JP3903192B2 - 高強度繊維複合材ケーブルの交差部構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はケーブル構造物として使用される高強度繊維複合材ケーブルの交差部構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
吊橋類においては桁などの物体の荷重を支える手段としてケーブル構造物が使用される。かかるケーブル構造物においては、メインケーブルとハンガーバンドが交差状に接続されている。また、ケーブルネット構造物はネットを構成するケーブル同士が交差状に接続されている。
【０００３】
こうしたケーブル構造物のケーブルとしては、従来一般にワイヤロープが使用され、ケーブルの交差部で２つ割り状の交点金具を用いて一方のケーブルを直接掴持し、交点金具の自由端に他方のケーブルを接続し、あるいは２つ割り状の２つの交点金具にケーブルを掴持し、それら交点金具を重合しボルトナット類で結合するようにしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ケーブルとしてワイヤロープを使用した場合、ケーブルそれ自体の重量が重く、耐食性や引張り疲労性でも問題がある。この点から、ワイヤロープに代えて高強度繊維複合材でケーブルを構成し、その高強度性、低伸度性の特性と軽量性、高耐食性および高い耐引張り疲労性を活用してケーブル構造物の寿命の延長、自重の軽減を図らんとする試みがなされている。
【０００５】
しかし、高強度繊維複合材ケーブルは、直径方向の局部的なせん断力や表面の傷、微小曲率での曲げ等に弱い特性を有している。このため、ワイヤロープと同じような交点金具でケーブルを直接掴んで構成した場合には、次のような問題が発生する。
【０００６】
▲１▼側圧によりケーブルの局部に応力が集中し、せん断破壊を起して強度が低下したり破断する。
▲２▼交差部に生ずる滑動力により金具との接点でケーブルの表面組織が破壊され、滑りが起り、またこれによっても強度が低下する。
▲３▼交差部は通常の場合屈曲が作用するので、交点金具口元でケーブルの曲げ破壊が発生する。
▲４▼高強度繊維複合材ケーブルは材質によっては金属の接触により電解腐食が発生する。
【０００７】
本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、直径方向の局部的なせん断力や表面の傷、微小曲率での曲げ等に弱い特性をカバーしつつ交差部に生ずる滑動を確実に拘束することができ、高強度繊維複合材ケーブルの使用による利点を生かした寿命が長く自重の軽減されたケーブル構造物の交差部構造を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため本発明は、高強度繊維複合材からなるケーブルの長手方向の途中に設けられ他のケーブルを交差状に接続するための交差部構造であって、平坦な合せ部と、高強度繊維複合材からなるケーブル体を半径方向から囲む半円弧状の筒形成用部と、他のケーブル端を接続するための連結用合せ部を備え、かつ前記筒形成用部は中間に定着用膨張材の注入部を有し、両端内側には、外方に向かって径が拡大する曲率を持った開口部を有する緩衝部材を取り付けた２つ割り筒状ケーシングと、前記緩衝部材より内側の範囲だけ高強度高弾性率繊維の撚り合わせ体を直接露出させたケーブル体と、前記筒形成用部内に充填され膨脹圧で筒形成用部とケーブル体３を一体化させた定着用膨脹材６とを備えていることを特徴としている。
【００１０】
なお、本発明において、「ケーブル体」とは、ストランドからなる場合、ストランドを複数本集合させたケーブルからなる場合および前記ケーブルを複数本集合させた束ケーブルである場合を含んでいる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施例を添付図面を参照して説明する。
図１ないし図４は本発明による交差部構造の第１態様を示している。この態様はＴ字状交差形式のものであり、代表的な適用例として図４のような吊橋のハンガーバンドがあげられる。
図４において、ａは塔体、ｂは橋台、ｃは高強度繊維複合材からなるケーブルであり、前記橋台ｂから塔体ａの塔頂サドルａ’を介して架設されている。ｄは桁であり、前記ケーブルｃに設けた本発明の交差部構造Ａを介して連結されたハンガーロープｅに吊持されている。
