JPH04258403A - ケーブルの支持装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、軸方向の張力、軸に対
し横変位する２次曲げ応力を受けるケーブルの端部を支
持する支持装置に関する。この支持装置は例えば吊構造
物の桁と塔との間に張設するケーブルに利用することが
できる。

【０００２】

【従来の技術】桁と塔の間に張設したケーブルによって
支えられた吊構造物は図８及び図９に略示されるが、ケ
ーブル１は両端のアンカー２を桁７、塔８に固定した支
圧板３に定着することによって張設されている。ところ
で、ケーブル１の横振動や、桁７と塔８の変形によって
ケーブル１の横変位が生じるものであって、この場合、
アンカー口部４にケーブル１の２次曲げが発生するのが
問題であり、図１０及び図１１に示すように、ケーブル
１がアンカー口部４で急激に曲げられることである。

【０００３】図１１に示す通り、ケーブル１の横変位に
より、アンカー口部４で２次曲げが発生して、これによ
ってケーブル１の破損をもたらす問題点がある。このケ
ーブル１破損に対して解決をはかるべくケーブル出口側
において改良構造を施したものが特開昭５２−９７０６
５号公報に開示されている。この公知技術は、ケーブル
束を通すための支持体を設けて、この支持面が縦断面図
で見て外方へ曲線状に拡がるように構成したものである
。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】曲線状に拡がる支持面
を持つ支持体を設けたことによって、アンカーケーブル
は、波等の影響でアンカーヘッドからの出口部分で受け
る曲げ力によって折れ曲がって切断されたりするのを一
応防ぐことは可能である。しかしながら、支持面の曲線
がどのような形のものかは不明であって、アンカー口部
の集中的な曲げに対してどの程度緩和作用を成し得るか
は何等解明されていなく、特に曲げ力が持続的に作用す
る吊構造物のケーブルに適用した場合は、アンカー口部
の２次曲げに対しては殆ど効果を発揮できないことは明
らかであって、適切な解決手段とはいえないものである
。

【０００５】本発明はかかる従来の問題に鑑みて成され
たものであって、特にアンカー近傍に設ける中間支持体
に特有の構成を持たせることによって、アンカー口部に
集中する急激な２次曲げを分散することが可能となり、
曲げ変形を軽減ならびに緩やかにしてケーブル破損、劣
化を未然に防止し、ケーブル寿命の延長化を果たさせる
点を主要な目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係るケーブルの支持装置は、次のような
構成としている。即ち、請求項１記載の支持装置は、端
部がアンカーで固定されるケーブルのアンカー近部を、
曲面によって支持する中間支持体よりなり、この中間支
持体の支持面をアンカー口部から遠くなるにつれ外方に
拡がる放物面に形成したことを特徴とするケーブルの支
持装置である。請求項２記載の支持装置は、端部がアン
カーで固定されるケーブルのアンカー近部を、多点的に
支持する中間支持体よりなり、この中間支持体の各支持
部のバネ定数Ｋを、アンカー口部までの距離Ｌに対して
、Ｋ＝α２／Ｌ２　、但しα２　は係数としたことを特
徴とするケーブルの支持装置である。請求項３記載の支
持装置は、中間支持体が、アンカー口部の口金部内に設
けられる請求項１または請求項２に記載のケーブルの支
持装置である。請求項４記載の支持装置は、中間支持体
が、ケーブル外周に接合しない支持面を少なくとも部分
的に有する請求項３記載のケーブルの支持装置である。

【０００７】

【作　　用】放物曲面を支持面に持つ中間支持体を設け
たことによって、ケーブル支持部及びアンカー口部の曲
げ応力を一点に集中することなく均一に分散させること
が可能であり、多点支持方式の中間支持体の各支持部の
バネ定数Ｋを前記距離Ｌの２乗に反比例させたことによ
って曲げ変形を緩やかにするとともに、曲げ応力を最小
とすることができる。この場合、中間支持体をアンカー
口部の口金部内に設けることにより、アンカー外部の別
の個所に支持物を取り付ける作業を省いて、ケーブル張
設工事の簡易化ならびにアンカー口部まわりの構造単純
化がはかれ、一方、剥離層を介在させるなどケーブル外
周に接合しない支持面を部分的に持たせることにより、
摩擦を軽減するとともに、２次曲げ応力を減少し得る。

