スパンされている障害物に向かって傾斜したパイロンを備えた斜張橋を設計するのはなぜですか？

スパンされている障害物から離れて傾斜したパイロンを構築するのはなぜですか？

美的に興味深いだけでなく、これは構造的にも効率的です。個人的には私はこの概念を使用したカラトラバによる多くの橋、特にプエンテデルアラミリョ。パイロンは実際には死荷重の下で完全に圧縮されています。ケーブルの応力とパイロンの自重は、パイロンの軸を直接下る力に分解されます。

障害物にまたがる方向に傾斜したパイロンを構築する理由

残念ながら、主な答えは美学です。 「アート」は場所に誇りを持ち、コストを増加させます。ここでは、パイロンの自重とケーブル応力が一緒に作用し、両方がパイロンを同じ方向に曲げているためです。これに対抗するために、通常は多くのプレストレスを使用します。

わかりました。サイトの制約のために不足している場合は、エンジニアリング的に意味があることがわかります。 メインスパンと長いバックスパン。その場合、バックスパンケーブルの力（パイロンの自重に対して作用する）がメインスパンのケーブル力よりも大きくなる可能性があるためです。しかし、それは非常に珍しいことであり、あなたが提供した写真には当てはまりません。

傾斜したパイロンの建設に関するメモ

あなたの「通常の戦略」は、実際、より大きな斜張橋では一般的ではありません。はるかに一般的なのは、パイロンのセクションとデッキのセクションを構築し、それらをケーブルで結合してから繰り返すことです。この方法に従うと、傾斜したパイロンにかかる自重の不均衡な負荷が大幅に軽減されます。

コメント

• 本当にひどいものもあります（工学的な意味で）' art 'の名前で橋の設計が行われています。たとえば、以前に構築されたものに非常に近づいた sunderlandecho.com/news/business/ … を参照してください。コストが天文学的に高くなり、キャンセルされました。
• @ achrn-すばらしい例です。残念ながら、他に言及することが多すぎます…
• 橋の美的または芸術的価値が、効率の低い設計の構築に伴う追加コストを上回ることがあるのは本当に悪いことですか？デザインが安全である限り、機能的なものを同時に作成しながら、美しいものを作成してみませんか？
• @ KevinWells-ええと、エンジニアリングサイトに来て'エンジニアから回答があります！エンジニアは芸術的というよりも実用的である傾向があります…芸術的要素によるコストの増加が許容できる場合は確かにあります。たとえばを参照してください。私が言及したプエンテデルアラミリョ。もっとシンプルな橋を架ける方が費用対効果が高かったでしょうが、構造的な機能を持っているので芸術的な要素を受け入れています。芸術的要素が反構造的であるとき、私は（エンジニアリングの帽子をかぶって）それらに対して死んでいます。

AndyTが言うように、ほとんどの場合、それは美学のようです。

上記を答えとして考えると、以下は本質的にコメントですが、内容の詳細が多く記載されているため、投稿する価値があるようです。設計と、「部外者」には明らかではないが重要な問題がある方法。たとえば、この例では、スパンが非常にわずかに湾曲しているため、車道に66 mmのたわみが生じます（3インチ未満）が、さらに困難が生じました。 。そして、この橋を建設するために必要な労力と厳しい許容範囲は、検査からはまったく明らかではありません。

元の質問が角度の付いた塔について尋ねている間、これは他の目に見えない要因がいくつあるかを示しているので、これは価値があるように見えましたデザインに影響を与えます。

ORMISTON ROAD CABLE STAYED BRIDGE
このペーパーでは、オークランドのマヌカウシティにあるサーバリーカーティスパークに建設された象徴的な斜張橋であるOrmistonRoad斜張橋の建設中に遭遇した選択された建設上の課題の概要を説明します。

説明を正しく理解していれば、一方のタワーはかなり圧縮されており、もう一方のタワーは緊張しています。これは小さな道路橋ですが、さまざまな制約により、いくつかのはるかに大きな橋よりも技術的な問題が大きくなっています。

いくつかの重要なコメント-論文全体を読む価値があります。

• 斜張橋の構造は、非対称の形状と非常にタイトなため、技術的に非常に複雑でした。指定された許容誤差。橋のデッキは半径約37kmにあり、非常に平坦に聞こえますが、橋の長さに沿って66mmの曲率があるため、レベルにばらつきがあります。 45.5mのパイロンは、下部の直径1.8mから上部の直径1.3mまで先細になっている鉄筋コンクリートの28mのセクションで構成され、5.5mの高さの構造用鋼製ボックスが斜張橋を固定し、上部に12mがありますステンレス鋼とガラスで作られた格子尖塔。さらに複雑なことに、両方のパイロンは縦方向に15度傾斜し、5度で角度が付けられており、自立していませんでした。

• 斜張橋を確保する際の許容誤差はほとんどありませんでした。パイロンとデッキアンカーの間で正しく位置合わせされています。斜張橋に一般的に指定されている0.25度の角度回転公差では、斜張橋の位置公差が3mm以内である必要がありました。このレベルの精度で、建設作業とリスク軽減の多くは、調査の完全性と建設公差の維持に焦点が当てられました。

• コンクリートのパイロンは2方向に角度が付けられており、橋に動的な要素を提供します。また、東側よりも西側の橋台の近くに配置されているため、後側のスパンは前側のスパンよりもかなり短くなっています。 この非対称性により、西側の橋台にかなりの隆起が生じ、深い張力の山で抵抗されます。

