橋脚（橋梁構造物）

橋脚は、橋脚構造物の床版を支える中間支持材です。軽量で一時的な支持材である支保工とは対照的に、橋脚は堅牢かつ恒久的な支持材です。 ^{[ 1 ]}

歴史

コンクリートの出現、鋳鉄、そして鋼鉄の使用が始まるまで、橋は石造でした。ローマ時代の橋は頑丈で半円形をしており、太い橋脚の上に架けられていました。その幅はヴォールトの幅の約半分に相当しました。^{[ 2 ]}

橋脚の厚さを薄くできるようになったのは、1750年、ジャン＝ロドルフ・ペロネの発明によるものでした。当時は橋脚の厚さをスパンの5分の1にするのが絶対的なルールとされていましたが、ペロネは厚さをスパンの10分の1にし、高さを5分の1から7分の1の間で変更することを提案し、成功させました。これらの厚さの減少により、橋脚が水の流れを阻害する要因が大幅に軽減されました。^{[ 3 ]}^{[ 4 ]} 1909年10月10日に開通したフランスのファド高架橋の橋脚は、高さ92メートルで、これまで建設された中で最も高い伝統的な石積み橋脚です。^{[ 5 ]}

その後、1791年にイギリスのジェームズ・パーカーによって発見された近代的な天然セメントの発明、そして特にフランスのルイ・ヴィカ（1813～1818年）の研究によって、コンクリートは大きく進歩しました。ヴィカは水硬性結合剤産業、ひいてはコンクリートの基礎を築きました。鉄鋼との融合により鉄筋コンクリートが誕生し、より大胆かつ経済的な構造物の建設が可能になりました。ポール・セジュルネは石造橋梁の最後の偉大な理論家となり、彼の橋脚計算方法と公式は今日でもなお有効です。^{[ 6 ]}

その後、橋脚はより細く、より高くなり、1937年には早くもアメリカのゴールデンゲートブリッジが230メートルの高さの橋脚を擁するなど、かなりの高さに達しました。

さらなる飛躍は、2つの新技術の登場によってもたらされました。 1928年にウジェーヌ・フレシネが開発したプレストレストコンクリートと、1980年代の高性能コンクリートです。この2つの技術を組み合わせることで、非常に高い橋脚の建設が可能になりました。

石積み橋脚

形態学

石積み橋脚には抵抗部と充填部がある。^{[ 6 ]}

一定の厚さを超えるシャフトの周囲は、角に仕上げられた石や四角い石、さらには粗い石で作られた抵抗部分を構成します。
支持部の中核となる充填材は、モルタルで結合されているか結合されていない粗い石または瓦礫で構成されており、機械的耐性の特別な特性はなく、時には非常に劣悪で非常に不均質な品質であることもあります。

計算

支持物の寸法は、転倒に対する安定性、支持石積みの圧縮抵抗、地面への許容圧力、美観という 4 つの基準を考慮して決定されます。

しかし、初期の橋脚は計算されておらず、構造の特性は経験則に基づいていました。初期の橋脚は、建設中の支持部の安定性を確保するために非常に頑丈に作られており、各橋脚は既に建設されたヴォールトの推力に対して自己安定していました。その後、ヴォールトの同時建設などの技術革新により、改良が可能になりました。

ヴォールトのバネ線の高さにおける柱の厚さは、ポール・セジュルネの公式によって与えられます。^{[ 7 ]}

低い橋脚

この場合、構造物の高さは、デッキの上部と地面の間で測定され、a /3とa /2の値の間になります。ここで、aはアーチのスパンを示し、通常は半円形または楕円形のアーチです。^{[ 7 ]}

