鈴木 雅久

ケーブルクレーン鉄塔の耐荷力に関する研究

岩崎英治，長井正嗣


本研究では，橋梁架設工法の一つである，ケーブル式架設工法に用いられているケーブルクレーン鉄塔について検討を行う．仮設構造物の鉄塔形式には，風や地震などの荷重に抵抗するとともに変位を小さくおさえることができる斜材(ケーブル部材)を用いたトラス形式が採用されている．しかし，鉄塔に使用される斜材は実際にはプレストレスの導入は困難であり，実際の鉄塔では，サグの発生が確認できることから斜材としての効果は薄いものと考えられる．そのため，斜材を用いないラーメン形式の応力が許容範囲内にあるならば，仮設構造物である斜材を省略することで，コストを削減できる．また，水平材を厳密トラスとして扱う場合，節点数・部材数ともに多くなり，設計計算が煩雑になる．そこで，左右の柱材を連結する水平材について忠実にモデル化を行った場合と，剛性が等価な梁部材でモデル化を行った場合について，断面力と変位の比較により検討を行う．

本研究では，ケーブルクレーン鉄塔について荷重状態，斜材の有無，支承部をピン支持で表現した場合と固定支持で表現した場合の２種類のモデル化，水平材の忠実なモデル化と等価梁によるモデル化を行い，その力学的挙動の違いを比較し，合理的なモデル化の方法についての検討を行う．検討の際には鉄塔の設計において準拠しなければならないに基準をもとに荷重条件を設計基準より4種類(常時・作業時・地震時・休止時)にわけ，応力照査を各部材でおこない，合理的なモデル化について比較を行う．

解析結果より次のことが確認できた。

・支承部のモデル化の検討では，支承部付近で断面力に相違があり，塔頂付近では差が小さくなり，塔頂変位は1割の差があることが分かった．

・水平材のモデル化の検討ではモデル化の違いによる断面力・変位の差は小さく，トラスモデルを等価梁モデルに置きかえることができることが分かった．

・塑性状態において，塑性前では各モデルの結果はほぼ一致し，斜材の違いによる影響は少ないことが確認できた．塑性後では塔頂変位は急増し，斜材無しの場合は剛性が急激に低下する．斜材有りの場合は剛性低下が緩和され，水平変位を抑えることが分かった．