トラス橋 (Truss Bridge)

関連したことがトラスに書かれており、合わせて参考にしてください。

トラス橋の起源は当然ローマ帝国の木造トラス屋根です。どのように変遷するか少し不明ですが、近世の鉄/鋼のトラス橋の原点は米国の覆い橋 (カバード・ブリッジ、木造トラス橋) になります。 (少なくともハウ・トラスとプラット・トラスは覆い橋 (カバード・ブリッジ) に始まる。) 以上の点を覆い橋の末尾で覆い橋/訳注：トラスの歴史として整理した結果、もっと適切に議論したページがありそうだと気づき、ネットで色々検索したところ、

を見つけました。これは米国テネシー州輸送局 (Department of Transportation) の文書で、極めて適切に記述されており、これもトラス橋の歴史として、翻訳しました。

とあるので、「外周要素」の訳語を採用します。lower cord は下部外周要素となりますが、最も下の水平要素と言っても同じことになります。 top cord も、上部の外周要素とすべきですが、最も上の水平要素と呼んでもよいような気がしますが、こちらは必ずしも水平ではなく場合によっては横方向にある要素となります。

トラス橋は橋の一種で、負荷を支える上部構造がトラス (連結した要素が 3 角形の単位を形成する構造) から構成されるものである。連結された要素は (典型的には直線状で、) 伸長や圧縮による力を受け、時には動的な負荷に応じてそのどちらも受けることがある。この記事で扱うトラス橋の基本的な形式は単純なデザインなので、 19 世紀や 20 世紀初頭の技術者は単純に解析することができた。トラス橋は建設が経済的である、というのは資材を効率的に使用するからである。

物理学の一分野である静力学 (statics) によれば、トラスの性質は幾つかの仮定とニュートンの運動法則 (Laws of motion) を使用して、構造解析が可能である。解析目的のために、直線要素が接触するヵ所ではピン結合であることが仮定される。意味することは、単独で受け取れば、構造のすべての結合は、形を維持する強さで、機能的に剛結合 (rigid joint) に対して柔軟結合 (flexible joint) と見なされる。その結果、構造の形と強さは、成分のかみ合わせにより維持されるのみである。この過程の意味することは、トラスの要素 (外周要素 (chords), 垂直要素 (verticals), 対角要素 (diagonals)) は伸張あるいは圧縮で作用するのみである。フィーレンデール・トラス (Vierendeel Truss) のように剛結合 (rigid joint) が折り曲げ負荷 (bending load) を課す場合にはもっと複雑な解析が必要である。

上で描かれた橋では、垂直要素 (vertical members) は伸張 (tension) の状態で、下部水平要素 (lower horizontal members) は伸張 (tension)、せん断 (shear)、曲げ (bending) の状態で、外部対角要素 (outer diagonal members) と頂上要素 (top members) は圧縮 (compression) の状態で、内部対角要素 (inner diagonals) は伸張 (tension) の状態である。中央の垂直要素は上部の圧縮状態の要素を安定化し、これが座屈 (buckling) することを防止している。もしも上部要素が十分に硬性 (stiff) を持てば、垂直要素は削除できる。もしも下部外周要素 (lower chord) (トラスの水平要素) が曲げと剪断に十分な抗性を持てば、外部垂直要素 (outer vertical element) は削除できるが、その代償に他の要素に追加の強度が追加される。色々な方法で力を分散することができるためトラス橋の型式には多くの種類がある。幾つかの型式は木材が圧縮要素に使用される時にはもっと有利となるかも知れないし、他の型式が、特別な建設場所の条件により、あるいは人件費・機械力・材質のコストの間のバランスで、ある有利な比率があれば、建設が容易であるかもしれない。

示された要素を含めることは大まかには経済性に基づいた工学的決定であり、バランスを置くことは、材料のコスト、離れた場所での製造、部品の輸送、現場での組立、機械力の利用可能性、人件費である。他の場合には、構造の外見がより重要性を持つかもしれないし、従って単なる経済性を越えたデザイン上の決定に影響する。プリストレスト・コンクリートのような現代的な資材、あるいは自動溶接 (automated welding) のような政策、人件費に相対的な鋼の価格が現代の橋のデザインに随分と影響してきた。

純粋なトラスはピン結合構造 (pin-jointed structure) として表現することができ、この構造は、トラス要素への唯一の力が、伸張 (tension) あるいは圧縮 (compression) で、曲げ (bending) ではないものである。これはスパゲッティからモデル橋を作ることで、静力学 (statics) の授業で使用できる。スパゲッティはもろく、若干の伸張力を支えることができるが、曲げれば簡単に折れる。モデル・スパゲッティ橋はこうして、個々には弱い要素から、有用なほど強力な完全構造を製造するトラス構造の使用を実証する。

木材が豊富にあったため、初期のトラス橋は典型的には注意して適合させた木材を、圧縮を受ける要素に使用し、鉄の棒を伸張要素に使用し、通常は構造を守るために覆い橋として建設した。 1820 年には単純なトラス型式 ―― タウンの格子トラス ―― の特許が取られ、これは高度な熟練労働者が必要でなく、鉄をあまり使用しない利点があった。鉄のトラス橋は 1850 年より前には米国ではほとんど建設されなかった。

