ベイリートラス橋ガイド: パネル、仕様、耐荷重
なんと ベイリー・トラス 実はある
A ベイリー・トラス は、三角形の上下弦、垂直柱、斜めブレースで構築されたプレハブ鋼パネル橋コンポーネントで、クレーン、溶接、または鋳造基礎を使用せずに現場でピンで固定できるように設計されています。それぞれのパネルは、 長さ 3.048 メートル (10 フィート) メーカーによって異なりますが、高さはおよそ 1.4 ～ 2.15 メートルで、複数のパネルを並べて階ごとに組み合わせて、車両、鉄道、または歩行者の交通を運ぶのに十分な強度の桁を形成します。このシステムはもともと軍事用の河川横断用に開発されましたが、現在では同じパネル ロジックが田舎の道路、鉱山輸送ルート、災害救助、高速道路の一時迂回用に販売されているモジュール式鋼橋のほとんどを支えています。
ベイリー トラスの特徴は、互換性があることです。特定のシリーズのすべてのパネルは同じピンホールを共有しているため、請負業者は同じ在庫の部品を使用してスパンを延長したり、幅を広げるために 2 列目を追加したり、強度を高めるために 2 階を積み重ねたりすることができます。この 1 つの設計上の決定が、他の仮設橋のコンセプトが現れては消えていく中、ベイリー トラス形式が 80 年以上継続的に使用され続けている理由です。
実際的に言えば、ベイリー トラスはプロジェクト チームが通常最初に抱く 3 つの質問、つまりどれくらいの速度で上昇できるか、どれくらいの量の物を運ぶことができるか、その後どこかで再利用できるか、という 3 つの質問に答えます。パネルはカスタム製作ではなく標準的な構成要素であるため、3 つの答えはすべて、同じスケジュール内で現場固有の鉄骨またはコンクリートの設計が提供できるものよりも優れている傾向があります。
ベイリートラスのデザインの由来
パネルブリッジのコンセプトは、歩兵が基本的なツールを使用し、重いプラントを使用せずに野戦条件下で構築できる横断システムに対する戦時中の要件に遡ります。中心となるアイデアは、単一のピン タイプで結合された三角形のパネルを繰り返し使用することで、2 つの問題を同時に解決しました。現場での溶接の必要性がなくなり、同じ在庫の部品を数十の異なるスパン長にわたって再利用できるようになりました。
当初の目的が薄れた後もこのフォーマットが関連性を保っていたのは、パネルのロジックが両方向に拡張できるという事実です。 1 列のパネルが歩道橋を処理します。 3 列が 2 階建ての高さに積み上げられ、弦が補強され、荷物を積んだ高速道路のトラックを扱います。単一部品のカタログから提供される構造システムはほとんどありません。そのため、土木請負業者、鉱山経営者、災害救助機関は、今日でもオーダーメイドの鋼製桁ではなくベイリー トラス レイアウトを指定しています。
| 時代 | 主な用途 |
|---|---|
| 当初の設計意図 | クレーンを使わずに手作業で組み立てられた、野原での川の急な横断 |
| 紛争後の復興 | 損傷した民間道路と踏切の交換 |
| 現在の商用利用 | 農村へのアクセス、鉱山輸送道路、災害対応、高速道路の迂回路、歩行者および公共施設の横断歩道 |
ベイリートラスパネル内のコアコンポーネント
完成したベイリー トラス橋は、少数の繰り返し部品の積み重ねです。各部品の役割を理解すると、サプライヤーの部品リストや現場の組立図を読むのがはるかに簡単になります。
| コンポーネント | 機能 | 代表的な材質 |
|---|---|---|
| パネルコード | スパンに沿って主な引張力と圧縮力を伝達します | ダブルチャンネル鋼 |
| 縦型ポスト | デッキの荷重を弦に伝達し、パネルを正方形に保ちます。 | 8ゲージIビームセクション |
| 斜めブレース | パネルに剛性を与える三角形のパターンを完成させます。 | 圧延鋼材断面 |
| パネルピン | オスとメスのラグで隣接するパネルを結合します | 鍛造合金鋼、各約 3 キログラム |
| 欄間 | 2本のトラスラインの間に架けられ、デッキを支えます | 圧延鋼梁 |
| スウェイブレースとレーカー | 横方向の風や振動負荷に耐え、横揺れを防ぎます。 | スチール製タイロッド |
