制振ケーブル
【課題】振動の抑制に加えて、風荷重を低減することが可能な制振ケーブルを提供する。
【解決手段】制振ケーブル1は、複数の鋼線4を束ねてなる芯材5と、芯材5の外周側に設けられた被覆層6とを含むケーブル本体2と、被覆層6の外周面7に形成され、芯材5に螺旋状に延びる螺旋突起3とを含み、螺旋突起3が外周面7を1周するときに芯材5の軸方向に進む軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定されている。
【解決手段】制振ケーブル1は、複数の鋼線4を束ねてなる芯材5と、芯材5の外周側に設けられた被覆層6とを含むケーブル本体2と、被覆層6の外周面7に形成され、芯材5に螺旋状に延びる螺旋突起3とを含み、螺旋突起3が外周面7を1周するときに芯材5の軸方向に進む軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば斜張橋等の吊構造物に用いられる制振ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、斜張橋等の吊構造物に用いられる制振ケーブルとして、風雨によって振動しないように制振対策が施されたものが知られている。制振対策として、制振ケーブルの表面形状に着目したものがある(例えば特許文献1)。
【0003】
特許文献1では、複数の鋼線を束ねてなる芯材と、芯材を被覆する被覆層とからなる制振ケーブルにヘリカルロープを螺旋状に巻き付けている。これにより、制振ケーブルの表面形状は、平滑な表面形状から、螺旋状の突起が存在する表面形状となる。そのような表面形状を制振ケーブルに付与することで、制振効果を付加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−144361号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1は、制振対策を講じることを目的としているものの、制振ケーブルに作用する風荷重に対する対策について開示していない。特に、斜張橋等の吊構造物の長大化に伴って制振ケーブルが長尺化したり大径化したりすると、制振ケーブルに作用する風荷重は増大し、その結果、塔や桁への負荷が増大する。
【0006】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、振動の抑制に加えて、風荷重を低減することが可能な制振ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る制振ケーブルは、複数の鋼線を束ねてなる芯材と、前記芯材の外周側に設けられた被覆層とを含むケーブル本体と、前記被覆層の外周面に形成され、前記芯材に螺旋状に延びる螺旋突起とを含み、前記螺旋突起が前記外周面を1周するときに前記芯材の軸方向に進む軸方向距離は、前記ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されている。
【0008】
本発明に係る制振ケーブルによれば、螺旋突起がケーブル本体の外周面を1周するときに芯材の軸方向に進む軸方向距離が、ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されているので、制振ケーブルに作用する風荷重を低減することができる。
【0009】
本発明の好ましい実施形態では、前記軸方向距離は、前記外径の3倍〜6倍に設定されている。
【0010】
螺旋突起の軸方向距離をケーブル本体の外径の3倍〜6倍に設定することで、制振ケーブルに作用する風荷重をさらに効果的に低減することができる。
【0011】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起の本数は、2本〜15本に設定されている。
【0012】
螺旋ピッチを設定したうえで、螺旋突起の本数を2本〜15本の範囲内で適宜設定することにより、制振ケーブルに作用する風荷重をさらに効果的に低減することができる。
【0013】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起の前記外周面からの高さは、前記ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されている。
【0014】
この構成によれば、螺旋突起の被覆層外周面からの高さは、ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されているので、前記外周面上に水路が形成されることを抑制できる。これにより、水路形成に起因するレインバイブレーションの発生を抑制することができる。したがって、風荷重の低減およびレインバイブレーション発生の抑制の両方を実現することができる。
【0015】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起は前記被覆層に一体的に形成されている。
【0016】
この構成によれば、螺旋突起は被覆層に一体的に形成されているので、螺旋突起を被覆上に形成するための工程を別途必要としない。
