アーチリブは、空間的には曲がった梁です。橋梁工学的には、水平な位置の通路を通る垂直方向の荷重に対して、曲げと変形の性質を知れば良いので、水平な通路の位置に投影して、曲がり梁の応力と変形を扱います。傾斜角φを持ったアーチリブの曲げ剛性ＥＪは、水平位置に投影した真っ直ぐ梁に換算するときは、ＥＪcosφです。デザイン上のアーチリブ形状は、種々の工夫がありますが、実用的には支間を通して「ＥＪcosφ＝一定」で計算します。アーチリブの曲げモーメントは、図14.8で見るように、荷重Ｐによる単純梁としての正の曲げモーメントと、水平反力Ｈとアーチの形状で決まる負の曲げモーメントとの和です。アーチリブの軸線の形状については、デザイン上の工夫もあります。放物線にすることは、力学的には最も合理的な選択です。近代的なアーチ橋は、アーチリブと通路にする水平桁部 共に曲げ剛性を持たせるのですが、上下の梁の曲げ剛性の和が、マクロに扱う全体曲げ剛性です。上下の梁の曲げ剛性の比で、それぞれの梁が曲げモーメントを分担します。二ヒンジアーチ、タイドアーチは、アーチリブが曲げモーメントを100％持ちます。ランガー形式では水平桁部が100％持ちます。ローゼ桁では、上下の曲げ剛性の比率で持つことになります。アーチリブは軸力を受けますので、これによっても、アーチリブの支間方向の変位を計算する必要があります。これも、実用的には傾斜を持たせた柱を、「ＥＡcosφ＝一定」の直線柱の仮定で計算します。なお、下路アーチの形式では、アーチリブの圧縮力を水平な桁部の水平軸力で釣り合わせますので、内的不静定構造です。アーチリブの水平反力を計算するときは、水平桁部に生じる引張り軸力の影響も考えます。
2010.10 橋梁＆都市PROJECT |