JPH11257428A - 並列ケーブル用制振ゴムダンパ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 並列ケーブルのＸ方向及びＹ方向の振動をと
もに抑制する。 【解決手段】 並列するケーブル２Ａ、２Ｂに固定され
る固定金具３と、この固定金具３間を継ぐ制振具４とか
らなる。制振具４は、基板１２、１２間にゴムダンパ主
部９を設けたゴムダンパ基体１０を具える。ダンパ主部
９は、ケーブルの長さ方向と同方向に貫通する中央の主
孔部１５と、その周りの１以上の副孔部１６とを具え
る。これにより、ケーブル２Ａ、２Ｂ間を継ぐＸ方向の
バネ定数Ｋｘと、それと直角なＹ方向のバネ定数Ｋｙと
の比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば斜張橋の主
塔と橋桁との間などに並列して配されたケーブルの直交
する２方向、例えばＸ方向及びＹ方向の振動をともに効
果的に抑制しうる並列ケーブル用制振ゴムダンパに関す
る。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図１０
(A) に示すような斜張橋の橋桁ｂ１を緊張するケーブル
ａ１、又は図１０(B) に示すような長スパンの吊橋にお
ける橋桁ｂ２を主塔間に架け渡される主ケーブルから吊
下げる吊下げ用のケーブルａ２などにおいては、橋の巨
大化とともに複数本のケーブルを間隔を隔てて略平行に
配列した並列ケーブルが採用されている。

【０００３】このような並列ケーブルにおいて、例えば
５０ｍを超えるようなケーブル長さになると、図１１に
示すように、並列するケーブルｃ１、ｃ２間を継ぐＸ方
向又はこのＸ方向に近い斜方向からの風によって、風上
側のケーブルｃ１の背後にカルマン渦が発生し、風下側
のケーブルｃ２が激しく振動することがある。

【０００４】その振動は、従来、前記Ｘ方向と直交する
Ｙ方向の向きの振動が問題視されてきたが、風向、風速
によってはＸ方向の振動も観察されている。

【０００５】これらの振動は、ケーブル自体が持ってい
る構造減衰が小さいため、風による僅かな周期的外乱が
続くと、振動が成長して大振幅となりケーブル端末の固
着部などにおいて曲げ疲労により破壊するおそれがあ
る。このような問題点を解決するため、例えば特開平８
−４１８２１号公報が提案されている。

【０００６】この提案では、図１２(A) に示す如く、ケ
ーブルｃ１、ｃ２と、このケーブルｃ１、ｃ２を内挿し
かつ継ぎ材ｆにより相対移動不能に連結されたケーブル
支持枠ｄ、ｄとの間に、高減衰ゴム材からなるゴムダン
パｅを固着配設している。従って、例えばケーブルｃ
１、ｃ２にＸ方向の振動が生じると、ゴムダンパｅに
は、ほぼ単純なせん断力が作用し、振動エネルギーを散
逸させることができる。

【０００７】しかしながら、このものは、図１２(B) に
示すように、ケーブルｃ２にＹ方向の振動が生じた場合
には、ケーブル支持枠ｄのねじれ角を、一旦、せん断力
に変換してゴムダンパｅに作用させて制振するため、ケ
ーブルのＹ方向の振幅がよほど大きくならないとゴムダ
ンパｅのせん断変形が充分になされず、かかるゴムダン
パのエネルギーロスが期待できないため、満足のゆくＹ
方向の制振効果が得られない。

【０００８】そこで、近年、図１３に示すように、各ケ
ーブルｃ１、ｃ２に固定される固定金具ｇ１、ｇ２間
を、高減衰ゴム材からなる円盤状のダンパ主部ｉを有す
る制振具によって連結することが提案されている。この
制振装置では、Ｘ方向のケーブルｃの変形が直接ダンパ
主部ｉのＸ方向の変形になり、かつＹ方向のケーブルｃ
の変形が直接ダンパ主部ｉのＹ方向の変形になるため、
Ｘ、Ｙ方向ともに制振効果が発揮できる。

