斜張橋
斜張橋（しゃちょうきょう、Cable-stayed bridge）は、橋の形式の1つで、塔から斜めに張ったケーブルを橋桁に直接つなぎ支える構造のものである。ケーブルを利用し吊って支えることから、広義には吊り橋の一種と言える。しかし狭義には、すなわち土木工学分野、橋梁工学分野では吊り橋とは区別される。斜張橋はこの狭義の吊り橋（以降、単に「吊り橋」と記す）に次ぐ支間長（スパン、塔と塔の間隔）を得られる。
Contents
歴史
近代的な斜張橋は戦後、ドイツでライン川に架けられたものとされる。少ない材料で建造するのに適していたが、ケーブルにかかる負荷の計算など構造解析が難しく、永らく小規模なものに止まっていた。しかし、20世紀末期からコンピュータによる構造解析やシミュレーション技術などの進歩により、長大な橋が幾つも建設されている。
本四連絡橋の1つの多々羅大橋は、当初は吊り橋で計画されていたが、途中で斜張橋に変更された。同じ本四架橋で初期に建設された吊り橋の大鳴門橋の中央径間 (876m) を超える890mを実現し、世界最長の斜張橋だった。2012年4月13日、ロシア極東ウラジオストクのムラヴィヨフ・アムールスキー半島とルースキー島の間の東ボスポラス海峡(en)を跨ぐルースキー島連絡橋が完成し、2本の橋脚の間が1104 mで世界最長記録を塗り替えた[1]。 またケーブルの張り方が均等でない、塔が斜めであるなどの特殊な形状のものも可能となってきている。例えば、アメリカ合衆国のサンダイアル（日時計）橋は、斜めに傾斜した塔の片側だけにケーブルが張られており、その名の通り傾いた塔が日時計となっている。また東京のかつしかハープ橋は、川を斜めに渡るため、橋桁すなわち路面がS字型という特殊な形状をしている。
形式
吊り橋との相違
吊り橋と斜張橋は、いずれもケーブルの張力を利用した吊り構造という点では同じである。大きく異なるのは、斜張橋が塔と桁をケーブルで直結しているのに対し、吊り橋は塔の間にまず渡したメインケーブルがありそこから垂らしたハンガーロープで桁を吊っていることである。このため、桁に掛かる力は、吊り橋では垂直方向の張力だけであるが、斜張橋では垂直方向の張力に加えて橋軸方向の圧縮力が作用する。吊り橋では両端にアンカーブロック、またはアンカレイジというメインケーブルを繋ぎとめる重しがいるが、斜張橋では桁に作用する圧縮力とケーブルに作用する引張力を塔の左右で釣り合わせるために不要である。
また同じスパンの場合、塔の高さは斜張橋の方がやや高くする必要がある。
斜版橋
斜張橋の特殊な形式の1つに「斜版橋」がある。通常の斜張橋では桁を支える斜めのケーブルが露出しているが、斜版橋ではケーブルの周囲をコンクリート版で被覆することでPC部材[2]としたものであり、これにより橋全体の剛性が向上する[3][4]。
構造
後方、尾道大橋（放射型）
主塔
ここから張られたケーブルで桁をささえる。塔は2本であることが多いが1本の場合、3本以上の場合もある。塔の形状はさまざまで一本の柱状、吊り橋と同様の2本組、塔の上部をすぼめた逆Y字形やA字型など各種存在する[5]。塔には圧縮力のみが作用する。材料は鋼や鉄筋コンクリート (RC) が用いられることが多い。
ケーブル
斜材ともいう。主塔と桁を繋ぎ桁を支える。構造上、塔から左右に張られたケーブルと桁でバランスをとるため吊り橋のような両端のアンカレイジは不要である。
ケーブルの張り方にはいくつか種類がある。
側面形では、塔の先端で全てのケーブルをまとめた放射型（ラジアル型）、少しずつずらしたファン型、さらにずらしケーブル同士が平行に張られたハープ型などがある[5]。放射型はケーブルの塔頂でのとりまとめ構造が複雑になるのでケーブル本数の少ない小型の橋にしか用いられない。主観の問題ではあるが美しさではハープ型が最良とされている。
主塔を1本しかもたず、片側からのみ吊る片持ち型という形式もある。
各形式の例
平面形では、桁中央のケーブルのみで支持する1面吊り、桁両側面のケーブルで支持する2面吊りがある。
ケーブルの本数も設計上の自由度がある。本数を少なくしたほうが構造計算が容易になる。本数を多くしたほうがケーブル1本あたりに作用する力は小さくなる。
桁
橋桁あるいは主桁ともいい、人や車が通行する部分である。形状はトラスや箱形があるが近年のものは箱形が多い。塔の左右でバランスをとるため、一般的には、主塔2本の場合側径間と中央径間の長さの比を1:2:1、主塔1本の場合は1:1とする。ただし、主塔2本でも生口橋など、側径間を重く、中央径間を軽く造ることでバランスを取り、中央径間をより長く造る例もある。
世界の斜張橋
| 名称 | 所在地 | 中央径間長 | 供用開始時期 |
|---|---|---|---|
| ルースキー島連絡橋 | ロシア | 1,104m | 2012年 |
| 蘇通長江公路大橋 | 中国 | 1,088m | 2008年 |
| 昂船洲大橋 | 香港 | 1,018m | 2009年 |
| 多々羅大橋 | 日本 | 890m | 1999年 |
| ノルマンディー橋 | フランス | 856m | 1993年 |
| 閔（ミン）浦大橋 | 中国 | 708m | 2009年 |
| 南京長江三橋 | 中国 | 648m | 2005年 |
| 南京長江二橋 | 中国 | 628m | 2001年 |
| 武漢白沙長江大橋 | 中国 | 618m | 2000年 |
| 青州閩江大橋 | 中国 | 605m | 1996年 |
| 楊浦大橋 | 中国 | 602m | 1993年 |
| リガ斜張橋 | ラトビア | 595m | 1981年 |
| リオン・アンティリオン橋 | ギリシャ | 560m | 2003年 |
| カントー橋 | ベトナム | 550m | 2010年 |
| 高屏溪斜張橋 | 台湾 | 330m | 1999年 |
中国では1,000m超の橋が他にも計画されている。
日本の斜張橋
脚注
- ↑ ロシア:世界最長の斜張橋が完成 毎日新聞2012年04月14日
- ↑ PCとは"Prestressed Concrete"のことであり、内部のケーブルが締め上げられ緊張状態のままコンクリートが打設されることで、完成後もコンクリートに圧縮力が掛かり強度が高くなる。
- ↑ 斜版橋の例として、九州新幹線の川内川橋梁がある。
- ↑ 藤野陽三著、『橋の構造と建設がわかる本』、ナツメ社、2012年3月26日発行、ISBN 9784816352027、160-161頁
- ↑ 5.0 5.1 “斜張橋とは”. 株式会社富士ピー・エス. . 2017閲覧.
- ↑ 世界初の曲線斜張橋。
- ↑ 日本初の斜張橋。
- ↑ 長良川の「鵜飼い」にちなみ、主塔を鵜匠に、ケーブルを手綱に、橋桁を鵜船に見立てた独特の造りになっている。
- ↑ 複合構造のS字型曲線斜張橋としては日本国内初。
- ↑ Y字橋脚と斜張橋との複合型。
参考文献
- 藤川寛之 『本州四国連絡橋のはなし-長大橋を架ける-』 財団法人交通研究協会発行、成山堂書店、2002年8月。ISBN 978-4425761111。