【０００８】この２次曲げ応力について図面を参照しつ
つ説明すると、図１２はケーブル中間部を一点で支持す
る場合の構成を示し、ケーブル１はアンカー口部４より
ｄの位置で、曲げ角度θ、張力Ｐが作用している。この
中間支持部で横変位してδだけ撓むとすると、アンカー
口部４でも当然２次曲げ応力σｂ１が働くことになり、
この値と中間支持部の２次曲げ応力σｂ２は該中間支持
部のバネ定数Ｋにより、図１３のように変化し、バネ定
数Ｋが大きくなるにつれてσｂ１は減少し、逆にσｂ２
は増加する。 この図においてアンカー口部４の２次曲げ応力σｂ１は
、中間支持部のバネ定数Ｋが０、即ち支持力なしのとき
に、最大２次曲げ応力σｂ１ｍａｘ　となり、バネ定数
Ｋが大きくなる、即ち支持力が増加すると減少する。

【０００９】一方、ケーブル中間支持部の２次曲げ応力
σｂ２はバネ定数Ｋが大きくなると、最大２次曲げ応力
σｂ１ｍａｘ　の１／２　まで増加する。ケーブル全長
において、２次曲げ応力が最小となるのは、σｂ１とσ
ｂ２とが等しくなるときで、最大２次曲げ応力σｂ１ｍ
ａｘ　の１／３　となる。このことは、アンカー口部４
の曲げ角度θａ　と中間支持部の曲げ角度θとの間に下
式が成立することを示している。 θａ　＝θ／３　−−−式１ 図１２において中間支持部での水平力の釣合いΣＨ　＝
０より、次式が成立する。 ΣＨ＝Ｐａｃｏｓθａ−Ｐｃｏｓ３θａ＝０　　　　Ｐ
ａ　／Ｐ＝（４ｃｏｓ３θａ−３ｃｏｓθａ）／ｃｏｓ
θａ＝４ｃｏｓ２θａ−３−−−　式２中間支持部での
バネへの荷重ΔＰは、下記の如くなる。 中間支持部でのたわみδは、下記の如くなる。 従って、中間支持部の最適バネ定数Ｋは、下記の如くな
る。 ここで、Ｐ：ケーブル張力。 ｄ：ケーブルのアンカー口部から中間支持点までの支持
間距離。 θ：ケーブル中間支持部での曲げ角度。

【００１０】式６から、ケーブルの２次曲げ応力を最小
にするには、中間支持体のバネ定数Ｋをケーブル張力Ｐ
及びケーブル曲げ角度の余弦　ｃｏｓθ／３に比例させ
、支持間距離ｄに反比例させて適宜選べば良いことが判
る。

【００１１】次に図１４はケーブル中間部を多点で支持
する場合の構成を示している。該図において、ケーブル
は多点で支持され、アンカー口部４の曲げ角度をθａ　
とし、その他の支持点では、２θａ　の曲げ角度の増加
があるものとする。このようにすると、アンカー口部４
及び各支持点での２次曲げ応力が等しくなると考えられ
る。

【００１２】図１４においてｎ支持点での中間支持部の
水平力の釣合いΣＨ＝０より、次式が成立する。 　　　　ΣＨ＝Ｐｎｃｏｓ［（２ｎ−１）θａ］−Ｐｃ
ｏｓ［（２ｎ＋１）θａ］＝０　　　　Ｐｎ／Ｐ＝ｃｏ
ｓ［（２ｎ＋１）θａ］／ｃｏｓ［（２ｎ−１）θａ］
　−−−−−−　式７ｎ点での中間支持部のバネへの荷
重ΔＰｎ　は、次の如くなる。 　　　　ΔＰｎ＝Ｐｓｉｎ［（２ｎ＋１）θａ］−Ｐｎ
ｓｉｎ［（２ｎ−１）θａ］　　　　　　　＝Ｐ｛ｓｉ
ｎ［（２ｎ＋１）θａ］−ｃｏｓ［（２ｎ＋１）θａ］
×ｔａｎ［（２ｎ−１）θａ］｝−−式８ｎ点での中間
支持部のたわみδｎ　は次の如くなる。

