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以下の文書は以下の日本語訳です。

Cable-stayed bridge - Wikipedia

Cable-stayed bridge は通常は 「斜張橋」 のように訳されますが、 この訳語を使用すると翻訳が著しくやりにくくなるので、元の意味に近い 「ケーブル支え橋」 としました。 ステー (stay) には、「支柱」、「支柱で支える」 の意味と、帆船のマストを支える索の意味があり、 ケーブル・ステード・ブリッジ (Cable-stayed bridge) は帆船の言葉を流用しているようです。 但し、帆船のように甲板 (デッキ) に固定されたケーブルがマストを支えるのではなく、 橋の場合にはマスト (柱) に固定されたケーブルが路面 (デッキ) を支えることになっています。 なお支えるケーブルのことをステー・ケーブルとも呼びます。

「ケーブル支え」 は吊り橋にもあてはまりそうなので、ここでは 「ケーブル支え」 を 「マストでケーブル支え」することの意味として使用します。

ケーブル支え橋
(斜張橋、Cable-stayed bridge)

ケーブル支え橋には 1 つ以上の塔 (tower) (あるいはパイロン (pylon)) があり、 ここからケーブルが橋の路面を支える。 特色のある造作はケーブルで、 これが塔から路面に直接走り、通常は扇のようなパターン、ないしは一連の平行線を形成する。 これは現代的な吊り橋と対照的で、 吊り橋では路面を支えるケーブルは主ケーブルから垂直に吊り下げられ、 主ケーブルは橋の両端で固定されて、塔の間を走っている。 ケーブル支え橋はカンチレバー橋より長い橋で、吊り橋より短い橋に最適である。 これはカンチレバー橋を長くすると急速に重くなり、 一方、吊り橋を短くすると経済的でなくなるからである。


ルスキー橋の中央スパンは 1104 m である。
これは世界最長のケーブル支え橋である。

ケーブル支え橋は 16 世紀以来知られ、19 世紀以来広範囲に使用された。 初期の実例はケーブル支え橋と吊り橋の造作をどちらも含み、 これには有名はブルックリン橋 (Brooklyn Bridge) がある。 このデザインは 20 世紀の間にお気に入りの対象から外れた。 というのは長い橋には純粋な吊り橋が使用でき、 短い橋には強化コンクリートの色々な橋が使用できたからである。 このデザインは 20 世紀末に再び顕著となった。 この時、新しい素材の組み合わせ、大きな建設機械、 古い橋を再建する必要性が、すべてこれらのデザインの相対価格を引き下げた。

  1. 歴史
  2. 吊り橋との比較
  3. デザイン
  4. 変種
  5. 関連した橋の型式
  6. 著名なケーブル支え橋
歴史

ケーブル支え橋は 1595 年にさかのぼり、 橋のデザインがベニスの発明家であるファウスト・ヴェランチオ (Fausto Veranzio) が著した本 「マチナ・ノバエ」 (Machinae Novae, 新しい機械) の中に登場した。 多くの初期の吊り橋はケーブル支えの橋で建設され、 これに含まれる橋に: 1817 年の歩道橋であるドライバラ修道院橋 (Dryburgh Abbey Bridge); ジェイムズ・ドレッジ (James Dredge) が特許を取ったバースのビクトリア橋 (Victoria Bridge, Bath) (1836 年);後のアルバート橋 (Albert Bridge、1872 年); 及びブルックリン橋 (Brooklyn Bridge, 1883 年) がある。 これらの橋のデザイナーたちは技術の組み合わせがより硬い橋を造ることに気が付いた。 ジョン A. ローブリング (John A. Roebling) はとりわけこの利点を利用して、 ナイアガラ・フォールズ吊り橋 (Niagara Falls Suspension Bridge) の鉄道負荷による変形を削減した。


