JPH1037127A - 斜張橋におけるケーブル制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡単で、維持管理がし易く、且つ景観
を損ねることのない斜張橋のケーブル制振装置を提供す
る。 【解決手段】 斜張橋におけるケーブルＣと橋桁Ｇとの
間に設ける制振装置において、ケーブル長の中間にケー
ブルにクランプ２０を固着して設け、一方、橋桁の前記
クランプの下方位置に粘弾性ゴム３０からなるダンパー
を設け、該ダンパーと前記クランプとの間をワイヤロー
プ２１で連結したことを特徴とする斜張橋におけるケー
ブル制振装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、斜張橋のケーブル
の振動を抑制するケーブル制振装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】斜張橋のケーブルは、風に起因する振動
現象が問題となる場合が多い。この現象としては、雨と
強風の相互作用で生じるレインバイブレーション、カル
マン渦に起因する渦励振動等が知られている。レインバ
イブレーションの発生頻度は多くない（過去の観測によ
れば年数回）が、その発生振動数は３Ｈz 以下であり、
長大ケーブルになるほど最低次モードの振動数が低くな
るため、制振対象とする振動モードは多くなる。一方、
渦励振動はその振幅が大きくないものの、風速が２〜３
ｍ／ｓ以上で発生するため、頻度は非常に多い。その発
生振動モードは、最低次モードから１０次モード以上の
ものまで広範囲にわたって観測されている。これらの振
動は、ケーブル定着部の疲労、歩行者、自動車による走
行者に不安感を与えるので、ケーブルの振動を抑制する
対策が講じられている。

【０００３】この振動の抑制手段としては、ケーブル自
体の断面形状を変化させる空気力学的対策もあるが、ケ
ーブルに機械的制振手段を取り付ける場合が多い。この
機械的制振手段として、ケーブル同士を結合するものが
採用されていたが、これは景観上、好ましいものではな
かった。このため、近年では景観を損なわず、また付加
減衰の予想がある程度可能なダンパーを設置する方式
が、多く採用されるようになっている。

【０００４】制振に必要な付加減衰（δ；対数減衰率）
は、レインバイブレーションでは、δ＝０．０２〜０．
０３、渦励振では、δ＝０．０１程度と言われている。
このダンパーを設けるものとしては、特開平６−１３６
７１８号公報（技術１）、特開平７−１１９１１５号公
報（技術２）および特開平５−５９７０３号公報（技術
３）がある。

【０００５】技術１は、「ケーブル定着部のケーブルを
内在させた円筒部材の一端を橋桁に固着し、ケーブルと
円筒部材の間に固体粘弾性体を設けたもの」であり、技
術２は、「ケーブル定着部近傍のケーブル外周にフラン
ジ付きクランプを取付け、定着部端面と前記フランジの
間に高減衰ゴムを介設したもの」である。しかし、ケー
ブルに付加できる減衰の大きさは、ケーブル固定点（定
着部）から固体粘弾性体までの距離とケーブル長の比に
比例することが知られているため、固定部材とケーブル
に取り付けたクランプの間に、固体粘弾性体を直接取り
付ける技術１および技術２においては、１００ｍ程度の
ケーブルに比べ、３００ｍを越える長いケーブルを制振
する場合、ケーブル固定点（定着部）から固体粘弾性体
までの距離が大きくなる。即ち、橋桁面から固体粘弾性
体の取付け位置までの高さが高くなってしまい、固体粘
弾性体の取付け等の施工性および点検、保守が困難とな
る。また、ケーブルに取り付けた固体粘弾性体を含む制
振装置が人の目につき易く、景観が悪くなるという問題
がある。

【０００６】このような問題を解決するものとして提案
されているのが、技術３である。この制振装置を図３に
より説明する。ケーブルＣに二つ割りのクランプ１を締
め付けボルト２で固定する。一方、橋桁Ｇ上に円筒部材
５、蓋体６、円筒部材５の中に収納されたばね受け筒体
７、ばね８、該筒体７の底部中心に一端を固着し、他端
を前記蓋体６を貫通して設けられた連結杆４および円筒
部材５内に注入された粘性流体からなるダンパー１０が
前記連結杆４が直立するように取付けられている。な
お、９は筒体７の底板に開けられたオリフィスである。
また、筒体７の外周壁と円筒部材５内壁の間には微小隙
間ｇが設けられている。そして、前記クランプ１の締め
付けボルト２と連結杆４の間をワイヤロープ３で連結し
てある。３ａはワイヤロープ３の上端に形成したアイス
プライスである。ばね８は、筒体７の変位に対し付勢力
をもって復帰変位させる機能を有し、またワイヤロープ
３に所定の張力を付与している。そして、風、降雨等の
作用によりケーブルＣに振動が発生すると、その振動変
位はワイヤロープ３を介してダンパー１０の筒体７に伝
達される。円筒部材５は不動であるから、筒体７の外周
壁と円筒部材５内周壁の間に粘性流体の粘性剪断抵抗が
生じ、筒体７の運動を止める方向に抵抗力が作用する。
この抵抗力がワイヤロープ３、クランプ１を介して連動
するケーブルＣの揺れを減衰させるものである。 以上
の構成により、ダンパーの抵抗力の作用点をケーブルＣ
の高い位置に設けることができ、さらに、容積の大きな
ダンパー本体は橋桁Ｇに取付けてあるから、点検、保守
が容易となり、また、景観を損なうことが無い。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、技術３
の制振装置は、円筒部材５の中にばね受け筒体７および
ばね８を収容し、しかもばね受け筒体７に粘性流体の粘
性剪断抵抗を生じさせるために複雑な構造となってい
る。また、粘性流体を使用しているため、ダンパー取替
および使用時に液漏れが生じる可能性があり、かかる場
合は、周囲を汚染したり、液補充しなければならないと
いう問題がある。

