JPH09137408A - 吊 橋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 長大吊橋の暴風時におけるの耐風対策とし
て、ハンガーに橋軸直角方向の風荷重に対する剛性を与
えることで耐風安定性が向上できるようにした長大吊橋
を提供する。 【構成】 主ケーブル３から吊下げられる垂直ハンガー
５の下端、または、主ケーブル３の中央谷部では前記主
ケーブル３から、夫々橋軸の直角方向に向けて下端間隔
Ｂを隔てて二股に分岐させた左右一対の分岐ハンガー６
ａ，６ｂを設けて、これらの分岐ハンガー６ａ，６ｂに
予め補剛桁１の死荷重による張力を受けもたせたことを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、暴風時における吊
橋の耐風安定性を高めることのできる長大吊橋の構造に
関するものである。

【０００２】最近では、スパン２０００ｍを越える超長
大吊橋が架設されるようになり、このような超長大吊橋
では、耐風安定性の確保が重要な課題となるが、同時
に、いかにしてこの課題が経済的に確保できるかという
ことが、大きなテーマとなっている。

【０００３】

【従来の技術】吊橋は、２本の主ケーブルから多数のハ
ンガーを吊下げて、これらのハンガーの下端に補剛桁を
吊下げ支持するものであるため、多数のハンガーにより
吊下げられた補剛桁が、暴風時の強風による捩じれや振
動を受けると破壊に繋がることになる。そのため、従来
ではこのような課題に対して、吊橋という構造物の耐風
安定性が確保されることを目的として、まず補剛桁の剛
性をアップすることと、次に補剛桁の形状を空力的に改
善しようとするような試みがなされていた。

【０００４】しかし、このような方法では、吊橋という
構造物の耐風安定性を確保するのに限界があることが判
明したので、吊橋の耐風対策として各種の方法が提唱さ
れている。吊橋の耐風対策としては、補剛桁内に予め水
やコンクリート等の付加荷重を設けておき、この付加荷
重によって桁の振動や捩じれを抑制する手段が、例え
ば、特公昭４７−４４９４４号、特開昭６０−１９２０
０７号、特開昭６３−１３４７０１号、特開平７−１１
９１１６号等により知られている。

【０００５】上記の耐風対策のうち、特公昭４７−４４
９４４号及び特開昭６３−１３４７０１号に開示された
吊橋は、暴風時に補剛桁に生ずる振動や捩じれに対し
て、予め補剛桁内に貯留した水の動的エネルギーを利用
して、前記の振動や捩じれを吸収するというものであ
り、また、特開昭６０−１９２００７号の吊橋は、予め
補剛桁内に所定量の付加荷重を固定配置しておいて、暴
風時に補剛桁に生ずる振動や捩じれを抑制するものであ
る。

【０００６】更に、特開平７−１１９１１６号の吊橋
は、常時の死荷重は活荷重の載らないときと同様な軽い
ものとし、暴風時においてのみ補剛桁に質量を一時的に
付加して吊橋の耐フラッター性を向上させることで、暴
風時に補剛桁に生ずる振動や捩じれを抑制しようとする
ものである。

【０００７】上記のような質量付加方式以外の耐風対策
としては、平行する２本の主ケーブルから垂直なハンガ
ーが吊下げられると共に、２本の主ケーブルから夫々反
対側のハンガーの下端に向けてタスキ状に斜材を張り渡
したクロスハンガー方式の吊橋が実開平４−７０３０９
号により知られている。

【０００８】

【発明が解決すべき課題】これらの吊橋の耐風対策のう
ち、特公昭４７−４４９４４号、特開昭６３−１３４７
０１号、特開昭６０−１９２００７号は、いずれも暴風
時に補剛桁に生ずる振動や捩じれを、予め補剛桁内や塔
柱内に付加された水やコンクリート等の付加荷重によっ
て抑制しようとするものであるから、吊橋の設計段階で
これらの付加荷重を予め死荷重として付与するものあ
る。

【０００９】一方、吊橋の設計は、主として自動車や鉄
道車両の活荷重と死荷重とを考慮した常時と、死荷重と
風荷重とを考慮した暴風時を対象にして行われ、この場
合、鉛直荷重で設計される主ケーブル、アンカー、塔、
ハンガー等は、常時では死荷重が軽い程経済的となり、
逆に暴風時は死荷重が重い程、静的・動的耐風性能が向
上するが、前記のように吊橋の設計段階で補剛桁に水と
かコンクリート等の付加荷重を予め死荷重として付与す
る耐風対策では、死荷重が大きくなって常時の鉛直荷重
で設計される主ケーブル、アンカー、塔、ハンガー等の
経済性が損なわれるといを問題を有している。

【００１０】また、中央支間長が１５００ｍ級程度まで
の従来規模の吊橋では、捩じれフラッターが耐風性を支
配する振動現象となる場合が多いのに対し、２０００ｍ
級以上の超長大吊橋では曲げと捩じれとが連成する、い
わゆる連成フラッターが耐風性を支配する振動現象とな
るので、この連成フラッターの発現風速を照査風速以上
に高めるための工夫がきわめて重要な要素となる。