トラス橋は 1870 年代から 1930 年代を通じ、建設される普通の橋の型式になった。このような橋の実例はいまだに米国中に残っているが、その数は急速に減少している。というのは取り壊されて新しい構造で交換されるからである。金属が木材の代わりに緩慢に取って代わり始めると、米国で錬鉄の橋が 1870 年代に大規模に建設され始めた。弓ヅル・トラス橋がこの時見られた普通のトラス橋で、上部の外周要素 (top cords) がアーチになった。オハイオ州マシロンのマシロン橋梁会社 (Massillon Bridge Company) やオハイオ州クリーブランドのキング橋梁会社 (King Bridge Company) のような会社が良く知られ、彼らはデザインを色々な市やタウンシップ (township) に売り込んだ。弓ヅル橋のデザインは耐久性の無さから人気がなくなり、プラット・トラスのデザインに道を譲った、こちらの方がもっと頑丈であった。再び、橋梁会社がデザインを売り込み、「錬鉄橋梁会社」(Wrought Iron Bridge Company) がリードした。 1880 年代、1890 年代に事態が進展すると、鋼が望ましい材質として、錬鉄に取って代わり始めた。他のトラス・デザインがこの時に使用され、これにはキャメル・バックが含まれた。 1910 年代までに多くの州は標準設計トラス橋を開発し、これには鋼のウォーレン・ポニー・トラス橋 (Warren pony truss bridge) があった。 1920 年代と 1930 年代が進展するにつれ、ペンシルバニア州のような州では鋼のトラス橋を建設し続け、これには大規模な長いスパンの鋼の「通り抜けトラス橋」が含まれた。ミシガン州のような他の州では標準設計のコンクリートのガーダーとビーム (梁) の橋が使用され、限られた数のトラス橋が建設されたのみであった。

トラスはトラスの頂上部、中間部あるいは基底部で路面を支えることができる。路面を頂上部や基底部に持つ橋は最も一般的で、これにより頂上部や基底部を硬化させることが可能となり、ボックス・トラスを構成する。路面 (デッキ) がトラスの頂上にある時には、「デッキ・トラス」 (deck truss) と呼ばれ、この実例には I-35 W ミシシッピ川橋があった。トラスが橋の上にも下にもある時には、「通り抜けトラス」 (through truss) と呼ばれ、この実例にはプラスキー・スカイウェイがある。 (トラス橋で) 側面が橋の上に延長されているが、 (左右が) 接続されていない時に「ポニー・トラス」とか「半通り抜けトラス」 (half-through truss) と呼ばれる。

時々、上部と下部の外周要素が共に路面を支え、2 階建てのトラスを形成する。これは鉄道と道路交通を分離したり、双方向の道路交通を分離するために使用できる。

通り抜けトラス橋では支持構造が路面の上にあるため、ハイウェイ (幹線道路) で使用すれば、高すぎる積み荷がぶつかりやすい。 ―― I-5 スカジット川橋はこのような衝突で崩壊した。このような衝突は一般的で、この崩壊以前に頻繁に修理が必要であった。

1 スパンより多くのスパンから構成されるトラス橋は連続トラス (continuous truss)、あるいは 1 連の単純トラス (simple truss) である。単純トラス・デザインでは、各スパンは両端で支えられ、隣接するスパンから完全に独立である。各スパンはここを移動する全ての車両の重量を完全に支えなければならない (動的負荷 (live load))。

対比すると、連続トラスは複数支持の上の単一剛構造 (single rigid structure) として機能する。これが意味することはスパンの動的負荷 (live load) は他のスパンにより部分的に支えられ、その結果、トラスにおける資材の使用を少なくすることが可能である。連続トラス橋は 20 世紀中頃までは普通ではなかった、というのはこれは不静定構造 (statically indeterminate) だからで、これにより計算機を使用せずにデザインすることは困難であるからである。

多重スパン・トラス橋 (multi-span truss bridge) はカンチレバー・スパン (cantilever span) を使用しても建設でき、これは他のトラス形式のように両端ではなく、一方の端のみで支えられたものである。連続トラスと違い、カンチレバー・トラスは中心で剛的に接続される必要はない。あるいは全く接続される必要がない。多くのカンチレバー橋は、以下に示すケベック橋 (Quebec Bridge) のように、 2 つのカンチレバー・スパン (cantilever spans) があって、中央の単純トラスを支えている。橋は単純トラス区間が取り除かれてもそのまゝである。