【０００９】しかし、一般的なケーブル張力、ケーブル
重量、ケーブル長さ、及び制振装置の取付位置によっ
て、最大の制振効果を得るためには、最適なバネ定数が
存在することが判っており、その最適バネ定数はＸ方
向、Ｙ方向ともに同じバネ定数であり、かつその最適バ
ネ定数の値も０．５〜１０. ０ton ・ f/m の範囲と極め
て小さく、図１３の制振装置では、Ｘ方向、Ｙ方向のバ
ネ定数Ｋｘ、Ｋｙを１０．０ton ・ f/m 以下にすること
はできるが、このバネ定数の比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下
にすることはできなかった。

【００１０】この理由は、下記のようにゴムの材料特性
から説明される。すなわち、ゴムに圧縮・引張変形を与
える方向をＸ方向とした時、Ｙ方向はゴムにせん断変形
を与える方向となる。ここで、ゴムの縦弾性係数Ｅ、ゴ
ムの横弾性係数Ｇ、ゴムのポアソン比νとすると、次式
（１）関係が成立つ。 Ｋｘ／Ｋｙ＝Ｅ／Ｇ＝２（１＋ν） … (1) ここで、ゴムのポアソン比は０．４〜０．５の値である
ため、上式(1) の関係から、ゴムの圧縮・引張バネ定数
とせん断バネ定数の比Ｋｘ／Ｋｙは、３に近い値をとる
ことになる。

【００１１】このような理由から、図１３に示した単純
形成のダンパ主部ｉでは、バネ定数の比Ｋｘ／Ｋｙは２
以下にはならず、実際には、Ｋｘ／Ｋｙ≒２．８ 程度
のものしか得ることができないなど、最大の制振効果を
得ることができないという問題があった。

【００１２】そこで本発明は、前記ダンパ主部に、ケー
ブルの長さ方向と同方向にのびる中央の主孔部とその周
りの１以上の副孔部とを設けることを基本として、バネ
定数の比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下に減じることが可能と
なり、制振効果を最も効果的に発揮しうる並列ケーブル
用制振ゴムダンパの提供を目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の並列ケーブル用制振ゴムダンパは、間隔を
隔てて並列された各ケーブルに夫々固定される固定金具
と、この固定金具間を継ぐとともにゴムダンパ基体を含
む制振具とからなり、かつ前記ゴムダンパ基体は、基板
とその間に配されたゴムからなるダンパ主部とを具える
とともに、このダンパ主部に、前記ケーブルの長さ方向
と同方向に貫通する中央の主孔部と、該中央の主孔部の
周りで前記ケーブルの長さ方向と同方向に貫通する１以
上の副孔部とを設けることにより、前記ケーブルの長さ
方向と直角な面内での前記ケーブル間を継ぐＸ方向の向
きの前記ゴムダンパ基体のバネ定数Ｋｘと、前記面内で
前記Ｘ方向と直交するＹ方向の向きの前記ゴムダンパ基
体のバネ定数Ｋｙとの比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下とした
ことを特徴としている。

【００１４】前記バネ定数の比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下
に減じるために、中央の主孔部の断面積Ｓｍを、ダンパ
主部断面積Ｓ０の０倍より大かつ０．２倍以下とするこ
とが好ましく、さらには、前記副孔部の断面積Ｓｓの総
和ΣＳｓを、ダンパ主部断面積Ｓ０の０．０４倍以上か
つ０．３倍以下とするのが良い。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を図
面に基づき説明するが、本明細書で用いる座標系は、図
１に示すケーブル２Ａ、２Ｂの長さ方向と直角な面内に
おいて、ケーブル２Ａ、２Ｂ間を継ぐ方向をＸ方向と
し、かつ前記面内で前記Ｘ方向に直交する方向をＹ方向
として定義される。

