JP2004169515A

JP2004169515A - ケーブル制振装置

Info

Publication number: JP2004169515A
Application number: JP2002339606A
Authority: JP
Inventors: Koji Hayashida; 宏二林田; Tatsuji Matsumoto; 達治松本; Katsuyuki Tanaka; 克往田中
Original assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Kajima Corp
Current assignee: Sumitomo Rubber Industries Ltd; Kajima Corp
Priority date: 2002-11-22
Filing date: 2002-11-22
Publication date: 2004-06-17

Abstract

【課題】橋に張設したケーブルの微小振動を吸収する機能を備えたケーブル制振装置の提供
【解決手段】第１実施形態のケーブル制振装置１０は、橋に張設したケーブル４を橋桁２に設置する部分に取り付けられており、ケーブル４に取り付けた連結ロッド１１と、ケーブル４と連結ロッド１１との間に配設したゴムパッド１２と、連結ロッド１１を橋桁２に取り付ける基礎架台１３と、連結ロッド１１と基礎架台１３との間に取り付けた制振ゴム１４とで構成したものである。このケーブル制振装置１０は、ゴムパッド１２の圧縮反力により、ケーブル４に生じた微小振動を減衰させることができる。また、ケーブル４の振幅が大きい場合には、第１制振部材としての制振ゴム１４のせん断反力によりケーブル４の振動を減衰させることができる。このケーブル制振装置２０は、振幅の小さい微小振動領域においても、ケーブル４の振動を吸収することができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、斜張橋、エクストラドーズド橋、吊り橋など橋に張設した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】
図３は斜張橋１の概略を示したものであって、同図で２は橋桁、３は支塔、４はケーブルである。斜張橋１は、橋桁２と支塔３との間に複数のケーブル４を架設している。斜張橋１のケーブル４は、風雨にさらされており、過励振やレインバイブレーションさらにはウェークギャロッピングなどの現象によって振動し、これが斜張橋１が揺れる一因になっている。
【０００３】
橋に張設したケーブル４の振動を抑制するケーブル制振装置１００は、例えば、図４、５に示すように、ケーブル４を橋桁２に設置する部分に取り付けられており、ケーブル４に取り付けた連結部材としての連結ロッド１０１と、橋桁２に取り付けた基礎架台１０２と、連結ロッド１０１と基礎架台１０２との間に取り付けた制振ゴム（ダンパ）１０３とで構成したものである。
【０００４】
連結ロッド１０１は、中空鋼管からなり、上端にケーブル４を取り付ける分割リング状の締結部１０４を備え、下端に制振ゴム１０３を取り付けるプレート状の取付部１０５を備えている。
【０００５】
基礎架台１０２は、ケーブル４に向かって斜めに凸設した部材で、橋桁２にアンカーボルト（図示省略）などで取り付けたものであり、その上端には制振ゴム１０３を取り付けるＬ字型取付部材１０６を取り付けている。基礎架台１０２の周りには、雨水が内部に入らないように、カバー１０７を取り付けている。
【０００６】
制振ゴム１０３は、高減衰性を有するゴム材料からなる、例えば、円柱状の部材であり、その両端に取付板１０８を加硫接着などにより一体的に取り付けたものである。
【０００７】
ケーブル制振装置１００は、橋桁２の上面に基礎架台１０２を取り付け、その上端にＬ字型取付部材１０６を取り付け、Ｌ字型取付部材１０６に制振ゴム１０３を取り付け、制振ゴム１０３に連結ロッド１０１の下端の取付部１０５を取り付け、連結ロッド１０１の上端の締結部１０４にケーブル４を取り付けている。ケーブル制振装置１００は、過励振やレインバイブレーションさらにはウェークギャロッピングにより生じるケーブル４の振動を制振ゴム１０３で吸収して、橋桁２に伝達される揺れを軽減する働きがある。このようなケーブル制振装置に関する発明としては下記特許文献１、２に記載されるものなどが知られている。
【０００８】
【特許文献１】特許２８４９５８９号公報
