JPH11181717A - 並列ケーブルの制振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列ケーブルのＸ方向及びＹ方向の振動をと
もに抑制する。 【解決手段】 並列されたた各ケーブル２Ａ、２Ｂに固
定される固定金具３と、この固定金具３間を継ぐ制振具
４とからなる。制振具４は、第１の制振具４Ａ、及び第
２の制振具４Ｂを含む。第１の制振具４Ａは、第１の連
結部材７Ａを、ケーブル２の長さ方向と直角な面で隣り
合うケーブルに向くＸ方向のケーブルの振動に対して第
１のダンパ基体６Ａを圧縮、引張変形させる向き、かつ
Ｙ方向に対して第１のダンパ基体６Ａがせん断変形させ
る向きに配している。また第２の制振具４Ｂは、第２の
連結部材７Ｂを、Ｘ方向の振動に対して第２のダンパ基
体６Ｂをせん断変形させる向き、かつＹ方向の振動に対
して、第２のダンパ基体７Ｂを圧縮、引張変形させる向
きに配したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば斜張橋の主
塔と橋桁との間などに並列して配されたケーブルの直交
する２方向、例えばＸ方向及びＹ方向の振動をともに効
果的に抑制しうる並列ケーブルの制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図７
（Ａ）に示すような斜張橋の橋桁ｂ１を緊張するケーブ
ルａ１、又は図７（Ｂ）に示すような長スパンの吊橋に
おける橋桁ｂ２を主塔間に架け渡される主ケーブルから
吊下げる吊下げ用のケーブルａ２などにおいては、橋の
巨大化とともに複数本のケーブルを間隔を隔てて略平行
に配列した並列ケーブルが採用されている。

【０００３】このような並列ケーブルにおいて、例えば
５０ｍを超えるようなケーブル長さになると、図８に示
すように、並列するケーブルＣ１、Ｃ２の並列方向又は
並列方向に近い斜方向からの風によって、風上側のケー
ブルＣ１の背後にカルマン渦が発生し、風下側のケーブ
ルＣ２が激しく振動することがある。

【０００４】その振動は、従来、隣り合うケーブルＣ
１、Ｃ２に直交する向きＹ方向の振動が問題視されてき
たが、風向、風速によっては隣り合うケーブルＣ１、Ｃ
２に沿ったＸ方向の振動も観察されている。つまり、並
列ケーブルの振動を減衰させるためには、従来問題視さ
れていたＹ方向の振動のみならず、Ｘ方向の振動につい
ても効果的に制振する必要がある。

【０００５】前記カルマン渦によって生じるケーブルの
振動は、ケーブル自体が持っている構造減衰が小さいた
め、風による僅かな周期的外乱が続くと、振動が成長し
て大振幅となりケーブル端末の固着部などにおいて曲げ
疲労により破壊するおそれがある。このような問題点を
解決するため、例えば特開平８−４１８２１号公報が提
案されている。

【０００６】この提案では、図９に示す如く、ケーブル
ｃ１、ｃ２と、このケーブルｃ１、ｃ２を内挿しかつ継
ぎ材ｆにより相対移動不能に連結されたケーブル支持枠
ｄ、ｄとの間に高減衰ゴムなどの吸振手段ｅを固着配設
している。例えば、図９（Ａ）に示すように、ケーブル
ｃ１、ｃ２にＸ方向の振動が生じると、吸振手段ｅに
は、ほぼ単純なせん断力が作用し、振動エネルギーを散
逸させることができる。

【０００７】しかしながら、このものは、図９（Ｂ）に
示すように、ケーブルｃ２にＹ方向の振動が生じた場合
には、ケーブル支持枠ｄのねじれ角を、一旦、せん断力
に変換して吸振手段ｅに作用させて制振するため、ケー
ブルのＹ方向の振幅がよほど大きくならないと吸振手段
ｅのせん断変形が充分になされず、かかる吸振手段での
エネルギーロスが期待できないため、満足のゆくＹ方向
の制振効果が得られない。

