原寸線形座標の計算


原寸線形座標は、ある意味、空想の座標です。
架設された橋が、図面通りになるよう作られるのが、原寸線形座標です。
製作時の問題や架設時の条件を全て考慮した座標の作成・・・とも言えます。
ここでは、原寸線形座標の作り方について考えてみましょう。



まず、信頼のおける、完成時の線形座標を入手します。
俗に”ライナー”と呼ばれるシステムに、道路の線形(直線とか曲線とか)を認識させます。
出力したい座標点を設定すると、道路線形上の任意の座標が得られる・・・というシステムです。
(正直なところ、”ライナー”を使ったことがないので、それ以上のことは分かりません。)


原寸線形座標の計算はここからです。
通常、”橋”と名が付けば、その全長は数十mから数百m(まれに数km)になります。
完成時の線形座標のピッチを、仮に数ミリ単位で出力すると、その数は膨大のものとなります。
そのため、通常であれば、3mとか5mとかいうピッチで線形座標は作成されます。
しかし、実際に橋を造るための鉄板を切る・・・作業は数ミリ単位のデータが必要です。
そのギャップを埋めるために、まず、線形座標の補間を行います。
平面線形が、明らかにまっすぐな橋であれば、さほど神経質にはなりませんが・・・。
逆に、それで失敗する事も有ります。
まっすぐな橋でも、何故か、橋の始点から終点が見えにくい・・・ことが多いはずです。
俗に、”橋の勾配”は、真ん中あたりが盛り上がっていることが多いのです。
通常の橋は、わずかでも曲線状の縦断勾配を持っています。
(理由の1つは、橋の上が車で一杯にになっても、橋が落ちないように持ち上げている。)
道幅の方向にも、勾配が付いているのが一般的です。(雨が降っても、水が溜まらないように。)
まっすぐなのは、上空から見た橋の形だけ・・・”だった”・・・では済まないわけです。

これらの平面線形、縦断勾配、横断勾配を、設計者の意図に忠実な形で設定する作業が線形補間です。
(ミリ単位・・・場合によっては、100分の1ミリ単位で・・・。)
3次元自由曲線は、その性質上、蛇行しやすいために、容易ではないのですが・・・。


こうして作られた座標は、図面に忠実なものとなりますが、このまま橋を造ると必ず失敗します。
橋には、それ自体何千トンもの重量が有ります。
何千トンもの重量は、橋自体に、”たわみ”を生じさせる。
(まるで、中年太りのお父さんの、お腹のように・・・。)
橋が、その重さで、たわんだ時、図面通りの形にする・・・そのためにキャンバーを付加します。
キャンバーは、あらかじめ、橋全体を持ち上げる処理・・・(”腹巻”とはちょっと違うけど。)
キャンバー量は、通常、設計者が計算します・・・10分の1ミリ単位で設定されています。
勿論、計算のプロが算出した数値だから、正しいのです。


さて、設計者の意図に忠実な座標に、設計者が予想する(?)キャンバー値も付加しました。
この座標通り、橋を造ると、予定より小さい橋が出来る・・・事が一般に知られています。
鋼橋製作の宿命なのですが、”鉄”は高熱に対して、案外敏感です。
溶接という作業に”熱”が伴う限り、溶接した箇所は必ず縮みます。
10mで4ミリ、5ミリは当たり前、ブロックを溶接でつなぐと、それだけで5ミリも縮みます。
一つのブロックが、約10mとすると、100mの橋で、100ミリ・・・縮む可能性が有ります。
バイブル”道路教示方書”に、"100ミリの許容値"・・・は無かった、では済まないのです。

メーカーによっては、これら施工延ばしを、原寸線形に折りこむ場合が有ります。
もっとも、原寸検査で、検査官に施工延ばしの説明が困難な場合(?)は、対象外です。
変な説明をしていると、問題ないのに”図面通り造って下さい。”と言われそうです。


実際の原寸線形は、桁高変化や支点上の回転、架設方法等、まだ考慮すべき項目が多々有ります。
見栄えのいい橋ほど、線形が難しかったりして・・・まあ、これも時代の流れでしょう。
でも、難しいから”システムが出力している数値が正しい”というのは錯覚です。
何故って、システムに設定を行うのは、他でもない、人間なのですから・・・。

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