JP2013544997A - ステーのような構造用ケーブルの偏向のための装置、および、そのように装備された構造体 - Google Patents

Abstract

構造用ケーブルはいくつかの引張鉄筋４を有する。引張鉄筋４は、導管１０が横断している胴部を備えた装置の中で方向を変えられる。各導管は鉄筋の１つを湾曲経路に沿って案内する壁部を有する。導管の壁部は、経路の湾曲内部に向けられた鉄筋支持領域１１を有する。この支持領域は、導管の中央部分に、かつ、湾曲経路を横断する方向に、円弧形状をした断面を呈し、この円弧形状の半径は、鉄筋の外径の半分にほぼ等しい。導管の中央部分は、支持領域の外側で大きくした横断面を有する。

Description

本発明は、構造用ケーブル、特にステーの偏向のための装置に関する。

現在、構造用ケーブルを個々の引張鉄筋の束で、その端部が定着されているもので作ることが一般的である。建造物(construction work)の設計には、ケーブル経路の１つまたは複数の領域でのケーブルの方向転換が伴うこともある。

ステーで支えられる構造体では、ケーブルに、塔の近くに位置する上側部分と、つり下げられた構造体、例えば橋の床版に定着させる下側末端とがある。従来の設計では、各ケーブルの上側末端を塔に定着させる。ステーで支えられる他の構造体では、ケーブルが、全体形状が逆V形状の経路に沿っていて、塔で、一般にサドルと呼ばれる装置を使って方向転換をしている。

サドルではケーブルのより線が湾曲した経路に沿っているが、この経路は、通常、曲率半径が実質的に一定である。鉄筋は、邪魔されることなくサドルに沿って延びることが好ましい。不必要に滑らないように、鉄筋とサドルとの間に十分な摩擦がなければならない。

特許文献１にはサドルが開示されている。このサドルでは、ケーブルの鉄筋を形成する各より線が個別の導管に入っている。導管の壁部は、より線の湾曲した経路を含む平面の両側で２つの傾斜した面を呈していて、導管の横断面を全体的にV形状にしている。導管の横断面がV形状をしているので、構造体にかかった荷重により、いつより線に張力が加わっても、くさび効果のおかげでより線が動くことはない。このサドルの設計にも欠点がないわけではない。具体的には、より線と、サドルの導管壁部との間が局所的に接触するので、局所的な応力をうまく分散させるには都合が悪い。さらに、サドルは、個別に被覆されたより線の使用との相性がよくない。これは、より線の個々の被覆が、V形状の導管が挟んで締め付ける力によって損傷を受けうるからである。にもかかわらず、個別に被覆されたより線で構造用ケーブルを作ることはよく好まれる。これは、被覆が防護することにより、より線の耐腐食性が向上するからである。しかし、このようなより線を特許文献１のサドルとともに使用したければ、サドル内に置かれるより線の長さの分だけ被覆を取り除かなければならず、この場合、特殊な方法を使用して、より線の金属を十分防護する必要がある。複雑で高価なこともあるこれらの方法を用いたとしても、サドル近くで鉄筋の皮をむけば、腐食に対するステーの保護が弱くなる危険がある。

国際公開第２００７／１２１７８２号 国際公開第００／７５４５３号

本発明の目的は、上述した問題の発生を減らす、具体的には、鉄筋が沿っている湾曲経路内で応力が適切に伝達されることを保証することによって減らす、異なるサドル設計を提案することである。

このように、本発明は、複数の引張鉄筋を有する構造用ケーブルの偏向させるための装置を提案する。この装置は、導管が横断している胴部を備える。各導管は、鉄筋の１つを湾曲経路に沿って案内する壁部を有する。導管壁部は、経路の湾曲内側に配置された、その鉄筋を支持するための支持領域を有し、この支持領域は、少なくとも導管の中央部分に、かつ、湾曲経路を横断する方向に、鉄筋の外径の半分に実質的に等しい半径の円弧形状をした横断面を呈し、導管の中央部分は、支持領域の外側で横断面が広がっている。

鉄筋は導管の中で保持されていて、導管壁部の支持領域で鉄筋にかかる摩擦により、湾曲経路に沿って滑ることが防止されている。支持領域の粗さは、大なり小なり重要なこともある。鉄筋は支持領域と一定の広さの面で接触するが、この広さは円弧の形状によって決まり、円弧の半径は鉄筋に適合される。鉄筋はこの支持面に、ケーブルに加えられた張力によって押し付けられる。

鉄筋と、導管壁部との間で伝わる応力がうまく分散されるので、この偏向装置では、各々が金属より線と、より線を取り囲むプラスチック被覆とを有する鉄筋を使用することができる。よって、導管壁部の支持領域に当てられた状態で、被覆をサドルに妨げられることなく通し、ケーブル定着部まで通すことが可能である。