【0017】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記被覆層は、前記芯材の外周側に直接施されている。
【0018】
この構成によれば、被覆層は芯材の外周側に直接施されているので、ケーブル本体の外径を抑えることができる。これにより、風荷重の低減に寄与することができる。
【0019】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記芯材は、管状に成形された前記被覆層内に挿入されている。
【0020】
この構成によれば、被覆層を芯材の外周側に直接施す構成と異なり、ケーブル本体の外径を大きくすることで、芯材と管との間に隙間を設けた構成とすることができる。これにより、例えば架設現地において後工程での芯材挿入をすることが可能となる。この場合においても、螺旋突起の前記軸方向距離を上記のように設定することで、風荷重の低減を実現することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る制振ケーブルによれば、振動の抑制に加えて、風荷重を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】制振ケーブルの側面図である。
【図2】図1のII−II線に沿って切断した断面図であり、制振ケーブルの内部構成を示す。
【図3】他の構成の制振ケーブルの側面図である。
【図4】図3のIV―IV線に沿って切断した断面図である。
【図5】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図6】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図7】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図8】比較例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図9】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【図10】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【図11】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態に係る制振ケーブルについて図面を参照しながら説明する。
【0024】
図1は、本実施形態に係る制振ケーブルの側面図であり、図2は、図1のII−II線に沿って切断した断面図であり、制振ケーブルの内部構成を示す。制振ケーブル1は、例えば斜張橋等の吊構造物に用いられるものであって、ケーブル本体2と、螺旋突起3とを含む。
【0025】
ケーブル本体2は、複数の鋼線4を束ねてなる芯材5と、芯材5の外周側に設けられた被覆層6とを有する。また、ケーブル本体2は、断面が円形であり、所定の外径Dを有する。
【0026】
鋼線4は、例えばPC鋼線、亜鉛めっき鋼線、PC鋼より線、亜鉛めっきPC鋼より線であり、互いに平行に束ねられることで芯材5を構成している。なお、芯材5は、鋼線4にわずかな撚りを加えて束ねることで構成してもよい。
【0027】
被覆層6は、例えば樹脂製であり、芯材5の外周部に直接密着した状態で施されている。被覆層6は、例えば、溶融した樹脂で芯材5の外周部を覆うことにより形成される。被覆層6をこのように形成することで、ケーブル本体2の外径Dを抑えることができる。
【0028】
螺旋突起3は、被覆層6の外周面7に形成され、芯材5の軸方向に螺旋状に延びるものである。螺旋突起3の本数は、1本〜15本に設定されている。図1に示す形態では、12本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7に互いに等間隔で形成されている。図2に示す断面形状で見ると、12個の凸部(螺旋突起3)がケーブル本体2の周方向に互いに等間隔(この場合、30°間隔)で並んでいる。
【0029】
1本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7を1周するときに芯材5の軸方向に進む軸方向距離P、言い換えれば、1本の螺旋突起3におけるある位置と、その位置から螺旋突起3が被覆層6の外周面7を1周して到達する位置との間の距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲(つまり、2D〜10Dの範囲)のうちのいずれかの値に設定されている。
【0030】
また、各螺旋突起3の被覆層外周面7からの高さHは、ケーブル本体2の外径Dの1%〜5%の範囲のうちのいずれかの値に設定されている。さらに、ケーブル本体2の周方向における各螺旋突起3の周方向幅Wは、高さHの1倍〜3倍に設定されている。
【0031】
