貨物列車が衝突した際にアメリカンブリッジが急速に崩壊した理由

[広告1]

フランシス・スコット・キー橋の 1970 年代の設計は、大型コンテナ船の衝撃から橋を守るのに十分な強度を備えていない可能性があります。

貨物列車が衝突した際にアメリカンブリッジが急速に崩壊した理由 — 橋の崩落とコンテナ船の衝突で事故発生。動画： *AFP*

3月26日、メリーランド州ボルチモアのフランシス・スコット・キー橋に巨大貨物船が衝突し、多くの行方不明者を出し、甚大な経済的・社会的影響を及ぼしました。インディペンデント紙によると、この衝突事故には、なぜ船が橋に直撃したのか、事故後なぜ橋が急速に崩壊したのかなど、多くの疑問が残っています。専門家は、衝突とその後の崩壊で何が起こったのかを正確に断言するのは時期尚早かもしれないと述べています。しかし、彼らは、この種の橋は特に衝突防止対策が不可欠であり、橋の崩壊を引き起こすには莫大な力が必要だったことを強調しています。

過去には船舶の衝突により橋が崩落した事例があります。ウォーリック大学の研究者トビー・モットラム氏によると、1960年から2015年の間に、船舶との衝突による大規模な橋の崩落は35件発生しています。こうした常に存在するリスクが、衝突耐性を備えた近代的な橋の建設を促しました。技術者たちは、衝突発生時の橋の安定性を確保するために、一連の安全要件と解決策を開発してきました。

水路に架かる大型橋には、橋脚と支柱の保護が必要です。この保護には様々な形態があると、英国王立工学アカデミーの橋梁設計者で博士課程の学生でもあるロバート・ベナイム氏は言います。「船舶の進路を遮ったり、進路を変えさせたりするために海底に鋼鉄製の構造物を設置するといった構造的な保護もあれば、大型船が橋脚に近づかないように人工島を設置するといった方法もあります」とベナイム氏は言います。

フランシス・スコット・キー橋は比較的新しい橋であるため、専門家は橋脚への衝突を想定して建設されたと考えています。橋脚は極めて重要で、特に中央部の構造的な欠陥は橋全体の崩落につながる可能性があります。マンチェスター大学の構造工学准教授、リー・カニンガム氏によると、列車の質量と速度は衝突の規模を決定する上で重要な要素です。同様に、衝突の方向も重要であり、交通の位置に基づいて計算されます。

フランシス・スコット・キー橋の場合、1970年代の設計は、今日の船舶の巨大なサイズとパワーを考慮していなかった可能性があります。橋に衝突した貨物船「ダリ」号は、全長1,000フィート、幅160フィートという巨大な船で、大量の貨物を積載し、速度は不明でした。モットラム教授は、当時「ダリ」号のような船舶がボルチモア港を通過することはなかったため、橋脚が現代の船舶の衝突規模に耐えられるように設計されていなかった可能性もあると述べています。ボルチモア・キー橋は1970年代の安全基準と設計規制を満たしていましたが、今日の船舶の挙動に対応できるほどの保護性能を備えていなかった可能性があります。

しかし、モットラム教授は、衝突を防げなかったのは橋の技術だけではないとも強調した。「ナビゲーション技術があれば、列車が橋に衝突するのを防ぐことができたはずだ」とモットラム教授は述べた。モットラム教授によると、調査の優先課題は、なぜ列車の技術が機能しなかったのかを明らかにすることだという。

衝突映像で印象的なのは、橋がいかに急速に崩壊したかだ。橋が座屈し始めるとすぐに、完全に崩壊した。これは、橋脚に複数の連結部を設けるのではなく、3つの主要径間を跨ぐ長い鋼製トラスで構成された連続トラス橋として建設されたことが一因となっている。

ダリのような大型船との衝突は、トラス構造を支える長く先細りのコンクリート橋脚の設計荷重をはるかに超えることになります。橋脚が破損すると、トラス構造全体が瞬く間に崩壊すると、シェフィールド大学土木構造工学部の博士課程学生、アンドリュー・バー氏は説明します。

「これは、技術者がカスケード崩壊と呼ぶ現象の一例です。これは、ある構造要素の破損が隣接する要素の破損につながり、その上の新たな荷重を支えられなくなるものです。今回のケースでは、橋脚の崩壊によってトラスの支えられていない部分が座屈し、崩壊しました。連続したトラスであるため、荷重は再分配されます。トラスは残りの橋脚の周りをシーソーのように回転し、一時的に北側スパンを持ち上げますが、その後、張力によって北側スパンも崩壊します。その結果、トラス全体が水中に崩壊します」とバー氏は述べた。

アン・カン（インディペンデント紙によると）

[広告2]
ソースリンク