ルネッサンスの博学者である
ファウスト・ヴェランチオによる
ケーブル支え橋、1595 年/1616 年 の本から

米国におけるケーブル支え橋の最も初期の既知の現存する実例は E. E. ラニヨン (Runyon) の大体無傷の鋼ないしは鉄製の ブラフ・デール吊り橋 (Bluff Dale Suspension Bridge, 1890 年) があり、 これには木造の縦桁 (stringer) と路面が付き、 テキサス州ブラフ・デールにあるが、 この数年前に完成し、その後崩壊した彼のバートン川橋 (Barton Creek Bridge) があり、 これはテキサス州のハッカベイ (Huckabay) とゴードン (Gordon) の間に架かっていた。 20 世紀の、ケーブル支え橋の初期の実例に含まれるものは: A. ジスクラール (A. Gisclard) の風変わりなカサーニュ橋 (Cassagne bridge, 1899 年)、 ケーブルの水平部分が別の水平な結合ケーブルと平衡を取り、 路面の著しい圧縮を防止した; そして G. ライネクゲル・ル・コック (G. Leinekugel le Coq) の ブルターニュのレザルドリュー (Lézardrieux) の橋がある。 エドゥアルド・トロハ (Eduardo Torroja、スペイン) は 1926 年にテンプル (Tempul) でケーブル支えの水道橋をデザインした。 アルベール・カルコ (Albert Caquot、仏) の 1952 年のコンクリートの路面を持つケーブル支え橋は、 ピエールラット (Pierrelatte、地名) のドンゼール=モンドラゴン運河 (Donzère-Mondragon canal) に架かる橋で、 現代的な型式の最初の橋であったが、後の発展にほとんど影響がなかった。 従って、フランツ・ディッシンガー (Franz Dischinger、独) がデザインした鋼の路面を持つ ストレームスンド橋 (Strömsund Bridge、スウェーデン) が最初の現代的なケーブル支え橋としてもっと頻繁に引用されている。

他の重要な開拓者は: ファブリチオ・ド・ミランダ (Fabrizio de Miranda、イタリア)、 リカルド・モランディ (Riccardo Morandi、イタリア)、 及びフリッツ・レオンハルト (Fritz Leonhardt、ドイツ) がいる。 この時期の初期のケーブル支え橋は固定ケーブルの使用が非常に少なく、 この実例にはテオドール=ホイス橋 (Theodor Heuss Bridge、1958 年、ライン川) がある。 しかしながら、これでは組立費用が高くなり、 もっと現代的な構造では、経済性を確保するために、もっと多くのケーブルを使用する傾向がある。


ヨルダン、アンマンのアブドゥン橋
吊り橋との比較

ケーブル支え橋は吊り橋と似ているように思われるが、 実際はこの 2 つは原理と建設方法が随分と違っている。


夕闇のベオグラード (セルビア) のアダ橋

吊り橋では、大きな主ケーブル (通常は 2 本) が塔の間に架かり、 両端で地面に固定されている。 これは地面の状態が貧弱である時には実装することが困難になる。 主ケーブルは塔のベアリングの上で自由に動くことができ、 橋の路面の負荷を支えている。 路面が設置される前は、ケーブルは自身の重さで伸長状態にある。 主ケーブルに沿って、より小さなケーブルあるいは棒 (rod) が路面に接続し、 路面は区間ごとに持ち上げられる。 これが実施されるとケーブルのテンション (張力) が増大し、 交通の動的負荷が橋を通過しても同様となる。 主ケーブルのテンションはケーブルのアンカー (固定点) で地面に伝えられ、 更に塔の下向きの力で地面に伝えられる。

橋の型式の違い
吊り橋 ケーブル支え橋
扇デザイン

ケーブル支え橋は、 塔が負荷を主に支える構造で、 これが橋の負荷を地面に伝える。 塔に近い路面を支えるために時々カンチレバーが使用されるが、 より遠くの部分は塔に直接走るケーブルによって支えられる。 これは吊り橋と比較すると不利な点である。 真っすぐ上に持ち上げるのではなく、横に引くケーブルにより、 その結果生じる圧縮負荷に拮抗するために路面は頑丈でなければならない; しかし主ケーブルの横向きの力に拮抗するためのアンカー (固定点) の必要がないという利点がある。 ケーブル支え橋の水平方向の静的な力は、そのデザインにより、 均衡状態にあり、従って塔は傾いたり、横滑りすることがなく、 動的負荷からの水平の力に拮抗するだけで良い。

ケーブル支え橋の重要な利点は次にある:

デザイン

ケーブル支え橋のケーブルの張り方には主に 4 つの方法がある: モノ (単一)、ハープ (竪琴)、扇 (fan)、及びスター (星)。

橋の型式の違い
モノ・デザイン ハープ・デザイン 扇デザイン
星デザイン

塔の配置にも 4 つの方式がある: シングル、ダブル、ポータル (入口)、及び A 型。

デザインによっては、柱は橋の路面に垂直であったり、傾きがあったり、 曲がっていることもある。

変種
サイド・スパー・ケーブル支え橋

サイド・スパー・ケーブル支え橋 (side-spar cable-stayed bridge) は (橋の) 1 方の側で支えられている中央塔を使用する。 このデザインでは曲がった橋を建設できる。

訳注
スパー (spar) とはマストや帆桁のようなものを指しているが、 この場合は橋の塔 (tower) のことで、橋を帆船に例えているように思える。
カンチレバー・スパー・ケーブル支え橋

