カンチレバー橋

原点

19世紀の技術者たちは、橋が複数の支柱にまたがって架かっていれば、荷重が分散されることを知っていた。つまり、桁やトラスにかかる応力が小さくなり、より長いスパンを確保することができるのだ。19世紀の技術者たちは、スパンの途中にヒンジポイントを設けた連続橋を設計した。ヒンジを使うことで、エンジニアは橋にかかる荷重や応力をより正確に計算できるようになり、また、土台の沈下速度が変わっても対応できるようになったのです。

ハインリッヒ・ゲルバーは、ヒンジ式桁の特許を取得した技術者の一人であり（1866年）、最初に製作した技術者として認められている。ドイツのマイン川に架かるハスフルト橋は、中央支間長が38mで、1867年に完成した近代的な片持ち梁橋の第1号である。1867年に完成したこの橋は、近代的な片持ち梁橋の第1号となった。その他の初期の片持ち梁橋には、C・シェーラー・スミスによるケンタッキー州のハイブリッジ（1877年）、チャールズ・コンラッド・シュナイダーによるナイアガラ・カンチレバーブリッジ（1883年）、ジョン・フランシス・オルークとポメロイP・ディキンソンによるポーキプシー橋（1889年）などがある。ケンタッキー川橋梁は、深さ275フィート（84メートル）の峡谷に架かっていた。この橋は、建設中に支える必要のない片持ち梁で造られていた。初期のカンチレバー橋で最も有名なのは、フォース鉄道橋である。この橋は17年間、世界最長スパンの記録を保持していた。

ベンジャミン・ベイカー氏は、左の写真でカンチレバーシステムの仕組みを紹介しました。中央に見えるのが、渡辺嘉一が座っている吊り下げスパンです。下弦の圧縮に耐えるために木の柱が使われ、上弦の張力には伸ばした腕が使われているのがわかる。外側の基礎がキャンティレバーのアンカーとして機能していることは、カウンターウェイトの配置に見ることができる。

機能

カンチレバー橋：少なくとも1つの部分が、支持橋脚を越えて伸びる別の部分を支えるためのアンカレッジとして機能する構造物。

- John Alexander Low Waddell（ブリッジエンジニアリング担当

単純なカンチレバースパンは、障害物の反対側から伸びる2本のカンチレバーアームが中央で合流する形で形成されています。吊り橋の場合、カンチレバーアームは中央で合流せず、カンチレバーアームの端にある中央のトラス橋を支える。吊り橋は、現場から離れた場所で吊り上げるか、特殊な移動式支柱を使ってその場で架設します。

バランスド・カンチレバーの場合、スパンは逆方向のカンチレバーでバランスをとる。これをアンカーアームと呼び、基礎に固定する。橋脚が2本ある橋梁では、障害物をまたぐ2本のカンチレバーと、障害物から離れる方向に伸びる2本のアンカーアームの合計4本のカンチレバーが存在することになる。橋の上部構造は、片持ち梁の支持部に強度が必要なため、基礎橋脚の上に塔を立てることが多い。コモド・バリー橋は、このタイプのカンチレバー橋の一例である。

鋼鉄製のトラスカンティレバーは、上部部材の張力と下部部材の圧縮によって荷重を支える。一般的には、張力はアンカーアームを介して最外周の支柱に、圧縮は中央の塔の下にある基礎に伝える構造になっている。

プレストレストコンクリート製の釣り合い片持ち橋は、多くの場合、セグメント構造で作られている。

施工方法

鋼鉄アーチ橋（ナバホ橋など）の中には、両側から純粋なカンチレバースパンを使って作られているものもあります。この橋の場合、合流点を無理やり引き離した後、ピンで結合します。ジャッキを撤去し、デッキを設置すると、トラスアーチ橋になります。このような無支持工法は、建設中にスパンの上部コードの張力を支える適切な岩盤がある場合にのみ可能で、通常この方法は狭い渓谷にしか使えない。

長さ別リスト

世界最長の片持ち梁橋（長さ別）。

1. ケベック橋（カナダ・ケベック州） 1,800フィート（549m）
2. フォース橋（スコットランド、フォース湾） 2×1,710フィート（521m）
3. みなと橋（大阪府） 1,673 フィート (510 m)
4. コモドール・バリー・ブリッジ（米国ペンシルベニア州チェスター市） 1,644 フィート（501 m）
5. クレセントシティコネクション（デュアルスパン）（米国ルイジアナ州ニューオリンズ） 1,575 フィート（480 m）
6. ハウラー橋（インド西ベンガル州コルカタ市） 1,500 フィート（457 m）
7. ベテランズ・メモリアル・ブリッジ（アメリカ・ルイジアナ州グラマシー） 1,460 フィート（445 m）
8. サンフランシスコ・オークランド・ベイブリッジ（イーストベイスパン）（アメリカ・カリフォルニア州サンフランシスコ） 1,400 フィート（427 m）
9. ホレス・ウィルキンソン橋（アメリカ・ルイジアナ州バトンルージュ） 1,235 フィート（376 m）
10. タッパンジー・ブリッジ（アメリカ・ニューヨーク州サウスナイアック＆ニューヨーク州タリータウン） 1,212フィート（369m）

例