ビーム橋

ビーム(英: Beam bridge)は、梁の構造形式の中で最も基礎的かつ単純なタイプの一つに分類されます。その最大の特徴は、桁が両端部の支持点のみで荷重を支えられる構造である点です。この支持方式は構造的なモーメントを伝達しないため、「単純支持」と呼ばれます。

『ビーム(beam)』は英語で『梁(はり)』を意味するため、直訳すれば「梁(はりばし)」となります。しかし、日本の梁工学分野においては、一般的に「桁橋(げたばし)」という言葉が、ビームを含む梁状のの総称として広く用いられています。

現代において、特にビームとして認識されるのは、工場で標準的な形状に加工されたI形鋼やH形鋼といった形鋼を、現場で大規模な二次加工をほとんど行わずに架設される、比較的短いスパンを持つ桁橋です。これらのは、通常、両端に構築された台や脚によって支持されます。

ビームの歴史は古く、その最も原始的な形態は、小川などの水面を渡るために、手近にある丸太や木の厚板、あるいは平たい石を単に架け渡したものであったと考えられます。これらは、後に「丸木橋」や「クラッパー」と呼ばれるような、人類が最初に用いたの一つです。

一方、現代の高度なインフラストラクチャーとして設計・建設されるビームは、より高い強度と耐久性を実現するために、材やコンクリート、あるいはそれらを組み合わせた複合構造で造られます。コンクリートを用いる場合でも、内部に鉄筋を配置した鉄筋コンクリートや、引張力を導入して強度を高めたプレストレスト・コンクリートなどが素材として利用されます。

ビームの具体的な架設方法にはいくつかの種類があります。一つは、主となる大きな梁(主ビーム)の上に直接、の路面となるデッキを載せる形式です。また、主ビーム間に複数の小さな梁を並行に渡し、その上にデッキを架設する形式もあります。主ビームとしては、前述のI形鋼やH形鋼のほか、より長大なスパンに対応するためにトラス構造や箱状のボックスガーダーが用いられることもあります。これらの梁や補強部材の配置によっては、桁の一部が面より上に突出するハーフスルーや、面全体が桁の間に収まるスルーなどの構造を構成します。

単純支持という構造特性から、ビームは支持部から大きな水平方向の推力が発生しません。これは、アーチ橋などが支持部に強い水平反力を必要とするのと対照的です。この特性ゆえに、上部構造自体が水平力を受け持つような、レンティキュラートラスやボウストリングアーチといった特定の革新的な設計思想に基づく構造には、ビームの形式を直接適用することが難しい場合があります。

また、トラスなど途中に支持点を設けやすい構造と比較すると、ビームは基本的に両端支持のみであるため、脚間隔(スパン)を長くすると、桁にかかる曲げ応力が急激に増加し、必要な構造強度を確保することが困難になります。このため、一般的なビームの単一スパン長は、約76メートル(250フィート)を超えることは稀です。

ただし、このスパン長の制約が、ビームが長距離の横断に使えないことを意味するわけではありません。実際には、長大な梁や高架を建設する際に、個々の単純支持されたビーム(単純桁橋)を複数連結して連続的に配置することで、全体として長い距離をカバーする構造がよく採用されます。これは、一本の長い桁を途中の複数の支点で支える連続桁橋とは構造概念が根本的に異なります。例えば、1989年中華人民共和国で開通した飛雲江大は、全長約1.7キロメートルにわたり、37個もの単純支持スパンが連続して配置された構造として知られています。

ビームは、その構造のシンプルさ、建設の容易さから、短いスパンの梁において最も一般的で経済的な形式の一つとして、世界中で広く利用されています。

もう一度検索

【記事の利用について】

タイトルと記事文章は、記事のあるページにリンクを張っていただければ、無料で利用できます。
※画像は、利用できませんのでご注意ください。

【リンクついて】

リンクフリーです。