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Truss Bridge - Wikipedia

トラス橋の原点は北米で建設された木造の覆い橋 (カバード・ブリッジ) があり、以下でも登場しますが、理解しにくいので覆い橋/訳注:鉄の橋ができるまで にまとめてあります。

トラス橋 (Truss Bridge)

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随分単純なので、 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、材質を効率的に使用するからである。


単線鉄道用のトラス橋、
歩行者とパイプライン用に転換
  1. デザイン
  2. 米国の歴史
  3. 路面の型式
  4. 橋で使用されるトラス型式
  5. 訳注:年表
デザイン

物理学の一分野である静力学によれば、 トラスの性質は幾つかの仮定とニュートンの運動法則を使用して、構造解析が可能である。 解析するために、トラスは直線要素が交わる箇所でピンで接続されていると仮定する。 この仮定ではトラスの要素 (水平要素、垂直要素、斜めの要素) は伸張もしくは圧縮で作用することを意味する。 フィーレンデール・トラス (Vierendeel Truss) のように剛的接続 (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。


トラス橋の不可欠な要素

上で描かれている橋では、垂直要素は伸長状態で、 下の水平要素には、伸張、剪断、曲げの力が働き、 外の斜め要素と上部要素は圧縮状態で、 内部の斜め要素は伸長状態である。 中央の垂直要素は上部の圧縮状態の要素を安定化し、 これが屈服 (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、 この垂直要素は削除できる。 もしも下の水平要素が曲げと剪断に十分な抗性を持てば、 外側の垂直要素は削除できるが、その代償に他の要素に追加の力が加わる。 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、建設が容易であるかもしれないし、 人件費・機械力・材質のコストの間のバランスから、ある適切な比率がある。

図視された要素を含めることは大まかに経済に基づいた工学的決定であり、 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、 人件費の間のバランスに基づいている。 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材質、 あるいは自動溶接 (automated welding) のような組立法、 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。

米国の歴史

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合わせた木材を、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された。 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。


ウォーレン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 年代中頃に見捨てられた。

トラス橋は 1870 年代から 1930 年代を通じ、一般的に建設される橋の型式になった。 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たり、 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、 米国では錬鉄の橋が 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、 上部の水平要素がアーチになった。 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 (郡区、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。

路面の型式

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た。これはボックス・トラスを構成するからである。 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」 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」 と呼ばれる。

時々、上部の水平要素と下部の水平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、 異なる向きの道路交通を分離して、 正面衝突を防止するためである。

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 (基幹道路) で使用すれば、高すぎる積み荷にぶつかりやすくなる。 -- 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、 崩壊する前に頻繁に修理する必要がある。

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 車線の通り抜けトラス
ハーツォグ (Hertzog) 将軍橋
アリワル・ノース (Aliwal North)
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
鉄筋コンクリート
ポニー・トラス
(ウルグアイ)
関西国際空港
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
ハート橋、普通と違うデザインで
332m のメイン・スパンが吊り下げられ、
進入スパンは通り抜けトラス
鉄道橋と軌道
ミシシッピ州レフロア郡
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
橋で使用されるトラス型式

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、多くが何百年も遡る。 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 (Allan truss)

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 月に完成し、 2 番目に建設されたアラン・トラス橋で、 オーストラリア首都特別地域で最も古い現存する橋で、 アラン・トラス橋としては最も古く、 最も長期間連続的に使用されたものである。 オーストラリア、ニュー・サウス・ウェールズ州ワガ・ワガ (Waga-Waga) のハムデン橋は 1829 年に完成し、 頭上の支柱 (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「鉄の樹皮」(ironbark, 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はニュー・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である。 これも 「鉄の樹皮」 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。

アラン・トラスのイラスト
ベイリー橋 (Bailey bridge)
ベイリー橋を参照。

(ベイリー式組立橋は) 軍事用途のためにデザインされ、 あらかじめ製造され、標準化されたトラスの部品を現場での必要に応じて、 色々な形に組み合わせることができる。 下の写真ではスパンと負荷の要求に応じて 2 重に使用していることに注意すること。 他の応用ではトラスは垂直に積み上げることもできる。

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
ボルチモア・トラス (Baltimore truss)

ボルチモア・トラスはプラット・トラス (Pratt truss) の変種 (subclass) である。ボルチモア・トラスは (プラット・トラスの) 下部に支えを追加して、 圧縮要素が屈服 (buckling) することを防止し、ゆがみ (deflection) を制御する。 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る。

