橋は船舶の衝突から守ることができる - 災害時の構造物の専門家が解説
高さ984フィート、10万トンの貨物船MVダリは、2024年3月26日にボルチモア港を出港する際にフランシス・スコット・キー橋に衝突し、橋の一部が崩壊した。
ミシガン大学の土木技師シェリフ・エル・タウィル氏はインタビューで、船舶が橋に衝突する頻度、橋を衝突から守るために何ができるか、キー橋開通からわずか3年後の1980年にフロリダで同様の災害がどのように起こったかについて説明した。橋の建設方法が変わりました。
船が橋を撤去するのはこれが初めてではない。船舶の橋梁衝突の歴史は何ですか?
これは非常にまれな出来事です。私の知る限りでは、過去 65 年間に、船舶による同様の種類の橋の損傷を伴う出来事が約 40 件ほど記録されています。つまり、世界中で平均して約 1 年半から 2 年に 1 回発生しているようです。世界中に何百万もの橋があり、そのほとんどが水路を横断していることを考えれば、これがいかに珍しいか想像できるでしょう。
最も影響力のある事例は 1980 年にフロリダ州で起きたサンシャイン スカイウェイ橋衝突事故で、これをきっかけに連邦政府は船舶衝突に備えた橋の設計ガイドラインの策定に関する措置を講じるようになりました。 1990 年代初頭までにこれらの規定が開発され、橋梁設計コードである AASHTO 仕様に組み込まれました。米国州道路交通職員協会は、米国内のすべての橋が準拠しなければならない設計コードを作成しています。
サンシャイン・スカイウェイ橋の事故は、これまでの橋の衝突事故と何が違ったのでしょうか?
死傷者が出た。ボルチモアの状況と同じように、衝突によって橋が崩壊する可能性があるという事実が、「何かできることはないのだろうか」という懸念を引き起こしました。そしてそれは、世に出て最終的に国家設計文書に組み込まれた仕様書でした。
これらの仕様書が示しているのは、船が与える衝撃力に合わせて橋を設計するか、その衝撃力から橋を保護する必要があるかのどちらかであるということです。したがって、保護システムが必要です。だからこそ、この橋の周囲に防護システム、つまりバリアのようなものがないことに私は驚きました。私はこの橋の構造計画を調べていません。私が見ることができたのはオンラインで公開された写真だけですが、もし保護システムが存在していれば、非常に目立ち、認識しやすいでしょう。
新しい橋の建設には現在何が義務付けられていますか?そして、今日の巨大な貨物船を扱うのに十分ですか?
公表されている MV ダリの速度と重量に基づいて、衝撃力は 3,000 万ポンドの範囲にあったと私は推定しています。これは巨大な力であり、そのような力に耐えるためには巨大な構造が必要です。しかし、巨大な桟橋があればそれは可能です。それが橋のデザインとそれがどのようなものであるかを決定するかもしれません。おそらくトラス橋ではないでしょう。その荷重に耐えられる非常に大きな塔を備えた斜張橋である可能性があります。
その負荷を考慮して設計できない場合は、他の代替案を検討する必要があります。そしてそれは仕様書に記載されていることです。彼らはこの点について非常に明確です。そしてそれらの代替案は、桟橋や岩壁の周りに島を建てたり、川底に設置された独立した構造物であるイルカを島に隣接させたり、船があまり早く進入しないようにエネルギーを吸収する防舷材を取り付けたりすることかもしれない。 。これらはすべて、影響を軽減できる方法です。
エンジニアは、橋梁も例外ではありませんが、一定の確率で失敗することを前提として構造物を設計します。そうしないと、法外なコストがかかるからです。理論的には、絶対に壊れない構造を構築することはできますが、それには無限の資金を投入する必要があります。このタイプの重要な橋の場合、許容できる破損の確率は 10,000 年に 1 回であると考えられます。
公表されている情報をもとに、この現象が起こる確率を計算してみたところ、およそ10万年に1度であることが判明した。船は脆弱な桟橋に直接直進した。このような珍しい出来事が起こるのを見るのは衝撃的でした。
橋の管理者は橋を保護することを検討していたに違いありませんが、その可能性が低いことが保護対策に投資するかどうかに影響を与えたに違いありません。なぜなら、水中または水上でのあらゆる種類の建設は非常に高価だからです。
古い橋を保護することは可能でしょうか？
そう思います。彼らの中には、島のアイデアのようなローテクなものかもしれません。また、船が桟橋に到達するのを妨げる岩やコンクリートの部品が使用される可能性もあります。
それは船首が広がった巨大な船でした。船首を越えて伸びている船の下部は基礎システムに衝突したと思われますが、船首は桟橋に到達しました。橋脚はAの字型だったので、Aの片側で船首が折れ、反対側は橋の重みに耐えられず全体が崩壊しました。誰かがあなたの足を下から蹴ったら、あなたは落ちるだけです。まさにそれが起こったのです。
船の衝突に対して脆弱な橋はいくつありますか?
数字はわかりませんが、このカテゴリーに属する橋、つまり長スパンの主要な橋は、おそらく米国の橋の 0.1% 未満であることはわかっています。また、それらの中には必ずしも水路を横断しているわけではないものもあります, したがって、これはさらに低いパーセンテージのサブセットです。したがって、これは珍しい種類の橋で起こる珍しい出来事です。
貨物船は大型化していますが、橋を守るための配慮なのでしょうか？
規模の経済があるので、私はそう期待しています。船が大きいほど、物資を輸送するのにコストが安くなります。しかし、50 年ほど前にこの橋の設計者が、このサイズの船が橋に衝撃を与える可能性があるとは考えなかったとは思いません。彼らはそれに対処するための措置を講じていたはずです。それは彼らの頭には浮かびませんでした。
この橋が現在の仕様に設計されていたら、生き残っていたと思います。船がこの種の力を発揮する理由は 2 つあります。1 つは速度が速すぎる、もう 1 つは重すぎることです。そして、私たちが設計する衝撃力には、これら 2 つの要素が考慮されています。したがって、これらを明確に考慮に入れるのであれば、より大きな船、そう、それはより大きな力となるので、私たちはそのように設計するでしょう。
しかし、さらに 50 年進んで、さらに大きな船が誕生したと想像してみましょう。その時点では、橋は小型船用に設計されているため、同じ問題が再び発生します。こうしたことがどれだけ大きくなるかを予測するのは難しい。現在の船舶に合わせて設計することはできますが、船舶が進化するにつれて、何年も先のことを予測するのは困難になります。
この災害から他に得られたものはありますか?
この橋の喪失は、悲劇的な人命の喪失を超えて、数年とは言わないまでも何か月もの間感じられることになるでしょう。この規模、この支間距離の橋を交換するのは簡単なプロセスではありません。以前の状態に戻るには、多くの計画と多くのリソースが必要になります。
(出典:ザ・カンバセーション)
-148915 "(写真:米国沿岸警備隊)")
