吊形式橋梁長大化に伴う耐風設計法合理化に関する研究

1993 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 05452234
• Research Institution: Yokohama National University
• Principal Investigator: 宮田 利雄 横浜国立大学, 工学部, 教授 (80010817)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): ヴィロート ブンヤピンヨ , 助手 (50251765) ; 風間 浩二 住友重機械工業株式会社, 平塚研究所, 研究員 ; 山田 均 横浜国立大学, 工学部, 助教授 (00143735)
• Keywords: 耐風設計 / 長大橋 / フラッター / フラッター解析 / カルマンフィルター / 非定常空気力係数 / 吊橋

Research Abstract

平成5年度末までに得られた成果は以下の通りである。
□ 既往の長大橋梁の設計実例調査を実施し、設計の中に占める風の影響が、支間の長大化に伴って大きくなることを確認した。また、これら風の影響の中で、設計に直接影響する現象を特定するために、a)フラッター(非定常空気力に起因する空気力学的発散振動)解析、b)ガスト応答(自然風の乱れに起因する暴風時の耐荷力解析)解析およびc)座屈(風荷重に起因する変位増大現象)解析を行った。その結果として、既往の設計法の延長で試設計を行った、中央支間2、500mを超える超長大橋においては、フラッターに対する安定性が大幅に低下し、フラッター現象が設計風速内で発生することが明らかとなった。一方、ガスト応答特性は悪化するものの、設計上対処が可能なことが明らかとなった。また、風荷重による座屈は設計風速よりは比較的高い風速で発生することが明らかとなった。
このため、中央支間2、500mを超える超長大橋の耐風設計においては、対フラッター対策が第一義的に施されるべきであることが明らかとなった。
□ フラッター解析に必要な橋梁断面の空気力特性を表わす非定常空気力係数の計測を行うために、第一段階として、理論値のある翼断面(NACA0012)を供試模型として、本学土木工学科所属の風洞施設で風洞試験を行った。風洞試験の計測には、本研究費で購入したレーザー変位計を使用した。空気力係数の同定には、カルマンフィルター手法を用いた。解析の結果、非定常空気力係数(断面に対して8係数)は、自由振動法風洞試験により概ね良好な精度で同定することが可能となった。
□ フラッター特性の改善のために試設計案に構造的な対策を種々施し、改良試設計案を作成した。
改良試設計案に対するフラッター解析の結果、1)補剛桁のねじれ剛性の向上および2)クロスハンガーの設置が有効であることが明らかになった。さらに橋軸方向に剛性を変化させ振動モード形を積極的に変化させる手法が効果的であることも明らかになった。

Research Products

• [Publications] 風間、山田、宮田: "超長大吊橋のフラッター特性に関する研究" 日本風工学会誌. 55. 67-68 (1993)
• [Publications] Kazama,Yamada & Miyata: "Wind resistant design for long span suspension bridges" Proc.3rd Asia Pasific Conf.on Wind Enginnering. 1. 169-174 (1993)