【００１２】
本発明による交差部構造Ａを詳述すると、１は鋼などの金属からなる２つ割り筒状ケーシングであり、平坦な合せ部１０と半円弧状の筒形成用部１１と平坦な連結用合せ部１２とを有している。前記合せ部１０，１０と連結用合せ部１２，１２は各々重合され、ボルトナットで締結されることに合体され、筒形成用部１１，１１でトンネル状の貫通孔が形成されるようになっている。連結用合せ部１２には他のケーブル３’が接続される。ケーブル３’はこの場合、ワイヤロープであってもよい。前記２つ割り筒状ケーシング１のいずれかの筒形成用部１１には、後述する定着用膨脹材の注入部１１０と排気部１１１とが設けられている。
【００１３】
筒形成用部１１，１１の両端内側には、筒形成用部１１，１１が合体したときにリング状となるように周方向で２分割された緩衝部材４が接着などによって取り付けられている。緩衝部材４は非金属たとえばＭＣナイロンなどの硬質プラスチックからなり、図２（ａ）のように端部に外方に向かって径が拡大するように曲率した開口部４０が形成されている。
【００１４】
３はケーブル体であり、超高分子量ポリエチレン、全芳香族ポリアラミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維など強度が２０ｇ／ｄ以上、弾性率が５００ｇ／ｄ以上の高強度高弾性率繊維を用いて作られたスパイラル撚り形式のもの、編組形式のもの、または平行に引き揃えた形式のものが用いられ、樹脂を含浸したり外層に被覆するなどして複合化されている。
この例では、ケーブル体３は複数本（図面では４本）の束ケーブル３ａを平行状に引き揃えた集合体からなっている。前記束ケーブル３ａは、それぞれ高強度高弾性率繊維の集合体３００（ヤーンやフィラメントなど）を複数本（たとえば７本）撚り合わせ、ポリエチレンやポリエステルなどの樹脂被覆３０１を施したストランド３０ａを複数本（図面では７本）平行状に引き揃えることで構成されている。
【００１５】
そして、前記ケーブル体３は、２つ割り筒状ケーシング１を取り付ける領域、正確には後述する両端のシール部より内側の範囲だけ前記樹脂被覆３０１が除去され、高強度高弾性率繊維の撚り合わせ体が直接露出されている。
【００１６】
前記ケーブル体３には２つ割り筒状ケーシング１が半径方向から外周を囲むように取り付けられる。５は筒形成用部１１，１１の両端内側の緩衝部材４とケーブル３との間のすき間を埋めるパッキンである。該パッキン５はエポキシ系粘土など硬化型の樹脂系粘土が用いられる。緩衝部材４が２分割されている場合には、それらの当接すき間にも前記パッキン５が詰め込まれる。
【００１７】
６は前記筒形成用部１１，１１て作られたトンネル状の貫通孔に充填された定着用膨脹材であり、これにより筒形成用部１１，１１とこれに容入されているケーブル３が一体化されている。
【００１８】
定着用膨脹材６は凝固時に膨脹する特性を有する可塑物質であり、代表的なものとしては、数種の膨脹性物質を配合し、粉砕、焼成した膨脹材とセメントとの混合物があげられる。その例としては、セメントー高炉スラグ−ボーキサイト−石膏系、セメント−石灰−石膏系、カルシウムアルミネート−石灰−石膏系などがあげられる。
【００１９】
定着用膨脹材６は水などの用液と混合されてたとえば水／セメント比２０〜３０％の液状ないしスラリー状にされ、この状態でポンプなどから注入部１１０を通して緩衝部材４とパッキン５からなる端部シール部で区画された領域に注入される。前記領域内の空気は排気部１１１から排出される。
定着用膨脹材６はその流動性によって露出状態にある高強度高弾性率繊維の表面や撚りの谷間のすみずみまで行き渡り、さらにストランド３０ａ相互間のすき間を埋める。この状態で養生することにより、定着用膨脹材６は凝固時に膨脹し、それによって筒形成用部１１，１１内で静水圧的な膨脹圧が発生し、筒形成用部１１，１１とケーブル３とが強固に結着される。
【００２０】
図５と図６は本発明による交差部構造構造の第２態様を示している。この態様は十字状交差形式のものであり、代表的な適用例としてケーブルネット構造があげられる。