橋はトラス使用の最も良く知られた実例である。多くの型式があり、幾つかは何百年も遡る。以下は、より普通なデザインの幾つかである。

アラン・トラスはパーシー・アラン (Percy Allan) によりデザインされ、ハウ・トラス (Howe truss) に部分的に基礎を置いている。最初のアラン・トラスは 1894 年 8 月 13 日に完成し、ニュー・サウス・ウェールズ州キャンバーウェル (Camberwell) のグレニーズ川 (Glennies Creek) にかけられた。最後のアラン・トラス橋は 1929 年にワイズマンズ・フェリー (Wisemans Ferry) の近くで、ミル川 (Mill Creek) に建設された。オーストラリア首都特別地域 (Australian Capital Territory) のサーワ (Tharwa) にあるサーワ橋は 1895 年 3 月に完成、 2 番目に建設されたアラン・トラス橋、オーストラリア首都特別地域で最古の現存する橋、最も長期間連続的に使用されたアラン・トラス橋である。オーストラリア、ニュー・サウス・ウェールズ州ウォガ･ウォガ (Waga-Waga) のハムデン橋は 1829 年に完成し、頭上ブレース (overhead bracing) を使用した最初の橋で、元々鋼の橋としてデザインされたが、コスト削減のため木材で建設された。アランはデザインでオーストラリアの「アイアンバーク」(ironbark, 鉄の樹皮, ユーカリの一種) を強度の理由から使用した。パーシー・アランによりデザインされた類似の橋にニュー・サウス・ウェールズ州ピクトン (Picton) のプリンス・ストリートのビクトリア橋もある。これも「アイアンバーク」で建設され、橋はいまだに歩行者と軽車両により使用されている。

ベイリー・トラスは 1940 年 - 1941 年に英国人により、第二次世界大戦中に軍事用途のために英国人によりデザインされた。前もって組み立てたモジュラー・コンポーネント (modular components) を少々選択して、地上で簡単に、素早く色々な形態 (configurations) に組み合わせて、その場所の必要性に合わせて、完成トラスをすぐに配置することが可能である。下の画像において、スパンと負荷要求に適応するために、 2 重化トラスの組の使用に注意。他の応用ではトラスは垂直に積み上げ、必要であれば 2 重化してもよい。

ボルチモア・トラスはプラット・トラス (Pratt truss) のサブクラス (subclass) である。ボルチモア・トラスはトラスの下層にブレース (bracing) を追加して、圧縮要素の座屈 (buckling) を防止し、たわみ (deflection) を制御した。これは主に鉄道橋に使用され、単純で、とても頑丈なデザインを見せていた。プラット・トラスでは垂直要素 (verticals) と下部水平伸張要素 (lower horizontal tension members) の交差部は (他の物も含め) 軌道の下の短スパン・ガーダー (short span girders) の支えを固定するのに使用されている。ボルチモア・トラスではこれが起きる点はほとんど 2 倍ある。というのは短い垂直要素も支えを固定するために使用されているからである。従って、短スパン・ガーダー (short span girder) は軽くできる、というのはスパンが短いからである。ボルチモア・トラスの良い実例は米国コネチカット州のアムトラックオールド・セイブルック-オールド・ライム橋である。

メリーランド州サヴェージ (Savage) の「ボールマン・トラス鉄道橋」は米国の橋梁工学 (bridge engineering) の歴史で革命的なデザインの、唯一つ現存する実例である。この型式は発明者のウェンデル・ボールマン (Wendel Bollman) ―― 独学のボルチモアの技術者 ―― にちなんで名付けられた。これは全金属性の橋のデザインで始めて成功したものであり (1852 年に特許)、鉄道で採用され、首尾一貫して使用された。デザインは錬鉄の伸張要素と鋳鉄の圧縮要素を使用する。複数の独立な伸張要素の使用は破局的な破壊の可能性を低くしている。この構造は組み立てることも容易である。

弓ヅル・トラス橋は 1841 年にスクワイア・ウィップル (Squire Whipple) により特許が取られた。外見が結合アーチ橋に似ているが、弓ヅル・トラスは負荷を支える対角要素がある: この対角要素により真のアーチよりは、パーカー・トラスやプラット・トラスにもっと密接に匹敵する構造になっている。

訳注

右上の写真はブラックフライアーズ・ストリート橋です。
ウィップルの弓ヅル・トラス橋は上の概念図と少し違っている。トラスを横から見た時のパネルは両端を除いて四角形をしています。概念図ではこの対角線の 1 本のみがトラス要素になっていますが、ウィップルの弓ヅル・トラス橋では 2 本の対角線のどちらもトラス要素になっています。 (ウィップル鋳鉄・錬鉄弓ヅルトラス橋を参照のこと。) 写真のブラックフライアーズ・ストリート橋も同様になっています。
弓ヅル・トラス橋の発展形がネットワーク・アーチ橋のようです。 (但し、このネットワーク・アーチ橋のことを日本人は間違えてニールセン・ローゼ橋と呼んでいるようです。ネットワーク・アーチ橋を参照。)

