第一白川橋梁
第一白川橋梁の設計は、当時の鉄道大臣官房研究所(のちに鉄道技術研究所を経て、鉄道総合技術研究所(鉄道総研)となる)において1924年(大正13年)に行われ、沼田政矩技師が主査を務めた。単なるトラス橋、高架橋を設ける案、アーチ橋の3種類について比較検討した結果、剛性、安定性および経済性の点で最適であるとしてアーチ橋が選択された。アーチ橋選択の要因として、現場は深い谷となっていて足場を用いて建設することは困難であり、足場の不要なカンチレバー式の組み立てが適当で、アーチ橋がそれに適するとされたこと、現場付近ではコンクリートの骨材材料を欠いていて価格が高くなり、また急斜面では施工が困難であるため、バランストアーチにすることでコンクリートを消費する基礎工を最小化できるとされたこと、両岸がアーチの反力に耐えられるとされたこと、桁の製作が十分可能であると見込まれたこと、などがある。
橋梁の設計前に現地の地質調査が行われ、橋台や橋脚の建設見込みの地点は、表面付近が風化した凝灰質集塊岩であり、耐力は十分であるとされたが、高森側に断層による崩壊の危険があるとされ、約8フィート(約2.
4メートル)立野側に橋梁全体を移動して、高森側に40フィート(約12メートル)の鈑桁の径間を増設して、崩壊危険個所を避けることになった。
最終的な設計では、中央の主径間が300フィート(約91.44メートル)、両側の側径間が100フィート(約30.48メートル)で、側径間のうち中央径間寄りの40フィート(約12.19メートル)がカンチレバーアームの突桁径間(カンチレバースパン)、外側寄りの60フィート(約18.29メートル)がシンプルトラスの翼径間(フランキングスパン)とされた。この側径間は外見上、半アーチを形成している。さらに高森方に40フィート(約12.19メートル)の鈑桁(デッキガーダー)が架され、全体の長さは設計上545フィート7.5インチ(約166.3メートル)である。主径間の格間は25フィート(約7.62メートル)のものが12個、側径間の格間は20フィート(約6.1メートル)のものが5個である。桁の高さは、支承から主径間中央の桁下端までの高さが60フィート(約18.29メートル)、この部分の桁高さが15フィート(約4.57メートル)、側径間端の桁高さが12フィート(約3.66メートル)である。
1912年(大正元年)から1917年(大正6年)までかけて、後に豊肥本線となる軽便鉄道宮地線の建設が行われ、1918年(大正7年)1月25日に熊本駅から宮地駅までの区間が全通した。こうして宮地線の建設が行われると、これに触発されて阿蘇カルデラの南側の南郷谷と呼ばれる地域でも鉄道建設の動きが活発化し、国に鉄道建設の要望を行うようになった。1921年(大正10年)の第44回帝国議会において立野 - 高森間の鉄道敷設予算が成立し、実測と用地買収ののち、1923年(大正12年)4月に起工にこぎつけた。
この橋梁の架設位置は、阿蘇カルデラを囲む外輪山の一角が切れて白川が深い峡谷を形成して流れ出す場所、いわゆる火口瀬にあたる。建設当時、線路の規格を落として安価に全国に鉄道網を広げられるように、国鉄においても軽便線の規格が導入されて各地で支線の建設が進められており、高森線も軽便線として建設された。しかしそうした路線において、このような巨大なアーチ橋が建設されることになったのは、将来的に延岡市へと通じる九州横断路線となることが構想されていたからではないか、との見方もある。