【０００８】一般に、標準的なケーブル張力、ケーブル
重量、ケーブル長さ、制振装置の取付け位置によって、
最大限の制振効果を得るためには、最適なバネ定数が存
在することが種々の実験の結果判明しており、そのバネ
定数は、Ｘ方向、Ｙ方向ともに同じバネ定数となってい
る。

【０００９】本発明は、このような実状に鑑み案出され
たもので、並列ケーブルの制振装置において、直交する
２つの振動方向において、その各方向でのバネ定数を実
質的に同じものとし、とりわけケーブルのＸ方向及びＹ
方向の振動を、ともに効果的に抑制しうる並列ケーブル
の制振装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のうち、請求項１
記載の発明は、間隔を隔てて並列された各ケーブルに夫
々固定される固定金具と、この固定金具間を継ぐ制振具
とからなり、かつこの制振具は、減衰性ゴム材からなる
第１のダンパ基体と、この第１のダンパ基体から突出し
て前記各固定金具に連結される第１の連結部材とを具え
る第１の制振具、及び第１のダンパ基体と略同じ形状、
材料からなりかつ第１のダンパ基体とは前記ケーブルの
長さ方向と平行な軸線回りで９０度の角度差をもって配
される第２のダンパ基体と、この第２のダンパ基体から
突出して前記各固定金具に連結される第２の連結部材と
を具える第２の制振具を含み、前記第１の制振具の第１
の連結部材は、ケーブルの長さ方向と直角な面に含まれ
る直線方向である第１の方向のケーブルの振動に対して
前記第１のダンパ基体を圧縮、引張変形させ、かつ前記
面内で前記第１の方向に直交する第２の方向の振動に対
して第１のダンパ基体をせん断変形させるとともに、前
記第２の制振具の第２の連結部材は、前記第１の方向の
振動に対して前記第２のダンパ基体をせん断変させ、か
つ前記第２の方向の振動に対して、第２のダンパ基体を
圧縮、引張変形させることを特徴とする並列ケーブルの
制振装置である。

【００１１】また請求項２記載の発明は、前記第１の方
向は、隣り合うケーブルに向くＸ方向であり、かつ前記
第２の方向が前記面内でこのＸ方向と直交するＹ方向で
あることを特徴とする請求項１記載の並列ケーブルの制
振装置である。

【００１２】また請求項３記載の発明は、前記第１の連
結部材は、前記第１のダンパ基体の前記Ｘ方向の両端部
からＸ方向にのびて各固定金具に連結される一対のＸ方
向連結ロッドからなるとともに、前記第２の連結部材
は、前記第２のダンパ基体の前記Ｙ方向の両端部からＹ
方向にのびるＹ方向部とこのＹ方向部の端部で折れ曲が
り前記固定金具に連結される継ぎ部とを含む一対の折れ
曲がり連結ロッドからなることを特徴とする請求項２記
載の並列ケーブルの制振装置である。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づき説明するが、本明細書で用いる座標系は、図
１に示すケーブル２Ａ、２Ｂの長さ方向と直角な面にお
いて隣り合うケーブル２Ａ、２Ｂに向く方向をＸ方向と
し、かつ前記面内で前記Ｘ方向に直交する方向をＹ方向
として定義される。

【００１４】図１に示すように、本実施形態の並列ケー
ブルの制振装置（以下、単に「制振装置」ということが
ある。）は、間隔を隔てて略平行に配される本例では２
本の並列ケーブル２Ａ、２Ｂ（総称するとき単に「ケー
ブル２」ということがある。）を、それぞれ固定する固
定金具３、３と、この固定金具３、３間を継ぐ制振具４
とから構成されている。

【００１５】本例の前記並列ケーブル２Ａ、２Ｂは、図
７（Ａ）、（Ｂ）に示したような斜張橋、吊り橋などの
橋桁を緊張状態で吊設する長尺体であり、金属又は繊維
コードを撚り合わせたロープ、又は単一の金属線からな
るワイヤによって形成される。