アラミージョ橋 (Puente del Alamillo, 1992 年) は構造が急進的で、 橋の一方の側のカンチレバー・スパーを使用し、 橋を支えるためのケーブルは片方のみにある。 他のケーブル支え型式とは違い、 この橋はその基礎の上にひっくり返そうとする多大な力を及ぼし、 スパーはケーブルで引き起こされる曲げの力に拮抗しなければならない。 というのはケーブルの力は反対側のケーブルと均衡を取っていないからである。 この特別な橋のスパーは大きな日時計の針の形になっている。 建築家の サンティアゴ・カラトラバ (Santiago Calatrava) による関連した橋に含まれるものは: ムヘール橋 (Puente de la Mujer、2001 年)、 日時計橋 (Sundial Bridge, 2004 年)、 弦橋 (Chords Bridge, 2008 年)、 アスト・デ・ロル橋 (Assut de l'Or 橋, 2008 年) がある。


プエンテ・ド・ラ・ウニダーが
サン・ペドロ・ガルサ・ガルシアと
モンテレイを接続。
カンチレバー・スパー・ケーブル支え橋
多重スパン・ケーブル支え橋

3 スパンを越えたケーブル支え橋のデザインは 2 スパンや 3 スパンの橋よりも、 もっとずっと挑戦的なことになる。


モスクワのジヴォピスニー橋
多重スパンのデザインである。

2 スパンや 3 スパンのケーブル支え橋の場合には主スパンの負荷は通常は 終端スパンの支え (stay) により、橋台の近くのアンカーに固定される。 もっと多くのスパンがあれば、これは当てはまらなくなり、 橋の構造は全体として頑丈 (stiff) にならなくなる。 これは路面とパイロンのどちらのデザインにも問題を引き起こす。 これが当てはまる多重スパンの構造の実例は: 汀九橋 (Ting Kau Bridge, 香港)、この場合には追加の「すじかい」 (cross-bracing) の支えが使用されて パイロンを安定化している; ミヨー高架橋 (Millau Viaduct, 仏) と メスカラ橋 (Mezcala Bridge、メキシコ)、 この場合には 2 本脚の塔が使用されている; ラファエル・ウルダネタ将軍橋 (General Rafael Urdaneta Bridge、ベネズエラ)、 この場合には随分と頑丈な多脚構造の塔が使用されている。 吊り橋の類似な状況は瀬戸大橋と サン・フランシスコ・オークランド・ベイ・ブリッジ (San Francisco–Oakland Bay Bridge) のどちらにも見受けられ、 ここでは 3 スパン毎にアンカー橋脚 (anchorage pier) が必要とされる -- この解決方法はケーブル支え橋の場合にも適合することができる。

エクストラドス橋

エクストラドス橋 (extradosed bridge) はケーブル支え橋であるが、 もっと頑丈な路面があり、硬く (stiff) て、強い (strong) ため、 ケーブルを省略して塔に近くでき、塔とスパンの比率を小さくできるものである。 最初のエクストラドス橋はスイスのガンター橋 (Ganter Bridge) とズンニベルク橋 (Sunniberg Bridge) である。 新しいエクストラドス橋が ツインシティーズ (Twin Cities) で、ミネソタ州ベイポート (Bayport) とウィスコンシン州ホールトン (Houlton) の間でセント・クロイ川 (St. Croix River) を横断する計画がある。


トゥインクル木曽川はエクストラドス・デザインで
ケーブルで支えられた区間の間に長いスキマがある。
ケーブル支えクレイドル・システム橋

クレイドル・システム (cradle system) は鋼製の撚り綱 (strand) を橋の路面から路面に連続的な要素として通し、 パイロンで固定しないものである。 エポキシ樹脂でコーティングされた鋼製の撚り綱は各々 1 インチ (2.5 cm) の鋼のチューブ (クレイドル (cradle)) の内部を通る。 各々の鋼製の撚り綱 (strand) は独自に振舞い、 個別に取り外し、検査・交換することができる。 このような最初の 2 つの橋は: ペノブスコット・ナローズ橋 (Penobscot Narrows Bridge) 2006 年完成; ベテランズ・グラス・シティー・スカイウェイ (Veterans' Glass City Skyway) 2007 年完成、である。

関連した橋の型式
自定式吊り橋

自定式吊り橋 (self-anchored suspension bridge) はケーブル支え橋とある程度の類似点があり、 橋が落下することを防止する張力 (tension force) は塔の垂直方向の圧縮力と 路面構造に沿った水平方向の圧縮力に変換される。 自定式吊り橋は吊り橋にも関連し、吊り下げケーブルを持った弓型の主ケーブルがある。 しかしながら自定式吊り橋は普通の吊り橋の (主ケーブルを固定する) アンカーがない。 ケーブル支え橋と吊り橋とも違い、自定式吊り橋は建設中に フォールス・ワークで支える必要があり、 従って建設費がもっと高価である。

著名なケーブル支え橋