towers is 10
cm, the damping force is
【００５８】[0058]
【数１８】 (Equation 18)
【００５９】よって、サブケーブルとして長さ５０ｍ、
断面積１０ｃｍ2 を使用したとすると、その時の伸び量
は、Therefore, the length of the sub cable is 50 m,
Assuming a cross-sectional area of 10 cm 2 is used, the amount of elongation at that time is
【００６０】[0060]
【数１９】 [Equation 19]
【００６１】これに対してOn the other hand,
【００６２】[0062]
【数２０】 (Equation 20)
【００６３】よって、Therefore,
【００６４】[0064]
【数２１】 (Equation 21)
【００６５】となる。従って、十分細いサブケーブルが
使用可能である。以上では、減衰器としてＣA 、ＣB の
２つを最小必要数として求めたものであり、ＣA 、ＣB
の数が多くなればサブケーブル３’の断面積はさらに小
さくて済むことになるが、これ以上細いケーブルを実際
に使用する必要はないから、ＣA、ＣB の２つを最小必
要数の減衰器として考えることができることが分る。な
お、以上では斜張橋の風による振動を抑制する場合につ
いて説明したが、さらに、吊橋や桁橋に対してもその基
本的な思想を応用することも可能である。Is obtained. Therefore, a sufficiently thin sub-cable can be used. In the above, two attenuators, C A and C B , are obtained as the minimum required number, and C A and C B
Number Although the cross-sectional area of the sub-cable 3 'The more will be requires further reduced, since there is no need to actually use a more thin cable, C A, the minimum required number of two C B of It turns out that it can be thought of as an attenuator. In addition, although the case where the vibration of the cable-stayed bridge due to wind is suppressed has been described above, the basic idea can be applied to a suspension bridge and a girder bridge.
【００６６】最後に、本発明による制振構造が斜張橋の
架設時にも適用できることを図７に示している。図にお
いて、１１は鋼杭、１２はベント、１３は移動式防護
材、１４はトラッククレーン、１５は荷上げデリックで
ある。図示のように、架設時には左右一対の塔、主桁及
びケーブルからなる構造系が所定の間隔に設けられるこ
とがあり、図の左側から架設される主桁２と右側から架
設される主桁２の中間は未だ連結されていない状態の時
がある。Finally, FIG. 7 shows that the damping structure according to the present invention can be applied to the construction of a cable-stayed bridge. In the figure, 11 is a steel pile, 12 is a vent, 13 is a mobile protective material, 14 is a truck crane, and 15 is a loading derrick. As shown in the figure, at the time of erection, a structural system consisting of a pair of left and right towers, main girders, and cables may be provided at predetermined intervals, and a main girder 2 erected from the left side of the figure and a main girder 2 erected from the right side of the figure. There are times when the middle of is still unconnected.
【００６７】このような中央径間の主桁が連結されてい
ない架設時の構造系では、完成系に比べて系全体の剛性
が大きく低下しており、風による振動も発生し易いこと
が知られている。この発明による制振構造の斜張橋はこ
のような振動に対しても有効に作用し、振動を吸収する
ことができる。このように、この発明の制振構造は架設
時にも有効であることが理解されるであろう。It is known that the rigidity of the entire system in the erected construction system in which the main girders having the center spans are not connected is significantly lower than that of the completed system, and vibration due to wind is likely to occur. Has been. The cable-stayed bridge having the vibration damping structure according to the present invention effectively acts on such vibration and can absorb the vibration. Thus, it will be understood that the vibration damping structure of the present invention is effective even during installation.
【００６８】[0068]
【効果】以上詳細に説明したように、この発明では斜張
橋の主ケーブル又はサブケーブルの端に最小数の振動抑
制装置を取り付けた構造を採用したから、橋としての景
観を阻害することなく最小数の振動抑制装置により経済
的コストで橋全体に対し風による振動を有効に抑制する
ことができるという顕著な効果が得られる。[Effect] As described in detail above, in the present invention, the structure in which the minimum number of vibration suppressing devices is attached to the end of the main cable or sub-cable of the cable-stayed bridge is adopted, so that the scenery as a bridge is not obstructed. With the minimum number of vibration suppression devices, it is possible to effectively suppress wind vibrations over the entire bridge at an economical cost.
【図１】実施例の斜張橋の側面図FIG. 1 is a side view of a cable-stayed bridge according to an embodiment.
【図２】同上の断面図FIG. 2 is a sectional view of the above.
【図３】同上の主桁の断面図FIG. 3 is a sectional view of the same main girder as above.
【図４】主ケーブル固着手段の概略図FIG. 4 is a schematic view of a main cable fixing means.