【００１６】前記固定金具３は、本例ではケーブル２を
囲む金属製の筒状体であり、ケーブル２との着脱を容易
にするためケーブル２の軸方向に分割される２片によっ
て形成され、この２片をボルトＢを用いて相互に固定
し、かつ締付けによってケーブル２に固着される。

【００１７】本発明では、前記制振具４として、第１の
制振具４Ａ及び第２の制振具４Ｂを含む。

【００１８】前記第１の制振具４Ａは、減衰性ゴム材か
らなる第１のダンパ基体６Ａと、この第１のダンパ基体
６Ａから突出して前記各固定金具３、３に連結される第
１の連結部材７Ａとを具えている。また、前記第２の制
振具４Ｂは、本例では前記第１のダンパ基体６Ａと略同
じ形状、材料からなる第２のダンパ基体６Ｂと、この第
２のダンパ基体６Ｂから突出して前記各固定金具３、３
に連結される第２の連結部材７Ｂとを具えるものを示
す。また、第２の制振具４Ｂの前記第２のダンパ基体６
Ｂは、前記第１のダンパ基体６Ａとは前記ケーブル２の
長さ方向と平行な軸線回りで９０度の角度差をもって配
される前記第１のダンパ基体６Ａとは別体のものを例示
している。

【００１９】本例の第１、第２のダンパ基体６Ａ、６Ｂ
（以下、ダンパ基体を総称するとき単に「ダンパ基体
６」ということがある。）は、高減衰性ゴムによって形
成された弾性体であり、例えば内部損失（tan δ）の値
を０．２以上かつ０．７以下に設定するのが好ましい。
一般に、制振効果は、ダンパ基体６の内部損失（tan
δ）に略比例し、内部損失（tan δ）の値が大きいほど
振動を吸収するため、前記内部損失（tan δ）が０．２
未満では振動吸収能力が小さいため制振効果が低下しが
ちとなる。なおtan δが０．７をこえても制振効果の向
上があまり期待できない。より好ましくは、前記ダンパ
基体６の内部損失（tan δ）の値を０．３〜０．５の範
囲とするのが望ましい。

【００２０】なおダンパ基体６に用いるゴムとしては、
前述の高減衰性に加えて使用環境、使用条件に応じて耐
老化性や耐疲労性に優れ、かつクリープが少なく耐寒性
に優れることなどが要求され、このような特性は、例え
ば天然ゴム（ＮＲ）を主体とするゴム組成物に各種充填
剤、老化防止剤等の添加物を適宜添加することによって
得ることができる。

【００２１】また、本例では、前記第１、第２ダンパ基
体６Ａ、６Ｂはともに円柱状をなしかつその中心線をケ
ーブルの長さ方向と平行に配しているため、前記９０度
の角度差は見分けがつかない。また第１、第２ダンパ基
体６Ａ、６Ｂは、互いに離間して配されるとともに、ケ
ーブル２の長さ方向と直交する断面の中心線を互いに一
致させかつこれをケーブル２の長さ方向と略平行に配し
ている。なお「第１、第２ダンパ基体６Ａ、６Ｂが略同
じ形状、材料からなる」の略とは、製造の微細な誤差を
許容する趣旨である。

【００２２】そして、本発明では、第１の制振具４Ａの
第１の連結部材７Ａは、ケーブルの長さ方向と直角な面
に含まれる直線方向である第１の方向のケーブルの振動
に対して前記第１のダンパ基体６Ａを圧縮変形又は引張
変形させ、かつ前記面内で第１の方向と直交する第２の
方向の振動に対して、前記第１のダンパ基体６Ａをせん
断変形させる。

【００２３】本実施形態では、前記第１の方向が前記Ｘ
方向、第２の方向がＹ方向に設定される。そのため、例
えば第１の連結部材７Ａは、第１のダンパ基体６Ａの前
記Ｘ方向の両端部１１、１１からＸ方向に直線状にのび
て各固定金具３、３に連結される一対のＸ方向連結ロッ
ド１２を構成する。このＸ方向連結ロッド１２は、さら
に、第１のダンパ基体６Ａ側の内片１２ａと、固定金具
３側の外片１２ｂとから構成されているものを示す。