ボルチモア・トラスのイラスト
訳注
ウェランド運河、橋 15 がボルチモア・トラスになっている。
ボールマン・トラス (Bollman truss)
ボールマン・トラス鉄道橋を参照。

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、唯一つの現存する実例である。 この型式は発明者のヴェンデル・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。 複数の独立な伸張要素が破局的な破壊の可能性を削減している。

メリーランド州サヴェージのボールマン・トラス
1869 年に建設され 1887 年サヴェージに移動。
現在でも歩道橋として使用。 Google map

ウィルズ川ボールマン橋 はヴェンデル・ボールマンによってデザインされた、これ以外の唯一の橋で、 まだ現存しているが、外形がウォーレン・トラスである。

弓ヅル・アーチ・トラス (Bowstring arch truss)

弓ヅル・アーチ・通り抜けトラス橋は 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・トラスはトラスで、 従って、負荷を支える対角線の要素がある。 この対角線により真のアーチよりは、パーカー・トラスプラット・トラスに極めて良く匹敵する構造になっている。

弓ヅル・トラスのイラスト カナダ、オンタリオ州ロンドン
の弓ヅル・トラス橋
訳注
  1. 右上の写真はブラックフライアーズ・ストリート橋です。
  2. 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。
  3. 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。
ブラウン・トラス (Brown truss)

この型式のトラスはとりわけ木材構造に適し、 鉄の棒を伸張要素に使用する。

ブラウン・トラスのイラスト
内部の垂直要素は伸長状態
ブルネル・トラス (Brunel truss)

以下のレンズ型トラスを参照。

バー・アーチ・トラス (Burr arch truss)
バー・トラスを参照。

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。

バー・アーチ構造を組み込んだ
覆い橋 (covered bridge)
カンチレバー・トラス (Cantilevered truss)
カンチレバー橋を参照。

大半のトラスでは下部の水平要素 (chord) は伸長状態で上部の水平要素 (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柱 (spar) から両側に前進する 【訳注:これが 2 つ必要】。 通常はこれらは組になって建設され、 外側の区間 (陸に向いた区間) 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、通常のトラスを持ち上げて定位置に設置するか、 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) の上に建設する。外側に向いた半分が建設され、これに固定した内側の半分 (陸から遠い側) が建設され、 中央区間は上に述べた方法で完成される。

フォース橋
フィンク・トラス (Fink truss)

フィンク・トラスは 1860 年代にドイツのアルバート・フィンク (Albert Fink) によりデザインされた。 この形式の橋は ボルチモア・オハイオ鉄道 (Baltimore and Ohio Railroad) で人気が高かった。 ノーフォーク・ウェスタン鉄道 (Norforlk and Western Railroad) のアポマトックス川ハイ・ブリッジ には 1869 年以来フィンク・トラス・スパンが 21 基あったが 1886 年に交換された。

フィンク・トラス (半スパンと断面図)

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 (Howe truss)

比較的珍しいハウ・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、 これには垂直要素と対角要素があり、 対角要素が中央に向かって上り、プラット・トラスの逆である。 プラット・トラスと対照的に対角要素は圧縮状態で、垂直要素は伸長状態である。 実例にはニューヨーク州ジェイ (Jay) のジェイ橋とミズーリ州ジェファーソン郡 (Jafferson County) のサンディー川覆い橋 がある。

ハウ・トラスのイラスト
均衡した負荷の下では対角要素は圧縮状態
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
訳注
  1. 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。 ジェイ橋の拡大写真 (写真をクリックする) を見ると丁度こうなっている。 これは The Theodore Burr Covered Bridge Society of Pa., に記載されており、 ハウ・トラスは全部木造の橋よりも頑丈だそうで、鉄の橋の先駆になっているとのことです。
  2. 以上を前提にすると、最初の挿絵のキャプションは間違いになります。 厳密には、木造ハウ・トラスではなく、木造 多重キングポスト・トラス になり、 木造ハウ・トラスという言葉は意味がないバー・トラスは多重キングポスト・トラスとアーチの 組み合わせとして特許が取られているので、多重キングポスト・トラスはそれ以前に知られている可能性が高い。
  3. ハウ・トラスは木造トラスから鉄のトラスの先駆になっていますが、 これよりも先行するものがあります。(時代区分として必ずしもこれに先行しているわけではない。) 型式としてはバー・アーチ・トラスの型式を取り、多重キングポストを使用しますが、 垂直要素 (伸張要素) に鋼製ハンガー・ロッド (吊り棒、hanger rod) を追加するものです。 プール・フォージ覆い橋にははっきりと撮影された写真が 掲載されています。これはハウ・トラスに匹敵する強度を持たせるためかもしれません。
K トラス (K truss)

