直交異方性デッキ

直交異方性橋梁または直交異方性デッキとは、通常、製作されたデッキが、縦方向または横方向、あるいは両方向にリブで補強された構造用鋼製デッキ プレートから構成される橋梁または直交異方性デッキです。これにより、製作されたデッキは、車両の荷重を直接支えるだけでなく、橋梁構造全体の耐荷重挙動にも寄与します。直交異方性デッキは、横方向床梁や縦方向桁などのデッキ フレーム メンバーのグリッドと一体化しているか、そのグリッド上で支えられています。リブ、床梁、主桁などの補強要素のさまざまな選択肢はすべて交換可能で、その結果、多種多様な直交異方性パネルが生まれます。

縦方向と横方向の剛性が異なるデッキは「直交異方性」と呼ばれます。2つの方向の剛性が同じである場合、デッキは「等方性」と呼ばれます。^[1]

鋼鉄デッキプレートとリブのシステムは、解析目的では直交異方性プレートとして理想化できるため、「直交異方性」という略称が付けられます。

補強要素は、同時に複数の機能を果たすことができます。補強要素はプレートの曲げ抵抗を高め、プレートが局所的な車輪荷重を支え、その荷重を主桁に分散できるようにします。また、補強要素はプレート内の鋼鉄の総断面積を増加させ、デッキ全体の曲げ容量への寄与を高めることができます (つまり、デッキ プレートはボックス ガーダーまたはI ビームガーダーの上部フランジとして機能します)。最後に、補強要素はプレートの座屈抵抗を高めます。

同じ構造効果は合成桁橋のコンクリートスラブにも当てはまりますが、鋼製の直交異方性デッキは大幅に軽量であるため、より長いスパンの橋をより効率的に設計できます。

直交異方性デッキの使用に対する抵抗は、主に溶接量による製造コストに関係しています。さらに、現場で組み立てるのではなくプレハブ化する必要があるため、現場打ちコンクリートデッキよりも柔軟性が低くなります。直交異方性デッキは疲労の問題や摩耗面の剥離が発生しやすく、デッキと同様に重量を減らすために非常に薄い材料で作られていることがよくあります。^[2]

MAN社のドイツ人エンジニアであるコーネリス博士は、1948 年にドイツ特許第 847014 号を取得しました。MAN の設計マニュアルは 1957 年にドイツ語で出版されました。1963 年にAISC は北米の設計慣行に基づいたマニュアルを出版しました。

世界中には数千の直交異方性デッキ橋が存在します。節約と利点があるにもかかわらず (デッキ重量の軽減により、ケーブル、タワー、橋脚、アンカーなどにも及ぶため、橋の総質量の最大 25% を節約できます)、米国では 2005 年末現在、このようなデッキ橋が 60 程度しか使用されていません^[update]。米国の直交異方性デッキ橋の約 25% はカリフォルニア州にあり、その中には米国で初めて直交異方性デッキを使用して建設された主要橋の 1 つであるサンマテオ ヘ​​イワード橋も含まれています。

非常に大きなケーブル支持橋や、現在の記録的なスパン（斜張橋と吊り橋）は、鋼製の直交異方性デッキなしでは実現できません。最長または記録的なスパンの箱桁橋、斜脚橋、アーチ橋、可動橋、およびノルウェーの 2 つの浮橋はすべて、直交異方性デッキを使用しています。

フランスのミヨーにある斜張橋、ミヨー高架橋は、単一の橋としては最大の直交異方性鋼床版面積を誇ります。上部構造の総重量が軽いため、ミヨー高架橋の両端から 橋を進水させることができました。

明石海峡大橋の直交異方性デッキにより、日本人は、ゴールデンゲートブリッジよりも50%長い、約6,000フィート（1,800メートル）という最長スパンの橋を建設することができました 。

直交異方性デッキは、非常に浅いデッキ深さを可能にするため、アプローチ勾配の急峻さが軽減され、コストも削減されます。この形式は、軽いデッキを使用することで機械要素のコストを大幅に節約できる跳開橋やその他の可動橋にも広く使用されています。エジプトのスエズ運河にかかるエル フェルダン鉄道橋は、世界最長の旋回橋です。エラスムス橋は、斜張橋と跳開スパンの両方に直交異方性デッキを採用しています。ニューオーリンズのダンジガー橋は、非常に大きな垂直リフト橋です。

ムンバイ・トランス・ハーバー・リンク（アタル・セトゥとも呼ばれる）は、インド初の直交異方性鋼床版橋です。南ムンバイとナビ・ムンバイのJNPT（ナバ・シェバ）を結び、ムンバイとプネ、ナビ・ムンバイ、ゴア、およびプネ南東部の他の都市間の移動時間を短縮しました。

元々コンクリート製または非構造用デッキで設計された橋を、より軽量な直交異方性デッキに改修することが可能であり、これは世界中の主要な橋やランドマークとなる橋の耐荷重寿命を維持または延長するために行われてきました。

