(57)【要約】【課題】ケーブルを安全、かつ経済的に施設する、ケーブルの架設方法を提供する。【解決手段】架空線路１が、支持するケーブル４と支持されるケーブル５がケーブルハンガ６によって一体となって架渉されている場合に、支持するケーブル４と支持されるケーブル５のヤング率や受風断面の大きさに応じて架渉線路全体に作用する荷重の分担率を求め、それぞれのケーブルに作用する荷重による張力を算出し、この算出結果に基づくケーブル張力でケーブルを架設する。【選択図】　　　　図１
2004135401.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電柱間に、支持するケーブルと支持されるケーブルが、ケーブルハンガ等によって一体化されて架渉されるケーブルの架設方法において、
支持するケーブルと支持されるケーブルのヤング率や受風断面の大きさに応じて、電柱間の架空ケーブル全体に作用する荷重のうち、それぞれのケーブルが負担する荷重分担率を求め、それぞれのケーブルに作用する荷重によるケーブル張力に基づいてケーブルを架設することを特徴とするケーブルの架設方法。
【請求項２】
前記支持されるケーブルのヤング率をＥ、断面積をＡ、風圧による該ケーブルの伸びをΔｍ、無風状態における支持するケーブルの長さをＬ１、風圧荷重による支持するケーブルの伸びをΔＬとし、電柱間の弛み等による余長をｎとして、支持されるケーブルへ作用する張力Ｔを、
【数１】
2004135401.tif 000013
とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記支持するケーブルと支持されるケーブルが受風断面の大きさに応じて受ける風圧荷重をそれぞれＰ１及びＰ２とし、これらの風圧荷重を受けて水平方向に変位を生じた状態で荷重平衡するために各ケーブルに作用する回復力をＣとして、支持するケーブルが分担する荷重Ｐｍ及び支持されるケーブルが分担する荷重Ｐｎをそれぞれ、
Ｐｍ＝Ｐ１＋Ｃ
Ｐｎ＝Ｐ２−Ｃ
とすることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記支持するケーブルのち度をｄｍ、前記支持されるケーブルのち度をｄｎ、電柱間のスパン長をＳとして、それぞれのケーブルが前記荷重を分担する時、それぞれのケーブル張力を、
【数２】
2004135401.tif 000014
とすることを特徴とする請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記回復力Ｃを
【数３】
2004135401.tif 000015
とすることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記支持されるケーブルが分担する風圧荷重によって発生する張力を、それぞれのケーブルが分担する前記荷重をもとに、
支持するケーブルの張力と支持されるケーブルの暫定張力を求める手順と、
該求めた暫定張力を初期値として、支持されるケーブルの負担する前記風圧荷重Ｐｎによる張力Ｔｎを求める手順と、
を経て求めることを特徴とする請求項４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電柱間に２本のケーブルがケーブルハンガ等によって一体化されて架渉されるケーブルの架設方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ケーブルの架設に際しての、該ケーブルの許容張力等の解析については多くの文献に開示されている（例えば、非特許文献１参照）。
また、吊橋などに用いられるケーブルの張力等の解析についても多くの文献に開示されている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００３】
【非特許文献１】
「電気・電子工学第百科辞典」、第１５巻、電気書院出版、１９８３年８月発行、ｐ１２５−１２７
【非特許文献２】
「吊橋の設計と施工」、川田　忠樹著、理工図書出版、昭和４０年１１月１日発行、ｐ１６９−１８７