【特許文献２】特開２０００−１３６５０８号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従来のケーブル制振装置１００は、連結ロッド１０１と基礎架台１０２との間に取り付けた制振ゴム１０３のせん断反力によって、ケーブル４に生じた振動を吸収している。しかし、制振ゴム１０３には、高度な振動吸収性能を確保するため、高減衰性能を有するゴム材料を用いている。高減衰ゴム材料のせん断反力は、一般にせん断歪に対して図６に示すように、せん断歪が小さい場合にせん断反力が大きく、せん断歪が大きくなるにつれてせん断反力が漸減するという依存性を備えている。
【００１０】
このため、ケーブル４に比較的振幅の小さい微小振動が生じているような場合は、制振ゴム１０３のせん断方向の剛性が高く、制振ゴム１０３の振動吸収能力が高くないので、ケーブル４の微小振動が橋桁２に伝わり、橋が揺れる要因になっていた。
【００１１】
そこで、本発明は、橋に張設したケーブルの微小振動を吸収する機能を備えたケーブル制振装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るケーブル制振装置は、橋に張設したケーブルを橋桁に連結する連結部材と、前記連結部材と橋桁との間でせん断変形可能に配設した第１制振部材とを備えたケーブル制振装置において、前記ケーブルと連結部材との間で圧縮変形可能に配設した第２制振部材を備えていることを特徴としている。このケーブル制振装置によれば、ケーブルの微小振動を、ケーブルと連結部材の連結部分に配設した第２制振部材の圧縮反力で吸収することができるので、ケーブルの微小振動を吸収することができる。
【００１３】
ケーブルの微小振動を吸収する性能を向上させるべく、第２制振部材の圧縮反力を第１制振部材のせん断反力よりも小さくし、又は、第２制振部材に用いられているゴム状弾性材料の損失係数ｔａｎδを０．２以上にすると良い。
【００１４】
第２制振部材は、例えば、ケーブルを締結する連結部材に設けたリング状の締結部の内周面に配設したゴムパッドで構成することができる。ゴムパッドは、圧縮永久歪によるへたりを防止するため５ｍｍ以下の厚さにするとよい。
☆ゴムパッドの厚さを５ｍｍ以下にすれば、なぜ圧縮永久歪によるへたりを防止することができるのか説明を追記して下さい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態に係るケーブル制振装置を図面に基づいて説明する。なお、同一の作用を奏する部材・部位には同一の符号を付して説明する。
【００１６】
第１実施形態のケーブル制振装置１０は、図１（ａ）、（ｂ）に示すように、橋に張設したケーブル４を橋桁２に設置する部分に取り付けられており、ケーブル４に取り付けた連結部材としての連結ロッド１１と、ケーブル４と連結ロッド１１との間に配設した第２制振部材としてのゴムパッド１２と、連結ロッド１１を橋桁２に取り付ける基礎架台１３と、連結ロッド１１と基礎架台１３との間に取り付けた第１制振部材としての制振ゴム１４とで構成したものである。
【００１７】
連結ロッド１１は、図１（ｂ）に示すように、上端にケーブル４を締結する分割リング状の締結部１５を備えている。ゴムパッド１２は、この締結部１５の内周面とケーブル４の外周面との間に配設している。
【００１８】
このゴムパッド１２の厚さは５ｍｍ以下である。ケーブル４に微小振動が生じた場合には、このゴムパッド１２に連結ロッド１１の締結部１５とケーブル４との間で微小圧縮変形が生じる。ゴムパッド１２の圧縮反力は、ゴムの厚さ及びゴムパッドに用いる弾性材料の硬さにより、また、取り付けた状態での初期応力により調整することができる。ケーブル４の微小振動に対する振動吸収性能を向上させるため、ゴムパッド１２の微小圧縮変形領域において、ゴムパッド１２の圧縮反力が制振ゴム１４のせん断反力よりも小さくなるように調整するとよい。
【００１９】
ゴムパッドの変形が有効に作用するように、ゴムパッド１２にはＨｓ３０〜Ｈｓ５０の硬さで、かつ、損失係数ｔａｎδが０．２以上のものを用いるとよい。
【００２０】
ここで、Ｈｓはショア硬さを示している。また、ゴム材料の動的特性を複素弾性率で表現した場合、実数部分を貯蔵弾性率Ｇ１、虚数部分を損失弾性率Ｇ２といい、貯蔵弾性率Ｇ１と損失弾性率Ｇ２の比を損失係数ｔａｎδという（損失係数ｔａｎδ＝貯蔵弾性率Ｇ１／損失弾性率Ｇ２）。
【００２１】
損失係数ｔａｎδは、制振材料の制振特性の評価指標の一つである。すなわち、制振材料は、振動応答系に減衰があると、その応力・歪み線図（あるいは荷重・変位線図）は履歴曲線（ヒステリシスループ）を描くのであるが、損失係数ｔａｎδは、１サイクルで消費されるエネルギと貯蔵される最大エネルギの比に比例する量で、等価減衰定数の約２倍の値に対応する。従って、損失係数ｔａｎδが大きいほど減衰性の高い材料になる。
【００２２】
ゴムパッド１２の配設方法は、例えば、ケーブル４の外周にシート状のゴムパッド１２を巻き着けて、その上から連結ロッド１１の締結部１５で、ゴムパッド１２ごとケーブル４を挟持するようにするとよい。また、連結ロッド１１の締結部１５の内周面に、予めシート状のゴムパッド１２を接着しておいてもよい。
