JP3396173B2 - 緊張ケーブルの張力測定方法及び横荷重測定治具 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、土木、建築等の構
造物に使用される構造部材としてのケーブルに代表され
る緊張させて用いられるケーブルの張力を簡便かつ容易
に測定することができる緊張ケーブルの張力測定方法並
びに該方法の実施に際し直接かつ好適に使用される横荷
重測定治具に関する。なお、張力測定の対象となるケー
ブルとしては、橋梁の吊材、建物の屋根、ガラス壁に使
用する補強用ケーブルやモニュメントケーブルが挙げら
れる。

【０００２】

【従来の技術】上記補強用ケーブル、モニュメントケー
ブルは、所定の張力が加えられて始めてその効力を発揮
する。しかし、張力の掛かり過ぎや緩みの現象は構造物
の崩壊等の重大な事故に繋がってくるので、その張力管
理が非常に重要であることが知られている。

【０００３】従来のケーブル張力測定方法としては、大
別してロードセル測定方式、歪みゲージ測定方式、
ジャッキ荷重測定方式、振動法測定方式、撓み測
定方式の５種が挙げられる。ロードセルは、引張型と
圧縮型とがあって、何れもケーブルの端部に使用する端
末金具に組み込み、その歪み量を測定して張力に換算す
る測定器であり、広く用いられるが、測定精度が高い利
点を有するものの、高価でありケーブルに組み込むと張
力を抜かない限り取外せないので、一般に所謂埋め殺し
の状態となりコストが高くつく難点がある。

【０００４】歪みゲージは、ケーブル端末金具に貼り
付けて、その歪み量を測定して張力を求めるようになっ
ている部材であり、ロードセルと比較して性能低下は否
めないが測定精度は良いとされている。しかしながら、
損傷を受け易く耐久性に乏しくて短寿命であるのが問題
である。

【０００５】ジャッキ荷重測定は、ケーブルの端末を
ジャッキを使用して引き込み緊張する場合、そのときと
同様にジャッキをセットして、定着部の接合部分がフリ
ーになる瞬間の油圧を測定することにより荷重を測定し
て張力に換算する方式であるが、ジャッキのセットに時
間と労力が多く掛かるのと、緊張後はセットできない場
合が多くて、使用に制限があるのが問題である。

【０００６】振動法は、加速度計を表面に貼り付けた
ケーブルを加振して固有振動数を測定し、弦理論に基づ
いて張力を求める方法であり、固定部が共振したり、加
振したケーブルに接触して波形を乱す障害物があっては
測定できなく、適用範囲が狭く、また、ケーブルが太径
で短い程測定精度が悪くなる欠点がある。撓み測定方
式は、ケーブルの定着点（固定部）間の撓み量を実測し
て張力を求める方法であり、短スパン（亘長）で張力が
大きい場合は撓みが小さくて不向きであり、逆に長いス
パンの場合も計測し難い問題がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように従来の張力
測定方法では、〜はケーブル端末部での張力測定に
限られて、使用範囲が狭い不便があり、、は端末の
固定条件や条長によっては信頼性が低くなり測定不能と
なる問題がある。近年、ガラス壁用ケーブルガーダ
（桁）、屋根の張弦梁、ケーブルネット等のように、自
在に曲げられるというケーブルの特性を生かして長尺の
１本物のケーブルを屈曲させかつ固定部分を貫通させ
て、接続部を極力少なくし連続的に使用する構造物が増
えてきている。その場合、中間の各屈曲点間のスパン
（径間）はワイヤロープ（ケーブル）のみで構成される
ため、〜の測定方法は適用できず、またこの部分は
固定部が不安定であることが多くて、も採用不可能
となる。

