桁橋
 2つの異なる桁橋。上はプレート桁橋、下はコンクリート桁橋です。 | |
| 祖先 | 梁橋 |
|---|---|
| 関連している | トレッスル橋、トラス橋、ムーンブリッジ |
| 子孫 | 箱桁橋、プレート桁橋 |
| 運ぶ | 歩行者、自動車、トラック、ライトレール、ヘビーレール |
| スパン範囲 | ショート、ミディアム |
| 材料 | 鉄、木材、コンクリート |
| 可動式 | いいえ |
| 設計努力 | 低い |
| 仮設工事が必要 | いいえ |
桁橋は、桁を橋床版の支持手段として用いる橋である。[ 1 ]現代の鋼桁橋で最も一般的な2つのタイプは、プレート桁橋とボックス桁橋である。
橋梁設計においては、「桁」という用語は「梁」と互換的に使用されることが多い。[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ] [ 5 ]しかし、一部の著者は梁橋を桁橋と若干異なる方法で定義している。[ 6 ]
桁はコンクリート製または鋼製です。特に越水や腐食の危険性がある地方の短い橋梁では、コンクリート箱桁が多くの橋梁に使用されています。「桁」という用語は通常、鋼製の梁を指します。梁橋や桁橋では、梁自体が床版の主要な支持要素であり、荷重を基礎に伝達する役割を果たします。材料の種類、形状、重量はすべて、梁が支えられる重量に影響します。断面二次モーメントの特性により、桁の高さは荷重容量に影響を与える最も重要な要因です。スパンが長い、交通量が多い、梁の間隔が広いなどの状況は、いずれも梁の深さに直接的に影響します。トラス橋やアーチ橋では、桁が床版の主要な支持要素であることに変わりはありませんが、荷重はトラスまたはアーチを介して基礎に伝達されます。これらの設計により、梁の深さを実用的以上に深くすることなく、橋の架け替え距離を長くすることができます。しかし、トラスやアーチが加わると、その橋はもはや真の桁橋ではなくなります。
歴史
桁橋は、利用可能な資源に応じて様々な形で数千年にわたって存在してきました。最も古いタイプの橋は、梁橋、アーチ橋、旋回橋であり、現在でも建設されています。これらのタイプの橋は古代から人類によって建設されており、初期の設計は今日私たちが使用しているものよりもはるかに単純なものでした。技術の進歩に伴い、その工法は改良され、より強度が高く、より長い橋を作るために、岩、石、モルタルなどの材料の利用と加工が重視されるようになりました。
古代ローマでは、橋の建設技術として、橋脚となる木の棒を打ち込み、その隙間に様々な建設資材を詰め込むという手法が用いられていました。ローマ人が建設した橋は、当時としては簡素なものでしたが、非常に信頼性が高く強固であり、社会生活において非常に重要な役割を果たしていました。
産業革命が起こると、物理的特性が改善された新しい材料が利用されるようになり、鋼鉄の強度と応用範囲の広さから 錬鉄は鋼鉄に置き換えられました。
デザイン
すべての橋は、下部構造と上部構造という2つの主要な部分で構成されています。上部構造は、支承パッドから上の部分まですべてを指します。上部構造は荷重を支え、橋の中で最も目に見える部分です。下部構造は、上部構造からの荷重を地盤に伝達する基礎です。強固で長持ちする橋を築くには、この2つが連携して機能する必要があります。
上部構造はいくつかの部分で構成されています。
- デッキとは、道路または歩道の路面を指します。道路用途では、通常は鉄筋コンクリートのスラブが用いられますが、スチールグリッドや木製の板が用いられる場合もあります。デッキには、道路の車線、中央分離帯、歩道、欄干、手すり、そして排水設備や照明などの様々な設備が含まれます。
- 支持構造は、デッキを支える鋼鉄またはコンクリート製のシステムで構成されます。これには、桁自体、ダイヤフラムまたは横ブレース、そして（該当する場合）トラスまたはアーチシステムが含まれます。桁橋の場合、支持構造は桁とブレースシステムのみで構成されます。桁は主要な荷重支持部であり、ブレースシステムは桁が一体となって機能することを可能にし、梁の転倒を防ぎます。
- 支承パッドの役割は、上部構造が下部構造からある程度独立して動くようにすることです。あらゆる材料は温度によって自然に膨張・収縮します。橋梁が完全に固定されていた場合、構造物に不必要な応力が生じ、破損や損傷につながる可能性があります。上部構造を片側で固定し、スパンのもう一方の端を長手方向に自由に移動できるようにすることで、熱応力が軽減され、橋梁の寿命が延びます。
下部構造も複数の部分で構成されています。
- 橋台は、橋脚を堅固な地盤上の道路や歩道に橋梁構造を伝達する基礎です。橋脚は中間支持材です。
- キャップは、支承パッドを支える部品です。支持構造の種類によっては、キャップの有無が異なります。壁式橋脚とスタブ橋台にはキャップは必要ありませんが、多柱式橋脚、ハンマーヘッド式橋脚、またはパイルベント式橋脚にはキャップが必要です。
- ステムまたはスタブは基礎の本体であり、上部構造からの荷重をキャップを介してフッターに伝達します。
- フッターは、荷重を地盤に伝達する構造物です。主に2種類のシステムがあります。スプレッドフッターは、岩盤上に設置された単純なコンクリートスラブです。パイリングキャップは、鋼管杭を使用して地下深くの健全な岩盤まで到達する構造です。また、ケーソンまたは鉄筋コンクリート製の「柱」をステムの下に設置するシステムもあります。
桁の種類
- 圧延鋼桁は、鋼板の円筒形を複数の金型に通して圧延し、所望の形状に成形することで製造される桁です。これにより、長さ100フィート（約30メートル）までの標準化されたI形鋼やワイドフランジ梁[ 7 ]の形状が製造されます。
- プレートガーダーは、板を溶接して所定の形状に製作される桁です。製作者は、所定の厚さの大型鋼板を受け取り、その板からフランジとウェブを所定の長さと形状に切断します。プレートガーダーは、圧延鋼桁よりも高さを高くすることができ、標準化された形状に限定されません。荷重条件に合わせて桁をカスタマイズできるため、橋梁設計の効率化が図れます。プレートガーダーは、10メートルから100メートル以上（33フィートから330フィート以上）のスパンに使用できます。桁の強度を高めるために、圧縮フランジとウェブの間に補強材が溶接されることもあります。
- 箱桁または「タブ桁」は、その名の通り箱型です。2枚の垂直ウェブ、各ウェブの上部にある短い上フランジ、そしてウェブ同士を連結する幅広の下フランジで構成されています。箱桁はねじれに対する耐性が特に高く、高価ではありますが、標準的な桁ではねじれや転倒の影響を受ける可能性がある場合に使用されます。
参照
参考文献
- ^ 「ガーダー橋」（PDF）アルゼンチン：国立工業技術研究所（INTI）。2013年9月8日時点のオリジナル（PDF）からアーカイブ。 2012年10月26日閲覧。
- ^ 設計技術。 「ビーム橋」。
- ^ Nova . 「Bridge the Gap」、セクション 「Beam Bridge」。
- ^ ロバート・ラム、マイケル・モリッシー 「橋の仕組み」
- ^オハイオ州運輸局 「橋梁用語の定義」 2015年1月25日アーカイブ、 Wayback Machine
- ^ レオナルド・フェルナンデス・トロヤーノ. 「橋梁工学：グローバルな視点」 . 2003年.
- ^ 「アメリカンワイドフランジビーム - Wビーム」www.engineeringtoolbox.com。
外部リンク
