JPH10183529A - 斜張橋の対雷保護方法 - Google Patents

斜張橋の対雷保護方法

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JPH10183529A
JPH10183529A JP34309296A JP34309296A JPH10183529A JP H10183529 A JPH10183529 A JP H10183529A JP 34309296 A JP34309296 A JP 34309296A JP 34309296 A JP34309296 A JP 34309296A JP H10183529 A JPH10183529 A JP H10183529A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】落雷から斜張橋を確実に保護する斜張橋の対雷
保護方法を提供する。 【解決手段】斜張橋1から絶縁した裸導線10を斜張橋1
の塔2の頂部と橋桁3との間に張設し、その導線10の底
部を接地する。好ましくは、斜張橋1の最上端の斜材4
に絶縁性把持部材12を所定間隔で取り付け、裸導線10を
絶縁性把持部材12の上端に沿って張設する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は斜張橋の対雷保護方法に
関し、とくに高い塔が設けられた斜張橋を落雷から保護
する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図3は従来の斜張橋の一例を示す。斜張
橋とは、図3に示すように、地盤Gに底部を固定して立
設した塔2の頂部から両側斜め下方に張った複数のケー
ブル(以下、斜材という。)4によって橋桁3を地盤G
と平行に吊り下げる構造の橋である。斜材4としては高
張力鋼製の線材(ピアノ線)の複数本を平行に集合した
もの等が用いられる。
【0003】斜張橋1のように高い構造物では落雷(雷
雲の電荷と大地に誘導された反対符号の電荷との間の放
電をいう。以下同じ。)に対する保護が必要である。図
3では塔2に取り付けた避雷針5により斜張橋1を落雷
から保護している。図3の避雷針5は塔2の頂端の受雷
部突針7と、塔2の底側の接地電極9と、塔2と平行に
突針7及び電極9を接続する引下導線8とを有する。
【0004】従来、落雷の過程として2つのタイプが考
えられている(土手俊彦他編「テクノシステム(第4
巻)プラズマ、放電、高電圧」第1版第3刷(1987年10
月)株式会社電気書院、p334『高層建築、山頂への落
雷』)。一方のタイプは、最初の先行放電が雷雲から大
地へ向かって下降し、その先行放電の大地への接近時に
大地側から迎えストリーマが発生し、両者の結合により
電撃(落雷)となる過程をとるもの(以下、下降タイプ
という。)である。他方のタイプは、最初の先行放電が
大地側から雷雲に向かって上昇し、その後に雷雲から大
地へ向かうストリーマと結合して落雷となる過程をとる
もの(以下、上昇タイプという。)である。一般の平地
への落雷は下降タイプが多く、高層建築物等への落雷は
上昇タイプが多い。
【0005】図3の避雷針5は、避雷針5の突針7と雷
雲の底部との接近により突針7から雷雲の底部へ向かう
アーク放電(先行放電)を生じさせ、更に雷雲から突針
7への電撃(落雷)を生じさせ、落雷の電荷を引下導線
8及び接地電極9経由で大地へ逃がすものである。即ち
避雷針5は、斜張橋1を前記上昇タイプの落雷から保護
することを主目的するものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかし図3の避雷針5
による斜張橋の対雷保護方法は、上昇タイプの落雷に対
しては有効であるが、下降タイプの落雷に対しては必ず
しも有効ではない問題点がある。下降タイプの落雷の場
合は、雷雲から斜張橋1付近へ下降してきた先行放電に
対し、必ずしも避雷針5の突針7から迎えストリーマが
発生するとは限らず、先行放電を避雷針5に吸引できな
い場合があるからである。また図3の対雷保護方法は、
斜張橋1の大型化に伴い塔2が高くなると落雷からの保
護が難しくなる問題点もある。塔2が高くなると避雷針
5の突針7の位置が雷雲の底部より高くなる場合がある
からである。落雷を避雷針5へ誘導できず斜張橋1の斜
材4に直接落雷し又は斜材4にアーク放電が発生する
と、斜材4の線材に大きな電流が流れて線材の変形や線
材に接続した絶縁部材の破損等が発生し、斜材4の強度
