JP3367924B2 - ケーブル制振装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は斜張橋ケーブルに好適な
ケーブル制振装置に係り、特に、粘弾性体からなる制振
部材の変形量がケーブルの大きな変形乃至振動によって
も許容範囲を越えないように制振部材の変形の上限を規
制したケーブル制振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図５（Ａ）は斜張橋の概略を示したもの
であって、同図で１は橋桁、２は支塔、３はケーブルで
ある。このような斜張橋のケーブル３は、風や走行車両
などの影響で振動するが、この振動が大きくなるとケー
ブル３が橋桁１上のケーブル定着部において破損する可
能性がある。そこで、図５（Ｂ）（Ｃ）に示すようなケ
ーブル制振装置４をケーブル定着部１３に取付けること
が本願出願人によって提案され既に実施されている（特
開平７−１１９１１５号公報参照）。

【０００３】このケーブル制振装置４は、詳しくは粘弾
性体の一種である高減衰ゴムを円柱状に成形した複数個
の制振部材１１を使用し、これら制振部材１１をケーブ
ル定着部１３の近傍におけるケーブル３の周囲に等配状
態で配設し、制振部材１１の一端を図５（Ｃ）（Ｄ）の
ように取付板１４及びホルダ１６を介してケーブル３側
に固定し、制振部材１１の他端を取付板１５、フランジ
１８及び固定リング１９を介してケーブル定着部１３に
固定している。そしてケーブル３が半径方向に振動する
と、制振部材１１が剪断方向に変形し、その剪断変形に
伴うエネルギ減衰作用でケーブル３の振動を抑制する仕
組みになっている。なお、図５において１７はクランプ
リング、２１は防水カバーである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の斜張
橋の橋桁１の自重が重くケーブル３が比較的長い場合で
は、温度変化や重車両の渋滞等の影響でケーブル長が大
きく変化し、これによりケーブル３とケーブル定着部１
３との相対的な位置関係が変化することにより、ケーブ
ルが静止した状態であっても制振部材１１にある程度の
変形が生じるいわゆるオフセット変形が生じることが知
られている。このようなオフセット変形が生じると、制
振部材１１に設計値を上回る過度の負荷が作用する事態
が生じ、このため制振部材１１の疲労耐久性能が低下す
ると共に、そのばね定数が低下することに伴って付加さ
れる減衰性能自体も低下するという問題がある。

【０００５】本発明は、従来のケーブル制振装置におけ
る前記課題を解決すべく創案するに至ったものであっ
て、その目的は制振部材の変形量を許容範囲内に制限す
ると共に、過大な負荷が制振装置に作用したときに当該
負荷を制振部材以外の手段により吸収することにある。

【０００６】前記課題を解決するため本発明に係るケー
ブル制振装置は、重構造物支持用ケーブルのケーブル定
着部近傍で前記ケーブル周囲に粘弾性体からなる制振部
材を配設し、前記制振部材の両端に互いに対向して固着
された一対の取付板のうち、一方の第１取付板を前記定
着部側に連結すると共に、他方の第２取付板を前記定着
部とは反対側で前記ケーブルに連結して、ケーブルに発
生する振動を前記制振部材の剪断抵抗にて減衰させるよ
うにしたケーブル制振装置において、前記一対の取付板
の相対剪断方向の相対変位量を前記制振部材の許容変形
範囲内に制限するストッパ手段を設けると共に、前記第
１取付板とケーブル定着部との間、又は、前記第２取付
板とケーブルとの間の少なくともいずれか一方におい
て、前記第１取付板とケーブル定着部との間、又は、前
記第２取付板とケーブルとの間に配設した滑り部材と、
前記第１取付板とケーブル定着部、又は、前記第２取付
板とケーブルとの間に、ケーブルの軸線方向の締付力を
作用させる締結手段とを設けた滑り手段とを設け、前記
ストッパ手段が機能した状態で前記滑り手段が機能して
第１取付板とケーブル定着部との間、又は、前記第２取
付板とケーブルとの間の剪断方向の滑り移動を許容する
ことを特徴とする。

