構造的に素晴らしい橋トップ 10

橋は、人間が自分自身とその物資をある場所から別の場所に移動し始めて以来、存在してきました。初期の橋梁技術者は、峡谷や川を横切る木を伐採するだけで済みましたが、より多くの時間とエネルギーを構造に投入することで、より長い距離を橋渡し、より重い荷物を運ぶことができることにすぐに気づきました。

ローマの技術者は石のアーチを完成させ、それを使って水道橋(淡水を遠くまで運ぶ橋) や、川や川を渡る交通を運ぶ同様の構造物の建設に使用しました。しかし、産業革命により、橋の建設は新たな高みとさらに長い距離に到達しました。

19 世紀の終わりまでに、記録を破る橋が急速に建設されているように見えました。 1883 年に完成したブルックリン橋は、わずか 7 年後にスコットランドの技術者がフォース湾橋を完成させるまでは世界最長の橋でした。

新しい世紀には、より長く、より素晴らしい橋が誕生しました。 1937 年、ゴールデン ゲート ブリッジがサンフランシスコ湾の危険な海域を越えて 8,981 フィート (2,737 メートル) 伸びました。

今日、エンジニアは科学と想像力の限界を試し続けています。彼らは革新的な素材、デザイン、建設方法を実験しています。彼らの完成品は車や電車を動かします。それらはまた人々の魂を動かします。以下に、現代の最も息を呑むような橋のいくつかを紹介します。私たちは 10 の橋に限定しましたが、世界の特定の地域に限定したわけではありません。

最初の目的地は中国の杭州湾大橋です。

10. 杭州湾大橋

中国人にとって橋の建設は初めてではない。安蘭橋は、西暦 300 年に竹のケーブルを使って最初に建設された吊り橋で、今でも歩行者を乗せて 1,000 フィート (305 メートル) のミン川を渡っています [出典: ]。 1,700 年以上後、中国の技術者が江蘇省で、高さ 4,888 フィート (1,490 メートル) の吊り橋と長さ 2,575 フィート (758 メートル) の斜張橋を含むプロジェクトを完成させました。 「潤陽橋」として知られるこの橋は、しばらくの間、国内最長の橋でした。

現在、9 年間の計画と建設を経て 2008 年 5 月に開通した杭州大橋は、中国最長の橋としての名誉を保持しています。東シナ海の長江デルタ地帯にある銭塘江を横切って、気が遠くなるような 22 マイル (36 キロメートル) にわたって伸びています。これは、潤陽大橋のほぼ 25 倍、日本の誇りである明石海峡大橋の 9 倍の長さです。この斜張橋は外洋を蛇行して横断し、双方向 6 車線の交通を運びます。通勤者はこの橋を渡るのに 80 元、つまりほぼ 12 ドルを支払わなければなりませんが、この通行料は橋の値段 118 億元 (17 億 2,000 万ドル) に比べれば微々たるものです。予想通りに100年も続くのであれば、長い期間で元が取れるはずだ。

次に、アジアを西に横断してヨーロッパの東端に向かいます。そこではボスポラス海峡と、リストの次の素晴らしい橋を見つけるでしょう。

9. ボスポラス橋

イスタンブール海峡としても知られるボスポラス海峡は、黒海とマルマラ海を結びます。また、アジアとヨーロッパを隔てています。そのため、戦争時でも平和時でも大きな戦略的価値を持っています。この狭い水域に橋を架ける試みはペルシャ帝国に遡りますが、最も印象的な建造物は 1973 年まで営業を開始しませんでした。技術者らが長さ 4,954 フィート (1.51 キロメートル) の吊り下げ橋であるボスポラス橋を完成させたのはその時でした。この橋は、ほぼ 15 年後にファティ スルタン メフメト橋が海峡の上で道路を吊り下げるまで、2 つの大陸を結ぶ世界で唯一の橋であり続けました。

ボスポラス橋は、対を成す橋によってその栄光の一部が奪われても、特に夜には壮麗な景観を保っています。 LED照明システムのおかげで、橋の塔とジグザグのケーブルがさまざまな色に明るく輝きます。

昼夜を問わず、ボスポラス橋は 8 車線のデッキで大陸間の交通を往復しています。各方向に車両用の 3 車線に加えて、非常用車線と歩道が 1 つずつあります。歩行者は 1977 年まで橋へのアクセスが許可されていましたが、当局が安全上の理由からこの行為を中止しました。 2005 年 5 月、トルコでの第 1 回イスタンブールカップの宣伝のためにビーナス・ウィリアムズとオペク・セノグルが橋の上でテニスの試合をした際、この規則は一時的に停止された。ファンは橋の 2 つのレーンに集まり、選手たちがアジアからヨーロッパへ、そして再びヨーロッパへボレーを交わす様子を観察しました。