図3は、螺旋突起3の本数を変えた形態の制振ケーブルの側面図であり、図4は、図3のIV−IV線にそって切断した断面図である。図3に示す形態では、2本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7に互いに等間隔で形成されている。図4に示す断面形状で見ると、2個の凸部(螺旋突起3)がケーブル本体2の周方向に互いに180°離間している。図3および図4に示す形態の制振ケーブル1においても、軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定され、螺旋突起3の高さHは、外径Dの1%〜5%の範囲内に設定され、周方向幅Wは、高さHの1倍〜3倍に設定されている。
【0032】
図1、図2に示す形態の制振ケーブル1および図3、図4に示す形態の制振ケーブル1において、螺旋突起3は、好ましくは被覆層6に一体的に形成されている。螺旋突起3と被覆層6とを一体的に形成することで、螺旋突起3を被覆層6に取り付けるための工程を省くことができる。
【0033】
本実施形態に係る上記構成の制振ケーブル1によれば、各螺旋突起3の軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されているので、制振ケーブル1に作用する風荷重を低減することができる。これにより、制振ケーブル1が斜張橋等の吊構造物に用いられた場合、塔や桁への負荷が低減される。各螺旋突起3の軸方向距離Pは、好ましくは、ケーブル本体2の外径Dの3倍〜6倍の範囲内に設定される。
【0034】
また、本実施形態では、各螺旋突起3の軸方向距離Pを上記のように設定したうえで、螺旋突起3の本数を2本〜15本の範囲内に設定しているので、制振ケーブル1に作用する風荷重をさらに低減することができる。
【0035】
さらに、本実施形態では、螺旋突起3の高さHは、ケーブル本体2の外径Dの1%〜5%の範囲内に設定されているので、被覆層6の外周面7上に水路が形成されることを抑制できる。これにより、水路形成に起因するレインバイブレーションの発生を抑制することができる。また、螺旋突起3の高さHがケーブル本体2の外径Dの5%を超えていると、螺旋突起3の存在により制振ケーブル1に作用する風荷重が増大するおそれがあるが、本実施形態では、螺旋突起3の高さHはケーブル本体2の外径Dの5%以内に設定されているので、螺旋突起3は、上記した風荷重の低減の妨げになるものではない。つまり、螺旋突起3の高さHは、レインバイブレーションの発生を抑制することができると共に、風荷重の低減を実現できる数値範囲に設定されている。このように、制振ケーブル1は、風荷重の低減およびレインバイブレーション発生の抑制の両方を実現するものである。
【0036】
次に、本実施形態に係る制振ケーブル1を用いて行った抗力係数測定試験について説明する。抗力係数測定試験では、風洞を用いて制振ケーブル1の抗力を測定し、その測定値から抗力係数を算出した。試験対象として、実施例1〜3および比較例1が用いられた。実施例1〜3および比較例1において設定された、螺旋突起3の軸方向距離P、P/D比(軸方向距離Pのケーブル本体2の外径Dに対する比)、螺旋突起3の本数、螺旋突起3の高さH、H/D比(高さHの外径Dに対する比)、および螺旋突起3の周方向幅Wを表1に示す。なお、ケーブル本体2の外径Dは、実施例1〜3および比較例1において156mmに設定された。また、風洞内では4m/sec〜25m/sec程度の風速で抗力の測定を行った。
【0037】
【表1】
【0038】
実施例1の結果を図5に、実施例2の結果を図6に、実施例3の結果を図7に、比較例1の結果を図8に示す。なお、図5〜図8では、縦軸が抗力係数を示し、横軸が風速を示す。
【0039】
図5に示すように、実施例1では、抗力係数は風速の計測域全体にわたって0.8よりも小さな値であった。また、図6に示すように、実施例2では、抗力係数は風速が大きくなるにつれて低下した。抗力係数は計測域の大部分にわたって1.0よりも小さな値であった。また、図7に示すように、実施例3では、抗力係数は風速が大きくなるにつれて低下する傾向を示した。抗力係数は計測域全体にわたって1.0よりも小さな値であった。
【0040】
一方、図8に示すように、比較例1では、抗力係数は計測域(4〜23m/sec)全体にわたって低下せず、計測域全体にわたって約1.2という高い値を示した。
【0041】
このように、螺旋突起3の軸方向距離Pをケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定することで、つまり、軸方向距離Pを2D〜10Dの範囲内、特に3D〜6Dの範囲内に設定することで、制振ケーブル1に作用する風荷重の低減を実現できることが確認された。
【0042】
次に、実施例1〜実施例3間の比較を、図5〜図7に加え、以下の表2を参照しながら行う。表2は、実施例1〜3および比較例1における風速約22m/sec時の抗力係数を示す。
【0043】
【表2】
【0044】
実施例1および実施例3は、軸方向距離PおよびP/D比を除き、他のパラメータは同一であったが、実施例1の抗力係数は、計測域全体にわたって実施例3の抗力係数よりも小さい値であった。特に、制振ケーブル1に大きな風荷重が作用する高風速領域である風速約22m/sec時では、実施例1の抗力係数は、実施例3の抗力係数よりも約0.2小さかった。この結果から、螺旋突起3の軸方向距離Pを小さくすることで、つまりP/D比を小さくすることで、風荷重の低減を一層図れることが確認された。