【０００４】
一般に、電柱間へのケーブルの架設に当っては、諸基準、諸規定に従って電柱の径間（スパン）の極力長スパン化を指向しつつ、電柱の強度やケーブルの張力等を考慮して、ケーブルを安全、かつ経済的に施設するのが望ましい。この場合、電柱は一般的に十分強度があるので、特に、ケーブルの張力を正確に設定する必要がある。従来この種の張力の算定方法としては、ケーブル自身が単独で架渉される場合は、そのケーブルに荷重が作用したときの懸垂曲線の張力を算出するものが知られている。また、支持するケーブルと支持されるケーブルがケーブルハンガ等によって一体化されて架渉されるときは、支持するケーブル及び支持されるケーブルと受風断面や質量が等価な一条の仮想ケーブルが架渉されるとみなし、架空線路全体に作用する荷重全体を仮想ケーブルが負担したときの懸垂曲線の張力を算出し、この張力を、支持するケーブルに作用している張力であるとする方法が知られている。
【０００５】
かかる張力の算定方法によれば、支持されるケーブルが張力を受けない場合には、架渉されているケーブルに応じた張力の算定ができ、安全なケーブル架渉の設計を行うことができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述したような張力の算定法に基づくケーブル架設では、支持されるケーブルが張力を受ける場合に、以下のような不都合がある。
即ち、実際上、支持されるケーブルは架空線路の作用する荷重を分担しており、この荷重によって張力が発生しているため、最適な張力設計とならない場合がある。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、支持されるケーブルが張力を受ける場合であっても、支持ケーブルの張力ならびに支持されるケーブルの張力を適切に算定し、ケーブルを安全、かつ経済的に施設する、ケーブルの架設方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達するために、請求項１の発明は、電柱間に、支持するケーブルと支持されるケーブルが、ケーブルハンガ等によって一体化されて架渉されるケーブルの架設方法において、支持するケーブルと支持されるケーブルのヤング率や受風断面の大きさに応じて、電柱間の架空ケーブル全体に作用する荷重のうち、それぞれのケーブルが負担する荷重分担率を求め、それぞれのケーブルに作用する荷重によるケーブル張力に基づいてケーブルを架設することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２の発明は、請求項１において、前記支持されるケーブルのヤング率をＥ、断面積をＡ、風圧による該ケーブルの伸びをΔｍ、無風状態における支持するケーブルの長さをＬ１、風圧荷重による支持するケーブルの伸びをΔＬとし、電柱間の弛み等による余長をｎとして、支持されるケーブルへ作用する張力Ｔを、
【数４】
2004135401.tif 000003
とすることを特徴とする。
【００１０】
さらに、請求項３の発明は、請求項１において、前記支持するケーブルと支持されるケーブルが受風断面の大きさに応じて受ける風圧荷重をそれぞれＰ１及びＰ２とし、これらの風圧荷重を受けて水平方向に変位を生じた状態で荷重平衡するために各ケーブルに作用する回復力をＣとして、支持するケーブルが分担する荷重Ｐｍ及び支持されるケーブルが分担する荷重Ｐｎをそれぞれ、
Ｐｍ＝Ｐ１＋Ｃ
Ｐｎ＝Ｐ２−Ｃ
とすることを特徴とする。
【００１１】
さらに請求項４の発明は、請求項３において、前記支持するケーブルのち度をｄｍ、前記支持されるケーブルのち度をｄｎ、電柱間のスパン長をＳとして、それぞれのケーブルが前記荷重を分担する時、それぞれのケーブル張力を、
【数５】
2004135401.tif 000004
とすることを特徴とする。
【００１２】
さらに請求項５の発明は、請求項４において、前記回復力Ｃを
【数６】
2004135401.tif 000005
とすることを特徴とする。
【００１３】