橋脚の厚さe は、アーチのスパンにのみ依存します: a /10 < e < a /8。

高い橋脚

構造物全体の高さは、一般的に1.5 aから2.5 aの間です。^{[ 7 ]}

アーチは半円形で、その厚さTはアーチのスパンaと構造物の高さHの両方に依存する： ^{[ 7 ]}

H = 2.5 aの場合、T = 0.1 a + 0.04 H

H < 2.5 aの場合、T = 0.125 a + 0.04 H

ただし、スパンaが小さい場合（a < 8 m）、Tには次の式を使用することをお勧めします。

T = 0.15 a + 0.4 ^{[ 7 ]}

コンクリート橋脚

現代の橋脚のほとんどは鉄筋コンクリート製、あるいは大型構造物の場合はプレストレストコンクリート製です。形状は主に柱と壁の2種類があります。

各支柱は、1つまたは複数の壁または柱で構成されます。ほとんどの高速道路で見られる標準的な形状の壁は、反対側の図に示されています。

柱は目に見える面であるため、建築研究の対象となることがよくあります。その結果、従来の円板や特定の面とは異なる断面が生まれることがあります。これを建築用コンクリートと呼びます。

一部の構造物では、これら2つの古典的な柱や壁の形式とは異なる杭の形状が採用されています。オルレアン（フランス）のヨーロッパ橋のデッキは、特に独創的な三脚柱によって支えられています。

高い山

杭は70mを超えると高杭とみなされます。杭の細長（最大軸径と杭の高さの比）は、通常1/10°以下です。杭の根元にかかる圧縮力は、杭自体の重量と支持床版の重量の両方によって増大します。これは、建築上の理由から、杭の高さが高いとスパンが長くなる傾向があるためです。したがって、この領域は高性能コンクリートの使用に理にかなった領域であり、場合によっては有利な領域となります。^{[ 8 ]}

使用済みコンクリート

高性能コンクリートは、コンクリートの多孔性を低減することによって製造されます。これは、コンクリート1m³あたりの水とセメントの質量比（E / C）を低減することを意味します。E / C比が0.4未満の場合は、一般的なセメントの場合、一般的にHPC（高強度コンクリート）の領域に相当します（このとき強度は50MPaを超えます）。実際には、E/C比の低下によるコンクリートの作業性の低下を克服するために、高性能減水剤を用いて細粒分（セメント、鉱物添加物、超微粒子）を解膠します。^[⁹^]^[¹⁰^]^[¹¹^]

エローン橋に使用されたHPC80コンクリートの組成は次の通りである。^{[ 12 ]}

サンヴィゴールCPA HP PMセメント：150 kg/m³
サン・ルナン 0/4砂: 744 kg/m³
ケルギロ 4/10砂利: 423 kg/m³
ケルギロ 10/16砂利: 634 kg/m³
シリカフューム（8％）：36 kg/m³
可塑剤（3.95％）：18 kg/m³
硬化遅延剤：1.6 kg/m³
水（E / C比 = 0.32）：132 kg/m³

建設方法

高い橋脚を建設するには、次の 2 つの建設方法があります。

クライミング型枠またはセルフクライミング型枠は、フランスで最も一般的に使用されている工法です。型枠は、既にコンクリート化された部分を基準として、所定の高さまで上昇します。しかし、コンクリート打設を中断するたびに、コンクリートの打設を再開する必要があります。^{[ 13 ]}ミヨー高架橋とヴェリエール高架橋の橋脚はこの工法を用いて建設されました。^{[ 14 ]}^{[ 15 ]}
スライディング型枠は、型枠を時速10～30cmの速度で連続的に移動させる工法です。この工法はコンクリートの盛り上がりを防ぎます。^{[ 16 ]}香港の青馬大橋（1997年）、スカルンスンデット橋（1991年）、ノルウェーのヘルゲラン橋（1990年）などがこの工法を用いて建設されました。^{[ 13 ]}

世界で最も高い桟橋

世界で最も高い橋脚を持つ建造物は、ヨーロッパ、特にフランス、ドイツ、オーストリアに集中しています。その筆頭がミヨー高架橋で、世界一高い橋脚を有しています。他に2つの橋脚がトップ9に入っています。最も高い橋脚のトップ15は以下の通りです。


