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Covered bridge - Wikipedia

覆い橋は鋼製のトラス橋が登場するまでの過渡期の橋であると考えることができ、 頁の最後に 訳注:トラスの歴史訳注:鉄の橋ができるまでとしてまとめてみました。

訳注:トラスの歴史をまとめた後で、覆い橋 (カバード・ブリッジ) からトラス橋が 進化することが自然な考え方であることに気が付き、関連するページを探したところ、 米国テネシー州輸送局のページにたどり着き、これも別ページに翻訳しました (トラス橋の歴史)。

覆い橋 (カバード・ブリッジ) にはスパンの長さが長いものがあり、 1813 年に完成のずっと初期の橋 ザ・コロッサス は単一スパンの橋で、100 m 以上もあった。完全に木造ではないが、大半が木造で、覆い橋 (カバード・ブリッジ) の主流となるバー・トラスよりも前の橋である。 米国の鋼製の橋には 19 世紀以来大きな橋があるが、木造にも実は非常に大きな橋があったことになる。

覆い橋 (カバード・ブリッジ、Covered bridge)

覆い橋は木造のトラス橋で屋根、路面及び側板がついたもので、 大半の覆い橋ではほとんど完全に囲い込まれている。 覆いをする目的は木製の構造部材を気象から守るためにある。 覆われていない木造の橋は雨と日光の影響により、 20 年の寿命しかないが、覆い橋は 100 年間存続する。


コーガン・ハウス覆い橋、ペンシルバニア州
  1. デザイン
  2. フィクション
  3. ギャラリー
  4. 訳注:トラスの歴史
  5. 訳注:鉄の橋ができるまで
デザイン

典型的には覆い橋 (covered bridge, カバード・ブリッジ) は縦方向に木造トラスを持つ構造で、 これが橋のバック・ボーン (backbone, 背骨) を形成する。あるものは鉄道橋として建設され、 とても重い木材と 2 重化された格子細工を使用した。

大半の橋は川を横断するために建設され、大多数は単一スパンに過ぎなかった。 事実上、すべては一車線であった。少々 2 車線の橋も建設され、第 3 の中央トラスがあった。

多くの異なるトラスデザインが使用された。 もっとも人気のあったデザインの 1 つはバー・トラスで 1817 年に特許が取られ、 これは荷重を支えるためにアーチを使用し、一方トラスは橋を堅く (rigid) した。 他のデザインには キングクイーン、 そしたハウ・トラス (Howe truss) があった。

初期のトラスは力学 (engineering dynamics) の仕組みを理解せずにデザインされた。 1847 年に米国の技術者の スクワイア・ウィップル (Squire Whipple) は 荷重がトラスを通して、伝えられる方法の最初の正確な解析を出版し、 これにより彼は少ない資材で、より強固な橋をデザインすることを可能にした。

およそ 1600 基の覆い橋が世界中に残っている。 現存する数が比較的少ないのは、意図的な交換、 怠慢、高額な修復費用によっている。 これらは辺地にあり、バンダリズム (vandalism) と放火の対象になっている。


オンタリオ州、ウェスト・モントローズ (West Montrose)
の覆い橋、2018 年 10 月
ヨーロッパ

世界で最古の現存するトラス橋はスイスのカベル橋 (Kapellbrücke) である。 現代様式の木造トラス橋は 1700 年代中頃にスイスで開拓された。

米国

全部で 12000 基以上の橋が米国で建設され、およそ 3500 基がオハイオ州で建設された。 2018 年現在、1000 基未満の本物の覆い橋が米国に残されている。

米国で建設された最初の既知の覆い橋はパーマネント橋 (Permanent Bridge) であり、 1805 年に建設され、 フィラデルフィアのスクーカル川 (Schuylkill River) を橋渡した。 この構造は橋の建築家が見積もった 40 年の寿命を越えて生き延び、 1850 年に取り壊されて、もっと良い結果をもたらす新しい橋が建設されて、 鉄道軌道を通した。

およそ 1500 基 [訳注:ミスタイプ ? 少なすぎる] の覆い橋が 1820 年から 1900 年の間に 建設され、大半が 1825 年から 1875 年に建設された。 最長のものは サスケハナ川 (Susquehanna River) にかけられた 5,960 フィート (1,820 m) であった。 これは 1814 年に完成し、1832 年の洪水で流された。