支持領域部分の円弧形状の角度範囲(angular sector)が少なくとも６０°あると、多くの構成で、摩擦によるブロックが十分得られることが確認されている。この角度範囲は、具体的には、９０から１２０°の範囲であってもよい。

導管が、鉄筋を困難なく通すことができる十分な横断面を呈することが一般に適切である。この特性は、鉄筋の外径よりも直径が少なくとも２mm大きい円が入る十分大きな横断面にすることによって得ることができる。

導管の中央部分の横断面における支持領域外側の形状は、鉄筋の外径よりも直径が大きいアーチ形状であってもよい。アーチ形状は、例えば円形であり、装置の個々の導管の間に位置する材料での望ましくない応力集中を回避する。

装置の両側でケーブルの角度が変動する余地を受け入れるために、導管の中央部分の少なくとも一方の側で、導管を、導管の横断面が外側に向かって広がるような形にすることもできる。具体的には、経路の湾曲内側で、導管の中央部分における経路の曲率半径より半径が小さい実質的に円形の母線に沿って広げることができる。

一実施形態において、偏向装置は、構造用ケーブルを入れる湾曲管をさらに備え、導管が設けられた胴部がこの湾曲管内に収められている。

本発明の別の態様は建造物に関し、例えば、複数の引張鉄筋を有する少なくとも１つの構造用ケーブルと、ケーブルの末端にある鉄筋用定着部と、２つの定着部の間にある少なくとも１つのケーブル偏向装置で、前述のように定義された装置とを備える斜張橋に関するものである。

本発明の他の特徴および利点は、限定をしない実施形態の以下の説明より、添付図面を参照することによって明らかになる。

本発明を適用できる斜張橋の略図である。 方向転換装置の実施形態を備え付けたステーの非常に模式的な図である。 方向転換装置に属する導管の軸方向切り取り図である。 図３に示す面IV-IVに沿った、方向転換装置の横断面図である。 ケーブル鉄筋が収められている導管の横断面図である。 図５と同様の図であり、ケーブル設置時の導管および鉄筋を示す図である。

図１に示す建造物の実施形態は斜張橋からなる。このような橋の床版１は、従来、１つまたは複数の塔２により、ステー３を使って支持される。ステー３は、塔と床版との間の傾斜経路に沿っている。塔２では、各ステー３が本発明により実現され、以下ではサドルと呼ぶ偏向装置５を通る。

図２に示した実施形態において、サドル５は湾曲した金属管６を有し、湾曲した金属管６は、塔２を作るのに使用したコンクリートに埋め込まれている。湾曲した管６は、例えば、鋼管を曲げて形づくり、そして、塔２のコンクリートを注ぐ前に、幾何学的に適切な配置に置く。ここでは、構造用ケーブルがステー３で形成される。ステー３は複数の引張鉄筋４で構成され、鉄筋４は、サドル５を妨げられることなく通っている。鉄筋４は、個別に被覆されたより線からなることが好ましく、金属より線とそのプラスチック被覆は、どちらもサドル５の中で妨げられてない。サドルの中では、各鉄筋４が、個々の導管１０が画定する湾曲した経路Ｔ(図３)に沿っている。導管１０は、湾曲した管６の内部に収めた成形材料で作られた胴部７に形成されている。

サドル５の外側では、ステー３が床版１に設置した２つの定着部８まで自由に延びている。これらの定着部８は、例えば、特許文献２に記載によるものでもよい。

サドル５の中に並べられた導管１０の各々には、それぞれの被覆より線４が入っている。導管１０の中央部分では、導管１０が一定半径Ｒの湾曲した経路Ｔに沿うことが好ましい。この部分において、導管１０の横断面は、例えば図４に示す形状を有し、導管壁部は、経路Ｔの湾曲内側に支持領域１１を有する。支持領域１１の形状は、半径ｒの円弧である。

図４および５に示すように、導管１０の中央部分における支持領域１１の円弧形状の半径ｒは、鉄筋４の外径の半分に相当する。よって、支持領域１１は、導管１０の壁部と、鉄筋４の周囲との間に比較的広範囲な接触領域を提供するので、構造体にかかった荷重により張力がいつ加わったとしても、鉄筋を所定位置に保つのに適した摩擦力が生じる。支持領域が広がる角度範囲αは、好ましくは少なくとも６０°である。この角度の開きαは、９０°から１２０°の範囲にあることが最適である。