【０００７】以上の構成によって、ケーブル制振装置に
作用する振動負荷が制振部材にとって許容範囲内の場合
は、ストッパ手段が機能せずに従来と同様に制振部材の
ダンパー作用が発揮され、振動負荷が制振部材にとって
許容範囲を越える場合は、ストッパ手段が機能して制振
部材に対する負荷が許容範囲の上限に規制されると共
に、制振部材で対応し切れなかった余分の負荷が滑り手
段で吸収される。

【０００８】前記滑り手段は、前記第１取付板とケーブ
ル定着部、又は、前記第２取付板とケーブルとを、前記
ケーブルの軸線方向で互いに締結するボルト及びナット
と、これらボルト及びナットによる締付力が作用する第
１又は第２取付板の表面に配設された滑り部材とで構成
することができる。このように滑り部材を別体として使
用するのは、摩耗による交換部品を必要最小限にしてメ
ンテナンスコストを削減することと、部品交換作業の容
易性を主として考慮したものである。

【０００９】また本発明は、前記第１又は第２取付板に
対する前記ナットの締付面にばね材を介在させ、このば
ね材の変形量を基準にしてナットの締付力を正確に調整
することができるようにしている。滑り摩擦力は摩擦係
数と締付力の積で表されるが、摩擦係数は滑り材とその
隣接材との組合せで一義的に決まる固有の値であるか
ら、所望の摩擦力を実現するためには締付力を精度良く
設定する必要があり、本発明ではばね材の変形量を基準
として締付力を正確に調整するのである。

【００１０】また本発明は、前記ストッパ手段が機能す
るときの前記制振部材の剪断抵抗力（Ｆ１）と、滑り部
材で発生する摩擦力（Ｆ２）と、ストッパ手段に作用す
る許容最大負荷（Ｆ３）との間の関係を、Ｆ１≦Ｆ２≦
Ｆ３とすることを特徴とする。このような力の大小関係
を維持する限り、滑り部材で発生する摩擦力の設定値に
多少のバラつきが発生しても、制振部材の疲労耐久性能
や負荷減衰特性の低下を引起こすことなく、ケーブル振
動を効果的に減衰抑制することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下に本発明の一実施形態を図１
〜図４に基づき説明する。図１で１８は前述した従来の
制振装置４に組込まれているものと同じ鋼板製円板状の
フランジであって、フランジ１８は従来同様に図５
（Ｄ）のように鋼板製の固定リング１９を介してケーブ
ル定着部１３に固定される。そしてフランジ１８の中心
孔にケーブル定着部に向う図示しないケーブル端部が挿
通される。

【００１２】フランジ１８の上面には、本発明に係るケ
ーブル制振装置２４が円周方向にケーブルの周囲を取囲
むように複数基（例えば６個）等配状態で配設されてい
る。これら制振装置２４の制振部材１１は、従来同様粘
弾性体の一種である高減衰ゴムを円柱状に成形したもの
である。高減衰ゴムとしては天然ゴムの他、ＳＢＲ、Ｎ
ＢＲ、ＢＲ、シリコンゴム、ＥＰＤＭ、ブチルゴム等の
合成ゴムが好適に使用可能である。なお、制振部材１１
は高減衰ゴムと鋼板などの硬質板を交互に積層した積層
体であってもよいし、その断面形状も円形に限らず、四
角形や六角形などの多角形乃至中空筒形状なども可能で
ある。本実施形態では製造容易性、材料費対制振効果及
び耐久性の観点から円形断面の制振部材１１を使用す
る。

【００１３】制振装置２４の取付位置は、ケーブル定着
部１３からの距離を基準とすると、ケーブル３の全長の
０．０３〜０．１５倍程度が実用的である。ケーブル３
の全長の０．０３倍程度よりもケーブル定着部１３に近
付けると必要な減衰効果が得られず、またケーブル１２
の全長の０．１５倍程度よりもケーブル定着部１３から
遠ざけると制振装置２４自体が大型化する上にその設置
交換作業が高所作業を伴って困難となる。

