橋はなぜアーチ状なのか？

質問

橋の中にはアーチ状のものがあります。（中央部での支えがへこんでおり、端部の支えが広がっている。）これはなぜなのでしょうか？材料力学の観点からどう考えればよいでしょうか？両端が支持されている単純支持ハリを考えると、中央部でのモーメントが大きくなりますよね？その曲げモーメントによる曲げ応力が小さくなるように中央部の厚みを小さくしへこましているのでしょうか？

回答No.2

smzs

アーチ、と言っても、本来の（太古の昔から使われていたような）アーチから、近年はいろいろな（力学的な）バリエーションもありますが、昔からの本来のアーチでは、曲げモーメントは発生しません。

＞中央部での支えがへこんでおり、端部の支えが広がっている
とお書きですので、ご質問のアーチは、石積みのアーチのような、本来のアーチに近い形ではないかと推測して回答します。

　ご質問のアーチの場合、「端部の支えが広がっている」のではなく、アーチ本体の部分は、その一番下の縁（に沿った部分）だけで、その上の部分は路面を支えるために、アーチ本体の上に石や土を盛ったものです。

　曲げモーメントが発生しないことについては、石や煉瓦のアーチを考えればお分かり頂けると思います。石や煉瓦のようなブロックを積み重ねただけでは、曲げに対する抵抗はゼロですよね。しかし、それでもアーチとして機能しています。これは、ブロックどうしの圧縮により荷重に抵抗しているためで、反力も、支点部の水平反力の方が重要となります。

　なお、アーチを片持ちばりの組み合わせとする考え方は、少なくとも私は知りません。そのような考え方があるのであれば、もう少し詳しくお聞きしたいところです。

回答No.1

sparrow32h

アーチ橋っていうのは単純支持梁ではなくて、片持ち梁を真ん中で繋げているんですよ。
だから、支柱付近でモーメントが大きいので、厚くして（もはや厚みというレベルではないけれど）支えているのです。

補足

回答ありがとうございます。
＞アーチ橋っていうのは単純支持梁ではなくて、片持ち梁を真ん中で繋げているんですよ。

なぜ片持ち梁でかんがえるのでしょうか？実際の橋は真ん中がぬけてるわけではないですよね？単純支持梁で考えない理由は？
わかるでしょうか？