橋は日常生活の一部であり、当然のものとして扱われることが多いものです。 車でも、徒歩でも、電車でも、橋があれば、水域、谷、道路など、地形や人工的な障害物を越えることができます。 同様に重要なことは、ケーブルやパイプラインなどの重要なユーティリティ ラインが、これらの障壁を横断できるようにすることです。 その間に、一歩下がって、それぞれの注目すべき例を賞賛してみましょう。
#1 – ビーム橋
ビーム橋は一般に最も単純な橋の形式と考えられています。 どのように単純なのか？ 原始人が小川に丸太を敷いて渡ったとき、彼らは最も古い梁橋を建設していました。
これらの基本的な橋は、通常、比較的短い距離を渡ります。 梁橋（桁橋ともいう）を架けるのに必要なのは、剛性の高い水平構造物（梁）と、それを支える2本の支柱（両端に1本ずつ）だけです。
最も単純な梁橋は、狭い小川や流れに丸太や木の板、石の板を敷き詰めたものでしょう。 より複雑なものは、通常、鋼やコンクリート、またはその2つの組み合わせで作られています。 コンクリート要素は、補強、プレストレス、またはポストテンションされています。
典型的な梁橋の構造
重量を支えるのに、鯛の橋は圧縮と引張両方の応力に耐えています
この仕組みを理解するために、この単純なモデルを考えるかガレージで試してみてください。 板を2つのレンガの上に置くことを想像してください。 これは単純な梁橋です。 もし、板の真ん中に重石を置くと、板は曲がります。 上側は圧縮の力で曲がり、下側は引っ張りの力で曲がります。 そこに十分な重さが加わると、やがて「橋」は壊れてしまう。
この例で、エンジニアが橋を設計するときに考慮すべき要素を理解することができます。
梁橋は、他のタイプの橋と異なり、支柱がないため、比較的短い距離（通常は250フィート未満）を渡るために一般に使用されます。 他の橋と違って支柱がないので、比較的短い距離（通常250フィート以下）を渡るのに使われます。支柱は橋脚だけです。 橋脚が離れているほど、梁橋は弱くなります。 このことは、梁橋がより長い距離を渡るのに使えないということではなく、単に連続したスパンを作るために一連の梁橋を結合しなければならないことを意味します。 4車線分の交通量
長く複雑なビーム橋は、多数のビームを横に並べ、その上にデッキを設けて作られています。 主な梁はI形梁（H形梁ともいう）、トラス、箱桁などがあります。
梁橋は、歩行者、自動車、トラック、鉄道などを限られた距離で運ぶために使われます。 モノレールや高架鉄道によく使われます。
ヒント: 多くの梁橋は歴史的な構造物であり、その上をどのようにユーティリティを運ぶかについては制限があります。
#2 – トラス橋
Francis Scott Key Bridge – Baltimore, Maryland
- Carries.Transfer.Bridge（トラス橋）
（英語）
#2 – トラス橋（英語）
（英語）
（英語）
- Crosses: パタプスコ川
- 所在地。 メリーランド州ボルチモア
- 建設。 鋼鉄アーチ型連続トラス橋
- 長さ: 8,636 フィート
- 高さ: 185 フィート
- 完成したもの。 1977
トラス橋は、三角形の単位を形成する接続された要素の構造である顕著なトラスを備えています。 トラスが使われるのは、橋の一点にかかる荷重をより広い範囲に伝えることができる、非常に剛性の高い構造だからである。
典型的なトラス橋の構造
トラス橋は近代橋梁の歴史の中で非常に早く登場しました。 材料を効率よく使うので、比較的経済的です。
トラス橋は、1800年代前半にはほとんどが木造で、その世紀の中頃には徐々に鉄骨造に移行していきました。 1880年代には鉄が標準になった。 1930 年代まで鉄骨トラス橋を建設し続けた州もありましたが、すぐに放棄し、代わりにコンクリートの桁と梁の橋を建設することを選択した州もありました。
歴史を通じて、エンジニアは特定の問題を解決するためのより良い方法を見つけるために、トラス橋のさまざまな形式で実験しています。 トラス橋は、デッキや路盤の上（デッキトラス）、真ん中（スルートラス）、またはトラスの下部にあることができます。 トラスの側面が路盤の上に拡張するが、接続されていない場合は、ポニートラスまたはハーフスルートラスと呼ばれます。
トラス橋は、歩行者、自動車、トラック、ライトレール、および重い鉄道が交差している。 通常、道路よりも河川に架かる橋として使われることが多い。 トラス橋は、歴史的に上下水道をパイプで運ぶために使われてきました。 その後、電気やケーブルの配線が追加された。
注意: トラス橋の下の老朽化したユーティリティ インフラを更新するときは、橋の下のメンテナンス用に特別に設計された安全な機器を使用することが重要です。 これらの例をチェックしてください。
#3 – カンチレバー橋
Ed Koch クイーンズボロ橋 – ニューヨーク市
- 運んでいます。 上段4車線、下段6車線の計10車線と歩行者用&自転車用
- 横断する。 イースト・リバー
- 所在地。 ニューヨーク市（マンハッタン〜クイーンズ）
- 建設。 二階建て片持ち橋
- 長さ: 3,724 フィート
- 高さ: 130 フィート
- 完成した。 1909