【０００８】本発明は、このような問題点の解決を図る
ために成されたものであり、本発明者等はケーブルが加
えられている張力の大小によって反撥力を異にする性質
を有する点に着目して、コンパクトな形状で手軽にケー
ブルに装着し得る特有構成の横荷重測定治具を開発する
とともに、さらに、この測定治具を使用して簡単に張力
を測定できる新規な測定方法を案出するに至ったもので
あり、したがって本発明は、張力が加えられている緊張
下のケーブルに対して、張架されている個所であれば、
その長さに関係なくどこででも測定を可能とし、以て、
簡便性、信頼性並びに汎用性に富ましめる実用的な緊張
ケーブルの張力測定方法並びに該方法の実施に直接使用
する横荷重測定治具を提供することをその目的とするも
のである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の目的を
達成するため以下に述べる構成としたものである。即
ち、本発明に係る請求項１の発明は、緊張させたケーブ
ル６の所定間隔をとった２個所を締め付けて固定し、そ
の所定中間個所を該個所に引っ掛けたフック部９により
ケーブル芯に直角方向に引張しかつそのときのケーブル
引張長さを調節して、フック部９に作用する反力を荷重
測定手段５で計測することによりケーブル６に対する横
荷重が測定可能である横荷重測定治具１を用いて、試験
用の各種ケーブルについてフック部９に作用する所定値
の初期反力を基準として前記ケーブル引張長さが一定の
条件でケーブル６の張力変量に対応する反力を計測し
て、この計測結果によるケーブル張力と反力との関係に
基づき算出されるケーブル張力の反力への回帰直線を予
め決定しておき、実際に張架されるケーブル６に対して
その適当個所に横荷重測定治具１を前述したと同要領で
セットし、前記初期反力からのケーブル引張長さを前記
と同値の一定としてそのときの荷重測定手段５の計測値
を求めて、この計測値を前記回帰直線の対応するものと
照合することにより、ケーブル６の張力を決定するよう
にしたことを特徴とする緊張ケーブルの張力測定方法で
ある。

【００１０】また、本発明に係る請求項２の発明は、上
記請求項１に係る緊張ケーブルの張力測定方法を実施す
る際に直接使用する横荷重測定治具１であって、直状体
に形成される基部２と、クランプ部７を先端側に有し、
後端側を基部２の両端部にそれぞれ取付けて、基部２に
直交差させた対称関係に設けられてなり、基部２に平行
に緊張させたケーブル６の所定間隔をとった２個所をク
ランプ部７で締め付けて固定するための一対のクランプ
部材３と、フック部９を先端側に有し、後端側を基部２
の中央部に取付けて、フック部９を基部２に直交差する
方向に接離させる移動可能に設けられてなり、両クラン
プ部材３間に存するケーブル６の中央を含み所定中間個
所を該個所に引っ掛けたフック部９によりケーブル芯に
直角方向に引張しかつそのときのケーブル引張長さを調
節するためのケーブル引張部材４と、基部２とケーブル
引張部材４の前記後端側の間に介設されてなり、ケーブ
ル６を引張することにより生じるフック部９に作用する
反力を該ケーブル６に対する横荷重として計測するため
の荷重測定手段５とを含んで構成されることを特徴とす
る。

【００１１】また、本発明に係る請求項３の発明は、上
記請求項２に係る横荷重測定治具１に関して、ケーブル
引張部材４が、一端側にナット１２が螺合されて基部２
の中央部に直交差する方向に挿通したねじ軸１１と、こ
のねじ軸１１の他端側に固定したフック部９とから成
り、荷重測定手段５が、筒状体に形成され、中心の中空
部にねじ軸１１が遊嵌挿されて基部２の中央部とナット
１２の間に介設されてなるセンターホール型ロードセル
から成り、ナット１２の回転数を規定することによって
フック部９における前記ケーブル引張長さを一定の条件
に設定可能である構成としたことを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施形態
を、添付図面を参照しながら具体的に説明する。

【００１３】図１には、本発明の実施の形態に係る横荷
重測定治具１の正面図が示され、図２（イ）には、図１
におけるＡ−Ａ線に沿う矢視側面図が、また図２（ロ）
には同じくＢ−Ｂ線に沿う矢視側面図がそれぞれ示され
る。