【００１４】制振部材１１の上下両端面には、従来同様
に取付板１４，１５が加硫接着等により一体的に取付け
られている。これら取付板１４，１５は、例えば５ｍｍ
厚の円形鋼板で構成され、上側の第２取付板１４が従来
同様にホルダ１６を介してケーブルにボルトとナット乃
至溶接等により半径方向に滑り不能の状態で連結されて
いるが、下側の第１取付板１５は従来と異なり複数のボ
ルト２５及びナット２６によってフランジ１８に対し半
径方向で滑り可能の状態でケーブル軸線方向で締結され
ている。これらボルト２５とナット２６による第１取付
板１５の締結手段は、第１取付板１５の円周方向に等配
状態で４個所設けられている。詳しくは図２及び図３に
示すように、フランジ１８上面に突設された植込み式の
ボルト２５（例えば重荷重用直径１２ｍｍの植込みボル
ト）が第１取付板１５の周縁部に形成されたばか孔２７
を貫通し、このボルト２５の上端ねじ部２８にナット２
６が緩み止めのためダブルで螺合されている。ナット２
６と第１取付板１５との間には３枚の皿ばね２９と押え
板３０が配設され、ナット２６の締付力が皿ばね２９と
押え板３０を介して第１取付板１５に作用するようにな
っている。押え板３０と第１取付板１５との間、及び、
第１取付板１５とフランジ１８との間には、滑り手段と
して円板状の滑り材３１が挟み込まれている。この滑り
材３１は、隣接する第１取付板１５乃至フランジ１８の
素材鋼板との組み合わせでの摩擦係数が、例えば０．０
０５〜２．０程度となるような材質であれば、金属非金
属いずれの材料でも使用可能である。本実施形態では２
ｍｍ厚のステンレス板を滑り材３１に使用するが、この
他に、鋼、ホワイトメタル、ステンレス、鉛、亜鉛、
銀、ニッケル、モリブデン、ケルメット、マグノリア、
りん青銅、銅、ナイロン、テフロン、ＦＲＰなどを使用
可能である。ステンレス板の場合、隣接の鋼板との摩擦
係数は鋼板同士の摩擦係数（軟鋼及び硬鋼で約０．３５
〜０．４０）よりも若干小さな値になるものと考えられ
る。滑り材３１は材質を任意に選択可能であるから、隣
接材との摩擦係数も選択の自由度が高く、さらに滑り材
３１は鋼板製フランジから独立した別部品であるため、
耐久性や価格等を考慮した最適の材質選定を容易に行な
うことができる。なお、鋼−テフロン（滑り材３１）の
組合せでは摩擦係数が０．０４、鋼−ナイロン（滑り材
３１）の組合せでは摩擦係数が０．１程度になるものと
考えられる。また、滑り材３１に隣接するのは第１取付
板１５であってこれは通常鋼であるが、必要強度を充足
する限り第１取付板１５として滑り材３１と同種材料を
使用してもよいし、前述の滑り材の材料例の中から別の
材料を選択して使用してもよい。また、第１取付板１５
の表裏面のばか孔２７周辺に滑り材３１と同種又は異種
の材料を前述の滑り材の材料例の中から選択して一体的
に貼付けてもよい。

【００１５】第１取付板１５の上面には、図１に示すよ
うに、前記ボルト２５とナット２６による締結手段相互
間に位置するように、ストッパ手段としての棒状の４本
のストッパ３２が垂直に立設されている。これら４本の
ストッパ３２の上端は、第２取付板１４の周縁部円周方
向に沿って等間隔に形成された４つのばか孔３３にそれ
ぞれ遊嵌されている。ストッパ３２の先端とばか孔３３
内周面との間の最大隙間は、制振部材１１の許容最大剪
断変位量と同じか、やや小さくなるようにしておく。

【００１６】押え板１８の締付力や滑り材３１の摩擦係
数は、現実には設計値に対して誤差を生じる可能性があ
り、それによりすべり摩擦力にも誤差を生じる可能性が
ある。しかし、本発明の制振装置では滑り摩擦力Ｆ２の
設定を一定値にすべく厳格に管理する必要がなく、ばか
孔３３内周面に対するストッパ３２接触時の制振部材の
反力Ｆ１と、ストッパ３２に許容される最大負荷Ｆ３と
の関係が、Ｆ１≦Ｆ２≦Ｆ３の大小関係を満たせば所期
の制振機能が発揮される。このため、滑り摩擦力が多少
変動しても本発明の制振装置は性能的にほとんど影響を
受けない。

