JP2000352012A - 張・重・支力均衡橋 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課 題】斜張橋を含む吊橋方式の橋梁の問題点であ
る、揺れ耐性特に共振による破壊を防ぐための大型補剛
と、共振に相反する軽量化を可能にし同時に低コスト化
を実現させる。 【解決手段】橋脚５の外側に支脚６を設けその上に加重
橋桁４を架設し、両加重橋桁４の内側上面の支点間に多
数の銅索を、張り渡す。両方の加重橋桁４の内側下方間
に、支梁２を複数架設し、支梁２より垂直に支柱３を設
ける。加重橋桁４は橋脚５上部を中心として、他端の支
脚６側を持ち上げ可能の構造とし、銅索を加重橋桁４に
張力を均等に固定してから支脚６側を下げ、その重力と
梃子作用によって銅索に必要とする張力を与え、その張
力と支梁２による支力とをほぼ均衡させ、さらに支柱３
および補剛台等によって、その上に架設される橋桁１を
橋梁に加わる活加重によっても、水平或いは平面状態を
保てるように、各部にこれに対応した強度を持たせた構
造とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は主として長大橋に
ついて、吊橋方式に比較して橋梁の活加重に対する死加
重を大きく下げながら、揺れ耐性の向上、軽量化，低コ
スト化の架橋技術に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現代における主径間が１０００ｍ前後を
超える長大橋は、全てと言えるほど巨大な主塔を建てロ
ープを渡し、橋桁を吊り下げて架設される斜張橋を含め
た吊橋方式のものである。しかし吊橋は吊り下げる構造
のため揺れ耐性が低く、その為に補剛桁を大きく十分な
重量を持たせる必要があり。ロープ等の抗張力にも依る
が２００ｋｇ／ｍｍ^２を超えていない現状では、実用的
な構造の場合２５００〜３０００ｍ程度が限度と考えら
れる。 特に軽量化は長大化、コスト低減に最も有効で
あると考えられているがが風圧等による共振現象を防止
するため、橋桁を補強する補剛桁の軽量小型化は、著し
く安全性を低下させるという宿命的課題を従来の技術で
は解決できないでいる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上の項目で述べたよう
な長大橋の抱える諸問題を解決するには、従来の吊橋構
造とは全く異なった方式によってのみ解決されるもので
あり、橋梁の総重量を飛躍的に低減する事によって、低
コスト化およびより長大化を可能にする事が本発明が解
決しようとする課題である。

【０００４】

【課題を解決する為の手段】一般に吊り下げ長く張り渡
した構造物の風圧等の外因による揺れを防止するには、
補剛と重量によって構造物の固有振動数と風圧等による
振動数を乖離させて、共振現象による揺れを拡大化させ
ない事である。一方強く張り渡した例えばワイヤーの振
動数は、その張力が強いほど高く重くなるほど低下す
る。これは各種の弦楽器をみて明らかなことである。吊
橋形式の橋梁では橋桁の張力を考慮する必要性は殆ど除
外され、また張力の付与及びこれを支える事が不可能に
近いからである。本発明はこれまで述べた諸問題の解決
策として、弓の機能と構造の特徴を応用する。弓は弧体
である強く反発力を持つ木、金属を円弧状に曲げ両端間
に弦を強く張った構造である。弓の弦は軽量でもあり低
振動数によって共振して大きく揺動することはない。本
発明の橋梁は多数の鋼索か鋼条を数十ｋｇ／ｍｍ^２と強
く張り渡す。しかし弓の弧体のような構造物を橋梁には
応用はできない。そこで本発明では加重橋桁４の持つ重
力と梃子作用、それに張力を支える支梁２と、支柱３な
どの均衡と相互補強効果に依って課題解決の手段とし
た。