【００１１】そして、この曲げと捩じれとが連成するい
わゆる連成フラッターの発現風速による振動現象を考慮
した場合、前記吊橋の耐風対策のうち、特開平７−１１
９１１６号は、暴風時においてのみ補剛桁に一時的に付
加される質量が、補剛桁の断面中心部分に沿って配置さ
れることになるので、連成フラッターの発現風速を工学
的に有意義な程度まで向上させるためには、かなりの大
きな質量を付加する必要があるという問題がある。

【００１２】更に前記のクロスハンガー方式において
は、補剛桁の上を移動する車両にとって斜材が目障りと
なるだけでなく、斜材の下端部が車両の移動空間を横切
ることになるので、交通の障害になるという問題を有し
ている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、従来における
質量付加方式による耐風対策の問題点として指摘され
る、一時的にかなりの大きな質量を付加する必要がある
という課題を解消するための手段として、補剛桁の荷重
はそのままとして、主ケーブルから吊下げられるハンガ
ーに、橋軸直角方向への剛性が与えられるようにするこ
とで耐風安定性を高め、暴風時の補剛桁に生ずる振動や
捩じれを抑制することを目的としたものである。

【００１４】請求項１の発明は、上記の目的を達成する
ための手段として、主ケーブルと、これに生ずる張力を
保持するアンカーと、主ケーブルを支持する複数の塔
と、橋床に作用する活荷重を分散させる補剛桁を主ケー
ブルより懸垂するハンガーとからなる吊橋において、主
ケーブルの中央谷部では直接主ケーブルから下方に、ま
た、主ケーブルの中央谷部以外では主ケーブルから吊下
げられる所定の長さの垂直ハンガーの下端に、夫々橋軸
と直角方向に向けて下端間隔Ｂを隔てて二股に分岐させ
た左右一対の分岐ハンガーを設けて、前記分岐ハンガー
により前記補剛桁の死荷重による張力を受けもたせるこ
とを特徴とする。

【００１５】請求項２の発明は、主ケーブルからハンガ
ーが吊下げられる位置における補剛桁両側辺外方に夫々
ブラケットを突出して、橋軸と直角方向に向けて二股に
分岐させた左右一対の分岐ハンガーの下端を前記ブラケ
ットに接続させたことを特徴とする。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明に係る吊橋を、図面に示す
実施例に基づいて説明すると、図１は、本発明に係る吊
橋の形状を示す斜視図であり、この吊橋は、主ケーブル
３と、これに生ずる張力を保持するアンカー４と、主ケ
ーブル３を支持する複数の塔２と、橋床に作用する活荷
重を分散させる補剛桁１を主ケーブル３より懸垂するハ
ンガー５とからなっており、中央径間部が３０００ｍ、
側径間部が夫々１０００ｍ、サグ比が１／１０（３００
ｍ）である。

【００１７】図２に示すように、この発明では主ケーブ
ル３から吊下げられる垂直ハンガー５の下端に橋軸と直
角方向に向けて二股に分岐させた、下端間隔Ｂ，高さｈ
を有する左右一対の分岐ハンガー６ａ，６ｂを設けて、
前記分岐ハンガー６ａ，６ｂの下端を補剛桁１の両側辺
７に接続することで、前記分岐ハンガー６ａ，６ｂに夫
々補剛桁１の死荷重による張力が導入されるようになっ
ている。

【００１８】前記分岐ハンガー６ａ，６ｂは、図３に示
すように、主ケーブル３の中央谷部３ａ付近では、前記
垂直ハンガー５を介することなく主ケーブル３から直接
下方に設けられ、また、図２に示すように、主ケーブル
３の中央谷部３ａ付近以外では、主ケーブル３から吊下
げられる所定の長さの垂直ハンガー５の下端に設けられ
るようになっている。

【００１９】前記分岐ハンガー６ａ，６ｂにより補剛桁
１を吊下げるのは、図２に示すように、分岐ハンガー６
ａ，６ｂの下端間隔Ｂと高さｈを適当な大きさに設定し
た状態で、夫々のハンガーに補剛桁１の死荷重による初
期張力を導入することにより、橋軸直角方向の風荷重に
より一方の分岐ハンガーに圧縮力が加わった場合でも、
常に両方のハンガーによる張力が維持できて、圧縮力が
加わることによって生ずる一方のハンガーのゆるみ、つ
まり張力の抜けが生じない状態を維持すること、従って
ハンガーに剛性が与えられてこれにより耐風安定性が高
めるられるようにするためである。

【００２０】前記分岐ハンガー６ａ，６ｂに導入される
補剛桁１の死荷重による張力は、左右均等であることが
好ましいが、分岐ハンガー６ａ，６ｂの下端が接続され
る補剛桁１の両側辺は、構造的に複雑な形状となってい
る場合が多いので、必ずしも分岐ハンガー６ａ，６ｂは
同じ長さとしなくてもよく、また、前記のように、一方
の分岐ハンガーに圧縮力が加わった場合でも、分岐ハン
ガー６ａ，６ｂの下端間隔Ｂと高さｈを適当な大きさに
設定することで、常に両方のハンガーによる張力が維持
できて、張力の抜けが生じない状態を維持できればよい
のであるから、予め与えられる張力も厳密な意味で左右
均等でなくてもよい。

