跳ね橋

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背景

航行可能な水路に架かる橋は、通常、ボートや船がその下を航行できるように十分な高さで、その経路を横断できるようにする必要があります。十分な高さの橋を建設することが実際的でない場合もあります。たとえば、急上昇したり、重要なランドマークの視界を遮ったりする場合があります。そのような場合、橋は、橋の下を航行するには大きすぎる船のために邪魔にならないように簡単に移動できるように設計することができます。

ほとんどの人が跳ね橋と考える可動橋のタイプは、中世の城の堀にまたがるものと似ています。シーソーのフランス語の単語から技術的に「跳開橋」と呼ばれ、一方の端で開いて片側に持ち上げる（一枚の葉）か、中央で開いて両側に持ち上げる（二重の葉）ことがあります。可動橋のもう1つの一般的なタイプは、垂直リフトスパンです。このスパンでは、可動セクションが両端で支えられ、エレベータのように垂直に持ち上げられます。引き込み式の橋は、可動スパンが橋の隣接するセクションの下にスライドして戻るように作られています。旋回橋は垂直ピボットで支えられており、可動スパンが水平に回転して橋を開きます。

可動橋は、固定橋よりも運用と保守に費用がかかるため、比較的まれです。それらはまた、それらが閉じているときは水上で、そしてそれらが開いているときは車道または鉄道路線での交通を妨げる。ニューヨーク市交通局が担当する770の橋のうち、25は可動橋であり、上記で定義された4つのタイプのそれぞれの少なくとも1つを含みます。

歴史

いくつかの古代の跳ね橋が建設されました。その中には、4、000年前のエジプトと、2、600年前の中東のカルデア王国が含まれます。しかし、それらはヨーロッパの中世まで一般的に使用されていませんでした。 15世紀の終わりまでに、レオナルドダヴィンチは跳開橋の設計と建設だけでなく、旋回橋と引き込み橋の計画の作成とスケールモデルの構築も行っていました。

可動橋建設の現代は、鋼の大量生産プロセスの開発に続いて、19世紀半ばに始まりました。鋼製の梁は軽くて丈夫で、鋼製のベアリングは耐久性があり、鋼製のエンジンとモーターは強力です。

現在米国で使用されている可動橋の多くは、20世紀初頭に建設されました。それらは改装または交換されているため、2種類の改善を行うことができます。第一に、より洗練された設計技術とより強く、より軽い材料により、新しい橋を水面上に建設することができます。これは、より大きな船がその下を航行できることを意味します。したがって、頻繁に開く必要はありません。いくつかの現代の代替品は、前任者の4分の1から3分の1だけ開く必要があります。第二に、いくつかの新しい橋は、歯車機構で駆動されるのではなく、油圧で操作されます。

原材料

跳ね橋は主にコンクリートと鋼で作られています。キャスコベイ橋では、7500ショートトン（6,804メートルトン）の構造用鋼と150,000ショートトン（13,6080メートルトン）のコンクリートが使用されました。 典型的な跳ね橋。メイン州ポートランド。高さ360フィート（10 nm）の開口部があり、1997年に完成しました。

デザイン

各跳ね橋は、特定の場所と交通のニーズに合わせて設計された独自の構造です。少なくとも半ダースの異なるデザインコンセプトがありますが、最も一般的なのはバスクルタイプです。ダブルリーフまたはフォーリーフ（車両の通行方向ごとに別々のリーフを持つダブルリーフブリッジ）の跳開橋では、各リーフを個別に上下させることができます。

跳開橋の葉を上下させるのに必要なエネルギーは、ピボットアクスル（トラニオン）の反対側にあるコンパクトな重りで各葉のバランスをとることによって大幅に削減されます。さまざまな跳開橋の設計では、このカウンターウェイトは車道の上に配置され、橋が上がるときに車道の下で旋回できるようにするか、車道の下に配置して地下レベル（多くの場合、喫水線よりかなり下）に降りることができます。橋が開きます。カウンターウェイトは、重量とその分布を変更するために重い金属棒を挿入できるチャンバーを含む巨大なコンクリートの箱です。トラニオンに隣接して配置されている場合もあれば、レバレッジを高めるために数ヤード（メートル）後退している場合もあります。例として、Casco Bay Bridgeの500トン（450メートルトン）の葉の各ペアは、800トン（720メートルトン）のカウンターウェイトとバランスが取れています。

