斜張橋の不安定振動の発現可能性の解明に関する実験的研究

1992 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650402
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 長井 正嗣 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (20207971)
• キーワード: 斜張橋 / 連成振動 / ケーブル振動 / 走行振動

研究概要

本研究では、斜張橋の立体振動解析(プログラム)法を開発した。ケーブルの局所曲げ振動を同時に考慮し、しかも構造系全体の自由度数を大幅に低減するためにモード座標を利用する一手法を開発している。最初にケーブルのみをモード座標に変換して、得られた運動方程式を全体の運動方程式に組み込み、さらにモード座標に変換するものである。この方法によれば、多数のケーブルの入力がきわめて簡単に行える。構造系に作用する外乱としてはは、風による渦励振を想定した調和振動とともに車両走行による不規則振動がとり扱えることとした。まず簡単な桁ーケーブル系を対象にこの方法の適用性を検討したところ、かなり少ない自由度でもってケーブル振動を同時に考慮した解析が可能になることが明らかになった。また、本手法を概略設計した斜張橋に適用し、ケーブルの局所振動が桁ー塔ーケーブルの連成振動系(線形系)に与える影響、すなわち桁やケーブルの応答、とくにケーブルの曲げモーメント応答を明らかにした。現在、実際の長大斜張橋の解析に適用中である。
次に、不安定振動の発現の可能性を同定するため、まず固有値解析による安定、不安定の判定プログラムを作成した。さらに実際の斜張橋で、桁とケーブル間の振動数の関係や両者の期待できる減衰を調査し、発現の条件について考察を行なった。そこでは、ケーブルの中でも特定のケーブルにおいて必ず発現の可能性があることを見いだし、またその条件を検討した。実際の斜張橋で果して生じるかについて、特定のケーブルの非線形振動が考慮できる解析法を現在開発中である。

研究成果

• [文献書誌] 長井 正嗣,川畑 治,岸本 節二 奥井 義昭,菊池 昭仁: "ケーブルにモード座標を用いた桁・ケーブル系の固有値および応答解析" 土木学会構造工学論文集. Vol38A. 63-72 (1992)
• [文献書誌] 長井 正嗣,川畑 治,有村 英樹: "斜張橋の桁曲げ、ねじれおよびケーブルの基本振動数の相対的関係の検討" 土木学会構造工学論文集. Vol38A. 1143-1152 (1992)
• [文献書誌] 長井 正嗣,岸本 節二,川畑 治,奥井 義昭: "Dynamic Analysis of Girder-Cable System using Modal Coordinate in Cables" Proc.of the 2nd JAPAN・KOREA Joint Seninar on Steel Bridges. 197-201 (1992)
• [文献書誌] 川畑 治,長井 正嗣,新居 準也: "ケーブル振動を考慮した斜張橋の立体振動解析" 土木学会年次学術講演会講演概要集. 482-483 (1992)
• [文献書誌] 新居 準也,長井 正嗣,川畑 治: "ケーブル振動,偏心走行を考慮した斜張橋の応答解析" 土木学会年次学術講演会講演概要集. 484-485 (1992)