| 祖先 | シンプルな吊り橋 |
|---|---|
| 関連している | 下スパン吊橋。斜張橋も参照。 |
| 子孫 | 自動錨式吊橋 |
| 運ぶ | 歩行者、自転車、家畜、自動車、トラック、鉄道車両 |
| スパン範囲 | 中~長 |
| 材料 | スチールロープ、多重鋼線撚りケーブル、または鍛造または鋳造チェーンリンク |
| 可動式 | いいえ |
| 設計努力 | 中くらい |
| 仮設工事が必要 | いいえ |

吊橋は、橋脚が垂直の吊り具の上の吊りケーブルの下に吊り下げられているタイプの橋です。 [ 5 ]このタイプの橋の最初の近代的な例は19世紀初頭に建設されました。[ 6 ] [ 7 ]垂直の吊り具のない単純な吊り橋は、世界中の多くの山岳地帯で長い歴史を持っています。
この記事で取り上げる吊橋(一般的に吊橋と呼ばれる橋の種類)以外にも、様々な種類の吊橋があります。ここで取り上げる吊橋は、塔間にケーブルが吊り下げられ、垂直の吊りケーブルが橋脚の活荷重と静止荷重を伝達します。この吊りケーブルの上を車両が横断します。この構造により、橋脚を水平にしたり、上方に弧を描いて余裕を持たせたりすることが可能になります。他の吊橋と同様に、このタイプの吊橋は支保工を使用せずに建設されることが多いです。
橋にかかる荷重はすべてこれらのメインケーブルの張力に変換されるため、吊りケーブルは橋の両端に固定する必要があります。メインケーブルは支柱を越えてデッキレベルのサポートまで伸び、さらに地中のアンカーとの接続部まで伸びています。車道は、ハンガーと呼ばれる垂直の吊りケーブルまたはロッドによって支えられています。場合によっては、塔が崖や峡谷の端に位置し、道路が直接メインスパンまで続いていることがあります。そうでない場合、橋は通常、いずれかの柱と道路の間を走る 2 つの小さなスパンで構成され、吊りケーブルまたは独自のトラス構造によって支えられている場合があります。トラス構造がスパンを支える場合、外側のメインケーブルの弧はごくわずかです。
最も初期の吊り橋は、峡谷に渡されたロープで、デッキはロープと同じ高さにあったり、ロープが懸垂線状になるようにロープの下に吊り下げられていたりした。


チベットのシッダで橋の建設者でもあったタントン・ギャルポは、彼が考案したシンプルな吊り橋に鉄の鎖を使い始めた。1433年、ギャルポはブータン東部に8つの橋を架けた。ギャルポが設計した鎖橋で最後に残ったのは、ドゥクスムにある、トラシ・ヤンツェに向かう途中のタントン・ギャルポ橋であるが、2004年に流失した。[ 11 ]ギャルポの鉄鎖橋には、今日のすべての吊り橋で標準となっている吊り床版橋は含まれていなかった。その代わり、ギャルポの橋の欄干と歩行層の両方にワイヤーが使われていた。スクリードを支える応力点は鉄の鎖で補強されていた。鉄の鎖が使われる前は、ギャルポは柳やヤクの皮を編んだロープを使っていたと考えられている。[ 12 ]しっかりと縛られた布も使用していた可能性があります。
インカ帝国はロープ橋を使用しており、その記録は1615年頃に遡ります。しかし、いつ初めて作られたのかは不明です。ケシュアチャカは現存する最後のインカ帝国時代のロープ橋と考えられており、毎年再建されています。