【００１３】

【数１】

【００１４】従って、ｎ点での中間支持部の最適バネ定
数Ｋｎ　は、次の如くなる。

【００１５】

【数２】

【００１６】ここで、ケーブルの曲げ角度θ＝（２ｎ＋
１）θａ　＝１°〜２　°とすると、次の如くなる。 ｓｉｎ［（２ｎ＋１）θａ］≒　（２ｎ＋１）θａ　　
　−−−−−　式１２ｃｏｓ［（２ｎ＋１）θａ］≒１
　　　　−−−−−−−−−−−−−　式１３ｔａｎ［
（２ｎ−１）θａ］≒　（２ｎ−１）θａ　　　−−−
−−　式１４式１１に式１２〜１４を代入すると、ｎ点
でのバネ定数Ｋｎ　は、次の如くなる。

【００１７】

【数３】

【００１８】又、式９に式１５を代入すると、ｎ点での
たわみδｎ　は、次の如くなる。 　　この式１６のたわみδｎ　は、水平方向の支持距離
ｎｄの２乗となるので、たわみδｎ　は、放物線として
与えられる。

【００１９】以上の説明から、ケーブル１の２次曲げ応
力を最小にするには、 （イ）　　ケーブル１のｎ番目の支持点のバネ定数Ｋｎ
　は、支持点までの距離ｎｄの逆数の２乗に比例するの
で、次式で与えられる。 Ｋｎ＝２Ｐｄ／（ｎｄ）２　　　　−−−−−　式１７
（ロ）　　一方、ケーブル１のｎ点でのたわみδｎ　は
、支持点までの距離ｎｄの２乗に比例するので、次式で
与えられる。 　　　　δｎ＝θａ・（ｎｄ）２／ｄ＝０．５θ（ｎｄ
）２／Ｌ　　−−−−−　式１８

【００２０】この場合
、バネ支持をしないで、固定の曲面支持によって、ケー
ブル中間部を支持するには、曲面を式１８で与えられる
放物線にすれば良いことになる。 尚、図１３においてケーブル中間支持部の２次曲げ応力
σｂ２は、中間支持部のバネ定数Ｋを剛支持である無限
大にすると最大２次曲げ応力σｂｍａｘの半分になる。 このことはアンカー口部４と中間支持部との距離は、短
くても良いので、アンカー口部４に、例えば口金部５に
中間支持部を設けることによって、最大２次曲げ応力σ
ｂｍａｘを半分にまで減少することが可能となる。

【００２１】

【実施例】本発明の各実施例を添付図面によって詳細に
説明する。本発明装置例は図８及び図９に示す吊構造物
に張設するケーブル１のアンカー２による定着部分に実
施されるが、その実施例１は図１に示される。即ち、ケ
ーブル１の端部のアンカー２に近い個所を取り囲むよう
に中間支持体６を設けて、この中間支持体６は構造物な
どに固定される。上記中間支持体６は筒形をなして、真
直に伸びるケーブル１に同心させて配設するが、ケーブ
ル１周面に対向する支持面はアンカー２に近い側が接触
もしくは最接近して、アンカー２から遠くなるにつれて
離れ外方に拡がる放物面を形成している。即ち、支持曲
面は、ｙ＝αχ２　の放物線を基準とする。

【００２２】このように放物曲面を持たせたことにより
、ケーブル１の横変位によって生じるアンカー口部４の
急激な曲げ変形を緩和することが可能である。この場合
、ケーブル１の曲げ変形は、中間支持体６に接する領域
でなだらかに分散されることになるので、アンカー口部
４の集中曲げが小さくなる。上記中間支持体としては各
種材料が適用可能であるが、例えば、クロロプレンゴム
、シリコンゴム等のゴム、又、エポキシ樹脂、ナイロン
樹脂等の合成樹脂を、必要形式ならびに必要バネ定数に
設定して使用するのが好適である。