| チェスとストリンガー | 車両または歩行者用の走行デッキ表面を形成します。 | 木材またはスチール製のチェッカー プレート |
| ベアリングとエンドポスト | トラスの反力全体をアバットメントに伝達します | 鋳鋼または加工鋼 |
各パネルの下弦では、4 つの梁座プレートがトランサムを所定の位置に保持し、チャネルの端にある 2 つの楕円形の穴が揺れブレース接続を受け入れます。同じピン サイズと穴の間隔がパネル全体で繰り返されるため、作業員はベイリー トラス橋を分解し、同じ在庫を使用してまったく異なる支間長で再構築することができます。これが、レンタル車両がこの形式に基づいて構築される主な理由です。
三角測量がトラスを機能させる理由
ベイリー トラスの強度は、単一の重い部材によってもたらされるのではなく、形状によってもたらされます。三角形は、1 つの辺の長さを変更せずに形状を変更できない唯一の多角形であるため、対角ブレース、垂直線、および弦材をピンで三角形に固定すると、固体鋼板のウェブを必要とせずにパネルは曲げに抵抗します。
これには、プロジェクトを指定する人にとって重要な 2 つの実際的な影響があります。
- 荷重は 1 点に集中するのではなく、パネル内のすべての部材に分散されます。そのため、ベイリー トラスは移動中の車両の下で局所的な破損を起こすことなくわずかに曲がります。
- パネルは固体板桁ではなく開放格子であるため、同等の強度の固体梁よりもスパン 1 メートルあたりの鋼材の使用量がはるかに少なく、個々のパネルの重量が手作業で扱えるほど十分に低く抑えられます。
エンジニアはこの効率を強度対重量比を使って説明しており、これが、300 kg のパネルを他のパネルと適切な構成で組み合わせることで、何トンもの重量の車両を支えることができる理由です。
標準パネル寸法と重量範囲
パネルの形状は、英国のオリジナル設計以来、どのメーカーでもほとんど変更されていない数少ないものの 1 つです。そのため、さまざまな時代やさまざまな工場の部品が互換性を保っていることがよくあります。強化コード パネルと 2 階建てパネルは荷重パスのみを変更し、ベース エンベロープは変更しません。
| パラメータ | 代表値 |
|---|---|
| パネルの長さ | 3.048 m (10 フィート)、ピンホールからピンホールまで |
| パネル高さ | 1.45 m ～ 2.15 m（シリーズによる） |
| パネル重量 | 270kg～349kg |
| 標準道路幅員 | 3.27 m のシングルレーン、幅 4.25 m のレーン |
| パネルピン weight | ピン1本あたり約3kg |
| 実用的なクリアスパン | 6mから90m以上、長距離走行用の中間橋脚あり |
各パネルの重量は 350 キログラム未満であるため、4 ～ 6 人の作業員が手でパネルを持ち上げて固定することができます。これがまさにこの形式を移動式クレーンが到達できない現場で実用的なものにしました。重いデッキやトランサムの部品は通常、運ぶのではなく、一時的なローラーで所定の位置に転がされます。
構成タイプ: トラスを負荷に適合させる
ベイリー トラス システムの最大の利点は、耐荷重が再設計の問題ではなく、構築要素の問題であることです。すべてのスパンと軸荷重に合わせて新しい橋を設計する代わりに、同じパネルを異なる列と層の組み合わせで繰り返します。
- シングル-シングル (SS) : 1 列のパネル、1 階建ての高さ、歩行者用または農場アクセス用の横断歩道に使用されます。
- ダブルシングル(DS) : 2 列のパネルを並べて曲げ能力を適度に増加させます。
- トリプルシングル (TS): 3 列が並んでおり、中径間高速道路交差点で一般的です。
- ダブルダブル (DD) およびトリプルダブル (TD): 2 階建てのスタッキングを 2 列または 3 列の構成に追加して、より重い軸荷重の下でより長いスパンを実現します。
- 強化型 (SSR、DSR、TSR): 列を完全に追加せずに容量を増やすために、上下の弦に沿ってボルトで固定された弦強化メンバー
| 構成 | 行数×ストーリー数 | 一般的なフィット感 |
|---|---|---|
| SS | 1×1 | 歩道橋、農場および軽施設交差点 |