【００１４】図１，２を参照して、本発明に係る緊張ケ
ーブルの張力測定方法を実施する際に直接使用する治具
である上記横荷重測定治具１は、基部２と、一対のクラ
ンプ部材３と、ケーブル引張部材４と、荷重測定手段５
とを構成要素部材として構成され、緊張させたケーブル
６に組付けて該ケーブル６に加えた横荷重を計測するこ
とができる。

【００１５】基部２は、一対のクランプ部材３、ケーブ
ル引張部材４及び荷重測定手段５が取付けられるベース
となる部材であり、例えば、４０×４０×５mmの直アン
グル鋼の数１００mm長のもの２Ａ，２Ｂの２本を適当な
間隔を保持して平行に配置し、かつ両端部相互を図示し
ない連結部材で連結し固定してなることによって、平坦
な取付面を備える直状体のベースに形成される。

【００１６】クランプ部材３は、同形、同寸法に形成し
てなるもの２個を１組として基部２に組付けられる。こ
のクランプ部材３は、先端側にクランプ部７を、後端側
に平鋼板からなる取付部８をそれぞれ有しており、取付
部８を基部２の両端部にそれぞれ取付けて、基部２に直
交差させた対称関係に固定される。取付部８は例えば平
鋼板により形成されて、ナットで実現される筒体１５が
上面側の中央部分に直立して固着されており、一方、角
筒体からなるフックガイド１７が前記平鋼板の下面側に
垂下して固着されていて、筒体１５とフックガイド１７
とは互いに同軸関係を成し、かつ平鋼板からなる取付部
８には直交差させて設けられている。

【００１７】筒体１５には、クランプ軸１６がネジ接合
されており、このクランプ軸１６はねじ棒に形成されて
いて、フックガイド１７内に略半分長のところまで延長
しており、一方、フックガイド１７の内部には、下クラ
ンプ片１３と上クランプ片１４とからなるクランプ部７
が収設されていて、下クランプ片１３はフックガイド１
７の筒内下端部に固定されており、上クランプ片１４
は、下クランプ片１３の上方位置において摺動自在に筒
内部に収設されている。上クランプ片１４は、上面にク
ランプ軸１６が貫通する孔があいたチャンネル状の連結
金具２７を溶接して固定し、それにクランプ軸１６の先
端部が挿通される。この状態で上クランプ片１４の上面
と連結金具２７の上面の間において、挿通しているクラ
ンプ軸１６の先端部にストッパーを取付けることによっ
てクランプ軸１６とクランプ部７とが連結されている。
なお、クランプ軸１６は、上端部にクランプ締付け用の
ハンドル２１を備えている。

【００１８】このような構造になるクランプ部材３は、
基部２を形成する２本の直アングル鋼２Ａ，２Ｂの間の
空隙に前記フックガイド１７を上方から嵌挿し、取付部
８を直アングル鋼２Ａ，２Ｂの上面にボルト締め又は溶
接により固着させることにより基部２の両端部に直交差
状に固定される。なお、フックガイド１７には、基部２
の長手側面に平行な一側面を横切らせ、更に連接する両
側面の略中央部分にまで延ばした切り込み２０が切設さ
れていて、該切り込み２０を利用してケーブル６を筒内
に収設される下クランプ片１３と上クランプ片１４のケ
ーブル受け溝部分に介挿し得るようになっている。

【００１９】上記クランプ部材３は、ハンドル２１を反
時計回転方向に回すと、クランプ軸１６の同方向回転に
伴って該軸１６と螺合する上クランプ片１４が上昇して
下クランプ片１３から離れるようになり、従ってクラン
プ部７が開放側に作動する。逆に、ハンドル２１を時計
回転方向に回すと、クランプ軸１６の同方向回転に伴っ
て上クランプ片１４が下降して下クランプ片１３に接近
するようになり、クランプ部７が締付け側に作動する。
したがって、ハンドル２１の操作によって切り込み２０
から介挿したケーブル６をクランプ部７によって固定す
るために締付け、或いは緩めるために開放させることが
できる。