【００２４】Ｘ方向連結ロッド１２の前記内、外片１２
ａ、１２ｂは、Ｙ方向で互いに向き合う面を形成した突
片を互いに重ね合わせた、いわゆる合じゃくり状に形成
し、かつこれらをボルト止めすることにより、前記第１
のダンパ基体６Ａを前記ケーブル２Ａ、２Ｂ間の本例で
は略中央に配置する。

【００２５】また、本発明では、前記第２の制振具４Ｂ
の第２の連結部材７Ｂは、前記第１の方向のケーブル２
の振動に対して第２のダンパ基体６Ｂをせん断変形さ
せ、かつ前記第２の方向の振動に対して、前記第２のダ
ンパ基体６Ｂを圧縮変形又は引張変形させる。

【００２６】本実施形態では、第２の連結部材７Ｂは、
前記第２のダンパ基体６Ｂの前記Ｙ方向の両端部１４、
１４からＹ方向にのびるＹ方向部１５とこのＹ方向部１
５の端部で折れ曲がり前記固定金具３に連結される継ぎ
部１６とを含む一対の折れ曲がり連結ロッド１７からな
るものを示している。そして、このＹ方向部１５と、継
ぎ部１６とは、例えば前記Ｘ方向連結ロッド１２と同様
に、合いじゃくり状で結合することができる。

【００２７】また前記第１、第２の各連結部材７Ａ、７
Ｂは、金属材を用いて形成され、ダンパ基体６に加硫接
着するなど強固に固着され、その一端は、前記固定金具
３に溶着、ボルト固定など適宜の固着手段により連結さ
れる。なお本例では、前記各連結部材７Ａ、７Ｂは、図
２に示すように、ダンパ基体６に埋着されることにより
抜け落ち不能に固着された好ましい態様を示している。

【００２８】以上のように構成された本実施形態の作用
について、図３〜図５を用いて説明する。図３には、ケ
ーブル２の無振動状態において、（Ａ）に第１の制振具
４Ａの側面図を、同（Ｂ）に第２の制振具４Ｂの側面図
を示している。この場合には、各ダンパ基体６Ａ、６Ｂ
には振動に基づく力は作用していない。

【００２９】次に、図４（Ａ）には、第１の制振具４Ａ
の側面図を、同（Ｂ）には、第２の制振具４Ｂの側面図
を示すが、この図では、例えば風下側に位置するケーブ
ル２Ｂが風上側のケーブル２Ａに起因して生じるカルマ
ン渦により、Ｘ方向の変位を伴う振動が生じた場合を各
ダンパ基体６Ａ、６Ｂの変形を理解しやすいように誇張
して示している。

【００３０】先ず、図４（Ａ）に示すように、第１の制
振具４Ａのダンパ基体６Ａには、第１の連結部材７Ａを
介してケーブル２ＢのＸ方向の振動により圧縮、引張変
形を伴う振動が作用するが、第１のダンパ基体６Ａは、
この振動エネルギーを内部損失により熱エネルギーとし
て消費しケーブル２Ｂの振動を減衰させる。

【００３１】他方、図４（Ｂ）に示すように、第２の制
振具４Ｂの第２のダンパ基体６Ｂには、第２の連結部材
７Ｂを介してケーブル２ＢのＸ方向の振動により、せん
断変形を繰り返す振動が作用するが、第２のダンパ基体
６Ｂも、この振動エネルギーを内部損失により熱エネル
ギーとして消費しケーブル２Ｂの振動を減衰させる。

【００３２】このように、ケーブル２ＢがＸ方向に振動
した場合、第１の制振具４Ａでは主として第１のダンパ
基体６Ａの圧縮、引張変形が生じ、他方、第２の制振具
４Ｂでは主として第２のダンパ基体６Ｂのせん断変形が
生じる。そして、これらの各ダンパ基体６Ａ、６Ｂの相
乗作用によりケーブル２ＢのＸ方向の振動減衰を行うこ
とができる。