【００１７】ケーブル制振装置２４は以上のように構成
され、この制振装置２４にケーブルの振動に伴う剪断負
荷が作用すると、負荷が比較的小さい間はストッパ３２
がばか孔３３の内周面に当接せず、負荷全量が制振部材
１１に作用して従来同様の制振作用が発揮される。一
方、過大な負荷が制振装置２４に作用すると、制振部材
１１の変形量が大きくなるが、その変形量の最大限はば
か孔３３の内周面に対するストッパ３２の当接で規制さ
れる。従って、制振部材１１の許容限界を超える過度の
変形によって制振部材１１の耐久性や減衰性能が低下す
るといった従来の課題が完全に解決される。

【００１８】ストッパ３２がばか孔３３の内周面に当接
すると、第１取付板１５に作用する負荷がストッパ３２
を介して第１取付板１５に直接作用する。これにより制
振部材１１にストッパ３２当接時以上の負荷が作用する
のを防止することができる。ストッパ３２を介して第１
取付板１５に大きな負荷が直接作用すると、第１取付板
１５がフランジ１８に沿って滑り移動しようとする。こ
の第１取付板１５が滑り移動を開始する時の負荷の大き
さは、例えば１００〜２００ｋｇｆに設定することがで
きる。この負荷の大きさは滑り材３１の種類やナット２
６による締付力で加減することができ、ナット２６によ
る締付力は、具体的には皿ばね２９の厚み方向の変形量
で正確に設定可能である。皿ばね２９は、なるべく荷重
−変形特性が既知で製品間でバラつきのないものを使用
するのがよいが、既知でない場合は荷重−変形特性を予
め測定した上で使用する。

【００１９】制振装置２４に負荷が作用した時の負荷と
剪断変位との関係を図４に示す。同図から分かるよう
に、ばか孔３３内周面がストッパ３２に接触しない範囲
の変位では制振部材１１の変形による水平反力が発生
し、この水平反力によって従来と同様にケーブルの振動
が減衰抑制される。なお、制振部材１１は粘弾性体であ
るため、外力負荷と変位との間の関係に剪断変位の向き
による履歴が見られる。

【００２０】次に、ばか孔３３内周面がストッパ３２に
接触して第１取付板１５に対する剪断負荷が所定値まで
増大すると（図４では１００ｋｇｆから２００ｋｇｆま
で増大。この間、制振部材１１の剪断変形量に変化はな
い。）、２００ｋｇｆに到達した瞬間に第１取付板１５
がフランジ１８上面に沿って滑り始める（この滑りの
間、剪断負荷の増減変化はない。）。そして、第１取付
板１５がその後停止した位置において、ばか孔３３内周
面がストッパ３２に接触しない変位範囲で、制振部材１
１による従来同様のダンパ作用が再び発揮される。

【００２１】なお、図４はストッパ３２の許容外力を滑
り開始負荷の２００ｋｇｆよりも格段に大きな３００ｋ
ｇｆで設計した例を示しているが、滑り開始負荷を精度
よく設定することでストッパ３２の許容外力をさらに低
減することも可能である。

【００２２】以上、本発明の一実施形態につき説明した
が、本発明は前記実施形態に限定されることなく種々の
変形が可能である。例えば前記実施形態は斜張橋のケー
ブル制振装置を例に説明したが、本発明は斜張橋以外の
いわゆる重構造物支持用ケーブルのケーブル制振装置に
一般的に適用可能であることは勿論である。

【００２３】また、前記ストッパ３２は前述のように第
１取付板１５に突設してもよいし、第２取付板１４に突
設してもよい。あるいは両方の取付板１４，１５から交
互にストッパ３２を突設してもよい。ストッパ３２を第
２取付板１４に突設する場合は、ばか孔３３は反対側の
第１取付板１５に形成することになる。

【００２４】また、ボルト２５とナット２６の締結手
段、ばか孔２７、皿ばね２９及び滑材３１からなる滑り
手段は、前述のように第１取付板１５側に配設してもよ
いし、第２取付板１４側に配設してもよい。第２取付板
１４側に配設する場合は第１取付板１５を滑り不能状態
でボルトとナット乃至溶接等によりフランジ１８に取付
けてもよい。また、滑り手段を両方の取付板１４，１５
に配設することも可能である。