この態様においては、盤状ないしブロック状をなした２つ割りケーシング１’，１”（以下２つ割り盤状ケーシングという）が複数組（図示するものでは２組）使用されている。それぞれの２つ割り盤状ケーシング１’，１”は合せ面にケーブル３の断面積よりも十分に大きな溝１３，１３が形成されており、それら溝１３，１３が合わされることによりトンネル状の貫通孔が形成され、これにケーブル体３の要部が容入されるようになっている。
この実施例では、ケーブル体３はストランド３０ａを複数本（図面では７本）平行状に引き揃えた束ケーブル３ａからなっている。
【００２１】
溝１３，１３は図６（ａ）（ｂ）のように両端部に段部を介して拡大部１３０，１３０が形成されており、この領域に緩衝部材４が配置され、その内側にケーブル体３との間にパッキン５が充填されている。前記緩衝部材４とパッキン５からなる両端シール部よりも内側に位置するケーブル体３の部分は、高強度高弾性率繊維が露出されている。
【００２２】
一方の２つ割り盤状ケーシング１’（図面では下側）は、溝１３，１３よりも外側の位置に板厚を貫通する通孔が複数個配設されており、それら通孔にボルト１４を挿通し、ナットを螺合することにより２つ割り盤状ケーシング１’は合体し一体化されている。
【００２３】
また、前記２つ割り盤状ケーシング１’は上面に嵌め込み用溝１００を有しており、その嵌め込み用溝１００に他方の２つ割り盤状ケーシング１”（図面では上側）がはめこまれることにより十字状に位置決めされるようになっている。そして重なりあう２つ割り盤状ケーシング１’，１”の領域には、図６（ａ）のように全厚さを貫く貫通孔が複数個形成されており、それら貫通孔にボルト１５を挿通し、ナットを螺合することにより２つ割り盤状ケーシング１’，１”が十字状に連結されている。
【００２４】
前記各２つ割り盤状ケーシング１’，１”のうちの一方のものは図示しないが溝１３に通じる注入部が設けられ、他方のものには，外部に通じる排気部が設けられている。そして、トンネル状の貫通孔には定着用膨脹材６が充填され、それが露出されている高強度高弾性率繊維に付着しつつ、貫通孔を満たし、この状態で凝固時に膨脹し、それによって２つ割り盤状ケーシング１’，１”内で静水圧的な膨脹圧が発生し、２つ割り盤状ケーシング１’，１”とケーブル体３，３とを強固に結着している。
緩衝部材４、パッキン５および定着用膨脹材６は第１態様と同様であるから、その説明を援用する。
【００２５】
なお、実施例では２つ割り盤状ケーシング１’，１”は２段（２組）であるが、３段（３組）あるいはそれ以上である場合も適用されることはもちろんである。
第１実施例ではケーブル体３は複数の束ケーブル３ａからなっているが、単一の束ケーブル３ａあるいは、ストランド３０ａを太くしたものから構成されていてもよいことはもちろんである。
【００２６】
【実施例の作用】
本発明の第１態様においては、ケーブル体３を囲むように取り付けた２つ割り筒状ケーシング１の筒形成用部１１，１１に定着用膨脹材６を注入し、これが凝固することによる膨脹力で生ずる摩擦力でケーブル体３を固定するため、ケーブル体にかかる応力の集中が避けられ、ケーブル体３に均一な圧力を加えることができる。
【００２７】
第２態様においても、各２つ割り盤状ケーシング１’，１”のケーブル体３，３を囲むトンネル状の貫通孔に定着用膨脹材６，６を注入し、これが凝固することによる膨脹力で生ずる摩擦力でケーブル体３，３を固定するため、ケーブル体にかかる応力の集中が避けられ、ケーブル体３，３に均一な圧力を加えることができる。したがって高強度高弾性率繊維から構成されるケーブル体が、側圧によりせん断破壊を起して強度が低下したり破断することが適切に防止される。
【００２８】
また、定着用膨脹材６の膨脹力によりケーブル体３と２つ割り筒状ケーシング１あるいは２つ割り盤状ケーシング１’，１”とを一体化させることで強力な摩擦力を得るため、交差部に生ずる滑動力により金具との接点でケーブルの表面組織が破壊され、滑りが起る心配もない。すなわち、ケーブル体３に損傷を与えることなく、交差部での滑動を確実に拘束することができる。
【００２９】
また、２つ割り筒状ケーシング１の筒形成用部１１，１１と２つ割り盤状ケーシング１’，１”の貫通孔はともに両端内側に緩衝部材４，４を取り付けており、その緩衝部材４，４は開口が曲率をもって開いているため、ケーブル体３が軸方向と直角方向に曲げられても、緩衝部材４，４によって応力を吸収することができ、したがって、ケーブル体の曲げによる損傷の発生を防止することができる。
