JPH07207619A - 横張り出し粱部を備えた長大橋主塔及びサイドケーブル - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長大橋の主塔とケーブルにおいて、該主塔の
側面に横張り出し粱部を設け、それによって支持される
サイドケーブルを設け、そのサイドケーブルに橋桁を連
結することによって、橋桁全体の横剛性と捩れ剛性を高
め、長大橋及び超長大橋の風荷重に対する安定性を確保
すると同時に、橋桁の単位長さ当たりの重量を軽量化す
ることによって、従来の吊橋の形式以上に長いスパンを
有する橋粱の形式を得る。 【構成】 長大橋の主塔において、該主塔のマストの側
面から横方向に張出す横張り出し粱部を設け、該横張り
出し粱部にてサイドーブルを支持／固定することを特徴
とする、横張り出し粱部を有する主塔と主塔間／全橋長
に張られるサイドケーブル。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長大橋及び超長大橋に
用いられる主塔及びケーブルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、橋梁に用いられる主塔は、例え
ば、吊橋におけるメインケーブルの支持や斜張橋のケー
ブルの支持のように、ケーブルを介して橋桁の重量を支
持し、その鉛直荷重を下部構造に伝達する機能を有する
ための構造物であり、主塔には鉛直方向の圧縮力が作用
することになる。

【０００３】また、橋桁の揺れを防止する方策として、
橋桁の下側にアーチ状に張られるストームケーブル（ス
トームロープ）がある。

【０００４】一般的に上記のストームケーブルが使用さ
れるのは、架設時のメインロープの耐風安定性向上のた
めである。（例えば、特許公告，平成２年−５９２４
５，ストームロープの架設工法など。）

【０００５】さらに、耐風対策として、桁の横剛性を高
める方策として、開口部であるグレーチングを設けた、
トラスの捕剛桁などがある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】長大橋及び超長大橋を
架ける際、橋桁に働く外力としては、スパンが長くなれ
ばなる程、風荷重が最も支配的な荷重となる。特に横方
向の風荷重及び風による崩壊的な自励振動となり得る捩
じれ外力に対処するため、橋桁の横剛性及び捩じれ剛性
を高める必要があるが、従来はこれらの剛性を高める方
法として、補剛桁の断面を大きな断面として設計し、各
々の断面２次モーメントを大きくして、橋桁自体の横剛
性及び捩じれ剛性を高めることによって対処していた。

【０００７】しかし、このような従来の方法・構造形式
では、大きな断面の補剛桁や箱桁構造を用意してしまう
こととなり、しかも、捕剛桁や箱桁には、橋軸方向に引
張力が与えられていないので、風などで横方向の曲げ力
がかかると、必ず、補剛桁や箱桁の一端には圧縮力が作
用することになる。長大橋の捕剛桁としては、一般的に
は鋼製のトラスが多いが、鉄は圧縮力には弱いので、過
大な横方向の曲げ応力がかかると一端は座屈してしまう
ことになる。箱桁も一般には鋼製であるが、橋軸方向の
圧縮力には弱い。そうならないためには、引張力に強い
鉄の特徴を生かす必要があり、そのため引っ張りのプレ
ストレスを補剛桁や箱桁に与えておけば効果的である
が、これまでには、ブロックごとで橋桁を吊りながら架
設するなどの架設工法上の課題もあって、このような考
慮はなされていなかった。従って、単に桁の断面２次モ
ーメントの増大だけで、横荷重や捩じれ振動に対処して
いたので、必然的に断面が大きくなり、益々重い橋桁と
なってしまい、結果として橋桁を吊るケーブルの引張強
度の限界により、スパンの限界長さが短くなるという問
題点があった。

【０００８】また、橋桁の揺れを抑制・防止するため、
ストームケーブル（耐風安定索−ストームロープ）を設
ける場合がある。このストームケーブルは、一般的には
橋粱部を架設している時、一時的に設けられることが多
い。ストームケーブルの留め具は主塔に設置される。従
って、左右のストームケーブルの間隔は最大で主塔の幅
でのみ取ることしかできないので、左右のストームケー
ブル間の距離は短くなり、横方向の風荷重及び捩じれ振
動に対しては効果的に作用しないという問題点があっ
た。

【０００９】本発明は、上記の問題点を解決するため、
横方向の風荷重及び風などによる捩じれ振動に対してよ
り強い剛性を有し、かつ桁の重量を軽量化して、長大橋
の限界長をこれまで以上に延長できる主塔とケーブルの
形式を得ることを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】橋粱の主塔において、該
主塔のマストの側面から横方向に張出す横張り出し粱部
を設け、該横張り出し梁部に設けられたサイド支持サド
ルまたはサイドアンカーにてサイドケーブルを支持また
は固定して主塔間に水平方向に張る。

