橋梁の各部位の名称について

道路

こんにちは、土木公務員ブロガーのカミノです。

橋梁の基礎知識を知りたいな~という方向けに、

ここでは橋梁の各部位の名称を解説したいと思います。
 

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橋梁の諸元(長さの定義)

まずは橋長などの諸元を説明します。

見た目の長さの定義ですね。

橋の側面図
橋の断面図

橋長

両端橋台のパラペット前面の間の長さのこと。パラペット(胸壁)とは、桁を横から支えている橋台の上部の出っ張りのことです。伸縮装置の有無やパラペットの位置が分からないことも多いので、図面が無いときは現地の手掛かりからそれっぽいところを測っています。

桁長

上部構造の長さのこと。

支間長

支承間の長さのこと。スパンとも呼ばれます。支承だけで荷重を支えるので、支承間の距離は構造計算上非常に大事ですよね。

遊間

桁と橋台のパラペットや桁同士がぶつかって損傷が起きないよう設けられる隙間のこと。
桁の温度変化・乾燥収縮、また、地震による変形と移動も考えられることから、文字通りアソビの部分をつくっているわけです。遊間の値から伸縮装置の選定をしたり、耐震補強でも設計上大事な数値になります。

桁下高

桁下高けたしただか。桁下の空間の高さのこと。桁からHWL(計画高水位)までの距離です。
HWLに余裕高を加えた高さで設計します。もし余裕が無ければ、洪水時に流木などで橋梁が壊されてしまうからですね。
高架橋のように下が路面の場合は、桁から路面までの高さのこと。また、カルバートタイプの場合は、上図で示すように桁から通行空間までの高さを桁下高と呼ぶこともあります。ややこしいですね(;´・ω・)

全幅員

橋梁の幅のことです。見たまんまの地覆まで含んだすべての幅員をいいます。

有効幅員

車両や人が通るために使う幅のことです。
交通の観点からは有効幅員が重要ですが、構造計算や河川占用では全幅員を用います。

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上部構造

上部構造とは、歩行者や自動車などを直接支持する部分(床版や桁など)をいいます。よく「上部工」と言われます。

市町村で主に管理している鋼橋とコンクリート橋のそれぞれの上部工の模式図はこんなかんじ。

I桁橋(鋼橋)の上部工
箱桁橋(鋼橋)の上部工
T桁橋(コンクリート橋)の上部工
箱桁橋(コンクリート橋)の上部工
中空床版橋の上部工
中空床版橋(プレキャスト)の上部工

主桁・主構

部構造全体の荷重を支持して、下部工に伝えるメインの桁のこと。鋼材のときは主構と呼ぶこともあります。
上部工は平らなのでイメージしにくいかもしれませんが、荷重を支持する「縦」の部材です。断面形状によってI桁と箱桁、材料によって鋼桁、鉄筋コンクリート桁、PC(プレストレストコンクリート)桁などがあります。

横桁

主桁が適切に荷重を分担できるようにするために横断方向につくられる桁のこと。
「縦」な部材を「横」に張るイメージです。

縦桁

主桁に沿って、主桁の荷重を分散させるためにつくられる桁のこと。普通は主桁だけで負担します。

床版

橋の上を通る車両の重みを橋桁や橋脚に伝えるための板のこと。文字通り、床ですね。コンクリート橋の場合は、桁と床版が一体化していることが多いので、あくまで役割によって「ココの部分は床版」と呼んでいるだけです。
コンクリート床版に水が侵入すると劣化が早まるので、橋面防水と呼ばれる加工をします。床版の上に防水シートを貼ったり塗ったりして、その上に不透水の密粒度アスコンを敷きます。劣化したアスファルトに染み込んだ雨は、床版の上の不透水層から、埋設された排水用ドレーンを通って排水桝もしくは直接排水管に辿り着きます。

横構・対傾構

横構よここう対傾構たいけいこう。鋼桁橋において、橋の立体的な形状を保ち、風による横方向の荷重に抵抗するために桁をつなぐ鋼材のこと。対傾構は上と下を斜めにつなげます。

カミノ
カミノ

ここまでが上部工のメイン部材です。他の付属物も説明します。

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上部構造のその他

その他を解説します。橋じゃない部分もあります。

舗装

床版の上にアスファルトなどを敷設し、車両の通行性を確保したものが舗装です。
床版むき出しだと床版が損傷してしまいますしね。厚みをかさ増す必要があるときはコンクリートを打ってからアスファルト舗装が敷かれています。床版の上に砕石層があるときもあります。古い橋や図面が無い橋は、どれくらい厚いのか、薄いのか、掘ってみないとわかりません( ゚Д゚)

カミノ
カミノ

橋梁の舗装はふつうの舗装とは設計の考え方がまったく違いますから注意しましょう。

地覆

橋の側端部で橋面より高くなった部分のこと。高欄の基礎でもあるし、雨水側溝の機能もありますし、車両誘導の意味もあります。
地味に「地覆」という言葉は業務でよく聞きます。