ブラウン・トラスを参照。

ブラウン・トラスでは、すべての垂直要素は伸張状態であるが、最後の支柱は例外である。この型式のトラスは鉄棒を伸張要素として使用する木造構造にはとりわけ適している。

これはアーチにトラスを組み込むもので、頑丈で (strong)、堅い (rigid) 構造が作られる。

大半のトラスでは下部の外周要素 (chord) は伸長状態で上部の外周要素 (chord) は圧縮状態である。カンチレバー・トラスでは少なくともスパンの一部分で事情が逆転する。典型的なカンチレバー・トラスは平衡カンチレバーで、これにより建設は中央の垂直な丸材 (spar) から両側に前進する。通常はこれらは組になって建設され、外側の区間が足場に固定されるまで続く。中央のすき間がもしあれば、通常のトラスを定位置に持ち上げてふさぐか、移動支持台 (traveling support) を使用してその場で建設する。別の建設方法では、各均衡トラスの外側の半分 (陸に向いた半分) を一時的なフォールスワーク (falsework, 足場) に建設する。外側に向いた半分が建設され、これに内側の半分 (陸から遠い側) が固定され、中央区間は上に述べた方法で完成される。

フィンク・トラス参照。

逆向きのフィンク・トラス橋もあり、例えばテキサス州オースティンのムーディー歩道橋がある。

ハウ・トラス参照。

ハウ・トラスは 1840 年にマサチューセッツ州のミルライトのウィリアム・ハウ (William Howe) により特許が取られ、垂直要素と対角要素があり、対角要素は中央に向かって上方に傾斜し、プラット・トラスの逆である。プラット・トラスと対比すると、対角要素は圧縮状態で、垂直要素は伸長状態である。この橋はほとんど現存していない。実例にはニューヨーク州ジェイ (Jay) のジェイ橋; ペンシルバニア州ローレンス・カウンティのスリッパリー・ロック・タウンシップ (Slippery Rock Township) のマコーネルズ・ミル覆い橋 (McConnell's Mill Covered Bridge); ミズーリ州ジェファーソン・カウンティ (Jafferson County) のサンディー川覆い橋; カナダ、ブリティッシュコロンビア州デルタのウエストハム島橋 (Westham Island Bridge) がある。

訳注

上の説明は不正確です。ハウ・トラスは多重キングポスト・トラス (バー・アーチ参照) と形が同一で、垂直要素 (伸張要素) に金属を使用するものです (これが特許)。 (その変型判に対角要素を 2 重にしたり、逆の対角要素を付けるものもある。) そのため、木造ハウ・トラスの呼称は不正確で、多重キングポストと呼ぶべきです。

K トラスの名称は各パネルの垂直要素と 2 つの斜めの要素により K (の文字) が作られるからである。実例にはドイツ、マインツのライン川にかかるズュートブリュック鉄道橋、メリーランド州ボルティモアの I-895 の橋 (ボルティモア港トンネル高速道路 (Baltimore Harbor Tunnel Thruway))、ルイジアナ州モーガン・シティ (Morgan City) の長さ 600 フィートの 3 基のスパンがあるロング・アレン橋 (Long-Allen Bridge) (モーガン・シティ橋 (Morgan City Bridge))、そしてルイジアナ州カルメット (Calumet) のワックス湖排水口橋 (Wax Lake Outlet bridge) がある。

実装することが最も単純なトラスのスタイルの 1 つであるキングポストは角度を持った 2 つの支えが、共通な支えにもたれかかっているものである。

この形式の橋は随分多くの軽量要素を使用し、建設作業を容易にしている。トラスの要素は通常は、木材、鉄、鋼である。

レンズ型トラスに含まれるものは、レンズの形のトラスで、 [曲線を描いて上昇・下降して終点に至る] 上部外周要素 (upper chord, アーチとして機能) と [曲線を描いて下降・上昇して同じ終点で結合する] 下部外周要素 (lower chord, 吊り下げケーブルとして機能) の間のトラスである。アーチが路面の上と下に延長している時に、これはレンズ型ポニー・トラス橋 (lenticular pony truss bridge) と呼ばれる。 パウリ・トラス (Pauli truss) 橋はレンズ型トラスの特別な変種であるが、用語は交換可能でない。

レンズ型トラスの一型式では弓状の上部圧縮外周要素 (arcuate upper compression chord) と下部のアイバー鎖伸張接続 (lower eyebar chain tension links) から構成される。デボン (Devon) とコーンウォール (Cornwall) の間のテーマ―川 (River Tamar) を越えるブルーネルのロイヤル・アルバート橋は単一の管状の上部外周要素 (tubular upper chord) を使用している。水平方向の伸長と圧縮の力が均衡しているのでこれらの水平の力は支えの塔 (pylon) に伝達されない (大半のアーチ形式と同様)。次にこれにより、トラスを地上で組み立ててジャッキで持ち上げることが可能になり、支えのレンガ造りの塔 (pylon) の建設と同様である。このトラスは競技場 (stadium) の建設にずっと使用され続け、平行トラスの上部外周要素 (upper chords) が、後退する屋根を支えた。ペンシルバニア州ピッツバーグのスミスフィールド・ストリート橋はこの形式のもう一つの実例である。

通常の鉄のスパンを使用したレンズ型ポニー・トラス橋の実例はターン・オブ・リバー橋でベルリン鉄橋会社 (Berlin Iron Bridge Co.) によりデザイン・製造された。