| DS | 2×1 | 軽自動車の田舎道 |
| TS | 3×1 | 中径間一車線の高速道路区間 |
| DD | 2×2 | 比較的長い車両交通量を伴う長いスパン |
| TD | 3×2 | 長いスパン、高速道路全負荷、鉱山輸送ルート |
これらの構成のどちらを選択するかは、サイトに必要な明確なスパンと、橋が運ぶ必要がある車両または鉄道の設計荷重という 2 つの数字に帰着します。一般的なパターンとして、トラスの列の数を 2 倍にすると、曲げ耐力が約 2 倍になりますが、2 階を追加すると、生の強度ではなくたわみが制限要因となる長スパンの場合に主に役立ちます。
耐荷重とスパン計画
現在建設されているベイリートラス橋のほとんどは、次のような標準的な高速道路荷重モデルに基づいて設計されています。 HS-20、HL-93、または同等の大型車両の荷重ケース 、構成の選択により、1 つのパネル タイプでこのような幅広い結果をカバーできるようになります。シングル-シングル構成は一般に、軽い交通量を運ぶ最大約 30 メートルのスパンに適していますが、コード強化ダブルダブルまたはトリプルダブル レイアウトでは、高速道路の全負荷を維持しながら、使用可能なスパンを 60 メートルをはるかに超えることができます。
現在のサプライヤー全体で報告されている負荷範囲は、通常、次の範囲に収まります。 30トンと70トン メーカーの製品資料によると、構成、スパン、階数によって異なります。プロジェクト計画文書には、次の 2 つの実践的なルールが一貫して記載されています。
- スパンが長いと、プロジェクトが完全に別のブリッジ システムに移行する前に、より多くの行やストーリーが追加されるようになります。
- 非常に重い車両や特大の車両は、通常、橋のタイプを変更するのではなく、弦補強と追加のパネルを追加することによって処理されます。
多径間横断の場合、中間橋脚はパネルの長さの間隔で追加されるだけです。つまり、ベイリートラスのレイアウトは、橋脚の間隔と土壌条件が許す限り、原則として無制限に延長できます。計画チームは通常、構成を最終決定する前に、設計車両重量と車軸間隔、踏切に必要な明確なスパン、橋台または中間橋脚に利用可能な地耐力という 3 つの入力情報を確認します。
たわみ、キャンバー、およびサイトのエンジニアリングノート
よく計画されたベイリー トラス プロジェクトと、計画が不十分なプロジェクトを分けるのは、たわみ制御とプレキャンバーという 2 つのエンジニアリングの詳細です。スパン長が増加すると、重量を支えるのに技術的に十分な強度を持っていたとしても、移動荷重下のトラスはより大きくたわみ、過剰なたわみによって乗り心地が荒くなり、ピン接続部に長期的な疲労が生じます。
これを相殺するために、長いスパンは通常、小さな上向きのプレキャンバーを付けて構築されます。つまり、負荷がかかっていないトラスは端よりも中央がわずかに高く位置するため、交通負荷が最大限にかかっても、目に見えてたるむのではなく、水平で快適なプロファイルに落ち着きます。現場チームは踏切を開く前に、次の 3 つのサポート詳細も確認します。
- 両方のアバットメントのベアリングパッドの状態と水平度
- 正しいピン挿入方向とすべてのパネル接合部での完全な嵌合
- 横方向のブレーシングの緩みが、新規設置時の振動に関する苦情の最も一般的な原因であるため、ブレーシングのトルクが揺れます。
スチールグレードと腐食保護
コードとポストは通常、高張力低合金鋼から圧延され、パネル ピンは接続点での耐摩耗性を高めるために 30CrMnTi などの合金鋼から鍛造されます。ベイリー トラスは屋外、多くの場合水の近くに設置されることが予想されるため、腐食防止は後付けではなく、基本仕様の一部です。
現在の生産では 2 つのコーティング手法が主流となっています。 溶融亜鉛めっき 同じ環境では裸の鋼材の約 30 分の 1 の速度で腐食し、屋外の鉄骨構造物では数十年にわたるメンテナンスフリーの耐用年数を実現することが広く文書化されています。代替手段は、ジンクリッチな無機プライマーシステムです。これは、より軽い輸送重量で強力な保護を提供しますが、一般に完全な溶融コーティングよりも早い再塗装サイクルが必要です。ピンと小型の留め具は、断面が小さいため、塗装せずに放置するとアセンブリの中で最も早く腐食する部分となるため、ほとんどの場合、個別に亜鉛メッキされます。