【００２３】
このケーブル制振装置１０は、ケーブル４と連結ロッド１１との間にゴムパッド１２を配設しているので、ケーブル４に微小振動が生じた場合は、第２制振部材としてのゴムパッド１２の圧縮反力により、ケーブル４の振動を減衰させることができる。また、ケーブル４の振幅が大きい場合には、第１制振部材としての制振ゴム１４のせん断反力によりケーブル４の振動を減衰させることができる。このように、このケーブル制振装置１０は、振幅の小さい微小振動領域においても、効果的にケーブル４の振動を吸収することができる。
【００２４】
次に、ケーブル制振装置の第２実施形態を示す。図２（ａ）、（ｂ）に示すケーブル制振装置２０は、橋桁２にケーブル挿通管２１、定着管２２及び調心フランジ２３を設置し、ケーブル４に連結部材としてのケーブルフランジ２４を取り付け、橋桁２に設置したケーブル挿通管２１にケーブル４を挿通し、ケーブルフランジ２４と調心フランジ２３の間に第１制振部材としての制振ゴム２５を配設したものである。なお、図中の２６は、ケーブル制振装置２０を被覆するカバーである。
【００２５】
このケーブル制振装置２０は、図２（ｂ）に示すように、ケーブル４の外周面とケーブルフランジ２４の内周面との間に第２制振部材としてのゴムパッド２７を配設している。ゴムパッド２７の硬さや損失係数ｔａｎδなどの材質、及び、厚さは、第１実施形態のゴムパッド１２と同様である。
【００２６】
このケーブル制振装置２０は、ケーブル４に生じた微小振動に対しては第２制振部材としてのゴムパッド２７の圧縮反力により、ケーブル４の振動を減衰させることができ、ケーブル４の振幅が大きい場合には、第１制振部材としての制振ゴム２５のせん断反力によりケーブル４の振動を減衰させることができる。このように、このケーブル制振装置２０は、振幅の小さい微小振動領域においても、効果的にケーブル４の振動を吸収することができる。
【００２７】
以上、本発明に係るケーブル制振装置の実施の形態を説明したが、本発明に係るケーブル制振装置は上記の実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
【００２８】
【発明の効果】
本発明に係るケーブル制振装置によれば、橋に張設したケーブルとケーブルを橋桁に連結する連結部材との間で圧縮変形するように第２制振部材を配設したので、ケーブルに微小振動が生じた場合は、第２制振部材の圧縮反力によりケーブルの振動を減衰させることができ、振幅の小さい微小振動領域においても、効果的にケーブルの振動を吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施形態に係るケーブル制振装置を示す断面図であり、（ｂ）は、ケーブル制振装置に取り付けたゴムパッドを示す断面図である。
【図２】（ａ）は本発明の第２実施形態に係るケーブル制振装置を示す断面図であり、（ｂ）は、ケーブル制振装置に取り付けたゴムパッドを示す断面図である。
【図３】斜張橋を示す概略図。
【図４】ケーブル制振装置の外観を示す側面図。
【図５】ケーブル制振装置を示す断面図。
【図６】制振ゴムのせん断歪みに対するせん断反力の特性を示す図。
【符号の説明】
２橋桁
４ケーブル
１０第１実施形態のケーブル制振装置
１１連結ロッド
１２ゴムパッド
１３基礎架台
１４制振ゴム
１５締結部
２０第２実施形態のケーブル制振装置
２１ケーブル挿通管
２２定着管
２３調心フランジ
２４ケーブルフランジ
２５制振ゴム
２６カバー
２７ゴムパッド

Claims

橋に張設したケーブルを橋桁に連結する連結部材と、前記連結部材と橋桁との間でせん断変形可能に配設した第１制振部材とを備えたケーブル制振装置において、
前記ケーブルと連結部材との間で圧縮変形可能に配設した第２制振部材を備えていることを特徴とするケーブル制振装置。
前記第２制振部材の圧縮反力が前記第１制振部材のせん断反力よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のケーブル制振装置。
前記第２制振部材に用いるゴム状弾性材料の損失係数ｔａｎδが０．２以上であることを特徴とする請求項１に記載のケーブル制振装置。
前記第２制振部材が、前記ケーブルを締結する連結部材のリング状の締結部の内周面に配設したゴムパッドであることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のケーブル制振装置。
前記ゴムパッドの厚さが５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載のケーブル制振装置。