JP3125700B2 - 磁石を利用した非接触型ケーブル制振装置 - Google Patents

磁石を利用した非接触型ケーブル制振装置

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JP3125700B2
JP3125700B2 JP09000827A JP82797A JP3125700B2 JP 3125700 B2 JP3125700 B2 JP 3125700B2 JP 09000827 A JP09000827 A JP 09000827A JP 82797 A JP82797 A JP 82797A JP 3125700 B2 JP3125700 B2 JP 3125700B2
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【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、斜張橋の斜材ケ
ーブルの風などによる振動を低減するための制振装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】斜張橋の斜材ケーブルは100〜200
mと長いため、風により振動しやすく、振動時には疲労
による損傷や、利用者へ与える不安感が懸念されてい
る。従って、斜張橋では、斜材ケーブルの振動を抑制す
る技術が従来より種々開発されている。例えば、上下方
向に配設された斜材ケーブル同士をロープで連結し、斜
材ケーブル相互の干渉により振動を抑制する方法、斜材
ケーブルの主桁への定着部近傍にオイルダンパや粘性剪
断型ダンパを取付けて振動を抑制する方法、斜材ケーブ
ルが水平方向に2本平行に配設されている場合に2本の
斜材ケーブル間にスペーサを配置して振動を拘束する方
法などがある。
【0003】しかし、ロープを用いる方法では、十分な
振動減衰効果が期待できず、また美観上問題となる。ダ
ンパを用いる方法では、定着部付近の斜材ケーブルの振
動の振幅が非常に小さいため、十分な振動減衰効果が期
待できない。スペーサを用いる方法では、スペーサの設
置位置を節とする新たな振動が発生し、十分な振動減衰
効果が得られない。
【0004】そのため、本発明者らは、前述のような問
題を解消すべく、斜材ケーブルのウェイクギャロッピン
グ、レインバイブレーション、渦励振などのあらゆる振
動を効果的に抑制することのできる制振方法を開発し、
既に出願している(特願平7−136785号(特開平
8−326013号公報参照))。これは、斜材ケーブ
ルの一部に、例えば油圧シリンダと電磁バルブからなる
シリンダ・ロック式の拘束・解放装置を取付け、斜材ケ
ーブルの振動の振幅が設定値に達すると、これを油圧シ
リンダに設けた変位センサで検出して油圧シリンダをロ
ックすることで斜材ケーブルを拘束し、次いで拘束点に
かかる力が設定値に達すると、これを油圧シリンダに設
けた力センサで検出して油圧シリンダのロックを解除す
ることで斜材ケーブルの拘束を解放し、以上の拘束・解
放を繰り返すことにより、斜材ケーブルの振動を低減し
ている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の拘束・解放装置では、ケーブルの振動を測
定する変位センサと拘束点にかかる力を測定する力セン
サが必要となり、またセンサ信号に基づいて電磁バルブ
を操作するコントローラが必要となり、装置自身が非常
に複雑なものとなり、装置製作の費用がかかり、またメ
ンテナンスの点でも問題があり、恒久的に使用する装置
としては適さない。
【0006】この発明は、前述のような問題点を解消す
べくなされたもので、その目的は、より簡易な装置によ
り斜材ケーブルの振動を効果的に非接触で低減すること
ができるケーブル制振装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、図1〜図5に
示すように、斜張橋の主桁と斜材ケーブルとの間に配設
されて斜材ケーブルの振動を低減する制振装置であり、
斜材ケーブルに固定した可動部材に設けられる可動側磁
石と、主桁に固定した支持部材に設けられる固定側磁石
からなり、固定側磁石は、可動側磁石に接触することな
く対向して複数配設され、斜材ケーブルが所定の位置に
ある場合に、双方の磁石の作用(吸引力、あるいは吸引
力と反発力)により斜材ケーブルの振動を拘束し、この
拘束点にかかる力が磁石による保持力を超えると、斜材
ケーブルの拘束を解放するように構成されていることを
特徴とする。固定側磁石は、斜材ケーブルの振動方向に
間隔をおいて少なくとも2つ設置すればよいが、円状に
分布させてあらゆる方向の振動に対応できるようにし、
あるいは多数配列すると共に先端の磁極が交互に逆にな
るように配設し、微小の振動からの制振を行えるように
するなど、種々の対応をとることができる。
【0008】風によって発生する斜材ケーブルの振動は
自励振動の一種であると考えられ、主に1次モードで振
動する。図6−に示すように、1次モードで振動して
いる斜材ケーブルの定着部付近の一点を拘束すると、振
動は、図6−,に示すように、この拘束点を節とし
