富士川橋梁 (東海道本線)
日本の官設鉄道(国有鉄道)では、創業以来イギリスの技術的影響下に建設が進められており、橋梁もイギリス流のものであった。しかし1882年(明治15年)に日本に赴任したアメリカの橋梁技術者ジョン・ワデルは日本におけるイギリス流の鉄道橋設計を批判し、さらに機関車の大型化が進んで従来のイギリス流のトラス桁では強度も建築限界も不足することが明らかとなってきて、全面的な設計変更が必要とされるようになってきた。1896年(明治29年)に、それまで建築師長を務めてきたチャールズ・ポーナルが帰国すると、早速アメリカのセオドア・クーパーとチャールズ・シュナイダーに委嘱してアメリカ流の標準トラス桁の設計が行われた。東海道本線の複線化に当たっては、このアメリカ流の新しいトラス桁が採用され、イギリス型のトラス桁と並んで架設されていくことになった。
富士川橋梁においても、支間204フィート9インチ(約62.
ただし架設クレーンを台風のたびに撤去していては日数を要するため、クレーンを載荷したまま台風をやり過ごす場合を考えて下弦材断面を大きくして強化し、新しい第4橋脚が細いことから地震時のトラス応答を加味して架設用の連結構をそのまま耐震用連結構となるようにするなどの改造をおこなった。その架設については、トラベラクレーンを利用した跳ねだし架設、地上クレーン架設、ベント(仮設の支柱)を利用した工法の3種類が比較検討され、橋脚の工事と競合せず、出水時にも対応できる工法として、トラベラクレーンによる跳ねだし架設が採用された。
工事を行うための仮設工も大きな課題であり、流れている川の水を一時的に他の部分に迂回させることで第4橋脚の構築、桁の架設、根固め工を行うとともに、工事用の通路にするための桟橋を架設することにした。河川管理者に対する手続きは、書類作成期間を短縮するために簡略化した図面を口頭で説明して了解を得ることになった。流水迂回工は、右岸よりに迂回させる案、左岸よりに迂回させる案、わずかに右岸よりに迂回させる案の3案から検討し、施工性・工期・工費の観点から、最後のわずかに右岸よりに迂回させる案が採用された。桟橋はH形鋼を打ち込み通路面に覆工板を敷いて形成した。さらに出水に備えて、上流で流水量を測定している観測所から通報を受ける体制を整備した。
5メートルの3径間連続中路プレートガーダー案の4案が比較された。
単純トラスを使う2案は鋼重量も軽く設計でき、こうした条件においてはもっとも一般的な形式であり、隣接する従来の上り線が曲弦トラスであったので、曲弦トラス案はそれに揃えて調和を保つことができるとされたが、一方製作や架設の容易さという点では平行弦トラス案の方が有利であった。ランガー案は鋼重量がトラス案より大きくなるが、より優美な形態であるとされた。プレートガーダーは単純桁では鋼重量が大きくなって不利であったことから、3径間連続桁を検討した。平行弦トラス案と3径間連続プレートガーダーを比較したところ、平行弦トラス3径間分で重量531トンがプレートガーダーは重量657トンとなった。この結果、製作費はトラスの方が安いと見積もられたが、プレートガーダーの方が架設が容易で塗装面積も少なくて済み、総体としてはあまり費用が変わらず、また開通後の保守作業はプレートガーダーの方が有利でしかも眺望に優れるとされたことから、プレートガーダー案が採用されることになった。
富士川橋梁では、レール面高さが高くなると前後のアプローチの問題が出るため、レール面高さが高くなる上路プレートガーダーには難点があった。一方で車窓からの眺望を確保するためには、桁の上フランジを車窓より低い位置とすることが望ましく、結果的に中路プレートガーダーが採用されることになった。
