JPH04360904A - ケーブル吊架式ブリッジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は橋、特にケーブル吊架式
ブリッジに関するものである。

【０００２】従来の吊架式ブリッジは通常カテナリー式
のものである。側面から見た場合カテナリー式ブリッジ
は二本の塔の間にカテナリー・カーブを描いて吊り下げ
られたケーブル、およびブリッジのデッキをカテナリー
・ケーブルに吊り下げる一連の垂直なケーブルを有する
ものである。一対の隣接した垂直ケーブルの形状はカテ
ナリー・ケーブルとデッキの対応する部分によって四辺
形を成している。四辺形は枠組としては不安定なもので
あり、カテナリー式ブリッジの不安定さをもたらすもの
であることがよく知られており、ブリッジの一端部から
他端部に作用する変形波の影響を受けるものである。突
風のような周期的荷重がカテナリー式ブリッジの固有調
波に合致した時には、その結果としての共振は橋に危険
な影響を及ぼす。従って剛性を付与するために重いトラ
スを使用するが、それによって増加する重量とコストは
ギャップに対する橋架について直接寄与するものでは無
い。スパンが長くなればなる程危険な振動の可能性が高
まるものであり、従って四辺形はカテナリー・スパンの
可能な長さを制限するものである。

【０００３】

【従来の技術】吊架式ブリッジのなかではあまり知られ
ていないタイプはステー式ブリッジである。１９６７年
３月９日に公表された西ドイツ公告公報１，２３５，９
７３と１９８３年５月２５日に公表された英国特許出願
ＧＢ２，１０９，０４０　　Ａはそのようなタイプのス
テー式ブリッジを記述しているが、一方１９６２年３月
２９日に公表されたスウエーデン特許１７９，４５３は
、より複雑なステー式吊架式ブリッジを示している。こ
のようなステー式ブリッジの何れのものも、その側面図
においてそれぞれステー、塔およびデッキ部分から成る
三角形が一連の垂直形状として連続している。三角形は
、剛性を持った側面を持つか、少なくともフレキシブル
な辺には圧縮力がかからない事を前提として、枠組とし
て安定した形状であり、ステー式ブリッジは安定性を有
するものと見なされている。然し乍ら従来のステー式ブ
リッジの欠点は、デッキにおける長手方向の圧縮であり
、デッキに対して圧縮強度を加える必要があり、そのよ
うな重量とコストの増加はギャップに対する橋架につい
て直接寄与するものでは無い。スパンが長くなればなる
程デッキの圧縮は大きくなり、ステー式におけるスパン
の長さを制限するものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】カテナリー式、ステー
式またはその他の方式であれ、ブリッジはそれ自信の自
重と風や地震による荷重を含む実際の荷重を加えたもの
を支持する必要がある事は明らかである。また、いかな
るブリッジも使用構造材料の強度の限界に基づく設計に
出来るスパンの限界を有するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】四辺形の不安定性の欠点
とそれに由来する剛性トラスの重量の必要性は、すべて
従来のカテナリー式スパンをデッキの上の塔の高さの５
ないし１０倍に限定する。

【０００６】

【本発明の目的】本発明の目的は、カテナリー式とステ
ー式の双方のブリッジの優れた点を保持し、最悪の性質
を避ける事にある。それ故に、本発明の目的はカテナリ
ー・ブリッジのデッキに圧縮がかからない長所とステイ
式ブリッジにおける三角形の剛性の長所を備える事にあ
る。従って今一つの目的はカテナリー・ブリッジにおけ
る四辺形の不安定性を避け、ステー式ブリッジのデッキ
における長手方向の圧縮の短所を避けることにある。

【０００７】三角形の安定性の長所とそれに伴うブリッ
ジ重量の低減は、すべて本発明におけるスパンをデッキ
上の塔の高さの１０ないし２０倍にさせる事に役立って
いる。

【０００８】本発明のもう一つの目的は、比較的小径の
ケーブルの使用を可能にする軽量のブリッジ構造を達成
する事にある。

【０００９】本発明による構造は、橋架すべき区域の両
側の基礎より立ち上げている少なくとも一対の塔より成
るものである。上記の塔の基礎間の道路デッキを支持す
るためにケーブル手段が備えられる。荷重支点を見極め
る手段が少なくとも剛性を有するセグメントより造られ
た道路デッキの長手方向において間隔をもって設けられ
ている。ケーブル手段は各荷重支点から各塔に向かって
延びている一対のケーブル・ステーを含んでいる。ケー
ブル手段は上記デッキの剛性セグメントの各荷重支点に
固定されている。塔間スパンに対し各塔からより離れた
地点にアンカ手段が設けられ、そして各アンカ手段から
それぞれの塔へと延びるアンカ・ケーブル・ステーが備
えられている。