【００２３】図２は本発明の実施例２の部分断面示正面
図であり、ケーブル１をアンカー２が塔などに固定した
支圧板３に定着することにより張設させるが、支圧板３
にはパイプからなる口金部５がケーブル１端部を囲む配
置となって、溶接等により管端を固着させて一体に設け
られている。この口金部５内に中間支持体６を収設して
ケーブル１に囲繞させているが、該中間支持体６は前述
の実施例１と同じく、支持曲面を放物曲面に形成したも
のである。この例は中間支持体６を口金部５内に設ける
ことによりコンパクトな構造となる利点がある他、実施
例１と同じ機能を有する。

【００２４】次に図３は本発明の実施例３の部分断面示
正面図であり、アンカー２近部に設ける中間支持体６と
して多点支持方式のものを使用した例であって、各支持
体６に関して各支持点でのバネ定数Ｋが、アンカー口部
４から支持点までの距離Ｌに対してＫ＝α／Ｌ２　の関
係が成立するようにそれぞれの支持体の形状、材質等を
選定するものである。図３の例は上記関係を成立させる
ために、アンカー口部４に最も近い中間支持体６を軸方
向の厚みの最も大きいものとするとともに、アンカー口
部４から離れる程、厚みの薄いものとするようにしてい
る。このようにすることにより、ケーブル１の横変形は
アンカー口部４から遠い中間支持体６の個所程大きくな
り、ケーブル１をなだらかに曲げて、アンカー口部４の
集中的な曲げが小さくなり、かくしてケーブル１の横変
位によって生じるアンカー口部４の急激な曲げ変形を、
不連続な配置形態の中間支持体６で緩和することが可能
である。

【００２５】又、図４は本発明の実施例４の部分断面示
正面図、図５は同じく実施例５の部分断面示正面図をそ
れぞれ示しており、両例は実施例２をベースとして、ケ
ーブル１の外周に接合しない支持面を中間支持体６が有
する構造であり、実施例４は接合しない支持面を部分的
に有し、一方、実施例５は軸方向全部に有している。

【００２６】この場合の接合させない方法としては、中
間支持体６にケーブル１外径よりも僅かに大きい内径の
中空部を形成して空隙を有するようなものがあり、又、
グリース、ゴム、タールエポキンなどの剥離層９を挿入
する図４の例、ケーブル１外周に剥離剤１０を塗布して
樹脂チューブ１１を被着する図５の例等が挙げられる。 それ等何れの例の場合も、接合したものではケーブル１
の動きを拘束して２次曲げ応力が大きくなるという問題
点を解消する上で好適な構造であり、部分的に接合しな
い支持面を設けるには、アンカー口部４に近接したわず
か数ｍｍ程度の個所にすればよい。

【００２７】以上各実施例の内容につき説明したが、実
際のケーブルの２次曲げ試験を実施して、中間支持体６
の効果を確認した。供試体は、鋼線７ｍｍ径のものを　
４２１本平行に束ねたケーブルで長さ１０ｍとした。こ
のケーブルの両端に固着したアンカー２を試験機に取り
付けて１，２００ｔｏｎまで引っ張った。

【００２８】図６　（イ）　のようにして１，２００ｔ
ｏｎまで引っ張った後、図６　（ロ）の如く中央部Ｏを
押し上げて、曲げ角度θ＝０．６　°を発生させると、
図６　（ハ）に示される通り中央部に２次曲げ応力σｂ
　＝９ｋｇ／ｍｍ２が発生する。又、中間支持部Ｍでは
約５０％のσｂ　＝４ｋｇ／ｍｍ２の２次曲げ応力が生
じる。一方、図６（ニ）で中央部Ｏだけを押し上げると
、中央部Ｏのσｂ　＝９ｋｇ／ｍｍ２は変わらないが、
アンカー口部４は図６　（ホ）　のようにσｂ　＝９ｋ
ｇ／ｍｍ２となり図６　（ハ）　での中間支持部Ｍの２
次曲げ応力に対し２倍以上となることが判った。このよ
うに、実験においてもバネ定数Ｋ＝∞の例の中間支持を
行うと２次曲げ応力σｂ　は９ｋｇ／ｍｍ２から４ｋｇ
／ｍｍ２へと、５０％以下に減少することを確認した。

