トラス構造の橋とは｜なぜ強いのか、種類と構造計算をわかりやすく解説

この記事の要点

トラス橋を設計図で初めて見たとき、三角形がなぜここまで合理的な形なのかを実感した。

曲げが生じないため、部材が軸力だけで抵抗でき、同じ材料でより長いスパンを架けられる。

この記事ではトラス構造の橋の意味・なぜ強いのか・種類と計算方法を解説する。

構造設計の基礎として、桁橋との違いから順に整理する。

単なる桁でつくる橋（プレートガーダー橋、桁橋）と比べると変形が小さく、より長い距離を架けることが可能です。

この記事では、トラス構造の橋とは何か、なぜ強いのか、どのような種類があるのかを整理します。

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トラス構造の橋とは、部材が「三角形」になるよう接合した骨組みでつくる橋です。

単なる桁でつくる橋（プレートガーダー橋、桁橋）と比べると変形が小さく、より長い距離を架けることが可能です。

これはトラス部材には軸力のみ生じるからです。

なおトラス構造には色々な種類があります。

今回はトラス構造の橋の意味、なぜ強いか、種類と計算について説明します。

トラス構造、橋の構造については下記が参考になります。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

橋の構造とは？12種類の名称・特徴・強度と建築ラーメン構造・トラス構造との関係

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トラス構造の橋とは？

トラス構造の橋とは、部材が「三角形」になるよう接合した骨組みでつくる橋です。下図にトラス構造の橋を示します。

なお、下図のようなトラス構造をワ―レントラスといいます。

ワーレントラス橋

トラス構造は大スパン構造となる建物や橋に採用されます。大スパンの橋を架けても小さな変形で済むなどが理由です。トラス構造の詳細は下記をご覧ください。

トラス構造とは？強さの理由・メリット・デメリット・計算法を解説

トラス構造の橋はなぜ強い？

トラス構造は、部材を三角形になるようピン接合して造ります。下図のように三角形の方が四角形より安定していますよね。

三角形と四角形の違い

トラス構造がなぜ強いかというと、トラス構造には「軸力しか生じない」からです。部材は、曲げる力よりも軸力（圧縮力や引張力）に対して「強い」です。

例えば「糸（いと）」は、簡単に手で曲げられます。ところが引張っても、中々ちぎることはできません。また、軸力に対しては部材の変形も小さくて済みます。

軸力しか生じないトラス構造は、より合理的に外力を伝達できるのです。桁だけで造る橋とトラス橋を示しました。

プレートガーター橋

ワーレントラス橋

桁に外力が作用すると「曲げられる（曲げモーメントが生じる）」ため、変形が大きく短いスパンしか架けられません。一方、トラス構造にすれば軸力のみ生じるため、変形が小さくて済み、大スパンに対応できるのです。

建築物では「体育館の屋根」などにもトラス構造が採用されます。

空間構造とは？大スパン構造との関係・シェル・トラス・膜構造の種類と特徴

トラス構造の種類

トラス構造には下記の種類があります（他にも色々な種類がある）。

ワ―レントラス

プラットトラス

ハウトラス

三角形をつくるのは共通していますが、部材の組み方でトラスの種類が変わります。各トラス構造の詳細は下記をご覧ください。

ワーレントラスとは？鉛直材なしの特徴・軸力計算・プラットトラスとの違い

プラットトラスとは？1分でわかる意味、特徴、計算、ハウトラスとの違い

ハウトラスとは？1分でわかる意味、計算、鉛直材の役割

トラス構造の橋の計算

トラス構造の橋を計算するなら、まずは

節点法

断面法

のトラス構造の計算方法を勉強しましょう。詳細は下記をご覧ください。

節点法とは？トラスの軸力の求め方と計算手順

断面法とは？リッター法・クルマン法の計算手順と節点法との違い（例題付き）

混同しやすい用語

トラス橋と桁橋（プレートガーダー橋）

桁橋は一枚の板状の桁で荷重を支えるため、曲げモーメントが生じ大スパンでは変形が大きくなります。

トラス橋は部材を三角形に組み合わせて軸力のみで力を伝達するため、変形が小さく大スパンに対応できます。

ワーレントラスとプラットトラス・ハウトラス

ワーレントラスは斜め材が交互に向きを変えるトラスですが、プラットトラスとハウトラスは鉛直材と斜め材の組み合わせが異なります。

どちらも三角形を組み合わせる点は共通ですが、部材の組み方が異なります。

トラス構造の橋を整理した表を示します。

項目	内容	備考
構造特徴	部材を三角形に組み、軸力のみ伝達する橋	桁橋より変形が小さい
主な種類	ワーレントラス・プラットトラス・ハウトラス	斜材・鉛直材の組み方で分類
計算方法	節点法・断面法によって部材力を求める	各部材に生じる軸力を算定