(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２基の主塔と、
前記２基の主塔間にそれぞれに架けられる２本のメインケーブルと、
前記２本のメインケーブルにより吊り下げられる橋桁とからなる吊橋のケーブルシステムにおいて、
前記２本のメインケーブルは前記主塔の間の橋軸方向の中途位置で交叉する
ことを特徴とする吊橋のクロスケーブルシステム。
【請求項２】
請求項１において、更に、
前記メインケーブルにより前記橋桁を吊り下げるためのハンガーロープとからなり、
前記ハンガーロープは前記中途位置で斜めに向いている
ことを特徴とする吊橋のクロスケーブルシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吊橋のケーブルシステムに関し、特に、ねじれの振動数を高めてフラッター発現を抑制するように設計される吊橋のケーブルシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
主塔間距離が長くならざるをえない条件下では、橋は吊橋として設計される。柔構造の吊橋には、横揺れ、縦揺れの他に、橋軸の回りの回転、即ち、ねじれが生じる。風速が増大すればするほどねじれの振幅が増大していく発散型の振動、即ち、空力学上の代表的な不安定振動であるフラッタの抑制が求められている。
ねじれ振動数を高くすればこのようなフラッタ発現を抑制することができることが知られている。そのような抑制のためのシステムが、特開平８−４９２１５号で知られている。この公知システムは、２本のメインケーブルの間を水平方向に向くステイで連結することにより、ねじれ振動数を高めて耐風安定性を向上させ、更には、フラッタ発現風速を上昇させてフラッタ発現を抑制する吊橋のケーブルシステムである。
【０００３】
補鋼桁の架設時にそのねじれ振動による揺れを抑制するためのクロスステイ構造が、図４に示されるように知られている。このクロスステイ構造は、一方のメインケーブルとそのケーブルとは反対側の橋桁の縁とを補充索で結合するものであり、橋桁の架設時にのみ形成される。
【０００４】
このような公知システムには、暴風時におけるステイの信頼性の点で問題になる可能性がある。フラッタ発現風速を向上させてフラッタ発現を抑制するケーブルシステムの信頼性をより高めることが求められている。更には、メインケーブルのみの架設時にすでにねじれ剛性が高められ、補剛桁の直下吊り架設時にも耐フラッタ対策がなされていることがより好ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このようなフラッタ発現の抑制を技術的背景とし、次のような目的を達成することができる。
本発明の課題は、フラッタ発現をより有効に抑制することができる吊橋のクロスケーブルシステムを提供することにある。
本発明の他の課題は、ねじれ振動数をより有効に高めることができる吊橋のクロスケーブルシステムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、フラッタ発現風速をより向上させることができる吊橋のクロスケーブルシステムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、メインケーブルの架設時に既にそのねじれ剛性が高い吊橋のクロスケーブルシステムを提供することにある。
本発明の更に他の課題は、従来システムとの比較で、フラッタ発現風速を６０ｍ／ｓから７０ｍ／ｓに向上させることができる吊橋のクロスケーブルシステムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明による吊橋のクロスケーブルシステムは、２基の主塔と、その２基の主塔間にそれぞれに架けられる２本のケーブルと、その２本のケーブルにより吊り下げられる橋桁とからなる吊橋のケーブルシステムにおいて、その２本のケーブルはその主塔の間の橋軸方向の中途位置で交叉することを特徴としている。そのメインケーブルによりその橋桁を吊り下げるためのハンガーロープは、その中途位置で斜めに向いていることが好都合である。