【０００５】

【発明実施の形態】本発明による橋梁の実施の形態を述
べると、図１が示すように両側に吊橋の主塔のように橋
脚のほぼ全重量を支える橋脚５があり、更にその外側に
支脚６を設けその上に加重橋桁４が架設される。両加重
橋桁４の内側上面の支点１８間に多数の鋼索８が、平面
状に並列且つ張力が均等になるよう、また僅かに弛む程
度に強く張り渡され、その各端末は加重橋桁４内の通し
穴を貫いて固定具１７で強固に固定され、さらに鋼索８
は加重橋桁４内にコンクリートに依って一体に固着され
る。その際加重橋桁４は橋脚５上を基点として支脚６側
を若干例えば２０度程度持ち上げ固定して置く。架橋工
事中は橋脚５が鋼索８の内側えの張力によって傾斜しな
いよう、橋脚５頂部と支脚６基部を結ぶ等の補強を行
う。加重橋桁４は全体を一体に製造してもよいが、架設
や外端側の持ち上げ等の難易などをを考慮し分割もでき
る。、本例では図５に示したように片側半分を３分割し
ている。次に両加重橋桁４の内側の下方間に断面が円
環、または任意の形状の鋼管等よりなる支梁２を僅かに
上方に反った状態でに取り付ける。支梁２は本例では分
割された各加重橋桁４に各１本としているが複数でもよ
い。支梁２は直線状に製造され仮設した全鋼索８を使用
して渡され、中央部を保持して自重に依る変形を利用し
て架設し固定台１６に取り付けられる。支梁２は中央頂
点部で鋼索８に仮止めされ、同様にして順次全支梁２が
架設され、同時に各支梁２間を下横桁１１で結合する。
続いて支柱３及び分割した上横桁１２を、該当鋼索８を
持ち上げた状態で他の鋼索８を利用して取り付ける。取
り付け順序は自由に選択できるが両端から交互に行うの
が作業上の安定を得られやすい。上横桁１２は取り付け
後直線状に一体に結合され同時に斜材１３も装着して補
剛する。図例のように各枠に一本の斜材１３ではなくＸ
状の鋼索等としてもよい。次に各上横桁１２間また両端
では加重橋桁４との間に図２，図６のように上面が平面
の補剛台１０を作業上やはり分割して架設し、並列した
鋼索８を平面状に支える。終了後各補剛台１は一体に結
合されるので、従来の橋梁にある上ラテラルは必要とし
ない。下ラテラル或いは横トラスなどは補剛上の問題で
あるが本例では省略している。強力な張力が働く橋桁１
と、これを支える支梁２を支柱３等で一体化させている
ので、従来の長大橋ほどこれらを必要としない。以上の
各部材の架設が終了してから、外側が持ち上げられてい
た加重橋桁４を徐々に下げ支脚６で支架し固定する。そ
の過程で梃子作用により鋼索８は極めて強力に両方向に
引っ張られ、支梁２はそれを十分支え得る強度を持った
設計とする。鋼索８の上には鋼板が敷かれ防水が施され
た後、道路の場合は舗装１４やその他の諸施設を取り付
ける。加重橋桁４の重量、鋼索８の張力、支梁２の支力
は橋梁の死加重と活加重によっても、水平或いは平面状
を保てるようにほぼ均衡させる。加重橋桁４には固定さ
れる支脚６を含めて、それを超える重力を持つが必要以
上の張力は発生しない。しかし橋桁１の揺れや活加重に
依る変形力を生じた時は、強力にこれを補正して形状維
持に対応できる。また強く張られた直線状の構造物は固
有振動数が高く弛んだものより又、軽量なほど風圧等の
外因による共振揺れに耐性があり強度を保つ限り軽量化
が望ましい。強力な張力は揺れ耐性を持たせる為極めて
重要であるが、他方張力の増加は支力の強化を必要とす
るので、均衡状態の設定は最も重要な要件である。図４
に示しているように鋼索８は並行して密に置かれている
が、支柱３の位置が空けられているのは、前にも説明し
たように支梁２やその他の構造部材を吊り下げ下ろす為
のもので、終了後その部分にも鋼索を追加して設けるこ
とができる。通常吊橋に使用されている鋼条は６ｍｍ径
程度であるが、これを数段から十数段俵積みに積層して
もよい．勿論鋼索を同様に積層してもよい。単純に計算
して直径１２００ｍｍ２本のケーブルに使用される６ｍ
ｍ径の鋼条は、約７万本である。本発明による橋梁は格
段の軽量化が可能であるので、同規模の橋梁で３万本の
使用量でよいとすると１０段積みとして幅１８ｍとな
り、他の部分を加算しても非常に薄い構造となる。より
補剛性を高めるため図３に示したように、道路の舗装面
１４より橋梁の幅を広く採りまた、中央部に広い開口部
１５を設け風圧の減少も計っている。図７は、本発明に
よる２本の橋梁を小角度のＸ状に交差して架設した中央
部の交差部を示したものである。上下に間隔を設けて立
体交差とするか両鋼索８を重ねて平面状に交差させる
が、いずれの場合も交差部で結合枠２０等により互いに
強固に固定される。図例は平面交差で両方の支梁２、上
横桁１２、下横桁１１などを、直接或いは補助枠例えば
図のような結合枠２０によって補剛が強化されている。
平面交差の場合交差部で他の橋梁側に移行する。この交
差構造は補剛強度を高め、橋梁径間が半分になったよう
な或いはそれに近い効果が期待できる。橋脚５上の支台
９でほぼ全重量を支えているが、橋梁の温度による伸縮
を多数のローラー・ベアリング１９によって吸収し、橋
脚５に加わる側圧の影響を無くしている。また必要によ
り加重橋桁４の両側に連絡橋７を架設する。