【００２０】ケーブル引張部材４は、フック部９と、取
付部１０と、ねじ軸１１と、このねじ軸１１に螺合され
るナット１２と、ねじ軸１１に遊嵌される共回り防止用
の座金１９とからなり、取付部１０を基部２の中央部に
取付けて、フック部９を基部２に直交差する方向に接離
させる移動可能に設けられる。フック部９は、ケーブル
６に引っ掛ける鉤片を有していて、ねじ軸１１の下端部
に固定されている。取付部１０は、例えば２枚の側板２
２と１枚の天板２３とからなるチャネル鋼形状のフレー
ムに形成されて、基部２を形成する２本の直アングル鋼
２Ａ，２Ｂの上面に橋架させて溶接等によって固定させ
ている。ねじ軸１１は、前記天板２３に設けられた孔に
挿通し、かつ２本の直アングル鋼２Ａ，２Ｂ間の空隙を
上下に通して、下端側となる他端側に、フック部９がね
じ締め、溶接等の手段によって固定される。

【００２１】取付部１０における天板２３の上面にはロ
ードセルガイド１８が固定されていて、このロードセル
ガイド１８上にロードセルで実現される荷重測定手段５
が搭載され固定されている。このロードセル５は、セン
ターホール型と称される中心に中空部を有する筒状体の
荷重計測器であって、これと前記ケーブル引張部材４と
を以降に述べるように組付けることによって、横荷重測
定治具１における横荷重測定部分が構成される。

【００２２】すなわち、ロードセルガイド１８上にロー
ドセル５を設置し固定した状態で、他端側にフック部９
が固定されてなるねじ軸１１を、２本の直アングル鋼２
Ａ，２Ｂ間の空隙に下から通して、天板２３に設けられ
た前記孔及びロードセル５の中空部に貫挿通し、上端部
のねじ部分に座金１９を遊嵌し、かつ、ナット１２を螺
合させてロードセル５とケーブル引張部材４とが基部２
の中央部において組付けられる。

【００２３】このように組付けられてなるケーブル引張
部材４は、先端部にフック部９を備えるねじ軸１１が基
部２の中央部から取付部１０及びロードセル５を介して
垂下した形態をとっており、この状態でナット１２を回
すことによって、フック部９を基部２及び一対のクラン
プ部材３のフック部６を結ぶ線（クランプしたケーブル
６の軸線）に直交差する方向に移動させることができ、
ナット１２を時計回転方向に回すとねじ軸１１が上昇し
てフック部９は基部２に接近し、逆に反時計回転方向に
回すとねじ軸１１が下降してフック部９は基部２から遠
去かるようになる。

【００２４】以上説明したような構成になる横荷重測定
治具１を使用して行わせる本発明に係る緊張ケーブルの
張力測定方法について次に説明する。図３（イ）には横
荷重測定治具１による測定に使用した実験体の平面図
が、図３（ロ）には同じく立面図がそれぞれ示され、ま
た、図３（ハ）には同じく側面図が示される。

【００２５】本発明は、横荷重測定治具１によって実際
に張架されるケーブル６の張力測定を行うに先立って、
実際のものと同じ条件に模した図３図示の実験体によっ
て横荷重の測定を行い、この測定結果によるケーブル張
力と反力との関係に基づき算出されるケーブル張力の反
力への回帰直線を予め決定しておくものである。