葉とカウンターウェイトに加えて、跳開橋の他の主要な要素はトラニオンとリフト機構です。可動スパンの1つのリーフには、直径10フィート（3 m）、長さ65フィート（20 m）以上の単一の鋼製トラニオンを使用できます。または、各葉の各面に個別の短いトラニオンを使用することもできます。リフト機構は通常、電気モーターによって駆動されるラックアンドピニオンギアの配置です。

製造プロセス

それぞれの設置は異なりますが、以下は跳開橋の建設の一般的な説明です。

桟橋

• 1バッスルサポート桟橋を水中に配置する場合は、各桟橋の敷地の周囲にコッファダムを建設します。スチールパネルは水中に降ろされ、川床に打ち込まれて箱を形成します。クラムシェルディガー A。跳開橋。 B.フェンダーシステム。 C.橋脚。コッファダム内の土を取り除きます。杭は川床の奥深くに挿入され、桟橋と基幹の葉の大きな重量を支えます。鋼管杭を打ち込むか、鉄筋コンクリート杭をドリル穴に流し込むことができます。コッファダムの底はコンクリートの層で密閉されています。水はコッファダムから汲み出され、桟橋を建設するための乾燥した場所を提供します。
• 2つのフォームはコンクリート橋脚を形作るために作られています。鉄筋（鉄筋）をつなぎ合わせて、桟橋内部の補強ケージを慎重に設計しました。鉄筋ケージは、フォーム内の所定の位置に下げられます。フォームはコンクリートで埋められています。コンクリートが固まると、型枠が取り除かれます。喫水線の周りには、花崗岩などの耐侵食性材料の保護層を桟橋に取り付けることができます。コッファダムが取り外されます。
• 3埠頭の周りにフェンダーを設置して、誤った船にぶつからないようにすることができます。たとえば、Casco Bridgeでは、鋼製フェンダーの端を支えるために、各桟橋の上流と下流に大きなコンクリートシリンダーが建てられました。フェンダーは、小さな衝撃をそらすために滑りやすいプラスチックに直面していました。より重い衝撃の下で、フェンダーはゴム製のバンパーに対して、そして必要に応じて、衝撃が桟橋自体を損傷するのを防ぐ粉砕可能な中空のコンクリートの箱に対してたわむことができます。

バスキュールの葉

• 41つまたは複数のトラニオンが桟橋内のサポートに取り付けられています。
• 5カウンターウェイトが構築され、桟橋の内側に配置されます。
• 6つのギアドライブおよび/または油圧リフトメカニズムが桟橋に設置されています。
• 7橋の各葉のかかと部分には、2つのサイドガーダーが構築されています。トラニオンベアリングは、各桁の開口部に取り付けられています。桁には、リフト機構と噛み合うギアが装備されている場合もあれば、油圧ラムが押すことができるパドルが装備されている場合もあります。
• 8 2つのサイドガーダーが桟橋に持ち上げられ、トラニオンの端で緩められます。かかと部分は、2つのサイドガーダーを接続するクロスビームで完成します。かかと部分にはカウンターウェイトが付いています。
• 9追加の縦桁をサイドガーダー間の所定の位置に吊り上げ、ヒールセクションに取り付けることができます。鋼製ブレースは、サイドガーダーと他の縦桁の間に取り付けられます。葉に小片を追加するときは、安定性を維持するために、適切な量の重りもカウンターウェイトに追加する必要があります。これは、橋が閉位置で建設されており、海上交通が通過できるように建設中に開く必要がある場合に特に重要です。
• 10かかとの反対側の端に、サイドガーダー（および任意の縦桁）を接続する先端セクションを取り付けることで、リーフが完成します。リーフチップにはスパンロックと呼ばれる装置が取り付けられており、橋が下がっているときに反対側のリーフを接続し、ブリッジを走行する車両がリーフをバウンドさせないようにします。追加のロックは葉を開いた位置に固定できるので、風が葉を押し下げることはありません。