【０００６】

【発明の効果】本発明による長大橋の場合、橋脚５を除
く三つの主構成である加重橋桁４、鋼索８を内蔵する橋
桁１それに支梁２と支柱３が、それぞれの重力、張力そ
して支力が橋脚５上でほぼ均衡状態に支架される。吊橋
のように各構成材が単独の目的と機能を持つのと異な
り、互いに深く密接に関係し橋桁１と支梁２及び支柱３
は、極めて強い張力と支力に依って強度と補剛性を高め
ているが、その強大な張力を発生させるのは自らも橋梁
の一部である加重橋桁４である。また三つの力が均衡状
に架設されているので、これらを支架する橋脚５には側
圧はかからない。更に撓み状の構成材が無く風圧など主
として共振作用で発生する揺れを防いでいる。吊橋に不
可欠な大型で高重量の補剛桁は不要となる。鋼索８は直
線状に強く張られ揺れに対して最も耐性があり、しかも
その自重は支梁２で支えられ、張力に必要な鋼索の量は
大きく低減する。以上から明らかなように加重橋桁４を
除く橋梁部の重量は、大きく軽減され吊橋の１／２〜１
／４程度が期待できる。加重橋桁４はその重量によって
機能するので、大きく減量させられないが、支梁２の固
定位置など梃子機能の調整等で最適なものとする。橋梁
の目的は活加重を支架する事であり、橋梁の死加重を大
幅に下げられることは、建設コストは勿論架設工事の容
易さにも寄与して、重量比以上に大きく低減させ得るも
のと考えられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明による張・重・支力均衡橋の実施例を
示したもので、橋梁全体の主な構成を側面から見た縦断
面図である。

【図２】は橋脚５上面の最も重要な各構成部の結合状態
を示す図１の部分拡大図。

【図３】は図２のＡ−Ａの横断面を示すもので、全体の
右半分を示した図。

【図４】は図３の中央部上方を拡大した図。

【図５】は図２のＢ−Ｂの横断面を示すもので、全体の
右半分を示した図。

【図６】は橋桁１の一部支柱３間を拡大して示した図。

【図７】はＸ状に架設した二本の橋梁の中央交差部を示
した平面図。

【符号の説明】

１ 橋 桁 ２ 支 梁 ３ 支 柱 ４ 加重橋桁 ５ 橋 脚 ６ 支 脚 ７ 連絡橋 ８ 鋼 索 ９ 支 台 １０ 補剛台 １１ 下横桁 １２ 上横桁 １３ 斜 材 １４ 舗 装 １５ 開口部 １６ 固定台 １７ 固定具 １８ 支 点 １９ ローラー・ベアリング ２０ 結合枠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（イ） 一対の橋脚５の外側にそれぞれ加
   重橋桁４を設け、内側を橋脚５で他端を支脚６で支架
   し、両方の加重橋桁４の内側上部間に均一の張力で、平
   面状に多数の鋼索８または、鋼条等を単面もしくは必要
   により積層して張り渡す。 （ロ） 両方の加重橋桁４の内側下方間に、上方に緩や
   かに湾曲した支梁２を必要とする強度に応じて複数架設
   する。 （ハ） 上記の支梁２より垂直に支柱３を設け、その上
   に上横桁１２を鋼索８を乗せるようにして、橋桁１方向
   と直角且つ水平に取り付ける。各上横桁１２間また両端
   では加重橋桁４との間に、補剛台１０を架設して平面状
   に鋼索８を支架する。 （ニ） 支柱３および上横桁及び下横桁１１や斜材１３
   によって、橋桁１と垂直面の剛性を保たせる構造とす
   る。 （ホ） 加重橋桁４は橋脚５上部を中心として、他端の
   支脚６側を持ち上げ可能の構造とし、鋼索８を加重橋桁
   ４に張力を均等に固定してから支脚６側を下げ、その重
   力と梃子作用によって鋼索８に必要とする張力を与え、
   その張力と支梁２による支力とをほぼ均衡させ、さらに
   支柱３および補剛台１５等によって、その上に架設され
   る橋桁１を橋梁に加わる活加重によっても、水平或いは
   平面状態を保てるように、各部にこれに対応した強度を
   持たせた構造とする。 以上のように構成された張・重・支力均衡橋。
2. 【請求項２】請求項１による２本の橋梁を小角度でＸ状
   に架設し、中央交差部でそれぞれを結合枠２０で一体に
   固定し、上下に間隔を設けて立体交差とするか、両橋梁
   の鋼索８を積層状に重ねてた平面構造とし、同時に中央
   部で他方の橋梁側に移行できるようにした張・重・支力
   均衡橋。