【００１０】

【作用】本発明のより具体的な実施例においては、各デ
ッキ・セグメントの荷重支点は上記ステーのそれぞれの
対の軸方向に働く力と、そのデッキ・セグメントに働く
重量とが釣り合った点にある。

【００１１】本発明のさらに具体的な実施例においては
、第二の対の塔が設けられ、その各対のうちの一本は上
記デッキの各端部における道路デッキの各側部に呼応す
る位置に立ち上げられており、各道路デッキ・セグメン
トはその荷重支点を一個のデッキ・セグメントの各端部
において設定され、また一対のケーブル・ステーが各荷
重支点からそれぞれの塔に向かって二つの長手方向に延
びた垂直面を形成して延びている。

【００１２】

【効果】上記の構造の長所は、各デッキ・セグメントが
、それが分離したものであれ連続したデッキの一部であ
れ、その他のセグメントとは独立して支持されており、
各セグメントが交差する力、即ち各ステーの力とセグメ
ントの重量とが釣り合った点において支持されている事
にある。このようにして、従来のステー式ブリッジに見
られるような明らかな長手方向の圧縮が無く、各ステー
、塔とそれぞれのデッキによって形成される安定した力
の三角形が存在する事になる。

【００１３】カテナリーは荷重が非軸方向に作用するた
めに荷重点において大きな移動が起こるものである。こ
れに対しステーにおいては、荷重が軸方向に作用するた
めに荷重点における移動は殆ど無く、その移動はステー
・ケーブルの伸びのみに限定される。

【００１４】カテナリー式ブリッジはデッキにおける水
平方向のスラストが殆ど無いと言う長所を有するが、そ
の非軸方向の荷重による不安定性の短所の故に通常重い
トラスの形を取る安定性付与を必要とする。

【００１５】ステー式ブリッジは逆に、つまりステーに
対して軸方向に作用する荷重に由来する安定性の長所が
あるが、デッキにおける長手方向のスラストの短所があ
るところから、通常より強いデッキ部材と言う形を取る
圧縮強度を補足する必要がある。増加する重量とコスト
はギャップに対する橋架について直接寄与するものでは
無い。

【００１６】本発明においては、各デッキ部分が独立し
たカテナリーを有する故に、カテナリーごとの単一の荷
重点が各デッキ部分を他のデッキ部分から独立したもの
としている。各デッキ部分はその他のデッキ部分にかか
る荷重から独立した自由なボデイであり、固定した位置
に置かれるものである。これとは逆に、カテナリー式ブ
リッジは各デッキ部分がカテナリー・ケーブルを分担し
、その結果荷重の変化によってデッキ位置が乱される事
になる。

【００１７】カテナリー式ブリッジにおいて必要とされ
るトラスは、本発明においては除去する事が出来る。ス
テー・デッキにおいて必要とされる圧縮強度は、本発明
においては省略する事が可能である。

【００１８】構造分析のためには、本発明における各デ
ッキ部分はその重心において支持された自由なボデイと
見なすことが出来る。物理的構造面においては、各デッ
キ部分はその両端部において支持された自由なボデイと
見なすことが出来る。重心において支持されていようが
、その両端部において支持されていようが、荷重点の間
隔と荷重自体は同一である。

【００１９】連続したデッキは、その剛性と建設の経済
性の面においてセグメント化されたデッキよりも好まし
いものである。カテナリー式ブリッジにおけるサイド・
トラスの除去と、ステー式ブリッジにおけるデッキ圧縮
強度の省略とは共に、本発明におけるケーブル吊架式ブ
リッジの安定性と荷重容量を犠牲にする事無く、その重
量を軽減する。

【００２０】本発明における構造はコンスタントな振子
長さを与えるものである。サイド・スウエーについては
、突風がカテナリー式ブリッジを各塔頂に支点を持つ振
子として側面方向に揺らした時、振子の長さは塔におけ
る０からスパン中心における最大値まで振れる。突風が
本発明のケーブル吊架式ブリッジを各塔頂に支点を持つ
振子として側面方向に揺らしても、振子の長さは一定で
あり塔の高さに等しい。カテナリー式ブリッジの場合に
は、側面方向への揺れは、塔における０からスパン中心
における最大値までの変化を持った小さな遠心力を起こ
す。カテナリーはフレキシブルである故に、揺れの底部
において下方にそれ、揺れの終点において０となる。 側面方向への揺れが周期的に起き突風により惹起される
場合には、カテナリー式ブリッジは、ブリッジの固有周
期が突風の周期と合致して共振を起こす危険がある。

