(57)【要約】【課題】ケーブルを用いる建築構造物、すなわち長スパン橋梁、鉄骨組多層建物、シェル構造物及び大型送電塔の施工などの各種構造物の施工において、平面格子状ケーブル構造を用いることにより、中間支持構造物を最小化して構造物を完成させる建設工法に関する。【解決手段】斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、橋台または橋台と橋脚を設置する段階；主塔を建てずに、前記橋台または橋台と橋脚間に、両橋台側に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；前記主ケーブル間に、主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；及び、前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
橋台または橋台と橋脚を設置する段階；
主塔を建てずに、前記橋台または橋台と橋脚間に、両橋台側に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記主ケーブルの間に、主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項２】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
橋台を設置する段階；
主塔を建てずに、両側橋台の間に、両橋台側に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記主ケーブルの間に、主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置し、両橋台側のハンガーケーブルの間に一定間隔で補助ハンガーケーブルを主ケーブルの設置方向に多数設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項３】
前記多数の主ケーブルの中央に主ケーブルの揺れ防止用のダンパ柱をさらに設置することを特徴とする請求項２記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項４】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
主塔を建てずに、両側橋台間に、両橋台の近くに設置されるケーブル固定装置を用いて多数の水平主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記水平主ケーブルの間に、水平主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記水平主ケーブルとハンガーケーブルとの連結部に、多数の傾斜主ケーブルをケーブル固定装置を用いて両橋台側に設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を水平主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項５】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
橋台及び橋脚を建てる段階；
主塔を建てずに、両側橋台間に、両橋台側に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の水平主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記水平主ケーブルの間に、水平主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記水平主ケーブルとハンガーケーブルとの連結部に設置される傾斜主ケーブルのうち左・右両側部の傾斜主ケーブルを、両橋台側に設置されたケーブル固定装置を用いて設置する段階；
前記水平主ケーブルとハンガーケーブルとの連結部に設置される傾斜主ケーブルのうち中央の傾斜ケーブルを、両橋台の間に設置された橋脚に設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を水平主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項６】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
橋台を設置する段階；
主塔を建てずに、両側橋台の間に、両橋台に設置された補助柱の間に多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記主ケーブルの間に主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で下方に傾斜して設置し、両橋台側のハンガーケーブルの間に一定間隔で補助ハンガーケーブルを主ケーブルの設置方向に多数設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項７】
長スパン高架道路建設において、
多数の高架道路用橋脚を設置する段階；
両側高架道路用橋脚の間に、両橋脚に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記主ケーブルの間に主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで長スパン高架道路を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項８】