沿岸、海洋、または重度の除氷塩環境では、塩にさらされると亜鉛の消費が一般的な内陸の現場よりも著しく早く加速するため、プロジェクトの仕様では二重システムの必要性がますます高まっています。これは、亜鉛メッキのベース層の上に互換性のあるペイントコートを施すことを意味します。
| コーティング | 最適な環境 | 相対耐用年数 |
|---|---|---|
| 溶融亜鉛めっき | 一般的な屋外、内陸、および適度な湿度 | 最初のメンテナンスまでに長い、場合によっては数十年かかる |
| ジンクリッチプライマー塗料 | 負担が軽く、コスト重視のプロジェクト | 中程度、より早い再塗装サイクルが必要 |
| デュプレックス（亜鉛メッキ＋塗装） | 海岸、海洋、重塩にさらされる場所 | 最長、両方の保護メカニズムを組み合わせたもの |
ベイリートラス橋が現場で完成する様子
このシステムが緊急作業や遠隔地での作業に人気を維持しているもう 1 つの理由は、その発射シーケンスにあります。つまり、交差点に到達する大型クレーンに依存しないからです。
- 踏切を測量し、明確なスパン、堤防高低差、両側の地耐力を確認する
- 両バンクのアバットメントまたはベアリングパッドを準備して水平にし、意図した中心線に対して直角であることを確認します
- 最初のパネルをバンク近くのローラーで組み立て、弦、柱、対角線をピンで固定して完全なトラス セクションを完成させます。
- 新しいパネルを固定するたびに欄間と揺れブレースを追加し、成長する構造を横方向に安定させます。
- 組み立てたトラスノーズをローラーまたはローンチノーズを使用してギャップを越えて前方に発射し、フロントエンドが前進するにつれてバンク近くからパネルを追加します
- 先端が遠いベアリングに到達したら、完成したスパンを両方のアバットメントに下げ、ローラーを取り外します
- デッキ、チェッカー プレート、または木材チェスを設置し、交差点を通行可能にする前にピンのトルクとブレースを確認します。
- 踏切の使用を承認する前に、ベアリング、ピン、ブレース、デッキファスナーを含む最終立入検査を実施します。
すべてのパネルの重量は 350 キログラム未満であり、すべての接続は溶接ではなくピンであるため、訓練を受けた作業員は、手工具とデッキコンポーネント用の小型サポート クレーンを使用して、中程度のスパンのベイリー トラス橋を数日で建設できます。打設コンクリート横断に通常は数週間かかります。
耐用年数と継続的なメンテナンス
ベイリートラス形式はもともと一時的な軍事用途のために建設されましたが、適切に維持された施設は、通常の交通が通る公道を含め、数十年間定期的に使用され続けます。溶融亜鉛めっき鋼橋のコンポーネントに関する現地調査では、構造物が長期間にわたってほとんどメンテナンスフリーのままであることが記録されています。 50年以上 典型的な内陸環境では。
| チェックする | 周波数 | 何を探すべきか |
|---|---|---|
| ピンとボルトの締まり具合 | 最初のシーズンの後、その後は毎年 | パネル接合部の遊びや動き |
| コーティング condition | 毎年 | 傷、金属地肌または錆のにじみ |
| 排水路 | 季節ごとに | 下弦に水が溜まる |
| デッキファスナー | 毎年 | 緩んだチェッカー プレートまたは磨耗した木製チェス |
これらの作業はいずれも専門の認証機関や重機を必要としないため、同様のスパンの恒久的な構造物と比較してライフサイクルコストが低く抑えられます。
固定構造物と比較したライフサイクルコストと経済性
ベイリー トラス プロジェクトの経済性が鋼材のトン数だけで決まることはほとんどありません。通常、特定の交差点においてパネル橋と固定構造のどちらが合理的であるかは、次の 3 つの要素によって決まります。
- タイムライン: パネル橋は通常、打設基礎や鋼鉄またはコンクリートの桁構造よりもはるかに早く設計、納品、建設が可能です。
- 再利用性: プロジェクトまたは緊急ニーズが終了したら、パネルを回収して別のサイトに再配置できますが、これは固定構造では実現できません。