【００１６】図１に示すように、本実施形態の並列ケー
ブル用制振ゴムダンパ１（以下、単に「制振ゴムダンパ
１」ということがある。）は、間隔を隔てて略平行に配
される本例では２本のケーブル２Ａ、２Ｂ（総称すると
き単に「ケーブル２」ということがある。）を、それぞ
れ固定する固定金具３、３と、この固定金具３、３間を
継ぐ制振具４とから構成されている。

【００１７】本例の前記ケーブル２Ａ、２Ｂは、図１０
(A) 、(B) に示したような斜張橋、吊り橋などの橋桁を
緊張状態で吊設する長尺体であり、金属又は繊維コード
を撚り合わせたロープ、又は単一の金属線からなるワイ
ヤによって形成される。

【００１８】前記固定金具３は、本例ではケーブル２を
囲む金属製の筒状をなし、着脱を容易にするためケーブ
ル２の軸方向に二分割される分割片５、５によって形成
される。この分割片５、５をボルト等を用いて相互に固
定し、かつ締付けることによってケーブル２に強固に固
着される。また固定金具３は、一方の分割片５から他方
のケーブル２に向かってＸ方向にのびるアーム状の取付
け片６を一体に形成している。

【００１９】前記制振具４は、減衰性ゴム材からなるダ
ンパ主部９を有するゴムダンパ基体１０と、本例では、
このダンパ基体１０と前記各固定金具３とを連結する連
結部材１１、１１とを具えている。

【００２０】前記ゴムダンパ基体１０は、図１、２に示
すように、両側の基板１２、１２とその間に配されるゴ
ムからなるダンパ主部９とを具える。

【００２１】このダンパ主部９は、その中心線が前記ケ
ーブル２の長さ方向と同方向に向く円柱状をなし、前記
ケーブル２、２間の略中央に配される。このダンパ主部
９は、高減衰性ゴムによって形成された弾性体であり、
例えば内部損失（tan δ）の値を０．２以上かつ０．７
以下に設定するのが好ましい。一般に、制振効果は、ダ
ンパ主部９の内部損失（tan δ）に略比例し、内部損失
（tan δ）の値が大きいほど振動を吸収するため、前記
内部損失（tan δ）が０．２未満では振動吸収能力が小
さいため制振効果が低下しがちとなる。なおtan δが
０．７をこえても制振効果の向上があまり期待できな
い。より好ましくは、前記ダンパ主部６の内部損失（ta
n δ）の値を０．３〜０．５の範囲とするのが望まし
い。なお、前記内部損失（tan δ）の値は、岩本製作所
製粘弾性スペクトロメータにて温度７０℃、初期伸張１
０％、動歪み±１．０％、周波数１０Ｈｚの条件下で測
定した値である。

【００２２】ダンパ主部９に用いるゴムとしては、前述
の高減衰性に加えて使用環境、使用条件に応じて耐老化
性や耐疲労性に優れ、かつクリープが少なく耐寒性に優
れることなどが要求され、このような特性は、例えば、
ブチルゴム（ＩＩＲ）の他に、天然ゴム（ＮＲ）、スチ
レン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブタジエンゴム（Ｂ
Ｒ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、エチレンプロピレンゴ
ム（ＥＰＤＭ）、シリコンゴム（Ｑ）などのゴム、また
はこれらゴムに充填剤、オイル、カップリング剤等の添
加物を適宜配合することによって得ることができる。

【００２３】また前記基板１２は、ゴムダンパ基体１０
を前記固定金具３に、本例では連結部材１１を介して固
定するための金属製の取付け部材であって、図２に示す
ように、ダンパ主部９内に埋入されかつ一体に加硫接着
される埋入部１２ａと、この埋入部１２ａに連なりケー
ブル２に向く矩形板状の取付け部１２ｂとを具えてい
る。