たモードに移行する。本発明では(図2,図3の磁石の
吸引力を利用する場合)、斜材ケーブルが振動を始め、
振幅がある一定値に達すると、斜材ケーブルと一体に揺
動する可動側磁石が固定側磁石に吸引され、可動側磁石
と固定側磁石が所定の間隙をおいて対向した状態で斜材
ケーブルが制振装置の設置位置で拘束される。
【0009】逆に斜材ケーブルの中央部が逆位相側に変
位した時に、斜材ケーブルの拘束を解放すると、図6−
,に示すように、1次モードの振動が乱されて高次
モードの振動が発生する。これは、図7に示すように、
1次モードの振動エネルギが高次モードへと移行したこ
とを示しており、結果的に1次モードの振動振幅が小さ
くなる。高次モードの振動は、直ちに減衰して消滅す
る。本発明では、斜材ケーブルの振動が拘束時と逆位相
側に振動し、拘束点に加わる力が磁石の保持力を超える
と、可動側磁石が固定側磁石から離れ、斜材ケーブルが
拘束から解放される。磁石の保持力は磁石の強さと磁石
が対向した時の間隔で設定できる。
【0010】以上の斜材ケーブルの振動の拘束と解放を
交互に繰り返して1次振動モードのエネルギを高次振動
モードへ移行させることにより、振動の成長を抑制し、
定常的な振動を低減し、振動を早期に減衰させることが
可能となる。1次モードのエネルギをより効果的に高次
モードへ移行させるためには、斜材ケーブル中央部の変
位が最大の時に斜材ケーブルの拘束と解放が行えるよう
に、固定側磁石の設置位置を設定すればよい。なお、拘
束と解放動作の繰り返しにより、風や地震による振動の
低減の他、ウェイクギャロッピング、レインバイブレー
ション、渦励振などのあらゆる振動の低減を行える。
【0011】本発明では、ケーブル側の可動部材に可動
側磁石を設け、主桁側の支持部材に固定側磁石を設ける
だけでよいため、従来のセンサ・コントローラ・駆動装
置が不要となり、構造が単純となり、また永久磁石を使
用すれば、電源装置も必要としない。さらに、非接触式
であるため、摩擦や衝突による摩耗、破壊がなく、音も
殆どしない。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、この発明を図示する実施例
に基づいて説明する。図1、図2に本発明の磁石を利用
した非接触型ケーブル制振装置の基本的な例を示す。図
3は主桁側の固定側磁石の配列を変えた応用例であり、
図4は固定側磁石の配置数と磁極の向きを変えた応用例
であり、図5は両者を組み合わせた応用例である。
【0013】図1において、本発明の制振装置は、主桁
1と斜材ケーブル2の定着部に近い位置で、斜材ケーブ
ル2に取付けられる可動側の部材と、この可動側の部材
から分離して主桁1の上に取付けられる固定側の部材か
ら構成されている。可動側の部材は、ケーブル取付治具
3と、制振用ロッド4と、取付プレート5と、可動側磁
石6からなる。固定側の部材は、支持架台7と、取付プ
レート8と、固定側磁石9からなる。
【0014】ケーブル取付治具3は、円筒状の部材であ
り、斜材ケーブル2を抱持して締め付けるなどして斜材
ケーブル2に強固に固定されている。制振用ロッド4
は、ケーブル取付治具3から主桁1に向かって斜材ケー
ブル2と直交するように突設されており、その下端に取
付プレート5が斜材ケーブル2と直交するように固定さ
れている。この取付プレート5の固定側の部材側の面に
可動側磁石6が固定されている。
【0015】支持架台7は、主桁1の上面に固定されて
おり、その上部に取付プレート8が可動側磁石の取付プ
レート5に対して所定の間隔をおいて平行となるように
固定されている。この取付プレート8の可動側の部材側
の面に固定側磁石9が上下方向に一対で固定されてい
る。可動側磁石6と固定側磁石9とは、対向する先端部
側の磁極が互いに逆となるように固定され、また斜材ケ
ーブル2が上下方向に振動して対向した時に適宜の間隙
が形成されるようにしている。
【0016】以上のような構成において、 (1) 斜材ケーブル2の振動の変位が微小の場合には、可
動側磁石6は固定側磁石9の中間に位置して斜材ケーブ
ル2には磁石による拘束力がかからず、解放された状態
となっている(図2(a)参照)。
【0017】(2) 斜材ケーブル2の振動が大きくなり、
変位がある設定値に達すると、可動側磁石6と一方の固
定側磁石9とが吸引し合い、可動側磁石6と固定側磁石
9が対向した位置で、磁石6・9の保持力により斜材ケ
ーブル2が拘束される(図2(b)参照)。
【0018】(3) 斜材ケーブル2が拘束時と逆位相側に
振動して、斜材ケーブル2の拘束点にかかる力が磁石6
・9の保持力を超えると、斜材ケーブル2は拘束から解
放される。
【0019】以上の振動の拘束と解放を繰り返すことに
より、1次振動モードのエネルギが高次モードに移行
し、斜材ケーブル2の振動が低減される。斜材ケーブル
2を解放する時の拘束点にかかる力(磁石の最大保持
力)は、使用する磁石の強さ(電磁石の場合には、コイ
ルに流す電流の大きさ)と、可動側磁石6と固定側磁石
9が対向した時の間隔で設定することができる。また、
斜材ケーブル2を拘束する際の斜材ケーブル2の変位
は、固定側磁石9を設置する位置で設定することができ
る。
【0020】次に、図3に示す実施例では、固定側磁石