米国の最古の橋は 1820 年代にさかのぼる:  1825 年のニューヨーク州とペンシルバニア州の ハイド・ホール橋 (Hyde Hall) とハッセンプラッグ橋 (Hassenplug)、 そして 1829 年のニュー・ハンプシャー州のヘイブリル・バース橋 (Haverhill-Bath) とオハイオ州のロバート橋 (Robert) である。

1800 年代中頃に、安価な錬鉄と鋳鉄の開発により、 木造トラスではなく金属トラスに至った。 金属構造は気象から保護する必要がなく、 覆う必要がなかった。 覆い橋が時代遅れとなったのは、大半が 1 車線で、 幅が狭くて頭上余地が低く、現代交通の重い荷重を支えることができなかったからである。

カナダ

1969 年と 2015 年の間に、カナダに現存する覆い橋の数はおよそ 400 から 200 未満に減った。

1900 年にケベックは 1000 基の覆い橋があると見積もった。 ここ以外の北米と相対的に、ケベックは覆い橋の建設が遅く、 建設が最も忙しかった時期は 1930 年代であった。 当初デザインは色々変化したが、1905 年頃にタウン・ケベクワ (Town québécois、タウン・ケベック) に標準化され、イシエル・タウン (Ithiel Town) により特許が取られた 格子トラスの変種であった。 これらのおよそ 500 基が 1900 年代前半に建設された。 最後に建設された橋は、ルベル=シュル=ケヴィヨン (Lebel-sur-Quévillon) にあり、 1958 年に入植省 (Ministry of Colonization) により建設された。 ケベック州のケベック運輸省 (Quebec, Transports Québec) には今では 82 基の覆い橋があり、 これには州で最長の覆い橋である フェリックス・ガブリエル・マルシャン橋 (Félix-Gabriel-Marchand Bridge) が含まれる。

訳注
ルベル=シュル=ケヴィヨン: Google map

1900 年には、 ニュー・ブランズウィック州にはおよそ 400 基の覆い橋があった。 今日、ニュー・ブランズウィックには 58 基の覆い橋があり、 これには世界最長のハートランド橋が含まれる。

フィクション

覆い橋は、実用性に付け加え、色々な社会的活動の人気の高い場所であり、 永続する文化的偶像である。例えば:

ギャラリー
バウムガードナーの覆い橋
覆いで保護されたトラスが見える
ウェスト・ダマーストン覆い橋 ニュー・ブランズウィック
1282 フィート (391 m) の
ハートランド橋は世界最長の
覆い橋である。
訳注:トラスの歴史

トラスには次のような歴史があります。

  1. ローマ帝国で木造屋根にトラスが使用される。これは柱が無い広い空間を得るためであった。 (キング・ポスト訳注:ローマのトラス屋根を参照。)
  2. ローマ帝国の木造トラス屋根が後世に伝わることになると思われるが、 そのようなトラス屋根を使用したものがバシリカと思われ、 木造教会建築 (旧サン・ピエトロ大聖堂、 及び訳注:ローマのトラス屋根を参照。) がこれを踏襲した。 後世の教会建築は石造になるため、ここで木造トラス屋根が断絶するかのように見えるが、実はこれが継続しているようだ。 バシリカ形式の教会のネイブ (会衆席) の天井を内部から見上げると、ここが石造のヴォールトになっているが、 外から見るとここには屋根 (木造) がある。つまり、屋根と天井が 2 重になっている。 この屋根は木造トラスのまゝ継続するのではないかと思う。 詳しく説明された文書がないが、例えばリンカン大聖堂リンカン大聖堂/木造トラスに解説がある。
  3. 木材フレームによる家屋の建設 (木骨建設) に 「ピン留めほぞ」 が使用される。 (「ピン留めほぞ」 の当初の目的は木材の乾燥前に固定するために使用された。ほぞ穴とほぞも参照。)
    注意:  これが、トラス橋のピン接続の元々の形と思われる。
  4. 覆い橋の建設では当初はほぞ継ぎであったものが、 木釘のみによる接続 (ピン接続) に変わる。 これが格子トラス橋 (覆い橋の 1 つ) の人気が出た理由である。
    注意:  覆い橋の建設でピン接続が人気が出たのは、 覆い橋の建設で単に蒸気鋸のみを使用するたけで良くなったためと思われ、 少なくとも、この頃から、覆い橋の建設には蒸気鋸が使用されたと思われる。 しかも、これ -- 蒸気動力 -- が米国でおびただしい数の覆い橋が建設された理由と思われる。
  5. ピン接続により、伸張と圧縮のみの力を考えるだけで良くなるが、 まだ、この時点では静力学の使用は考えていないであろう。
    但し、まもなく木造トラスで、伸張要素のみに錬鉄を使用したものが登場する ( ハウトラス等) ことから判断すると、静力学の萌芽はあったことであろう。
  6. 19 世紀中頃から 19 世紀末にかけて、 トラスに統一的な方法が導入される。 例えば:  これにより、高性能鋼によるトラス橋の建設が開始すると思われる。
訳注:鉄の橋ができるまで

