桥梁健诊系统建置与评估

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1、橋梁健診系統建置與評估橋梁健診系統建置與評估張嘉峰／財團法人臺灣營建研究院工程技術與管理研究所副所長邱信諺／財團法人臺灣營建研究院工程技術二組助理工程師賴澄燦／天行工程有限公司總經理鄭丁興／爾捷國際股份有限公司技術顧問摘要橋梁扮演著經濟脈絡互相連通不可或缺的角色。近年來經濟成長快速，各大產業皆蓬勃發展，由於過(a)平面圖度的使用以及頻仍的天然災害，導致橋梁結構已進入老劣化階段，不僅降低橋梁之使用壽命，亦影響其發揮正常功能性，進而導致用路人行車安全。國內橋梁(b)立面圖主管單位因后豐橋斷橋致人車掉落後，積極針對不

2、同圖1橋梁平、立面圖結構特性與其所處的環境建置自動化監測系統。為此，本文針對臺灣北部地區某橋梁因其鉸接端下陷，橋梁現況建置橋梁健診系統，透過分析橋梁長期的結構變化趨針對該橋梁歷年檢測、維修與補強資料分述如勢，確保橋梁安全性並發揮最大效益。下，大事紀如表1所示。前言表1大事紀要表日期摘要重點位於臺灣北部地區某橋梁全長671m，橋面總寬度69年夏季調整JAB及JDE伸縮縫之有效伸縮量為34.6m，其平、立面圖如圖1所示，本橋採節塊懸69年底實施預留鋼鍵補施預力臂式施工，上部結構為三室預力混凝土箱型梁，下部結72年底

3、為縱坡調整加鋪瀝青混凝土87年4月橋梁檢測及鋼箱補強構為鋼筋混凝土構造，PA、PB、PE採用預力混凝土基88年5月橋梁檢測及鋼箱補強完成樁，PN、PS採用反循環鑽掘樁，PC、PD採用掘井式89年6月進行橋梁安全監測（為期5年）94年5月完成橋梁安全監測基礎。該橋自完工開放通車後即陸續出現鉸接處伸縮縫100年2月進行橋梁耐震補強拉伸、擠壓，及鉸接處沉陷等劣化異狀，依據民國81102年2月完成橋梁耐震補強年之監測資料顯示鉸接處最大沉陷量達62.9cm，另依據民國88年之伸縮縫間隙量測成果顯示鉸接處伸縮縫於民國67年

4、7~9月間發現JAB及JDE鉸接處之最大拉開量為18.7cm。因此，透過橋梁健診系統分析伸縮縫有受擠壓而損壞的情形，至民國68年夏季該伸橋梁長期的結構變化趨勢，確保橋梁安全性並發揮最大縮縫受擠壓損壞程度有擴大之勢，且懸臂梁沉陷亦有顯效益，實為目前重要的課題，本文以下將就該橋現況、著增加，經多次觀察判斷為完工後因預力混凝土之乾監測系統架構、儀器配置、輔助檢測技術與現有成果做縮、潛變及鋼鍵之鬆弛等導致鉸接處過度沉陷。然民國一說明。69年2月之檢測成果顯示其最大沉陷量已大於原有預拱34Vol.43,No.1Febru

5、ary2016土木水利第四十三卷第一期結構監測專輯量，且較設計標高約低13cm；民國81年之監測資料顯鉸接處之垂直、水平變位已趨於穩定，而結構體應變示，JAB之總沉陷量達62.9cm（原預拱量為20.1cm）；監測值雖有略微增加趨勢，但其值不大，無結構安全民國88年之伸縮縫間隙量測成果顯示，JAB及JDE二性問題，仍應持續長期監測以確保使用之安全性。另處伸縮縫皆呈頂部閉合，底部拉開現象，而JBC及JCD依據民國101年5月∼103年6月之橋面高程測量資二處伸縮縫則呈拉開現象，其底部拉開量甚大，最大料顯示，於鉸接

6、處附近下垂量變化最為明顯，且日間已達18.7cm（原設計斷面中央處拉開量為4cm，原有與夜間相較，夜間下垂量較日間大。繫拉鋼鍵預留鬆弛量為6.5cm）；惟由民國94年資料顯示，各鉸接處伸縮縫之沉陷量趨於穩定；因此監測本標監測作業內容的橋梁鉸接端之沉陷確有必要。橋梁健診系統架構針對於此，橋管單位於民國69年至72年陸續針對鉸接處伸縮縫劣化狀況，曾進行：(1)調整JAB及JDE本文所介紹之橋梁健診系統具備完整監測項目、伸縮縫之有效伸縮量，(2)預留鋼鍵補施預力以改善下垂系統可靠耐用、傳輸效率佳與即時展示等功能，以真

7、情形（惟效果不彰，實際僅抬高1.4~1.9cm），(3)加鋪正有效地監測橋梁之安全性。其主要架構分為現地瀝青混凝土改善路面縱坡。另民國100年3月針對耐震端、網際網路及使用端，如圖2所示，為各自可運作補強，曾進行：(1)端隔板補強，(2)增設預力鋼腱，(3)的兩套監測系統以無線網路將所得資訊傳回遠端監控橋墩鋼板包覆補強，(4)中空柱灌注混凝土，(5)基礎補中心電腦主機（設於臺灣營建研究院），一旦有異常再強，(6)新設就地澆注混凝土基樁。通過警戒通報程序讓主管單位有效掌握。另針對鉸接處沉陷量、水平位移及橋墩應力變

8、化，自民國89年起進行為期5年之長期安全監測。由監測儀器配置民國94年之監測成果報告顯示，鉸接處之垂直變位各為能有效掌握本標的橋梁之結構安全現況，就該點仍有微小持續下垂情形，但其下垂量仍在預期範圍橋之結構特性（鉸接端下陷）進行監測儀器配置，主內，鉸接處之相對水平變位位移量均不及1cm，亦即要集中於JAB∼JBC與JCD∼JDE共兩個部分，作為主要監測區域，如圖3所示，相關安裝成果如圖4