- 現場へのアクセス: 大型プラントやクレーンにアクセスできるスペースがない場所では、ハンドツールや小型のサポート機器を使用して組み立てるシステムが好まれます。
真に恒久的で中心部に位置する交差点の場合、長期的なメンテナンスの容易さの点で固定構造の方が有利であることがよくあります。一時的なもの、遠隔地のもの、または交通パターンの変化の影響を受けるものについては、事前の資材コストよりも、後でベイリー トラスを再配置できるかどうかが決定要因になることがよくあります。
ベイリートラス橋が現在使用されている場所
アプリケーションのリストは、システムの本来の軍事的役割をはるかに超えています。現在の一般的な用途は次のとおりです。
- 恒久的な構造物がまだ正当化されていない田舎道や林道交差点
- 後で橋を再配置するオプションを備えた、高い積載能力を必要とする鉱山および採石場の輸送ルート
- 災害対応と洪水復旧、流出した踏切を数日以内に交換
- 近くで恒久的な高速道路構造物が再建されている間、迂回橋を設置
- 建設現場の歩行者用横断歩道と公共事業用横断歩道、ガントリー支柱および仮設架台
- パネルが道路ではなく支持架台としても機能するパイプラインとケーブルの交差点
単一の固定橋設計ではなくパネルストックが、サプライヤーがベイリートラス製品ラインについて考える標準的な方法になっているのは、まさにこの幅広いユースケースのためです。同じ在庫で、ある月は農場用トラックに使用され、次の月には高速道路の迂回用に使用されます。
よくある質問
ベイリートラスとベイリーブリッジの違いは何ですか?
トラスは、荷重を支える三角形のパネル構造です。完全なベイリー橋には、そのトラスから構築されたデッキ、トランサム、ブレース、橋台接続も含まれます。
支持桟橋なしでベイリートラスはどのくらいの長さまで伸びることができますか?
単一スパンのレイアウトは、構成に応じて通常 30 ～ 60 メートルに達しますが、弦補強された 2 列または 3 列のレイアウトでは、中間の橋脚が必要になる前にその範囲を超えることができます。
ベイリートラス橋は大型トラックを運ぶことができますか?
はい。列を追加したり、層を追加したり、弦を補強したりすることで容量が増加し、HS-20 や HL-93 などの標準高速道路荷重モデル向けに定格された構成が現在のメーカーの仕様で一般的です。
ベイリートラスパネルはサプライヤー間で交換可能ですか?
広く使用されている 321 タイプの形状など、同じ標準のピン間隔と穴パターンに基づいて構築されたパネルは一般に交換可能であるため、多くのレンタル車両が異なる生産工程からの在庫を混合しています。
ベイリートラス橋の耐用年数はどれくらいですか?
溶融亜鉛メッキのコンポーネントと基本的なメンテナンスがあれば、数十年間の保守が現実的であり、一部の設備は 50 年以上にわたってほとんどメンテナンスフリーを維持していることが記録されています。
ベイリートラス橋には基礎が必要ですか?
完全な基礎ではなく、各バンクに水平で安定した支持点が必要です。これが、現場打ち構造よりもはるかに早く展開できる主な理由です。
ベイリートラス橋は撤去して別の場所で再利用できますか?
はい、これはこの形式の主要な利点の 1 つです。パネルは溶接ではなくピンで固定されているため、完全なトラスを分解し、同じストックを使用して異なるスパン長または場所に再構築することができます。
新設のベイリートラス橋で振動や跳ね返りが発生する原因は何ですか?
最も一般的な原因は、スウェイ ブレーシングまたはピン接続の緩みです。通常、ブレースを締め直し、ピンが完全に噛み合っていることを確認すると、目立った動きは解消されます。
ベイリートラスは道路だけでなく踏切にも適していますか?
パネル橋は暫定的な踏切に使用されてきましたが、構成、デッキ、支承の詳細は道路の設備とは異なり、鉄道荷重用に個別に設計されています。
ベイリートラスのスパンを組み立てるには何人の人員が必要ですか?
個々のパネルの重量は 350 kg 未満であり、接続は溶接ではなくピンで固定されているため、通常 6 ～ 10 人の作業員が手工具を使用して適度なスパンを組み立てることができます。
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