高屏溪斜張主橋現(xiàn)場載重試驗成果探討

1、1高屏溪斜張主橋現(xiàn)場載重試驗成果探討高屏溪斜張主橋現(xiàn)場載重試驗成果探討蔡同宏蔡同宏莊輝雄莊輝雄摘要摘要現(xiàn)場載重試驗主要目的在於了解橋梁於試驗荷載下之實際服務(wù)性，藉以判定安全承載能力及使用限制條件。另外，對於某些在學(xué)理上難以清楚評估之結(jié)構(gòu)行為，亦可透過結(jié)構(gòu)模型試驗及現(xiàn)場載重試驗成果，印證其實際動靜力行為特性。同時，現(xiàn)場載重試驗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)中較難察覺之潛在弱面。本文旨在闡述國道三號高屏溪斜張主橋

2、現(xiàn)場載重試驗之作業(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際結(jié)構(gòu)行為?，F(xiàn)場載重試驗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)計參數(shù)之可靠度外，對於日後從事類似橋梁設(shè)計人員，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，國道三號高屏溪橋主橋採單塔非對稱斜張橋結(jié)構(gòu)型式設(shè)計，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，採結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性高之A型設(shè)計。由於斜張主橋具長跨徑、重量輕、細(xì)長比大等特性，結(jié)構(gòu)系統(tǒng)柔軟度高，且單面鋼纜之支撐設(shè)計亦使得該橋具有較柔軟之扭矩振態(tài)，故動力行為之變異性亦相對較大。有鑑於此，為求瞭解並檢核工程完竣後，橋梁於實際車行活載下，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)測研究計畫中規(guī)劃一現(xiàn)場載重試驗，以

4、為參考依據(jù)。本試驗主要由國立成功大學(xué)土木系方一匡教授、陳培麟教授及國立臺灣科技大學(xué)營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)籌畫執(zhí)行。整體現(xiàn)場載重試驗內(nèi)容主要包括斜張主橋載重試驗規(guī)劃、結(jié)構(gòu)行為理論分析及試驗成果探討等。高雄辦事處經(jīng)理屏東監(jiān)造工程處工程師3圖1載重車雙向?qū)ΨQ佈設(shè)於車道之撓曲載重型式示意圖圖2載重車單向佈設(shè)於車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項目進(jìn)行輪重分佈研析，亦即模擬載重車雙向?qū)ΨQ佈設(shè)於車道時，車行載重對橋面板造成之彎矩效應(yīng)。換言之，即利用預(yù)埋應(yīng)變計量測載重車分別加載於主側(cè)跨車道時，對預(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造成索力變化時，主要是規(guī)劃數(shù)組靜態(tài)載重試驗項目檢核鋼纜之應(yīng)力行為。試驗進(jìn)行時，側(cè)跨預(yù)力混凝土箱型梁端係選擇編號

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