さらに請求項６の発明は、請求項４において、前記支持されるケーブルが分担する風圧荷重によって発生する張力を、それぞれのケーブルが分担する前記荷重をもとに、
支持するケーブルの張力と支持されるケーブルの暫定張力を求める手順と、
該求めた暫定張力を初期値として、支持されるケーブルの負担する前記風圧荷重Ｐｎによる張力Ｔｎを求める手順と、
により求めることを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、ケーブルが単体で架渉されない場合であっても、現実にケーブルが張力を受けることとなる荷重に略合致した張力の算出に基づいてケーブルを架設することができるので、支持するケーブルは過大な、支持されるケーブルは過少な張力として架設されることがなくなる。それ故に、ケーブルを経済的、かつ安全に架設することができる。
【００１５】
本発明は、線条が架設される架空線路構造物の設置形態の設計、電柱の設計、吊り線の設計、及びケーブル支持線の設計等に好適に適用することができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面に従って詳細に説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態に係るケーブルの架設方法が適用される、支持するケーブルと支持されるケーブルがケーブルハンガによって一体となって電柱間に架渉されている架空線路の概略構成を示し、図１ａは全体の側面図であり、図１ｂは図１ａにおける点線円箇所の部分図である。図２は架空線路の詳細構成を示す横断面図である。
【００１８】
図１及び図２において、１は架空線路、２は電柱、３は電柱間のスパン長、４は下段ケーブルを支持する上段の支持ケーブル、５は支持ケーブル４によって支持される下段のケーブル、６はケーブルハンガである。
【００１９】
このような架空線路１において従来のケーブル張力の算出方法をそのまま適用した場合、すなわち、図３ａに示すように、支持するケーブル４と支持されるケーブル５がケーブルハンガ６によって一体で架渉されるとき、これらの両ケーブルと受風断面や質量が等価な一条の等価ケーブル７が図３ｂに示すように架渉されるとみなして、架空線路全体に作用する荷重全体を等価ケーブル７が負担したときの懸垂曲線の張力を算出し、この張力を支持するケーブル４に作用している張力であるとする場合、支持するケーブル４に加わる張力の値は、等価荷重Ｗによって支持するケーブル４のち（弛）度がｄ０からｄへ変化したとすると、懸垂曲線の張力算出式である下記の式１、式２により算定されることになる。ただし、Ｓは電柱間のスパン長３、ｄは支持するケーブルのち度、Ｔは荷重Ｗ作用時の張力、Ｔ０は支持するケーブルのち度がｄ０であるときの張力、αは支持するケーブルの線膨張係数、θは荷重Ｗ作用時の温度、θ０は支持するケーブルのち度がｄ０であるときの温度、Ｅは支持するケーブルのヤング率、Ａは支持するケーブルの断面積である。
【数７】
2004135401.tif 000006
（式２）　Ｔ＝ＷＳ２／（８ｄ）
【００２０】
しかし、架空線路が、支持するケーブル４と支持されるケーブル５が一体となって架渉されている架空線路１である場合、実際に支持するケーブル４が分担する荷重は、支持するケーブル４の分担率をβ（０≦β≦１）とすると、βＷであり、支持されるケーブル５が分担する荷重は（１−β）Ｗとなる。
【００２１】
従って、支持するケーブル４が全荷重を負担することと等価であるとみなす従来のケーブル張力の算定方法では、過大な張力を見込んでしまうこととなる。
【００２２】
また、ケーブル張力の算定結果のいかんでは、支持されるケーブル５に張力が作用しないために必要な余長が大きくなったり、小さくなったりすることから、経済上の見地からはケーブル張力の算定結果がより正確な値であることが望ましい。
【００２３】
そこで本発明によれば、架空線路１が、支持するケーブル４と支持されるケーブル５がケーブルハンガ６によって一体となって架渉されている場合に、支持するケーブル４と支持されるケーブル５のヤング率や受風断面の大きさに応じて架渉線路全体に作用する荷重の分担率を求め、それぞれのケーブルに作用する荷重による張力を算出し、この算出結果に基づくケーブル張力でケーブルを架設することとした。以下にケーブル張力算出の詳細を記す。