【図５】減衰器の概略構成図FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an attenuator.
【図６】アクチュエータの概略構成図FIG. 6 is a schematic configuration diagram of an actuator.
【図７】架設時の工事状況の説明図[Fig. 7] Illustration of construction status during installation
【図８】斜張橋の形式の説明図[Figure 8] Explanatory drawing of the type of cable-stayed bridge
【図９】主塔の形式の概略図FIG. 9 Schematic diagram of the main tower format
【図１０】ケーブル張設形式の説明図FIG. 10 is an explanatory diagram of a cable tension type.
【図１１】振動抑制側面図による作用の説明図FIG. 11 is an explanatory diagram of an operation by a side view of vibration suppression.
【図１２】１自由度系の振動モデルの説明図FIG. 12 is an explanatory diagram of a vibration model of a one-degree-of-freedom system.
【図１３】多自由度系斜張橋の振動モデルの説明図FIG. 13 is an explanatory diagram of a vibration model of a multi-degree-of-freedom cable-stayed bridge.
【図１４】計算例の説明図FIG. 14 is an explanatory diagram of a calculation example.
【図１５】減衰する振動波形の例FIG. 15 shows an example of a damped vibration waveform.
１ 主塔 ２ 主桁 ３ 主ケーブル ３’ サブケーブル ４ 支持点 ５ 振動抑制装置 ５ａ モータ ５ｂ 回転部 1 Main Tower 2 Main Girder 3 Main Cable 3'Sub Cable 4 Support Point 5 Vibration Suppressor 5a Motor 5b Rotating Part
Claims (4)
により支持し、主桁の径間を主塔から斜めに張り渡した
複数のケーブルにより吊り下げ、上記複数のケーブルの
含まれる少なくとも一面内の特定のケーブル又はこれと
並行に取り付けたサブケーブルの最小本数の端部にかつ
ケーブル又はサブケーブル線上に振動抑制装置として速
度比例型の減衰器を設けて成る斜張橋の耐風制振構造。1. A main girder forming a road surface or an iron road is supported by a main tower, and the span of the main girder is suspended by a plurality of cables extending obliquely from the main tower. On at least one end of a particular cable or sub-cables installed in parallel with it and
Wind-resistant vibration control structure for cable-stayed bridges that is equipped with a speed-proportional attenuator as a vibration suppression device on the cable or sub-cable line .
パを用いたことを特徴とする請求項１に記載の斜張橋の
耐風制振構造。2. The wind-damping resistant structure for a cable-stayed bridge according to claim 1, wherein a hydraulic damper is used as the speed proportional attenuator.
により支持し、主桁の径間を主塔から斜めに張り渡した
複数のケーブルにより吊り下げ、上記複数のケーブルの
含まれる少なくとも一面内の特定のケーブル又はこれと
並行に取り付けたサブケーブルの最小本数の端部にかつ
ケーブル又はサブケーブル線上に振動抑制装置としてケ
ーブル張力を調整するアクチュエータを設け、このアク
チュエータがモータと回転部から成り、振動検出器で検
出した信号に応じてモータ回転力を回転部へ伝達し、回
転部に連結されたケーブル又はサブケーブルの張力を可
変とするように構成して成る斜張橋の耐風制振構造。3. A main girder forming a road surface or an iron road is supported by a main tower, and the span of the main girder is suspended by a plurality of cables obliquely stretched from the main tower. On at least one end of a particular cable or sub-cables installed in parallel with it and
An actuator that adjusts the cable tension is provided as a vibration suppression device on the cable or sub-cable line , and this actuator consists of a motor and a rotating part, which transmits the motor rotating force to the rotating part according to the signal detected by the vibration detector, and rotates Wind-resistant damping structure for cable-stayed bridges configured so that the tension of the cable or sub-cable connected to the section is variable.
本数を１としたことを特徴とする請求項１乃至３のいず
れかに記載の斜張橋の耐風制振構造。4. The wind-damping resistant structure for a cable-stayed bridge according to claim 1, wherein the number of the specific cables or sub-cables is one.
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|---|---|---|---|
| JP4340481A JP2680518B2 (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Wind-resistant damping structure of cable-stayed bridge |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4340481A JP2680518B2 (en) | 1992-12-21 | 1992-12-21 | Wind-resistant damping structure of cable-stayed bridge |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06220814A JPH06220814A (en) | 1994-08-09 |
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-
1992
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|---|
| 橋梁と基礎、株式会社建設図書、平成元年８月１日、第２３巻、第８号、Ｐ．７５−８４ |
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| JPH06220814A (en) | 1994-08-09 |
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