JPH07259018A - ケーブル補剛水管橋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な構造ながら全方向からの負荷に対する
補剛作用が強化された水管橋の提供 【構成】 水管橋本体１の両端部１１を橋台２上の取り
付け部４で取り付けると共に、本体のほぼ中央にΔ形支
持材３を固着する。該支持材３の下方の２個の頂点３１
を挿通し両端の取り付け部を斜めに結ぶケーブル５を該
本体の両側下方にそれぞれ張設した構成である。 【効果】 Δ形支持材が中央の一箇所でケーブル張力を
受けるから、垂直方向に効率的な補剛作用が働く。同時
に従来技術の簡易な構造では求め得なかった水平方向に
対しても、斜めの張力の分力が働いて補剛作用が働く。
簡易構造の一つでありながら、管の最大スパンを延長で
きるので、工費、材料費、工期などの低減効果が著し
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水管橋本体の自重と管内
の水重を、水管橋本体自体の剛性とケーブルの補剛によ
って支持するケーブル補剛水管橋に係る。

【０００２】

【従来の技術】水管橋には単に水管自体を梁として両端
で支持する簡易なパイプビーム方式もあるが、この方式
の適用し難い箇所、たとえば橋脚設置の困難な渓谷や軟
弱地盤の地勢など、また河川用地の規制上から長支間と
なって水管自体の剛性では強度的に不足するときには、
補剛水管橋が適用される。補剛の方式もさらに種々の型
式に分類されるが、水管の上または下に断面がＴ、Ｙ、
π形の型鋼を直接溶接したフランジ補剛型式、水管を上
弦、または下弦としたトラス補剛型式、水管をランガー
橋の補剛桁に利用したランガー型式などがあり、さらに
吊り橋型式や斜張補剛型式なども多く採用されている。

【０００３】これらの諸型式にはそれぞれ特徴があり、
最も架設の地勢に適した方式を選択すべきことは言うま
でもないが、一般的に言えばトラス補剛型式はトラスを
構成するために強度の高い鋼材を多量必要とし、ランガ
ー補剛型式もアーチ部を構成する上で同様に強度の高い
鋼材を多用するので、橋梁全体の重量が大きくなるから
基礎の費用、材料費、工作費の何れも高騰せざるを得
ず、経済的な負担が軽少であるとは言い難い。また吊り
橋型式や斜張補剛型式は長大なタワーを立設しなければ
ならないから、材料費、工作費が共に高騰することは免
れない。

【０００４】このような課題の解決を目指した従来技術
も見出されるが、その一例として図５に示した特開平２
−２１７５０４公報では、水管橋本体１ａの両端部１１
ａを橋台２ａで支持するとともに、水管橋本体１ａの中
央部から両端部１１ａに向い順次高さが低くなる複数の
支持材３ａを垂設し、これら支持材３ａの下端部にそれ
ぞれケーブル支持部を設け、これらケーブル支持部にケ
ーブル５ａを掛け渡して、その両端を橋台２ａに固定し
た構成を提示している。この構成によって従来のトラス
型、アーチ型に比べて遥かに軽量化が実現し、また剛体
アーチ、トラスに比べて側面の受圧面積が少なくて済む
から、風荷重が軽減でき、この点からも軽量化が促進で
きると謳っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】図５に引用した従来技
術は、結局は吊り橋型式の補剛を上下逆転した構成であ
り、逆転することによって橋梁の両端に立設する長大な
タワーを省略することができる点は評価できる。しか
し、タワーに代ってケーブルの曲線を形成するために水
管橋本体１ａから多数の支持材３ａを垂下しなければな
らず、この支持材の数が少ない程垂直方向の荷重の担持
が少ない特定点に集中して強度的に不利となるから、繋
げば円弧を描くだけの多数の支持材が必要である。した
がって材料と工作の面で果たして大幅な軽減が遂げられ
るか疑問が残る。また、図の実施例で見れば、水管橋本
体１ａの両端に軸１０１を設けてケーブルを巻き回して
橋台中でアンカーを取って係止する方式としているが、
煩瑣な工事が強いられる上、ケーブルの張力調整につい
ても問題が残るのではあるまいか。

【０００６】この型式の補剛は、垂直方向の荷重を主し
とて対象に考えた補剛であり、側面の受圧面積が小さく
て済むから剛性の補剛型式に比べると横風荷重に有利で
あるとは謳っているが、積極的に水平方向の強度を向上
した構成ではない。したがって風や地震などの水平方向
の荷重に対しては万全であるとは言えず、この点からも
水管橋本体のスパン長さを制限する一つの要因となる。

