桥梁的主塔及设有该桥梁主塔的桥梁制造技术

本发明专利技术的目的在于提供一种桥梁主塔，其具有对于朝桥轴垂直方向的风能够有效降低振动的长方形截面。截面形状为桥轴垂直方向尺寸小于桥轴方向尺寸的长方形，朝桥轴垂直方向贯穿的狭缝形成于大致中央，狭缝的桥轴方向尺寸与横截面的桥轴方向尺寸之比在０．２以上、０．３以下。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及桥梁的主塔(main tower)，特别涉及适于吊式(吊桥(suspension bridge)，斜拉桥(cable stayed bridge))桥梁的主塔。
技术介绍
在图8中示意表示吊桥的一部分。吊桥是由沿大致垂直方向竖立设置的主塔101、沿桥轴(bridgeaxis)方向延伸的桥架大梁(bridge beam)102、支撑于主塔101上方的主缆(main cable)103、以及从该主缆103垂下的吊杆(hanger)104构成。桥架大梁102通过主缆索103及吊杆104由主塔101支撑。随着桥梁的长大化带来的主塔大型化，风所产生的振动成为不可忽视的因素。这种振动不仅在桥梁完成之后，而且在工程施工中也是必须考虑的。作为降低这种振动的一种手段，可以改变主塔横截面的形状。例如，在“菅原城北(Sugaharashirokita)大橋の耐風安定性”(橋梁と基礎(bridges and foundations)，90-7,29～34页)中，披露了通过沿桥轴方向形成狭缝，以降低由朝向桥轴方向的风产生的桥轴垂直方向的振动的技术。但是，在上述文献中登载的技术中，其主塔横截面为正方形，并未记载对于为长方形时的效果。如果主塔为长方形截面，即使形成了狭缝，也无法预测哪种尺寸抗风稳定性更好。特别是对于风速较小的限定振动(例如涡激共振(vortex oscillations))而言，如上述文献所述，可以预测其具有一定的抗风稳定性，但对于表示风速较大的发散振动的区域则是难以预测的。此外，虽然可预测沿风流动方向形成的狭缝可有效提高抗风稳定性，但可预测对于与狭缝的形成方向垂直的风而言，却无法发挥所希望的效果。
技术实现思路
鉴于这种情况，本专利技术的目的在于提供可有效降低振动的截面为长方形的桥梁主塔以及设有该主塔的桥梁。此外，本专利技术的另一个目的在于提供对于桥轴垂直方向的风和朝桥轴方向的风，均具有抗风稳定性的长方形截面的桥梁主塔及设有该主塔的桥梁。为了解决上述课题，本专利技术的桥梁主塔及设有该主塔的桥梁采用了以下方式。也即，在本专利技术的第1方式的桥梁主塔中，塔柱的截面形状为桥轴垂直方向尺寸小于桥轴方向尺寸的长方形，朝上述桥轴垂直方向贯穿的狭缝形成于大致中央，上述狭缝的上述桥轴方向尺寸与上述横截面的上述桥轴方向尺寸之比在0.2以上、0.3以下。通过相对桥梁主塔的横截面，形成向桥轴垂直方向贯穿的狭缝，能够抑制由向桥轴垂直方向的风所产生的桥轴方向的振动。具体地说，能够抑制如下产生的振幅用风速除以主塔的固有频率及主塔横截面的桥轴垂直方向尺寸而实现无因次化的无因次风速在10以下时产生的限定振动的振幅。若增大狭缝的宽度，则能够抑制对桥轴垂直方向的风的限定振动。但是，本专利技术人等经过更深入的研究发现，在风速进一步增大的情况下，若将狭缝宽度增加到规定值以上，振动振幅反而增加。总之，本专利技术人等对具有长方形横截面形状的主塔进行了风洞试验，并经进一步研究发现，如果改变狭缝的宽度，则无因次风速在20～30之间时所产生的最大振幅存在最小值。具体地说，通过使狭缝的桥轴方向尺寸与横截面的桥轴方向尺寸之比在0.2以上、0.3以下，能够减小无因次风速在20～30之间产生的最大振幅。桥轴方向的狭缝宽度与横截面的桥轴方向的尺寸之比最好为大致0.25。在本专利技术的第2方式的桥梁主塔中，塔柱的横截面的包络形状为桥轴垂直方向的尺寸小于桥轴方向的尺寸的长方形，向上述桥轴垂直方向贯穿的狭缝形成于大致中央，在上述包络形状的四个角处形成缺口部。从位于桥轴方向一个边上的桥轴方向缺口位置向位于与该边垂直的桥轴垂直方向的另一边上的桥轴垂直方向缺口位置开设该缺口部，从上述包络形状的角部至上述桥轴方向缺口位置的桥轴方向缺口尺寸大于从该角部至上述桥轴垂直方向缺口位置的桥轴垂直方向缺口尺寸。