導管１０の壁部の上側部分１２、つまり、導管１０の湾曲外側は、支持領域よりも広く、ステーを設置するときに鉄筋４を邪魔されずに導入できる。導管中央部分を支持領域１１の外側で広げることは、アーチ形状をしていて、鉄筋の外径よりも大きな直径の横断面を上側部分１２に与えることで実現できる。図６に示すように、導管の中央部分における導管の横断面が、鉄筋４の外径よりも少なくとも２mm大きい円形Ｃを入れるのに十分なものであれば、鉄筋４を導管に困難なく挿入できることが分かっている。

よって、鉄筋４は、サドル５に擦りつけることなくその導管に通すことができる。このためには、通す前に、例えばリボン形状をしていて、プラスチック材料からなる可動の詰め物１５を使用することができる。鉄筋４を設置したら、詰め物１５を取り除き、そして鉄筋４を支持領域１１に据える。

導管１０の壁部の上側部分１２におけるアーチ形状は、具体的には、ｒ'>ｒの円形の輪郭をしていて、放射状肩部１３が支持領域１１を上側部分１２に連結していることがある。アーチの丸い形状は、サドル５の成形マトリックス(molded matrix)７で生じる圧縮応力が上下方向に伝わるのに都合がよい。

好ましい実施形態では、導管１０の横断面が、中央部分の両側で、外側へ向かって広がる。図３に見られるこのような広がりは、鉄筋の偏向を案内するのに使用できる。鉄筋の偏向は、ケーブルにかかる荷重が変動する結果起こる。

経路Ｔの湾曲内側では、導管１０の横断面が、好ましくは円形形状であり、導管１０の中央部分における経路Ｔの曲率半径Ｒよりも小さい半径Ｒ'を有する母線に沿って広げることができる。半径Ｒ'が一定であるという事実により、鉄筋４が受ける曲げ応力を限定的なものにすることができる。

導管１０の横断面は、図４に示した形状を相似で変形させた結果として両端で広げてもよい。変形例は、サドル５の外面に沿った半径ｒ'の円形となるように、導管の断面の内側部分を外側へ向けて徐々に拡大させる、というものがある。別の変形例は、導管１０の断面一定の中央部分の両側に、横断面が円形であるトランペット形状の広がりで、最小直径がｒ'に等しいものを設ける、というものである。この方法では、機械加工による案内部品を導管１０の開口部に置くことで広がりを簡単に実現できる。

導管１０の中央部分は、サドル５のマトリックスを構成する、例えば充填モルタルである材料７の中に成形することによって実現できる。この方法では、導管１０の形状をした反転型(negative mold)を湾曲した管６の中に配置する。反転型の位置および横の間隔は、一定間隔で管６の中に置かれた案内部で維持する。次に、管６に高耐久性モルタルのような硬化性材料を充填する。次に、型を機械的に破壊することによって、溶解することによって、または、収縮させることによって型を外すことができる。この型成形によるサドルの実現は工場で行うことができる。建築現場では、このように実現したサドルを塔まで持ち上げ、予め定められた位置に置く。塔が完成したら、ステーの鉄筋４を持ち上げ、サドル５に通し、床版１に定着させる。

上記サドル５の利点の１つは、個々に被覆されたより線からなる鉄筋４の使用と相性がよいことである。このような鉄筋４の断面が図５および６に示されており、参照符号１６がより線の捻られた金属ワイヤを示し、参照符号１７がそれらのワイヤを囲むプラスチック被覆を示している。ワイヤ１６は、通常、亜鉛メッキ鋼であり、一方、被覆１７は高密度ポリエチレン(HDPE)からなる。柔軟な充填材料が金属ワイヤ１６の間の空間と、ワイヤ１６と被覆１７との間の空間を満たしている。

図５および６に示した被覆より線４は、円形の外側部分を有する。導管１０の支持領域１１は、この場合、被覆より線４と同じ半径ｒに設計する。実際には、支持領域１１と、鉄筋４の外側部分との間で半径に若干の差があってもよいが、これは、導管壁部に押し付けられる被覆１７のプラスチック材料の通りが許容できるものであり続ける範囲内のことである。同様に、鉄筋４の外側横断面が正確に円形ではなく、例えば、被覆１７を金属より線の上に押し出し成形した結果できる角が丸い多角形である、ということもありうる。この場合、「鉄筋の外径」は、鉄筋の断面が内接できる最も小さい円の直径と解釈すべきである。「鉄筋の外径」についてのこの定義は、被覆していない金属より線にも当てはまる。好ましいことではないが、後者も本発明の範囲に入り、引張鉄筋と、引張鉄筋の導管の支持領域１１とは、この場合、点接触の代わりに螺旋状の線に沿って接触する。

上述した実施形態は、本発明の例示である。さまざまな修正を、添付の特許請求の範囲に基づく本発明の範囲から外れることなく行うことができる。具体的には、本発明による偏向装置は、ステー以外の構造用ケーブルに使用できる。