【０００７】一般に前記の重量の大きな剛体による補剛
に対して軽量化、単純化した補剛型式では水平方向の強
度について耐性が低く、型式を選択する上での大きな制
約となっている。たとえば図６に示すのはタイロッド補
剛型式の水管橋の一例であり、この型式は水管橋本体１
ｂに間隔ｓを隔てた２個の支持材３ｂを垂設し、水管橋
本体１ｂの両端部１１ｂと支持材３ｂの下端とをタイロ
ッド１０２で連結して一体化し、水管橋本体１ｂに生じ
る曲げ応力を軸力に置き換える簡便な型式である。しか
し、水平荷重に対する剛性は小さく、その点に関しては
殆ど強化されていないと解釈しても間違いとは言えな
い。

【０００８】本発明は以上に述べた課題を解決するため
に、構造的にはきわめて簡単であり、剛性の構造体によ
る補剛に比べて遥かに軽量化される上、水平、垂直の二
次元的な方向の強度が何れも顕著に向上する利点を具
え、スパン長さも従来よりも大きく設定できる有利なケ
ーブル補剛水管橋の提供を目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係るケーブル補
剛水管橋は、水管橋本体１の両端部１１を橋台２の上で
支持するとともに、該水管橋本体１のほぼ中央にΔ形支
持材３を垂設し、該Δ形支持材３の下方の２頂点３１を
介して前記両端部１１の両側部を斜めに結ぶケーブル５
を水管橋本体１の両側下方へそれぞれ張設したことによ
って前記の課題を解決した。

【００１０】この構成の詳しくは、水管橋本体１の両端
部１１の取り付けが、橋台２上に枢支したリングガーダ
４１と、地上の本管Ｐを連結する伸縮管４２及び定着ガ
セット４４の取り付け部４によって形成され、さらに該
両リングガーダ４１がΔ形支持材３の頂点３１を経由す
るケーブル５によって補剛されているものである。

【００１１】好ましき実施例としては、取り付け部４は
リングガーダ４１へ所定の角度を形成して斜めに固着し
た有蓋箱形の定着ガセット４４と、ケーブル５の両端が
前記定着ガセット４４の頭部を貫通して箱内へ突出する
締結ボルト４６よりなるソケット４５と、該締結ボルト
４６と螺合する締結ナット４７よりなる調整機能を具え
ていることなどが挙げられる。

【００１２】または、別の実施例として、前記のケーブ
ルによる補剛に加え水管橋本体１の全長に亘ってその頂
部に型鋼、例えばπ形の鋼材による補剛梁１２を溶接し
た態様もさらに強化の必要な場合には好ましい。

【００１３】

【作用】図２（Ａ）（Ｂ）は本発明の垂直方向に対する
補剛作用を説明する図表である。図（Ａ）は先の図６に
示した従来技術のタイロッド補剛橋であり、水管橋本体
１ｂの全長がＳ、間隔を隔てた２個の支持材３ｂの距離
がｓであることを示している。図（Ｂ）はタイロッド型
式の補剛作用と支持材の位置との関係をプロットした図
表であり、縦軸が橋体軸力（補剛ケーブルの張力）と変
位量、横軸がｓ／Ｓの数値を目盛っている。図の軸力曲
線と変位量曲線から明らかなように、ｓ／Ｓが減少する
につれて軸力は増大し変位量は小さくなる。本発明のよ
うに中央に１個だけの支持材を介した張力によって水管
橋本体を補剛するケースを見るには、図（Ｂ）の最右
端、すなわちｓ＝０におけるそれぞれの曲線を見ればよ
いことになるから、張力はほぼ一定に収斂する最大値に
近く、変位量はほぼ一定に収斂する最小値に近ずくこと
が読み取れる。水管橋は変位量でも規制されるので、変
位量が少ないことは効率的な構成であると判断するのが
正しい。すなわち、従来のタイロッド型式の垂直方向の
補剛作用に勝る補剛作用を具えていることを証明してい
る。

【００１４】一方、水平方向に対する補剛作用に対して
は、既に説明したように横桁などを組み合わせた剛性構
造の補剛以外には、従来技術では殆ど期待できないが、
本発明ではケーブルは単に水管橋本体に対して管軸と垂
直方向に対して斜めの張力を掛けて垂直方向に補剛する
だけでなく、管軸の水平方向に対しても斜めに傾斜して
張力を掛けているかるから、その水平分力が水平方向の
補剛作用を発揮する。この結果、本発明に係る水管橋は
二次元的に補剛され、全方向からの荷重に対する耐性を
強化する特徴を認識することができる。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例を図１の各図で示す。ただし
図（Ａ）は平面図であり図（Ｂ）は側面図、また図
（Ｃ）は断面図である。水管橋本体１の両端部１１は橋
台２の上でそれぞれ取り付けられるが、取り付け部４は
橋台の上で枢支されるリングガーダ４１と、地上の本管
Ｐと連結する伸縮管４２と定着ガセット４４とよりな
り、水管橋本体１の端部１１は本管Ｐとフレキシブルに
連結している。