が大幅に低下し、斜張橋1の構造上の問題を生じるおそ
れがある。
【0007】そこで本発明の目的は、落雷から斜張橋を
確実に保護する斜張橋の対雷保護方法を提供するにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】図1の実施例を参照する
に、本発明の斜張橋の対雷保護方法は、斜張橋1から絶
縁した裸導線10を斜張橋1の塔2の頂部と橋桁3との間
に張設し、その導線10の底部を接地してなるものであ
る。好ましくは、裸導線10を絶縁性把持部材12により斜
張橋1の最上端の斜材4の上方に沿って取り付ける。
【0009】
【実施の形態】雷雲内の電荷分布は、単純化すると、雷
雲の頂部と底部にそれぞれ反対符号の電荷が分布した双
極子と考えることができる(前記「テクノシステム(第
4巻)」、p326『雷雲の電荷分布、雷雲による地表電
界』)。これに対し大地表面には、雷雲の頂部及び底部
の各電荷に基づく電界により、雷雲の底部電荷と反対符
号の電荷(地表電荷)が現れる。雷雲からの落雷は、雷
雲の底部電荷と地表電荷との間の放電と考えることがで
きる。
【0010】下降タイプの落雷は迎えストリーマの発生
地点に誘導されるので、斜張橋1を下降タイプの落雷か
ら保護するためには、雷雲からの先行放電が斜張橋1付
近へ下降したときに、斜張橋1の斜材4等からの迎えス
トリーマの発生を回避する必要がある。迎えストリーマ
は先行放電の先端と大地との間の距離が所定距離(以
下、電撃距離という。)以下となるときに大地側から発
生すると考えられるが、その電撃距離は先行放電路上に
流れる電荷量(以下、電撃電流という。)によって変化
することが報告されている。図4のグラフは、大地側か
らの迎えストリーマが発生する部分の臨海電位傾度を3k
V/cmとしたときの電撃電流と電撃距離との関係の一例を
示す。図4から、電撃電流40kAの先行放電の場合はその
先端が地上90mへ達した時に迎えストリーマが発生する
のに対し、電撃電流20kAの先行放電では地上50mに達す
るまで迎えストリーマが発生せず従って落雷地点が決定
されないことが分かる。
【0011】これを図5に示す90m程度の高い塔2aの場
合について説明するに、電撃電流が40kAの場合は電撃距
離が長いので迎えストリーマは避雷針5の突針7又は地
盤Gから発生し、避雷針5又は大地に落雷することにな
る。これに対し電撃電流が20kAの場合は電撃距離が短い
ので、先行放電の向きによっては塔2aの避雷針5以外の
部分から迎えストリーマが発生することが考えられ、塔
2aの側壁面等への落雷(以下、側雷という。)が発生し
うる。一般に、高い塔2aほど側雷を受ける可能性が高
く、電撃電流が小さいほど塔2aの下方側まで側雷が落ち
る可能性がある。従って、塔2頂部の避雷針5のみのよ
っては、電撃電流が比較的小さい下降タイプの落雷に起
因する側雷から斜張橋1を有効に保護できなかった。
【0012】本発明は、斜張橋1の塔2頂部と橋桁3と
の間に斜張橋1から絶縁した裸導線10を張設し、雷雲の
底部から下降タイプの先行放電が斜張橋1へ到来したと
きに裸導線10から迎えストリーマを発生させることによ
り、落雷を裸導線10へ誘導する。裸導線10の底部を接地
して裸導線10の電位を地表電位と同一電位に保つことに
より、先行放電と裸導線10との間の迎えストリーマの発
生を斜張橋1の他の部分との間より起こり易くし、且つ
落雷の電荷を裸導線10から大地へ逃がすことができる。
この裸導線10への落雷の誘導により、斜張橋1の斜材4
等に側雷が発生したりアーク放電が生じたりするのを一
定程度回避できる。斜材4への落雷を一層確実に回避す
る場合には、適当な間隔で複数本の裸導線10を斜張橋1
の塔2の頂部と橋桁3との間に張設することができる。
【0013】また本発明は、雷雲が塔2の頂部より低い
位置にある場合でも、裸導線10の一部分を常に雷雲の底
部電荷に接近した状態とすることができる。従来の避雷
針5のみによる対雷保護方法では、斜張橋1の塔2の頂
部より低い位置に雷雲がある場合は、雷雲の底部電荷と
突針7との間の距離が他の部分との間の距離よりも長く
なる場合もあるので、上昇タイプの落雷を避雷針5へ誘
導できないことがある。本発明では、接地裸導線10の一
部分を雷雲の底部電荷と常に接近させるので、上昇タイ
プの落雷を裸導線10へ誘導し、斜材4の線材等への落雷
を回避できる。
【0014】こうして本発明の目的である「落雷から斜
張橋を確実に保護する斜張橋の対雷保護方法」の提供を
達成できる。
【0015】好ましくは、裸導線10を斜張橋1の最上端