【００２４】また前記連結部材１１は、ゴムダンパ基体
１０の前記基板１２にボルトなどで連結される取付け板
部１１ａと、この取付け板部１１ａから例えばＴ字状に
Ｘ方向にのびるとともに前記固定金具３の前記取付け片
６にボルトなどで連結されるアーム状の連結主部１１ｂ
とを具える。なお前記取付け片６と連結主部１１ｂは、
本例では、Ｙ方向で互いに向き合う面を重ね合わせた、
いわゆる合じゃくり状の突片部分で連結され、これによ
って連結強度を高めている。

【００２５】次に、前記ダンパ主部９は、その中央で前
記ケーブル２の長さ方向と同方向に貫通する中央の主孔
部１５と、この中央の主孔部１５の周りで前記ケーブル
２の長さ方向と同方向に貫通する１以上の副孔部１６・・
・ とを具えている。この主孔部１５及び副孔部１６は、
応力集中による損傷を防止するため円形状をなし、また
副孔部１６は、主孔部１５より直径が小に形成される。
なお副孔部１６は、偶数個形成するのが好ましく、かつ
各副孔部１６は、前記ダンパ主部９の中心線を通るＸ軸
及びＹ軸に対してそれぞれ線対称の位置に形成するのが
好ましい。本例では、４個の副孔部１６がＸ軸及びＹ軸
に対してそれぞれ線対称位置に形成される場合を例示し
ている。

【００２６】ここで、前記中央の主孔部１５の断面積Ｓ
ｍは、前記ダンパ主部９の外周縁９ｅで囲む断面積であ
るダンパ主部断面積Ｓ０の０倍より大かつ０．２倍以下
であって、また本例では、前記副孔部１６の断面積Ｓｓ
の総和ΣＳｓは、前記ダンパ主部断面積Ｓ０の０．０４
倍以上かつ０．３倍以下としている。

【００２７】これによって、前記ゴムダンパ基体のＸ方
向のバネ定数Ｋｘと、Ｙ方向のバネ定数Ｋｙとの比Ｋｘ
／Ｋｙを２．０以下に減じることが可能となった。この
効果は、下記に示す本発明者の実験結果によって究明し
得た。

【００２８】なお前記実験は、ダンパ主部９に開ける穴
の大きさ、組合せを変えた場合に、バネ定数比Ｋｘ／Ｋ
ｙがどのような影響を受けるかを調べたものである。

【００２９】具体的には、まず図３に示すように、ブチ
ルゴム（ＩＩＲ）を用いてダンパ主部Ｔ９に孔部を有さ
ないゴムダンパ基体Ｔ１０を形成し、そのときのバネ定
数比Ｋｘ／Ｋｙを測定した。なおダンパ主部Ｔ９の長さ
Ｌは１２８ｍｍ、直径Ｒは１１５ｍｍ、厚さＷは２０ｍ
ｍであり、このときの幅このときのバネ定数比Ｋｘ／Ｋ
ｙは２．８１であった。

【００３０】次に、前記ダンパ主部Ｔ９の外周付近に、
図４(A) に示すごとく、本例では副孔部Ｔ１６のみを形
成し、そのときの副孔部Ｔ１６の直径Ｄｓをφ１０．０
ｍｍ、φ１４．０ｍｍ、φ２０．０ｍｍ、φ２５．０ｍ
ｍとした時のバネ定数比Ｋｘ／Ｋｙの変化を測定した。
またこの測定結果から得られた、前記副孔部Ｔ１６の断
面積Ｓｓの総和ΣＳｓと前記ダンパ主部Ｔ１５の外周縁
Ｔ１５ｅで囲む断面積であるダンパ主部断面積Ｓ０との
面積比ΣＳｓ／Ｓ０と、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙとの関係
を図５に示す。

【００３１】この図５から、ダンパ主部Ｔ９の外周付近
に副孔部Ｔ１６を設けるだけでは、バネ定数比Ｋｘ／Ｋ
ｙは、小さくなるどころか断面積の総和ΣＳｓとともに
大きくなり、ダンパ性能はむしろ悪くなることがわか
る。