【００２５】また、前記実施形態ではばね材として皿ば
ね２９を使用したが、荷重−変形特性が一定のばね材で
あれば他のばね材を使用することも可能である。

【００２６】

【発明の効果】本発明は前述の如く、ストッパ手段によ
って制振部材の最大変形量を規制すると共に、滑り手段
によって許容範囲を越えたオフセット変形を吸収するよ
うにしたので、オフセット変形に伴う制振部材の疲労耐
久性能や負荷減衰特性の低下を防止することができ、か
つ、滑り手段によってケーブルにオフセット変形方向の
無理な力が残留するのを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係るケーブル制振装置
の斜視図。

【図２】 ケーブル制振装置の側面図（ボルト２５やス
トッパ３２は代表的に一つのみ図示し他は省略してい
る。）。

【図３】 ケーブル制振装置の滑り手段の断面図。

【図４】 ケーブル制振装置の剪断変形量とストッパの
負荷との相関履歴曲線図。

【図５】 （Ａ）は一般的な斜張橋の概略側面図、
（Ｂ）は従来のケーブル制振装置の側面図、（Ｃ）はケ
ーブル制振装置の軸線方向平面図、（Ｄ）は（Ｂ）の拡
大断面図。

【符号の説明】

１ 橋桁 ２ 支塔 ３ ケーブル １１ 高減衰ゴムの制振部材 １３ ケーブル定着部 １４ 第２取付板 １５ 第１取付板 １６ ホルダ １７ クランプリング １８ フランジ １９ 固定リング ２１ 防水カバー ２４ 制振装置 ２５ ボルト ２６ ナット ２７ ばか孔 ２８ ねじ部 ２９ 皿ばね ３０ 押え板 ３１ 滑り材 ３２ ストッパ ３３ ばか孔

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】重構造物支持用ケーブルのケーブル定着部
   近傍で前記ケーブル周囲に粘弾性体からなる制振部材を
   配設し、前記制振部材の両端に互いに対向して固着され
   た一対の取付板のうち、一方の第１取付板を前記定着部
   側に連結すると共に、他方の第２取付板を前記定着部と
   は反対側で前記ケーブルに連結して、ケーブルに発生す
   る振動を前記制振部材の剪断抵抗にて減衰させるように
   したケーブル制振装置において、 前記一対の取付板の相対剪断方向の相対変位量を前記制
   振部材の許容変形範囲内に制限するストッパ手段を設け
   ると共に、 前記第１取付板とケーブル定着部との間、又は、前記第
   ２取付板とケーブルとの間の少なくともいずれか一方
   に、前記第１取付板とケーブル定着部との間、又は、前記第
   ２取付板とケーブルとの間に配設した滑り部材と、前記
   第１取付板とケーブル定着部、又は、前記第２取付板と
   ケーブルとの間に、ケーブルの軸線方向の締付力を作用
   させる締結手段とを設けた滑り手段とを設け、 前記ストッパ手段が機能した状態で前記滑り手段が機能
   して第１取付板とケーブル定着部との間、又は、前記第
   ２取付板とケーブルとの間の剪断方向の滑り移動を許容
   することを特徴とするケーブル制振装置。
2. 【請求項２】ケーブル定着部とケーブルに取付けたホル
   ダとの間に配設すると共に、 前記滑り手段が、前記第１取付板又は第２取付板に形成したばか孔と、 前記第１取付板又は第２取付板の両面に配設した滑り部
   材と、 前記第１取付板のケーブル定着部の反対側、又は、前記
   第２取付板のホルダの反対側に取付けた押え板と、 前記ケーブル定着部又はケーブルに取付けたホルダに植
   設したボルトを、前記滑り部材、ばか孔、押え板に貫通
   させて、その先端に取り付けたナットにより、押え板を
   締め付ける締結手段とを備えている ことを特徴とする請
   求項１に記載のケーブル制振装置。
3. 【請求項３】前記第１又は第２取付板に対する前記ナッ
   トの締付面に、ばね材を介在させたことを特徴とする請
   求項２に記載のケーブル制振装置。
4. 【請求項４】前記ストッパ手段が機能するときの前記制
   振部材の剪断抵抗力（Ｆ１）と、滑り部材で発生する摩
   擦力（Ｆ２）と、ストッパ手段に作用する許容最大負荷
   （Ｆ３）との間の関係を、Ｆ１≦Ｆ２≦Ｆ３としたこと
   を特徴とする請求項１に記載のケーブル制振装置。