【００２４】
支持されるケーブルの張力は、支持するケーブルの架渉形状の変化（伸び）による張力と、支持されるケーブル自身が分担する風圧荷重による張力の重ね合わせであるため、次に示す段階をおって張力を算出する。
【００２５】
段階１：支持するケーブルの伸びにより一束化ケーブルが引っ張られることで発生する張力の算出
段階２：支持するケーブルと支持されるケーブルの荷重分担の算出
段階３：支持されるケーブルが分担する風圧荷重によって発生する張力の算出
【００２６】
まず段階１について、支持するケーブル４の伸びにより支持されるケーブル５が引っ張られることで発生する張力を算出する。支持するケーブル４の無風状態のち度ｄ１及び有風状態のち度ｄ２は、式１より算出できる。架渉スパンをＳとすると、各状態での支持するケーブル４の長さＬ１及びＬ２はそれぞれ、
（式３）　Ｌ１＝Ｓ＋８ｄ１２／（３Ｓ）
（式４）　Ｌ２＝Ｓ＋８ｄ２２／（３Ｓ）
となる。よって風圧荷重による支持するケーブル４の伸びΔＬは、
（式５）　ΔＬ＝Ｌ２−Ｌ１
となる。
【００２７】
支持されるケーブル５は支持するケーブル４と同様に伸びようとするが、スラックやスパン間での弛み等による余長が存在し、この余長でケーブルの伸びを防ぐこととなる。いま余長がｎであるとすると、風圧による支持されるケーブル５の伸びΔｍは、
【数８】
2004135401.tif 000007
となる。この時、支持されるケーブル５へ作用する張力（線条方向）Ｔは、支持されるケーブル５のヤング率をＥ、断面積をＡとすると、
【数９】
2004135401.tif 000008
で算出することができる。
【００２８】
次に段階２について、支持するケーブル４と支持されるケーブル５の荷重分担を導出する。支持するケーブル４と支持されるケーブル５の受風断面の大きさは、それぞれのケーブルの外径で表すことができ、それぞれのケーブルは受風断面の大きさに応じた風圧荷重Ｐ１及びＰ２を受ける。その結果、それぞれのケーブルは図４に示すとおり水平方向への変位を生ずる。この状態で平衡するためには、回復力Ｃが支持されるケーブル５に作用することとなる。
【００２９】
よって、支持するケーブル４と支持されるケーブル５がそれぞれ分担する荷重、は下記の式８、式９で表すことができる。
（式８）　Ｐｍ＝Ｐ１＋Ｃ
（式９）　Ｐｎ＝Ｐ２−Ｃ
【００３０】
このように荷重を分担するとき、それぞれのケーブル張力は、
【数１０】
2004135401.tif 000009
となる。
【００３１】
有風状態の幾何学的な関係は、支持するケーブルと支持されるケーブルの架渉形状が同様であるため、ぞれぞれのち度が等しいことから、
（式１２）　ｄｍ＝ｄｎ
【数１１】
2004135401.tif 000010
よって、回復力Ｃは
【数１２】
2004135401.tif 000011
となる。
【００３２】
最後に段階３について、支持されるケーブルが分担する風圧荷重によって発生する張力は以下の手順で算出する。
〔手順１〕
段階２で求めたそれぞれのケーブルの分担する荷重をもとに、
・式２より支持するケーブル４の張力
・式７より支持されるケーブル５の暫定張力
を求める。
〔手順２〕
求めた支持されるケーブル５の暫定張力を初期値として、支持されるケーブル５の負担する荷重Ｐｎによる張力Ｔｎを式１より算出する。
〔手順３〕
支持されるケーブル５の張力が収束するまで段階１から段階３を繰り返す。
【００３３】
上述した本発明に係るケーブル張力の算出段階を説明するフローチャートは図５に示すとおりである。
【００３４】
（実施例）
具体的な設計例を以下に示す。
【００３５】
風速０ｍ／ｓ、気温２０℃、電柱間スパン２５ｍにおいて、支持するケーブルの張力２０８ｋｇｆ、支持されるケーブルの張力は０ｋｇｆ、ケーブルハンガの質量０．１ｋｇ／ｍ、ケーブルハンガの外径９．８ｍｍ、架渉されるケーブルの使用は表１のとおりとした状態で架空線路が構成されるとする。この架空線路が気温−１０℃、風圧荷重５０ｋｇｆ／ｍ２の状況にある場合、ケーブル張力はそれぞれ、