私たちのリストの次の橋は、テニスの試合が開催されたことはありませんが、イングランドで最も人気のある観光名所の 1 つになっています。

8. ゲーツヘッド・ミレニアム・ブリッジ

跳開橋では、葉と呼ばれる橋の床版の 1 つまたは 2 つの部分が上に跳ね上がり、下を通過するボートの通行に隙間を提供します。素早く効率的に開きますが、最もエレガントな建築物ではありません。英国ゲーツヘッド市当局が 1996 年にタイン川に架かる革新的な自転車橋と歩道橋を設計するコンテストを発表したとき、これは技術者が直面した課題でした。新しい構造物は、近くにある他の橋の眺めを妨げたり、両岸で行われている文化活動を妨げたりすることなく、船が橋の下を通過できるようにする必要がありました。

優勝したデザインは、バスキュール型システムではなく、これまでに見たことのない傾斜機構を使用して問題を解決しました。仕組みは次のとおりです。橋は一対の鋼製アーチで構成されています。 「下」の位置では、1 つのアーチが歩行者および自転車道のデッキを形成します。もう 1 つのアーチは最初のアーチに対して 90 度の角度で設置されており、デッキを支えるために 2 つのアーチの間にケーブルが張られています。橋を「上」の位置に移動する必要がある場合、8 つの電気モーターが両方のアーチを単一の剛性構造として傾けます。一方のアーチが下がると、もう一方のアーチが上昇してバランスの役割を果たします。

長さ 413 フィート (126 メートル) の橋が 2000 年に開通したとき、36,000 人が橋の最初の傾きを見ようと川岸に並びました [出典: ]。そして 2007 年には、その肖像が英国王立造幣局の新しいポンド硬貨に登場しました。

次のエントリである世界一高い車両用橋も、2004 年の開通時に人々を驚かせました。

7. ミヨー高架橋

パリのスカイラインにそびえ立つエッフェル塔は、4 フィートの基部から旗竿の先端までの高さが 1,063 フィート (324 メートル) あります。ここで、塔を係留台から引きはがし、フランスの中央山塊地域を通ってセヴェンヌ山脈まで南東に運ぶことを想像してみてください。ここで、フランスのミヨーの町近くの、高くなだらかな丘に囲まれた深い渓谷であるタルン渓谷に塔を設置するところを想像してみてください。さて、最後に、同様の塔をさらに 6 つ並べて、谷を横切る道路を架けている写真です。さあ、ミヨー高架橋。A75 高速道路を南のベジエまで運ぶために 2004 年に開通した巨大な橋です。

実際、この斜張橋の最高点はエッフェル塔より 62 フィート (19 メートル) 高く、エンパイア ステート ビルディング(高さ 1,250 フィートまたは 381 メートル) よりはほんの少し低いだけです。 。この橋梁を走行する車は、実際には谷の上空 890 フィート (271 メートル) に吊り下げられています。高所恐怖症を克服したドライバーは、クレルモン フェランから地中海沿いの人気の目的地までの長旅を 62 マイル (100 km) と 4 時間を短縮できます。この橋はまた、ミヨーにあるはるかに古くて小さい橋を渡るために車が列をなして発生していた渋滞を緩和することにより、汚染を軽減します。

もう 1 つの驚くべき斜張橋は、ブラジルのオクタビオ フリアス デ オリベイラ橋です。それが私たちのツアーの次の目的地です。

6. オクタビオ・フリアス・デ・オリベイラ橋

リオデジャネイロの海岸沿いにあるブラジルのサンパウロは、贅沢な街として知られています。活気あるナイトライフと活気に満ちたアートシーンを備えた国際都市です。ここはブラジルの金融の中心地でもあり、国内で最も裕福な人々が住んでいます。これらの特質のため、パウリスタノス (サンパウロの住民) が世界で最もユニークな橋の 1 つを設計し建設したことは驚くべきことではありません。

ブラジルのメディア王オクタビオ フリアス デ オリベイラにちなんで名付けられたこの斜張橋は、市の西側を分断するピニェイロス川に架かっています。橋の長さはわずか 2,953 フィート (900 メートル) で、高さは 453 フィート (138 メートル) とそれほど高くありませんが、その設計は、X 形の支持塔を介して互いに交差する 2 つの湾曲したデッキを特徴としています。 144 本のケーブルで塔から吊り下げられた 2 本の道路は、サンパウロ地区のブルックリンとレアル パルケを結んでいます。