【００１１】上記において、該横張り出し粱部にサイド
支持サドルを設ける際には、サイドケーブルの緊張を得
るため、両岸にアンカーレイジを設ける。

【００１２】上記サイドケーブルから橋桁本体まで連結
ケーブルまたは連結フレームで連結し、サイドケーブル
と橋桁を一体化して、横方向ないし捩じれの力に対して
サイドケーブルで相当分を分担させる。

【００１３】橋粱の主塔において、該主塔のマストの側
面から横方向に張出す横張り出し粱部を設け、該横張り
出し梁部どうしを該主塔を介して横張り出し粱部支持ケ
ーブルで吊る。

【００１４】横張り出し梁部をサイドケーブルを引っ張
るため、もしくは支持するために該当する力の方向に対
してアーチ作用で強度を保持できるように、横張り出し
梁部をアーチ部材で構成する。または、横張り出し梁部
をトラス作用で同様に強度を保持できるように、横張り
出し粱部をトラス部材で構成する。

【００１５】

【作用】サイドケーブルは、主塔間または橋全体長にわ
たって、左右各々の側面に水平方向にて張られるケーブ
ルであり、高張力で緊張される。橋桁は、このサイドケ
ーブルに、橋軸直角方向に張られる連結ケーブルもしく
は連結フレームで連結され、一体化されることになる。
従って、緊張されたサイドケーブルは、橋桁の横方向の
剛性に多大に寄与するが、サイドケーブルが橋の中心位
置から相当離れて設置されること（横方向の断面２次モ
ーメントを算出する上での距離が長い。）しかも高張力
で張られるので、相当の断面２次モーメントを増加さ
せ、一体構造の横剛性を著しく高めるという働きを有す
る。

【００１６】サイドケーブルによる横剛性の増加は、サ
イドケーブルが橋軸中心から距離を取った方が、断面２
次モーメントが距離の２乗で増大するため、一層効果的
である。そのためには、主塔の幅よりも大きくその距離
を取る必要があるが、本発明では、主塔に横張り出し梁
部を設けたことにより、サイドケーブル間の距離は主塔
の幅よりも相当長く取ることが可能となる。

【００１７】左右に張られるサイドケーブルの隔たり距
離を長くするためには、横張り出し梁部の張り出し長さ
をより長くし、かつサイドケーブルをしっかりと支持し
たり、緊張・固定したりする必要がある。そのため、横
張り出し梁部をトラス構造にしたり、アーム構造にした
りすると、効果的に張り出しの剛性を高めることができ
る。また、主塔の両側から張り出した、横張り出し粱部
どうしを主塔を介して、横張り出し粱部支持ケーブルで
お互いの粱部の端部どうしを連結することにより、より
長く張り出した横張り出し粱部を形成することが可能と
なる。

【００１８】サイドケーブルは、スパン間に張られる
が、主塔で支持する必要がある。さて、主塔の主たる働
きはメインケーブルを支持することによって橋桁全体の
鉛直荷重を支えるということである。サイドケーブルを
張る本橋粱形式では、主塔の働きとしてメインケーブル
以外に、サイドケーブルを支持し、かつ緊張させる必要
がある。主塔に設けられる、横張り出し梁部は、該サイ
ドケーブルの自重を支持する働きを持つ。また主塔に設
けられる横張り出し梁部は、サイドケーブル間の距離を
長くして、サイドケーブルが橋桁と一体化してもたらす
桁断面の横方向の断面２次モーメントを増大させ、横剛
性や捩じれ剛性を高めるという働きを有する。

【００１９】上記のサイドケーブルの張り方としては、
サイドケーブルを主塔間のみ張る方法と橋長全体にわた
って張るなどの方法がある。前記では、主塔の横張り出
し粱部にサイドアンカーを設け、サイドケーブルの自重
を支持するだけでなく、張力を与えアンカーにて固定す
る必要がある。また後記では、主塔の横張り出し粱部に
サドルを設けサイドケーブルの自重を支えると同時に、
両岸にはアンカレイジを設け、サイドケーブルを固定・
緊張させる必要がある。

【００２０】さて、サイドケーブルを両岸のアンカーレ
イジで固定し、該サイドケーブルを緊張させると、サイ
ドケーブルの張力を最大限まで高めることが可能なの
で、横方向に荷重が作用した場合、ケーブルの緊張力に
よって、圧縮力が働かないようにすることが可能とな
り、より横方向の剛性が高くなるという働きがある。