西洋世界における最初の鉄鎖吊橋は、ペンシルベニア州ウェストモアランド郡のジェイコブス・クリーク橋(1801年)で、発明家ジェームズ・フィンリーによって設計されました。[ 13 ]フィンリーの橋は、トラスで吊り下げられた吊り橋床を含む、現代の吊り橋に必要なすべての要素を初めて取り入れたものでした。フィンリーは1808年にこの設計の特許を取得し、1810年にフィラデルフィアの雑誌『ポート・フォリオ』に発表しました。 [ 14 ]
初期のイギリスの鎖橋には、ドライバラ・アビー橋(1817年)や137メートルのユニオン橋(1820年)などがあり、その後急速にスパンが長くなり、メナイ橋(1826年)は「最初の重要な近代的吊橋」となった。[ 15 ]ドイツ語圏で最初の鎖橋は、ニュルンベルクの鎖橋であった。200フィートのスパンを持つサーガール鉄吊橋(ベオーズ橋とも呼ばれる)は、1828年から1830年にかけてインドのサーガール近郊で、造幣局長兼分析官のダンカン・プレスグレイブによって建設された。[ 16 ]クリフトン吊橋(1831年設計、1864年完成、中央スパン214メートル)は、サーガール橋に似ている。放物線弧鎖橋としては最長の橋の一つである。現在のマーロウ吊橋はウィリアム・ティアニー・クラークの設計で、1829年から1832年にかけて、下流にあった1828年に崩壊した木製の橋の代わりとして建設された。潮汐の影響を受けないテムズ川にかかる唯一の吊橋である。ブダペストのドナウ川に架かるセーチェーニ鎖橋(1840年設計、1849年開通)もウィリアム・クラークの設計で、マーロウ橋の大型版である。[ 17 ] 一つのバリエーションとして、スタッフォードシャー州バートン・オン・トレントのソーンウィル・アンド・ウォーラムズ・フェリー橋(1889年)があり、通常のように鎖が橋台に取り付けられておらず、圧縮された状態にある主桁に取り付けられている。ここでは、鎖は幅8インチ(203 mm)、厚さ1インチ半(38 mm)の平らな錬鉄板で作られ、リベット留めされている。[ 18 ]

最初のワイヤーケーブル吊橋は、スクーカル滝のスパイダー橋(1816年)でした。ジェームズ・フィンリーがスクーカル滝に架けたチェーン橋(1808年)が崩落した後、簡素で仮設の歩道橋として建設されました。この歩道橋のスパンは124メートルでしたが、デッキ幅はわずか0.45メートルでした。

ワイヤーケーブル吊橋の開発は、1822年にマルク・セガンとその兄弟によって建設されたアノネーの仮設の簡易吊橋にまで遡ります。そのスパンはわずか18メートルでした。 [ 19 ]最初の恒久的なワイヤーケーブル吊橋は、1823年にジュネーブでギヨーム・アンリ・デュフールが建設したサン・アントワーヌ橋で、2つの40メートルスパンがありました。[ 19 ]現代的な方法で空中でケーブルを組み立てた最初の吊橋は、1834年にジョセフ・シャレーがフリブールで建設したグランド・ポン・サスペンデュでした。 [ 19 ]
アメリカ合衆国で最初の主要なワイヤーケーブル吊橋は、ペンシルベニア州フィラデルフィアのフェアマウントにあるワイヤー橋でした。チャールズ・エレット・ジュニアによって設計され、1842年に完成したこの橋は、支間109メートルでした。エレットが設計したナイアガラフォールズ吊橋(1847~1848年)は完成前に放棄されました。この橋は、ジョン・A・ローブリングが設計した二階建て鉄道・客車橋(1855年)の足場として使用されました。
オットー・ベイト橋(1938-1939年)は、アメリカ国外で平行ワイヤーケーブルで建設された最初の近代的な吊り橋でした。[ 20 ]
2つの塔/柱、2本の吊りケーブル、4つの吊りケーブルアンカー、複数の吊りケーブル、橋脚。[ 21 ]

吊橋の主ケーブルは、自重のみで吊り下げられている場合、懸垂線を形成します。一方、デッキを支える場合、ケーブルの重量がデッキの重量に比べて小さいと仮定すると、ケーブルは放物線を形成します。ケーブルの勾配が直線距離(デッキ)とともに一定に増加することで、この形状が分かります。この勾配の増加は、デッキとの各接続部で正味の上向きの支持力を生み出します。実際のデッキに課される制約が比較的単純であることと相まって、吊橋は、デッキが圧縮されている 斜張橋よりも設計と解析がはるかに容易になります。
斜張橋と吊橋は似ているように見えるかもしれませんが、原理と構造はまったく異なります。
吊橋では、太い主ケーブル(通常2本)が塔の間に吊り下げられ、両端が地面に固定されています。塔内のベアリング上を自由に動く主ケーブルは、橋床の荷重を支えます。橋床が設置される前は、ケーブルは自重によって張力を受けています。主ケーブルに沿って、より細いケーブルまたはロッドが橋床に接続され、橋床は部分的に持ち上げられます。この操作により、橋を渡る交通の活荷重と同様に、ケーブルの張力が増加します。主ケーブルの張力は、アンカレッジで地面に伝達され、塔の 下方への圧縮によっても伝達されます。
斜張橋では、主塔が橋の荷重を地盤に伝達する主要な支持構造物です。塔付近の橋床は片持ち梁構造で支持されることが多く、塔から離れた部分は、塔に直接架けられたケーブルで支えられます。設計上、斜張橋の静的水平力はすべて均衡しており、支持塔は傾いたり滑ったりすることなく、活荷重による水平力のみに抵抗します。