長スパン高架道路建設において、
多数の高架道路用橋脚を設置する段階；
両側高架道路用橋脚の間に、両側橋脚に設置されたケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；
前記主ケーブルの間に、主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置し、高架道路用橋脚両側のハンガーケーブルの間に一定間隔で補助ハンガーケーブルを主ケーブルの設置方向に多数設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで長スパン高架道路を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項９】
斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、
主塔を建てずに、橋台の間に多径間橋梁上板を設置する段階；及び、
多数の傾斜主ケーブルの一方の端部をケーブル固定装置を用いて両側橋台に設置し、他方の端部を前記橋梁上板に一定間隔で設置する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１０】
前記橋梁上板間の結合は、多数の橋梁上板の連結部を歯車状にして噛み合わせにより結合し、前記結合部に連結棒を挿入し、前記橋梁上板間をヒンジ結合することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１１】
前記平面格子状ケーブル構造の支点部(ケーブル固定具)での連結は、前記支点部に設置された熱膨脹スプリングと、前記熱膨脹スプリングに連結されたローラとを含むケーブル熱膨脹補填装置によって連結されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１２】
前記平面格子状ケーブル構造の各ケーブル間の連結は、前記ケーブル連結部の端部に設置されたアンカーと、前記アンカーの間に設置された熱膨脹スプリングとを含むケーブル熱膨脹補填装置によって連結されることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１３】
鉄骨組多層建物において、
前記建物の外部柱及び各層の床用鉄骨を多数設置する段階；
前記各層の床用鉄骨下部面で、前記外部柱と外部柱間に多数の主ケーブルを設置し、床用鉄骨の間に一定間隔で格子状のハンガーケーブルを設置して各層の床構造物を完成させる段階；及び、
前記床構造物の上部にスラブコンクリートを打設して床版を完成させる段階；を含むことを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１４】
シェル構造で建設される屋根構造物において、
屋根を支持する多数の屋根骨組柱を建てる段階；
前記屋根骨組柱の間に多数の主ケーブルを設置し、主ケーブルに一定間隔で設置したヒンジ桁に多数のハンガーケーブルを格子状に設置する段階；
前記屋根骨組上部に横桁及び縦桁を前記ヒンジ桁の端部に設置する段階；及び、
前記主ケーブル及びハンガーケーブルの上部に屋根のようなシェル構造物を設置する段階；を含むことを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１５】
多数の送電用柱を両側に設置する段階；
前記送電用柱の間に、主ケーブルを水平または垂直平面に設置する段階；
前記主ケーブルに、主ケーブルと直交する方向にハンガーケーブルを一定間隔で多数設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルに多数の碍子を設置し、前記碍子に送電用電線を設置する段階；を含むことを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１６】
多数の柱を両側に設置する段階；
前記柱の間に、主ケーブルを水平または垂直平面に設置する段階；
前記主ケーブルに、主ケーブルと直交する方向にハンガーケーブルを一定間隔で多数設置する段階；及び、
前記ハンガーケーブルにケーブル連結具を設置した後、前記ケーブル連結具にケーブルカー用(リフト用)ケーブルを設置した後、ケーブルカー(リフト)を設置する段階；を含むことを特徴とする平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１７】
前記平面格子状のケーブルの連結は、支点部に設置された熱膨脹スプリングと、前記熱膨脹スプリングに連結されたローラとを含むケーブル熱膨脹補填装置によって連結されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【請求項１８】
前記平面格子状のケーブル間の連結は、前記ケーブル連結部の端部に設置されたアンカーと、前記アンカー間に設置された熱膨脹スプリングとを含むケーブル熱膨脹補填装置によって連結されることを特徴とする請求項１３〜１６のいずれかに記載の平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法に関する。