この種の橋は、片持ち梁という、片方だけを支えて空間に水平に突き出した構造を使って作られています。 小さな歩道橋では、カンチレバーは単純な梁であることもあります。 道路や鉄道の交通を扱う大規模な片持ち梁橋では、構造用鋼でできたトラスやプレストレスコンクリートでできた箱桁が使用されます。
鋼トラス片持ち梁橋は、1500 フィート以上の距離をまたぐことができ、高速道路、深い水路、または人口密集地などの難しい交差点で、ほとんどまたはまったく地上支援を使用せずに簡単に建設できるので、1800 年代の主要工学のブレークスルーでした。
片持梁橋は、下に支柱、上に支柱やケーブルがなくても建設することができる。 このように構造が単純であることが大きな利点である。 また、剛性が高いので、鉄道など比較的大きな荷重を載せることができ、よく利用されています。 光ファイバー ネットワーク、ガス、水道、広範な雨水、廃水、政府の安全な通信回線など、さまざまなユーティリティの設置を 1 つのプロジェクトで調整した大規模プロジェクトの例をご覧ください。
#4 – アーチ橋
Stone Arch Bridge – Minneapolis, Minnesota
- Carries: 歩行者と自転車
- 渡る。 ミシシッピ川
- 所在地。 ミネソタ州ミネアポリス
- 構造：21の石造アーチスパンと1つの鋼製デッキトラススパン
- 長さ：2100フィート
- 幅：28フィート
- 完成したこと。 1883
アーチ橋は、橋の最も一般的な種類の一つです。 3,000年以上前から使われるようになり、産業革命まで普及した。 当時は、鉄やコンクリートなどの先進的な材料が発明され、技術者が他の近代的な橋の設計を開発するのに役立った。
アーチ橋は、両端に橋台があり、曲線または尖ったアーチの形をしている。 アーチ橋の工学は、橋の重量とその荷重を部分的に橋の両側の橋台によって押し戻される水平方向の推力に伝達することに基づいている。 より長い橋は、一連のアーチ橋から作ることができますが、より経済的なオプションは、今日、一般的に使用されます。
単純アーチ橋の構造
知っていましたか？ その名の通りの橋に強度を与えているのは、アーチそのものなのです。
信じられないかもしれませんが、石や木のアーチ橋は、ローマ帝国時代にとても人気がありました。 ローマ帝国の技術者たちは、ヨーロッパ、アジア、北アフリカに1,000以上の石造アーチ橋を架けました。 その多くは現在でも残っており、その強度と耐久性を証明しています。 このような橋のような構造物は、実用的な機能を持つ最初のものの一つであった。 数世紀後、中世の建築家は初期の設計を改良し、より狭い橋脚、より薄いアーチ柱、尖ったアーチ、より長いアーチスパンを持つアーチ橋を創造した。 ルネサンス期の建築家は、構造的に最も健全な橋を建設しただけでなく、最も美しい橋を創造した。 ベネチアのリアルト橋はその一つである。 この 150 年の間に、鉄、鋼、およびコンクリートで、より大規模で野心的なアーチ橋が建設されました。
アーチ橋の強度と耐久性は、歩行者、車両、ライトレール、重レール、および前述のように水をあちこちに運ぶためだけに作られたものを運ぶために使用することを可能にしています。 現代の公共事業を支えるという点では、アーチ橋は有効でないことが多い。 必要なインフラをアーチの中で支えることは不可能ですし、橋の側面に沿って配置すると、見苦しく、風雨にさらされることになります。
実際、ほとんどの州では、ユーティリティを橋からどのように吊り下げるべきかというガイダンスを提供しており、ワシントン州のこの例を除いて、アーチ橋でそうする方法についてアドバイスを提供しているものを見つけるのは困難です。
#5 – 吊り橋
Golden Gate Bridge – San Francisco, California
- Carries: 6車線の交通機関、歩行者、自転車
- 接続しています。 サンフランシスコとカリフォルニア州マリン郡
- 建設。 吊り橋、トラスアーチ、トラス土手道
- 長さ：8,981フィート
- 高さ：746フィート
- 完成したもの。 1933
このタイプの橋は、タワー間のサスペンションケーブルとデッキを保持するタワーから吊り下げられたサスペンダーケーブルを持っています。 吊りケーブルは橋の両端に固定され、荷重の大部分を担います。
吊橋の構造
今日の複雑な吊橋は、15世紀にさかのぼる単純版から発展しました。 当時は、耐荷重ケーブルはあっても塔はありませんでした。 最も基本的な吊り橋は、ロープ、ネット、その他の織物橋などである。 吊り橋は、他の橋ではできないような広い隙間を通ることができるため、長い年月をかけて普及が進みました。 さらに、他のほとんどの橋よりも使用する材料が少ないので、建設費が安く済みます。
吊り橋は、事実上他のどのタイプの橋よりも耐震性に優れています。 さらに、幅の広い車や追加の交通レーンに対応するための更新も簡単です。
マイナス面としては、強風に耐えるために構造が硬くなりがちで、列車の重量に耐えられないものが多いことです。
#6 – Tied-arch bridge
Fremont Bridge – Portland, Oregon
- Carries.Fremont橋は複雑なタイプの吊橋から公共施設を支持するためにしばしば特別なハンガーを必要とする.
