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橋の建設に使用される材料

橋の建設に使用される材料

石、木材、コンクリート、鋼は、橋の建設を行うために使用される伝統的な材料です。 初期の期間中、木材や石は自然から直接得られ、容易に入手できるため、建設に使用されました。

レンガは石の建設とともにサブグループの建設材料として使用されました。 建設資材としての石は、その耐久性のために非常に人気がありました。 石から作られた多くの歴史的な橋は、過去の建築文化の象徴として今も存在しています。

しかし、木材橋の一部は洗い流されているか、環境条件にさらされて劣化の段階にあります。

時間が経つにつれて、橋の建設は、橋の技術に基づいてよりも建設に使用される材料の面でより多くの開発を経てきました。

コンクリートと鋼は人工の洗練された材料です。 これらの人工材料を用いた橋の建設は、橋工学の第二期と呼ぶことができる。 これが近代的な橋梁技術の始まりであった。

現代の橋は、コンクリートまたは鋼または組み合わせを使用しています。 他の異なった革新的な材料は橋用語とよく合ってもいいように開発されている。

高力得る材料の部門入って来繊維の結合は橋の構造のために今組み込まれる。 これらの材料は、既存の橋を強化するためにも使用されます。

橋梁建設用の石

歴史の中で長い間、石は単一の形で使用されてきました。 それらは主にアーチの形で使用されます。 これはそれらがより高い耐圧強度を所有しているのである。

石の使用はエンジニアに審美的に上および耐久性で高い橋を組み立てる容易さを与えた。

石を使った橋の建設の歴史を考えると、ローマ人は石を使った橋の最大の建設者でした。 彼らは橋上の負荷、幾何学および物質的な特性の明確な考えそして理解を有した。 これにより、その期間中の他の橋梁建設と比較して、非常に大きなスパンの橋を建設することができました。

この期間は中国にとっても競争力があった。 中国はまた、有名な株洲橋と呼ばれる大きな橋を開発していました。 株洲橋は、世界で知られている最も古いオープンスパン、石と分節アーチ橋です。 日本橋は日本で最も有名な石橋です。 これは日本橋と呼ばれています。

中国株洲橋

株洲橋、中国

図。1:株洲市橋、中国

時間によって、石造り橋は生命期間中提供する耐久性および低い維持の保証が最も有効で、経済的な原因で証明しました。

木材や橋の建設のための木材

木材は、それが建築工事や関連の建設に使用されている今日とは異なり、橋の建設に非常に使用されました。 この頃は、鋼鉄および具体的な補助金仕事の柔軟性のより高い範囲、それ減少されるメガ仕事のための木そして材木の使用。

しかし、木材の保存に関連する革新があり、それが構造物における木材の需要を増加させるのに役立っています。

エンジニアリング材料としての木材は、高靭性と自然界で再生可能性の利点を持っています。 それらは自然から直接得られ、それ故に環境に優しいです。

木材の密度が低いため、高い比強度を得ることができます。 それらは、密度の低い値を有するかなりの強度値を有する。 この特性はそれらを容易に運ばせます。

建築材料としての木材に関連する欠点のいくつかは、それがあるということです:

  • 自然界で非常に異方性
  • シロアリ、寄生、木材虫に感受性
  • 高可燃性
  • 腐敗や病気に感受性
  • 高温には使用できません

世界中に様々な木材橋があります。 図-2は、ケンブリッジにある数学的な橋を示しています。 もう一つの橋は、京都の桂川に架かる渡月橋である。

数学ブリッジ、ケンブリッジ

図。2:数学の橋、ケンブリッジ

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図1.1.1.3. 渡月橋、日本

橋梁建設用鋼

鋼は、他の材料と比較して高い強度を得る。 これはより長いスパンが付いている橋の構造のための適したようにする。 私たちは、鋼は鉄と他の元素、主に炭素の合金の組み合わせであることを知っています。

