ネオジウム磁石を利用したモードの切り換えによる斜材ケーブル制振システムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11875057
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 金子 成彦 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助教授 (70143378)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮内 正裕 (有)マニューバ, 研究職・研究員 ; 渡辺 辰郎 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (70011179) ; 毛利 泰裕 東京大学, 大学院・工学系研究科, 助手 (30010870) ; 中野 龍児 鹿島建設技術研究所, 先端技術研究部, 研究員
• Keywords: ネオジウム磁石 / 斜材ケーブル / 斜張橋 / 制振 / ダンピング / 自励振動 / ウェークギャロッピング / モード切換え

Research Abstract

斜張橋に使われている斜材ケーブルには、ウェークギャロッピングと呼ばれる自励振動が発生することがよく知られている。この振動は、2本のケーブルが直径の3倍程度の間隔で平行に張られている場合に発生しやすく、励振エネルギーが高いことに特徴がある。特に、台風が頻繁に通過する九州、四国では、ケーブルの損傷の可能性が高く、何らかの対策が施される必要性がある。従来は、ケーブル端部にオイルダンパを設置するという対策やケーブル同士をワイヤで連結するなどの対策が取られてきたが、メンテナンス性や景観上の問題から、これらに替わる方式の提案が望まれている。この研究で提案する方法は、最近、注目を集め始めた強磁性材料のネオジウム磁石を利用して、空気力学的に不安定な振動モードを安定な振動モードに切り換えることによって斜張橋斜材ケーブルをパッシブの方法で制振しようというものである。具体的には、ケーブルの先端部に設置した永久磁石によってケーブルの変位を拘束したり、開放したりすることで、ケーブルの振動モードを空力的に不安定な低次モードから空力的に安定な高次モードへ変化させる。
本年度は、この制振方法の原理を説明することの可能な理論の構築を行い、プロトタイプを設計、製作し風洞実験を行い、理論モデルによる解析結果と風洞実験での実験結果との比較を行った。また、福岡県久留米市の筑後川にかかる天現寺橋の斜材ケーブルにプロトタイプを取り付けて、台風通過時の制振性能の評価を実際に行った。

Research Products

• [Publications] 中野龍児,片山立太,金子成彦: "永久磁石を利用した斜張橋斜材ケーブルの制振ー天建寺橋における制振実験ー"土木学会第54回年次学術講演会概要集. I. 946-947 (1999)
• [Publications] 中野龍児,金子成彦,片山立太: "振動モードの切換えによる斜張橋斜材ケーブル制振方法に関する研究"日本機械学会論文集C編. (投稿中).