パウリ・トラスはレンズ型トラスの変種であり、「頂上外周要素 (top chord) を注意して形作り、トラスの全長に沿って、力が一定になるようにした」。これはフリードリッヒ・アウグスト・フォン・パウリ (Friedrich Augustus von Pauli) にちなんで命名され、彼の 1857 年の鉄道橋 (Großhesseloher Brücke、グロースヘッセローエ橋) が、ミュンヘン (Munich) の近くのイーザル川 (Isar) を横断した。パウリ・トラスの用語はレンズ型トラスの用語と交換可能でなく、トーマス・ブースビー (Thomas Boothby) によると、用語の無頓着な使用により、文献があいまいになっている。

これは 1830 年にスティーブン H. ロング (Stephen H. Long) によりデザインされた。デザインはハウ・トラスに類似しているが、完全に木材から作り、木材と金属の組み合わせから作るのではない。最長の現存する実例はオハイオ州トロイ (Troy) の北のエルディーン覆い橋 (Eldean Covered Bridge) で、224 フィート (68 m) のスパンがある。最も初期の実例の 1 つにオールド・ブレナム橋があった。これは 210 フィート (64 m) のスパンがあり、全長は 232 フィート (71 m) で、米国で 2 番目に長い覆い橋であったが、2011 年の洪水で破壊された。

ブッシング橋 (Busching bridge) はしばしば間違えて、ロング・トラスの実例に使用されるが、これはハウ・トラスの実例である。というのは垂直要素が金属の棒であるからである。

訳注

ハウ・トラスの説明から、ハウ・トラスはロング・トラスの影響を受けたと思われます。ロング・トラスの基礎に多重キング・ポストがあることは自明ですから、ハウ・トラスは多重キング・ポストから派生したものと思ってよいようです。 History/Design | Pennsylvania Covered Bridgesも参考になります。
ロング・トラスの鮮明な写真はあまり多くなく BEMENT BRIDGE (英文) にも、小さな写真が掲載されています。
HAER = Historic American Engineering Record = 歴史的な米国工学記録

パーカー・トラス橋はプラット・トラスのデザインで、上部外周要素 (upper chord) が多角形になっているものである。「キャメルバック」はパーカー型式の部分集合で、上部外周要素 (upper chord) が正確に 5 本の線分から構成されるものである。パーカー・トラスの実例にカナダ、サスカトゥーンのトラフィック橋がある。キャメルバック・トラスの実例にアーカンソー州ウールジーの近くのウールジー橋がある。

地元の橋のデザインが道路交通と激しい雨に効果がないことが判明してから、ルーベン・パートリッジ (Reuben Partridge) により 1872 年にデザイン・特許獲得がされた。これは 1800 年代末と 1900 年代初めに、中央オハイオ州で建設された覆い橋 (covered bridge) の標準になった。

ペグラム・トラスはウォーレン・トラスとパーカー・トラスの雑種で、上部外周要素はすべて同じ長さで、下部外周要素は対応する上部水平要素より長い。上部と下部の外周要素の長さの違いから、各パネルは正方形でない。パーカー・トラスでは垂直であった要素が、スパンの中央では垂直に近く、両端の近くでは (ウォーレン・トラスのように) 斜めに変化する。ジョージ H. ペグラム (George H. Pegram) がデラウェア州ウィルミントン (Wilmington) のエッジ・ムーア鉄会社 (Edge Moor Iron Company) の主任技術者であった時の 1885 年に、このトラス・デザインの特許を取った。

ペグラム・トラスはパーカー型式のデザインで構成され、垂直な柱が 65°から 75°の間で中央の方に傾くものである。変化する支柱の角度と外周要素の一定な長さにより、既存の橋の鋼をリサイクルして、ペグラム・トラスのデザインに使い、新しい橋を作ることが可能である。デザインは再構築を容易にし、橋を異なるスパンの長さに調節することが可能である。米国にはペグラム・スパンの橋で、 12 基が残っていることが知られ、 7 基がアイダホ州、2 基がカンザス州で、カリフォルニア州、ワシントン州、ユタ州には各一基ずつ残っている。

訳注

リリー A ペグラム・トラス鉄道橋がペグラム・トラスの実例です。

ペンシルバニア (ペティ) トラスはプラット・トラスの変型版である。プラット・トラスは支えの対角線要素をすべてのパネルに含んでいる。ペンシルバニア・トラスはこのデザインに半分の長さの筋交い (strut) あるいはつなぎ材 (tie) をパネルの頂上、基底部 (bottom) あるいはそのどちらにも追加したものである。これはこのデザインを開拓したペンシルバニア鉄道にちなんで名付けられた。かって米国で何百基もの橋に使用されたが、1930 年代に人気がなくなり、このデザインの橋は、ほとんど全く残っていない。このトラス橋に含まれるものに次がある：ニュージャージー州トレントン (Trenton) のロウアー・トレントン橋 (Lower Trenton Bridge)、インディアナ州ゴーシェン (Goshen) のフォート・ウェイン・ストリート橋 (Fort Wayne Street Bridge)、マサチューセッツ州ノースフィールドのシェル橋、ペンシルバニア州ジョンズタウンのインクラインド・プレーン橋、ペンシルバニア州イーストン (Easton) のイーストン・フィリップスバーグ有料橋 (East-Phillipsburg Toll Bridge)、バーモント州ブラットルバラ (Brattleboro) のコネティカット川橋 (Connecticut River Bridge)、イリノイ州メトロポリス (Metropolis) のメトロポリス橋、カリフォルニア州ヒールズバーグのヒールズバーグ記念橋。