アンダースパン吊橋(デッキ下斜張橋とも呼ばれる)[ 22 ]では、主ケーブルは完全に橋床版の下に垂れ下がっているが、従来のタイプと同様に地面に固定されている。この種類の橋は、ケーブルの下に吊り下げられている場合よりも橋床版の安定性が本質的に劣るため、ほとんど建設されていない。例としては、ギヨーム・アンリ・デュフォーが1834年に設計したポン・デ・ベルグ[ 19 ]、ジェームズ・スミスのミックルウッド橋[ 23 ] 、ロバート・スティーブンソンがエディンバラ近郊のアーモンド川に架ける橋の提案[ 23 ]などがある。
ローブリングのデラウェア水道橋(1847年着工)は、ケーブルで支えられた3つのセクションで構成されています。木造構造のためケーブルは実質的に見えず、一見しただけでは吊り橋であることすら分かりません。

古い橋の主な吊りケーブルは、チェーンや連結バーで作られることが多かったが、現代の橋のケーブルは、複数のワイヤーロープで作られている。これにより、強度が増すだけでなく、信頼性(工学用語では冗長性と呼ばれることが多い)も向上する。何百本も使われているワイヤーロープのうち、数本の欠陥のあるロープが破損しても、破損の脅威はほとんどないのに対し、リンクやアイバーが 1 本壊れると、橋全体が破損する可能性があるからだ(オハイオ川にかかるシルバー橋が崩落したのは、アイバー 1 本の破損が原因だったことが判明している)。もう 1 つの理由は、スパンが長くなると、技術者が大きなチェーンを所定の位置に持ち上げることができなくなるのに対し、ワイヤー ロープであれば、仮設の通路から空中で 1 本ずつ組み立てることができるためである。
流し込みソケットは、高強度で恒久的なケーブル端末を形成するために使用されます。これは、橋脚支柱に設置された吊り下げワイヤーロープを、想定される張力方向と一直線に向いた円錐状の空洞の狭い端に挿入することで作成されます。個々のワイヤーは円錐またはカペル内で広げられ、円錐は溶融した鉛・アンチモン・スズ(Pb80Sb15Sn5)はんだで満たされます。[ 24 ]
ほとんどの吊橋は路盤を支えるためにオープントラス構造になっているが、これは特にタコマナローズ橋(1940年)の橋梁崩落事故でプレートガーダーの使用による悪影響が明らかになったためである。1960年代には橋梁の空気力学の発達により、プレート構造を浅い箱形桁として再導入することが可能となり、これは1961年から1966年に建設されたセヴァーン橋で初めて見られた。宜昌橋の写真では、吊橋の非常に鋭い入口縁と傾斜したアンダーガーダーが見られる。これにより、このタイプの構造を、元のタコマナローズ橋を破壊したような渦放出とそれに伴う空力弾性効果の危険なしに使用することができる。
あらゆる橋には、固定荷重、活荷重、動荷重という3種類の力が作用します。固定荷重は橋自体の重量を指します。他の構造物と同様に、橋は橋を構成する材料に作用する重力によって崩壊する傾向があります。活荷重は、橋を渡る交通に加え、気温の変化、降水量、風などの通常の環境要因を指します。動荷重は、突風や地震など、通常の気象条件を超える環境要因を指します。橋を建設する際には、これら3つの要因すべてを考慮する必要があります。
大規模に用いられる吊り橋の原理は、道路橋や鉄道橋ほど劇的ではない場面にも見られる。軽量ケーブル吊り橋は、自転車橋や歩道橋においては、強固な桁支持よりも安価で、より優雅に見えるかもしれない。その一例としては、オランダのネシオ橋や、ペンシルベニア州デラウェア川に架かるローブリング設計の1904年建設のリーゲルスビル吊り歩道橋が挙げられる。 [ 25 ]最長の歩行者用吊り橋は、ポルトガルのアロウカジオパークにあるパイヴァ川に架かる橋で、2021年4月に開通した。全長516メートルのこの橋は、川面から175メートルの高さに架かっている。[ 26 ]
このような橋が2つの建物の間の隙間に架かる場合、建物がケーブルを固定できるため、塔を建設する必要はありません。また、管状橋と多くの共通点を持つ構造物固有の剛性によって、ケーブルの吊り下げ効果を高めることもできます。




