斜張橋

斜張橋

ウラジオストクのルースキー橋は中央支間が1,104メートル（3,622フィート）あり、2024年時点で世界最長の斜張橋となる。
祖先	吊り橋
関連している	エクストラドーズド橋
子孫	側桁斜張橋、自錨式吊橋、片持ち桁斜張橋
運ぶ	歩行者、自転車、自動車、トラック、ライトレール
スパン範囲	中～長
材料	スチールロープ、ポストテンションコンクリート 箱桁、スチールまたはコンクリートの パイロン
移動可能	いいえ[引用が必要]
設計努力	中くらい
仮設工事が必要	通常なし

斜張橋には 1 つ以上の塔(またはパイロン) があり、そこからケーブルが橋の床版を支えています。特徴的なのは、塔から床版まで直接走るケーブルまたは支柱で、通常は扇形または一連の平行線を形成します。これは、床版を支えるケーブルが橋の両端に固定され、塔の間を走る主ケーブルから垂直に吊り下げられている現代の吊り橋とは対照的です。斜張橋は、カンチレバー橋よりも長く吊り橋よりも短いスパンの場合に最適です。この範囲では、カンチレバー橋は急速に重くなり、吊り橋のケーブル敷設はより高価になります。

斜張橋は16世紀後半までに設計・建設され始め、^[1] 19世紀後半には広く使われるようになった。ブルックリン橋などの初期の例では、斜張橋と吊り橋の両方の特徴が組み合わされていることが多かった。20世紀初頭には、大きな橋は純粋な吊り橋で、短い橋は鉄筋コンクリートで作られたさまざまなシステムで橋が架けられるようになったため、斜張橋は人気を失ってしまった。20世紀後半には、新しい材料、大型の建設機械、古い橋を交換する必要性などにより、斜張橋の相対的な価格が下がり、斜張橋が再び脚光を浴びるようになった。^[2]

斜張橋の歴史は1595年に遡り、クロアチア系ベネチア人の発明家ファウスト・ヴェランツィオの著書『Machinae Novae』に設計図が載っている。初期の吊橋の多くは斜張構造で、1817年の歩道橋であるドライバーグ修道院橋、ジェームズ・ドレッジの特許取得済みのバースのビクトリア橋（1836年）、後のアルバート橋（1872年）やブルックリン橋（1883年）などがある。設計者は、技術を組み合わせることでより頑丈な橋が作れることを発見した。ジョン・A・ローブリングは特にこれを利用し、ナイアガラの滝吊橋で鉄道の荷重による変形を制限した。

アメリカ合衆国で現存する最古の斜張橋の例としては、テキサス州ブラフデールにあるEE・ラニヨンのほぼ無傷の鋼鉄製または鉄製のブラフデール吊橋（1890年）、または数週間前にテキサス州ハッカベイとゴードンの間に架けられたが廃墟となったバートン・クリーク橋（1889年または1890年）がある。^{[3] [4]} 20世紀の初期の斜張橋の例には、A・ジスクラールの珍しいカサーニュ橋（1899年）^{[5]があり、この橋ではケーブルの水平方向の力が別の水平タイケーブルによってバランスが取られ、床板の大幅な圧縮を防いでいる。また、}ブルターニュ地方のレザルデューにあるG・ライネクーゲル・ル・コックの橋^[6]も1924年作である。エドゥアルド・トロハは1926年にテンプルに斜張橋^{[7]を設計した。[8]}アルベール・カコーが1952年にピエールラットのドンゼール・モンドラゴン運河に架けたコンクリート床版斜張橋^[9]は、近代的な斜張橋としては最初のものの一つだが、その後の発展にはほとんど影響を与えなかった。^{[8]そのため、}フランツ・ディシンガーが1955年に設計した鋼床版のストロムスンド橋が、最初の近代的な斜張橋としてよく挙げられる。

その他の重要な先駆者には、ファブリツィオ・デ・ミランダ、リカルド・モランディ、フリッツ・レオンハルトなどがいた。この時代初期の橋では、テオドール・ホイス橋（1958年）のように、斜張橋をほとんど使用していなかった。しかし、これにはかなりの建設コストがかかり、より現代的な構造では、経済性を高めるために、より多くの斜張橋を使用する傾向がある。