【0045】
また、実施例1および実施例2は、軸方向距離PおよびP/D比が同一に設定されていたが、実施例1の抗力係数は、計測域全体にわたって実施例2の抗力係数よりも小さい値であった。特に、制振ケーブル1に大きな風荷重が作用する高風速領域である風速約22m/sec時では、実施例1の抗力係数は、実施例2の抗力係数よりも約0.2小さかった。この結果から、螺旋突起3の本数を多くすることで、風荷重の低減を一層図れることが確認された。
【0046】
また、抗力係数測定試験と併せて水路形成状況確認試験が行われた。水路形成状況確認試験では、上記の実施例1〜3を用い、実施例1〜3の各制振ケーブル1を傾斜させて設置した状態において、各制振ケーブル1に風と雨が作用する状況を模擬し、各制振ケーブル1の表面(つまり被覆層6の外周面7)に水路が形成されたか否かについて目視で観察した。
【0047】
観察の結果、実施例1〜3のいずれにもおいても水路の形成が抑制されていることが確認された。特に、高さHが5.0mmに設定された実施例1および3のほうが、高さが2.0mmに設定された実施例2よりも水路の形成が抑制されていた。この結果から、H/D比を1%〜5%の範囲内で設定することが、水路形成の抑制、ひいてはレインバイブレーションの抑制に有効であることが確認された。
【0048】
以上の抗力係数測定試験および水路形成状況確認試験から明らかなように、本実施形態に係る制振ケーブル1は、風荷重の低減およびレインバイブレーションの抑制の両方に有効であることが確認された。
【0049】
以上説明した本実施形態に係る制振ケーブル1は、被覆層6が一重構造のものにつき説明したが、被覆層6は、図9に示すように2重構造としてもよい。具体的には、被覆層6を、芯材5の外周部に直接密着した状態で施された内側層8と、内側層8の外周面7に直接施された外側層9とから構成してもよい。この構成によれば、外側層9が損傷しても、内側層8によって鋼線4の防食を図ることができる。
【0050】
また、被覆層6を芯材5の外周部に直接施す構成に代えて、図10に示すように、被覆層として、管状に成形された外套管11を用いてもよい。この場合、螺旋突起3は外套管11の外周面に一体的に形成されると共に、芯材5は、施工現場等で外套管11内に挿入することも可能となる。外套管11は、樹脂製であっても、金属性であってもよい。外套管11を用いた場合、ケーブル本体2の外径Dを大きくすることで、施工現場で後から芯材5を外套管11内に挿入することも出来る。このように、被覆層として、外套管11を用いた場合であっても、上記のように、P/D比、螺旋突起3の本数、H/D比を適宜設定することで、風荷重の低減およびレインバイブレーションの抑制の両方を実現できる。
【0051】
さらに、外套管11を、図11に示すように2重構造としてもよい。具体的には、外套管11を、芯材5が挿入された状態で芯材5の外周部を囲む内側管体12と、内側管体12の外周面7に取り付けられた外側管体13とから構成してもよい。この構成によれば、外側管体13が損傷しても、内側管体12によって鋼線4の防食を図ることができる。
【符号の説明】
【0052】
1 制振ケーブル
2 ケーブル本体
3 螺旋突起
4 鋼線
5 芯材
6 被覆層
7 外周面
D ケーブル本体の外径
H 螺旋突起の高さ
W 螺旋突起の周方向幅
【技術分野】
【0001】
本発明は、例えば斜張橋等の吊構造物に用いられる制振ケーブルに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、斜張橋等の吊構造物に用いられる制振ケーブルとして、風雨によって振動しないように制振対策が施されたものが知られている。制振対策として、制振ケーブルの表面形状に着目したものがある(例えば特許文献1)。
【0003】
特許文献1では、複数の鋼線を束ねてなる芯材と、芯材を被覆する被覆層とからなる制振ケーブルにヘリカルロープを螺旋状に巻き付けている。これにより、制振ケーブルの表面形状は、平滑な表面形状から、螺旋状の突起が存在する表面形状となる。そのような表面形状を制振ケーブルに付与することで、制振効果を付加している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開2006−144361号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、特許文献1は、制振対策を講じることを目的としているものの、制振ケーブルに作用する風荷重に対する対策について開示していない。特に、斜張橋等の吊構造物の長大化に伴って制振ケーブルが長尺化したり大径化したりすると、制振ケーブルに作用する風荷重は増大し、その結果、塔や桁への負荷が増大する。
【0006】