9を可動側磁石6の位置を中心とする円上に間隔をおい
て多数配設している。このように固定側磁石9を円状に
分布させることにより、斜材ケーブル2のあらゆる方向
の振動を低減することができる。
【0021】図4に示す実施例では、固定側磁石9を多
数配列すると共に、各磁石の先端側の磁極が交互に反対
となるように配置している。また、中央に位置する固定
側磁石9aの先端部の磁極は、可動側磁石6の先端部の
磁極と反対となるようにしている。
【0022】この図4の実施例では、 斜材ケーブル
2の変位が小さい間は、図4(a)に示すように、中央
の固定側磁石9aと可動側磁石6の保持力により、斜材
ケーブル2は拘束されたままとなる。
【0023】 斜材ケーブル2の変位が大きくなり、
拘束点にかかる力が大きくなると、斜材ケーブル2は拘
束点から動き出す。この拘束点から動き出す時の力は、
磁石9の先端側の磁極が交互に配置され、図4(a)に
おいて、異極の磁石6と磁石9aの吸引力に、同極の磁
石6と磁石9bの反発力が加わるため、図2(b)の拘
束状態よりも大きくなる。
【0024】 図4(b)の状態では、磁石6と磁石
9bの反発力により斜材ケーブル2は安定することはな
く、図4(c)の状態になると、異極の磁石6と磁石9
cの吸引力により再び斜材ケーブル2が拘束される。拘
束点にかかる力が大きくなれば、拘束が解放される。
【0025】以上の動作を繰り返すことにより振動の低
減がなされるが、この実施例では、ある一定変位毎に拘
束・解放を繰り返すことができ、微小な変位からの制振
を行うことができる。
【0026】図5は、図3と図4を組み合わせた実施例
であり、固定側磁石9を平面的に配置すると共に、隣り
合う固定側磁石9の先端部が互いに逆の磁極となるよう
に分布させている。このような構成であれば、あらゆる
方向のケーブル振動に対して微小な振動からの制振を行
うことができる。
【0027】
【発明の効果】前述の通り、この発明は、斜材ケーブル
側に可動側磁石を設け、主桁側に固定側磁石を設け、斜
材ケーブルの振動の振幅が設定値に達すると、固定側磁
石が可動側磁石を吸引して斜材ケーブルの振動を拘束
し、この拘束点にかかる力が磁石の吸引力を超えると、
斜材ケーブルの拘束を解放するように構成したため、次
のような効果を奏する。
【0028】(1) 制振装置を磁石とその取付部材で構成
することができ、従来のようなセンサ、コントローラ、
駆動装置を必要とせず、簡易な構造とすることができ、
装置製作のコストを大幅に低減することができる。
【0029】(2) さらに、メンテナンスも極めて容易と
なり、永久磁石を使用すれば電源装置も不要となり、恒
久的に使用することが可能となる。
【0030】(3) 非接触であるため、摩擦や衝突による
摩耗、破壊がなく、補修作業等が不要となる。また、騒
音を発生することもない。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る磁石を利用した非接触型ケーブ
ル制振装置の一例を示す正面図である。
【図2】図1の制振装置の部分詳細図であり、(a)は
ケーブル解放状態、(b)はケーブル拘束状態を示す。
【図3】図1の制振装置において固定側磁石の配列を変
えた応用例を示す取付プレートの正面図である。
【図4】図1の制振装置において固定側磁石の配置数と
磁極の向きを変えた応用例を示す取付プレートの側面図
である。
【図5】図1の制振装置において固定側磁石の配列・配
置数・磁極の向きを変えた応用例を示す取付プレートの
正面図である。
【図6】斜材ケーブルの一点を拘束・解放した時の振動
の変化を示す概略図である。
【図7】斜材ケーブルを拘束・解放することによるエネ
ルギの移行を示したグラフである。
【符号の説明】
1…主桁 2…斜材ケーブル 3…ケーブル取付治具 4…制振用ロッド 5…可動側磁石の取付プレート 6…可動側磁石 7…支持架台 8…固定側磁石の取付プレート 9…固定側磁石
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平9−71903(JP,A) 特開 平10−30210(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E01D 1/00 E01D 11/00

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 斜張橋の主桁と斜材ケーブルとの間に配
    設されて斜材ケーブルの振動を低減する制振装置であ
    り、斜材ケーブルに固定した可動部材に設けられる可動
    側磁石と、主桁に固定した支持部材に設けられる固定側
    磁石からなり、固定側磁石は、可動側磁石に接触するこ
    となく対向して複数配設され、前記双方の磁石の吸引力
    または反発力により斜材ケーブルの振動を拘束し、この
    拘束点にかかる力が磁石による保持力を超えると、斜材
    ケーブルの拘束を解放するように構成されていることを
    特徴とする磁石を利用した非接触型ケーブル制振装置。
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