斜張橋の長支間化に伴う不安定現象の解明と構造的対策の開発研究

1994 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 05555124
• 研究種目: 試験研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造工学・地震工学
• 研究機関: 埼玉大学
• 研究代表者: 伊藤 学 埼玉大学, 工学部, 教授 (00010661)
• 研究分担者: 前田 研一 東京都立大学, 工学部, 助教授 (60244414) ; 長井 正嗣 長岡技術科学大学, 建設系, 助教授 (20207971) ; 藤野 陽三 東京大学, 工学部, 教授 (20111560) ; 奥井 義昭 埼玉大学, 工学部, 助教授 (40214051) ; 山口 宏樹 埼玉大学, 工学部, 教授 (50134474) ; CHI Shen Saitama University, Dept.of Civil & Environmental Engng, Research Associate
• 研究期間 (年度): 1993 – 1994
• キーワード: 斜張橋 / 座屈耐力 / 有限変位解析 / ケーブル / 振動制御 / Tuned Mass Damper

研究概要

近年、斜張橋はその適用支間を急速に拡大しつつある。しかし、スパンの長大化が進むにつれ、桁及び塔においては曲げに加えて圧縮力の作用が顕著となり、全体構造としての静的安定が問題となる。また、スレンダーな吊構造であるため、風による不安定振動が発生するおそれが高くなる。本研究はこのような斜張橋の長支間化に伴う不安定現像を静的、動的両面から検討し、構造上の対策の開発研究を目的としたものである。
本研究で得られた主な成果は以下のとおりである。
1.非線形性状を考慮した長大斜張橋ならびに長大支間に適すると考えられる斜張吊橋の有限変位解析の定式化を行い、それらの構造特性を検討した。
2.耐荷力を算定するために行う有限変位解析において問題となる初期形状の決定手法について検討し、実用的な手法を開発した。
3.有効接線係数法が弾塑性特性を考慮した長大斜張橋の耐荷力の評価に適用しうることを確認し、これに基づく設計手法を提案した。
4.前項の成果に基づき、桁の橋軸方向弾性支持並びに桁の補強を適切に行うことにより、斜張橋の耐荷性能を向上させうることを見出した。
5.以上の結果は自定式の斜張橋に関するものであるが、主桁の軸力を低減できる構造形式として側径間のケーブルの一部を直接アンカーに定着する他定式の検討を行い、構造上の優位性を明らかにした。
6.ステイケーブルの減衰特性を実測並びにエネルギー解析に基づいて検討し、これの風による振動を制御するための手法として、ケーブルによる結合及び粘性ダンパーの効果を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] 前田研一 他: "長大斜張橋の立体有限変位解析" 土木学会構造工学論文集. Vol.41A. 443-454 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 長井正嗣 他: "斜張橋の主桁耐力評価に着目したEf法の適用性と設計法に関する一検討" 土木学会構造工学論文集. Vol.41A. 221-228 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 長井正嗣 他: "自定,一部他定式を用いた斜張橋の長大化の可能性に関する一検討" 日本鋼構造協会鋼構造年次論文報告集. Vol.2. 1-8 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Yamaguchi et al.: "Damping of cables in cable-stayed bridges with and without vibration-control measures" LABSE/FIP Int.conf.:Cable-Stayed and Suspension Bridges. 533-540 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 長井正嗣 他: "長大斜張橋の幾何学的非線形性状に関する一検討" 土木学会構造工学論文集. Vol.40A. 1193-1202 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] 奥井義昭 他: "2主桁合成斜張橋のシアラグを考慮した有限要素解析と有効幅の研究" 土木学会構造工学論文集. Vol.41A. 975-982 (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [文献書誌] H.Yamaguchi, M.Ito, et al.: "Peaformance of multiple tuned mass dampers" Proc.4th East Asia Pacific Conf.on Struct.Engng.& Construction. 1943-1948 (1993)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai et al.: "Geometrical nonlinear effect in long-span cable-stayd girder bridges" J.of Structural Engineering. Vol.40A. 1193-1202 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Nomura et al.: "Feasibility study of the Dischinger type bridge" J.of Structural Engineering. Vol.40A. 1181-1192 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai, et al.: "Evaluation of ultimate strength of steel cable-stayd girders by the effective tangent modulus (E_f) method" Proc.of new requirements for structures and their reliability. 213-218 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai and Y.Fujino: "Instability issues in extremely long-span steel cable-stayd bridges" Proc.of the third symposium on Straight Crossing. 94. 271-276 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Fujino et al.: "Cable-supported bridges and their future" Steel Construction Engng.Vol.1, No.3. 17-35 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yamaguchi: "Modal damping of cable structures and its theory" Steel Construction Engng.Vol.1, No.3. 129-138 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai et al.: "Possibilities and limitation of self-anchored and partially earth-anchored cable-stayd bridges" J.of Constructional Steel. Vol.2. 1-8 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Fujino and M.Nagai: "Steel cable-stayd bridges--with emphasis on Japanese bridges--" IABSE/FIP Int.conf. : Cable-Stayd and Suspension Bridges. 173-184 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai, Y.Mizukami and Y.Fujino: "Development of box cross-sections of girders in extremely long-span cable-stayd bridges" IABSE/FIP Int.conf. : Cable-Stayd and Suspension Bridges. 545-552 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] H.Yamaguchi et al.: "Damping of cables in cable-stayd bridges with and without vibration-control measures" IABSE/FIP Int.conf. : Cable-Stayd and Suspension Bridges. 533-540 (1994)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Nomura, K.Maeda et al.: "Structural characteristic and economy of cable supported bridges with long span" J.of Structural Engineering. Vol.41A,in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] K.Maeda et al.: "Three-dimensional finite displacement analysis of long-span cable-stayd bridges" J.of Structural Engineering. Vol.41A,in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] M.Nagai et al.: "Applicability of the E_f method and design method for evaluating the load-carrying capacity of girders in cable-stayd bridges" J.of Structural Engineering. Vol.41A,in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] Y.Okui et al.: "FEM analysis of shear lag in cable-stayd composite girder bridges and estimation of effective width" J.of Structural Engineering. Vol.41A,in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [文献書誌] X.Xie, M.Ito, H.Yamaguchi: "Nonlinear analysis of flexible cables based on updated Lagrangian formulation" J.of Structural Engineering. Vol.41A,in press. (1995)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より