アーチ橋の特徴とは？メリット・デメリットを詳しく解説

アーチ橋は、日本でも江戸時代から見られる橋の構造形式です。力学的に安定したアーチ構造を採用しているため、壊れにくく強度が高いという特徴があります。

一方、アーチ橋には横からの力に弱いといった欠点もあります。この記事では、アーチ橋の特徴や、メリット・デメリットについて解説します。

アーチ橋とは？3つの特徴を分かりやすく紹介

アーチ橋とは、建物の屋根などに見られる半円形の構造（アーチ構造）を、橋梁の建設にも利用したものです。ゆるやかなカーブを描く部材はアーチリブと呼ばれ、石やコンクリート、鉄鋼などの材料でできています。

アーチリブには橋全体を支える役割があり、中にはアーチリブのみで全ての荷重を受け持つ構造形式も存在します。その他、アーチリブをタイ部材で連結するものや、路面下の桁（補剛桁）によって剛性を補うものなど、設計上の考え方が多様なのもアーチ橋の特徴です。

ここでは、アーチ橋に見られる特徴を3つ紹介します。

・曲がりを付けたアーチ部材で荷重を支える
・石やコンクリート、鉄鋼などの材料が用いられる
・無補剛アーチ橋と補剛アーチ橋の2種類がある

曲がりを付けたアーチ部材で荷重を支える

アーチ橋の特徴は、曲がりを付けたアーチリブと呼ばれる部材を用いて、橋全体の荷重を支える点です。

アーチ橋では、上方からかかる荷重が水平方向に逃され、アーチリブの両端にある支点部（支承部）に伝達される構造になっています。そのため、橋が真っ直ぐ伸びた桁橋（けたばし）などと比べ、曲がったり、たわんだりし辛いという特徴があります。

このアーチ構造の安定性は古くから知られており、古代エジプトやバビロニア、ローマなどで、石造のアーチ橋が多数建設されてきました。今日でも、古代ローマ時代に架けられた水道橋が現存しています。

石やコンクリート、鉄鋼などの材料が用いられる

アーチ橋に用いられるのは、石やコンクリート、鉄鋼などの材料です。使用する材料によって、石造アーチ橋、コンクリートアーチ橋、鋼アーチ橋と呼び名が変わります。
アーチ橋に用いられる材料には、圧縮強度（注）が高いという共通点があります。特にコンクリートは圧縮強度が高く、近代的なアーチ橋ではコンクリートを鉄筋で補強したRC構造（鉄筋コンクリート構造）を採用することが一般的です。

注：圧縮強度とは、“材料が耐えることのできる単位面積当たりの最大圧縮力”を指します。

またアーチリブには、I形鋼や箱形断面、鋼管などの鋼材を用いることも多く、ソリッドリブアーチという名称で呼ばれます。ソリッドリブアーチの中でも、鋼管でできたものはパイプアーチと呼んで区別します。国内では、大三島橋（愛媛県）がソリッドリブアーチ、宇品橋（広島市）がパイプアーチを用いたアーチ橋の代表例です。

無補剛アーチ橋と補剛アーチ橋の2種類がある

アーチ橋の構造形式は、無補剛アーチ橋と補剛アーチ橋の2つに分類できます。

アーチ橋の分類	主な例
無補剛アーチ橋	固定アーチ、2ヒンジアーチ、3ヒンジアーチ、タイドアーチ
補剛アーチ橋	ランガー橋、ローゼ橋、ニールセン橋（ニールセンローゼ橋）

無補剛アーチ橋とは、橋全体の荷重をアーチリブのみで支える構造形式を指します。アーチリブの支点部の形状によって、固定アーチや2ヒンジアーチ、3ヒンジアーチなどの種類に分けられます。またアーチリブの両端をタイ部材で連結し、水平反力（地盤がアーチリブを押し戻そうとする力）を軽減するタイドアーチ橋も、無補剛アーチ橋の一種です。

一方、アーチ橋の路面下に補剛桁（注）を設置し、アーチリブと一体となって荷重を支えるものを補剛アーチ橋と呼びます。補剛アーチ橋には、ランガー橋やローゼ橋、ニールセン橋（ニールセンローゼ橋）などの種類があり、それぞれアーチリブや補剛桁の太さが異なります。

注：補剛桁とは、“吊り橋やアーチ橋において、橋全体および橋床部の剛性を補うために設ける桁”のことを指します。

このようにアーチ橋には、さまざまな種類があります。架設地点の地形や周辺の自然環境に合わせて、自由に構造形式を選べるのもアーチ橋の魅力の一つです。

アーチ橋の4つのメリット

ここでは、アーチ橋ならではのメリットを4つ紹介します。

・部材に圧縮力のみが作用するため、力学的に安定している
・橋長100メートル以上の長大橋の建設に適している
・景観性が高く、自然と調和したデザインを実現できる
・架設工法を選べば、地形条件が厳しい場所でも架橋できる

部材に圧縮力のみが作用するため、力学的に安定している

アーチ橋は、力学的な安定性が高い構造形式です。
一般的な橋では、上から荷重がかかったときに曲げモーメント（注）が発生します。曲げモーメントが加わると、橋の上側では圧縮応力（縮む力）、下側では引張応力（伸びる力）が働き、部材がひび割れたり破壊されたりする可能性があります。

