DYNAMIC RESPONSE OF HIGHWAY BRIDGES DUE TO LIVE LOAD BY SPECTRAL ANALYSIS

Abstract

移動荷重 による橋梁 の動的性 状に関 しては,古 くか ら 研究 が行 なわれ,主 としてけた上 を通過す る荷重に よる 振動 問題 として理論 的実験 的研 究がな されて きた。特 に 最近で は,電 子計算機 によ る各種 の数値解 析が可能にな り,け たの振動 問題 か ら進 んで橋 と荷 重 との連 成振 動の 問題 にまで発展 した研究 が行 なわれてい る。その代表的 な研究 はイ リノイ大学 における一連 の研究 であろ う。 ま た これ らの理論 は連続 けた,ゲ ルバ ーけた,さ らには板 構造や格子 けたにまで発展 させ この方 面の研究 に画期 的 進歩 をもた ら してい る1)~12)。 また実験的研究 としては古 くは,ア メ リカお よびイギ リス にお ける鉄道橋 の研究(1907~1920)13)な ど,衝 撃 が大 きい とされ てい る鉄道橋 についてお もに行 なわれ, わが国におい ても国鉄技術研究所 を中心 に多 くの研究14) が行 なわれた。 さらに近年測定技術 の進歩 によ り道路橋 におい ても新 し く完成 された橋梁 な どについ て走行振動 試 験が行 なわれてい る。またアメ リカにおいてAASHO RoadTest15)と して実物大の大規模 な実験的研究 がな さ れてい る。 以上これ らの理論的実験的研究 のほ とん どは1台 の 自 動 車に よる振 動問題 を取 り扱 ってい るものであ り,振 動 問題 として有意義 な研究成果 を提 出してい る の で ある が,橋 梁 の設計に用い る設計衝撃係数 は荷重が担 当密 に 載荷 してい る場 合に対 す る値で あって,ご く短 スパ ンの 橋 や橋床 な どをのぞ き1台 の 自動車 による振動 がただち に設計衝撃係数 とむすびつか ない。 このことから,こ の論文は道路橋と 自動車の振動に不規則振動論を応用し て,同 時に載荷する自動車の数が多く なると荷重が橋けたに与える動的効果 が小さくなるということを明らかに し,実際の設計活荷重に近い状態の橋 けたの振動性状を説明した もので あ る。 この場合 設計活荷重 は 自動車 がかな り密 に載荷 されて い ることを考慮 し,動 的影響 を与 える各種の要素,た と えば路面の不整,走 行速度 の影響(走 行速度 と自動車の 振 動の関係)な どは荷重 のパ ワースペ ク トル密度に含 め て考 えて,簡 単のために荷重 は固定 した位置で,走 行 中 の不 規則な振 動 を橋 けたにおよぼす もの としてい る。 し か し,実 際の荷重 は走行 しているか ら速度 の影響(走 行 速度 と橋 けたの動 的応答 の関係)も 考慮 し,移 動荷重 と す るこ とも考 え られるが,そ の場合 は荷重間隔 と速 度 と の関係 な どについての考察 も必要 とな り,本 論文では, 特 にスパ ン長 に対 する動 的影響 の逓減 に注 目してい るの で計算 の仮定 として荷重 の作用位置 を固定 して考えた。 さらに,同 様 の計算 はシ ミュレーシ ョンの手法 を用 い て電子計算機 で求 めた結果 をまえに発表 してい るので16) 本論 文の最後 でこれ らの結果 および2,3の 実験結果 をも とに設計衝撃係数 につい ての考察 を行 なった。