また、ケーブル３は金属製の２つ割り筒状ケーシング１や２つ割り盤状ケーシング１’に直接接触することがないため、ケーブル３の電解腐食も発生することがない。
【００３０】
また、作業上も、２つ割り筒状ケーシング１または２つ割り盤状ケーシング１’，１”を分離した状態でケーブル３の側方からかぶせ、両端内側に緩衝部材４，４とパッキン５，５を取り付けて両端をシールし、この状態で２つ割り筒状ケーシング１または２つ割り盤状ケーシング１’，１”の内部に定着用膨脹材６を注入し、養生するだけでよいので、現場にて簡単に施工することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明した本発明の請求項１によるときには、高強度繊維複合材からなるケーブルの長手方向の途中に設けられ他のケーブルを交差状に接続するための交差部構造であって、平坦な合せ部１０と、高強度繊維複合材からなるケーブル体３を半径方向から囲む半円弧状の筒形成用部１１と、他のケーブル端を接続するための連結用合せ部１２を備え、かつ前記筒形成用部１１は中間に定着用膨張材の注入部１１０を有し、両端内側には、外方に向かって径が拡大する曲率を持った開口部４０を有する緩衝部材４を取り付けた２つ割り筒状ケーシング１と、前記緩衝部材４より内側の範囲だけ高強度高弾性率繊維の撚り合わせ体を直接露出させたケーブル体３と、前記筒形成用部１１内に充填され膨脹圧で筒形成用部１１とケーブル体３を一体化させた定着用膨脹材６とを備えているので、高強度繊維複合材ケーブルの直径方向の局部的なせん断力や表面の傷、微小曲率での曲げ等に弱い特性をカバーし、ケーブル体に損傷を与えずに交差部に生ずる滑動を確実に拘束することができ、これにより高強度繊維複合材ケーブルの使用による利点を生かして、寿命が長く、自重の軽減されたＴ字状ケーブル交差構造物を形成できるというすぐれた効果が得られる。
また、２つ割り筒状ケーシング１の筒形成用部１１，１１は両端内側に緩衝部材４，４を取り付けており、その緩衝部材４，４は開口が曲率をもって開いているため、ケーブル体３が軸方向と直角方向に曲げられても、緩衝部材４，４によって応力を吸収することができ、したがって、ケーブル体の曲げによる損傷の発生を防止することができる。
また、ケーブル３は金属製の２つ割り筒状ケーシング１に直接接触することがないため、ケーブル３の電解腐食も発生することがない。
また、作業上も、２つ割り筒状ケーシング１を分離した状態でケーブル３の側方からかぶせ、この状態で２つ割り筒状ケーシング１の内部に定着用膨脹材６を注入し、養生するだけでよいので、現場にて簡単に施工することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による交差部構造の第１態様を示す斜視図である。
【図２】（ａ）は図１の縦断側面図、（ｂ）はその一部拡大図、（ｃ）はストランドの拡大断面図である。
【図３】（ａ）は図２のＸ−Ｘ線に沿う断面図、（ｂ）は図２のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。
【図４】第１態様の使用例を示す説明図である。
【図５】本発明の第２態様を示す斜視図である。
【図６】（ａ）は図５の中央線に沿う断面図、（ｂ）は図５のＺ−Ｚ線に沿う断面図である。
【符号の説明】
１ ２つ割り筒状ケーシング
１’，１” ２つ割り盤状ケーシング
３ ケーブル体
４ 緩衝部材
５ パッキン
６ 定着用膨脹材

Claims (1)

1. 高強度繊維複合材からなるケーブルの長手方向の途中に設けられ他のケーブルを交差状に接続するための交差部構造であって、平坦な合せ部（１０）と、高強度繊維複合材からなるケーブル体（３）を半径方向から囲む半円弧状の筒形成用部（１１）と、他のケーブル端を接続するための連結用合せ部（１２）を備え、かつ前記筒形成用部（１１）は中間に定着用膨張材の注入部（１１０）を有し、両端内側には、外方に向かって径が拡大する曲率を持った開口部（４０）を有する緩衝部材（４）を取り付けた２つ割り筒状ケーシング（１）と、前記緩衝部材（４）より内側の範囲だけ高強度高弾性率繊維の撚り合わせ体を直接露出させたケーブル体（３）と、前記筒形成用部（１１）内に充填され膨脹圧で筒形成用部（１１）とケーブル体（３）を一体化させた定着用膨脹材（６）とを備えていることを特徴とする高強度繊維複合材ケーブルの交差部構造。

Images