通常通过在四个角处设置缺口部提高桥梁的抗风稳定性是公知的。本专利技术人等对横截面包络形状为长方形的主塔进行了风洞试验，并经进一步研究发现，存在最佳缺口部的形状。即，通过设置桥轴方向缺口尺寸大于桥轴垂直方向缺口尺寸的缺口部，能够尽可能地抑制由朝桥轴方向的风产生的振动。此外，由于形成了向桥轴垂直方向贯穿的狭缝，因此，也能够尽可能地抑制由桥轴垂直方向的风产生的振动。虽然典型的缺口部形状为长方形，但并不局限于此，例如，也可以采用使角部形成倒角的三角形。另外，上述狭缝的上述桥轴方向的尺寸与上述横截面的上述桥轴方向的尺寸之比最好在0.2以上、0.3以下。在本专利技术的第3方式的桥梁主塔中，横截面为桥轴垂直方向的尺寸小于桥轴方向的尺寸的长方形，向上述桥轴垂直方向贯穿的狭缝形成于大致中央，向上述桥轴方向贯穿的狭缝形成于大致中央。通过相对桥梁主塔的横截面形成向桥轴垂直方向贯穿的狭缝，能够抑制由向桥轴垂直方向的风产生的振动。另外，通过形成向桥轴方向贯穿的狭缝，能够抑制由向桥轴方向的风产生的振动。此外，在第1至第3方式的桥梁主塔的上述狭缝中设有粘弹性部件。通过在狭缝中设置粘弹性部件，可进一步地较低地抑制主塔的振动。特别是，如果狭缝的宽度能够使施工人员出入，则能够提高设置时的操作性。本专利技术的桥梁的特征在于具有第1至第3方式中任意一种的桥梁主塔。通过设置具有可降低振动的横截面的主塔，可提高桥梁的抗风稳定性。根据本专利技术，通过设置最佳尺寸的狭缝，不仅可降低无因次速度在10以下的限定振动，而且可降低无因次速度为20～30左右的振动。此外，通过使缺口部的形状达到最佳，能够抑制桥轴垂直方向以及朝桥轴方向的风产生的振动。附图说明图1A为本专利技术中桥梁主塔的透视图。图1B为本专利技术中桥梁主塔的第1实施方式的主塔的横截面图。图2为显示本专利技术中第2实施方式的主塔的横截面图。图3为显示本专利技术中第3实施方式的主塔的横截面图。图4为显示在狭缝中设置减震器的状态的横截面图。图5A及5B显示了本专利技术的实施例，并显示了通过狭缝获得抗风稳定性。图6A及6B显示了本专利技术的实施例，并显示了通过缺口部获得抗风稳定性。图7显示了本专利技术的实施方式，并显示了最大振幅相对于狭缝宽度的变化。图8为显示以往斜拉桥的透视图。具体实施例方式下面，参照附图，说明本专利技术的实施方式。在图1A中显示了在斜拉桥、吊桥等吊式桥梁中使用的主塔。如图8所示，该主塔1通过安装桥架大梁、缆索构成桥梁。主塔1大致沿垂直方向竖立设置，两根塔柱将桥架大梁夹在中间。在主塔1的上部设有横板8，以提高主塔1的刚性。另外，横板8也可以省略。在主塔1中，形成了向与桥轴方向X垂直的桥轴垂直方向Y贯穿的狭缝10。面向主塔1的竖立设置方向设有多个狭缝10。图1B显示了主塔1的横截面。主塔1的横截面是桥轴垂直方向Y的尺寸B小于桥轴方向X的尺寸D的长方形。如该图所示，狭缝10在横截面中大致形成在中央，将狭缝的宽度s与桥轴方向X的尺寸D之比设定为在0.2以上、0.3以下，最好为0.25。通过设定所述狭缝尺寸s，能够抑制由面向桥轴垂直方向Y的风产生的振动。具体地说，不仅可以抑制如下产生的限定振动振幅通过除以主塔1的固有频率f及主塔横截面的桥轴方向尺寸D而使风速无因次化的无因次风速(＝U/fD；U为风速)在10以下时产生的限定振动振幅，而且还可以减小无因次风速在20～30之间产生的最大振幅。图2显示了本专利技术的第2实施方式。在该图中，显示本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种桥梁主塔，其中，塔柱的截面形状为桥轴垂直方向尺寸小于桥轴方向尺寸的长方形，朝所述桥轴垂直方向贯穿的狭缝形成于大致中央，所述狭缝的所述桥轴方向的尺寸与所述横截面的所述桥轴方向的尺寸之比在０．２以上、０．３以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：平井滋登，小田学，本田明弘，熊谷洋司，齐藤通，
申请(专利权)人：三菱重工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]