因島大橋と生口橋はなぜ形が違うのか【第3章】完

因島大橋と生口橋はなぜ形が違うのか

因島高校3年 土井田大智(どいただいち)

第3章

①結論

  1. 吊り橋の場合、橋を支えているのはケーブルであり、最も大きな力がはたらいているので太くて丈夫なものにする必要がある。また橋塔にも負荷がかかるので、低くて頑丈な塔にする必要がある。
  2. 斜張橋の場合、ケーブルや橋塔にかかる負荷は小さいが、橋桁の圧縮力には大きな負荷がかかる。これを軽減するために橋塔を高くする必要があり、長い橋では橋塔が高くなり過ぎて不安定になる危険がある。橋の長さと橋塔の高さとの比(スパン)を考えると、吊り橋はスパンが長く、斜張橋はスパンが短い橋に向いていることが分かった。つまり、橋塔が同じ高さであれば、長い海峡ではスパンの長い吊り橋の方が有利であり、短い海峡ではスパンの短い斜張橋が有利であることが分かった。これが因島大橋と生口橋の形が違う理由であると考えた。
  3. 橋の種類を変える2つ目の理由として、因島で盛んな造船業が関係するのではないかと考えた。大きな船が通るためには、水面から橋桁までの高さを高くする必要がある。斜張橋の場合、橋塔をこれ以上高くすれば、ますます不安定になってしまう。一方で吊り橋は橋桁から上の部分は短くして、水面から橋桁までの高さを十分高くすることが出来る。だから船の交通面から考えると吊り橋の方が有利なのではないだろうか。造船業の盛んな因島にかかる2橋のどちらかを吊り橋にすれば大きな船が航行するにためにも都合が良いと考えられる。

②おわりに

この実験を通して、身近に見ていながらあまり意識していなかった橋の構造の違いについて考察することができた。橋の構造が違う理由について力学的に考察してきたが、他にも景観やコストなど様々な理由があると思うので一概にどちらが優れているとは言えないと思う。また、揺れについて十分な考察が出来なかったが、地盤の強さの違いも橋の形を決める要因になったと思う。

今回の実験では1本のケーブルで模型を作ったが、実際には何十本ものケーブルで橋はできているのでもっと多くのケーブルを使って模型を作れば、より実際に近い結論が得られたのではないかと思った。他の橋についても力学的メリット・デメリットについて調べてみたいと思った。

(完)

「岩城橋と生口橋」 来年春に開通する「岩城橋」。奥に重なって見えるのは「生口橋」。今治から因島を結ぶ芸予汽船の船上から一望できる。

「木原道路からみる因島大橋」 3月14日に尾道バイパス~三原バイパス間に「木原道路」が開通した。三原側から上り方面に下木原トンネルを抜けると、正面に広がる因島大橋や瀬戸内海の多島美が素晴らしいと話題になっている。

参考文献

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