米国の木造の覆い橋は石の橋から鉄の橋に移行する時に建設されたものです。 どういうような変化が起きたかを整理してみましょう。

英国で最初の鉄の橋は鋳鉄製の英国のアイアンブリッジ (1781 年) です。 これは産業革命により英国で鉄 (鋳鉄) の価格が随分と下がったから、 鋳鉄製の橋の建造を試みたのですが、 建造したエイブラハム・ダービー 3 世は前例のなさから、鋳鉄を使いすぎて、高価なものとなり、 借金を背負い込むことになります。 しかし英国のその後の鋳鉄製の橋は効率よく建設されることになり、 トーマス・テルフォードは随分と多くの鋳鉄製の橋を建設します。 彼の最初の鉄の橋はポントカサルテ水道橋で、 これも鋳鉄の値段が下がったことによっています。 テルフォードは石の橋も建設しており、 橋の建設では場所によって、石の橋を建設するか、鋳鉄製の橋を建設するかの選択をしています。 材料の手に入れやすさにより選択していますが、 無論価格の理由からであると言ってよいと思います。

米国とカナダで非常に多くの覆い橋 (カバード・ブリッジ) が建設されたのは 2 つ理由が ありそうです。 1 つは 19 世紀の北米には原生林が至る所にあったこと。 もう 1 つは蒸気動力の製材所があったことがあげられます。 (この原生林と蒸気動力の製材所の組み合わせはどこにでもあるものではなかったと思われる。) 米国における高圧蒸気エンジンの発明 (オリバー・エバンス) は英国における高圧蒸気エンジンの発明 (リチャード・トレビシック) のわずか 1 年後の 1801 年のことなので、蒸気動力の製材所はごく普通のものとなったと思われます。 しかも燃料として木材を使用したと思われるので蒸気動力の製材所の立地条件は森林があればよいだけです。 従って、森林の木を伐採しつくさない限りいくらでも覆い橋が建設できます。 (この時期に米国では道路まで木造のものを作っているので、 蒸気エンジンを使用したことには疑念の余地がない。 厚板道路を参照。) 更に、覆い橋の建設には高度な木工技術が必要ではなく、蒸気ノコギリで切断された材木を組み合わせるのに一番簡単な方法は、蒸気ドリルで穴を開け、 木のピンで接合するだけでよいので、比較的簡単に覆い橋を建設できたようです。 (橋台の建設を除き、人件費が随分抑えられる。) この建設方法も木造トラス橋の建設には好都合であったようです。

注意
多くの覆い橋の建設に蒸気動力の製材所が使用されたことはあまりはっきり書かれているわけではありません。 コーガン・ハウス覆い橋 に蒸気動力の製材所を使用したことが具体的に書かれているのみです。 しかし、ヨーロッパでは水力による製材所が古くから使用されており、 少なくとも覆い橋の材木が製材所で製造されたことは明白です。 しかも覆い橋の建設時期 (19 世紀) とこの建設場所が北米の広範囲な領域にわたっていたことを 考えると覆い橋の建設に使用された製材所が設置場所を限定される水力による製材所ではなく、 蒸気動力の製材所であったことはほぼ明らかではないかと思います。 蒸気エンジンの重要な用途に製材所があったことはよく知られており、これも根拠の 1 つになります。