【００２６】図３の実験体は、外周壁がガラス前壁面
（glass facade）により形成されてなる実際の建築物に
おいてガラス前壁面を構造的に補強するために用いられ
る補強ケーブル桁 (reinforced cable girder)の緊張ケ
ーブルを模したものであって、図３を参照して、ガラス
前壁面２４を支持する２個所の支持材２５の間の例えば
５５５０mmのスパンｓに渡らせて、一連の補強ケーブル
６を２本１組として張架し、２本の束材２６を１スパン
間に等分的に配設して、２本１組の補強ケーブル６を支
持材２５と束材２６の間ではクロス掛け、束材２６相互
間では平行掛けに張架した例を示しているが、支持材２
５におけるａ個所で緊張ケーブル６が端末部になる場合
は、ここでロードセル５を使用して、張力を直接測定で
きるが、緊張ケーブル６が更に連続している場合のａ個
所や、ｂ，ｃ各個所では補強ケーブル６の張力の直接計
測は行えない。

【００２７】このような場合に本発明は、緊張ケーブル
６におけるｂ或いはｃ個所に対して、横荷重測定治具１
をセットし、一対のクランプ部材３のクランプ部７によ
ってケーブル６の所定間隔（例：３００mm）をとった２
個所を締め付けて横荷重測定治具１をケーブル６に固定
し、次いで、ケーブル引張部材４のフック部９をケーブ
ル６に引っ掛け、所定値の初期反力（例：５０kgf 程
度）までねじ軸１１のナット１２を締め込ませる。

【００２８】この状態から、ナット１２を決めた回数
（例えば２回程度）回して、その時の反力をロードセル
５より読み取る。この場合、試験用のケーブル６の種類
毎に張力を種々変えてその張力と反力の関係を予め調査
しておき（キャリブレーション）、それにより張力を決
定する。このようにクランプ部材３で固定することによ
り、フック部９で引き込むために生じる伸びはクランプ
部７間のみで発生することから、同一ケーブルであれば
測定ケーブルの長さに関係なく同様の結果が得られこと
は言うまでもない。

【００２９】図４には、横荷重測定治具１による測定結
果に基づくケーブル張力とロードセル値との関係線図が
例示されるが、標本数７で、ナット１２を２回転とした
条件のときの測定結果（キャリブレーション値：図中○
印で示される）は〔表１〕に示される通りであり、この
結果から最小二乗法によって定めたケーブル張力ｘの反
力ｙへの回帰直線Ｌは、ｙ＝０．１４＋０．０９５４ｘ
で得られ、回帰直線Ｌに基づく採用値は、〔表２〕に示
される。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】このようにして、回帰直線Ｌを予め決定し
ておいてから、続いて本測定を行う。すなわち、実際に
張架されているケーブル６に対してその適当個所に横荷
重測定治具１を前述したと同じ要領でセットし、上記初
期反力（例：５０kgf 程度）までねじ軸１１のナット１
２を締め込み、ナット１２を決めた回数（例えば２回程
度）回して、その時の反力をロードセル５より読み取
る。この測定した反力を前記回帰直線Ｌに照合して、そ
のときの張力が求められる。なお、上記〔表１〕と〔表
２〕の例の場合、実際の張力と回帰直線Ｌから求めた計
算張力との差は±２％以内に入っており、信頼性が非常
に高いことが明示されている。

【００３３】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。すなわ
ち本発明によれば、緊張ケーブルの端末部に限らなく中
間のケーブル展延部においても何ら問題なく張力の測定
（横荷重測定に基づく）が可能であり、従来不可能とさ
れていた屈曲点間スパンのような緊張ケーブルのみから
なる部分への適用が可能なって工事現場での張力管理が
容易にしかも合理的に行える利点がある。また、本発明
は、コンパクトな構造の横荷重測定治具を用いるだけで
実施可能であり、着脱操作の簡便なことと併せて単純作
業で測定が行えるので、他の測定点への転用や盛り変え
も問題なくいくらでも行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る横荷重測定治具の正
面図である。