【００３２】また、前記ダンパ主部Ｔ９の中央に、図４
(B) に示すごとく、主孔部Ｔ１５のみを形成し、そのと
きの主孔部Ｔ１５の直径Ｄｍをφ１６．３ｍｍ、φ２
３．０ｍｍ、φ２８．２ｍｍ、φ３２．５ｍｍ、φ３
６．０ｍｍ、φ４０．０ｍｍ、φ４６．０ｍｍ、φ５
１．４ｍｍ、φ６３．０ｍｍ、φ７２．７ｍｍとした時
のバネ定数比Ｋｘ／Ｋｙの変化を測定した。またその測
定結果から得られる、前記主孔部Ｔ１５の断面積Ｓｍと
ダンパ主部断面積Ｓ０との面積比Ｓｍ／Ｓ０と、バネ定
数比Ｋｘ／Ｋｙとの関係を図６に示す。

【００３３】この図６から、ダンパ主部Ｔ９の中央に主
孔部Ｔ１５を設ける場合、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙを最小
にする面積比Ｓｍ／Ｓ０が存在し、その値はＳｍ／Ｓ０
≒０．１である。しかし、この主孔部Ｔ１５を開けるだ
けでは、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下にすること
は困難である。しかも、前記面積比Ｓｍ／Ｓ０が０．２
未満では、主孔部Ｔ１５を形成しない場合よりもバネ定
数比Ｋｘ／Ｋｙが大きくなり、前記図３に示す如き孔部
のないダンパ主部Ｔ９よりもさらにダンパ性能が悪化す
ることが判明した。なお図６から, 面積比Ｓｍ／Ｓ０
は、好ましくは０．０３５〜０．１８５、より好ましく
は０．０５〜０．１６２５である。

【００３４】他方、ダンパ主部９に主孔部１５と副孔部
１６との双方を設けた図２の構造のゴムダンパ基体１０
を、前記主孔部１５の直径Ｄｍ＝φ３６．０ｍｍ（面積
比Ｓｍ／Ｓ０＝０．１）として形成し、副孔部１６の直
径Ｄｓをφ１０．０ｍｍ、φ１４．０ｍｍ、φ２０．０
ｍｍ、φ２５．０ｍｍとした時のバネ定数比Ｋｘ／Ｋｙ
の変化を測定した。この時の、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙと
面積比ΣＳｓ／Ｓ０との関係を示すと図７のようにな
る。

【００３５】すなわち、図７のごとく、主孔部１５と副
孔部１６とを有するダンパ主部９は、前記した副孔部Ｔ
１６のみ有するダンパ主部Ｔ９の場合（図５に示す）と
完全に相違し、面積比ΣＳｓ／Ｓ０が大きくなるにつれ
バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙが小さくなり、ダンパ性能が向上
されていく。特に、面積比ΣＳｓ／Ｓ０が０．０４以上
のとき、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下に設定する
ことが可能となる。なお面積比ΣＳｓ／Ｓ０が０．３を
越えると、ゴム部分の面積が過小となり、Ｓｓダンパと
して機能しなくなってしまう。従って面積比Σ／Ｓ０
は、好ましくは、０．０４〜０．３の範囲である。

【００３６】このように、ダンパ主部Ｔ９に、主孔部１
５と副孔部１６とを設けることにより、主孔部１５のみ
或いは副孔部１６のみの形成では予期されなかった、新
しい特性を得ることができ、前述のようにバネ定数比Ｋ
ｘ／Ｋｙを２．０以下としケーブル２のＸ方向、Ｙ方向
の双方に制振効果を発揮しうる高性能のダンパー装置を
得ることが可能となる。

【００３７】図８に、連結部材１１及び固定金具３の他
の例を示す。図８において、固定金具３の取付け片６
は、取り付け孔２０を有する円筒状をなし、その周壁に
はボルトが螺進退可能に配される。また連結部材１１
は、その連結主部１１ｂを、前記取り付け孔２０に挿入
される直軸状に形成されるとともに、その周面には、抜
け止め用のボルト締め付け溝２１を形成している。