高欄

ガードレールなら防護柵とも言います。橋から人や車両が落ちないように地覆に設置される柵のこと。景観にも大きな役割を果たすので観光地ではデザイン性がたかい高欄が採用されます。個人的にはふつうのシンプルでスタイリッシュなものが好きです。

地覆と高欄 (ショーボンド建設(株)Webサイトより)

落橋防止装置

地震時に上部工が落ちないように設けられるのが落橋防止装置です。落橋防止システム。略して落防(らくぼう)と呼ばれたりします。
さまざまなタイプの落防があるんですが、道路橋示方書によって横変異制限の考え方などが微妙に違っていて設計思想を理解するのはややこしい分野です。

一番わかりやすいのは桁と桁、もしくは桁と橋台をPCケーブルやチェーンで繋いでいるもの。他には、下部工にコンクリートでコブをつくって地震時に上部工が移動しても落ちないようにする原始的な方法もあります。

落橋防止装置 ((株)田村組Webサイトより)

排水桝

排水ます。橋に降った雨は路面の端にある排水桝に入り、排水管を通って、そのまま下の河川などに落とされます。

また、雨水が地覆から伝って下部工にいかないように、「水切り板」と呼ばれる鋼材を地覆の裏に設置したりします。水を遮るだけのただの板です。

雨水がコンクリートや鋼材に長時間触れていると劣化を引き起こしますので、橋梁の天敵といえますが、排水桝はよく土やゴミで埋まってしまうので、できるだけこまめに掃除しましょう。

添架物

電気や通信、水道、下水道、ガスなど、普段は道路の下に埋設されている土木インフラたちも河川を渡るために橋梁に添架されることがよくあります。

鋼管やステンレス管、専用のポリエチレン管などを取付金具によって橋梁に添架するのですが、地覆の外側や桁の裏側にアンカーを挿して取付金具を設置することが多いと思います。橋台をぶちぬいているタイプも見かけますが、あまりよくないですね(;´・ω・)管に扇子みたいなものがついているときがありますが、それは歩行防止柵と呼ばれるネコちゃん避けでございます。

カミノ
カミノ

何の管なのか、一目で分かるように明示してください。

添架管と歩行防止柵

取付道路

橋の前後の道路のことです。わざわざ取付道路と呼ぶのは、一級河川を渡すときなど橋梁を高く設置するために、広く盛土をして路面を高くしている部分のことです。道路のところは単に「土工部」もしくは「一般部」とも呼ばれます。例えば水道管を添架するときは、「埋設している土工部から橋台際で露出させ橋に添架させる」という言い方をします。

踏掛版

踏掛板ふみかけばん。土工(道路)側が沈んで橋との段差ができないように、土工側と橋台の上にかぶせるように設置される板のこと。踏掛板がない橋もたくさんあります。その存在と役割がイマイチ知られていないマイナーな存在かもしれません。

コンクリート踏掛板の設置のようす (千代田建設興業(株)の現場ブログより)

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支承と伸縮装置

次に、支承と伸縮装置です。上部工としてひとまとめにされるときもありますが、ここでは別に分けます。

補修工事では、劣化しやすい支承と伸縮装置の補修をしっかり考える必要があります。荷重を支える支承がダメになれば地震で甚大な被害をうけてしまいますし、伸縮装置はここがダメになれば雨水が侵入して上部工と下部工の躯体をボロボロにしてしまうのです。そういう理由で、維持管理では重要な部分といえますね。

支承

支承ししょうは、下部工と上部工の接点に設けられ、荷重を下部工に伝達する役割を持ちます。
驚くことなかれ、橋梁は上部工で支えた何tもの荷重を、支承という点によって下部に伝えているのです。ゴム部材の「大型ゴム支承」や鋼材の「ローラー支承」「線支承」などさまざまな支承がありますが、地震などで一番に傷みやすい場所でもありますし、日々耐久性を高めた製品が開発されています。

ゴム支承
鋼製の線支承

おまけな話ですが、支承は「沓」とも呼ばれます。沓は「しゅう」と読むんですが、土木以外では使わない漢字ですよね。(建築では沓摺という用語がありますが。)

支承が乗る台を沓座(しゅうざ、くつざ)と呼んだり、支承の上側を上沓(うわしゅう)、下側を下沓(したしゅう)と呼びます。

沓はパソコンで「しゅう」と打っても出てこないはず。なぜなら本来は「くつ」という読み方が正しいから。くつ→靴→shoe→しゅう、となったのではないかなと私はにらんでおります(`・ω・´)

沓と靴は似たような意味ですから、つまり、支承は橋の靴なのです。

カミノ
カミノ

ピカピカの靴を履かせましょう。

伸縮装置

伸縮装置はジョイントとも呼びます。上部工の遊間に設置して、伸縮を可能にして、路面の段差やスキマをなくすものです。

以前は、鋼製のクシ型であるフィンガージョイント(指を組んでるような形だからフィンガー)が一般的でしたが、今では取り換えのしやすさやライフサイクルコストなどを考慮して、ゴムと鋼材が組み合わせたゴムジョイントが使われることが多くなりました。また、埋設させて上に舗装をかぶせるタイプの埋設型ジョイントも流行っています。