夜に橋を渡るドライバーは、 LEDライトによる素晴らしいショーを楽しみます。この照明システムにより、橋の管理者は記念の日や特別なイベントのために X 字型の塔をさまざまな色で照らすことができます。しかし、それは特殊効果だけではありません。一連の 140 ワットの電球が道路を照らし、ドライバーの安全を確保します。

革新的な安全機能は、これから取り上げる次の橋も定義します。そこに到達するには、南米を出て中米を通って米国に入る必要があります。

5. セント・アンソニー・フォールズ橋

2007 年 8 月 1 日、ミネアポリスに出入りする自動車運転者を乗せた鋼床トラス橋が夕方のラッシュアワー中にミシシッピ川に崩落しました。調査の結果、中央スパンの鋼製梁を耐力柱に接続する 16 枚のガセット プレートが薄すぎて適切に機能しないことが判明しました。その結果、亀裂が発生し、橋が崩壊しました。数時間以内に当局者らは橋を再建し、さまざまな高度な安全機能を組み込むことで国民の信頼を回復すると誓った。その結果、2008 年 9 月に開通したセント アンソニー フォールズ橋が誕生しました。

この箱桁橋はまさに現代工学の驚異です。高性能コンクリートで作られており、強度が高く、腐食を抑制します。 1,500万ポンド（680万キログラム）以上の鉄筋――鉄が弱くもろくなるのを防ぐためにそのすべてがエポキシでコーティングされている――がコンクリートを補強している[出典:マッカーシー]。同時に、橋の基板に埋め込まれた 323 個のセンサーが構造の完全性を常に監視し、異常な応力点やその他の問題箇所を特定するために分析できるデータを収集します。コンクリートは強固な基礎を形成すると同時に、空気を浄化します。それは、光の存在下で一酸化炭素、窒素酸化物、ベンゼンなどの大気汚染物質を分解する薬剤であるTX Activeを含むセメントで作られているからです。

TX Active などのハイテク素材は、現代の橋では一般的になりつつあります。そのような橋の 1 つは、ミネアポリスの東、ウィスコンシン州フォン デュ ラックにあります。

4. ドヌヴークリーク橋

コンクリートは、セメント、砂、骨材、砂利の硬くて多孔質の複合物であり、ほとんどの橋の基礎を形成します。圧縮力（直角に押し下げる力）にはよく耐えますが、引張力（材料を引き離そうと長さに沿って作用する力）にはそれほど耐えられません。エンジニアは、鉄筋とも呼ばれる鋼棒を使用して、コンクリートの引張強度を強化します。

残念ながら、鋼鉄筋は淡水や海水にさらされると腐食する可能性があり、コンクリートに損傷を引き起こす可能性があります。この摩耗を防ぐ 1 つの方法には、鉄筋をエポキシでコーティングして、腐食性の化学物質から鋼を保護することが含まれます。しかし、ウィスコンシン大学マディソン校の科学者たちは、別の解決策、つまり新しい繊維強化ポリマーから作られた強化マトリックスを開発しました。非金属であるため、ポリマー材料は腐食せず、コンクリートの強度がより長く保たれます。

この新しく改良されたコンクリートの最初の実世界でのテストは、ウィスコンシン州フォン・デュ・ラックの高速道路 151 号線沿いにある全長 40 メートル (131 フィート) のデヌヴー・クリーク橋です。車で橋の上を走行すると、そこに何かがあるとは決して気づかないでしょう。目立たない箱桁橋の中に隠された特別なもの。しかし、本当の成果が得られるのはずっと先のことです。橋床版の耐久性は少なくとも 75 年ありますが、従来の橋床版のほとんどは 30 ～ 40 年で交換が必要になります。つまり、2005 年に完成したドヌヴー クリーク橋は、2080 年まで大規模なメンテナンスが必要ない可能性があります。

次に、ヨーロッパに戻り、デンマークとスウェーデンを結ぶ国境を越える橋に向かいます。

3. オーレスン橋

単一目的の橋を建設することは、複雑なエンジニアリングの偉業です。次に、電車と車の両方を運ぶ橋など、他の複雑な要素を追加します。そして、その橋を埋没トンネルとシームレスに接続します。これらは、オーレスン海峡を越えてデンマークとスウェーデンを結ぶ方法を計画し始めたときにエンジニアが直面した設計要件でした。彼らのソリューションは、ヨーロッパ史上最大のインフラストラクチャ プロジェクトの 1 つである、30 億ドルのオーレスン固定リンク [出典: Lundhus ] でした。