更に具体的には、長スパン橋梁、鉄骨組多層建物、シェル構造物及び大型送電塔などに平面格子状ケーブル構造を用いて構造物を建設する工法に係り、長スパン橋梁(懸垂橋または斜張橋)の場合は、ケーブルを水平平面の格子状に橋台側のケーブル固定装置を用いて設置し、前記平面格子状ケーブルの上部に多数の橋梁上板を連続して載せて固定することにより、主塔の設置なしに長径間(ｓｐａｎ)の橋梁を建設し；鉄骨組多層建物の場合は、多数の外部柱及び床鉄骨組を完成させた後、前記床鉄骨組の下部面に平面格子状ケーブル構造を設置するが、この際、平面格子状ケーブルを外部柱に固定設置することにより、内部柱の設置なしに床版を施工し；シェル構造物の場合は、屋根骨組柱及び柱を連結する平面の格子状ケーブルを設置し、横桁、ヒンジ桁及び縦桁を設置した後、屋根のようなシェル構造物をケーブルの上部面に設置することにより、横桁または縦桁のような中間補強桁をさらに設置することなく大型シェル構造物を施工し；送電塔の場合は、大型送電塔の代わりに最小限の送電用柱を設置し、前記送電用柱に平面格子状ケーブルを設置した後、ケーブルに送電用電線を碍子で連結して電線による荷重を分配することにより、大型送電塔を設置することなく、各種構造物を平面格子状構造のケーブルによって支持する形態に施工することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のケーブルを用いて長スパンの橋梁を建設する場合は、図１のに示すように、橋台または橋脚１０４上に主塔１０及び橋梁上板１０５を多数設置した後、前記主塔１０と橋梁上板１０５に連結するケーブル２０を放射状、ハープ状、扇子状などに設置する斜張橋または懸垂橋方式が用いられる。このような橋梁建設方式は、ケーブルに橋梁上板をぶら下げる方式で連結し、橋梁上板にかかる外部荷重を連結ケーブルを介して主塔１０に伝逹することにより、長スパンの橋梁建設を可能とするという構造的特性がある。
【０００３】
しかし、前記橋梁建設方法の場合、ケーブルの固定またはヒンジ結合対象である主塔１０を建てるために莫大な仮設設備(幅が広い河川を横切る橋梁の場合は、主塔を設置するために河川の中央に主塔基礎を設置し、前記主塔基礎を設置するために仮水よけを設置し、前記仮水よけを設置するために別途の架設道路を河川幅に沿って築造する必要があるので、このような主塔の設置費が橋梁の下部構造物の建設費の中で占める割合が非常に高い)の設置作業を要するという短所がある。また、主塔１０は、橋梁にかかるほとんどの荷重を支持するので、橋梁のスパン(ｓｐａｎ)が長ければ長いほどその高さが高くなるため、これにより高所作業が増えてしまい各種安全事故発生率が非常に高くなるという短所がある。特に懸垂橋方式の場合、スパンが長くなるほど風の荷重による曲げ強度が弱くなり、よって、橋梁上板の厚さを増大させることになり、このため、橋梁建設コストが上昇し、スパンの長大化を制限することになるという構造的短所がある。
【０００４】
また、従来の鉄骨組多層建物工事の場合、多数の外部柱を設置した後、前記外部柱に横桁及び縦桁を設置し、その上に通常デッキプレートを設置して床版(ｓｌａｂ)を施工する。しかし、建物の高層化、大型化につれて固定荷重(死荷重)が大きくなるので、床版の荷重を支持する内部柱の数を増やす必要が発生し、これにより工事費が上昇するという短所がある。もちろん、柱の材料強度を高めて柱の数を減らすこともできるが、これには限界があるという短所がある。
【０００５】
また、従来のシェル構造物の施工の場合、屋根骨組柱を建てた後、前記屋根骨組柱に多数の横桁及び縦桁を設置し、前記横桁及び縦桁の上に屋根を載せる。格納庫のような大型シェル構造物の場合には、屋根骨組柱上に立体型トラスを設置した後屋根を載せる。しかしながら、横桁及び縦桁の設置などの桁設置による施工コストが高くなり、トラス構造物の設置時にもそのトラス設置コストが非常に高いという短所がある。
【０００６】
また、従来の送電塔施工の場合、大容量の送電用電線による荷重を支持するために一定間隔をおいて大型送電塔を設置するが、この通常の送電塔は韓国の場合にほぼ山岳地帯を経由して設置されることから、その設置工事費が非常に高いという問題点がある。
【０００７】
よって、本発明者は、長スパン橋梁建設の場合、ケーブル連結のための主塔の設置が不要であり、曲げ強度不足の問題点を解決するために平面でケーブルを格子状に設置するケーブル構造を考案し、前記平面格子状ケーブルの上面に橋梁上板を連続して載せることにより長スパン橋梁建設の問題点を解決し；鉄骨組多層建物工事の場合、床鉄骨組の下部面に平面格子状ケーブルを設置し、床鉄骨組は圧縮力を、ケーブルは張力を負担することにより、床版骨組だけで床版にかかる外部荷重を支持することができ、多くの内部柱が不要となり、鉄骨建築物の大型化、高層化による問題点を解決し；シェル構造物工事の場合、屋根骨組柱及び桁(ｂｅａｍ)上に本発明の平面格子状ケーブルを設置し、桁を介して伝逹される屋根の荷重を前記平面格子状ケーブルが支持することにより、大型屋根のようなシェル構造物の施工が容易となり；送電塔施工の場合、最小限の送電用柱を建てて前記柱に平面格子状ケーブルを固定し、前記平面格子状ケーブルに碍子を用いて送電用電線を設置することにより、大型送電塔を設置することなくその設置費を低減することができ、さらに平面ケーブルを用いてその他載荷構造物を支持することで、上述した内部骨組柱などの中間支持構造物の設置を省略して、多くの構造物を経済的に施工することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法を開発した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、ケーブルを用いる建築構造物、すなわち長スパン橋梁、鉄骨組多層建物、シェル構造物及び大型送電塔の施工などの各種構造物の施工において、平面格子状ケーブル構造を用いることにより、中間支持構造物を最小化して構造物を完成させる工法に関するもので、その目的は、長スパンの場合、ケーブル設置のための主塔の施工を省略することができ、曲げ強度の確保のために平面でケーブルを格子状に設置し、その上部に橋梁上板を連続して載せることにより、主塔施工による工事費の低減及び高所作業の危険性を減らすことができ、さらにケーブルを平面格子状に設置し、その上に橋梁上板を連続して載せることにより、前記橋梁上板の曲げ強度向上の手段を提供することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法を提供することにある。