【０００７】
通常、２本のメインケーブルは、それぞれに平行な２鉛直面上に位置し、且つ、各１本のメインケーブルが２基の塔に支持される支持点の高さ位置は同じである。このような通常の場合は、２本のメインケーブルが交叉（又は交差）する橋軸方向の位置は、幾何学的には、主塔間の中点（中央点）である。主塔の高さが異なったり、２本のメインケーブルが２平行鉛直面にない場合には、交叉位置は必ずしも中点とはならず中間点になる。
【０００８】
中央点で交叉する２本のメインケーブルはこれ自体が、これのみの架設時にねじれに関してその剛性を高めており、そのねじれ振動数が高くなる。橋桁とともに主構造部材を形成する２本の交叉メインケーブル（クロスメインケーブル）は、橋全体としても、そのねじれ剛性が向上している。従来との比較で言えば、フラッタ発現風速は、従来それが毎秒６０ｍであったのに対して、本発明では従来比でそれが概ね２割向上し毎秒７０ｍ以上になる。
２体又は２本のメインケーブルは、一般的には当然に、主塔間でそれぞれに１張力を有する連続線状体である。この条件を満たす限り、交叉中央点領域で、２体のメインケーブルを輪環状留め具等により縛り合わせることができる。なお、「２本」、「２体」とは、「少なくとも２本」、「少なくとも２体」を表す。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による吊橋のクロスケーブルシステムの実施の形態を示し、射軸投影図である。その吊橋のクロスケーブルシステムは、図１に示されていない２基の主塔、即ち、前方側主塔Ｆと後方側主塔Ｒとを含む。ここで、前方、後方は、橋軸方向に関して定義されている。２基の主塔間を結ぶ線の一方方向を橋軸方向Ｄという（図２参照）。
【００１０】
吊橋のクロスケーブルシステムは、図１に示されるように、懸垂線をそれぞれに形成する２本のメインケーブル、即ち、一方側メインケーブル１と他方側メインケーブル２を更に含む。前方側主塔Ｆと後方側主塔Ｒの高さ（メインケーブルを支持する支持点の高さ）は等しいものとする。図２に示されるように、後方側主塔Ｒと他方側メインケーブル２との間の支持点を点Ｘで示し、後方側主塔Ｒと一方側メインケーブル１との間の支持点を点Ｙで示し、前方側主塔Ｆと一方側メインケーブル１との間の支持点を点Ｚで示し、前方側主塔Ｆと他方側メインケーブル２との間の支持点を点Ｗでそれぞれに示している。２本のメインケーブルの形状は懸垂線であるが、平面図である図２上に投影されて描かれているそれらの線は、以下、図２に関して直線又は直線の部分としての線分という。
【００１１】
図２で、一方側メインケーブル１は線分ＹＺに一致し、他方側メインケーブル２は線分ＸＷに一致している。四辺形ＸＹＷＺは、長方形であるとする。線分ＸＷを含む１鉛直面と線分ＹＺを含む１鉛直面は交叉している。従って、線分ＸＷと線分ＹＺは、長手方向の中心線の中点Ｐで交叉する。
【００１２】
しかし、一方側メインケーブル１と他方側メインケーブル２は、現実には１点で交叉することはなく、図１に示されるように、高さ方向にずれて立体交差している。主塔間距離が十分に長く、同一主塔での両支持点間の幅が十分に狭い場合には、両メインケーブルは実質的には１点で交叉している。請求項の記載を含む本明細書で、「交差」と「交叉」は区別しないで用いる。
【００１３】
一方側メインケーブル１の両端点Ｙ，Ｚはそれぞれに後方側主塔Ｒ、前方側主塔Ｆに支持され、他方側メインケーブル２の両端点Ｘ，Ｗはそれぞれに後方側主塔Ｒ、前方側主塔Ｆに支持されており、両主塔Ｒ，Ｆと両メインケーブル１，２とからなる構造体は、対角線梁で４頂点部材が結合する構造であり、この構造のみで従来の吊橋に比較して、ねじれ剛性が向上している。
【００１４】
一方側メインケーブル１，他方側メインケーブル２は、それぞれの両端点Ｙ，Ｚ、Ｘ，Ｗがそれぞれに延長され、地球側固定構造体の結合点まで延長されることは、従来通りである。一方側メインケーブル１，他方側メインケーブル２は、それぞれに１張力を有するモノフィラメントのような連続線状体である。このことは、一方側メインケーブル１と他方側メインケーブル２が実質的に独立していることを意味し、言い換えれば、立体交差していることを意味する。しかし、この意味は、中点Ｐの近傍即ち交叉領域で、一方側メインケーブル１と他方側メインケーブル２を輪環状の留め具で縛りあわせることを否定する意味ではない。