鋼製フィンガージョイント
ゴムジョイント
カミノ
カミノ

ガタガタに段差ができてるフィンガージョイントを見かけますね。

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下部構造

下部構造は、上部構造を支持する部分(橋台・橋脚・基礎)をいいます。簡単に下部工とも呼ばれます。

橋台(アバット)

橋台は、橋梁の両端にあって、上部構造を支える台です。また土工部が崩れないような役割もあります。
英語ではabutmentアバットメントというので、橋梁の専門家はアバットとよく言ってますね。起点側をA1、終点側をA2と名付けます。

下に模式図を載せますが、胸壁をパラペット、翼壁をウイングと呼ぶこともありますよ。パラペットと桁の間に伸縮装置がくるかたちですね。

橋台の各部位の名称 橋梁定期点検要領(国交省)より

※図のなかの「基礎」は「底版(フーチング)」と呼ぶのが正しいと思います。

形式に違いがあり、重力式、逆T式、控え壁式、ラーメン式、箱式、盛りこぼし、などのタイプがあります。

河川の流水圧を考えない一方、背面土圧の条件が増えるので、水平支持力と回転抵抗モーメントも重要になります。

どんな経緯があったか不明ですが河川拡幅・道路拡幅などで、もともとは橋台だったはずなのに橋脚の役割になってるときがあります。構造計算が違いますので、今の基準だとアウトなんですけど、めちゃくちゃな状態のまま維持管理をしています(;´Д`)

橋脚(ピア)

橋台の間にあって、上部構造を支える柱です。支承間を1径間としますから、2径間以上の橋には橋脚が存在することになります。

英語ではbridge pierピアです。呼びやすいので専門家はピアと呼びますね。起点側からP1,P2,P3~と名付けられます。

橋脚の各部位の名称 橋梁定期点検要領(国交省)より

図のなかの「基礎」は「底版(フーチング)」と呼ぶのが正しいと思います。

橋台とおなじように構造によって支え方が違い、T形式、壁式、ラーメン式、柱式、などのタイプがあります。

橋脚の設計断面は通常の荷重にたいしては余裕があるので、大地震時の水平力によって大きさや鉄筋量が決まることが多いです。補修ではコンクリートのひび割れ補修などをおこない、耐震補強では大きさが足りなければコンクリート巻き立てなどをおこなう必要があるので河川締め切りなど莫大な労力とコストが掛かってしまいます。

基礎

基礎は、橋脚橋台と一体化しており、荷重を地盤に伝え、構造物を支える部分です。基本的に沈まないように硬い地層(支持層)の上に作られます。

植物をイメージするとわかりやすいかと思います。根っこが基礎です。地上に出ている部分が倒れないように根っこを深く広げているように、橋梁も上部工と橋台・橋脚を支えられるだけの深さと大きさが必要になります。

いくつかタイプがありますので、よくある3種類を簡単にご紹介します。

代表的な3つの基礎形式 コトバンクより

直接基礎
支持層が地中近くにあるときには、基礎を乗せて固定ができるため、直接基礎という扱いになります。地盤改良をしてから、直接基礎にする場合もあります。

杭基礎
直接基礎が適用できないくらい支持層が深いところにある場合に、杭を支持層まで到達させて固定する基礎形式です。既成杭を打ち込んでいく方法や、掘り上げてコンクリート現場打ちする方法など、杭基礎のカテゴリーのなかにも非常にたくさんの形式がありますから、現場ごとに最適な工法を選ぶことになります。

ケーソン基礎
地上でつくった箱状または筒状の躯体(ケーソン)を設置する基礎形式です。一番安定性があるとされていますが、一般的に杭基礎よりお金がかかります。市町村レベルだとあまり採用されることは少ないと思います。

近年では、鋼管矢板基礎地中連続壁基礎も普及してきてたり、杭基礎の工法がすごく進化していたり、基礎工法は多様化をつづけています。

カミノ
カミノ

橋梁だけでなく、あらゆる構造物に通じる分野ですから、深く調べてみると大変勉強になると思いますよ!

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ボックスカルバートの名称

最後に、ボックスカルバートの各部位の名称を紹介します。

ボックスカルバートは上部工と下部工が分かれていませんし、支承も伸縮装置もありません。単純明快な構造になっております( ゚Д゚)

ただし、市町村が管理する橋でボックスカルバート(溝橋)はけっこう多いので、部位の名称くらいは覚えておきましょう。

 
配筋図の記事でボックスカルバートにふれています。理解が少し深まるかもしれませんね。

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おわりに

ということで、橋梁の各部位の名称を解説しました。

まずは名称から覚えるのが何よりも大事!

橋梁分野に今から携わる技術者にとって役立つ記事になれば幸いです。

カミノ
カミノ

より詳しく具体的なものは、書く気が起きたら書きます(;´・ω・)

この記事の図や写真は、福岡市道路橋補修教本から引用しました。非常に為になるのでご一読ください。

福岡市橋梁長寿命化修繕計画 (fukuoka.lg.jp)

では今日はこのあたりで。

またぬん(*’ω’*)ノ

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