米国の木造の橋 (覆い橋) から鉄の橋への移行期に ハウ・トラス (1840 年) とプラット・トラス (1844 年) が登場し、 どちらも伸張要素に鉄が使用されたようです。なおハウ・トラスを使用した覆い橋は現在も残っています。

注意
木造の橋と覆い橋は同じではなく、防腐剤を使用すれば覆いがなくても、木造橋は比較的長期間の使用に耐えます。 しかし覆い橋は元々辺鄙な場所に建設されているので、原則的に防腐剤を使用しない。 但し、後世の修復時に防腐剤を使用することがあるようです。

米国における最初の鉄の橋はウィップル による弓ヅル・トラス橋 (路面は木造) と思われ、 これが初めて建設されるのが 1841 年のニューヨーク州ユーティカです。 鉄製の鉄道橋は 1852 年のボールマン・トラス (全金属製) に始まります。これらはいずれも米国の東海岸で産業革命が一早く達成された場所で、 木造の橋よりも鉄製の橋が安くなった場所でした。 これ以降徐々に鉄の橋が建設されるようになります。 覆い橋 (カバード・ブリッジ) は米国において石の橋から鉄の橋が建設されるまでの移行期にあった橋で、 場所によっては 20 世紀初頭まで覆い橋が建設されます。 いずれにしても米国で産業革命が進展すれば、鉄の橋が木造の橋よりも安く建設できるようになり、 鉄の橋が建設されることになります。

英国でもブルネルグレート・ウェスタン鉄道との関連で木造の鉄道橋を建設しています。 (ブルネル/橋を参照。) これはコーンウォールにおける橋で、周りが森林地帯ですから、木材が最も手に入れやすかったと思われます。 防腐処理をした木材を使用しますが,結局、鉄の橋に交換されたと思われます。

米国の覆い橋の本格的な建設は 19 世紀前半に始まり、米国はこの時点では国全体としては産業革命に到達していません。 この時期に輸送インフラ (道路、鉄道) の整備が進み、産業革命が米国北東部から全国的に広がり始める 1850 年頃から鉄の値段が下がり、鉄製の橋が登場することになると思われます。 鉄の需要の増加には蒸気エンジンの生産などが増大したことも理由の一つと思われ、 蒸気動力の製材所の建設もこれに含まれると思われます (製材所は蒸気エンジンの重要な応用の一つでした)。 従って、覆い橋の建設も鉄の需要を間接的に増やすことに貢献したであろうと思われます。

覆い橋ではありませんが、木造の橋が鉄の橋に移行した状況をよく示す実例が米国にあります。 それは、ナイアガラ・フォールズ吊り橋です。 これは現在は残っていませんが、1855 年に建設された時にはケーブルを除き、ほゞ木造の吊り橋でした。 鉄が高価であったためです。 この橋はナイアガラの滝のそばにあり、水蒸気により劣化したため、保守により部品を交換する必要があり、 1880 年までにほゞ鉄の橋に変化しています。つまり、この期間に鉄が木よりも安くなっていったのです。 残念なことに 1890 年代に機関車が重くなったため、この橋は別の橋で交換されてしまいました。

同じような実例にポーテッジ高架橋があり、1852 年に完成した時には木造の橋でしたが、 1875 年に火災で焼失し、同年に鉄の橋で再建されています。 ナイアガラ・フォールズ吊り橋もポーテッジ高架橋も、どちらもニューヨーク州にあり、 産業革命の影響で鉄の価格がすぐにも下がるように見えますが、そう簡単にはいかなかったようです。 結局 1855 年のベッセマー工程、1877 年のシーメンス・マルタンの平炉工程を待つ必要があったようです。 (フォース橋デザイン/資材を参照。) しかし、それでも 20 世紀に入ってからも覆い橋は作られているので、木造の橋から鉄の橋への移行は随分と建設場所に影響を 受けたと思われます。なお重い荷重を支える鉄道用の覆い橋もありました。 (ピアー橋 (1907 年)、 ライトの橋 (1906 年)、 フィッシャー鉄道覆い橋 (1908 年))