斜張橋は吊橋に似ているように見えるかもしれませんが、原理と構造がまったく異なります。吊橋では、大きな主ケーブル (通常 2 本) が塔の間に吊り下げられ、両端が地面に固定されています。地盤条件が悪いと、この方法の導入が難しくなることがあります。塔内のベアリング上を自由に動く主ケーブルが、橋の床版の荷重を支えます。床版を設置する前は、ケーブルは自身の重さで張力がかかっています。主ケーブルに沿って、より小さなケーブルまたはロッドが橋の床版に接続され、床版はセクションごとに持ち上げられます。これが行われると、橋を渡る交通の活荷重と同様に、ケーブルの張力が増大します。主ケーブルの張力は、アンカーポイントで地面に伝わり、塔の 下向きの圧縮によっても伝わります。

• 橋の種類の違い
• 
  吊り橋
• 
  斜張橋、扇形デザイン

斜張橋では、塔が橋の荷重を地面に伝える主な荷重支持構造です。塔の近くでは橋床版を支えるために片持ち梁方式がよく使用されますが、塔から離れた部分は塔に直接伸びるケーブルで支えられます。吊り橋とは異なり、ケーブルが真上ではなく横に引っ張られるという欠点があり、その結果生じる水平方向の圧縮荷重に抵抗するために橋床版をより強固にする必要がありますが、吊り橋の主ケーブルの水平方向の引っ張りに抵抗するために堅固なアンカーを必要としないという利点があります。設計上、斜張橋のすべての静的水平方向の力はバランスが取れているため、支持塔は傾いたり滑ったりせず、活荷重による水平方向の力にのみ抵抗すればよいことになります。

ケーブル支持形式の主な利点は次のとおりです。

• 吊り橋よりもはるかに剛性が高く、活荷重によるデッキの変形が軽減される。
• 塔から片持ち梁で張り出すことで建設可能。ケーブルは橋のデッキへの一時的な支持と恒久的な支持の両方の役割を果たす。
• 対称的な橋（塔の両側のスパンが同じ）の場合、水平力のバランスが取れており、大きな地上アンカーは必要ありません。

斜張橋の索具には、モノ、ハープ、ファン、スターの4つの主要な種類があります。^[10]

• モノラル設計では、タワーから 1 本のケーブルが使用され、このクラスではあまり使用されていない例の 1 つです。
• ハープ型または平行型設計では、ケーブルはほぼ平行であるため、ケーブルをタワーに取り付ける高さは、タワーからデッキ上の取り付け部までの距離に比例します。
• ファン設計では、ケーブルはすべてタワーの上部に接続するか、タワーの上部を通過します。ファン設計は構造的に優れており、タワーにかかるモーメントが最小限に抑えられますが、実用的な理由から、特に多くのケーブルが必要な場合には、修正ファン（セミファンとも呼ばれます）が好まれます。修正ファン配置では、ケーブルはタワーの上部近くで終端しますが、互いに十分な間隔が空いているため、終端がより良くなり、環境保護が向上し、メンテナンスのために個々のケーブルに簡単にアクセスできます。^[11]
• もう一つの比較的珍しいデザインであるスターデザインでは、ケーブルはハープデザインのように塔上で間隔を空けて配置されていますが、デッキ上の1つの点または複数の狭い間隔の点に接続されています。^[12]

• 橋の種類の違い
• 
  モノデザイン
• 
  ハープデザイン
• 
  ファンデザイン
• 
  星のデザイン

支柱には、シングル、ダブル、ポータル、A字型、H字型、逆Y字型、M字型の7つの主な配置があります。最後の3つは、2つの配置を1つに組み合わせたハイブリッド配置です。^[10]

