桁橋

桁橋：水平構造による橋梁

桁橋は、橋の面を支えるために水平に配置された桁（けた）を用いる橋梁形式です。アーチ橋や吊橋のように、特別な構造体を用いずに、橋桁のシンプルな構造によって橋面を支える点が特徴です。桁橋は、その支え方によって、橋脚を必要とするものと、橋脚を必要としないものがあります。

桁橋の種類と構造

桁橋は大きく分けて、単純桁橋と連続桁橋の2種類があります。

単純桁橋は、1本の桁を2点で支える構造です。構造が比較的単純で計算が容易なため、設計や施工が容易です。しかし、支間距離（支点間の距離）を長くすることが難しいため、長い橋を建設する場合は、複数の単純桁橋を連結するか、多数の橋脚を設ける必要があります。

連続桁橋は、1本の桁を3点以上で支える構造です。単純桁橋に比べて構造計算は複雑になりますが、同じ断面寸法の単純桁橋よりも長い支間距離を確保できます。そのため、橋脚の数を減らすことができ、建設コストの削減や景観への影響軽減につながります。また、床版の継ぎ目が少なくなるため、車両の走行時の乗り心地も向上します。さらに、地震などの際に橋脚間隔が広がった場合でも、単純桁橋に比べて桁が落下する危険性が低くなります。近年では、その高い耐久性と経済性から、鉄道や道路の高架橋などに多く採用されています。

桁橋の構成要素

桁橋は主に、以下の要素から構成されています。

主桁: 橋の荷重（車両重量、自重など）を主に負担する主要な桁部材です。引張力に強い鋼材やプレストレストコンクリートがよく使用されます。断面形状は、I型、T型、箱型など、材料効率と剛性を考慮して最適な形状が選ばれます。
床版: 路面を直接支える部分で、鉄筋コンクリート、プレストレストコンクリート、鋼床版などが用いられます。主桁と一体化して、曲げモーメントに対する抵抗性を高める設計がなされる場合もあります。
横桁・縦桁: 主桁間に適切に荷重を分配するために設けられる部材です。
横構・対傾構: 橋の立体的な形状を維持し、風荷重などの横方向の力に対する抵抗性を高めます。
* 補剛材: 座屈を防止するために設置される部材です。

支間距離が長い桁橋ほど、これらの部材が複雑に組み合わさり、より堅牢な構造となります。一方、支間距離が短い桁橋では、主桁と床版が一体となったシンプルな「床版橋」と呼ばれる形式も存在します。

桁橋の長所と短所

桁橋は、単純な構造で設計・施工が容易であるという利点があります。また、連続桁橋は、長支間化や材料の節約にも貢献します。しかし、強度を確保するために多くの材料が必要となる場合があり、特に大型の橋梁には適さない場合があります。そのため、大型橋梁では、橋脚を建てづらい中央部にはトラス橋やアーチ橋などの他の構造形式が採用され、両端部を単純桁橋でつなぐハイブリッド構造もよく見られます。

ゲルバー桁橋

片側の桁を橋脚より伸ばしてカンチレバー構造とし、そこに桁を乗せる構造の桁橋は、ゲルバー桁橋と呼ばれます。この構造は、橋脚数を減らし、支間距離を長くできるメリットがあります。

桁橋の進化

桁橋は古くから存在する橋梁形式であり、丸太橋もその一種と言えるでしょう。近年では、材料技術や構造計算技術の進歩によって、大型の橋梁にも桁橋が採用されるようになっています。特に連続桁橋は、その高い耐久性と経済性から、現代の橋梁建設において重要な役割を担っています。

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