【００１６】水管橋本体１のほぼ中央にΔ形支持材３が
固着している。Δ形支持材３は鉄鋼を素材とし必要な強
度を具えた溶接構造で成形され、水管橋本体１の外周面
に溶着される。その高さと底辺の両頂点３１の距離は、
何れも頂点と水管橋本体１の端部とを結ぶケーブル５
が、所望の垂直方向の分角θ、水平方向の分角φを形成
するように設定される。因みにＬθ及びＬΦは１０〜２
０°の範囲から選択する。

【００１７】本発明実施例ではケーブル５の固定を従来
のようなアンカー方式によらず、架設時の張力の調整作
業が容易であり、使用中に入ってもなお調整自在なソケ
ット方式を採用してメンテナンス上の便益を図ってい
る。図３は実施の一例を示す側面図であり、リングガー
ダ４１の側部に穿孔した取り付け孔へ定着ガセット４４
とそのカバー４８を固着し、ケーブル５を取り付けたソ
ケット４５の他端を形成する締結ボルト４６を該定着ガ
セットの箱内へ装入する。締結ボルト４６は箱内で締結
ナット４７と螺合してケーブル５に張力を与え、螺合の
進退によって張力を調整する。さらに締結ナットの外側
に回り止めナット４９を嵌合して保全する。

【００１８】図４（Ａ）（Ｂ）は図１とは別の実施例を
示し、水管橋本体１の上部にπ形の鋼材を補剛梁１２と
して全長に亘って溶接した態様であり、ケーブル５とΔ
形支持材３による補剛に加えて、さらに曲げモーメント
に対する耐性を剛体によって強化した構造となってい
る。このように本発明の適用は基本的なケーブル補剛に
加え、π形、Ｔ形、Ｙ形など任意の型鋼を全長に亘って
溶接するフランジ型式の補剛を併用することも可能であ
り、求められる強度に対して選択の範囲は広く開かれて
いる。

【００１９】

【発明の効果】本発明は以上に述べた通り簡単な構造で
経済的にも有利な工法でありながら、従来技術の簡単な
工法を遥かに凌ぐ垂直方向の効率の高い補剛と、殆ど無
力に近かった水平方向の補剛を強化し、全方位からの荷
重に耐性を発揮できるので、水管橋本体のスパンの最大
長さを延長する設定も許容でき、工事内容の簡略化とと
もに作業性の向上に大きく貢献する効果が得られる。当
然、工費も低減できるから、社会的な観点に立っても有
益な技術を提供したという評価に値しよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の平面図（Ａ）、側面図（Ｂ）、
断面図（Ｃ）である。

【図２】本発明の作用を説明するためのタイロッド型式
の補剛図（Ａ）と、軸力、変位量と支持材の位置の関係
図（Ｂ）である。

【図３】本発明実施例の取り付け部付近の拡大側面図で
ある。

【図４】本発明の別の実施例を示す側面図（Ａ）と断面
図（Ｂ）である。

【図５】従来技術を示す側面図である。

【図６】別の従来技術を示す側面図である。

【符号の説明】

１ 水管橋本体 ２ 橋台 ３ Δ形支持材 ４ 取り付け部 ５ ケーブル 11 端部 12 補剛梁 31 頂点 41 リングガーダ 42 伸縮管 44 定着ガセット 45 ソケット 46 締結ボルト 47 締結ナット 48 カバー 49 回り止めナット Ｐ 本管 θ 水管橋本体とケーブルの軸線との垂直分角 φ 水管橋本体とケーブルの軸線との水平分角

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水管橋本体１の両端部１１を橋台２の上
   で支持するとともに、該水管橋本体１のほぼ中央にΔ形
   支持材３を垂設し、該Δ形支持材３の下方の２頂点３１
   を介して前記両端部１１の取り付け部４と斜めに結ぶケ
   ーブル５を水管橋本体１の両側下方へそれぞれ張設した
   ことを特徴とするケーブル補剛水管橋。
2. 【請求項２】 請求項１において、水管橋本体１の両端
   部１１の取り付けがそれぞれ、橋台２上に枢支したリン
   グガーダ４１と、地上の本管Ｐを連結する伸縮管４２及
   び定着ガセット４４の支持部４によって形成され、さら
   に該両リングガーダ４１がΔ形支持材３の頂点３１を介
   するケーブル５によって補剛されていることを特徴とす
   るケーブル補剛水管橋。
3. 【請求項３】 請求項１または２において、両端部の取
   り付け部４はそれぞれ、リングガーダ４１へ所定の角度
   を形成して斜めに固着した有蓋箱形の定着ガセット４４
   と、ケーブル５の両端が前記定着ガセット４４の頭部を
   貫通して箱内へ突出する締結ボルト４６よりなるソケッ
   ト４５と、該締結ボルト４６と螺合する締結ナット４７
   よりなる調整機能を具えていることを特徴とするケーブ
   ル補剛水管橋。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３の何れかにおいて、水管
   橋本体１の全長に亘ってその頂部に型鋼による補剛梁１
   ２を溶接したことを特徴とするケーブル補剛水管橋。