最終的に富士川橋梁が建設されることになった地点には、幕末期に建設された帰郷堤という堤防が存在していた。急流の富士川は台風の時期によく氾濫を起こし、その被害により土地を離れざるを得なかった農民たちが、この堤防の完成により帰郷できたというところから、帰郷堤の名がある。富士川橋梁建設に伴い、この帰郷堤の大部分を取り壊すことになったことから、富士川左岸の松岡村の住民たちは県知事に帰郷堤取除き停止を嘆願して反対運動に乗り出し、大きな社会問題に発展した。鉄道局による富士川橋梁建設工事と連帯して、1887年(明治20年)6月9日から内務省による河川改修工事が開始され、これにより帰郷堤は改築され、新たな堤防が建設されることになった。その利点を説明することにより、住民の不安解消に努めた。
富士川橋梁の建設を担当したのは、小川勝五郎であった。小川は鳶職人の親方をしていた人物で、多くの人夫たちからも兄として慕われていた。新橋 - 横浜間の鉄道建設に当たって六郷川橋梁の建設を任され、お雇い外国人の指導の下に見事に完成させた。さらに関西において十三川橋梁や神崎川橋梁などの架設を実施して、「鉄橋小川」「鉄橋の勝五郎」などと称されるようになった。こうした功績により、小川は鳶職人出身ながら正式に鉄道局雇として役人の地位に就けられた。小川は東海道本線においては、富士川橋梁と大井川橋梁を同時に請け負って監督を行っていたが、大井川橋梁には代理を送り、本人はほぼ富士川橋梁につきっきりで工事に当たったという。
富士川は流量の多い河川であるとして、橋脚には特別な設計が行われ、長径35フィート6インチ(約10.82メートル)、短径18フィート(約5.49メートル)の楕円形断面を有する、同時期の東海道本線の他の橋梁に比べて1.
下り線のトラス桁を更新するにあたり、橋台や橋脚を流用して上部構造のみを交換する案もあったが、比較検討の上、別に下部構造と上部構造を新たに建設する方法が採用されることになった。流用するためには、上下線の中心間隔が狭くて上下線の間で新桁を組み立てる余裕がほとんどなかったこと、列車本数の多い区間であり列車の間合いの作業が困難であったこと、元の下り線の橋脚は明治末期のもので当面の使用の問題はなかったものの長期の使用には不適切であるとともに、第8橋脚が洗掘により上流側に傾斜していたこと、新桁を据える前に相当の橋脚補修工事が必要であったこと、といった問題があったためである。工事費の比較の上ではそれでも、再利用する方が安いとされたものの、作業の安全性や将来の保守作業の軽減を考慮して、新線案が採用されることになった。
新しい橋を建設するにあたり、トラス橋の斜材や垂直材で視界を遮られずに富士山の眺望を確保することが大きな目標とされた。新しい橋梁は従来の上り線の約13メートル上流側に並行して架設されることになり、また径間構成も揃えられることになった。この結果橋梁形式の検討案として、支間62.4メートルの曲弦単純下路トラス案、支間62.4メートルの平行弦単純下路トラス案、支間62.4メートルの下路ランガー案、支間63.
中路プレートガーダーは、下路プレートガーダーとほぼ同じ構造で、軌匡を支える横桁を主桁のほぼ中央の高さに設けたものである。一般的には下路プレートガーダーとして設計すれば十分機能を果たすため、わざわざ中路プレートガーダーを採用しなければならない条件はあまりなかった。設計された3径間連続桁の諸元は、全長191.40メートル、支間は63.50メートル×3、主桁中心間隔4.80メートル、桁高3.90メートルで、これを3連架けて全長は574.90メートルとした。富士川橋梁以前のプレートガーダーの最大支間長は、総武本線秋葉原 - 浅草橋間に1932年(昭和7年)に架設された昭和橋架道橋の45.3メートルで、富士川橋梁はこれを大きく上回ることになった。設計活荷重はKS-18である。ウェブの座屈防止のための水平補剛材を追加したことにより、最終的に重量は第1連が701.953トン、第2連が702.028トン、第3連が701.864トンとなった。下流側の上フランジの外側に幅0.4メートルの橋側歩道を設置して、列車見張り員の見通し確保と作業員の列車退避に役立てる構造とした。また作業員が列車接近を容易に視認できるように、橋梁中央部を最高点として、東京側に6パーミル、神戸側に10パーミルの勾配を設けた。