【０００９】
本発明の他の目的は、鉄骨組多層建物の場合、外部柱の間に多数の内部柱を設置することなく、床鉄骨組の下部に平面格子状ケーブルを設置し、内部柱に設置される横桁の役割を果たさせることにより、大型鉄骨組構造物の場合にも内部柱がほとんど不要である高層建物の床版の施工手段を提供することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法を提供することにある。
【００１０】
また、本発明の他の目的は、屋根のような大型シェル構造物の場合、屋根骨組柱の間に屋根を上げるための支持構造物として、縦桁、横桁及び立体型トラスを設置することなく、屋根柱及び最小限の桁の上に平面格子状ケーブルを設置し、その上に屋根を上げることで、大型屋根のようなシェル構造物を経済的に設置することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、送電塔の場合、本発明の平面型ケーブル構造を大型送電塔に適用して、送電塔間の距離を最大限増やして施工することにより、送電塔を経済的に施工することができる、平面格子状ケーブル構造を用いた構造物の建設工法を提供することにある。
【００１２】
本発明のまた他の目的は、本発明の平面格子状ケーブル構造を、橋梁の場合、両橋台のような端部の固定支持物などに固定するとき、ケーブルの材料として通常採用される鋼鉄の、外部環境による膨張または収縮を補填することができる、すなわち鞍型(ｓａｄｄｌｅ  ｔｙｐｅ)補填装置またはスプリング連結型補填装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、斜張橋または懸垂橋のようにケーブルを用いた橋梁建設において、橋台または橋台と橋脚を設置する段階；主塔を建てずに、前記橋台または橋台と橋脚間に、両橋台側に設置されるケーブル固定装置を用いて多数の主ケーブルを一定間隔で設置する段階；前記主ケーブル間に、主ケーブルの設置方向と直交する方向に多数のハンガーケーブルを一定間隔で設置する段階；及び、前記ハンガーケーブルの中央上部に橋梁上板を主ケーブルの設置方向に連続して載せた後、ハンガーケーブルをケーブル固定具で橋梁上板に固定する段階；を含んで橋梁を建設することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の平面状構造のケーブルは、主ケーブル及びハンガーケーブルを格子状に連結して、ケーブル上部からかかる、各種構造物などからの荷重を、前記ケーブルが固定される多数の支点に分配することにより、結果的にケーブルに設置される各種構造物の大きさ及び強度を確保するためのもので、長スパンの橋梁に適用する場合、平面格子状ケーブル上に橋梁上板を連続して載せることにより、大型主塔設置作業を省略することができ、これによる工事コストを低減することができ、さらに高所作業による事故の危険性を減らすことができ；鉄骨組多層建物の場合、床版支持用の内部柱を設置しなくても大面積の床版(ｓｌａｂ)を施工することができるので、建築物の内部空間を効率よく利用することができ、内部鉄骨柱設置作業の省略による工事費低減を図ることができ；大型シェル構造物に設置する場合、シェル構造物を、屋根柱に設置された桁上に形成されたケーブル上に載せることで、大型支持桁が不要となり；大型送電搭に設置する場合、多数の電線による荷重を多数の柱に分配することにより、大型送電搭を設置しなくても送電用電線を設置し得る手段を提供することができる。ひいては、長径間高架道路施工、ケーブルカー設置、リフト設置の場合、最小限の高架道路用橋脚及び柱を建てて経済的に高架道路などを設置し得る手段を提供することができる。
【００１５】
また、平面格子状ケーブルを支点に連結し、且つケーブルの連結部の熱膨張または収縮によるケーブル張力の変形を防止するための熱膨張補填装置(鞍型及びアンカー連結型)を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の平面格子状ケーブル構造の適用構造物の種類に係る好適な実施例を図２〜図８に基づいて詳細に説明する。
【００１７】
本発明の平面格子状ケーブル構造は、基本的にケーブル即ち、鋼線、鋼棒又は鋼撚線(ｓｔｒａｎｄ)を格子状で互いに交差させて全体を金網形式にする。以下、前記平面格子状ケーブル構造が適用される構造物の種類(長スパン橋梁、鉄骨造多層建物、大型シェル構造物及び大型送電塔)に係る実施例を基準として説明する。
【００１８】
＜実施例１(長スパン橋梁)＞
図２ａは本発明の平面格子状ケーブル構造１００を長スパン橋梁に適用した場合の概念図である。本発明の平面格子状ケーブル構造１００において、主ケーブル１０１は、河川の両側に一定間隔をおいて設置されたケーブル固定装置１０３に、河川を横切って設置固定し、橋脚１０４は、長スパンの主ケーブル１０１の垂れ下がりによる曲げモーメントを相殺するために、河川の中央に設置する。河川の幅Ｗにより橋脚１０４及びケーブル固定装置１０３の数を調整することもでき、主ケーブル１０１の材料強度、ケーブル固定装置１０３の基礎方式及び河川の幅Ｗにより橋脚１０４の設置を省略することもできる。
【００１９】