要素の量と変動に基づいて、要素の特性がそれに応じて変更されます。 引張強さ、延性および硬度の特性は、その構成の変化によって影響される。

通常の建設に使用される鋼は数百メガパスカルの強さを持っています。 この強さは正常で具体的な組合せから得られる圧縮および引張強さより大きいほぼ10倍です。

鋼の主要な作り付けの特性は延性の特性です。 これは最終的な破損が起こりがちである前に変形の機能である。 鋼のこの特性は、構造物の設計における重要な基準である。

八幡橋

八幡橋

4. 八幡橋

1878年に日本で最初の鉄橋、弾正橋が架けられました。 下の図-4は、弾正橋です。 現在の場所に移築されたのが、1929年に八幡橋と命名されました。

近代的な橋として歴史的、技術的価値が高い。 この橋は、1989年にアメリカ土木学会によって表彰されました。

化学組成と製造方法は、構造用鋼の特性を決定します。 製品を指定する必要がある場合にブリッジ設計者が指定する主なプロパティは次のとおりです:

  • 強度
  • 靭性
  • 延性
  • 耐久性
  • 溶接性

鋼の強度について言及すると、降伏と引張強度の両方を意味します。 構造は弾性段階でより設計されているので、降伏強度の値を知ることは非常に不可欠です。

降伏強度は、設計コードでより指定されているため、主に使用されます。 日本では、推奨されるコードは究極の強さのために設計されています。 例えば、400mpaの最終的な強さによって示されるSS400。 これは例外です。

延性の特性は、ボルト群の設計および究極の限界状態条件での応力分布に関連する設計面において、設計者およびエンジニアによって非常に依 もう一つの重要な特性は、耐候性鋼の使用による耐食性である。

橋の建設のためのコンクリート

現代の橋の建設のほとんどは、主な材料としてコンクリートを使用しています。 コンクリートは圧縮でよく、引張強さで弱いです。 鉄筋コンクリート構造は、この問題のために提唱された救済策です。

コンクリートは、より低い応力レベルで弾性率の一定の値を有する傾向がある。 しかし、この値はより高い応力条件で減少する。 これは亀裂の形成を歓迎し、後でそれらの伝播を歓迎する。

コンクリートが影響を受けやすいその他の要因は、熱膨張と収縮の影響です。 クリープはそれの長い時間の圧力がコンクリートで原因で形作られます。

コンクリートの機械的性質は、コンクリートの圧縮強度によって決まります。

橋の建設には補強コンクリートまたはプレストレストコンクリートが使用されます。 R.C.Cの補強は構造に延性の特性を提供する。 今日では、主に耐震工事において、延性補強が追加要件として提供されている。

RCCは現在、鋼、ポリマー、または他の複合材料の組み合わせから作られています。 セメントの役割を果たすことができる多くの持続可能な材料が利用可能である。 これは持続可能な橋の建設における新しい革新です。

RCC橋の建設と比較して、プレストレストコンクリートが最も好ましく、採用されています。 前圧縮力は実際のサービス負荷の前の高力鋼鉄腱の助けによってコンクリートで引き起こされます。

したがって、この圧縮応力は実際の荷重条件の間に来る引張応力に抵抗します。 プレストレスはポストの引張りまたは鋼鉄補強をpretensioningによってコンクリートで誘発される。

通常の鉄筋コンクリートの多くの欠点は、強度の制限、重い構造、建物の難しさのようなプレストレストコンクリートを使用して解決されます。

また読む:コンクリートの種類は何ですか? 彼らのアプリケーションは何ですか?

橋梁建設における複合材料

複合材料は、新しい橋の建設だけでなく、リハビリ目的の両方に開発され、使用されています。

繊維強化プラスチックは、ポリマーマトリクスであるそのような材料の一つです。 これは、ガラスまたは炭素のいずれかであることができる繊維で補強されています。 これらの材料は、軽量で、耐久性があり、高強度であり、本質的に延性である。

鋼とコンクリートの橋が直面している劣化の問題のために、新しい解決策と材料が奨励されています。

もう一つの材料は、韓国で開発された反応性粉末コンクリート(RPC)です。 この材料は鋼鉄繊維と補強される高性能のコンクリートの形態です。 このミックスは、より長いスパンの橋のための細い柱を作るのに役立ちます。 これはまた耐久性を広く保証する。

複合材料は、延性と地震力に対する抵抗を改善するために、橋柱やその他の支持要素の修理に使用されています。

エポキシ含浸ガラス繊維は、柱(本質的に非延性である柱)を覆うために使用される。 これは鋼鉄ジャケットの技術のための代わりである。

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