注：曲げモーメントとは、“構造物や部材に曲げ変形を生じさせようとする力”を指します。

一方、アーチ橋は上向きのアーチ構造によって橋全体が支えられています。そのため、上から荷重がかかっても、曲げモーメントがほとんど発生しません。

アーチリブの支点部には、部材を押し広げようとする水平方向の力が加わります。しかし、アーチ橋の両端は強固な基礎地盤に支えられているため、反作用として部材を内側に押し戻す圧縮力が働きます。

アーチ橋では、基本的にこの圧縮力のみが作用するため、構成部材の引張強度を考慮する必要がありません。そのため、圧縮強度が高いコンクリートなどの部材を用いることで、壊れにくく丈夫な橋梁を建設できます。

橋長100メートル以上の長大橋の建設に適している

アーチ橋は曲げやたわみに強いことから、長大橋の建設にも適しています。長大橋とは、橋台や橋脚の支間長（しかんちょう）が長く、桁の長さが100メートル以上の橋を指す言葉です。

例えば、上部画像の最大支間長が約380メートルの広島空港大橋（広島県）も、上路式ブレースドリブ固定アーチ橋というアーチ橋の一種です。

景観性が高く、自然と調和したデザインを実現できる

アーチ橋は強度の高さだけでなく、景観性の面でも優れています。美しい弧を描くアーチリブの形状や、自然と調和したデザインによって、古くから人々に愛されてきました。

周辺の自然環境に合わせて、構造形式を選べるのもアーチ橋のメリットです。例えば、アーチリブの下に通行路がある下路橋（かろきょう）は、アーチの部分が単独で安定して見えることから、河川や湖の景観によく合います。

また深い谷地形がある場所では、通行路がアーチリブの上に位置する上路橋（じょうろきょう）や、中間部に位置する中路橋（ちゅうろきょう）を採用することが一般的です。

周辺の自然と一体化した美しさから、眼鏡橋（長崎県）や坂戸橋（長野県）、錦帯橋（山口県）など、多くのアーチ橋が国の重要文化財に指定されています。

架設工法を選べば、地形条件が厳しい場所でも架橋できる

アーチ橋は架設工法を選べば、峡谷や山間部など、地形条件が厳しい場所に建設することもできます。アーチ橋の架設工法は、大きく支保工と張出し架設工法の2種類に分かれます。

アーチ橋の架設工法	特徴	主な例
支保工	アーチ部分の土台となる支保工を組み、その上にアーチリブを作成していく工法	接地式支保工、セントル工法
張出し架設工法	まず橋脚を設置し、左右に数メートルずつ張り出していく工法	ピロン工法（ピロン張出し架設工法）、トラス工法（トラス張出し架設工法）、メラン併用工法、仮支柱併用工法

このうち、ピロン工法やトラス工法などの張出し架設工法は、通常は橋を建設するのが困難な山岳地帯や、河川を渡る箇所で採用されます。また支保工の一種であるセントル工法も、中小規模のアーチ橋であれば、平坦でない地形で架橋することが可能です。

アーチ橋の2つのデメリット

一方、アーチ橋にはデメリットも2つあります。

・両端に強い力がかかるため、強固な基礎地盤が必要になる
・石造のアーチ橋の場合、上からの力に強いが横方向の力には弱い

両端に強い力がかかるため、強固な基礎地盤が必要になる

アーチ橋は構造上、両端の部分に強い力（水平反力）がかかります。そのため、補剛桁を用いない無補剛アーチ橋を建設する場合、強固な基礎地盤が必要です。

特に固定アーチと呼ばれる構造形式では、アーチリブの支点部が地面に固定されるため、地盤が軟らかい場所では建設できません。鉄筋コンクリートのアーチ橋は、固定アーチを採用するケースが多く、周辺地盤の条件に左右されます。

ただし、バランスドアーチ橋のように、中間2支点のアーチリブと補剛桁を組み合わせることで、軟弱地盤上に建設可能なアーチ橋も存在します。

石造の場合、上からの力に強いが横方向の力には弱い

石造のアーチ橋は、上からの力に強い一方で、横方向の力に弱いのが欠点です。

大規模な洪水が発生し、横から強い力が加わった場合、変形に耐え切れず破損する恐れがあります。例えば、1982年7月に発生した長崎大水害では、重要文化財である眼鏡橋が半壊し、石材が流失・破損する被害を受けました。

ただし、近代のアーチ橋では、材料に鉄筋コンクリートや鉄鋼を用いることが多く、こうした石造アーチ橋の欠点は克服されています。

アーチ橋の特徴や、メリット・デメリットについて知ろう

アーチ橋は、トラス橋や斜張橋、ラーメン橋などと並ぶ、代表的な橋の構造の一つです。

アーチ橋の部材には、圧縮力のみが作用することから、力学的に安定しているという特徴があります。そのため、橋長100メートル以上の長大橋の建設に適した構造形式です。

またアーチ橋は、周辺の自然環境と調和するため、景観性が高いのもメリットです。実際に日本の重要文化財には、眼鏡橋（長崎県）や錦帯橋（山口県）など、数多くのアーチ橋が選ばれています。

日本でも古くから見られるアーチ橋の特徴や、メリット・デメリットについて知っておきましょう。