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橋にはどんな種類がある?
私たちの身の回りには、様々な形状の橋があります。橋は、離れた場所と場所を結び、社会や経済、生活を支える、私たちの生活とは切り離せない重要なものです。一言で橋といっても、その形状は様々です。
桁橋(けたばし)
最もスタンダードな橋です。渡したい両側に橋を支える橋脚(きょうきゃく)を作り、その上に桁を通して渡す方式です。様々な形状の橋の中で最も経済的なため、50m以下の短い支間長(しかんちょう;橋脚と橋脚の間の距離)の橋のほとんどが桁橋になります。
五反田川橋
五反田川橋
 
桁橋
レインボーブリッジ(ループ橋)
アーチ橋
長い歴史を持つ橋で、優美な曲線が特徴の橋です。昔は石材や木材を使用していましたが、近代では鋼鉄製のアーチ橋が作られるようになり、様々な種類のものが生まれてきました。
 
一般に、渓谷や海峡に適し、50〜200m程度の支間長の橋に適用されます。
アーチ橋
大三島橋(尾道〜今治ルート)
トラス橋
細長い部材を両端で三角形につないだ構造(トラス構造)を繰り返して桁を作った橋です。桁橋と比べ、比較的少ない鋼材で長い距離を渡す橋を製作することができます。
 
一般的には、50〜100m以上の支間長で採用されますが、中には連続トラス構造により、500mを超えるものもあります。
トラス橋
相生橋
斜張橋(しゃちょうきょう)
桁を渡した橋を、塔から斜めに渡したケーブルで吊る方式です。斜めに吊ることで、通常の桁橋に比べると長い距離を渡すことができます。
 
一般的には、支間長80〜500mの橋梁で適用されますが、西瀬戸自動車道の多々羅大橋は支間長890mもあります。
斜長橋
多々羅大橋
吊橋
2本の塔を立て、その間にケーブルを張ってケーブルから桁を吊り下げる方式です。最も長い支間長に対応できます。明石海峡大橋は支間長が1,991mもあり、世界最長の吊橋です。
吊橋
明石海峡大橋
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世界一長い吊橋はどこにある?
世界で最も長い吊橋は、実は、日本の兵庫県にあります。明石海峡大橋がそれで、橋の全長は、人が歩いて渡るとちょうど1時間の距離に相当する3,911mです。また、主塔と主塔の間の距離(支間長;しかんちょう)は、東京タワーから国会議事堂までの距離に相当する1,991mで、こちらも世界最長です。明石海峡は船舶の航行が多く、大型のタンカーや客船が通行するため、長い支間長が求められたのです。
 
海面から測った主塔の高さは約300mで、東京タワーとほぼ肩を並べます。
橋
明石海峡大橋
 
イタリア南部カラブリア州とシチリア島の間にメッシナ海峡があります。そこに全長5,070m、支間長3,300m、主塔の高さ373mという、世界最長の吊橋「メッシナ海峡大橋」を架ける計画があります。
 
メッシナ海峡大橋は、幅員60mの間に鉄道2車線、道路4車線が設けられ、道路・鉄道併用橋となります。完成すれば、カラブリア州やシチリア島の経済の発展への貢献が期待されています。
メッシナ海峡大橋
メッシナ海峡大橋完成予想図
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吊橋はなぜ強風に耐えられる?
1940年、アメリカのタコマ橋が風速19m/秒で崩壊してしまいました。風力の表し方としては、ビューフォート風力階級というものがあり、風速19m/秒というのは、「小枝が折れる。風に向かって歩けない。」という状態です。
 
タコマ橋は、風速53m/秒にも耐えられるように設計されていたにもかかわらず、それよりはるかに弱い風で崩壊してしまいました。その原因は、橋桁(はしげた)の自励振動(じれいしんどう)によるといわれています。
崩落するタコマ橋(アメリカ)
タコマ橋の橋桁の自励振動が発生した原因について、順を追って見ていきましょう。
このことは、その後の橋の設計に大きな教訓を残しました。
 
世界最長の吊橋「明石海峡大橋」は、風速で約80m/秒に耐えられるように設計されています。風速80m/秒(時速288km/時)は新幹線並みのスピードです。明石海峡で実際にあった強風は1965年の台風23号で、最大瞬間風速は68m/秒でした。つまり、明石海峡大橋は、それを上回る風速でも安全なように配慮されているのです。

こうした安全性を確保するために、明石海峡大橋では、橋桁をねじれに強い構造にするとともに、様々な工夫を採り入れて風の流れをコントロールしています。
IHIでは、橋の設計を行う際、コンピュータシミュレーション風洞実験を行い、橋の安全を確保しています。
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IHIの代表的な橋の実績
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豆知識
■IHIが架けた隅田川の橋
東京の隅田川には、多くの橋が架けられています。その中で、計8本がIHIによるものです(旧橋を含めると11本)。IHIの架けた橋が、東京の交通を支えていることがわかります。
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豆知識
■斜張橋(しゃちょうきょう)の風対策(レインバイブレーション)

斜張橋でも風対策は重要です。雨混じりの強風時に、橋のケーブルの揺れが大きくなる「レインバイブレーション」という現象が観測されました。

レインバイブレーションとは、次のような現象です。

このように、ケーブルの振動が大きくなると、橋桁の揺れにより、車の走行が危険になります。また、このような現象が続くと、設計強度より小さな力でも破壊が起こる「疲労破壊」の原因にもなります。
 
このレインバイブレーションの影響を抑えるため、ケーブル表面にディンプルを付けて雨粒による水路の形成を防ぐものや、ケーブル下部にダンパーを取り付けて、振動を減衰(げんすい)させる方法など、様々な対策が行われています。
 
IHIは、世界で初めてこの現象の原因解明に取り組み、橋の安全確保に貢献しています。日常生活で何気なく渡っている橋も、様々な技術がその安全を支えているのです。
桁橋
実験装置
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橋
・橋にはどんな種類がある?
・世界一長い吊橋はどこにある?
・吊橋はなぜ強風に耐えられる?
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・橋の豆知識1
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