支持するケーブルの張力＝５８６［ｋｇｆ］
支持されるケーブルの張力＝８３［ｋｇｆ］
となる。
【００３６】
【表１】
2004135401.tif 000012
【００３７】
ここで実施の形態における架空線路１が支持するケーブル４と支持されるケーブル５が一体となって架渉される場合について、荷重印加実験によるケーブル張力の値を調べたところ、図６に示す結果が得られた。
【００３８】
図６ａは、荷重実験から得られた支持するケーブルの張力と、全荷重を支持するケーブルが負担した場合の支持するケーブルの張力、並びに本発明による荷重分担率を用いて求めた支持するケーブル張力の比較を示したグラフであり、図６ｂは、荷重実験から得られた支持されるケーブルの張力と、全荷重を支持するケーブルが負担した場合の支持されるケーブルの張力、並びに本発明による荷重分担率を用いて求めた支持されるケーブル張力の比較を示したグラフである。
【００３９】
従って、本発明の方法によりケーブルを架設するようにすれば、架空線路が支持するケーブル４と支持されるケーブル５が一体となって架渉されている場合であっても、ケーブル張力が過大・過少な値とならず、荷重印加実験に略合致した張力とすることができた。その結果、本発明に係るケーブル張力の算定方法を用いて行うケーブルや架空線路構造物の設計では、経済的な設計が担保されることとなった。
【００４０】
【発明の効果】
本発明によれば、以上のように構成したため、架空線路が支持するケーブルと支持されるケーブルが一体となって架渉されている場合であっても、現実に負担する荷重によって作用する張力に略合致したケーブル張力の算定値に基づいてケーブルを架設することができるので、過大・過少なケーブル張力とならない経済的で安全なケーブルの施設が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は、本発明の実施の形態に係るケーブルの架設方法が適用される、支持するケーブルと支持されるケーブルがケーブルハンガによって一体となって電柱間に架渉されている架空線路の概略構成を示す側面図である。
（ｂ）は、図１ａの部分図である。
【図２】架空線路の横断面図である。
【図３】（ａ）は、架空線路の詳細構成及び作用を示す横断面図である。
（ｂ）は、図３ａの架空線路と荷重が等価であるケーブルの作用を示した図である。
【図４】本発明の実施の形態による、支持するケーブルと支持されるケーブルが一体となって架渉されている架空線路について、風圧荷重が作用したときの荷重の平衡状態を示した横断面図である。
【図５】本発明に係るケーブル張力の算出段階を説明するフローチャートである。
【図６】（ａ）は、荷重印加実験から得られた支持するケーブルの張力と、全荷重を支持するケーブルが負担した場合の支持するケーブルの張力、ならびに本発明に基づく荷重分担率を用いて求めた支持するケーブル張力の比較を示したグラフである。
（ｂ）は、荷重印加実験から得られた支持されるケーブルの張力と、全荷重を支持するケーブルが負担した場合の支持されるケーブルの張力、ならびに本発明に基づく荷重分担率を用いて求めた支持されるケーブル張力の比較を示したグラフである。
【符号の説明】
１　架空線路
２　電柱
３　電柱間のスパン長
４　支持するケーブル
５　支持されるケーブル
６　ケーブルハンガ
７　等価ケーブル
Ｐｌ　支持するケーブルに作用する水平荷重
Ｐ２　支持されるケーブルに作用する水平荷重
Ｐ３　ケーブルハンガに作用する水平荷重
Ｖ１　支持するケーブルに作用する垂直荷重
Ｖ２　支持されるケーブルに作用する垂直荷重
Ｖ３　ケーブルハンガに作用する垂直荷重
Ｗ　等価ケーブルに作用する全荷重
【図１】
2004135401.tif 000016
【図２】
2004135401.tif 000017
【図３】
2004135401.tif 000018
【図４】
2004135401.tif 000019
【図５】
2004135401.tif 000020
【図６】
2004135401.tif 000021