N.	橋	桟橋	身長	タイプ	建物	国	地域 / 都市	関数
1	ミヨー高架橋	P2	244.8メートル	斜張橋	2004	フランス	ミヨー	高速道路
2	ミヨー高架橋	P3	221.7メートル	斜張橋	2004	フランス	ミヨー	高速道路
3	コッハー高架橋	P4とP5	176メートル	桁橋	1979	ドイツ	コッハー	高速道路
4	ラヴァント高架橋	P3とP4	165メートル	桁橋	1981	オーストリア	トゥインベルグ	高速道路
5	ラゴ高架橋	P2	150メートル	箱桁橋	1974	イタリア	モラノ・カラブロ	高速道路
6	ヨーロッパ橋	P4	146.5メートル	箱桁橋	1963	オーストリア	ブレンナーアウトバーン	高速道路
7	イタリア高架橋	P3	145メートル	箱桁橋	1974	イタリア	ライノ・ボルゴ	高速道路
8	ミヨー高架橋	P4	144.55メートル	斜張橋	2004	フランス	ミヨー	高速道路
9	ヴェリエール高架橋	P3	143メートル	斜張橋	2002	フランス	ヴェリエール	道
10	ヴェリエール高架橋	P2	141メートル	斜張橋	2002	フランス	ヴェリエール	道
11	ヨーロッパ橋	P3	136.5メートル	桁橋	1963	オーストリア	ブレンナーアウトバーン	高速道路
12	ミヨー高架橋	P5	136.4メートル	斜張橋	2004	フランス	ミヨー	高速道路
13	ネッカー高架橋	P2	127メートル	箱桁橋	1978	ドイツ	ネッカー	道
14	ペイ・ド・チュール高架橋	P4	124メートル	桁橋	2002	フランス	チュール	高速道路

参照

参考文献

^ Encyclopédie pratique du bâtiment et des travaux publics (フランス語)。キレット。 1953年。
^デルベック（1982年、5ページ）
^デルベック（1982年、6ページ）
^プラード（1986年、38ページ）
^プラード（1986年、295ページ）
^ ^a ^bデルベック（1982年、11ページ）
^ ^a ^b ^c ^d ^eアラードとキーナート (1957、p. 190)
^ d'Aloïaら。 (2003、p. 7)
^ d'Aloïaら。 (2003、p. 13)
^ d'Aloïaら。 (2003、p. 91)
^ d'Aloïaら。 (2003、p. 94)
^ d'Aloïaら。 (2003、p. 95)
^ ^a ^b d'Aloïa et al. (2003、p. 39)
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^ d'Aloïaら。 (2003、p. 40)

参考文献

ジャン＝ミシェル・デルベック（1982）。Les ponts en maçonnerie (フランス語)。セトラ。
マルセル・プラデ (1986)。Les ponts – 歴史的建造物。 Art et Patrimoine (フランス語)。ブリソー。ISBN 2-902170-54-8。
アラード、R. Kienert、G. (1957)。Notions de travaux publics (フランス語)。エロールズ。
ダロイア、レティシア。レジェロン、フレデリック。ル・ロイ、ロバート。ルンフォラ、ピエール。トゥルモンド、フランソワ (2003)。Valorisation des bétons à autos Performance dans les piles et pylônes de grande hauteur des ouvrages d'art (フランス語)。ポン・エ・ショセ中央研究所。ISBN 2-7208-3118-2。

[1] Encyclopédie pratique du bâtiment et des travaux publics (フランス語)。キレット。 1953年。

[2] デルベック（1982年、5ページ）

[3] デルベック（1982年、6ページ）

[4] プラード（1986年、38ページ）

[5] プラード（1986年、295ページ）

[:0-6] デルベック（1982年、11ページ）

[:1-7] アラードとキーナート (1957、p. 190)

[8] 'Aloïaら。 (2003、p. 7)

[9] 'Aloïaら。 (2003、p. 13)

[10] 'Aloïaら。 (2003、p. 91)

[11] 'Aloïaら。 (2003、p. 94)

[12] 'Aloïaら。 (2003、p. 95)

[:2-13] 'Aloïa et al. (2003、p. 39)

[14] 'Aloïaら。 (2003、p. 96)

[15] 'Aloïaら。 (2003、p. 98)

[16] 'Aloïaら。 (2003、p. 40)

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