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ラーメン橋は、上部構造と下部構造が強固に接続され、連続したユニットとして機能する橋です。通常、構造は一体的に鋳造され、デッキから基礎まで構造が連続しています。メンバー間の接続は、曲げモーメント、軸力、およびせん断力を伝達する剛接続です。ラーメン橋の設計は、構造上の大きな利点をもたらしますが、設計や建設が困難になることもあります。
歴史
ラーメン橋の使用は20世紀初頭にドイツで始まり、すぐに南北アメリカ大陸に広まりました。特に、エミリオ・エンリケ・バウムガルトとアーサー・G・ヘイデンは、1920年代初頭にコンクリートラーメンを使用したことで有名になりました。 [1] : 149 当時、橋の設計には鉄筋コンクリートが一般的に使用されていましたが[2]、上部構造は下部構造にベアリングを付けて設計されていました。[1] : 149 コンクリートラーメン設計では、ベアリングはありません。代わりに、上部構造は下部構造と一体的に鋳造され、デッキから基礎まで橋全体が連続しています。
技術者は、このタイプの設計が多くの理由で有利であることに気付いています。ラーメン橋の床版中央のモーメントは、単純支持の床版の対応するモーメントよりも小さくなります。[3]そのため、中間スパンでより浅い断面を使用できます。[3]その他の利点は、アプローチに必要なスペースが少なくて済むことと、床版が橋台に接する部分の構造詳細が不要であることです。[3]技術者は、ラーメン橋のいくつかの欠点にも気づいています。鉄筋の配置は非常に難しい場合があり、コンクリートの形成/配置は複雑です。[1] : 153 さらに、ラーメンは静的に不確定であり、解析は単純支持構造よりも困難です。
ラーメン橋の種類
シングルスパン
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川を渡るシングルスパン橋、アメリカ合衆国 -
道路上のシングルスパン、ドイツ -
フィンランドのアーチ型シングルスパン
単径間ラーメン橋は、通常、鉄筋コンクリートで作られ、公園道路やその他の道路でよく使用されます。[4]この設計は、中間スパンの断面が比較的狭く、橋台に必要なコンクリートの量が少なくなるため、材料を効率的に使用できます。[4]中間スパンの断面が狭いため、橋のプロファイルがわずかにアーチ型になり、大きなヘッドルームが必要な場合に特に便利な設計になります。 このプロファイルにより、橋は梁橋よりも建築的に美しくなります。 ラーメン設計は、スパンが35〜80フィート（11〜24メートル）の場合、最も効率的な橋のタイプである可能性があります。[5]鋼を使用する場合、経済的な利点はスパンが120フィート（37メートル）まで広がります。[5]
V字型
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ポン・デュ・ラングドック、フランス、標高 -
フランス、ラングドック橋、下
V字型のラーメン橋は、1スパンだけでは実現不可能な長い橋を支える効率的な方法です。各V字型の橋脚は、基礎を1つだけ使用しながら、デッキを2か所で支えます。橋脚で発生する曲げモーメントは最小限であるため、基礎のサイズを大幅に削減できます。[6]さらに、各スパンの有効長さは、垂直の橋脚を持つ橋のスパンに比べて短くなります。[7]ただし、このシステムは、橋脚を橋の下のほぼ中央に配置する必要があるため、ラーメン橋ではあまり使用されません。多くの場合、橋は道路や水路にまたがっており、そのような場合の橋脚の建設はコストがかかり、困難です。[要出典]
バッターポスト
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コンクリートのバッタポスト橋、フィンランド -
鉄製バッタポスト橋、日本または台湾 -
バッターポスト橋、日本
斜柱ラーメン橋は、デッキから橋台まで斜めに走る支柱によって定義されます。この設計は、V字型の橋脚と同様にデッキを支えますが、基礎の構築方法が異なります。橋脚は橋台の上または隣に支えられるため、橋の真下に基礎を建てる必要がありません。これは、橋が川を渡り、水中に基礎を建設することが困難な場合に特に有利です。[8]その結果、橋台を大きくするか、橋台の隣に追加の基礎を設置する必要があります。
最近の進歩
過去数年間、ラーメン橋に関する研究のほとんどは、既存の構造物を改修して新しい耐震基準を満たすことに関連していました。[9]この研究では、コンクリート構造物の梁と柱の接合部に必要な鉄筋の量を増やす必要があることがよくわかっています。多くの橋では、耐震コードで必要な鋼材の量により、接合部が混雑します。[9]これを緩和するために、鉄筋と周囲のコンクリートとの結合を改善するために、鉄筋繊維を補強材として使用することができます。[9]テストでは、鋼繊維強化コンクリートを使用することで、せん断容量と曲げ容量を改善しながら、鉄筋の定着長を短縮できることが示されています。[9]必要な定着長が短縮されると、梁と柱の接合部の混雑が軽減されます。
もう一つの進歩は、プレストレストコンクリートの使用です。プレストレストコンクリートはコンクリート工学における大きな進歩であり、ラーメン橋の建設に効果的に使用されています。[10]標準的な鉄筋をコンクリートラーメン橋に配置することはすでに困難であったため、これは注目に値します。鉄筋にプレストレスを与えることはより困難ですが、それでも実行可能であることが証明されました。[10]プレストレストコンクリートは、従来の鉄筋コンクリートよりも引張強度が高く、より長い橋スパンを可能にするため、橋の建設に役立ちます。
参考文献
ウィキメディア・コモンズには、ラーメン橋に関連するメディアがあります。
- ^ abc 「Rigid Frame Bridges」（PDF）www.marylandroads.com。2017年8月3日時点のオリジナル（PDF）よりアーカイブ。 2024年2月6日閲覧。
- ^ ブリタニカ百科事典、「鉄筋コンクリート」、2014年11月
- ^ abc ポートランドセメント協会、「ラーメンコンクリート橋の分析」、シカゴ、1936年。
- ^ ab 「鉄筋コンクリート製リジッドフレーム橋」www.ncdot.gov。ノースカロライナ州運輸省。2013年6月。2018年6月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2024年2月6日閲覧。
- ^ ab アメリカ合衆国内務省、「国家歴史登録財継続シート」、p. 11
- ^ 「FINLEYエンジニアリンググループ：Finley： - プロジェクト」。2011年6月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。2014年11月5日閲覧。
- ^ Antónia Királyföld、Gábor Pál「V 字型サポート上のコンクリート構造フレーム ブリッジ」、Fib.bme.hu、2012。[デッドリンク]
- ^ 中東経済工学フォーラム、「Rigid Frame Bridge」、2014 年 11 月
- ^ abcd Kabit, Shakya et al. , 縦断的およびせん断的鉄筋を減らすためのラーメン鉄道橋の梁柱接合部への鋼繊維の応用、建設および建築材料、第27巻、第1号、pp. 482-489、2012年2月。
- ^ ab Shun Bo Zhao、Shi Ming Liu、Xiao Ke Li、「V字型橋脚を備えたプレストレストコンクリート連続ラーメン橋の設計」、応用力学および材料、Vol.201-202、2012年10月。