ポスト・トラスはウォーレン・トラスと二重交差プラット・トラスの間の雑種である。 1863 年にシメオン S. ポスト (Simeon S. Post) により発明され、時々「ポスト特許トラス」と呼ばれているが、彼は決してこれで特許を取ったわけでない。ポナキン橋とベル・フォード橋はこのトラスの 2 つの実例である。

プラット・トラスは垂直要素と対角要素を含み、対角要素は中央に向かって下に傾斜し、ハウ・トラスの逆である。内部の対角要素は均衡のとれた負荷の下では伸長状態で、垂直要素は圧縮状態である。純粋な伸張要素 (例えばアイバーを対角要素に使用すれば、動的負荷がスパンを通過する時に、これを受け入れるために交差要素 (crossing elements) が中央に必要になるかもしれない。これは細分して Y の形や K の形にすることができる。プラット・トラスは 1844 年にトーマス・プラット (Thomas Pratt) とカレブ・プラット (Caleb Pratt) により発明された [訳注：米国]。この橋は 250 フィート (76 m) までの橋の使用に実用的で、トラス橋が木材から金属に移行する時の鉄道橋の普通の形態であった。これらは静定 (statically determinate) な橋であり、十分にこれは長い橋にできる。プラット・トラスは 1844 年から 20 世紀初頭には米国で普通であった。

訳注

元々のプラット・トラスは木材と金属の両方を使用しますが、金属は伸長要素にしか使用しないので、木造トラスに分類されます。

プラット・トラス橋の実例は：メリーランド州のガバナーズ橋、 1882 年建設のオレゴン州のスプリングフィールドのヘイデン RR 橋 (Hayden RR Bridge)、、 1897 年に建造のモンタナ州オーガスタ (Augusta) の近くのディアボーン川ハイ・ブリッジ (Dearborn River High Bridge)、 1907 年 - 1909 年建造のカリフォルニア州フェア・オークスのフェア・オークス橋がある。

モンタナ州ターキオ (Tarkio) の近くのシーニック橋 (Scenic Bridge) は路面がトラスの頂上にあるプラット・デッキ・トラス橋 (Pratt deck truss bridge) の実例である。

クインポスト・トラスは (時々 "queen post" とか "queenspost" とも呼ばれ)、キングポストに類似し、外側の支柱 (support) が構造の中心に向かって傾いている。主な違いは中央部における水平方向の拡張で、ここは機械的安定性を提供するために梁の振る舞いに依存している。このトラス型式は比較的短い橋に適しているのみである。

スミス・トラスはロバート W. スミス (Robert W. Smith) により 1867 年 7 月 16 日に特許が取られ、大半が斜めの交差する支柱がある。スミスの会社はこのパターンの多くの変種を木造覆い橋の建設に使用した。

オハイオ州ジャクソン・カウンティで 19 世紀に建設された全ての橋の大半はスミス・トラスのデザインを使用したが、ジョンソン道路覆い橋 (Johnson Road Covered Bridge) は州に現存する最後の既知の実例である。

サッチャー・トラスは対角要素が伸張状態のプラット・トラスの特性と対角要素が圧縮状態のハウ・トラスの特性の幾つかを兼ね備える。これは極めて稀である。

トラス・アーチはアーチ自身の中にすべての水平の力を封じ込めることができるか、あるいは、トラスや、頂点でピン止めされた 2 つの弓形部分 (arcuate sections) で構成される押し出しアーチ (thrust arch) である。後者が一般的となるのは橋が両側からカンチレバーの一部分として建設される場合であり、ナバホ橋がこの 1 例である。

フィーレンデール・トラスはピンで接続する普通のトラスとは違い、要素に随分と曲げる力をかけている。しかしこれにより多くの対角線要素の削除が可能である。これは、要素が 3 角形になることがなく、長方形の開口部を作る構造であり、曲げモーメントを伝送し、それに抵抗することが可能な固定点を持つフレームである。三角形に分けるトラスと比較すると高いコストの理由から、橋の型式としてはめずらしいが、柱の間の長方形の開口部を保ちながら、フレームの要素に対する全体のせん断力の分解 (resolution) を可能にするため、現代建築には普通に使用されている。これは建造物空間の使用の柔軟性と建造物の外側のカーテンウォールの選択の自由を共に可能にする利点があり、後者は内部と外部の両方のスタイルの外見にも影響する。

1894 年に特許が取られ (米国特許 529,220)、この単純性から現場での組み立てが易しい。これは鉄道橋として使用することを意図されていた。

1 つの実例はウォッデル "A" トラス橋 (Waddell "A" Truss Bridge) であった (ミズーリ州、パークスビル (Parksville))。