• 単一配置では、ケーブル支持に 1 本の柱を使用します。通常は、デッキの中央から突出しますが、片側または反対側に配置される場合もあります。例:フランスのミヨー高架橋、フロリダのサンシャイン スカイウェイ ブリッジ。
• 二重配置では、デッキの両側に一対の柱が配置されます。例:デンマークとスウェーデンを結ぶエーレスンド橋、ロシアのゾロトイ橋。
• ポータルは二重配置に似ていますが、2 本の柱の上部を接続する 3 番目のメンバーがあり、ドアのような形状またはポータルを形成します。これにより、特に横方向の荷重に対して強度が増します。例:ルイジアナ州のヘイル ボッグス橋、タンザニアのキルミ橋。
• A 字型デザインは概念的にはポータルに似ていますが、2 本の柱を互いに向けて角度を付け、上部で合流させることで同じ目的を達成し、3 本目の部材の必要性を排除します。例:サウスカロライナ州のアーサー・ラベネル・ジュニア橋、ノルウェーのヘルゲランド橋、ミズーリ州のクリストファー・S・ボンド橋。
• H 字型のデザインは、下部のポータルと上部のダブルを組み合わせたものです。例:ノルウェーのグレンランド橋、ポルトガルのヴァスコ・ダ・ガマ橋、ルイジアナ州のジョン・ジェームズ・オーデュボン橋。
• 逆Y 字型のデザインは、下部のA 字型と上部の単一のA 字型を組み合わせたものです。例:フランスのノルマンディー橋、韓国の仁川大橋。
• M字型のデザインは、2 つのA 字型の塔を互いに横に並べて M の形を作ります。このタイプの配置はまれで、単独でA 字型に配置すると強度が弱くなる幅の広い橋で主に使用されます。例:テキサス州のフレッド ハートマン橋と、同じくテキサス州で計画されている姉妹橋シップ チャネル橋。

設計に応じて、柱は橋の床板に対して垂直になったり、斜めになったり、湾曲したりします。

側桁斜張橋は、片側のみで支えられた中央の塔を使用します。この設計により、曲線状の橋を建設できます。

構造的にはるかに革新的なプエンテ・デル・アラミージョ橋（1992年）は、スパンの片側に片持ち梁の桁を1本だけ使用し、片側のみに橋床板を支えるケーブルが使用されている。他の斜張橋と異なり、この橋は基礎にかなりの転倒力を加え、ケーブルの力が反対側のケーブルによってバランスが取れていないため、桁はケーブルによって引き起こされる曲げに抵抗する必要がある。この特定の橋の桁は、大きな庭園用日時計の日時計のグノモンを形成している。建築家サンティアゴ・カラトラバが設計した関連する橋には、プエンテ・デ・ラ・ムヘール橋（2001年）、サンダイアル橋（2004年）、コード橋（2008年）、アスト・デ・ロル橋（2008年）がある。

3 スパンを超える斜張橋の設計は、2 スパンまたは 3 スパン構造よりもはるかに困難です。

2径間または3径間の斜張橋では、主径間からの荷重は通常、端部スパンのステーによって端部橋台近くに固定される。スパン数が多い場合はそうではなく、橋梁構造全体の剛性が低くなる。このため、デッキと支柱の両方の設計が困難になる可能性がある。このケースに該当する複数径間構造の例としては、支柱を安定させるために追加の「クロスブレース」ステーが使用されている汀九橋、2脚の塔が使用されているミヨー高架橋とメスカラ橋、非常に剛性の高い多脚フレーム塔が採用されているラファエル・ウルダネタ将軍橋などがある。吊橋でも同様の状況が見られ、グレートセト橋とサンフランシスコ・オークランドベイブリッジの両方で、3つの吊りスパンごとに追加のアンカー橋脚が必要である。この解決策は斜張橋にも適用できる。^[13]

エクストラドーズド橋は、より堅固で強度の高い橋床を備えた斜張橋で、塔の近くではケーブルを省略でき、塔をスパンに比例して低くすることができます。最初のエクストラドーズド橋は、スイスのガンター橋とスンニベルク橋です。米国初のエクストラドーズド橋であるパー​​ル ハーバー メモリアル橋は、コネチカット州ニューヘイブンのクイニピアック川を渡る州間高速道路 95 号線を通すために建設され、2012 年 6 月に開通しました。