【００２１】さらに、風荷重によって自励振動が橋桁に
生じ、捩じれ荷重が橋桁に掛かるような場合であって
も、緊張されたサイドケーブルによって、一体となった
橋桁には高い捩じれ剛性が与えられているのと同様であ
り、効果的に対応できる。また、サイドケーブルだけで
なく、ストームケーブルも併設する場合は、その相乗効
果によって横方向の剛性、桁の捩じれ剛性が極めて高く
なるという働きを有することになる。

【００２２】

【実施例】実施例について図面を参照して説明する。図
１において、岸１の間には海峡２が存在する。海峡２に
は、主塔３が立っており、メインケーブル４とハンガー
６を介して橋桁（捕剛桁）５を支持している。主塔３は
橋軸直角断面では、Ａ型をしており、メインケーブル４
は一本であり、両岸に設置されているアンカーレイジ７
にて固定・緊張されている。サイドケーブル９は主塔３
に設けられた横張り出し梁部１１に設置されているサイ
ド支持サドル１３に支持されており、又両岸に設置され
たアンカーレイジ７に固定され緊張されている。本実施
例では、メインケーブル４とサイドケーブル９を固定す
るアンカーレイジ７は共通のアンカーレイジであるが、
勿論別々でも可能である。連結ケーブル／連結フレーム
１０はサイドケーブル９と橋桁（捕剛桁）５及びストー
ムケーブル１４と橋桁（補剛桁）５とを連結する。ま
た、ストームケーブル１４は橋桁（捕剛桁）５よりも下
側に設置され、橋桁（捕剛桁）５が風などで持ち上げら
れ上に動こうとする運動／振動を阻止する。

【００２３】図２の実施例について説明する。岸１の間
には海峡２が存在する。海峡２には、主塔３が立ってお
り、メインケーブル４とハンガー６を介して橋桁（捕剛
桁）５を支持している。メインケーブル４は両岸に設置
されているアンカーレイジ７にて緊張されている。サイ
ドケーブル９は主塔３に設けられた横張り出し粱部１１
に設置されているサイドアンカー１７で緊張・支持され
ている。連結ケーブル／連結フレーム１０はサイドケー
ブル９と橋桁（捕剛桁）５及びストームケーブル１４と
橋桁（補剛桁）５とを連結する。また、ストームケーブ
ル１４は主塔３に設けられたケーブル定着／支持部１５
によって固定・緊張され、中央スパン間に張られる。橋
桁（捕剛桁）５よりも下側に設置され、橋桁（捕剛桁）
５が風などで持ち上げられ、上に動こうとする運動／振
動を阻止する。

【００２４】図３に示される実施例は、図１と同じ構造
を持つ橋梁の実施例であり、ひとつの主塔３付近を上か
ら見た平面図である。主塔３は４つの主塔基礎８の上に
設置され、左右に横張り出し梁部１１を有する。この実
施例の横張り出し梁部１１はアーチ構造を有している。
横張り出し粱部１１にはサイド支持サドル１３が設けら
れ、該サイド支持サドル１３がサイドケーブル９を支持
している。メインケーブル４はメインサドル１２にて支
持される。

【００２５】図４に示される実施例は、図１、図３と同
じ構造を持つ橋粱の実施例であり、主塔３付近を横から
見た側面図である。主塔３は４つの主塔基礎８の上に設
置され、左右に横張り出し粱部１１を有する。横張り出
し粱部１１にはサイド支持サドル１３が設けられ、該サ
イド支持サドル１３がサイドケーブル９を支持してい
る。メインケーブル４はメインサドル１２にて支持され
る。ストームケーブル１４が主塔３の下部に設けられて
いる、ケーブル定着／支持部１５に支持されて、緊張さ
れており、ストームケーブル１４と橋桁（捕剛桁）５間
に連結ケーブル／連結フレーム１０で連結される。

【００２６】図５に示される実施例は、図１、図３、図
４と同じ構造を持つ橋粱の実施例であり、主塔３付近の
断面図である。主塔３は４つの主塔基礎８の上に設置さ
れ、左右に横張り出し粱部１１を有する。横張り出し梁
部１１にはサイド支持サドル１３が設けられ、該サイド
支持サドル１３がサイドケーブル９を支持している。メ
インケーブル４はメインサドル１２にて支持される。ス
トームケーブル１４が主塔３の下部に設けられている、
ケーブル定着／支持部１５に支持されて、緊張されてい
る。連結ケーブル／連結フレーム１０は橋桁（捕剛桁）
５とストームケーブル１４及びサイドケーブル９を連結
するものである。また、ハンガー６はメインケーブル４
によって橋桁（捕剛桁）５を吊るものである。ストーム
ケーブル１４と橋桁（捕剛桁）５間に連結ケーブル／連
結フレーム１０で連結される。

