高屏溪斜張主橋現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)成果探討

1、1高屏溪斜張主橋現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)成果探討高屏溪斜張主橋現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)成果探討蔡同宏蔡同宏莊輝雄莊輝雄摘要摘要現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)主要目的在於了解橋梁於試驗(yàn)荷載下之實(shí)際服務(wù)性，藉以判定安全承載能力及使用限制條件。另外，對(duì)於某些在學(xué)理上難以清楚評(píng)估之結(jié)構(gòu)行為，亦可透過(guò)結(jié)構(gòu)模型試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)成果，印證其實(shí)際動(dòng)靜力行為特性。同時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)亦有助於檢核橋梁完竣後之施工品質(zhì)，並可發(fā)掘例行維護(hù)檢查作業(yè)中較難察覺(jué)之潛在弱面。本文旨在闡述國(guó)道三號(hào)高屏溪斜張主橋

2、現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)之作業(yè)規(guī)劃、內(nèi)容及成果，並配合相關(guān)理論分析模式探討斜張主橋之實(shí)際結(jié)構(gòu)行為?，F(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)成果除可重新檢核斜張主橋結(jié)構(gòu)分析模式與相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)之可靠度外，對(duì)於日後從事類(lèi)似橋梁設(shè)計(jì)人員，亦可提供其不同之思維。一、概述一、概述基於考量工址地形及橋梁縱面特徵，並配合大跨徑橋梁跨越高屏溪主河道之需求，國(guó)道三號(hào)高屏溪橋主橋採(cǎi)單塔非對(duì)稱(chēng)斜張橋結(jié)構(gòu)型式設(shè)計(jì)，該橋主跨330公尺為全銲接鋼構(gòu)箱型梁，西側(cè)臨山嶺處180公尺側(cè)跨為雙箱室預(yù)力混凝土箱型梁

3、；兩側(cè)單面混合扇形斜張鋼纜系統(tǒng)則分別錨碇於塔柱及箱型梁中央處；鋼筋混凝土橋塔高183.5公尺，採(cǎi)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高之A型設(shè)計(jì)。由於斜張主橋具長(zhǎng)跨徑、重量輕、細(xì)長(zhǎng)比大等特性，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)柔軟度高，且單面鋼纜之支撐設(shè)計(jì)亦使得該橋具有較柔軟之扭矩振態(tài)，故動(dòng)力行為之變異性亦相對(duì)較大。有鑑於此，為求瞭解並檢核工程完竣後，橋梁於實(shí)際車(chē)行活載下，鋼構(gòu)箱型梁、預(yù)力混凝土箱型梁、橋塔以及斜張鋼纜等結(jié)構(gòu)系統(tǒng)之行為表現(xiàn)，特於斜張主橋監(jiān)測(cè)研究計(jì)畫(huà)中規(guī)劃一現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)，以

4、為參考依據(jù)。本試驗(yàn)主要由國(guó)立成功大學(xué)土木系方一匡教授、陳培麟教授及國(guó)立臺(tái)灣科技大學(xué)營(yíng)建系陳生金教授所組成之跨校研究單位與本司二高屏東監(jiān)造工程處共同負(fù)責(zé)籌畫(huà)執(zhí)行。整體現(xiàn)場(chǎng)載重試驗(yàn)內(nèi)容主要包括斜張主橋載重試驗(yàn)規(guī)劃、結(jié)構(gòu)行為理論分析及試驗(yàn)成果探討等。高雄辦事處經(jīng)理屏東監(jiān)造工程處工程師3圖1載重車(chē)雙向?qū)ΨQ(chēng)佈設(shè)於車(chē)道之撓曲載重型式示意圖圖2載重車(chē)單向佈設(shè)於車(chē)道之扭矩載重型式示意圖2.2.22.2.2側(cè)跨預(yù)力混凝土箱型梁側(cè)跨預(yù)力混凝土箱型梁有關(guān)藉由

5、載重試驗(yàn)探討預(yù)力混凝土箱型梁之載重分佈情形方面，主要是選取撓曲載重試驗(yàn)項(xiàng)目進(jìn)行輪重分佈研析，亦即模擬載重車(chē)雙向?qū)ΨQ(chēng)佈設(shè)於車(chē)道時(shí)，車(chē)行載重對(duì)橋面板造成之彎矩效應(yīng)。換言之，即利用預(yù)埋應(yīng)變計(jì)量測(cè)載重車(chē)分別加載於主側(cè)跨車(chē)道時(shí)，對(duì)預(yù)力混凝土箱型梁頂板、腹板、橫隔梁及底板所造成之應(yīng)變。2.2.3斜張鋼纜系統(tǒng)斜張鋼纜系統(tǒng)探討斜張鋼纜因活載改變?cè)斐伤髁ψ兓瘯r(shí)，主要是規(guī)劃數(shù)組靜態(tài)載重試驗(yàn)項(xiàng)目檢核鋼纜之應(yīng)力行為。試驗(yàn)進(jìn)行時(shí)，側(cè)跨預(yù)力混凝土箱型梁端係選擇編號(hào)

6、B113、B111、B108、B107、B106、B103及最接近A1橋臺(tái)之B101鋼纜進(jìn)行自然振動(dòng)試驗(yàn)；而主跨鋼構(gòu)箱型梁方面，考量對(duì)稱(chēng)配置及探討於相同載重情形下，相對(duì)應(yīng)鋼纜之索力變化關(guān)係，亦同時(shí)選擇編號(hào)F113、F111、F108、F107、F106、F103及F101等鋼纜進(jìn)行試驗(yàn)。2.2.4橋塔橋塔橋塔載重試驗(yàn)規(guī)劃主要以測(cè)定橋塔變位及其相關(guān)控制點(diǎn)位之應(yīng)力量測(cè)為主，其變位測(cè)定包括三軸向位移及轉(zhuǎn)角變位兩項(xiàng)，此兩項(xiàng)量測(cè)資料亦可互為校核。