【０００８】本発明は、構造が簡単で、維持管理がし易
く、且つ景観を損ねることのない斜張橋のケーブル制振
装置を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を以
下の装置により達成する。

【００１０】第１の装置は、斜張橋におけるケーブルと
橋桁との間に設けられる制振装置において、ケーブルと
橋桁との間を、粘弾性ゴムからなるダンパーとワイヤー
ロープとを介して連結したことを特徴とする斜張橋にお
けるケーブル制振装置である。

【００１１】第２の装置は、上記第１の装置において、
ダンパーの粘弾性ゴムが剪断変形することを特徴とする
請求項１記載の斜張橋におけるケーブル制振装置であ
る。

【００１２】第３の装置は、上記第１の装置又は第２の
装置において、ワイヤーロープに予め張力がかけられた
状態でケーブルと橋桁との間が連結されている特徴とす
る請求項１記載の斜張橋におけるケーブル制振装置であ
る。

【００１３】「作用」第１の装置；ケーブルが振動する
とワイヤロープを介して粘弾性ゴムに振動力が伝達さ
れ、粘弾性ゴムに振動が生じる。粘弾性ゴムの振動によ
ってケーブルの振動エネルギーが減衰され、ケーブルの
振動が抑制される。

【００１４】粘弾性ゴムは、振動の減衰機能とばね機能
を併せもつ部材であるから、振動抑制後、粘弾性ゴムは
ばね機能により、振動発生前の位置に戻ることができ
る。また、ダンパーを橋桁付近に又は橋桁に連結して設
置すれば、景観を損ねることがない。

【００１５】第２の装置；粘弾性ゴムの取付け構造は、
ケーブルの振動時にその振動エネルギーを速やかに吸収
できるものが望ましい。粘弾性ゴムが剪断変形するよう
にダンパーを橋桁に取り付ければ、高いエネルギー損失
が得られる。

【００１６】第３の装置；ワイヤロープは圧縮力を伝達
しないため、ケーブルの振動方向がワイヤロープの圧縮
方向のときは、粘弾性ゴムに振動エネルギーの減衰作用
が生じない。ワイヤロープに予め張力をかけた状態でダ
ンパーを取付けておけば、ケーブルが振動してもワイヤ
ロープが緩まないから、ケーブルの振動方向がワイヤロ
ープの圧縮方向のときでも、粘弾性ゴムに振動変位を伝
達することができる。従って、ワイヤロープに予め張力
をかけない場合に比べ、ケーブル振動１サイクル当たり
のエネルギー減衰量が多くなり、ケーブルの振動をより
速やかに抑制することができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて以下に説明する。図１は、本発明装置の取付け状態
を示す概要図、図２は、図１のＡ−Ａ矢視図である。

【００１８】Ｃは斜張橋のケーブル、Ｇは橋桁である。
２０は二つ割りのクランプで、一方のクランプ片にはワ
イヤロープ等の係止金具２０ａが設けられている。クラ
ンプ２０は、ケーブルＣの中間に図示しない締め付けボ
ルトで固く装着されている。２１はワイヤロープ、３０
は粘弾性ゴム、２２は粘弾性ゴム３０の中央にその下部
を埋め込まれ、加硫接合されており、振動力を前記粘弾
性ゴム３０に伝達するための伝達板である。２２ａは伝
達板２２の上端部に取付けられた係止金具取付け板、２
２ｂは係止金具取付け板２２ａ上面に取り付けられた係
止金具である。粘弾性ゴム３０の外側端面は、収納枠２
４の側板２４ｂ、２４ｂに加硫接合されている。この収
納枠２４は底板２４ａを有している。底板２４ａの下面
中心にブラケット２５が形成されている。また、橋桁Ｇ
上に前記ブラケット２５と係合するブラケット２６が設
けられている。これらのブラケット２５および２６は、
軸ピン２７により結合されるので、前記収納枠２４を、
前記軸ピン２７を支点として揺動可能とすることができ
る。なお、収納枠２４は、振動力が粘弾性ゴム３０に剪
断力として作用するように、張設されたケーブルＣに直
交する平面に伝達板２２が平行するように取付けると、
高い減衰率が得られるので、かくすることが望ましい。