【００３８】図９には、ゴムダンパ基体１０が連結部材
１１を介することなく固定金具３に直接連結される場合
を例示している。

【００３９】このように、本願の制振ゴムダンパ１は、
ゴムダンパ基体１０と固定金具３とを種々な構造で連結
させることができ、またゴムダンパ基体１０自体も、ダ
ンパ主部９に主孔部１５及び副孔部１６を有していれば
種々の態様に変化しうる。

【００４０】

【発明の効果】本発明の制振ゴムダンパは、叙上の如く
構成しているため、制振具のＸ方向、Ｙ方向といった直
交する２方向でバネ定数を近い値に設定することがで
き、カルマン渦によって生じる直交する２方向の振動を
ともに優れた制振効果によって減衰させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す斜視図である。

【図２】ゴムダンパ基体を示す正面図である。

【図３】主孔部及び副孔部を有しないゴムダンパ基体を
示す正面図である

【図４】(A) は副孔部のみを設けた比較例のゴムダンパ
基体を示す正面図、(B) は主孔部のみを設けた比較例の
ゴムダンパ基体を示す正面図である。

【図５】図４(A) のゴムダンパ基体における面積比ΣＳ
ｓ／Ｓ０と、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙとの関係を示す線図
である。

【図６】図４(B) のゴムダンパ基体における面積比Ｓｍ
／Ｓ０と、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙとの関係を示す線図で
ある。

【図７】図２の本願のゴムダンパ基体における面積比Σ
Ｓｓ／Ｓ０と、バネ定数比Ｋｘ／Ｋｙとの関係を示す線
図である。

【図８】連結部材の他の例を示す斜視図である。

【図９】制振ゴムダンパの他の例を示す斜視図である。
である。

【図１０】(A) 、(B) は、制振装置が採用される他の橋
梁を示す斜視図である。

【図１１】そのケーブルの振動を説明する断面図であ
る。

【図１２】(A) 、(B) は、ともに従来技術を示す断面図
であり、(A) はＸ方向振動状態、(B) はＹ方向振動状態
である。

【図１３】従来技術の他の例を示す制振装置の斜視図で
ある。

【符号の説明】

２、２Ａ、２Ｂ ケーブル ３ 固定金具 ４ 制振具 ９ ダンパ主部 １０ ゴムダンパ基体 １２ 基板 １５ 主孔部 １６ 副孔部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】間隔を隔てて並列された各ケーブルに夫々
   固定される固定金具と、この固定金具間を継ぐとともに
   ゴムダンパ基体を含む制振具とからなり、かつ前記ゴム
   ダンパ基体は、基板とその間に配されたゴムからなるダ
   ンパ主部とを具えるとともに、 このダンパ主部に、前記ケーブルの長さ方向と同方向に
   貫通する中央の主孔部と、該中央の主孔部の周りで前記
   ケーブルの長さ方向と同方向に貫通する１以上の副孔部
   とを設けることにより、前記ケーブルの長さ方向と直角
   な面内での前記ケーブル間を継ぐＸ方向の向きの前記ゴ
   ムダンパ基体のバネ定数Ｋｘと、前記面内で前記Ｘ方向
   と直交するＹ方向の向きの前記ゴムダンパ基体のバネ定
   数Ｋｙとの比Ｋｘ／Ｋｙを２．０以下としたことを特徴
   とする並列ケーブル用制振ゴムダンパ。
2. 【請求項２】前記中央の主孔部の断面積Ｓｍは、前記ダ
   ンパ主部の外周縁で囲む断面積であるダンパ主部断面積
   Ｓ０の０倍より大かつ０．２倍以下としたことを特徴と
   する請求項１記載の並列ケーブル用制振ゴムダンパ。
3. 【請求項３】前記副孔部の断面積Ｓｓの総和ΣＳｓは、
   前記ダンパ主部断面積Ｓ０の０．０４倍以上かつ０．３
   倍以下としたことを特徴とする請求項２記載の並列ケー
   ブル用制振ゴムダンパ。