固定リンクは実際には 3 つの主要な部分で構成されます。コペンハーゲンからスウェーデンのマルメへ旅行する場合、最初に遭遇するのは、長さ 2.5 マイル (4 km) の埋没トンネルです。海面に戻り、トンネルからペバーホルムに出ます。ペバーホルムは、建設中に浚渫された資材で造られたデンマークの人工島です。ペバーホルムを過ぎると、固定リンクの最後の区間にアクセスします。この斜張橋は 5 マイル (8 km) にわたって伸び、スウェーデンの土地で終わります。

まとめると、オーレスン固定リンクは現代工学の奇跡です。これは道路と鉄道の両方で世界最長の斜張橋です [出典: ]。その塔の高さは 669 フィート (204 メートル) で、主スパンの下に 187 フィート (57 メートル) の航行空間を提供します。橋は 2 階建てで、下のデッキに沿って鉄道が走り、上のデッキに車道が通っています。

幸いなことに、オーレスン橋の建設者は建設中に地震やその他の地震活動に対処する必要はありませんでした。私たちのリストの次の橋を担当するエンジニアはそれほど幸運ではありませんでした。

2. 明石海峡大橋

日本は橋を架ける夢であると同時に悪夢でもある。日本は 4 つの主要な島と 4,000 の小さな島々で構成されており、橋を渡る選択肢と機会が豊富にあるまさに母なる島です。残念ながら、日本は環太平洋火山帯、つまり地震や火山の噴火が多発する地域にも位置しています。そのため、大きな構造物の建設はエンジニアリング上の最高の課題となっています。明石海峡大橋では、日本の技術者がこの課題に立ち向かいました。

明石海峡大橋は1998年に開通し、その壮大な規模で世界を驚かせました。明石海峡を挟んで全長 3.9 キロメートル、中央部はその長さのほぼ半分に及びます。その塔は水面上 928 フィート (283 メートル) にそびえ立ち、ケーブルには 132,000 トン (120,000 トン) の張力がかかっています。それは日本の精巧な橋梁システムの最高の栄光だけではありません。これは世界で最も高い塔を備えた最長の吊り橋です。明石海峡大橋がさらにすごいのは、建設中にマグニチュード7.2の地震にも耐えたという事実です。 1995 年 1 月 17 日に地震が発生し、橋の近くに新たな断層が発生しました。これにより橋の基礎が移動し、橋の中央径間が 2.6 フィート (80 センチメートル)、片側の径間がほぼ 1 フィート (30 センチメートル) 拡張されました。幸いなことに、地震で塔は損傷しませんでした。技術者はケーブルの長さを増やし、橋の長さの増加に合わせて橋桁を再設計し、さらなる事故を起こすことなく作業を進めました。

北米に戻ると、別の長い橋でエンジニアのスキルと創意工夫が試されました。

1. チェサピーク ベイ ブリッジ – トンネル

バージニア州とメリーランド州に挟まれた長い河口であるチェサピーク湾には 2 つの橋がかかっています。 1 つ目はチェサピーク ベイ ブリッジで、メリーランド州の東岸と西岸を結ぶ全長 4.32 マイル (6.95 キロメートル) の二重支間橋です。この橋は、カンチレバー、アーチ、サスペンションという単一の構造で興味深いデザインのコレクションを提供していますが、数マイル南に位置する他の橋と比較すると、少し見劣りします。この 2 番目の橋の正式名はルシウス J. ケラム ジュニア橋トンネル、より一般的にはチェサピーク ベイ ブリッジ トンネルとして知られています。

その名前が示すように、このリンクは、チャールズ岬とバージニア州バージニア ビーチを隔てる 17 マイル (27.4 km) の汽水域にまたがる一連の橋とトンネルで構成されています。橋とトンネルの複合体の大部分は水上にあり、5,000 以上の橋脚で支えられています。これらの橋脚のほとんどは比較的短いため、橋は水面のすぐ上をかすめているように見えます。船舶の通行を可能にするために、長さ 1 マイル (1.6 キロメートル) の 2 つのトンネルが湾の主要な航行水路の下で交通を運びます。それぞれ約 5 エーカー (2 ヘクタール) の大きさの人工島が 2 つのトンネルの両端に位置し、トンネルと橋の間の移行点として機能します。

元の橋とトンネルの複合施設 (現在の北行き側) が 1965 年に開通したとき、この施設は米国土木学会の「優れた工学的功績」賞を受賞しました。 1965 年には「現代世界の工学的七不思議の 1 つ」にも指定されました。30 年後、技術者たちは 2 番目のリンク (南行き側) の建設を開始し、1999 年に開通しました。

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