JPH0351731A - ケーブル張力測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野ｊ 本発明は、ケーブル張力測定方法に関する。

「従来の技術」 吊橋形式や斜張橋形式等のケーブル構造の施工時や維持
管理時等においては、形状の保持、剛性の確保のために
ケーブル張力の管理を行なうことが重要である。、 例えば第８図に示される吊橋形式のアーケードにあって
は、屋根を形成する主柱１．・・・間に架設の主トラス
２．・・・は該主柱ｌ上に立設の支柱３゜・・・間に架
は渡たされたメインケーブル４．・・・より吊下される
サブケーブル５．・・・によって吊り支持されるが、そ
の形状の保持、剛性の確保はサブケーブル５．・・・が
所定の張力下に調整されることによってなされる。

か様な際に必要となる既存のケーブル張力の測定方性と
しては以下に述べるものがある。

（１）歪ゲージ貼付法 ケーブル端部金物やケーブル長調整用のターンバックル
等に、歪ゲージを貼り付け、出力される歪量から張力を
求める方法であるが、施工時や長期荷重時にはケーブル
の歪量は通常小さく、特殊な工夫をしない限り、高精度
は望めない。

（２）　　ロードセル取付法 ケーブルの端部あるいは中間部にロードセルを取り付け
る方法で、かなりの高精度が期待できるが、ロードセル
が建物竣工後まで残るため、センサーの耐力が建物全体
の耐力に大きな影響を及ぼす。このため恒久建築物には
余り用いられない。また取付部のデイテールが複雑にな
り、コスト高。

（３）振動法 土木の橋梁分野で用いられている、ケーブルの張力と振
動数の関係を利用する方法で、何らかの方法でケーブル
に衝撃力を与え、発生振動数から引張力を求めるもので
ある。

すなわち、−ＪＧにケーブルは導入された張力が大きく
なるにつれて振動数が増加する性質を持つ。

例えば質量分布が一定で曲げ剛性の全くない理想的なケ
ーブルの場合、張力と振動動数の関係は一般に次式で表
わされる。

但しｆ：弦の振動数（Ｈｚ） Ｌ：弦の長さ（ａ＋） ＋に単位長さ当りの質ｉｔ　（ｋｇ−ｓｅｃ”／ｍ２）
ｎ：固有振動数の次数 Ｔ：弦の張力（ｋｇ） しかし、実際にはケーブルは曲げ剛性を持つため、断面
形状や素線構成の影響を受け、（１）式と異なる性状を
示す。

さらに、上記の性質はケーブル長、ケーブル端部条件、
ケーブル中間部に取り付くケーブルクリップ、ターンバ
ックル等の集中質量の位置と大きさ等によって影響を受
けるため、同じ断面、素線構成のケーブルでも、同一の
関係を示さない。

それ故、この振動法の適用事例が比較的多い橋梁分野に
おいては、精度確保のために、多くの時間と入力を伴う
較正作業（測定対象と同じ端部条件、断面構成、長さ、
取付金物のケーブルを用いて、予め種類毎に張力−振動
数関係を採集しておくこと。）をして、これに照合しつ
つ行っているのが現状である。

上述の事情から精度、コスト、実用性等の点で、「振動
法」がケーブル張力測定に適用されるのが好適である。

「発明が解決しようとする課題」 「振動法」では、単にケーブルに加速度計を取り付けれ
ばよく、測定時に特殊な治具が不要であること、簡単に
測定が実施できることなどの利点を持つにも拘らず、上
記の「較正作業」を要すること、しいては設計や施工時
におけるデイテールや形状の変更に柔軟に対応ができな
いという点が障害となって広範囲の分野で利用されてい
ないのが実状である。

本発明は、畝上の障害（ケーブル端部条件、ケーブル金
物の存在、ケーブル長により張力−振動数関係が異なる
ため、較正作業に多くの手間がかかること）を解消した
張力と振動数の関係を用いる「振動法」を提供すること
を目的としている。

［課題を解決するための手段」 上記目的を達成するために、本発明の測定方法において
は、測定対象のケーブルの２点間に着脱自在の架橋治具
を装着し、当該治具で挾まれた部分のケーブルに衝撃を
加えて、生じた振動を同部分に取り付けた加速度計によ
り測定したうえ当該挾まれた部分の固有振動数を割り出
し、挾まれ間隔が同一の場合には径２素線構成が同一の
同種のケーブルではケーブル長、ケーブル端部条件、集
中質量等に影響されることなく同じ張力−振動数関係に
あることを利用して、予め該同種のケーブルについて求
めた該治具で挾まれた部分に於ける張力−振動数関係グ
ラフから張力を割り出すとしたものである。

上記の固有振動数の割り出しのスペクトル解析に際し、
架橋治具にも加速度計を取り付けてケーブル全長につい
ての固有振動数を測定し、両振動数の差を計算して両者
の相対加速度についてのスペクトル解析を行うとしても
よい。

「作用」 上記のように構成された本発明の測定方法によれば、較
正作業は同種のケーブルについては架橋治具の同一の挾
まれ間隔で一度求めれば済むこととなる。

これに加え、請求項２の発明にあっては、スペクトル解
析にあって、ケーブル全長についての反応が消し去られ
て架橋治具で挾まれた部分の反応の割り出しが容易化さ
れる。

