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。