【００１５】
図１は、多数のハンガーケーブルのうち中点領域のハンガーケーブルと橋桁４を示している。そのハンガーケーブルは、第１ハンガーケーブル５と第２ハンガーケーブル６とを備えている。橋桁４は、第１ハンガーケーブル５と第２ハンガーケーブル６により、一方側メインケーブル１と他方側メインケーブル２に吊り下げられている。各第１ハンガーケーブル５の上端点は他方側メインケーブル２に結合し、各第２ハンガーケーブル６の上端点は一方側メインケーブル１に結合している。
【００１６】
第１ハンガーケーブル５は、中点を境目として、前方側第１ハンガーケーブル５のグループと後方側第１ハンガーケーブル５のグループに分かれて属する。第２ハンガーケーブル６は、中点を境目として、前方側第２ハンガーケーブル６のグループと後方側第２ハンガーケーブル６のグループに分かれて属する。全ハンガーケーブル５，６は、橋軸線に直交するそれぞれの鉛直面上にある。全ハンガーケーブル５，６のそれぞれの下端点は、橋桁４の両側縁に結合されている。全ハンガーケーブル５，６は、それらの長さが最小になる側の縁に結合されている。
【００１７】
上端点が他方側メインケーブル２に結合する第１ハンガーケーブル５は、中点を境目として、それらの下端点が結合する橋桁４の縁が左側と右側で入れかわる。上端点が一方側メインケーブル１に結合する第２ハンガーケーブル６は、中点を境目として、それらの下端点が結合する橋桁４の縁が左側と右側で入れかわる。
【００１８】
第１ハンガーケーブル５と第２ハンガーケーブル６は、主塔に近い領域では、共に概ね鉛直線であり、中点近傍でその傾斜角度（鉛直線に対する角度）が最大になる。最大傾斜角度は橋桁４上の交通に支障がない程度に十分に小さく設計されている。
【００１９】
ねじれ剛性が高められたクロスケーブル構造体に橋桁が吊られた吊橋のクロスケーブルシステムは、吊橋そのもののねじれ剛性を高めることができる。高められたねじれ剛性は、その吊橋のねじれ振動数を高める。ねじれ振動数の向上がフラッタ発現風速を上昇させることは、公知の理論により、そのことは現実に確認されている。図３は、従来比較で本発明の３次元フラッタ解析の結果を示している。橋桁が平板でありその断面形状が矩形であると仮定した場合の解析結果である。
【００２０】
左欄は、従来のケーブルシステムである通常のケーブルシステムと本発明によるクロスケーブルシステムを示している。右欄は、フラッタ発現風速を示している。従来システムのフラッタ発現風速が６０．８ｍ／ｓである場合、本発明システムのフラッタ発現風速は７４．１ｍ／ｓであり、２０％以上の向上を示している。
【００２１】
【発明の効果】
本発明による吊橋のクロスケーブルシステムは、フラッタ発現風速をより有効に向上させることができ、特に、暴風時に高い信頼性を確保することができる。更に、補剛桁の直下吊り架設時にも有効な耐フラッター効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明による吊橋のクロスケーブルシステムの実施の形態を示す斜軸投影図である。
【図２】図２は、クロスメインケーブルと両主塔の幾何学的位置関係を示す平面図である。
【図３】図３は、３次元フラッタ解析の結果を示す表である。
【図４】図４は、公知の吊橋のメインケーブルシステムを示す斜軸投影図である。
【符号の説明】
１…一方側メインケーブル
２…他方側メインケーブル
４…橋桁
５…第１ハンガーケーブル
６…第２ハンガーケーブル
Ｐ…中点
Ｆ…前方側主塔
Ｒ…後方側主塔
Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｗ…支持点
【図１】
0003664921.tif 000002
【図２】
0003664921.tif 000003
【図３】
0003664921.tif 000004
【図４】
0003664921.tif 000005