３ 構造用ケーブル
４ 引張鉄筋
５ 偏向装置
６ 湾曲管
７ 胴部
８ 定着部
１０ 導管
１１ 支持領域
１７ 被覆

Claims (16)

1. 複数の引張鉄筋４を有する構造用ケーブル３の偏向させるための装置において、導管１０が横断している胴部７を備え、各導管は前記鉄筋の１つを湾曲経路Ｔに沿って案内する壁部を有し、前記導管壁部は、前記経路の湾曲内側に配置された、前記鉄筋を支持するための支持領域１１を有し、前記支持領域は、少なくとも前記導管の中央部分に、かつ、前記湾曲経路を横断する方向に、前記鉄筋の外径の半分に実質的に等しい半径ｒの円弧形状をした横断面を呈し、前記導管の中央部分は、前記支持領域の外側で横断面が広がっている、装置。
2. 前記支持領域１１の横断面の円弧形状は、少なくとも６０°、好ましくは９０°から１２０°の角度範囲αにわたって広がっている、請求項１の装置。
3. 前記導管１０の中央部分は、前記支持領域１１の外側において、アーチ１２の形状をしていて、前記鉄筋４の外径よりも大きい直径の横断面を呈する、請求項１から２までのいずれか一項に記載の装置。
4. 前記導管１０の横断面は、前記鉄筋４の外径よりも少なくとも2ミリメートル大きい直径の円Ｃを入れるのに十分である、請求項1から3までのいずれか一項に記載の装置。
5. 前記導管１０の横断面は、前記導管の中央部分の少なくとも一方の側で外側に向かって広がっている、請求項１から４までのいずれか一項に記載の装置。
6. 前記導管１０の横断面は、前記経路Ｔの湾曲内側で、前記導管の中央部分における前記経路の曲率半径Ｒよりも小さい半径Ｒ'を有する実質的に円形の母線に沿って外側に向かって広がっている、請求項５に記載の装置。
7. 前記構造用ケーブル３を入れる湾曲管６をさらに備え、導管１０が設けられている前記胴部７は、前記湾曲管内に収まっている、請求項１から６までのいずれか一項に記載の装置。
8. 複数の引張鉄筋４を有する少なくとも１つの構造用ケーブル３と、前記ケーブルの末端にある、前記鉄筋用の定着部８と、前記定着部の間にある少なくとも１つのケーブル偏向装置とを備え、前記偏向装置５は導管１０が横断している胴部７を備え、各導管は前記鉄筋の１つを湾曲経路Ｔに沿って案内する壁部を有し、前記導管壁部は、前記鉄筋を支持するための、前記経路の湾曲内側に配置された支持領域１１を有し、前記支持領域は、少なくとも前記導管の中央部分に、かつ、前記湾曲経路を横断する方向に、前記鉄筋の外径の半分に実質的に等しい半径ｒの円弧形状をした横断面を呈し、前記導管の中央部分は前記支持領域の外側で横断面が広がっている、建造物。
9. 前記支持領域１１の横断面の円弧形状は、少なくとも６０°、好ましくは９０°から１２０°の範囲の角度範囲αにわたって広がっている、請求項８に記載の建造物。
10. 前記導管１０の中央部分は、前記支持領域１１の外側において、アーチ１２の形状をしていて、前記鉄筋４の外径よりも大きい直径の横断面を呈する、請求項８および９のいずれか一項に記載の建造物。
11. 前記導管１０の横断面は、前記鉄筋４の外径よりも少なくとも２ミリメートル大きい直径の円Ｃを入れるのに十分である、請求項８から１０までのいずれか一項に記載の建造物。
12. 前記導管１０の横断面は、前記導管の中央部分の少なくとも一方の側で外側に向かって広がっている、請求項８から１１までのいずれか一項に記載の建造物。
13. 前記導管１０の横断面は、前記経路Ｔの湾曲内側で、前記導管の中央部分における前記経路の曲率半径Ｒよりも小さい半径Ｒ'を有する実質的に円形の母線に沿って外側に向かって広がっている、請求項１２に記載の建造物。
14. 前記鉄筋４の各々は、金属より線１６と、前記より線の周囲にあるプラスチック材料からなる被覆１７を有し、前記被覆は前記導管１０の壁部の前記支持領域１１に当てられる、請求項８から１３までのいずれか一項に記載の建造物。
15. 斜張橋という形態をしていて、前記偏向装置５が前記橋の塔２に設置されていて、前記定着部８が前記橋の床版１に設置されている、請求項８から１４までのいずれか一項に記載の建造物。
16. 前記偏向装置が、前記構造用ケーブル３を入れるための湾曲管６をさらに備え、導管１０が設けられた前記胴部７が前記湾曲管内に収められている、請求項８から１５までのいずれか一項に記載の建造物。

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