そこで、本発明は、上記事情に鑑み、振動の抑制に加えて、風荷重を低減することが可能な制振ケーブルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために、本発明に係る制振ケーブルは、複数の鋼線を束ねてなる芯材と、前記芯材の外周側に設けられた被覆層とを含むケーブル本体と、前記被覆層の外周面に形成され、前記芯材に螺旋状に延びる螺旋突起とを含み、前記螺旋突起が前記外周面を1周するときに前記芯材の軸方向に進む軸方向距離は、前記ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されている。
【0008】
本発明に係る制振ケーブルによれば、螺旋突起がケーブル本体の外周面を1周するときに芯材の軸方向に進む軸方向距離が、ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されているので、制振ケーブルに作用する風荷重を低減することができる。
【0009】
本発明の好ましい実施形態では、前記軸方向距離は、前記外径の3倍〜6倍に設定されている。
【0010】
螺旋突起の軸方向距離をケーブル本体の外径の3倍〜6倍に設定することで、制振ケーブルに作用する風荷重をさらに効果的に低減することができる。
【0011】
本発明の他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起の本数は、2本〜15本に設定されている。
【0012】
螺旋ピッチを設定したうえで、螺旋突起の本数を2本〜15本の範囲内で適宜設定することにより、制振ケーブルに作用する風荷重をさらに効果的に低減することができる。
【0013】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起の前記外周面からの高さは、前記ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されている。
【0014】
この構成によれば、螺旋突起の被覆層外周面からの高さは、ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されているので、前記外周面上に水路が形成されることを抑制できる。これにより、水路形成に起因するレインバイブレーションの発生を抑制することができる。したがって、風荷重の低減およびレインバイブレーション発生の抑制の両方を実現することができる。
【0015】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記螺旋突起は前記被覆層に一体的に形成されている。
【0016】
この構成によれば、螺旋突起は被覆層に一体的に形成されているので、螺旋突起を被覆上に形成するための工程を別途必要としない。
【0017】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記被覆層は、前記芯材の外周側に直接施されている。
【0018】
この構成によれば、被覆層は芯材の外周側に直接施されているので、ケーブル本体の外径を抑えることができる。これにより、風荷重の低減に寄与することができる。
【0019】
本発明のさらに他の好ましい実施形態では、前記芯材は、管状に成形された前記被覆層内に挿入されている。
【0020】
この構成によれば、被覆層を芯材の外周側に直接施す構成と異なり、ケーブル本体の外径を大きくすることで、芯材と管との間に隙間を設けた構成とすることができる。これにより、例えば架設現地において後工程での芯材挿入をすることが可能となる。この場合においても、螺旋突起の前記軸方向距離を上記のように設定することで、風荷重の低減を実現することができる。
【発明の効果】
【0021】
本発明に係る制振ケーブルによれば、振動の抑制に加えて、風荷重を低減することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】制振ケーブルの側面図である。
【図2】図1のII−II線に沿って切断した断面図であり、制振ケーブルの内部構成を示す。
【図3】他の構成の制振ケーブルの側面図である。
【図4】図3のIV―IV線に沿って切断した断面図である。
【図5】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図6】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図7】実施形態に係る制振ケーブルの実施例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図8】比較例の抗力係数測定試験の結果を示す図である。
【図9】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【図10】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【図11】制振ケーブルの断面図であり、被覆層の変形例を示す。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の実施形態に係る制振ケーブルについて図面を参照しながら説明する。
【0024】
図1は、本実施形態に係る制振ケーブルの側面図であり、図2は、図1のII−II線に沿って切断した断面図であり、制振ケーブルの内部構成を示す。制振ケーブル1は、例えば斜張橋等の吊構造物に用いられるものであって、ケーブル本体2と、螺旋突起3とを含む。