【００３３】ここで、第１のダンパ基体６ＡのＸ方向の
バネ定数をＫＡＸ、第２のダンパ基体６ＢのＸ方向のバ
ネ定数をＫＢＸとすると、制振具４全体のＸ方向のバネ
定数ＫＸは、下記の式で表すことができる。 ＫＸ＝ＫＡＸ＋ＫＢＸ …

【００３４】次に、図５（Ａ）には、第１の制振具４Ａ
の側面図を、同（Ｂ）には、第２の制振具４Ｂの側面図
を示すが、この図では、例えば風下側に位置するケーブ
ル２Ｂが風上側のケーブル２Ａに起因して生じるカルマ
ン渦により、Ｙ方向の変位を伴う振動が生じた場合を前
記と同様に示している。

【００３５】先ず、図５（Ａ）に示すように、第１の制
振具４Ａの第１のダンパ基体６Ａには、ケーブル２Ｂの
Ｙ方向の振動により、第１の連結部材７Ａを介してをせ
ん断変形を伴う振動が作用するが、第１のダンパ基体６
Ａは、この振動エネルギーを内部損失により熱エネルギ
ーとして消費しケーブル２Ｂの振動を減衰させる。

【００３６】また図５（Ｂ）に示すように、第２の制振
具４Ｂの第２のダンパ基体６Ｂには、ケーブル２ＢのＹ
方向の振動により、前記第２の連結部材７Ｂを介して圧
縮、引張変形を繰り返す振動が作用するが、第２のダン
パ基体６Ｂも、この振動エネルギーを内部損失により熱
エネルギーとして消費しケーブル２Ｂの振動を減衰させ
る。

【００３７】このように、ケーブル２ＢがＹ方向に振動
した場合、第１の制振具４Ａでは主として第１のダンパ
基体６Ａのせん断変形が生じ、他方、第２の制振具４Ｂ
では主として第２のダンパ基体６Ｂの圧縮、引張変形が
生じる。そして、各ダンパ基体６Ａ、６Ｂの相乗作用に
よってケーブル２ＢのＹ方向の振動減衰を行うことがで
きる。

【００３８】ここで、前記第１のダンパ基体６ＡのＹ方
向のバネ定数をＫＡＹ、第２のダンパ基体６ＢのＹ方向
のバネ定数をＫＢＹとすると、制振具４全体としてのＹ
方向のバネ定数ＫＹは、下記の式で表すことができ
る。 ＫＹ＝ＫＡＹ＋ＫＢＹ …

【００３９】そして、本発明では、第１のダンパ基体６
Ａと第２のダンパ基体６Ｂとは、ケーブルの長さ方向と
平行な軸線回りで９０度の角度差をもって配されている
ため、下記式、の関係が成り立つ。 ＫＡＸ＝ＫＢＹ … ＫＡＹ＝ＫＢＸ …

【００４０】これらを式、に代入すれば明らかなよ
うに、本発明の制振装置１は、制振具４のＸ方向のバネ
定数ＫＸと、Ｙ方向のバネ定数ＫＹとは同じになり、Ｘ
方向及びＹ方向の両方向において、ともに高い制振効果
が発揮される。なお好ましくは、前記各バネ定数の値
は、０．５〜１０tonf／ｍの範囲とするのが望ましい。

【００４１】図６には、本発明の他の実施形態を示して
いる。本実施形態では、前記第１、第２の制振具４Ａ、
４Ｂのダンパ基体６Ａ、６Ｂが断面矩形の柱状に形成さ
れるとともに、第１の方向が、前記面内でＸ軸を原点回
りに略４５度回転させた方向のものを示し、第２の方向
がこの第１の方向に対して直交している。この実施形態
では、並列ケーブル２Ａ、２Ｂに対して吹き込む風が図
の如くＸ軸方向に対して斜方向の場合に特に効果的であ
る。なお、Ｘ又はＹ方向の振動に対しては、いずれのダ
ンパ基体も主としてせん断変形する。

