橋脚（橋梁構造）

橋脚は構造物のデッキを支える中間支持材である。軽量で一時的な支持材である支保工とは対照的に、橋脚は大規模かつ恒久的な支持材である。 ^[1]

コンクリートの出現と鋳鉄、そして鋼鉄の使用が始まるまで、橋は石造であった。ローマの橋は頑丈で半円形であり、太い橋脚の上に架けられており、その幅は天井のスパンの約半分に相当した。^[2]

橋脚の厚さを薄くできるようになったのは、1750年にジャン＝ロドルフ・ペロネが考案してからのことである。橋脚の厚さはスパンの5分の1にするのが絶対的なルールと考えられていたが、ペロネは厚さをスパンの10分の1にし、高さを5分の1から7分の1の間で変更することを提案し、成功した。これらの厚さの減少により、橋脚によって生じる水の流れの障害が大幅に軽減された。^{[3] [4] 1909年10月10日に開通したフランスの}ファデス高架橋の橋脚は、高さ92メートルで、これまで建設された中で最も高い伝統的な石造橋脚である。^[5]

その後、1791年にイギリスのジェームズ・パーカーが発見した現代の天然セメントの発明と、特にフランスのルイ・ヴィカ（1813-1818）の研究によって、かなりの進歩が遂げられました。ヴィカは水硬性結合剤産業、そしてコンクリートの基礎を築きました。鉄との連携により鉄筋コンクリートが誕生し、より大胆で経済的な構造物の建設が可能になりました。ポール・セジュルネは石造橋の最後の偉大な理論家となり、橋脚の計算方法と公式は今日でも通用します。^[6]

その後、橋脚はより細く、より高くなり、1937年には、高さ230メートルの支柱を持つ米国の ゴールデンゲートブリッジが完成し、かなりの高さに達しました。

さらなる飛躍は、2 つの新技術の出現によって起こりました。1928年にウジェーヌ・フレシネが開発したプレストレスト コンクリートと、1980 年代の高性能コンクリートです。この 2 つの技術を組み合わせることで、非常に高い橋脚の建設が可能になりました。

石造橋脚には抵抗部と充填部がある。^[6]

• 一定の厚さを超えるシャフトの周囲は、角に仕上げられた石や四角い石、さらには粗い石で作られた抵抗部分を構成します。
• 支持部の中核となる充填材は、モルタルで結合されているか結合されていない粗い石または瓦礫で構成されており、機械的耐性の特別な特性はなく、時には非常に劣悪で非常に不均質な品質であることもあります。

支持部の寸法は、転倒に対する安定性、支持部の石積みの圧縮抵抗、地面への許容圧力、美観という 4 つの基準を考慮して決定されます。

しかし、最初の橋の橋脚は計算されておらず、構造の特性は経験式から導き出されたものでした。初期の構造の橋脚は、建設中の支持の安定性を確保するために非常に頑丈でした。各橋脚は、すでに建設されたアーチの推力の下で自己安定していました。その後、アーチの同時建設などの技術の進歩により、改良が可能になりました。

ヴォールトのバネ線の高さにおける柱の厚さは、ポール・セジュルネの公式によって与えられます。^[7]

この場合、デッキの上部と地面の間で測定された構造物の高さは、a/3とa/2の値の間になります。ここで、aはアーチのスパンを示し、通常は半円形または楕円形のアーチです。^[7]

橋脚の厚さ e は、アーチのスパンにのみ依存します: a/10 < e < a/8。

構造物全体の高さは一般的に1.5aから2.5aの間です。^[7]

アーチは半円形で、その厚さTはアーチのスパンaと構造物の高さHの両方に依存する。^[7]

H = 2.5 aの場合、T = 0.1 a + 0.04H

H < 2.5 aの場合、T = 0.125 a + 0.04H

しかし、スパンaが小さい場合（a<8m）、Tには次の式を使用することが望ましい：T = 0.15 a + 0.4。^[7]