【0025】
ケーブル本体2は、複数の鋼線4を束ねてなる芯材5と、芯材5の外周側に設けられた被覆層6とを有する。また、ケーブル本体2は、断面が円形であり、所定の外径Dを有する。
【0026】
鋼線4は、例えばPC鋼線、亜鉛めっき鋼線、PC鋼より線、亜鉛めっきPC鋼より線であり、互いに平行に束ねられることで芯材5を構成している。なお、芯材5は、鋼線4にわずかな撚りを加えて束ねることで構成してもよい。
【0027】
被覆層6は、例えば樹脂製であり、芯材5の外周部に直接密着した状態で施されている。被覆層6は、例えば、溶融した樹脂で芯材5の外周部を覆うことにより形成される。被覆層6をこのように形成することで、ケーブル本体2の外径Dを抑えることができる。
【0028】
螺旋突起3は、被覆層6の外周面7に形成され、芯材5の軸方向に螺旋状に延びるものである。螺旋突起3の本数は、1本〜15本に設定されている。図1に示す形態では、12本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7に互いに等間隔で形成されている。図2に示す断面形状で見ると、12個の凸部(螺旋突起3)がケーブル本体2の周方向に互いに等間隔(この場合、30°間隔)で並んでいる。
【0029】
1本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7を1周するときに芯材5の軸方向に進む軸方向距離P、言い換えれば、1本の螺旋突起3におけるある位置と、その位置から螺旋突起3が被覆層6の外周面7を1周して到達する位置との間の距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲(つまり、2D〜10Dの範囲)のうちのいずれかの値に設定されている。
【0030】
また、各螺旋突起3の被覆層外周面7からの高さHは、ケーブル本体2の外径Dの1%〜5%の範囲のうちのいずれかの値に設定されている。さらに、ケーブル本体2の周方向における各螺旋突起3の周方向幅Wは、高さHの1倍〜3倍に設定されている。
【0031】
図3は、螺旋突起3の本数を変えた形態の制振ケーブルの側面図であり、図4は、図3のIV−IV線にそって切断した断面図である。図3に示す形態では、2本の螺旋突起3が被覆層6の外周面7に互いに等間隔で形成されている。図4に示す断面形状で見ると、2個の凸部(螺旋突起3)がケーブル本体2の周方向に互いに180°離間している。図3および図4に示す形態の制振ケーブル1においても、軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定され、螺旋突起3の高さHは、外径Dの1%〜5%の範囲内に設定され、周方向幅Wは、高さHの1倍〜3倍に設定されている。
【0032】
図1、図2に示す形態の制振ケーブル1および図3、図4に示す形態の制振ケーブル1において、螺旋突起3は、好ましくは被覆層6に一体的に形成されている。螺旋突起3と被覆層6とを一体的に形成することで、螺旋突起3を被覆層6に取り付けるための工程を省くことができる。
【0033】
本実施形態に係る上記構成の制振ケーブル1によれば、各螺旋突起3の軸方向距離Pは、ケーブル本体2の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されているので、制振ケーブル1に作用する風荷重を低減することができる。これにより、制振ケーブル1が斜張橋等の吊構造物に用いられた場合、塔や桁への負荷が低減される。各螺旋突起3の軸方向距離Pは、好ましくは、ケーブル本体2の外径Dの3倍〜6倍の範囲内に設定される。
【0034】
また、本実施形態では、各螺旋突起3の軸方向距離Pを上記のように設定したうえで、螺旋突起3の本数を2本〜15本の範囲内に設定しているので、制振ケーブル1に作用する風荷重をさらに低減することができる。
【0035】
さらに、本実施形態では、螺旋突起3の高さHは、ケーブル本体2の外径Dの1%〜5%の範囲内に設定されているので、被覆層6の外周面7上に水路が形成されることを抑制できる。これにより、水路形成に起因するレインバイブレーションの発生を抑制することができる。また、螺旋突起3の高さHがケーブル本体2の外径Dの5%を超えていると、螺旋突起3の存在により制振ケーブル1に作用する風荷重が増大するおそれがあるが、本実施形態では、螺旋突起3の高さHはケーブル本体2の外径Dの5%以内に設定されているので、螺旋突起3は、上記した風荷重の低減の妨げになるものではない。つまり、螺旋突起3の高さHは、レインバイブレーションの発生を抑制することができると共に、風荷重の低減を実現できる数値範囲に設定されている。このように、制振ケーブル1は、風荷重の低減およびレインバイブレーション発生の抑制の両方を実現するものである。
【0036】