の斜材4の上方に沿って張設することにより、斜材4よ
りも裸導線10を雷雲の底部電荷に近付ける。雷雲からの
放電は、絶縁された斜材4の線材との間に比し、接地さ
れた裸導線10との間で起こり易いと考えられるが、裸導
線10と雷雲の底部電荷との接近により一層確実に落雷を
裸導線10へ誘導することが期待できる。この場合、裸導
線10は絶縁性把持部材12によって斜張橋1から絶縁しつ
つ斜材4に取り付けることができる。但し裸導線10の張
設位置は斜材4の上方に限定されず、斜張橋1の塔2の
頂部と橋桁3との間であれば足りる。例えば裸導線10を
避雷針5に代えて斜張橋1の塔2の外表面上に沿って取
り付けることができる。
【0016】
【実施例】図1は、河川W上に設けた斜張橋1に本発明
を適用した実施例を示す。図1では、裸導線10の一端を
塔2の頂部の取付部材11に固定し、裸導線10の中間部分
を斜張橋1の最上端の斜材4上に所定間隔で上向きに取
り付けた絶縁性把持部材12の上端に沿って橋桁3まで張
設し、裸導線10の他端を接地導線13に接続している。但
し接地導線13は裸導線10の延長部とすることができる。
裸導線10は銅線、亜鉛メッキ鋼線等とすることができ
る。また絶縁性把持部材12は、例えば図2(A)に示す
ように、一端を斜材4に巻き付けて固定でき且つ他端で
裸導線10を把持できるバンド状碍子とすることができ
る。図中の符号3は橋桁を示し、6a、6bは橋脚を示す。
【0017】また図1では裸導線10及び接地導線13の斜
張橋通路と対向する部分を絶縁被覆しており、図2
(B)はその対向部分の拡大図を示す。落雷又はアーク
放電によって裸導線10に大きな電流が流れるので、橋桁
3上の斜張橋通路の通行者が誤って裸導線10と接触する
等の危険を避ける必要がある。図1及び図2(B)で
は、裸導線10及び接地導線13の通路対向部分を絶縁管等
の絶縁性被覆で覆うことにより、その危険を防止してい
る。
【0018】なお図1は塔2から両側へそれぞれ一本の
裸導線10を張設した実施例を示すが、必要に応じ複数本
の裸導線10を斜張橋1の塔2の頂部と橋桁3との間に張
設することができる。また本発明は、原理的には、斜張
橋以外にも、吊橋等の高い塔を有する構造物に適用する
ことが可能である。
【0019】
【発明の効果】以上詳細に説明したように本発明の斜張
橋の対雷保護方法は、斜張橋から絶縁した裸導線を該斜
張橋の塔の頂部と橋桁との間に張設し且つその導線の下
端を接地するので、次の顕著な効果を奏する。
【0020】(イ)下降タイプの落雷を裸導線に誘導
し、斜張橋の斜材などへ側雷が発生するのを防止でき
る。 (ロ)斜張橋の塔の頂部より低い位置に雷雲がある場合
でも、落雷を裸導線へ誘導することができる。 (ハ)斜張橋の斜材等への落雷防止により、斜材の強度
低下による斜張橋の構造上の問題の発生を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】は、本発明の一実施例の説明図である。
【図2】は、絶縁性把持部材及び絶縁性被覆の説明図で
ある。
【図3】は、従来の斜張橋の対雷保護方法の説明図であ
る。
【図4】は、電撃距離と電撃電流との関係を示すグラフ
である。
【図5】は、電撃距離と側雷との関係を示す説明図であ
る。
【符号の説明】
1…斜張橋 2…塔 2a…塔 3…橋桁 4…斜材 5…避雷針 6…橋脚 7…受雷部突針 8…引下導線 9…接地電極 10…裸導線 11…取付部材 12…絶縁性把持部材 13…接地導線 14…絶縁性被覆 G…地盤 W…河川。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】斜張橋から絶縁した裸導線を該斜張橋の塔
    の頂部と橋桁との間に張設し、その導線の下端を接地し
    てなる斜張橋の対雷保護方法。
  2. 【請求項2】請求項1の対雷保護方法において、前記裸
    導線を絶縁性把持部材により斜張橋の最上端の斜材の上
    方に沿って取り付けてなる斜張橋の対雷保護方法。
  3. 【請求項3】請求項1の対雷保護方法において、前記裸
    導線を斜張橋の塔の外表面上に沿って取り付けてなる斜
    張橋の対雷保護方法。
  4. 【請求項4】請求項1から3の何れか対雷保護方法にお
    いて、前記裸導線及び接地導線の斜張橋通路と対向する
    部分を絶縁被覆してなる斜張橋の対雷保護方法。
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