現代の橋の橋脚のほとんどは、鉄筋コンクリート製、または大型構造物の場合はプレストレストコンクリート製です。主な形状は、柱と壁の 2 種類です。

各サポートは、1 つ以上の壁または柱で構成できます。ほとんどの高速道路で見られる標準的な形状の壁は、右の図に示されています。

柱は目に見える表面であるため、建築研究の対象となることがよくあります。これにより、従来の円板や特定の表面とは異なる断面が生じることがあります。これを建築用コンクリートと呼びます。

いくつかの構造物には、これら 2 つの古典的な柱や壁の形式とは異なる杭の形式が採用されています。オルレアンのヨーロッパ橋のデッキは、特に独創的な三脚柱で支えられています。

• 
  ニュージアン橋 - ロワレ。
• 
  メイン高架橋。
• 
  メイン高架橋。
• 
  ジャン・ムーラン橋（アンジェ）。

杭は高さが 70 m を超えると高い杭とみなされます。杭の細さ、つまり杭の最大直径と杭の高さの比率は、通常 1/10° 以下です。杭の基部に加わる圧縮力は、杭自体の重量と支持されているデッキの重量の両方によって増大します。これは、建築上の理由から、杭の高さが高いとスパンが長くなることが一般的であるためです。したがって、この領域は高性能コンクリートの使用に適した領域であり、場合によっては特権的な領域です。^[8]

高性能コンクリートは、コンクリートの多孔度を下げることによって製造されます。つまり、コンクリート 1 m3 あたりの水の質量とセメントの質量の比 E/C を下げることです。一般的なセメントの場合、E/C 比が 0.4 未満の場合、一般的に HPC の領域に相当します (強度は 50 MPa を超えます)。実際には、E/C 比が低いためにコンクリートの作業性が低下するのを克服するために、高性能減水剤を使用して微粒子 (セメント、鉱物添加物、超微粒子) を解凝集します。^{[9] [10] [11]}

エローン橋に使用されたHPC80コンクリートの組成は次の通りである。^[12]

• サンヴィゴールCPA HP PMセメント：150 kg/m3
• サン ルナン 0/4砂: 744 kg/m3
• ケルギロ 4/10砂利: 423 kg/m3
• ケルギロ 10/16砂利: 634 kg/m3
• シリカフューム（8％）：36 kg/m3
• 可塑剤（3.95％）：18 kg/m3
• 硬化遅延剤：1.6 kg/m3
• 水（E/C比 = 0.32）：132 kg/m3

高い橋脚を建設するには、次の 2 つの建設方法を使用できます。

• クライミング型枠またはセルフクライミング型枠は、フランスで最も一般的に使用されている方法です。型枠は、すでにコンクリート化された部分を利用して、決められた高さまで上昇します。ただし、コンクリートの打設が中断されるたびに、コンクリートの再開が必要です。^[13]ミヨー高架橋とヴェリエール高架橋の橋脚はこの方法で建設されました。^{[14] [15]}
• スライディング型枠は、型枠を1時間あたり10～30cmの速度で連続的に動かす方法です。この技術により、コンクリートの打ち直しを回避できます。^[16]香港の青馬大橋（1997年）、スカルンスンデット橋（1991年）、ノルウェーのヘルゲラン橋（1990年）などがこの方法で建設されました。^[13]

世界で最も高い橋脚を持つ建造物は、ヨーロッパ、特にフランス、ドイツ、オーストリアに集中しています。その最初のものは、世界で最も高い橋脚を持つミヨー高架橋で、トップ 9 に 2 つ入っています。最も高い 15 の橋脚のリストは次のとおりです。

• 橋
• ブリッジベアリング

• ジャン＝ミシェル・デルベック（1982）。 Les ponts en maçonnerie (フランス語)。セトラ。
• マルセル・プラデ (1986)。Les ponts – 歴史的建造物。 Art et Patrimoine (フランス語)。ブリソー。ISBN 2-902170-54-8。
• アラード、R. Kienert、G. (1957)。Notions de travaux publics (フランス語)。エロールズ。
• ダロイア、レティシア。レジェロン、フレデリック。ル・ロイ、ロバート。ルンフォラ、ピエール。トゥルモンド、フランソワ (2003)。Valorisation des bétons à autos Performance dans les piles et pylônes de grande hauteur des ouvrages d'art (フランス語)。ポン・エ・ショセ中央研究所。ISBN 2-7208-3118-2。