超長大斜張橋用束ねケーブルの空力不安定振動の抑制に関する研究

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08455211
• Research Institution: KYUSHU INSTITUTE OF TECHNOLOGY
• Principal Investigator: 久保 喜延 九州工業大学, 工学部, 教授 (70093961)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 加藤 九州男 九州工業大学, 工学部, 助手 (60039138) ; 山口 栄輝 九州工業大学, 工学部, 助教授 (90200609)
• Keywords: 斜張橋 / ケーブル / 空力弾性振動 / ウェイクギャロッピング / 制振法 / 表面圧力 / 三分力

Research Abstract

本研究は、斜張橋の束ねケーブルにおいて問題となっている下流側の空力不安定振動であるウェークギャロッピングの制振法について検討を行ったものである.これまでに架設された斜張橋に発生しているウェークギャロッピングの特性について考察を行ったところ、ウェークギャロッピングの発生は、上流側ケーブルのウェークとの微妙な関係によるものであることが明確になった.特に、ハード型とソフト型の振動の違いは、ケーブル直径をDとした場合、ケーブル間隔3.56Dを境に発生することがわかった.そこで、ウェークの影響を小さくする方法として下流側ケーブルを上流側ケーブルに近接することで、上流側ケーブルのウェークの影響を小さくすることを考え、実験を行ったところ、ケーブルを密着した場合は、迎角4°でギャロッピングが発生した.ケーブル間隔を少しずつ広げて実験を行ったところ、ケーブル間隔を1.25Dとした場合に、良好な空力特性を得ることができた.この現象に対して、そのメカニズムを検討するために、静止時の空力3分力、静止時の表面圧力、振動時の非定常表面圧力測定を行い、圧力のなす仕事を算出したところ、ケーブル表面で正の仕事をする位置を特定でき、その位置の仕事が負になるような流れを作ることが制振の鍵となることを突き止めた.本研究で開発したケーブルシステムを「近接一体型ケーブル」と銘々した.本ケーブルシステムは、日本で最長の中央径間260mをもつPC斜張橋である伊唐大橋に適用し、現在も問題なく桁を支持している.このシステムにおける若干の解決すべき問題点も残されているが、継続的に研究を続けている.

Research Products

• [Publications] 前田博、久保喜延、加藤九州男: "斜張橋用近接一体型ケーブルの耐風特性" 構造工学論文集. Vol.42A. 775-784 (1996)
• [Publications] H.Maeda,Y.Kubo,K.Kato: "Aerodynamic characteristics of closely and rigidly connected cables for cable-stayed bridges" Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 69-71. 263-278 (1997)