【００１９】前記粘弾性ゴム３０は、高い振動減衰機能
およびばね機能（弾性）を備えていることが要求され、
具体的には、天然ゴムの他、ＳＢＲ（スチレンブタジエ
ンゴム）、ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエンゴ
ム）、シリコーンゴム、ブチルゴム等が使用される。

【００２０】次に、本発明の制振装置の取付け方法につ
いて説明する。まず、ケーブル、ダンパーの解析モデル
を複素固有値解析することにより、設計で定められた付
加減衰等の諸条件を満足するダンパーの取付け位置、粘
弾性ゴムの所要ばね定数が決定される。次に、これらの
要素に基づいて決められたケーブルＣのクランプ取付け
位置に、クランプ２０が取付けられる。クランプ２０の
取付け位置から、ケーブルＣに直交する線が橋桁Ｇに交
わる位置に、ブラケット２６が取付けられる。粘弾性ゴ
ム３０、伝達板２２を取り付けた収納枠２４をブラケッ
ト２５および 軸ピン２７によりブラケット２６に取り
付ける。所定長さに整えたワイヤロープ２１の一方のア
イスプライス２１ａをクランプの係止金具２０ａに係止
し、他方のアイスプライス２１ｂを収納枠側の係止金具
２２ｂに係止する。

【００２１】上記のようなワイヤロープ取付け方法にお
いても、汎用のチェーンブロック等を使用してワイヤロ
ープ２１に張力をかけながら取付ければ、クランプ２０
と収納枠側の係止金具２２ｂ間を予張力ワイヤロープで
連結することができるが、ワイヤロープ２１の一方の端
部または中間にターンバックル（図示せず）を取付けれ
ば、クランプ２０と収納枠側の係止金具２２ｂ間を、容
易に予張力ワイヤロープで連結することができる。

【００２２】

【実施例】本発明装置におけるワイヤロープ２１に必要
な予張力、粘弾性ゴム３０の物性等の一例を以下に示
す。

【００２３】ケーブル長；４５０ｍ ケーブルに作用する張力；５００ｔｆ ケーブルの単位重量；０．１ｔｆ／ｍ とすると、このケーブルの１次の固有振動数は、約０．
２５Ｈｚである。１０次の振動数３Ｈｚまで、粘弾性ゴ
ム３０の対数減衰率δを０．０２とするには、クランプ
２０の取付け位置は、定着部から１１．７ｍである。ま
た、このときの必要な粘弾性ゴム３０のばね定数は、４
０ｔｆ／ｍとなる。ケーブル振動時の粘弾性ゴム３０の
変位は、たかだか１〜２ｃｍであるから、ワイヤロープ
２１に必要な予張力は、１ｔｆもあればよい。このとき
の、粘弾性ゴム３０の変位は、２．５ｃｍとなる。かく
すれば、ケーブル振動の１サイクル中、粘弾性ゴム３０
は、常に振動を減衰させるよう作用し、ケーブルの振動
を速やかに減衰させることができる。

【００２４】

【発明の効果】本発明は、ダンパーとして粘弾性ゴムを
使用し、ダンパー本体を橋桁に設置するよう構成したか
ら、ダンパー取替および使用時に液漏れにより周囲を汚
染したり、液補充する必要がない。また構造が簡単で、
維持管理がし易く、且つ景観を損ねることがないという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明装置の取付け状態を示す概要図である。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】従来装置の取付け状態を示す概要図である。

【符号の説明】

２０ クランプ ２０ａ 係止金具 ２１ ワイヤロープ ２１ａ，２１ｂ アイスプライス ２２ 伝達板 ２２ａ 係止金具取付け板 ２２ｂ 係止金具 ２４ 収納枠 ２５，２６ ブラケット ２７ 軸ピン ３０ 粘弾性ゴム Ｃ ケーブル Ｇ 橋桁

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 斜張橋におけるケーブルと橋桁との間に
   設けられる制振装置において、ケーブルと橋桁との間
   を、粘弾性ゴムからなるダンパーとワイヤーロープとを
   介して連結したことを特徴とする斜張橋におけるケーブ
   ル制振装置。
2. 【請求項２】 ダンパーの粘弾性ゴムが剪断変形するこ
   とを特徴とする請求項１記載の斜張橋におけるケーブル
   制振装置。
3. 【請求項３】 ワイヤーロープに予め張力がかけられた
   状態でケーブルと橋桁との間が連結されている特徴とす
   る請求項１又は請求項２に記載の斜張橋におけるケーブ
   ル制振装置。