垂直要素と斜め要素の向きにより、K の字の形をしたトラス。 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がある。

K トラス
キングポスト・トラス (Kingpost truss)
キング・ポストを参照。

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 2 つの角度を持った支えが、共通な支えにもたれかかっているものである。

キング・ポスト・トラス
訳注
  1. この実例にPont-y-Cafnau 橋があります。
  2. 多重キングポスト・トラスが バー・アーチ・トラスで使用されます。
格子トラス (タウンの格子トラス) (Lattice truss (Town's lattice truss))
格子トラス を参照。

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。

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
覆い橋の厚板格子トラス
レンズ型トラス (Lenticular truss)

レンズ型アーチにはレンズの形をしたトラスがあり、 トラスは上部のアーチと下部のアーチの間にある。 上部のアーチは湾曲して上昇し、終端に下降する。 下部のアーチは湾曲して下降し、同じ終端に上昇する。 アーチが路面の上にも下にもある場合にはレンズ型ポニー・トラス橋と呼ぶ。

レンズ型トラス、あるいは
パウリ (Pauli) トラスのイラスト
建設中のロイヤル・アルバート橋
1859 年

レンズ型トラスの一型式では上部の弓状の圧縮要素と下部のアイバー鎖 から構成される。 ロイヤル・アルバート橋 (英国) は単一の管状の上部要素を使用している。 水平方向の伸長と圧縮の力が均衡しているため、 (大半のアーチ橋とは違い) 水平方向の力は支えの塔には伝えられない。 これによりトラスを地上で組み立てて、 支えの石造りの塔が完成すれば、 トラスをジャッキで持ち上げることが可能となる。 このトラスは競技場の建設に使用され、 上部要素は屋根を支える平行なトラスで、屋根を開けることができる。 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。

訳注
レンズ型トラスのことをパウリ・トラスと呼ぶのはフリードリッヒ・アウグスト・フォン・パウリ (Friedrich August von Pauli, 1802-1883) が 1865 年にトラスの デザインの詳細を出版したからのようです (Bridge Basics - A Spotter's Guide to Bridge Design )。 しかしレンズ型トラスを最初に使用したのはジョージ・スチーブンソンの ゴーンレス橋 (1823 年) です。

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。

ロング・トラス (Long truss)

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、木材と鉄の組み合わせから作るのではなく、 完全に木材から作る。 最も長い現存する実例はオハイオ州トロイ (Troy) の北にある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。

ロング・トラスの HAER 図式
訳注
HAER = Historic American Engineering Record = 歴史的な米国工学記録
パーカー (キャメルバック) トラス (Parker (camelback) truss)

パーカー・トラス橋はプラット・トラスのデザインで、上部要素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、上部構造が正確に 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。

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
ペグラム・トラス (Pegram truss)

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、 上部要素はすべて同じ長さで、下部要素は対応する上部要素より長い。 上部要素と下部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) 対角線になっている。 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

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。 変化する柱の角度と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用して、 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) トラス (Pennsylvania (petit) truss)

ペンシルバニア (ペティト) トラスはプラット・トラスの変型版である。 プラット・トラスは支えるため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支柱 (strut or tie) を パネルの上部、下部あるいはそのどちらにも付け加えたものである。 これは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 年代に人気を失って、 このデザインの橋は非常に少ししか残っていない。 このトラス橋に含まれるものに次がある: 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、 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

ペンシルバニア・トラス、あるいは
ペティト・トラスのイラスト
フェア・オークス橋
ペンシルバニア・ペティト・トラス橋
の実例である。
ポスト・トラス (Post truss)

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。 ポナキン橋ベル・フォード橋はこのトラスの 2 つの実例である。

ポスト・トラス
プラット・トラス (Pratt truss)

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けて下がり、 ハウ・トラスの逆である。 内部の対角要素は平衡した負荷では伸長状態で、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たびに、集中した動的負荷を受け入れるために中央に横断要素が必要になるかもしれない。 これは細分して Y 型や K 型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) までのスパンでの使用で実用的となり、 トラス橋が木材から金属に移行する時の鉄道橋の共通な形状であった。 これらは静的な橋を決定し、これにより長いスパンの橋にも適合した。 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た。
プラット・トラス ガットン (Gatton) 鉄道橋
はプラット・トラス (オーストラリア)