【図２】（イ）は図１におけるＡ−Ａ線に沿う矢視側面
図、（ロ）は同じくＢ−Ｂ線に沿う矢視側面図である。

【図３】（イ）は図１に図示の横荷重測定治具による測
定に使用した実験体の平面図、（ロ）は同じく立面図、
（ハ）は同じく側面図である。

【図４】図１に図示の横荷重測定治具による測定結果に
基づくケーブル張力とロードセル値との関係線図であ
る。

【符号の説明】

１…横荷重測定治具 ２…基部 ３…ク
ランプ部材 ４…ケーブル引張部材 ５…荷重測定手段 ６…ケ
ーブル ７…クランプ部 ８…取付部 ９…フ
ック部 １０…取付部 １１…ねじ軸 １２…
ナット １３…下クランプ片 １４…上クランプ片 １５…
ナット １６…クランプ軸 １７…フックガイド １８…
ロードセルガイド １９…座金 ２０…切り込み ２１…
ハンドル ２２…側板 ２３…天板 ２４…
ガラス前壁面 ２５…支持材 ２６…束材 ２７…
連結金具

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01L 5/06 G01L 5/04

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 緊張させたケーブルの所定間隔をとった
   ２個所を締め付けて固定し、その所定中間個所を該個所
   に引っ掛けたフック部によりケーブル芯に直角方向に引
   張しかつそのときのケーブル引張長さを調節して、フッ
   ク部に作用する反力を荷重測定手段で計測することによ
   りケーブルに対する横荷重が測定可能である横荷重測定
   治具を用いて、試験用の各種ケーブルについて前記フッ
   ク部に作用する所定値の初期反力を基準として前記ケー
   ブル引張長さが一定の条件でケーブルの張力変量に対応
   する反力を計測して、この計測結果によるケーブル張力
   と反力との関係に基づき算出されるケーブル張力の反力
   への回帰直線を予め決定しておき、実際に張架されるケ
   ーブルに対してその適当個所に前記横荷重測定治具を前
   述したと同要領でセットし、前記初期反力からのケーブ
   ル引張長さを前記と同値の一定としてそのときの前記荷
   重測定手段の計測値を求めて、この計測値を前記回帰直
   線の対応するものと照合することにより、前記ケーブル
   の張力を決定するようにしたことを特徴とする緊張ケー
   ブルの張力測定方法。
2. 【請求項２】 直状体に形成される基部と、クランプ部
   を先端側に有し、後端側を前記基部の両端部にそれぞれ
   取付けて、基部に直交差させた対称関係に設けられてな
   り、前記基部に平行に緊張させたケーブルの所定間隔を
   とった２個所を前記クランプ部で締め付けて固定するた
   めの一対のクランプ部材と、フック部を先端側に有し、
   後端側を前記基部の中央部に取付けて、前記フック部を
   基部に直交差する方向に接離させる移動可能に設けられ
   てなり、前記両クランプ部材間に存するケーブルの中央
   個所を含み所定中間個所を該個所に引っ掛けた前記フッ
   ク部によりケーブル芯に直角方向に引張しかつそのとき
   のケーブル引張長さを調節するためのケーブル引張部材
   と、前記基部とケーブル引張部材の前記後端側の間に介
   設されてなり、ケーブルを引張することにより生じる前
   記フック部に作用する反力を該ケーブルに対する横荷重
   として計測するための荷重測定手段とを含むことを特徴
   とする横荷重測定治具。
3. 【請求項３】 ケーブル引張部材が、一端側にナットが
   螺合されて前記基部の中央部に直交差する方向に挿通し
   たねじ軸と、このねじ軸の他端側に固定したフック部と
   から成り、荷重測定手段が、筒状体に形成され、中心の
   中空部に前記ねじ軸が遊嵌挿されて前記基部の中央部と
   前記ナットの間に介設されてなるセンターホール型ロー
   ドセルから成り、前記ナットの回転数を規定することに
   よってフック部における前記ケーブル引張長さを一定の
   条件に設定可能である請求項２記載の横荷重測定治具。