ボルティモア橋崩落：何が起こったのか橋梁技術者が解説

長さ300メートル、重さ約10万トンのコンテナ船MV Daliが動力を失い、ボルチモアのフランシス・スコット・キー橋の橋脚のひとつに激突し、橋は瞬時に崩落した。死者6名、負傷者数名と推定され、市と地域は、重要な輸送リンクの不在による数ヶ月に及ぶ物流の悪夢を予想している。

一般市民だけでなく、私のような橋梁技術者にとっても衝撃的な出来事だった。私たちは橋の安全性を確保するために懸命に働いているが、全体的に見れば、橋の崩落で負傷したり最悪の事態に陥ったりする確率は、雷に打たれる確率よりも低いままである。

しかし、ボルチモアの映像は、安全が当たり前ではないことを思い起こさせる。我々は警戒を怠らない必要がある。

では、なぜこの橋は崩落したのか？そして同様に重要なことだが、このような崩壊に対して他の橋をより安全にするにはどうすればいいのだろうか？

20世紀の橋と21世紀の船の出会い

フランシス・スコット・キー橋は1970年代半ばに建設され、1977年に開通した。航路に架かる主要構造は、3つのセクション（スパン）に分かれた「連続トラス橋」である。

橋は4つの支柱の上にあり、そのうちの2つが航行可能な水路の両側に位置している。船の衝突を防ぐために重要なのは、この2つの橋脚である。

コンクリート製のいわゆる「ドルフィン」構造とフェンダーという 2 つの保護層があった。ドルフィンは橋脚の上流と下流約100メートルの海中にある。これらは、船が橋脚に衝突した際にそのエネルギーを吸収して変形させ、船が橋自体に衝突しないようにするためのものである。

フェンダーは最後の保護層である。これは、木材と鉄筋コンクリートでできた構造物で、主要な橋脚の周囲に設置される。ここでも、衝撃のエネルギーを吸収することを目的としている。

フェンダーは超大型船からの衝撃を吸収するためのものではない。そのため、重量10万トンを超えるMV Daliがドルフィンを通過したとき、フェンダーが耐えるにはあまりにも巨大すぎたのだ。

ビデオ記録では、橋が崩壊する直前に土煙が上がっているが、これはフェンダーが船に押しつぶされて崩壊した可能性が高い。

巨大な船がドルフィンとフェンダーの両方を通過した時点で、橋の4つの主支柱のひとつである橋脚は衝撃に耐えることができなくなった。船の大きさと時速約8ノット（時速15キロメートル）を考えると、衝撃力は約20,000トンになる。

橋はより安全に

船がフランシス・スコット橋に衝突したのは今回が初めてではない。1980年にも衝突があり、フェンダーを交換しなければならないほどひどく損傷した。

世界水上交通インフラ協会の2018年の報告書によると、世界中で、1960年から2015年の間に、衝突事故が原因で死者を出した大きな橋の崩壊は35件あった。1970年代から1980年代初頭にかけて起きた船舶と橋の衝突事故により、橋を衝撃から守るための設計ルールが大幅に改善された。

1970年代から1980年代初頭にかけてのさらなる衝撃は、衝撃に関する設計ルールの大幅な改善を促した。

1993年に発表された国際橋梁構造工学協会の「船舶と橋梁の衝突」ガイドと、米国道路交通運輸行政官協会の「高速道路橋の船舶衝突設計のためのガイド仕様と解説」（1991年）は、橋梁の設計方法を変えた。

オーストラリアでは、「オーストラリア橋梁設計基準」（2017年発行）が、今後100年間に現れる可能性のある最大の船舶と、それが全速力で橋脚に向かったらどうなるかを考えることを設計者に求めている。設計者は、正面衝突と側面衝突の両方の結果を考慮する必要がある。その結果、多くの新しい橋は橋脚全体を人工島で保護している。

もちろん、フランシス・スコット・キー橋の設計そのものに影響を与えるには、これらの改善は遅すぎた。

災害からの教訓

では、この早い段階で明らかになった教訓とは何だろうか？

第一に、この橋の保護対策がこの船の衝撃に対応するには不十分だったことは明らかだ。今日の貨物船は1970年代のものよりはるかに大きくなっており、フランシス・スコット・キー橋はこのような衝突を念頭に置いて設計されていなかった可能性が高い。

つまり、ひとつの教訓は、橋の近くにいる船舶がどのように変化しているかを考慮する必要があるということだ。つまり、建造されたままの構造をそのまま受け入れるのではなく、橋周辺の保護対策が、橋周辺の船舶とともに進化していることを確認する必要があるということだ。

第二に、より一般的なこととして、私たちは橋の管理に警戒を怠らないようにしなければならない。私は以前、オーストラリアの橋の現在の安全レベルについて書いたが、どうすればもっと良くなるのかについても書いた。

今回の悲劇的な事故は、老朽化したインフラのメンテナンスにもっとお金をかける必要性を強調している。これが、今日私たちが橋に課している要求に対して、橋の安全性と機能性を確保する唯一の方法なのである。

本記事は、Colin Caprani氏によって執筆され、The Conversationに掲載された記事「Baltimore bridge collapse: a bridge engineer explains what happened, and what needs to change」について、Creative Commonsのライセンスおよび執筆者の翻訳許諾の下、翻訳・転載しています。