斜張橋


Excelを用いた科学技術計算が第2版になりました　30年10月！

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斜張橋はコンピューターによる構造解析なしには設計、架設工事が不可能な構造物です。
斜めにケーブルを張ることによる力学的非線型性のため、手計算は不可能です。
吊橋はハンガーが垂直のため、手計算でも構造計算が可能です。
長大吊橋（ゴールデンゲート）は１９世紀に完成しています。
コンピューターの進歩とともに、斜張橋は吊橋の次に長い橋として、日本、世界各地に建設されています

架設中の美原大橋(北海道)






斜張橋のケーブル張力について


吊橋は重量により、そのケーブルの張力値は決まってしまいます。
斜張橋はケーブル張力を任意に設定することができます。ケーブルを緩く張っても、強く張ってもよいので
す。
決定したケーブル張力は桁の断面力、応力に影響します、架設方法にも影響します。
より良いケーブル張力を設定するのが、設計者の腕の見せ所です。
桁に発生する曲げモーメントを平準化すれば、桁の応力が小さくなります。
テント張りと同じです。テントのロープ張力が緩いと、テントが倒れたり、風で飛んだりします。
ロープ張力が強いと、杭が抜けたり、テントが破けたりしますね。


斜張橋の架設工法について


一般的な工法は、張出し架設工法です。まず最初、主塔を設立します。もちろん、下から上へ積み上げま
す。
次に、主塔から桁を左右に張出し、最下段のケーブルを設置、結合します。
左右バランス良く、桁を張出し、両端のケーブルを設置、結合していきます。
２主塔の斜張橋の場合、左右の主塔と桁、ケーブルを同時並行に架設していき、最後に中央で閉合しま
す。


斜張橋の架設精度管理について


巨大構造物である斜張橋を設計形状にどうりに架設するのは難しく、機械を組立てる様にはいきません。
架設途中で、計測（ケーブル張力、桁の高さ、主塔の傾き）を行い、その架設途中の解析結果と比較しま
す。
計測は温度の影響を排除するため、夜間行われます。熱により、構造物は伸び縮みしますね。
問題が起こりそうな誤差が発見された場合、ケーブル張力を調整し、改善します。
現場から迅速な対応が要求されるため、工事現場に精度管理システムを塔載したコンピューターを持ち込
みます。巨大な物理実験をやっているような気がします。


誤差の原因について


斜張橋の架設誤差の主な原因は次の２つです。

１ 制作誤差
桁、塔、ケーブルは制作工場でブロックごとに制作される。設計寸法と実物寸法の差が誤差の要因となる

２ 解析モデルの誤差
設計値は構造解析により決定される。この解析モデルを実構造物の差が誤差の原因となる。
設計計算では解析モデルをより安全側に設定されている傾向がある。


橋名 場所
天保山大橋 大阪府 大阪市
花畔大橋 北海道 石狩町
東神戸大橋 兵庫県 神戸市
府中湖橋 香川県
サンブリッジ 和歌山県
カルナリー橋 ネパール
名港中央大橋 愛知県 名古屋市
名港西大橋 愛知県 海部郡
ＭＵＳＥＵＭ ＢＲＩＤＧＥ 滋賀県 信楽町
美原大橋 北海道 江別市


COSCOAについて

斜張橋を設計とおりの完成形状に仕上げるため、架設途中の形状、断面力を把握し、管理、調整する必要があります。
ＣＯＳＣＯＡ（Control System of Construction Accuracy for cable stayed bridge)はこの斜張橋架設を管理、制御するシステムです。

工事現場にコンピュータを持ち込み、解析、分析をおこないます。

ＣＯＳＣＯＡの機能は

（１） 架設途中の計測値と構造解析値（現場荷重、温度を反映）の誤差比較

（２） 誤差の原因の推定

（３） 推定された誤差による将来の形状、断面力の予測

（４） ケーブル長さ調整による誤差の最小化

桁の高さ、塔頂位置、ケーブル張力を計測し、現場のクレーンの位置、温度を考慮した解析値と比較します。
ケーブル張力はケーブルを振動させ、その振動数から算出します。
ケーブル長さとケーブル張力とその振動数の関係式がありましたね。

巨大な物理実験を行っているような気がします。
 

　

(有)ゴッドフット企画