ウォーレン・トラス参照。

ウォーレン・トラスは 1848 年にデザイナーのジェームス・ウォーレン (James Warren) とウィルゥビー・シオボルド・モザニ (Willoughby Theobald Monzani) により、 1848 年に特許が取られ、長さ方向の部品に、角度をつけた横断部品を取り付けたものから構成され、交互に逆向きの正三角形の形をした空間が全長にわたって形成され、個々の支柱 (strut)、梁 (beam)、つなぎ材 (tie) が一切の曲げの力や捻じれ歪の力 (torsional straining forces) に支配されずに、伸張と圧縮のみに支配されるようにした。斜め要素の負荷は圧縮状態と伸張状態が交互に起きて (中央に近づき)、垂直要素がない。一方中央に近い要素は動的負荷に呼応して、伸長と圧縮のどちらも支えなければならない。この形状が、強度と材質の経済性を結び付け、従って比較的軽量である。ガーダーは同じ長さなので、プレハブのモジュール橋 (prefabricated modular bridge) の使用に理想的である。これはネビル・トラス (Neville truss) の改良で、ネビル・トラスは間隔を空けるのに二等辺三角形を利用した。

訳注

ウォーレン・トラスはメルドン高架橋で使用されています。

ウィップル・トラスは、これを発明したスクワイア・ウィップル (Squire Whipple) から名づけられ、通常はプラット・トラスのサブクラス (subclass) と見なされている。というのは斜め要素は伸長状態で動作するようにデザインされているからである。ウィップル・トラスの主要な性質は伸張要素が長く、通常は細く、そして浅い角度を持ち、 2 つ以上のベイ (bay (柱間)、垂直要素により定義される長方形区間) を横断する。

ワイチャート・トラスは連続トラス (continuous truss) の修正版で、静定 (statically determinate) であるが、連続トラスの他の欠点の幾つかを避ける助けになっている。これはピッツバーグに拠点を置く土木技術者のエドワード・マーティン・ワイチャート (Edward Martin Wichert, 1883 - 1995) により 1930 年に特許が取られた。このトラス形式の定義となる造作は各中間の支柱の上の蝶番で動く凧の形の部分である。たった 10 基程度のワイチャート・トラス橋が、かって建設されただけであり、大半はペンシルバニア州とメリーランド州にある。この中で最もよく知られたものはピッツバーグ (Pittsburgh) のホームステッド・グレイズ橋 (Homestead Grays Bridge) である。

トラス橋を通るドライブ：ビデオが見せるのは米国オレゴン州ハリスバーグ (Harrisburg) のウィラメット川 (Willamette River) を越える通り抜けトラス橋の道路の景色である。橋は 3 基の単純支持のパーカー・トラス・スパンを呼び物にしている。

本文の記述が年代順になっていないので、年表を付け加えることにします。

米国では初期にはもっぱら木造橋が作られ、 1850 年頃から鉄の橋が作られます。しかし、これ以前にも鉄道があり、この場合の橋はすべて木造橋になります。例えば 1852 年建造のポーテッジ高架橋は初代が木造でした。初代の高さに関しては記述が見当たりませんが、ほぼ同じ場所に作られた二代目の橋は高さ 250 m なので、初代も同程度と思われます。木造の橋の方が鉄製の橋よりも建設が困難と思われるので、この時点で米国は橋の建造技術を完全に習得していると思われます。

米国で橋が木製から鉄製に変化するのは鉄の方が安くなるからで、これは産業革命の結果なのです。 (但し、これは場所に依存し、木造の橋の建造が安ければ 19 世紀末、あるいは 20 世紀初頭でも覆い橋が建造されている。) だから橋が鉄製になるのは米国では自然な成り行きだったのです。鉄がなぜ米国で安くなったのかは、米国における高圧蒸気エンジンの発明者であるオリバー・エバンスのマルス工場で製造していたものを見ればだいたい事情がはっきりする。彼は蒸気エンジンの製造のみで儲けたかったのですが、実際は

35 名以上のスタッフから構成され、マルス工場は広範囲な物資を製造し、動作する蒸気エンジンから、鋳鉄製の備品まで製造し、言うまでもなく、エバンスの今や完全に確立した農業の顧客のために製粉所の機械や農業機械も製造した。蒸気エンジンの注文のみでは大規模な事業コストを支えることが不十分であることが判明したためである。

つまり、鉄製の橋が登場するまでに、鉄製の農業機械、単独の蒸気エンジン、蒸気ボート、蒸気機関車などが製造され、その上で鉄の値段が下がる。

日本で鉄の値段が木の値段と同程度になるのは鉄道の電化が起きる 1960 年代のことだと思います。この時、木造車両が鉄製車両に変化する。(この時には小規模ながら農業用の機械も製造されている。) (日本の方が 100 年遅れていた。しかし、この後の変化はとても著しい。) 質的にも日本の鋼が欧米の鋼に追いつくのは 1960 年代の中頃のことです。


プラット形式の通り抜けトラス。かってのシーボード・エアー・ライン鉄道。フロリダ州ウィロー村の近く、1980 年代中頃以来見捨てられた。	デッキ・トラスの鉄道橋。ニューヨーク州ロック・ポートのエリー運河にかかる。	4 スパンの通り抜けトラス。ハーツォグ (Hertzog) 将軍橋。アリワル・ノース (Aliwal North) のオレンジ川を横断。(南アフリカ)


