田村　嘉教

統計的エネルギー解析法の実橋への適用に関する研究

宮木　康幸

鉄道橋を電車が走行する際，固体音（構造物音）が発生する．固体音は広い周波数域に亘っているため，FEMやBEMを用いて解析すると計算精度が低下する．そこで，本研究では鉄道橋の特定場所（軌道上など）での振動加速度レベルを用いて，中高周波域で有用とされる統計的エネルギー解析法（以下SEA法と略称）で計算を行い，橋梁から発生する固体音をSEAで予測できるかの検討を行う．

本研究ではこの適用検討において北陸新幹線第3千曲川橋梁騒音調査測定データを使用した．調査箇所として橋梁区間では防振対策桁，無対策桁，さらに，隣接する高架区間においては普通スラブ，防振スラブの騒音・振動調査が行われた．なお，各調査箇所では振動加速度レベルと騒音レベルが計測されている．
SEA法では振動，音響をエネルギーという統一量で表す．解析対象である構造物は多数の要素に分割され，その要素内の損失パワー，要素間の伝達パワー，要素外からの入力パワーの平衡関係から伝達を計算する．結果として，ある周波数帯域の要素のエネルギー，振動速度，音圧が求まる．

SEA解析における実橋モデルは，要素分割数や構造形式の異なる5種類を作成した．防振対策桁について23要素，59要素．対策桁については26要素，67要素．高架区間の普通スラブと防振スラブについては3要素となっている．また，それぞれのモデルは簡略化のため下横構やリブなどを除いた床版，縦桁，横桁の構成となっている．さらに要素選択（梁，板），要素結合方式（T型，L型），入力パワーの位置，列車速度など解析条件を変えて適用検討を行った．

防振対策桁，対策桁の解析結果については，要素数の少ない23，26要素モデルにおいて少し大きな解析値が算出された．これは，入力パワーが床版全体に与えられた為であり，列車走行分の床版に入力パワーが与えられた59，67要素モデルにおいては実測値と比較的一致した解析結果を得ることができた．また，要素選択（梁，板）や要素結合方式，列車速度によって解析値に変化は無かった．ただし，入力パワーの位置については桁付近の振動加速度レベルよりも軌道付近の振動加速度レベルを入力パワーとして解析すべきであることが分かった．さらにコンクリート構造物にはSEAが適用困難とされているが，高架区間においてもSEA適用性が十分あると考えられる結果が得られた．