典型的な吊橋は、一般的に以下の手順で建設されます。長さや規模に応じて、建設期間は1年半(タコマナローズ橋の建設期間はわずか19ヶ月)から10年(明石海峡大橋など)まで様々です。
吊橋は通常、主径間の長さでランク付けされます。以下は、主径間が最も長い10の橋、続いて主径間の長さと開通年です。
| 橋 | 国 | 長さ | 年 |
|---|---|---|---|
| チャナッカレ1915橋 | 2023メートル(6637フィート) | 2022 | |
| 明石海峡大橋 | 1991メートル(6532フィート) | 1998 | |
| 楊子港橋 | 1700メートル(5577フィート) | 2019 | |
| 西后門橋 | 1650メートル(5413フィート) | 2009 | |
| グレートベルト橋 | 1624メートル(5328フィート) | 1998 | |
| オスマン・ガーズィ橋 | 1550メートル(5085フィート) | 2016 | |
| 李舜臣橋 | 1545メートル(5069フィート) | 2012 | |
| 潤陽橋 | 1490メートル(4888フィート) | 2005 | |
| 南京長江第四橋 | 1418メートル(4652フィート) | 2012 | |
| ハンバー橋 | 1410メートル(4626フィート) | 1981 | |
| ヤウズ・スルタン・セリム橋 | 1408メートル(4619フィート) | 2016 |

(年代順)

ブロートン吊橋(イングランド)は、1826年に建設された鉄鎖橋です。ヨーロッパで最初の吊橋の一つでしたが、1831年に兵士たちが足並みを揃えて行進したことで生じた機械的共振により崩壊しました。この事故を受けて、イギリス陸軍は兵士が橋を渡る際には「足並みを揃える」よう命令を出しました。
シルバー橋(アメリカ合衆国)は、1928年に建設されたアイバーチェーン式の高速道路橋で、1967年後半に崩落し、46人が死亡しました。この橋は冗長性が低い設計で、点検が困難でした。この崩落事故をきっかけに、古い橋の定期的な点検と維持管理を義務付ける法律が制定されました。崩落後、同様の設計の橋が直ちに閉鎖され、最終的に解体されました。その後、同様の設計でより高い安全余裕度を持つ2番目の橋が建設され、1991年まで供用されていました。
1940年に建設されたタコマ・ナローズ橋(アメリカ合衆国)は、プレートガーダー・デッキ構造のため、持続的かつ中程度の強風時に構造振動を起こしやすく、風によって空力弾性フラッターと呼ばれる現象が発生し、完成からわずか数か月で崩落に至りました。崩落の様子はフィルムに記録されています。この崩落による死者は出ませんでしたが、数名のドライバーが車から歩いて脱出し、スパンが落下する前にアンカーエリアにたどり着きました。
ヤーマス吊橋(イギリス)は 1829 年に建設され、1845 年に崩壊し、79 人が死亡しました。
1943年に完成したピース川吊橋(カナダ)は、1957年10月に吊橋の北側の支柱の土留めが破損し、崩壊した。その後、橋全体が崩壊した。
インドネシア、ボルネオ島東カリマンタン州クタイ・カルタネガラ県にあるマハカム川に架かるクタイ・カルタネガラ橋(インドネシア)は1995年に建設され、2001年に完成し、2011年に崩落した。橋の上にあった車両数十台がマハカム川に転落した。この事故で24人が死亡、数十人が負傷してアジ・ムハンマド・パリケシット地域病院で治療を受けた。一方、12人が行方不明、31人が重傷、8人が軽傷を負ったと報告されている。研究結果によると、崩落は主に垂直吊りクランプの施工不良が原因であることが示されています。また、メンテナンス不足、ケーブルハンガー建設資材の疲労、材料の品質、車両容量を超える橋の荷重も、橋の崩落に影響を与える可能性があることがわかっています。 2013 年にクタイ カルタネガラ橋が同じ場所に再建され、2015 年に直通アーチ橋の設計で完成しました。
2022年10月30日、インド・グジャラート州モルビ市のマチュ川にかかる歩行者用吊り橋「ジュルト・プル」が崩落し、少なくとも141人が死亡した。