また、前記主ケーブル１０１の縦方向の変位防止及び橋梁上板１０５の支持材としての役割をする多数のハンガーケーブル１０２は、主ケーブル１０１に一定間隔で主ケーブル１０１と直交する方向に設置し、全体として主ケーブル１０１及びハンガーケーブル１０２が格子状の金網形式に設置されることになり、本発明の平面格子型ケーブル構造１００が完成する。
【００２０】
図２ａにおけるハンガーケーブル１０２は、主ケーブル１０１の全長に沿って主ケーブル１０１と直交する方向に同じ間隔で設置するが、図２ｃにおけるハンガーケーブル１０２は、両側端部から一定間隔で主ケーブル１０１に多数個設置する一方、両端部側の２つのハンガーケーブル１０２の間に主ケーブル１０１の設置方向に一定間隔で補助ハンガーケーブル１０９をさらに設置することができる。前記図２ｃの構造は、主ケーブル１０１が橋脚１０４による中間支持なしに設置されるもので、風などにより揺れる恐れがある。よって、これを防止するためにダンパー柱１０６を設置することができる。前記ダンパー柱１０６は、ケーブル上に設置される橋梁上板１０５の荷重による主ケーブル１０１の張力の分配のための構造物ではなく、ただ主ケーブル１０１の中間支持用として使用されるもので、外部荷重(風など)による揺れを相殺するためのダンパーを設置した柱のことである。
【００２１】
主ケーブル１０１とハンガーケーブル１０２との格子状設置による平面型ケーブルの幅Ｄは、設置される橋梁上板１０５の大きさ及び長さによって調整される。図２ａに示すように、その幅Ｄは少なくとも橋梁上板１０５の幅よりは大きくする。したがって、主塔１０を建ててケーブルを連結する斜張橋又は懸垂橋の施工方法とは異なり、主塔が不要であり、最小限の橋梁上板１０５を支持し得るケーブルの幅Ｄを確保するだけで、美観に優れるのはもとより、主塔施工にかかる工事費を低減することができ、主塔１０による視野の障害を解決することができ、さらに高所作業による事故を予防することができる。
【００２２】
橋梁上板１０５は、平面格子状ケーブル構造１００上に橋梁上板１０５を連続して載せた状態の橋梁を示す平面図及び立面図である図２ａ及び図２ｂに示すように、ハンガーケーブル１０２の略中央部上に、ハンガーケーブル１０２と直交する方向に河川を横切って設置する。
【００２３】
図３ａ及び図３ｂは前記橋梁上板１０５の結合方法を示す図である。即ち、図３ａに示すように、橋梁上板１０５を多数連続して設置する場合は、橋梁上板１０５の連結部を歯車状の端部の噛み合いにより結合させた後、歯車状の連結部に連結棒１０７を挿入して設置完了する。前記橋梁上板１０５はＩ型桁または箱型桁で作製し、その後現場で設置する。一般的な斜張橋または懸垂橋の橋梁上板とは異なり、橋梁上板１０５を主塔に吊り下げる方式ではなく、橋梁上板１０５を平面格子状ケーブル構造１００上に載せる方式を採用することから、橋梁上板１０５の低面部がケーブルによって支持されていて曲げ強度にそれほど拘らないので、通常の斜張橋の橋梁上板として使われる箱型桁の場合には、その厚さを著しく減らすことができる。また、連接棒１０７による結合を採用することから、橋梁上板１０５の連結部状態がヒンジ結合状態となるので、連結部における負モーメントの発生が著しく減少し、回転自在で曲げモーメントが発生しなくなり、これにより長径間の橋梁上板１０５を連続して設置することができるという構造的長所がある。
【００２４】
図３ｂは、前記橋梁上板１０５と平面格子状ケーブル構造１００のハンガーケーブル１０２との連結にケーブル固定具１０８を用いる場合を示す概念図である。即ち、連結棒１０７で連結した橋梁上板１０５の連結部の下部面に、前記橋梁上板１０５と前記ハンガーケーブル１０２との連結部を支持するための四角状のケーブル固定具１０８を、ハンガーケーブル１０２の設置方向に設ける。
【００２５】
図４は前記本発明の実施例１の変形例である、図４ａに示すように、水平主ケーブル１１０は、河川を横切って水平に２つ設置し、傾斜主ケーブル１１１は、前記２つの水平主ケーブル１１０の略３等分位置に多数のケーブル固定装置を支点として両側に傾斜して設置し、ハンガーケーブル１０２は、前記３等分位置に前記水平主ケーブル１１０と直交する方向に設置することにより、放射状の平面格子状構造を形成する。この際、橋梁上板１０５は、２つの水平主ケーブル１１０の間にハンガーケーブル１０２と直交する方向に連続して載せて設置する。
【００２６】
ケーブル固定装置の設置が容易であり、多数の水平主ケーブル１１０及び傾斜主ケーブル１１１の張力を支持できるほどの基礎支持力を期待し得る場合には、ケーブル固定装置と橋梁上板１０５との傾斜角を最大に確保することができて、橋梁上板１０５に作用する死荷重及び活荷重を最小化し、これにより橋梁上板１０５の軸方向力を最小化し、さらに橋梁上板１０５の厚さを最小化することができるという長所がある。しかし、但し２つの水平主ケーブル１１０の３等分位置に橋梁上板１０５からの荷重が集中的にかかるので、傾斜主ケーブル１１１と水平主ケーブル１１０との連結部を補強する必要があるという短所がある。
【００２７】
このような短所を克服するために、水平主ケーブル１１０と傾斜主ケーブル１１１間において連結部を複数化して、図４ｂに示すように傾斜主ケーブル１１１をハープ状に設置し、図４ｃに示すように扇子状(ハープ状よりも傾斜主ケーブル１１１間の連結部の設置間隔が狭い)に設置し、または図４ｄに示すように水平主ケーブル１１０と傾斜主ケーブル１１１間の連結部を多数設置し、２つの水平主ケーブル１１０に傾斜して連結される傾斜主ケーブル１１１を両側のそれぞれ一ヶ所に集める方式のスター状に設置することができる。
【００２８】