次に、本実施形態に係る制振ケーブル1を用いて行った抗力係数測定試験について説明する。抗力係数測定試験では、風洞を用いて制振ケーブル1の抗力を測定し、その測定値から抗力係数を算出した。試験対象として、実施例1〜3および比較例1が用いられた。実施例1〜3および比較例1において設定された、螺旋突起3の軸方向距離P、P/D比(軸方向距離Pのケーブル本体2の外径Dに対する比)、螺旋突起3の本数、螺旋突起3の高さH、H/D比(高さHの外径Dに対する比)、および螺旋突起3の周方向幅Wを表1に示す。なお、ケーブル本体2の外径Dは、実施例1〜3および比較例1において156mmに設定された。また、風洞内では4m/sec〜25m/sec程度の風速で抗力の測定を行った。
【0037】
【表1】
【0038】
実施例1の結果を図5に、実施例2の結果を図6に、実施例3の結果を図7に、比較例1の結果を図8に示す。なお、図5〜図8では、縦軸が抗力係数を示し、横軸が風速を示す。
【0039】
図5に示すように、実施例1では、抗力係数は風速の計測域全体にわたって0.8よりも小さな値であった。また、図6に示すように、実施例2では、抗力係数は風速が大きくなるにつれて低下した。抗力係数は計測域の大部分にわたって1.0よりも小さな値であった。また、図7に示すように、実施例3では、抗力係数は風速が大きくなるにつれて低下する傾向を示した。抗力係数は計測域全体にわたって1.0よりも小さな値であった。
【0040】
一方、図8に示すように、比較例1では、抗力係数は計測域(4〜23m/sec)全体にわたって低下せず、計測域全体にわたって約1.2という高い値を示した。
【0041】
このように、螺旋突起3の軸方向距離Pをケーブル本体2の外径Dの2倍〜10倍の範囲内に設定することで、つまり、軸方向距離Pを2D〜10Dの範囲内、特に3D〜6Dの範囲内に設定することで、制振ケーブル1に作用する風荷重の低減を実現できることが確認された。
【0042】
次に、実施例1〜実施例3間の比較を、図5〜図7に加え、以下の表2を参照しながら行う。表2は、実施例1〜3および比較例1における風速約22m/sec時の抗力係数を示す。
【0043】
【表2】
【0044】
実施例1および実施例3は、軸方向距離PおよびP/D比を除き、他のパラメータは同一であったが、実施例1の抗力係数は、計測域全体にわたって実施例3の抗力係数よりも小さい値であった。特に、制振ケーブル1に大きな風荷重が作用する高風速領域である風速約22m/sec時では、実施例1の抗力係数は、実施例3の抗力係数よりも約0.2小さかった。この結果から、螺旋突起3の軸方向距離Pを小さくすることで、つまりP/D比を小さくすることで、風荷重の低減を一層図れることが確認された。
【0045】
また、実施例1および実施例2は、軸方向距離PおよびP/D比が同一に設定されていたが、実施例1の抗力係数は、計測域全体にわたって実施例2の抗力係数よりも小さい値であった。特に、制振ケーブル1に大きな風荷重が作用する高風速領域である風速約22m/sec時では、実施例1の抗力係数は、実施例2の抗力係数よりも約0.2小さかった。この結果から、螺旋突起3の本数を多くすることで、風荷重の低減を一層図れることが確認された。
【0046】
また、抗力係数測定試験と併せて水路形成状況確認試験が行われた。水路形成状況確認試験では、上記の実施例1〜3を用い、実施例1〜3の各制振ケーブル1を傾斜させて設置した状態において、各制振ケーブル1に風と雨が作用する状況を模擬し、各制振ケーブル1の表面(つまり被覆層6の外周面7)に水路が形成されたか否かについて目視で観察した。
【0047】
観察の結果、実施例1〜3のいずれにもおいても水路の形成が抑制されていることが確認された。特に、高さHが5.0mmに設定された実施例1および3のほうが、高さが2.0mmに設定された実施例2よりも水路の形成が抑制されていた。この結果から、H/D比を1%〜5%の範囲内で設定することが、水路形成の抑制、ひいてはレインバイブレーションの抑制に有効であることが確認された。
【0048】
以上の抗力係数測定試験および水路形成状況確認試験から明らかなように、本実施形態に係る制振ケーブル1は、風荷重の低減およびレインバイブレーションの抑制の両方に有効であることが確認された。
【0049】
以上説明した本実施形態に係る制振ケーブル1は、被覆層6が一重構造のものにつき説明したが、被覆層6は、図9に示すように2重構造としてもよい。具体的には、被覆層6を、芯材5の外周部に直接密着した状態で施された内側層8と、内側層8の外周面7に直接施された外側層9とから構成してもよい。この構成によれば、外側層9が損傷しても、内側層8によって鋼線4の防食を図ることができる。
【0050】
また、被覆層6を芯材5の外周部に直接施す構成に代えて、図10に示すように、被覆層として、管状に成形された外套管11を用いてもよい。この場合、螺旋突起3は外套管11の外周面に一体的に形成されると共に、芯材5は、施工現場等で外套管11内に挿入することも可能となる。外套管11は、樹脂製であっても、金属性であってもよい。外套管11を用いた場合、ケーブル本体2の外径Dを大きくすることで、施工現場で後から芯材5を外套管11内に挿入することも出来る。このように、被覆層として、外套管11を用いた場合であっても、上記のように、P/D比、螺旋突起3の本数、H/D比を適宜設定することで、風荷重の低減およびレインバイブレーションの抑制の両方を実現できる。