クレードルシステムは、支柱内の鋼線を橋のデッキからデッキへと連続した要素として運ぶため、パイロンのアンカーが不要になります。エポキシコーティングされた鋼線はそれぞれ、1インチ (2.54 cm) の鋼管に入ったクレードル内に運ばれます。各鋼線は独立して機能するため、個々の鋼線を取り外し、検査し、交換することができます。このような橋の最初の2つは、 2006年に完成したペノブスコットナローズ橋と、2007年に完成したベテランズグラスシティスカイウェイです。 ^[14]

自己定着式吊橋は、デッキの落下を防ぐ張力が塔内で垂直に、またデッキ構造に沿って水平に圧縮力に変換される点で、斜張橋と原理的に類似している。また、自己定着式吊橋には通常の吊橋のような重いケーブルのアンカーがないものの、アーチ状の主ケーブルとサスペンダーケーブルを備えている点で吊橋と関連している。斜張橋や吊橋とは異なり、自己定着式吊橋は建設中に仮設工事で支える必要があるため、建設コストが高くなる。

• ジャーナリスト フェリペ・ダウ橋はアマゾナス州のリオ・ネグロ川に架かっています。2011年10月24日に開通したこの橋は、長さ3,595メートル（11,795フィート）^[15]、斜張橋長400メートル（1,300フィート）で、現在ブラジルで4番目に長い橋となっています。 ^[16]
• アーサー・ラヴェネル・ジュニア橋は、サウスカロライナ州チャールストンのクーパー川に架かる。耐用年数が近づいていたジョン・P・グレース記念橋とサイラス・N・ピアマン橋の代わりとして2005年に開通した。開通当時は西半球で最も長い斜張橋であった。^[17]
• 吊り橋として有名なブルックリン橋にも斜張橋があります。
• センテニアル橋は、全長1.05キロメートル（3,400フィート）のパナマ運河を渡る6車線の車両用橋です。

• エラスムス橋は、オランダのロッテルダムにあるニューウェ・マース川に架かっています。橋の南側スパンには、橋の下を通れない船舶のために、89 メートル (292 フィート) の跳開橋があります。この跳開橋は西ヨーロッパで最大かつ最も重量があり、この種の橋としては世界最大のパネルを備えています。

• ゴールデン ホーン メトロ橋は、イスタンブールの旧半島とガラタ地区を結び、トルコ初の斜張橋です。
• 現在建設中のゴーディ・ハウ国際橋は、ミシガン州デトロイトとオンタリオ州ウィンザーを結び、デトロイト川の岸に逆Y字型の2つの塔が建てられ、自動車用6車線と自転車・歩行者用道路が設けられる。全長は2.5キロメートル（1.6マイル）。2025年に完成すれば、北米の斜張橋の中では最も長い主径間853メートル（2,799フィート）となる。
• 中国浙江省嘉興紹興海橋。この橋は杭州湾に架かる全長10,100メートル（6.3マイル）の8車線構造で、浙江省の2つの都市、嘉興と紹興を結んでいます。2013年7月23日に開通し、現在世界最長の斜張橋となっています。
• ジョン・ジェームズ・オーデュボン橋 (ミシシッピ川) : 西半球最長の斜張橋で、ルイジアナ州ニュー・ローズとルイジアナ州セント・フランシスビルの間のミシシッピ川に架かっています。
• 甲水門橋：開通時に世界最長スパンを誇る道路・鉄道併用斜張橋
• コジオスコ橋：ニューヨーク市のブルックリン区とクイーンズ区を結ぶ橋で、同名のトラス橋に代わるものである。最初の斜張橋（一時的に片側3車線）は2017年4月に開通した。ほぼ同一の2番目の橋は2019年8月29日に開通した。^[18]

• マーガレット・ハント・ヒル橋は、米国テキサス州ダラスに2012年に開通し、トリニティ川に架かっています。2012年、この橋はアメリカ土木学会テキサス支部から優秀土木工学功績賞を受賞しました。^{[19] [20]}また、この橋は2012年欧州建設鋼構造大会の鋼橋賞も受賞しました。^[21]
• ミヨー高架橋は、世界で最も高い橋脚を持つ橋です。高さ 341 メートル (1,119 フィート)、車道の高さは 266 メートル (873 フィート) で、フランスのタルン川に架かっています。全長 2,460 メートル (8,070 フィート)、7 つの塔があり、世界最長の斜張橋の吊り橋でもあります。