また前記実施例１の他の変形例である図４ｅでは、前記４ａ〜図４ｄに示された方式を２つ以上複合した構造(多径間用複合構造)であって、河川の両側に傾斜ケーブル１１１を放射状に設置し、橋脚１０４に傾斜主ケーブル１１１を連結して中央部を支持する方式である。
【００２９】
前記実施例１のまた他の変形例である図４ｆでは、図４ｅの河川の中央に橋脚を設置できない場合に利用される方式であって、河川の両側に傾斜主ケーブル１１１を放射状に設置するが、この際、両側の傾斜主ケーブル１１１を互いに交差(クロス)させてそれぞれ反対側の橋梁上板に設置する両方向放射状方式である。前記図４ｅ及び図４ｆの橋梁上板は図４ａ〜図４ｄと同様に設置する。
【００３０】
さらに図には示されていないが、図４ａ〜図４ｆの如く傾斜主ケーブル１１１を放射状などに設置し、ハンガーケーブル１０２を２つの水平主ケーブル１１０の間に垂直方向に設置した後、橋梁上板１０５を２つの水平主ケーブル１１０の上面に連続して載せて設置する方式とは異なり，前記２つの水平主ケーブルを設置せず通常の橋梁上板を河川を横切って設置した後、橋梁上板に直接傾斜主ケーブルを図４ａ〜図４ｆの傾斜主ケーブル１１１と同様に放射状などに設置する方式を利用することができる。
【００３１】
前記実施例１のまた他の変形例である図４ｇでは、水平主ケーブル１１０及びハンガーケーブル１０２を使用するが、この際、水平主ケーブル１１０は、両橋台の近くに設置された補助柱１１２の先端の間にそれぞれ設置し、ハンガーケーブル１０２は、水平主ケーブルの設置方向と直交する方向に一定間間隔で水平主ケーブルの間に設置して、前記ハンガーケーブル１０２を下方に傾斜して形成することを特徴とする。ハンガーケーブル１０２の中央上部に橋梁上板１０５を設置することは前記実施例１及びその変形例と同一である。このような方式は、橋台に別途の補助柱１１２を建てる付加工程を必要とするが、所要される水平主ケーブル１１０の設置敷地を十分確保できないためケーブル固定装置の設置が容易でない場合に有用な方法となり、補助柱１１２の大きさ及び高さは水平主ケーブル１１０の設置間隔及び橋梁上板の大きさによって変更される。すなわち、補助柱１１２を設置することにより、水平主ケーブル１１０をケーブル固定装置で橋台の両側に固定することなく、補助柱１１２が水平主ケーブル１１０の固定装置としての役割を果たすことになる。また、多数のハンガーケーブル１０２を、補助柱１１２の間に設置された水平主ケーブル１１０と直交する方向に下方に傾斜して設置し、橋梁上板１０５を前記ハンガーケーブル１０２の中央上部に設置することになる。補助ハンガーケーブル１０９をハンガーケーブル１０２の間に水平主ケーブル１１０の設置方向に設置することは上記実施例１及びその変形例と同一である。
【００３２】
また、前記実施例１の平面格子状ケーブル１００は、橋梁だけではなく、長径間の構造物を連続して載せて設置する方式、すなわち、鉄道設置用、高架道路設置用、陸橋設置用、モノレール設置用、谷の陸橋用、送油管とガス管などの施設物設置のための橋梁などの如く、長スパン橋梁の主塔の如きケーブル支持構造物の設置を要するその他構造物にも用いることができ、さらに谷の上・下を平面格子状ケーブル構造で傾斜して設置し、前記ケーブルのうちハンガーケーブル間に階段または歩道・車道を設置する場合にも用いることができる。
【００３３】
特に、前記高架道路設置用の場合を例として挙げる。通常高架道路は、交通量が多いにもかかわらず既存道路の幅を拡幅できない場合に設置されるもので、既存道路に高架道路用橋脚を多数設置するので、交通を遮断することになり、よって、高架道路用橋脚を最小化する必要が発生する。しかしながら、高架道路用橋梁上板を長スパンで設置する場合は、橋脚の支持力を最大限確保するために橋脚を大型化する必要があり、これによりその設置コストが上昇するという短所がある。
【００３４】
したがって、長スパン高架道路用橋脚の大きさを最小化し、前記橋脚にケーブル固定装置を用いて主ケーブルを設置し、前記主ケーブルに、主ケーブルと直交方向にハンガーケーブルを設置し、前記主ケーブル及びハンガーケーブルの上部に高架道路用橋梁上板を連続して設置すると、高架道路用橋脚及び橋梁上板を大型化しなくても長スパン高架道路を施工することができる。主ケーブル及びハンガーケーブルの設置は前記長スパン橋梁の場合と同一である。
【００３５】
＜実施例２(鉄骨組多層建物)＞
図５は本発明の平面格子状ケーブル構造を鉄骨組多層建築物の床鉄骨組に適用した実施例の概念図である。すなわち、図５ａに示すように、外部柱２０４を設置し、前記外部柱２０４の間に床用鉄骨２０３を多数設置して床鉄骨組を完成させ、図５ｂに示すように、床鉄骨組の下部面に本発明の平面格子状ケーブル構造を設置する。前記平面格子状ケーブル構造２００は、主ケーブル２０１を外部柱２０４に連結し、ハンガーケーブル２０２を主ケーブル２０１の間に一定間隔で設置することで全体として完成する。ここで、ハンガーケーブル２０２は主ケーブル２０１の位置変動を防止する役割をする。
【００３６】
床鉄骨組は、床版にかかる外部荷重による圧縮力を負担し、その下部に設置されたケーブルは張力を負担することにより、床版に内部柱を設置することなく床版を完成させることができる。すなわち、床版が広くなる場合、外部柱の内部に多数の内部柱をたてて、床版の自重及び活荷重が原因で発生する垂れ下がりによる曲げモーメント(ｂｅｎｄｉｎｇ  ｍｏｍｅｎｔ)を減少させる必要が発生し、この際、本発明の平面格子状のケーブル構造を設置すると、曲げモーメントを支持できる曲げ強度を確保(ケーブルは、主ケーブルとハンガーケーブルとの組み合わせであって、床骨組に加えられる張力をケーブルを介して床版骨組に配分する役割を果たす)することができるので、内部柱を設置する工程を省略することができるという構造的長所がある。