【００２７】図６に示される実施例は、図１、図３、図
４、図５と同じ構造を持つ橋粱の実施例であり、主塔３
付近の斜視図である。主塔３は４つの主塔基礎８の上に
設置され、左右に横張り出し粱部１１を有する。横張り
出し粱部１１にはサイド支持サドル１３が設けられ、該
サイド支持サドル１３がサイドケーブル９を支持してい
る。メインケーブル４はメインサドル１２にて支持され
る。ストームケーブル１４は主塔３の下部に設けられて
いるケーブル定着／支持部１５に支持されて、緊張され
ている。連結ケーブル／連結フレーム１０は橋桁（捕剛
桁）５とストームケーブル１４及びサイドケーブル９を
連結するものである。また、ハンガー６はメインケーブ
ル４によって橋桁（捕剛桁）５を吊るものである。スト
ームケーブル１４と橋桁（捕剛桁）５間に連結ケーブル
／連結フレーム１０で連結される。

【００２８】図７に示される実施例は、主塔３が門型の
橋梁の実施例であり、その斜視図である。左右にメイン
ケーブル４が設置されているものである。橋桁（捕剛
桁）５を連結ケーブル／連結フレーム１０が支持してい
る。主塔３は４つの主塔基礎８の上に設置され、左右に
横張り出し梁部１１を有する。横張り出し梁部１１には
サイド支持サドル１３が設けられ、該サイド支持サドル
１３がサイドケーブル９を支持している。メインケーブ
ル４はメインサドル１２にて支持される。連結ケーブル
／連結フレーム１０は橋桁（捕剛桁）５とサイドケーブ
ル９を連結するものである。また、ハンガー６はサイド
ケーブル９を吊る。橋桁（捕｛ｕ桁）５間に連結ケーブ
ル／連結フレーム１０で連結される。

【００２９】図８に示される実施例は、主塔３が門型の
橋梁の実施例であり、その主塔３付近の断面図であり、
この場合は、実施例６と違いストームケーブル１４が設
置されている。左右にメインケーブル４が設置されてい
る。橋桁（捕剛桁）５を連結ケーブル／連結フレーム１
０が支持している。主塔３は４つの主塔基礎８の上に設
置され、左右に横張り出し粱部１１を有する。主塔３の
左右に設置される横張り出し粱部１１には、主塔３を介
して、横張り出し梁部１１どうしを連結する横張り出し
粱部支持ケーブル１６で吊る。横張り出し梁部１１には
サイド支持サドル１３が設けられ、該サイド支持サドル
１３がサイドケーブル９を支持している。メインケーブ
ル４はメインサドル１２にて支持される。ストームケー
ブル１４が主塔３の下部に設けられている、ケーブル定
着／支持部１５に支持されて、緊張されている。連結ケ
ーブル／連結フレーム１０は橋桁（捕剛桁）５とストー
ムケーブル１４及びサイドケーブル９を連結するもので
ある。また、ハンガー６はメインケーブル４によって橋
桁（捕剛桁）５を吊るものである。

【００３０】

【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。

【００３１】主塔間が、長いスパンになればなる程、外
力として支配的となる風荷重は、本発明の構造において
は主にサイドケーブルを中心とするケーブルシステムが
分担することになる。そのサイドケーブルには予め高張
力が入っており効率的に風荷重などの外力による荷重を
分担することができることになる。よって少ない鋼の材
料で非常に長いスパンの橋を得ることになる。橋桁の重
量を増大させることなく、橋桁の横方向剛性を著しく高
めることができ、従って、長大橋の設計において最も考
慮しなければならない風荷重に効果的に対処でき、より
長いスパンの橋を形成することが可能となる。即ち本発
明の橋梁形式によって、従来の斜長橋や吊橋では得られ
ない、超長大橋を構成することができ、橋のスパンを非
常に長くとることが可能となる。