【００２１】また、分岐ハンガー６ａ，６ｂは、高さｈ
が大きいと剛性が増大するが、下端間隔Ｂが小さい状態
であまり高さｈを大きくすると、張力が抜け易くなって
ゆるみが生じやすくなり、分岐ハンガーにした意味が失
われるので、塔２に近い全長２９０ｍ程度のハンガー５
であっても、その下方に設けられる分岐ハンガー６ａ，
６ｂは高さｈが２０乃至３０ｍ程度，下端間隔Ｂを３乃
至５ｍ程度とすることが好ましい。

【００２２】前記のように、主ケーブル３の中央谷部３
ａ付近においては、垂直ハンガー５を介することなく主
ケーブル３から直接分岐ハンガー６ａ，６ｂが設けられ
るが、この部分でも分岐ハンガー６ａ，６ｂは、高さｈ
が１０乃至２０ｍ程度，下端間隔Ｂが３乃至５ｍ程度で
あることが好ましい。

【００２３】なお、分岐ハンガー６ａ，６ｂの下端間隔
Ｂを大きく設定することは剛性を増大する条件として好
ましいことであるが、通常、補剛桁の両側片は構造が複
雑なため、あまり大きな下端間隔Ｂを設定できないとい
う問題がある。また、下端間隔Ｂを大きくすると、これ
に伴って補剛桁１の全幅を必然的に大きくしなければな
らないため、経済的でないという問題がある。そのため
図４に示すように、補剛桁１の両側辺７に夫々外側へ向
けて所定の長さのブラケット８を突出させて、前記分岐
ハンガー６ａ，６ｂの下端をこれらのブラケット８に取
り付けるようにすれば、経済性に見合った補剛桁１を得
ることができる。

【００２４】図５と図６は、本発明の吊橋モデルと従来
の通常型ハンガーによる吊橋モデルのフラッター解析で
得られた風速と空力減衰の関係（Ｖ−δ図）を示す比較
解析図であり、図６に示す従来の通常型ハンガーによる
吊橋モデルでは、フラッターの限界風速が５５．０ｍ／
ｓであったのに対して、図５で示す本発明の分岐ハンガ
ーを有する吊橋モデルでは、フラッターの限界風速が６
７．５ｍ／ｓと耐風設計上有意義な程度まで上昇してい
ることが判明した。

【００２５】

【発明の効果】以上に述べたように、本発明の吊橋は、
橋軸と直角方向に向けて下端間隔Ｂを隔てて二股に分岐
させた左右一対の分岐ハンガーを設けて、これらの分岐
ハンガーに補剛桁の死荷重による張力を受けもたせたの
で、橋軸と直角方向の風荷重により一方のハンガーに圧
縮力が作用しても、夫々ハンガーに補剛桁死荷重による
初期張力が導入されているので、前記の風荷重による圧
縮力によって夫々のハンガーに圧縮、即ち、ゆるみを生
ずることがなく、結果としてハンガーに剛性を与えて耐
風安定性を向上させ、従来の質量付加方式による吊橋に
比較して経済的で安定性のある長大吊橋を提供すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の第１実施例である吊橋モデルの形状を示
す斜視図。 図２は図１の吊橋のＡ−Ａ線部分における断面図。 図３は図１の吊橋のＢ−Ｂ線部分における断面図。 図４は分岐ハンガーの接続部の実施例を示す部分斜視
図。 図５は本発明の吊橋のフラッター解析で得られた風速と
空力減衰の関係を示す解析図。 図６は従来型のハンガーによる吊橋モデルフラッター解
析で得られた風速と空力減衰の関係を示す解析図。

【符号の説明】

１：補剛桁 ２：塔 ３：主ケーブル ４：アンカー ５：垂直ケーブル ６ａ，６ｂ：分岐ハンガー ７：補剛桁両側辺 ８：ブラケット

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主ケーブルと、これに生ずる張力を保持
   するアンカーと、主ケーブルを支持する複数の塔と、橋
   床に作用する活荷重を分散させる補剛桁を主ケーブルよ
   り懸垂するハンガーとからなる吊橋において、主ケーブ
   ルの中央谷部では直接主ケーブルから下方に、また、主
   ケーブルの中央谷部以外では主ケーブルから吊下げられ
   る所定の長さの垂直ハンガーの下端に、夫々橋軸と直角
   方向に向けて下端間隔Ｂを隔てて二股に分岐させた左右
   一対の分岐ハンガーを設けて、前記分岐ハンガーにより
   前記補剛桁の死荷重による張力を受けもたせることを特
   徴とする吊橋。
2. 【請求項２】 主ケーブルからハンガーが吊下げられる
   位置における補剛桁両側辺外方に夫々ブラケットを突出
   して、橋軸と直角方向に向けて二股に分岐させた左右一
   対の分岐ハンガーの下端を前記ブラケットに接続させた
   請求項１の吊橋。