アーチ橋

アーチ橋とは、橋の両端にある橋台が曲がったアーチの形をしている橋のことである。アーチ橋は、橋の重量と荷重の一部を、両側の橋台が持つ水平方向の推力に伝えることで機能する。高架橋(長い橋)には、アーチを連続させたものが使われることもある。しかし、今日では、より安価な他の構造が一般的に使われている。

インディアナ州のマコーミックズ・クリークに架かるストーン・アーチ橋。国家歴史登録財に指定されている。Zoom
インディアナ州のマコーミックズ・クリークに架かるストーン・アーチ橋。国家歴史登録財に指定されている。

歴史

現存する最古のアーチ橋は、ギリシャのミケーネ時代のアルカディコ橋と思われる。紀元前1300年頃に造られた。石造りのコーベルアーチ橋は今でも使われている。保存状態の良いヘレニズム時代のエレウテルナ橋は、三角形のコーベル・アーチを持つ。紀元前4世紀のロードス島歩道橋は、初期のヴソワール・アーチの上に乗っている。

エトルリア人も古代ギリシャ人も、アーチの存在を知っていた。しかし、橋の建設に初めてアーチを使ったのはローマ人である。

ローマ時代のアーチ橋は通常、半円形である。また、アルコネタール橋のように、半円形に満たない曲線のアーチを持つセグメントアーチ橋も多く見られた。このようなセグメントアーチ橋は、大量の洪水をその下を通過させることができる。これにより、洪水時に橋が流されるのを防ぐことができる。また、橋自体も軽量化することができた。一般にローマの橋は、同じ大きさ、同じ形のくさび形の一次アーチ石(ヴォーソワールという)を使っていた。ローマ人は、単一スパンや長大な複数アーチの水道橋を建設した。また、橋脚に開口部を設けて洪水対策も行った。

中世ヨーロッパでは、ローマ時代の構造物を改良して、橋脚を細くするなどの工夫がなされた。また、より細いアーチ型アーチを採用し、スパン比を低くした。また、ゴシック様式の尖ったアーチが導入され、横方向の推進力が軽減された。特に14世紀には、橋の建設は新たな高みに到達した。40メートル(130フィート)にも及ぶスパンは、石造アーチ構造では前代未聞であった。

19世紀には鉄鋼が安価になり、さらに長い橋ができるようになった。タイ・アーチ橋は、大規模で高価な基礎を必要としないため、一般的な橋となった。20世紀後半には、500mを超える橋も作られた。

単純圧縮アーチ橋

シンプルな素材の良さ

石やレンガなどの素材は圧縮に強い。せん断にもかなり強い。しかし、引っ張りにはあまり強くありません。そのため、石積みのアーチ橋は常に圧縮された状態で設計されている。各アーチは、セントリングと呼ばれる仮設のフレーム上に構築される。最初の圧縮アーチ橋では、橋の中央にあるキーストーンが橋の残りの部分の重量を負担していた。橋にかかる重量が多いほど、橋の構造は強くなる。石積みのアーチ橋では、この自重を増やすために、アーチの上に盛り土(通常は捨石を圧縮したもの)をする。また、荷重が作用したときにアーチリングに張力が発生しないようにするためである。また、無筋のコンクリートも使用された。石材(切石)を使用する場合は、せん断力を最小にするために面の角度をカットしている。乱形石材(切削していない石材)を使用する場合は、モルタルで接合している。モルタルが固まってから、支柱を撤去する。

施工順序

  • アーチが水路の底(橋脚や土手)に設置されている場合は、水を迂回させます。これは、まず砂利を掘削し、良好なフーチング(丈夫な材料)に置き換えるためです。その上に、基礎となる橋脚を立て、アーチの底辺の高さまで上げる。これが「はね上げ」と呼ばれるポイントである。
  • アーチフレーム(イギリス英語では "arch frame")は、通常、木材で作られる。多連アーチ橋の各アーチは、隣のアーチに推力を発生させる。そのため、すべてのアーチを同時に立ち上げるか、幅の広い橋脚を使用する必要がある。端部のアーチの推力は、渓谷の壁面に設けられた実質的な(垂直な)フーチングによって地中に取り込まれる。
  • センターリングの上に複数のアーチを構築する(または単一のアーチを構築する)。各基本的なアーチのバレルが構築された後。アーチは、インフィルドメーソンリーで安定化される(またはアーチは)。これらは、水平方向に走るボンドコース(層)で敷設されることがある。スパンドレルと呼ばれる2つの外壁を形成し、適切なルースマテリアルやラブルで埋められることもある。
  • 道路は舗装され、欄干が橋への交通を誘導しています。
リミラのローマ橋のワークフロー:下部のアーチリブが完成すると同時に、支柱を別の開口部に移動させた。Zoom
リミラのローマ橋のワークフロー:下部のアーチリブが完成すると同時に、支柱を別の開口部に移動させた。

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質問と回答

Q:アーチ橋とは何ですか?


A:アーチ橋とは、橋の両端にある橋台が曲がったアーチの形をしている橋の一種です。

Q:アーチ橋の仕組みは?


A:アーチ橋は、橋の重量と荷重の一部を、左右の橋台が持つ水平方向の推力に伝達することで機能します。

Q:高架橋はアーチ橋でつくれるのか?


A:はい、高架橋(長大橋)は、一連のアーチから作ることができます。

Q:現在、高架橋には他の構造も使われているのですか?


A:はい、現在では高架橋にアーチの代わりに、より安価な他の構造が一般的に使われています。

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