【0051】
さらに、外套管11を、図11に示すように2重構造としてもよい。具体的には、外套管11を、芯材5が挿入された状態で芯材5の外周部を囲む内側管体12と、内側管体12の外周面7に取り付けられた外側管体13とから構成してもよい。この構成によれば、外側管体13が損傷しても、内側管体12によって鋼線4の防食を図ることができる。
【符号の説明】
【0052】
1 制振ケーブル
2 ケーブル本体
3 螺旋突起
4 鋼線
5 芯材
6 被覆層
7 外周面
D ケーブル本体の外径
H 螺旋突起の高さ
W 螺旋突起の周方向幅
【特許請求の範囲】
【請求項1】
複数の鋼線を束ねてなる芯材と、前記芯材の外周側に設けられた被覆層とを含むケーブル本体と、
前記被覆層の外周面に形成され、前記芯材に螺旋状に延びる螺旋突起と、
を備え、
前記螺旋突起が前記外周面を1周するときに前記芯材の軸方向に進む軸方向距離は、前記ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されている制振ケーブル。
【請求項2】
請求項1に記載の制振ケーブルにおいて、前記軸方向距離は、前記外径の3倍〜6倍に設定されている制振ケーブル。
【請求項3】
請求項1または2に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起の本数は、2本〜15本に設定されている制振ケーブル。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起の前記外周面からの高さは、前記ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されている制振ケーブル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起は前記被覆層に一体的に形成されている制振ケーブル。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記被覆層は、前記芯材の外周側に直接施されている制振ケーブル。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記芯材は、管状に成形された前記被覆層内に挿入されている制振ケーブル。
【請求項1】
複数の鋼線を束ねてなる芯材と、前記芯材の外周側に設けられた被覆層とを含むケーブル本体と、
前記被覆層の外周面に形成され、前記芯材に螺旋状に延びる螺旋突起と、
を備え、
前記螺旋突起が前記外周面を1周するときに前記芯材の軸方向に進む軸方向距離は、前記ケーブル本体の外径の2倍〜10倍の範囲内に設定されている制振ケーブル。
【請求項2】
請求項1に記載の制振ケーブルにおいて、前記軸方向距離は、前記外径の3倍〜6倍に設定されている制振ケーブル。
【請求項3】
請求項1または2に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起の本数は、2本〜15本に設定されている制振ケーブル。
【請求項4】
請求項1〜3のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起の前記外周面からの高さは、前記ケーブル本体の外径の1%〜5%の範囲内に設定されている制振ケーブル。
【請求項5】
請求項1〜4のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記螺旋突起は前記被覆層に一体的に形成されている制振ケーブル。
【請求項6】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記被覆層は、前記芯材の外周側に直接施されている制振ケーブル。
【請求項7】
請求項1〜5のいずれか一項に記載の制振ケーブルにおいて、前記芯材は、管状に成形された前記被覆層内に挿入されている制振ケーブル。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【公開番号】特開2011−174243(P2011−174243A)
【公開日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−37411(P2010−37411)
【出願日】平成22年2月23日(2010.2.23)
【出願人】(504132272)国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】(000192626)神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成23年9月8日(2011.9.8)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年2月23日(2010.2.23)
【出願人】(504132272)国立大学法人京都大学 (1,269)
【出願人】(000192626)神鋼鋼線工業株式会社 (44)
【Fターム(参考)】
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