【００３７】
前記実施例２の平面格子状ケーブル２００は、鉄骨組多層建物ばかりではなく、地下施設物、すなわち地下歩道、地下車道の天井または河川覆蓋構造物の天井などに用いることができる。
【００３８】
＜実施例３(シェル構造物用)＞
図６は本発明の平面格子状ケーブル構造を大型シェル(ｓｈｅｌｌ)構造物の屋根骨組に適用した実施例の概念図である。 同図に示すように、屋根骨組柱３０３を設置し、前記屋根骨組柱３０３の間に、多数のヒンジ桁３０６の中間部分を前記主ケーブル３０１に固定設置し、前記ヒンジ桁３０６の内側端部に多数のハンガーケーブル３０２を連結して反対側のヒンジ桁３０６に固定することで、平面格子状ケーブル構造３００を形成した後、ヒンジ桁３０６の外側端部には横桁３０４及び縦桁３０５を固定連結して、全体として四角状の平面格子網を形成する。
【００３９】
すなわち、ハンガーケーブル３０２はヒンジ桁３０６に連結されると共に格子状に形成されるので、主ケーブル３０１及びハンガーケーブル３０２の全体形状が平面格子状であるケーブル構造３００が形成される。
【００４０】
前記平面格子状ケーブル構造３００が完成すると、大型シェル構造物(ドーム状の屋根構造物または版型屋根構造物)をケーブル上部面に載せて設置する。シェル構造物の場合、全ての外部荷重がシェルとシェルを支持する構造物とにかかり、通常支持構造物に相当な張力がかかるが、この張力を支持するには支持構造物の厚さ、曲げ強度を極めて大きくする必要がある。本発明の場合、張力の支持に有利な主ケーブル３０１及びハンガーケーブル３０２を用いることにより、屋根骨組柱３０３に設置する横桁３０４及び縦桁３０５の長さ及び曲げ強度確保用の厚さを最小化してシェル構造物を施工することができるという構造的長所がある。
【００４１】
前記実施例３の平面格子状ケーブル構造３００は、ドームスポーツ競技場、温室、ビニールハウスのようなシェル構造物に用いるのみならず、風力発電用風除けとして風を一ヶ所に集めて風力発電を行う風車用風除け構造物にも用いることができる。
【００４２】
＜実施例４(送電塔用)＞
図７は本発明の平面型ケーブル構造を大型送電塔に適用した実施例の概念図である。発展所から発生した電気を工場または住宅に供給するためには、送電のための設備、すなわち有線で電気を送る高圧電線及び、前記高圧電線を所々で支持する送電塔が必要である。前記多数の高圧電線を送電塔に連結する場合、送電塔を大型立体トラス構造に作製することが多いが、この際、通常送電塔は河川または山を経由して設置されるので、その設置コストが非常に高くなる。よって、美観を大きく損なわない限りできるだけ多くの高圧電線を送電塔に連結するようになるが、この際、高圧電線を支持する送電塔間の距離が長ければ長いほど送電塔にかかる圧縮力及び曲げモーメントが大きくなるので、送電塔を大型化するしかなくなる。
【００４３】
したがって、図７ａに示すように、大型送電塔を設置することなく最小限の送電用柱４０３を設置し、前記送電用柱４０３の間に本発明の平面型主ケーブル４０１を連結し、前記主ケーブル４０１に一定間隔で主ケーブル４０１と垂直にハンガーケーブル４０２またはアングルを設置し、前記ハンガーケーブル４０２またはアングルの略中央部の上部または下部に送電用電線を連結し得る碍子４０４を設置し、前記多数の碍子４０４に送電用電線４０５を連結すると、碍子４０４を介して伝達される荷重がケーブルによって柱に分散されるので、多数の電線を設置するとしても柱の数を減らすことができ、大型化する必要がなくなるから、工事コストを低減することができる。
【００４４】
また、図７ｂは送電塔用として用いられる平面格子状ケーブル構造の他の変形例であって、図７ａではケーブルを水平面に形成するのに対して、図７ｂでは前記ケーブルを垂直平面に形成する。垂直に形成されたケーブルの場合も同様に、電線による荷重がケーブルによって柱に各連結部に分散されるので、柱の大きさ及び寸法を最小化することができる。
【００４５】
前記実施例４の平面四角形ケーブル構造４００は、果樹園の果樹木の支持用または潮水害防止用網設置及びケーブルカー設置用、スキー場リフト用に用いることができる。すなわち、潮水害防止用網の場合は、果樹木の周囲に網支持用柱を多数設置し、前記柱の間に主ケーブル４０１を水平に設置し、ハンガーケーブルを主ケーブルと交差させて設置した後、その上に網を設置すると、網の荷重が主ケーブル及びハンガーケーブルにより十分支持できるので、最小限の柱だけを設置するとしても大面積の網を容易に設置することができる。また、スキー場用リフトまたはケーブルカーを設置するとき、大型支持塔または柱を建ててリフトまたはケーブルカー用ケーブルを設置する。この際、その長さが長ければ支持塔及び柱を目標支点まで多数設置するようになるので、その数を減らすためには大型化するしかない。しかし、設置場所の制約などで相当なジレンマに陥る。したがって、最小限の支持塔または柱を設置し、主ケーブル及びハンガーケーブルを連結し、前記ハンガーケーブルにケーブル連結具(ケーブルカー用ケーブル及びリフト用ケーブルをハンガーケーブルに連結し得る連結棒など)を設置した後、ケーブルカー及びリフトを設置すると、長支間で支持塔及び柱を最小化、最適化して設置することができる。 網、ケーブルカー及びリフト用主ケーブル及びハンガーケーブルの設置は、前記大型送電塔の場合と同一である。
【００４６】