【００２１】本発明における今一つの長所はデッキの側
方への傾斜とねじれを実質的に排除していることである
。カテナリー式ブリッジにおいては、二つの平行なカテ
ナリーが相互に位相外れの振動を起こしデッキを片側に
おいて隆起させ、反対側において沈下させる。本発明に
よるブリッジにおいては、各ケーブルは、そのケーブル
自体の強度の他に、その荷重点がたるむ傾向の無い固定
したレベルに位置しており、側方への揺れの時にデッキ
の両側が振子の揺れを等分に分け合う。従って、デッキ
のいずれの側のケーブルも同相の振子と類似しており、
ブリッジの端面から見た場合側方への揺れはデッキを平
行四辺形の底辺として揺れさせる事になる。揺れるデッ
キは傾斜する事無く水平に維持される。

【００２２】

【実施例】本発明の性質について全般的な説明は以上の
通りであるが、ここに本発明の好ましい実施例を図示し
ている図面を参照する。

【００２３】従来の技術によるカテナリー式ブリッジ１
０を示す図１において、ブリッジ１０は塔１４および１
６とその間に支持されたカテナリー・ケーブル１２を有
する。アンカ・ケーブル１８と２０は塔１４と１６の頂
点から、塔から離れた適当なアンカ・ポイントまで延び
ている。垂直なハンガー・ケーブル２２がカテナリー・
ケーブル１２上の点からブリッジのデッキ２４まで延び
ている。図に見られるように、隣接した各ハンガー・ケ
ーブル２２の間の形状は、カテナリー・ケーブル１２と
デッキ２４のセグメントによって形成される四辺形を成
している。この構造においては、四辺形が比較的に容易
に変形するところから、現存するカテナリー式の吊架ブ
リッジからしても明らかなように、極めて不安定な支持
がなされている。かかるブリッジは、デッキにおいて形
成されるウエーブ・パターンがブリッジ構造の固有振動
数と共振を起こす故に、強風の下においては自己破壊的
性格を有する事が知られている。

【００２４】図３に示される本発明によるケーブル・吊
架式ブリッジにおいては、図面において３０と３２とし
て示された垂直塔が橋架すべき川Ｒの両側に設けられて
いる。塔３０と３２は基礎３４と３６上に取り付けられ
、アンカ・ケーブル・ステー３３と３５はそれぞれの塔
３０，３２の頂部からブリッジから離れた適当なアンカ
ー・ポイントまで延びている。個々のデッキ・セグメン
ト３８ａ，３８ｂ，３８ｃから３８ｎまでから成るデッ
キ３８が基礎３４と３６の間に延びており、各デッキ・
セグメント３８ａ・・・３８ｎに対してブラケット４４
によって代表される荷重点が設けられている。

【００２５】換言すれば、数個の長手方向において間隔
を設けられた荷重点が設定されており、個々のケーブル
・ステー４０と４２がそれぞれ塔３２と３０から取り付
けブラケット４４まで吊り下げられている。このように
、塔３２から複数の個別ケーブル・ステー４０ａ，４０
ｂ，・・・４０ｎが基礎３４と３６の間に設置されたデ
ッキ・ポーション３８ａ，３８ｂ，・・・３８ｎの荷重
支点にある個々の取り付けブラケット４４まで延びてい
る。一連のケーブル４２ａから４２ｎまでが塔３０の頂
部からブラケット４４にあるデッキのデッキ・ポーショ
ン３８ａ，３８ｂ，・・・３８ｎに向かって扇状に広が
っている。一連のケーブル４０，４２は塔３０と３２を
含む垂直面内に実質的に位置している事が好ましい。 このように、道路デッキ３８は一連の長手方向のポーシ
ョン３８ａ，３８ｂ，・・・３８ｎとして見られ、各ポ
ーション３８がケーブル・ステー４０と４２によって個
々に支持されている。例えば、代表的なデッキ・ポーシ
ョン３８ｂはケーブル・ステー４０ｆと４２ｉによって
支持されている。これらの両ケーブル・ステーはデッキ
・ポーション３８ｂ上のブラケット４４において固定的
に締結されている。

【００２６】各デッキ・セグメント３８を保持している
力の分析が図２に図示されている。各セグメント３８の
荷重支点はケーブル４０と４２の力の釣り合った点にあ
る。図２においてこの点はＰとして示され各塔の頂部は
ＡとＢの文字によって示されている。図示されているよ
うに、若しデッキ・セグメントが５単位の力（重力）を
持つとすれば、線分ＡＰによって代表されるケーブル４
０によって出される力は４単位であり、線分ＰＢによっ
て代表されるケーブル４２の力は３単位である。ベクト
ル三角形は図２においてＰＣＤとして図示されている。