• モストSNP （ノヴィ・モスト）は、スロバキアのブラチスラバのドナウ川に架かる、1本の支柱と1枚の斜張面を持つカテゴリーでは世界最長の斜張橋です。主支間は303メートル（994フィート）、全長は430.8メートル（1,413フィート）。世界大塔連盟のメンバーの中で唯一、主に橋として使用されています。高さ85メートル（279フィート）の支柱の頂上には空飛ぶ円盤型のレストランがあります。
• オクタビオ・フリアス・デ・オリヴェイラ橋は、2008年にサンパウロのピニェイロス川に架かっています。高さ138メートル（453フィート）の鉄塔があり、その下で2本の道路が交差し、川の対岸に向かって90度に曲がっています。
• オーレスン橋は、スウェーデンのマルメとデンマーク首都地域の間のオーレスン川に架かる、主径間490メートル（1,610フィート）、全長7.85キロメートル（4.88マイル）の2線鉄道・4車線道路併用橋である。

• ペリェシャツ橋、クロアチア、ドゥブロヴニク＝ネレトヴァ郡。長さ 2,404 メートル (7,887 フィート)、高さ 98 メートル (322 フィート) の道路橋で、コマルナとペリェシャツの間の海路に架かり、クロアチア南東部の半飛び地と国内の他の地域を結んでいます。
• ペノブスコット・ナローズ橋と展望台は、塔の頂上に展望台があり、スパンの長さが 2,120 フィート (646 m) の道路橋です。
• 2018年8月14日の暴風雨で一部が崩壊したモランディ橋
• ノルマンディー橋は、フランスのノルマンディー地方のセーヌ川に架かっており（1988年～1995年）、一時的に世界最長の斜張橋となった。
• クイーンズフェリークロッシング（旧フォースリプレイスメントクロッシング）は、スコットランドにある道路橋です。フォース湾にかかる既存の吊り橋であるフォース道路橋に沿って建設され、2017年に完成すると、全長2700メートルの世界最長の三塔斜張橋となりました。^[22]
• ブロトンヌ橋は、このタイプの最初の近代的な斜張橋であり、1977 年に開通しました。^{[引用が必要]}
• スペインのビーゴ近郊にあるランデ橋は、建設当時（1973～1977年）は世界最長かつ最も細いスパンを持つ高速道路斜張橋でした。148メートル（486フィート）+ 400メートル（1,300フィート）+ 148メートル（486フィート）の3つの長いスパン。支柱はコンクリート製、桁は鋼製です。
• リオ・アンティリオ橋は、ギリシャのパトラス近郊のコリントス湾に架かっている。全長2,880メートル（9,450フィート）で4つの塔を持つこの橋は、世界で2番目に長い斜張橋（長さ2,258メートル（7,408フィート））であり、南フランスのミヨー高架橋の橋脚のみがこれより長く、長さは2,460メートル（8,070フィート）である。しかし、後者は斜張橋とは別に支柱のベアリングによっても支えられているため、リオ・アンティリオ橋の橋脚は世界最長の斜張橋の完全吊り橋であると考えられる。

