アーチ橋はカーブした形をした橋です。曲線は、直線的な橋のように下向きではなく、荷重 (橋にかかる人や物の重量) の力を外向きに放散するのに役立ちます。これは、橋が壊れることなくより多くの重量を処理できることを意味します.
古代の橋の画像を調べてみると、国や建設の責任者に関係なく、すべての橋にかなり興味深い構造上の類似性があることがわかります。アーチの形です。
イタリアにある紀元前 1 世紀の橋ポン・サン・マルタンのアーチ形状に注目してください (写真提供者 :Wikipedia.org)
現代の橋だけでなく、多くの古代の橋が同じアーチ型をしているのはなぜですか?結局のところ、この独特の類似性は単なる偶然ではありません…
アーチ橋
アーチ橋を見ると、半円形の構造に見えるかもしれません。つまり、橋の両側にある 2 つの橋台が湾曲したアーチで接続されているからです。負荷を支えるために複数のアバットメントを必要とする線形橋とは異なり、アーチ型橋では、曲線が負荷の力を外側に、つまり橋自体から効果的に消散させます。
米国西海岸のハイウェイ 1 号線に架かるビクスビー クリーク橋 (写真提供者 :Michael Urmann / Shutterstock)
このスタイルの橋のデザインはかなり古く、世界のさまざまな場所にある橋で見ることができます。古代のアーチ橋はレンガや石で作られていましたが、現代では鋼鉄とプレストレスト コンクリートが使用され、巨大な圧力下での橋の頑丈さを確保しています。
なぜ「アーチ」形状なのですか?
アーチ橋の真ん中のどこかに立っている人（彼をアーチーと呼びましょう）がいるとします。アーチーは、自分の体重により、ブリッジ デッキに一定量の力を加えます。この力が「荷重」、つまりブリッジが支えなければならない下向きの力です。
橋を構成する石は、互いにしっかりと押し付けられる必要があります (構造の品質によって異なります)。したがって、アーチーが上から力 (重り) を加えると、彼の下にある石 (キーストーンと呼ばれる) が隣の石を外側に押し、次の石に押し付けられ、このプロセスが後続のすべての石に続きます。 .このようにして、力はアバットメントに到達する前に、両側のブリッジのカーブに沿って外側に伝達されます。
アーチ橋が負荷を効果的に分散する方法
アバットメントはこの力を支え、橋が広がるのを防ぎます。これらのアバットメントは地盤 (基本的には堅く固い領域) に埋め込まれているため、非常に重い荷重にも道を譲ることなく処理できます。ただし、すべてのアクションには等しく反対の反作用があるため (ニュートンの第 3 法則によると)、アバットメントの周囲の地面は力を受けると圧迫され、アバットメントを押し戻します。この力は「抵抗」を生み出し、それは石から石へと伝わり、今度はアバットメントから離れて中心に向かい、最終的に負荷を支えている石、つまりキーストーンを押します.
アーチ橋の利点
オーストラリアで最も古い稼働中の橋であるリッチモンド橋は、基本的な原材料で構成されています (1825 年) (写真提供者 :Wikipedia.org)
レンガや石などの構成原材料のおかげで、アーチ橋は圧縮の処理に優れています。また、せん断に対しても適度に耐えます。ただし、アーチ橋の張力はほとんど無視できます。ブリッジのカーブと、荷重の力をカーブに沿って外側に放散する能力により、ブリッジの下側にかかる張力の影響が大幅に減少します。言い換えると、アーチに非常に大きな半円を作りたくないということです。なぜなら、曲率が高くなると下側の張力が増し、ブリッジ全体が徐々に弱くなってしまうからです。
曲線に沿って力を分散させるのは固有の形状であるため、アーチ橋は追加のサポート、構造、またはケーブルを必要としません。さらに、さまざまな原材料を必要とせず、レンガや石だけであるため、比較的安価に組み立てることができます。また、非常に耐久性があります。ローマ帝国によって建設された特定のアーチ橋は、今日でも高くそびえ立っています。多くの現代の橋もアーチ型ですが、はるかに強く、より信頼性の高い素材でできており、古代の例よりもはるかに洗練されています.
クロアチアのマースレニツァに架かる現代的な金属製の橋 (写真提供:Ivan Pikunic / Shutterstock)
結局のところ、アーチ橋は見事に絵のように見えるだけでなく、アーチ型の形状が物理的および構造的な利点を提供します!