「実施例」 実施例について図面を参照して説明する。

第１図は本発明の詳細な説明したもので、対象とするケ
ーブル６の２点間に、簡単に取外しできる機構を持つ例
えば「コ」の字型の架橋治具７を取り付け、この治具７
で挾まれた部分のケーブル６ａに何らかの方法で衝撃を
加えて、生じた振動を同部分に取り付けた加速度計８に
より測定し、さらに固有振動数を図示の振動数演算装置
を用いて求める。振動数演算装置には、スペクトル・ア
ナライザーのようなアナログ処理装置やコンピュータを
用いたデジタル処理装置を用いる。

該治具７については第２図に詳示している。尚同図中９
は該加速度計８取り付は用の治具を示す。

これにより得られる第３図に示すパワースペクトル図は
、ケーブル６全長り及び治具７長さｊ２　（５００１ｍ
程度のもの）をそれぞれ１次モードとする２種類のモー
ドー−Ａモード、Ｂモードー−が卓越する。

この内、Ｂモードに対応する固有振動数ｆ、はケーブル
長（Ｌ）、治具７の取付位置（Ｓ）と重量、ケーブル６
端部（ｉ、ｊ）の固定条件、集中質量（ケーブルクリッ
プやターンバックルなど）の大きさや位置によって影響
を受ける。一方Ａモードに対応する固有振動数ｆＡは治
具７の長さ（１）が一定の場合、同種のケーブル（ケー
ブルの径、素線構成が同一）では同じ張力−振動数関係
が得られる。このため同種のケーブルについての（ｆ）
についての張力振動数関係を予め求めておけば済むこと
となり、従来の振動法で多（の時間、人手を要していた
較正作業の大幅な低減ができる。

畝上の機器構成を用いて得られたスペクトル図及び張力
−振動数関係を一例として第４．５図に示す、なお第５
図はケーブル長（Ｌ）が異なる３種の試験体による結果
を示したものであるが、上述したようにケーブル長に係
わらずほぼ同一の性状を示している。

第６図は、本発明の他の実施態様を示し、前記の第３図
で得られるモードの内、測定対象の振動モード（Ａモー
ド）以外のモード（主にＢモード）をスペクトル図から
除去する方法を紹介している。

第３図の構成と異なる点は、治具７にもう一つの加速度
計ｌＯを取り付け、２つの加速度の差を計算することに
より、両者の相対加速度についてスペクトル解析を行な
う点である。この方法により、２つの測定点が同位相で
振動するモード、即ち第６図におけるＢモードは削除さ
れる。このため第３図の場合と比較して、必要とする固
有振動数へが得られ易いという特長を持つ。

第７図にこの方式で得られた例を第３図の場合と対比し
て示す。上下の比較をすると、上述したように目標とす
る固有振動数が得られている。

「発明の効果」 本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

本発明を用いると、簡単な治具を取り付けるだけで従来
の振動法の持つ欠点が克服でき、携帯性、使用性に優れ
た張力測定センサーが実現できる。

以下に本発明の特徴を列記する。

（１）測定対象とするケーブルと同種（同径、同素線構
成）のケーブルについて、−度較正値（張力−振動数関
係）を求めれば、ケーブル長、ケーブル各種金物の有無
、ケーブル端部の固定条件に係わらず、同一の関係に基
づいて、張力を求めることができる。

（２）特殊な操作や機械、治具を用いずに、治具の取り
付けや取外しが容易にでき（６！認実験では手で取り付
けるのみで良好な結果が得られた）、簡単にケーブル張
力を測定することができる。

このため施工時や維持管理時・定期点検時等における張
力管理に適する。

（３）センサーを継続してケーブルに取り付けていない
ため、センサーの経年変化による誤差の発生が生じず、
常に安定した精度の高い計測が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法に於けるスペクトル分析説明図、第
２図は本発明で使用の架橋治具の使用態様図、第３図は
本発明に於けるスペクトル分析図、第４図、第５図は本
発明の架橋治具を用いてのスペクトル分析図、張力−振
動数関係図、第６図は本発明の他の実施態様になるスペ
クトル分析説明図、第７図は第３図と第６図との分析結
果の対比図、第８図は吊橋形式のアーケードの説明図で
ある。 ■・・・主柱、　２・・・主！− ・・・メインケーブル、　　５ ケーブル、　７・・・治具、 治具、　１０・・・加速度計。 ラス、　　３・・・支柱、 ・・・サブケーブル、 ８・・・加速度計、 ６・・・ ９・・・ ンラレ７勿 ラノ廖 １０−１才、１針 ラＪ ＯＬｓｌ、９ｍ　＋　Ｌｍｌ、５ｍ　ＯＬｓｌ、Ｉｍう
２７ｔ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）測定対象のケーブルの２点間に着脱自在の架橋治
   具を装着し、当該治具で挾まれた部分のケーブルに衝撃
   を加えて、生じた振動を同部分に取り付けた加速度計に
   より測定したうえ当該挾まれた部分の固有振動数を割り
   出し、挾まれ間隔が同一の場合には径、素線構成が同一
   の同種のケーブルではケーブル長、ケーブル端部条件、
   集中質量等に影響されることなく同じ張力−振動数関係
   にあることを利用して、予め該同種のケーブルについて
   求めた該治具で挾まれた部分に於ける張力−振動数関係
   グラフから張力を割り出すとしたことを特徴とするケー
   ブル張力測定方法。
2. （２）請求項１に記載の固有振動数の割り出しのスペク
   トル解析に際し、架橋治具にも加速度計を取り付けてケ
   ーブル全長についての固有振動数を測定し、両振動数の
   差を計算して両者の相対加速度についてのスペクトル解
   析を行うとしたことを特徴とするケーブル張力測定方法
   。