【００４２】なお、図示していないが、各ダンパ基体６
は、例示の他にも、内部に孔部を形成したリング状など
種々の形状に変形できる。さらに４本が並列する並列ケ
ーブルにあっても、本発明の構成を２本ずつ組み合わせ
て制振することも可能である。また、本例では、前記第
１、第２のダンパ基体６Ａ、６Ｂが別体からなるものを
例示したが、これらを一体に結合することもできる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の制振装置
は、制振具の例えばＸ方向、Ｙ方向といった直交する２
方向でバネ定数を同じにすることができるから、カルマ
ン渦によって生じる直交する２方向の振動をともに効果
的に減衰させる優れた並列ケーブルの制振装置を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。

【図２】そのダンパ基体と連結部材との固着例を示す断
面図である。

【図３】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ無振動の状態での
第１、第２の制振具の側面図である。

【図４】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれＸ方向振動状態で
の第１、第２の制振具の側面図である。

【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれＹ方向振動状態で
の第１、第２の制振具の側面図である。

【図６】（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明の他の実施
形態を示す第１、第２の制振具の側面図である。

【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、本発明の制振装置が採用さ
れる他の橋梁を示す斜視図である。

【図８】そのケーブルの振動を説明する断面図である。

【図９】（Ａ）、（Ｂ）ともに従来技術を示す断面図で
あり、（Ａ）はＸ方向振動状態、（Ｂ）はＹ方向振動状
態である。

【符号の説明】

２、２Ａ、２Ｂ ケーブル ３ 固定金具 ４ 制振具 ４Ａ 第１の制振具 ４Ｂ 第２の制振具 ６ ダンパ基体 ６Ａ 第１のダンパ基体 ６Ｂ 第２のダンパ基体 ７Ａ 第１の連結部材 ７Ｂ 第２の連結部材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】間隔を隔てて並列された各ケーブルに夫々
   固定される固定金具と、この固定金具間を継ぐ制振具と
   からなり、 かつこの制振具は、減衰性ゴム材からなる第１のダンパ
   基体と、この第１のダンパ基体から突出して前記各固定
   金具に連結される第１の連結部材とを具える第１の制振
   具、 及び第１のダンパ基体と略同じ形状、材料からなりかつ
   第１のダンパ基体とは前記ケーブルの長さ方向と平行な
   軸線回りで９０度の角度差をもって配される第２のダン
   パ基体と、この第２のダンパ基体から突出して前記各固
   定金具に連結される第２の連結部材とを具える第２の制
   振具を含み、 前記第１の制振具の第１の連結部材は、ケーブルの長さ
   方向と直角な面に含まれる直線方向である第１の方向の
   ケーブルの振動に対して前記第１のダンパ基体を圧縮、
   引張変形させ、かつ前記面内で前記第１の方向に直交す
   る第２の方向の振動に対して第１のダンパ基体をせん断
   変形させるとともに、 前記第２の制振具の第２の連結部材は、前記第１の方向
   の振動に対して前記第２のダンパ基体をせん断変形さ
   せ、かつ前記第２の方向の振動に対して、第２のダンパ
   基体を圧縮、引張変形させることを特徴とする並列ケー
   ブルの制振装置。
2. 【請求項２】前記第１の方向は、隣り合うケーブルに向
   くＸ方向であり、かつ前記第２の方向が前記面内でこの
   Ｘ方向と直交するＹ方向であることを特徴とする請求項
   １記載の並列ケーブルの制振装置。
3. 【請求項３】前記第１の連結部材は、前記第１のダンパ
   基体の前記Ｘ方向の両端部からＸ方向にのびて各固定金
   具に連結される一対のＸ方向連結ロッドからなるととも
   に、前記第２の連結部材は、前記第２のダンパ基体の前
   記Ｙ方向の両端部からＹ方向にのびるＹ方向部とこのＹ
   方向部の端部で折れ曲がり前記固定金具に連結される継
   ぎ部とを含む一対の折れ曲がり連結ロッドからなること
   を特徴とする請求項２記載の並列ケーブルの制振装置。