• ルースキー橋は、世界最長のスパンを持つ斜張橋で、長さは 1,104 メートル (3,622 フィート) です。ロシア、ウラジオストク。

• イングランドとウェールズの間のセカンド・セヴァーン橋は、全長3.186マイル（5.127 km）で、「シューツ」水路をまたぐ中央の単一の航行スパンと両側の進入高架橋で構成されています。^[23]
• 米国フロリダ州タンパ近郊にあるサンシャイン スカイウェイ橋は1987 年に開通しました。この橋は、海難事故の現場となった元のカンチレバー橋に代わるものです。
• ロシアのシベリアにあるオビ川に架かる、世界最長の単塔式斜張橋、スルグト橋。
• 中国東部の蘇通長江大橋は、長さ 1,088 メートル (3,570 フィート) で、斜張橋としては 2 番目に長い橋です。2008 年に完成した蘇通橋は、 1995 年以降に長江に建設された 40 を超える斜張橋の 1 つです。
• タッパン・ジー橋は、元の橋の代替として2017年と2018年に開通した2層斜張橋で、ニューヨーク州内でハドソン川を横断する橋としては最南端であると同時に、8車線にわたるボストンのザキム橋（下記参照）の路面全体幅183フィート（56メートル）に匹敵する北米初の斜張橋でもある。
• オレゴン州ポートランドのティリカム クロッシングは、公共交通機関の車両、自転車、歩行者の通行は可能だが、自動車は通行できないように設計された米国初の主要な橋です。2015 年に完成したこの橋は、長さ 1,720 フィート (520 m) で、ウィラメット川に架かっており、サウス ウォーターフロント地区とセントラル イーストサイド地区を結んでいます。
• 汀九橋は、世界初の主要な4径間（3つの塔）斜張橋であり、香港国際空港と香港の他の地域を結ぶ道路網の一部を形成しています。
• ヴァリナ・エノン橋は、バージニア州ヘンライコ郡とチェスターフィールド郡の間のジェームズ川に州間高速道路 295 号線を架けています。ヴァリナ・エノン橋は、630 フィート (190 m) の斜張主径間の建設に世界で初めてプレキャスト コンクリート デルタ フレームを採用しています。この橋は、バージニア州運輸局が監督するハヤブサ プログラムの重要な一部です。
• ポルトガルのリスボンにあるヴァスコ・ダ・ガマ橋は、全長17.2キロメートル（10.7マイル）でヨーロッパ最長の橋であり、そのうち主橋は0.829キロメートル（0.515マイル）、高架橋は11.5キロメートル（7.1マイル）、延長道路は4.8キロメートル（3.0マイル）である。
• マサチューセッツ州ボストンのダウンタウンにあるチャールズ川に架かるレナード・P・ザキム・バンカーヒル記念橋は、世界最大の路床幅を持つ斜張橋で、長さは約 183 フィート (56 m)、10 車線の交通を擁しています。また、この橋は非対称の床板設計を採用した初の斜張橋でもあり、10 車線のうち 2 車線が主橋床板の南側から片持ち梁で支えられています。
• カズングラ橋は、ザンビアとボツワナの間のザンベジ川に架かる道路と鉄道の橋です(3,028 フィート)。
• アルゼンチンのパラナ・グアス川とパラナ・デ・ラス・パルマス川に架かるサラテ・ブラソ・ラルゴ橋(1972～1976 年) は、世界初の 2 つの道路および鉄道用長スパン鋼製斜張橋です。スパン: 110 メートル (360 フィート) + 330 メートル (1,080 フィート) + 110 メートル (360 フィート)。
• フーグリー川に架かるヴィディヤサガール セトゥ橋は、第二フーグリー橋としても知られ、インドで最初の、そして最長の橋であり、アジアでも最長の橋の 1 つです。この橋はハウラーとコルカタの双子都市を結んでいます。

• 浮体斜張橋
• 斜張吊橋
• ポン・デュ・ボノム

• De Miranda F. 他、(1979)、「長スパン斜張橋の基本問題」、Rep. n. 25、Dipartimento di Strutture – Università di Calabria – Arcavacata (CS) Italy、(242 pagg.) 1979 年 9 月。
• グレゴリー、フランク・ハットソン、フリーマン、ラルフ・アンソニー（1987年）。バンコク斜張橋。3 Fエンジニアリング・コンサルタンツ、バンコク。ISBN 974-410-097-4。
• ポドルニー、ウォルター、スカルジー、ジョン B. (1986)。斜張橋の建設と設計(第 2 版)。ニューヨーク: Wiley。ISBN 0471826553。*
• ワルサー、ルネ他 (1999)。斜張橋（第 2 版）。トーマス・テルフォード。ISBN 0-7277-2773-7。

ウィキメディア・コモンズには斜張橋に関連するメディアがあります。

• 北米斜張橋登録簿
• 構造物: 斜張橋
• 斜張橋