本発明の平面格子状ケーブル構造１００、２００、３００、４００を用いた長スパン橋梁建設、鉄骨組多層建物、大型シェル構造物及び大型送電塔などの施工の場合、主ケーブル及びハンガーケーブルを設置する時、外部環境(温度または湿度)によってケーブルの材料的特性による収縮及び膨脹が発生する。よって、主ケーブルの設計段階で予想外の張力などの応力発生の余地がある。したがって、ケーブルの収縮及び膨脹による変形を補填するために用いられる装置５００、６００を図８を基準として説明する。
【００４７】
図８ａはケーブルが固定される支点部５０３に設置されるケーブルの熱膨脹及び収縮補償装置５００(鞍型：ｓａｄｄｌｅ  ｔｙｐｅ)の概念図である。同図に示すように、前記装置５００は支点部５０３に設置される熱膨脹スプリング５０１と、前記熱膨張スプリング５０１上部の端部に設置されるローラ５０２とを含んで構成される。すなわち、外部環境によるケーブルの膨脹及び収縮を補填するために外部環境によって膨脹及び収縮するスプリングを用いる。したがって、外部温度が上昇してケーブルが膨脹すると、ケーブルが緩んでしまいケーブルの張力が減少し、この際、減少した張力を補償するためにスプリングが上方に膨張すると(減少した張力を補填するほどの長さに膨張させる)、ケーブルが再び張られてしまい、減少した張力を補填することができる。一方、外部温度が下降してケーブルが収縮すると、ケーブルの張力が増加し、この際、前記熱膨張スプリングが収縮すると(増加した張力を補填するほどの長さに収縮させる)、増加した張力を補填することができる。
【００４８】
図８ｂはケーブルが連結される所に設置されるケーブルの熱膨張及び収縮補償装置６００(アンカー連結型)の概念図である。同図に示すように、ケーブルが互いに連結される部分にアンカー６０１を設置し、前記アンカー６０１に熱膨張スプリング６０２を連結する。したがって、外部温度が上昇して前記ケーブルが収縮すると、その収縮量に応じてケーブルに圧縮力が発生するが、この圧縮力はスプリングの弾性力によって補填されるので、結局ケーブルの外部環境による変形の補償が可能となる。外部温度が下降すると、その作用は外部温度が上昇した場合と反対となる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は従来のケーブルを用いて建設した橋梁(斜張橋)の立面図の具体例である。
【図２】図２ａ、図２ｂ、図２ｃは本発明の平面格子状ケーブル構造を用いて建設した長スパン橋梁の実施例の概念図及びその変形例である。
【図３】図３ａ及び図３ｂは本発明の平面格子状ケーブルの上に設置された橋梁上板の結合方法及びその装置の実施例の概念図である。
【図４】図４ａ、図４ｂ、図４c、図４ｄ、図４e、図４f及び図４gは本発明の平面格子状ケーブル構造を長スパン橋梁に適用した変形例である。
【図５】図５ａ及び図５ｂは本発明の平面格子状ケーブル構造を鉄骨組多層建物に適用した実施例の概念図である。
【図６】本発明の平面格子状ケーブル構造をシェル構造物に適用した実施例の概念図である。
【図７】図７ａ及び図７ｂは本発明の平面格子状ケーブル構造を大型送電塔に適用した実施例の概念図である。
【図８】図８ａ及び図８ｂは本発明の平面格子状ケーブル構造でケーブルの膨脹及び収縮を補償し得る装置(鞍型及びアンカー連結型)の実施例である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    主塔
２０    ケーブル
１００    長スパン橋梁に適用された平面格子状ケーブル構造
１０１    主ケーブル
１０２    ハンガーケーブル
１０３    ケーブル固定装置
１０４    橋脚
１０５    橋梁上板
１０６    ダンパー柱
１０７    連結棒          
１０８    ケーブル固定具
１０９    補助ハンガーケーブル
１１０    水平主ケーブル
１１１    傾斜主ケーブル
２００    鉄骨組多層建物に適用された平面格子状ケーブル構造
２０１    主ケーブル
２０２    ハンガーケーブル
２０３    床用鉄骨             
２０４    外部柱
３００    シェル構造物に適用された平面格子状ケーブル構造
３０１    主ケーブル
３０２    ハンガーケーブル
３０３    屋根骨組柱
３０４    横桁
３０５    縦桁            
３０６    ヒンジ桁
４００    大型送電塔に適用された平面格子状ケーブル構造
４０１    主ケーブル
４０２    ハンガーケーブル
４０３    送電用柱             
４０４    碍子
４０５    送電用電線
５００    鞍型ケーブル補償装置
５０１    熱膨脹スプリング
５０２    ローラ
５０３    ケーブル支点部
６００    アンカー連結型ケーブル補償装置
６０１    アンカー        
６０２    熱膨脹スプリング
【国際公開パンフレット】
2004523684.tif 000002
2004523684.tif 000003
2004523684.tif 000004
2004523684.tif 000005
2004523684.tif 000006
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2004523684.tif 000008
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2004523684.tif 000010
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【国際調査報告】
2004523684.tif 000035
2004523684.tif 000036