仕上げ

• 11枚のスチール格子デッキのパネルが葉の上に取り付けられています。時々薄いコンクリート表面が追加されます。
• 12最終的なバランス調整は、重い鉄、鋼、または鉛のロッドを正しいカウンターウェイトコンパートメントに配置することによって行われます。適切にバランスが取れている場合、リーフはカウンターウェイトよりもわずかに重いため、重力によってブリッジが穏やかに下降（閉じ）ます。

継続的な調整

ブリッジの寿命を通して、カウンターウェイトの調整を行う必要があります。短期間の調整は、たとえば、氷や雪の蓄積を補正します。長期的な調整は、再舗装や塗装などの活動による葉の重さの変化のバランスを取ります。カリフォルニア州アラメダ郡の長さ250フィート（75 m）のハイストリートブリッジが1996年に改修されたとき、25,000ポンド（11,000 kg）の塗料とプライマーが2つの跳開橋から除去されました。スパンを塗り直す前後に、カウンターウェイトを調整する必要がありました。

適切な平衡を維持する必要性の劇的な例は、1992年9月20日のシカゴのミシガンアベニュー橋での事故によって示されました。2階建ての二重跳開橋は修理中であり、コンクリート舗装は剥ぎ取られていました。上甲板と下甲板の両方。大きなクレーンが1枚の葉のトラニオンの後ろ、舗装の除去を補うために軽くされていなかったカウンターウェイトのすぐ上に駐車されました。安全ロックも不適切にかみ合っているか、欠陥がある可能性があります。橋の反対側はボートが通過できるように開かれました。それが閉じて、下に残っていた側とかみ合うと、静的な半分は、その不均衡なエネルギーを解放するのに十分なほど震えました。 Journal of the American Society of Mechanical Engineersの分析によると、葉は「巨大なカタパルトのように、警告なしに飛び出し、ワッカードライブを横切ってバス、自動車、歩行者の交通に数百フィートの機器や破片を投げつけた」。 。 記事は続けて、「橋の急速な回転がそのトラニオンベアリングから橋を引き裂き、スパン全体がカウンターウェイトピットの底にぶつかった」と続けた。飛散物にぶつかったバスからスクランブルをかけ、6人が負傷し、橋から落ちたクレーンに取り付けられた鉄球が、乗用車の後部窓を壊した。

未来

可動橋の革新には2つのカテゴリーがあります。従来の設計の改良には、橋が開いているときにカウンターウェイトを受け入れるための大きな水中ピットの建設を最小限に抑えることが含まれます。たとえば、フロリダ州フォートローダーデールの17th Street Causeway Bridgeは、1998年に開始され、コンパクトなカウンターウェイトが、かさばる橋脚の下の地下室に降りるのではなく、V字型のサポート橋脚内でスイングできるようにします。 1995年に完成したウィスコンシン州シボイガンのサウスエイスストリートブリッジは、比較的重い鉄筋コンクリートのデッキにもかかわらず、カウンターウェイトなしで稼働しています。ギア駆動ではなく、82フィート（25-ni）の長さの単葉のバスクルが強力な油圧システムによって動かされます。

他の可動橋の革新は、まったく新しい概念を導入しています。たとえば、イギリスのゲーツヘッドにあるバルト海ミレニアム橋（2001年に一般公開予定）は、一連の平行ケーブルで接続された2つの放物線状のアーチで構成されています。橋が閉じているとき、一方のアーチは水平で、もう一方は垂直です。橋は、完全なユニットとして垂直に回転し、水平アーチを上げ、垂直アーチを下げて、両方が水面から約45°と164フィート（50 m）上にくるまで開きます。鋼とアルミニウムの構造は、幅410フィート（125 m）のタイン川を渡る歩行者と自転車の交通を運ぶように設計されています。