北米で初めて使用されたのは1975年、バンクーバーのライオンズゲート橋で、非常に軽量な設計で1938年に完成した。ライオンズゲート橋の670メートル（2,200フィート）の北高架橋の元々のコンクリート床版は、橋を数回短時間閉鎖することで段階的に軽量で幅広の直交異方性床版に交換された。^{[3]片持ち直交異方性床版のおかげで、1999年に主床版が交換された間も}テイマー橋は開いたままだった。ライオンズゲート橋の主吊り部分の元々の吊り構造全体を直交異方性に交換するという野心的な作業が2000年から2001年にかけて行われ、ピーク時の交通を中断することなく完了した。その結果、耐久性を考慮して設計されていなかった築63年の橋が新たな命を吹き込まれた。^[4]

もう一つの注目すべき例として、1937年に完成したサンフランシスコのゴールデンゲートブリッジは、もともとコンクリート製の 床版を使用していました。霧やミストによって運ばれた塩分が鉄筋に達し、腐食やコンクリートの剥離を引き起こしました。1982年から1986年にかけて、道路を完全に通行止めにすることなく、401夜かけて、747セクションの元の床版がより軽量で強度の高い直交異方性鋼製の床版に交換されました。^[5]このプロジェクトにより、橋が最高の状態に修復されただけでなく、床版の重量が12,300トン（11,160メートルトン）軽減されました。

• 橋のデッキ

• Wolchuk, R. (1963). 直交異方性鋼板デッキ橋の設計マニュアル。ニューヨーク、NY: アメリカ鋼構造協会。OCLC 601952341。2015年1月21日閲覧。

• Troitsky, MS (1987)。直交異方性ブリッジ - 理論と設計(第 2 版)。クリーブランド、オハイオ州: James F. Lincoln Arc Welding Foundation。ASIN B001KSB33O  。

• Cartledge, P. 編 (1973)。『鋼製箱形桁橋：国際会議議事録』。ロンドン、英国：土木技術者協会、Thomas Telford Publishing。ISBN 0901948764。

• LFRD 橋梁設計仕様書（第 7 版）。ワシントン DC: AASHTO。2014年。ISBN 978-1-56051-592-0. 2015年1月21日閲覧。

• Sedlacek, Gerhard (1992)。「第 2.10 章: 直交異方性プレート橋床板」。Dowling, Patrick J.、Bjorhovde, Reidar、Harding, John E. (編)。 『建設用鋼材設計:国際ガイド』。ロンドン: Elsevier Applied Science。ISBN 978-1-85166-895-3。

• Chang, JCL (1961 年12月)。「短スパン橋梁の直交異方性プレート構造」。土木工学。ASCE 。

• Mangus, Alfred R.; Sun, Shawn (1999)。「第 14 章: 直交異方性デッキ橋」。Chen, Wai-Fah、Duan, Lian (編)。橋梁工学ハンドブック(第 1 版)。フロリダ州ボカラトン: CRC プレス。ISBN 0-8493-7434-0。

• Mangus, Alfred R. (2002 年 5 月)。Merrill, Kelly S. (編)。寒冷地で建設される直交異方性デッキ橋。第 11 回国際寒冷地工学会議 ( 2002年 5 月 20 ～ 22 日、アラスカ州アンカレッジ) 。バージニア州レストン: ASCE。doi : 10.1061/40621(254)36。ISBN 978-0-7844-0621-2寒冷地工学：寒冷地が交通とインフラに与える影響

• 直交異方性橋梁会議議事録 (2004 年 8 月 25 ～ 27 日) (PDF)。ASCE首都支部、カリフォルニア州サクラメント。2004 年 8 月。2015 年 1 月 22 日のオリジナル(PDF)からアーカイブ。2015年1 月 21日に閲覧。

• バックランド、ピーター、 G . (1981)。「ライオンズゲート橋 - 改修」。カナダ土木工学ジャーナル。8 (4)。オタワ、カナダ: 484–508。doi :10.1139/l81-063。{{cite journal}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link)

• 直交異方性鋼床版橋の設計、建設、保守マニュアル(PDF)。米国運輸省連邦道路管理局。2012 年 2 月。2015年1 月 21 日閲覧。発行番号 FHWA-IF-12-027

• ターナー・フェアバーク・ハイウェイ研究センター 直交異方性デッキの記事（米国運輸省ウェブサイトより）
• 連邦道路局（米国運輸省）による橋梁床版断面製造の自動化に関する報告書。
• セバーンクロッシングデッキの詳細図にはデッキの裏側と溶接点の図が含まれています
• 西部橋梁技術者セミナー* =カリフォルニアの直交異方性橋梁
• カリフォルニアの直交異方性橋* Powerpoint
• [1]* (2012) 直交異方性鋼床版の設計、施工、保守マニュアル。

直交異方性鋼床版を備えた有名な橋の例

オランダ語: エラスムス直交橋 = Erasmusbrug ( Brug = オランダ語で橋)

フランス語: Pont Gustave-Flaubert (Pont = 橋、orthotropic = 直交異方性)

ドイツ語: Erasmus-Brücke (ドイツ語でBrücke = 橋および直交異方性 = 直交異方性)

ブラジル系ポルトガル語:ジュセリーノ・クビチェック橋(ポルトガル語: Ponte Juscelino Kubitschek) (Ponte = ポルトガル語で橋)

イタリア語Ponte sullo Stretto di Messina (ポンテ＝イタリア語で橋)

ノルウェー語:ノルドホルドラン橋= Nordhordlandsbrua ( Brua = ノルウェー語で橋)