• 研究により、ドロスバッハがコンクリートの約12mの頭で崩壊する可能性があることが示された後、通常のドロスバッハダクトを腱被覆として使用することはできませんでした。代わりに100NBの鋼製圧力パイプを使用しました。これは、高い高さに対処できます。

• テンドンは、すでに補強されている杭を持ち上げて内部に配置する前に、地面に組み立てられました。ケージが取り付けられています。 6本のスナッチブロックと掘削機を使用した3台のクレーンの同期作業で、45 mの長さのフレキシブルテンドンを、テンドンをねじることなく水平から垂直に持ち上げ、パイルケーシングに降ろすことができました。

• パイルテンドンは西側の橋台を通過し、デッキで終わります。これは、約9か月後、デッキが注がれるまで腱にストレスをかけたりグラウトを塗ったりすることができなかったことを意味します。 ストランドの腐食を防ぐための一時的な対策として、**水酸化ナトリウム溶液をパイルテンドンに導入して、保護アルカリ環境を作成しました。アルカリ度を監視および維持するために定期的なpHテストが使用されました。

• 橋のスパンは70mと短いですが、ケーブルの有効な支流負荷領域は同様でした。デッキ幅が広いため、はるかに大きな斜張橋の大きさであり、同様のサイズの斜張橋になりました。

「傾いた塔」のある歩道橋ニュージーランドのブラウンフクロウ（フー？）。

Googleマップ上の場所

コメント

• まず、" 1つのタワーが緊張している"についての理解が正しくありません：両方のタワーが圧縮されており、一方のアバットメントが緊張しています。次に、'デザインのエンジニアリング上の正当性がわかりません。美学のためにフォームが選択されたもう1つの例のようです（"一方の端に2つのパイロンがある斜張橋は、かっこよく見えます"）。その結果、余分なが作成されました。エンジニアリングの課題（緊張状態の橋台）。第三に、神は私を助けてくれますが、私は'それに取り組むのが大好きでした。かっこいい！ ：D
• @AndyT（2）re " … 'のエンジニアリング上の正当性がわかりませんデザイン… "->確かに-最初の文で述べたように。つまり、同意します。 （1）アバットメント/タワー->同意します。私はそれが非常に間違っていると感じたことを知っていましたが、私は（愚かにも）両方の塔が緊張しているに違いないことを明らかにする絵に戻らなかった。アバットメントとタワーの基礎を混同していると思いましたが、それは彼らが意図したことではありません。 （3）遊ぶのは楽しいです、はい、しかしそれは私の好みにはまったく賢すぎるようです。私は' "その他"へのオーバーフローが大きいEEです-失敗した場合次の数十年で、私は'驚かなかった。
• @AndyT彼らは、それがニュージーランドで最初の斜張橋であると言いました。道路橋かもしれませんが、ブラウンフクロウの この歩道橋 [:-)]はおそらく20年前からあります。

まだ誰も指摘していない賢明な工学的理由があると思います。元の質問の写真では、中央のスパンは、ケーブルでサポートされている各外側のスパンの2倍の長さよりもわずかに長いように見えます。これは、ケーブルでサポートされている各外側スパンよりも、中央スパンの各半分からの負荷が大きいことを意味します。さらに、厳密に垂直なタワーからのケーブルは、中央スパンの中心までの距離が長くなるように浅くする必要があります。これにより、同じ部分的な垂直荷重をサポートするために必要な張力がさらに増加します。

垂直タワーに不均衡な張力が発生し、タワーを内側に引っ張ってブリッジを歪ませる傾向があります。タワーを外側に傾ける（および/または地面サポートへの追加の張力によって外側に引っ張る）ことは、不均衡に対応する1つの方法かもしれません（@RussellMcMahonによる回答の非対称の例など）が、それはそれかもしれません必要な張力のレベルは、必要な荷重とスパン距離に対して実用的ではなくなり、問題の橋の河床の支持構造が与えられます。いずれにせよ、長い中央スパンの中心へのさらに到達をサポートするために、タワーをさらに大きな張力に逆らって外側に傾けるには、より多くの構造的サポートが必要であり、したがって費用がかかるように思われます。 （これが、この場合に当てはまる場合、従来の通念が実行可能で手頃な設計を思い付くのに苦労した理由かもしれません。）

代わりに、タワーを内側に傾けることでケーブルが可能になるようです。バランスを取るためだけにデザインに追加されるストレスを減らして、よりバランスの取れたプロファイルを維持します。タワーの上部は、中央スパンの中心と各外側ケーブル支持スパンの外側リーチの間の各中間点の近くにあるため、最大の張力下にある（そして最大の水平成分を持つ）ケーブルは最も対称的です…次に、各タワーの横方向の力のバランスを保ちます。それは、上部を固定したまま、垂直タワーのベースを単純にさらに離してスライドさせたようなものです。つまり、構造と費用は、長い費用を加速するのではなく、垂直タワーからの対称ケーブルを使用した短い中央スパンの場合と同じです。従来の設計でのスパン距離。

スパン上のケーブルマウント間の正確な距離は、中央スパンと外側スパンで完全に同じではない場合があり、各スパン全体でわずかに異なり、各サポートの負荷がわずかに異なる場合があります。タワーの取り付けポイントが部分的な負荷のペアの間の中心から遠くなるにつれて、ケーブルの各段階的に近いペアを配置して、タワーの横方向の張力のバランスを取り、タワーの負荷をタワーに沿って向けることができます。圧縮強度の軸。最適な配置を見つけるための工学的な計算は私を超えています。結局のところ、ケーブルの負荷間隔が均一である可能性があります。必ずしもこのアプローチである必要はありません。