通り抜けトラスのスカジット川橋。通過中のトラックが橋の上部に衝突して州間道路 5 が崩落	オールド・サン・ジャシント川 (Old San Jacinto River) トラス橋、テキサス州ハンブル (Humble)	鉄筋コンクリートのポニー・トラス (ウルグアイ)


関西国際空港のスカイゲートブリッジR。世界最長の2階建てトラス橋。上に自動車3車線、下に鉄道 2車線、9 トラス・スパン	テキサス州グッドリッチ (Goodrich) の近くのトリニティ川 (Trinity River) にかかる鉄道トラス橋	フロリダ州ジャクソンビル (Jacksonville) のセント・ジョンズ川 (St. Johns River) にかかるハート橋、連続カンチレバー・トラス橋 332 m の吊り下げ路面のメイン・スパンと隣接するアプローチ・スパンの通り抜けトラス。


鉄道橋と軌道。ミシシッピ州レフロア・カウンティ	アリゾナ州ナバホ・カウンティ、シェブロン川 (Chevelon Creek) のシェブロン川ウォーレン・ポニー (Chevelon Creek Warren Pony) トラス橋	クロアチア、ムルスコ・スレディシュチェ (Mursko Središće) のムール川 (Mura) の鉄トラスの鉄道橋の横からの光景


多重スパン単純トラス橋である Vivekananda Setu がフーグリー川 (Hooghly River) にかかる。インド、コルカタ (Kolkata)	連続トラス橋のキングストン・ラインクリフ橋 (Kingston-Rhinecliff Bridge) が米国ニューヨーク、ハドソン川にかかる。	カンチレバー・トラス橋のケベック橋 (Quebec Bridge) がセント・ローレンス川にかかる。カナダ、ケベック


ベイリー・トラスのイラスト	フランス、ムルト川 (Meurthe) にかかるベイリー橋


弓ヅル・トラス	カナダ、オンタリオ州ロンドンの弓ヅル・トラス橋


商用建造物の大きな木造ハウ・トラス	ジェイ橋トラス・デザインが見える	ウェストハム島橋 (Westharn Island Bridge), 木造トラスのデザインが見える。


格子トラス、あるいはウォーレン四辺形 (Warren Quadrangular) トラスのイラスト	格子トラス、ランコーン鉄道橋 (Runcorn Railway Bridge) [訳注、2 つある橋の手前]


マサチューセッツ州ラウエル (Lowell) のウエレット橋 (Ouellette) あるいはエイケン・ストリート橋 (Aiken Street), ベルリン鉄橋会社 (Berlin Iron Bridge Co.) が 1883 年建設、米国で最長のレンズ型トラス橋, 5 スパン, 更にはマサチューセッツ州で 2 番目に古いレンズ型トラス橋	パウリ (Pauli) トラス、 or レンズ型トラス、	建設中のロイヤル・アルバート橋 1859 年


K トラス	I-895 K トラス


パーカー・トラスのイラスト	ウールジー橋がパーカー・キャメルバック・トラスの実例である


ペンシルバニア・トラス、あるいはペティ・トラスのイラスト	フェア・オークス橋はペンシルバニア・ペティ・トラス橋の実例である。


プラット・トラス	ガットン (Gatton) 鉄道橋、プラット・トラスのデザイン (オーストラリア)	南に向かう XPT が NSW ケンプシー (Kempsey) でマクリ―川鉄道橋 (Macleay River Railway Brid, プラット・トラス) を横断

1817 年	バー・トラス	木造 (覆い橋) 多重キングポスト・トラス + アーチ
1820 年	格子トラス	イシエル・タウン当初は木造 (覆い橋)、後に鉄や鋼
1830 年	ロング・トラス
1835 年	インディア・ポイント鉄道橋	元々木造 (覆い橋)、ロング・トラス、可動部は複雑、後に旋回橋
1840 年	ハウ・トラス	形は多重キングポスト・トラスと同じ。垂直要素が伸張状態 (鉄)、対角要素が圧縮状態 (木造) (覆い橋)
1841 年	弓ヅル・アーチ・トラス	スクワイア・ウィップル、鋳鉄+錬鉄、木造路面 1847 年に著作「橋建設の研究」 (トラスにかかる力の分析、数学的手順)
1844 年	プラット・トラス	当初は圧縮要素が木造、伸張要素が鉄 (覆い橋)、金属への移行期、 20 世紀初頭まで鉄道で普通なもの
1848 年	ウォーレン・トラス
1852 年	ボールマン・トラス	最初の全金属製トラス (鋳鉄 + 錬鉄)
1856 年	ガバメント橋	ミシシッピ川の最初の可動橋(旋回橋) 固定スパンはハウ・トラス
1859 年	ロイヤル・アルバート橋の完成	英国、ブルネル、レンズ型トラス
1863 年	ポスト・トラス
1885 年	ペグラム・トラス
1894 年	ウォッデル・トラス