【００２９】図７は図６　（ロ）（ハ）　の要領で１０
ｍのケーブルに対して、アンカー口部４から１．７ｍの
中間支持部Ｍと同じく　５．０ｍの中央部Ｏで測定した
２次曲げ応力σｂ　を示すグラフである。この図から明
らかなように、ケーブルの曲げ角度が同じであるのに中
間支持部Ｍの２次曲げ応力σｂ　は中央支持部Ｏのそれ
の約５０％となっている。

【００３０】尚、前記実施例ではケーブル全体を中間支
持したが、ケーブルの構成要素である素線又はストラン
ドがアンカーにバラバラに定着されている場合、図１５
、図１６に示す如く、素線又はストランド毎に中間支持
しても同様な効果が得られる。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように本発明に従えば、ケー
ブル１端部のアンカー２近くに中間支持体６を設けてそ
の支持面を放物面に形成することによって、この中間支
持部及びアンカー口部４におけるケーブルの横変位によ
る曲げ応力を分散均一化させることができる。

【００３２】また、中間支持体６を多点支持方式の構造
となすとともに、各支持部での支持物のバネ定数を支持
点までの距離の２乗に反比例させる構成としたことによ
り、各支持点での２次曲げ応力が均一となるとともに、
この値を最小とする効果が奏される。

【００３３】更に、中間支持体６をアンカー口部４の口
金部５内に設けることによって、２次曲げ応力の均一分
散化をコンパクトな構造の下で実現でき、又、中間支持
体の支持面に、ケーブル外周と接合しない個所を設ける
ことによって、ケーブル１の自由な動きを拘束しないで
２次曲げ応力をより軽減する効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の部分断面示正面図である。

【図２】本発明の実施例２の部分断面示正面図である。

【図３】本発明の実施例３の部分断面示正面図である。

【図４】本発明の実施例４の部分断面示正面図である。

【図５】本発明の実施例５の部分断面示正面図である。

【図６】ケーブルの２次曲げ試験説明図である。

【図７】ケーブルの２次曲げ実験のデータを示すグラフ
である。

【図８】ケーブルを使用した吊構造物の概要示斜視図で
ある。

【図９】上記吊構造物の側面図である。

【図１０】上記吊構造物のケーブル横変位説明図である
。

【図１１】上記吊構造物のケーブルアンカー部拡大図で
ある。

【図１２】ケーブルの一点支持態様説明図である。

【図１３】ケーブル支持部の２次曲げ応力線図である。

【図１４】ケーブルの多点支持態様説明図である。

【図１５】素線毎に中間支持した場合の支持概要を示す
図である。

【図１６】ストランド毎に中間支持した場合の支持概要
を示す図である。

【符号の説明】

１−−ケーブル　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　２−−アンカー３−−支圧板　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　４−−アン
カー口部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　端部がアンカーで固定されるケーブル
   のアンカー近部を、曲面によって支持する中間支持体よ
   りなり、この中間支持体の支持面をアンカー口部から遠
   くなるにつれ外方に拡がる放物面に形成したことを特徴
   とするケーブルの支持装置。
2. 【請求項２】　　端部がアンカーで固定されるケーブル
   のアンカー近部を、多点的に支持する中間支持体よりな
   り、この中間支持体の各支持部のバネ定数Ｋを、アンカ
   ー口部までの距離Ｌに対して、Ｋ＝α２／Ｌ２　、但し
   α２　は係数としたことを特徴とするケーブルの支持装
   置。
3. 【請求項３】　　中間支持体が、アンカー口部の口金部
   内に設けられる請求項１または請求項２に記載のケーブ
   ルの支持装置。
4. 【請求項４】　　中間支持体が、ケーブル外周に接合し
   ない支持面を少なくとも部分的に有する請求項３記載の
   ケーブルの支持装置。