【００３２】上記のように、材料を効果的に使用するこ
とになるので、使用する鋼材などが少なくても済み、橋
全体の工費を削減できることになる。また、自重を減ら
すことができるので、上部工事の工費の節減となるばか
りか、塔にかかる荷重を減らすことができ、支える橋桁
の自重が相対的に軽くて済み、下部工事の費用も減らす
ことができる。材料を効果的に使用することになるの
で、使用する鋼材などが少なくてもよくなり、橋全体の
工費を削減できることになる。さらにスパンが長く取れ
るので、海峡を横断する橋の場合、少ない数の橋脚で済
むことになり、工事の費用が少なくてもよくなる。

【００３３】風に対しては、本発明の主塔とサイドケー
ブルを使用した橋粱部形式であると、殆どの主要構造が
オープン構造で形成されるため、風が吹き抜けてしま
い、風の外力は大幅に逓減されたものとなる。従って、
風荷重の大幅な軽減を図ることができ、通常でも揺れの
少ない橋が形成され、風による揺れも少なく、また、メ
ンテナンス上も有利で使用上安定的な橋ができる。

【００３４】サイドケーブルとメインケーブル、サイド
ケーブルやストームケーブルと橋桁間を結ぶ上下の連結
ケーブル／連結フレーム、横張り出し粱部が設けられた
主塔は、従来にないデザインを提供することになる。要
するにこの橋の形式であると、３次元的にデザインする
ことになるので、一気にデザインのバリエーションが豊
富となり、また、横張り出し梁部の張り出し長さやサイ
ドケーブルの設定高さなど設計のパラメータも増え、設
計の許容範囲が広いので、様々な地域の特徴を組み入れ
て、柔軟で最適な設計ができる。また、近年橋は文化資
産としての価値も有するようになっているが、本発明の
橋の形式であると、今までにない、全く新しい橋の美観
を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】横張り出し梁部を有した主塔とサイドケーブ
ル、サイドケーブルを支持するサイド支持サドルを主塔
の横張り出し梁部に設け、サイドケーブルを固定・緊張
するアンカレイジを設けた本発明の橋梁形式の全体の斜
視図である。

【図２】横張り出し梁部を有した主塔とサイドケーブ
ル、サイドケーブルを支持・固定・緊張するサイドアン
カーを横張り出し梁部に設けた本発明の橋梁形式の全体
の斜視図である。

【図３】本発明の橋梁形式の主塔近辺の上から見た平面
図である

【図４】本発明の橋粱形式の主塔近辺の側面から見た平
面図である。

【図５】本発明の橋梁形式の主塔近辺の断面図である。

【図６】本発明の橋梁形式の主塔近辺の斜視図である。

【図７】主塔が門型の橋梁の主塔近辺の斜視図である。

【図８】主塔が門型の橋梁の実施例の主塔近辺の断面図
である。

【符号の説明】

１ 岸 ２ 海峡 ３ 主塔 ４ メインケーブル ５ 橋桁（捕剛桁） ６ ハンガー ７ アンカーレイジ ８ 主塔基礎 ９ サイドケーブル １０ 連結ケーブル／連結フレーム １１ 横張り出し梁部 １２ メインサドル １３ サイド支持サドル １４ ストームケーブル １５ ケーブル定着／支持部 １６ 横張り出し梁部支持ケーブル １７ サイドアンカー

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 橋粱の主塔において、該主塔のマストの
   側面から橋軸直角方向かつ外側に張り出す横張り出し粱
   部を設け、該横張り出し粱部にてサイドケーブルを支持
   ／固定するサイド支持サドルまたはサイドアンカーを設
   けたことを特徴とする横張り出し梁部を備えた長大橋主
   塔。
2. 【請求項２】 橋粱の主塔において、該主塔のマストの
   側面から横方向に張出す横張り出し粱部を設け、左右両
   側に張り出す該横張り出し梁部どうしを該主塔を介して
   横張り出し梁部支持ケーブルにて吊って支持し、該横張
   り出し粱部にてサイドケーブルを支持／固定するサイド
   支持サドルまたはサイドアンカーを設けたことを特徴と
   する横張り出し梁部を備えた長大橋主塔。
3. 【請求項３】 横張り出し粱部がアーチ構造またはトラ
   ス構造で形成された請求項１又は２記載の横張り出し梁
   部を備えた長大橋主塔。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の該
   横張り出し粱部に設けられるサイドアンカーに固定さ
   れ、主塔間に水平方向に張られるサイドケーブル。
5. 【請求項５】 請求項１〜３のいずれか一項に記載の横
   張り出し梁部に設けられるサイド支持サドルに支持さ
   れ、全スパンにわたり水平方向に張られ、かつアンカー
   レイジに固定されたサイドケーブル。