【００２７】各ケーブル４０と４２が、それぞれの塔３
０，３２およびデッキ３８と共に各支持点Ｐに対する三
角構造を代表するものであり、その支持点がケーブル４
０と４２による力が釣り合った点に位置しているもので
ある故に、デッキ・ポーション３８は吊架式構造として
は最大の安定性を持つものである。

【００２８】図４はブラケット４４の簡略化図を示すも
のである。この例に示されるように、各ケーブル・ステ
ー４０ｃと１２ｊはブラケット４４に固定的に締結され
ている。ケーブル・ステー４０ｅと４２ｊは塔３０と３
２の頂部から延びるカテナリーとしてブラケット４４に
よってデッキ・セグメント３８ｃに固定的に取り付けら
れる。一本の連続したケーブルとする事も可能である。 既述のように、デッキ３８は一本の連続した剛性を有す
る道路デッキであるか、若しくは道路の長手方向におい
て相互に連結された一連の横断方向に延びるデッキ・パ
ネルとして構成する事も可能である。何れの場合におい
ても、構造分析の目的のためには、個々のデッキ・ポー
ションはケーブル・ステー４０と４２の力の釣り合った
状態の下に吊架保持されている一個ずつの分離した荷重
支持デッキ・セグメントと見なされるものである。

【００２９】このような原理に基ずくブリッジの構造に
おいては、相対的に高い塔３０と３２を備える事が有利
である。それは、ケーブル・ステー、特に長いスパンを
持つケーブル・ステーの角度を出来るだけ高くする、即
ちブラケット４４、デッキ３８と各ケーブル・ステー４
０と４２の間の角度を浅すぎるものとする事を防ぐため
に、有利なものである。

【００３０】図３は代表的なブリッジの図解的側面図で
あり、図３に示された構造の鏡像が道路デッキの両側に
備えられ、二本の塔３２と一対の塔３０があり、道路デ
ッキの両側においてそれぞれの塔の頂点からケーブル４
０と４２が扇状に広がっている事は明らかである。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来のカテナリー式ブリッジの図解的側面図で
ある。

【図２】本発明において使用される構造に関する力のダ
イヤグラムである。

【図３】本発明によるブリッジの図解的側面図である。

【図４】第３図の一部の詳細を拡大した側面図である。

【符号の説明】

３０，３２・・・垂直塔 ３４，３６・・・基礎 ３３，３５・・・アンカ・ケーブル・ステー３８・・・
デッキ ３８ａ〜３８ｎ・・・デッキ・セグメント４０，４２・
・・ケーブル・ステー ４４・・・ブラケット

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　橋架すべき区域のそれぞれの側の基礎
   から立ち上げられた少なくとも一対の塔を有するケーブ
   ル吊架式ブリッジにして、上記の塔の基礎間の道路デッ
   キを支持するためのケーブル手段を備え、その道路デッ
   キは少なくとも剛性を有するデッキ・セグメントより造
   られており、さらに各デッキ・セグメントに対し少なく
   とも一個の荷重支点を持つべく、荷重支点を見極める手
   段を設け、然して上記ケーブル手段は各荷重支点から延
   びそれぞれ各塔の頂部に達する一対のケーブル・ステー
   を含み、該ケーブル・ステーは上記デッキの剛性セグメ
   ントの荷重支点にそれぞれ固定されており、更に塔間ス
   パンに対し各塔から離れた地点に設けられたアンカー手
   段と、該アンカー手段からそれぞれの塔へと延びるアン
   カー・ケーブル・ステーとを具備して成るところの、ケ
   ーブル吊架式ブリッジ。
2. 【請求項２】　　各デッキ・セグメントの荷重支点は上
   記ステーのそれぞれの対の軸方向に働く力と、該デッキ
   ・セグメントに働く重力とが釣り合っている点にある、
   前期請求項１記載のケーブル吊架式ブリッジ。
3. 【請求項３】　　一対の塔が道路デッキのそれぞれの端
   部に、デッキのそれぞれの側部に一本ずつ設けられ、上
   記ケーブル・ステーは橋架さるべき区域のそれぞれの側
   に設けられた各塔を含む垂直面内において各塔頂から扇
   状に延びており、該ケーブル・ステーは各デッキ・セグ
   メントの別々の荷重支点に取り付けられているところの
   、前記請求項１記載のケーブル吊架式ブリッジ。
4. 【請求項４】　　各デッキ・セグメントの荷重支点にブ
   ラケットが設けられ、これに対し各塔の頂部へと延びる
   ケーブル・ステーが強固に締結されている、前記請求項
   ２記載のケーブル吊架式ブリッジ。