- Fremont Bridge – Portland, Oregon
- Carries: 4車線、2デッキの交通量
- Crosses: ウィラメット川と街路
- 所在地。 オレゴン州ポートランド
- 建設。 タイドアーチ橋
- 長さ：2,154フィート
- 高さ：381フィート
- 完成したもの。 1973
タイドアーチ橋（ボウストリングアーチまたはボウストリングガーダー橋とも呼ばれる）は、車道（デッキ）の両側にアーチリブとデッキを支えるアーチにそれぞれ1本のタイビームを持つタイプの橋である。 アーチに接続された垂直タイが上からデッキを支える。
タイドアーチ橋の構造
このタイプの橋は、アーチと吊橋の間のものと考えることができます。 複合的な構造様式であるため、アーチ橋に比べて基礎がかさばらないので、高架橋脚が必要な難しい場所や地盤が不安定な場所に適しています。 また、アーチ型のため、橋梁の建設現場から搬入し、現地でスライドさせて設置するような場合に適しています。 これは吊り橋では不可能です。
タイドアーチ橋は多くの利点があるかもしれませんが、完璧ではありません。 アーチリブとタイガーダーの接続部、アーチとバーティカル・タイの接続部に溶接が必要なのである。 この溶接部は定期的に補修する必要があり、コストと時間がかかり、不便である。 また、この種の橋梁は非冗長構造であるため、2本のタイガーダーのうち1本でも破損すれば、構造物全体が崩壊してしまう。 最後に、タイド・アーチ橋は同じ長さの他のタイプの橋に比べて建設費が高い。
このタイプの橋は構造が単純なので、ユーティリティーのパイプやケーブルを支えるのに適している。
#7 – 斜張橋
Bob Graham Sunshine Skyway Bridge – Tampa Bay, Florida
- Carries: 4 つの交通車線
- 横断する。 フロリダ州タンパベイ
- 建設。 連続プレストレストコンクリート斜張橋
- 長さ: 1.1 マイル
- 高さ: 430 フィート
- 完成したもの。 1987
斜張橋は、一見すると吊り橋のバリエーションのように見えますが、構造的には異なります。 斜張橋は吊り橋と違ってアンカーが不要で、塔も2本必要ない。 その代わり、ケーブルは車道からすべての重量を支える塔まで走ることができます。
斜張橋の構造
斜張橋の基本設計はほぼ500年前にさかのぼります。 斜張橋の塔は、橋のすべての圧縮力を吸収して分散させる。 ケーブルはさまざまなパターンで車道に取り付けることができる。 例えば、放射状のパターンでは、ケーブルは道路上のいくつかの点から塔の1つの点まで伸びています。
今日、斜張橋は吊り橋の長所をすべて備えているが、橋の長さが短いとコストが低くなるため、人気のある選択肢となっている。 より少ない鋼鉄ケーブルで、より速く建設でき、より多くのプレキャストコンクリートセクションを組み込んでいます。 これらの橋の設計は、重要な驚きの要素を提供できます。
Conclusion
それぞれのタイプの橋は異なる目的を果たし、異なるタイプのギャップや障壁を越えるために使用することができます。 しかし、橋は単なる実用的な物体ではありません。 しかし、橋は単なる実用品ではなく、工学的な驚異であり、美しさでもあるのです。 この概要が、毎日渡っている橋の細部をさらに評価するのに役立つことを願っています。
さらに多くの橋を評価するには、「最も偉大なアメリカの橋」の投稿をご覧ください。