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、 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。

クイーンポスト・トラス (Queenpost truss)
クイーン・ポストを参照

クインポスト・トラスは時々 「クイン・ポスト」 とか 「クインポスト」 と呼ばれ、キングポストに類似し、 これは外側の支えが構造の中心に傾いているという意味においてである。 基本的な違いは中心に水平な延長があり、 これが梁の作用に依存して、機械的な安定性を与える。 このトラスの型式は比較的短いスパンに適するのみである。

クイーン・ポスト・トラス
サッチャー・トラス (Thatcher truss)

サッチャー・トラスは伸長状態の対角要素がある点でプラット・トラスの性質と 圧縮状態の対角要素がある点でハウ・トラスの性質を併せ持っている。 これは極めて稀である。

サッチャー・トラス
トラス・アーチ (Truss arch)
トラス・アーチ橋を参照。

トラス・アーチはすべての水平方向の力をアーチ自身の中に包含するか、 あるいはトラスから構成される押し出しアーチ、 あるいは 2 つの弓状の部分が頂点でピン止めされているものである。 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。

トラス・アーチ橋のイラスト 景色の良いトラス・アーチ:
東に向かう カナダ太平洋鉄道
の貨物列車がトラス・アーチ
ストーニー川橋を越える。
カナダ、ブリティシュ・コロンビア州
ロジャース峠の近くの山岳区間
フィーレンデール・トラス (Vierendeel truss)

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課している。 -- しかしこれにより多くの対角線要素を削除している。 この構造は部品が 3 角形ではなく長方形の開口部で、 固定された接合部を持つフレームで、曲げモーメントを伝達し、それに拮抗する。

三角形分割されたトラスに比べて建設費が高いため、 橋の型式としては稀であるが、これは現代の建物の建設では普通に使用される。 というのは、これは一方では柱の間の長方形の開口部を維持しながら、 フレーム要素に対しての全体的なせん断力の解決だからである。 これは建物空間の使用に柔軟性を与えることと、 建物の外側のカーテン・ウォール選択の自由を与えることの 2 点において有利であり、 後者は内部と外部のスタイル面に影響する。

フィーレンデール・トラス
ウォッデル・トラス (Waddell truss)

1894 年に特許 (米国特許 529,220) が取られ、 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。

ウォッデル "A" トラス (1898 年の橋)
ウォーレン・トラス (Warren truss)

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 Willoughby Theobald Monzani により、特許が取られ、 縦方向の部品に、角度をつけた横断部品を取り付けたものから構成され、 交互に反対向きになる二等辺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、梁、結合が一切の曲げの力や捻じれ歪にさらされることがなく、 伸張と圧縮のみにさらされるようにした。 対角線要素の負荷は交互に圧縮状態と伸張状態に変化して中央に近づき、 垂直要素がない。 一方中央の (複数の) 要素は動的負荷により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、 その結果比較的軽くなった。 ガーダーは同じ長さなので、あらかじめ作られた規格橋を使用する方が理想的である。 これはネビル・トラス (Neville truss) の改良で、 ネビル・トラスも間隔をあけるのに二等辺三角形を利用した。

ウォーレン・トラスのイラスト、
対角線要素の幾つかは圧縮状態で
幾つかは伸長状態である。
保存されている Ansaldo SVA 航空機
ウォーレン・トラスが翼に見える。

ウォーレン・トラスは 1920 年代以来、航空機の建造で使用され、 大半が小さな航空機でクロムモリブデン鋼の管で使用され、 Piper J-3 Cub のような人気の高い航空機で使用された。 航空機におけるウォーレン・トラスの最も初期の使用の 1 つは複葉機の翼の配置のためであり、 イタリアの第一次世界大戦の高速偵察複葉機 Ansaldo SVA シリーズで使用され、 前方から見た写真でもこれがわかる。 Ansaldo SVA は第一次世界大戦時代で最も速い航空機に属していた。 幾つかのデザインで今日でも使用され、基本的には 21 世紀でも 1920 年代のデザイン哲学と同じものを使用している。

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 (Whipple truss)

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と見なされている。 というのは対角線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、 垂直要素で構成される長方形を 2 つ以上横断する。

ウィップル・トラス
橋 L-158
訳注:年表

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。

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。
当初は圧縮要素が木造、伸張要素が鉄 (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

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。