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1、橋梁檢查實例說明詹添全中國技術學院建築工程系副教授隨著國內陸路交通載具急速成長，橋梁所承受的負荷也與日俱增， 再加上自然環境的破壞，因此橋梁的管理與維護工作更顯重要。由於橋 梁與民眾生命安全息息相關，如何確實執行橋梁的檢測及改善工作，為 主管機關帶來龐大之壓力。國內橋梁數目逐年增加，橋梁損壞事件對社 會衝擊甚大，因此落實全國橋梁安全檢測及評估普查工作，已成為維護 橋梁安全管理的重要課題。交通部於 89 年 3 月 9 日公布台灣地區受損 橋梁調查報告，引起各界廣泛的注意； 89 年 8 月 27 日高屏大橋斷橋事 件，更突顯橋梁檢測及改善工作的急迫性，事實上，台灣到底有多少座 橋梁是危橋？下一
2、個斷橋又在那裡？橋梁檢測評估補強技術之提昇是本 研討會最大任務，橋梁檢查實例說明為本文運用公路橋梁安全初步評估 表之解說，可提供專業技師協助橋梁安全檢測及評估工作。交通部曾經委託財團法人臺灣營建研究院先後對八十五年度公路 橋梁之安全檢測及評估準則之研擬計畫及八十六年度公路橋梁安全 初步檢測及評估實例作業及校正研究計畫研訂之公路橋梁安全檢測 及評估準則予以修訂，並參考台灣地區橋梁安全管理策略探討與制 定計畫制定之橋梁安全管理系統，進行相關電腦軟體之研發，建 立公路橋梁安全檢測評估子系統，以推動國內橋梁安全管理自動化。本 文選擇公路橋梁安全檢測及評估準則之初步檢測及評估及其使用之 表格，就初步耐震
3、能力評估、初步載重能力評估、初步耐洪 能力評估三者以中沙大橋為例，說明表格填寫及評估內容。貳、公路橋梁安全檢測及評估方法由於現存橋梁設計時使用之耐震、車載、河流沖刷規範不完備等因 素，致使橋梁存在著耐震等能力不足之疑慮。為瞭解國內現有橋梁之安 全性，交通部研擬完成公路橋梁安全檢測及評估準則條文草案（修 訂），以規範現有橋梁安全評估作業之原則，使今後公路橋梁安全評估 具有共同之基準。此準則適用於跨度 150 公尺以下之一般鋼筋混凝土（含預力混凝 土）公路橋梁，特殊性橋梁並不涵蓋。橋梁檢測評估有一定的流程（圖 2.1），進行橋梁安全性評估之前，需先進行檢測工作，並填寫橋梁基本 資料表及初步評估基本
4、資料表 （如表 2.1、2.2）以提供評估所需之部份資 料。2.1公路橋梁安全檢測橋梁安全檢測分初步檢測與詳細檢測兩種。初步檢測初步檢測主要以目視檢測為原則。其結果可供橋樑安全初步評估參 考之用。其檢測部位應包括上部結構、下部結構、基礎及重要附屬設 施。詳細檢測詳細檢測是於初步評估認為有必要時辦理之。檢測方式包括非破壞 性檢測與破壞性檢測，其結果可供橋梁安全詳細評估參考之用。2.2 公路橋梁安全評估橋梁安全評估分初步評估與詳細評估兩層次。初步評估可快速篩選 出橋梁之安全性程度，其次再由主管機關配合其重要性項目及地震危害 度等因素，決定是否需要進行詳細評估及其優先順序。不論初步評估或 詳細評估，
5、均包括耐震能力評估、載重能力評估及耐洪能力評估三者。初步評估根據影響橋梁耐震能力、車載能力及河流沖刷能力之一些主要項目，以填表格方式評定各項目之分數，再綜合獲得整體分數，分別判定 受評橋梁耐震能力、載重能力及耐洪能力為足夠、有問題或不足。詳細評估根據橋梁實際現有狀況，配合最新相關設計規範資料，經詳細結構 分析後計算其耐震能力及載重能力以及經河床長期演變後之耐洪水壓力 之能力。經詳細評估後顯示安全性不足之橋梁，應進行補強工作，且橋梁安 全評估中所獲之資訊，應當作補強工作之重要參考依據。2.3 公路橋梁安全之耐震能力評估2.3.1 初步耐震能力評估地震中橋梁破壞的情況大致可分為落橋破壞，強度及韌性
6、用 盡之破壞，以及不穩定破壞。因此橋梁耐震能力安全初步評估以 上列三類進行評估。各類評估之項目分別為 13項、15項及 4 項。各類 中所有項目之總分，合計均為100分，如表2.32.5所示。一、落橋評估強烈地震後橋梁之破壞，以落橋現象最為常見，其評估主要項目及 說明如下：1. 設計年度：各階段使用之設計地震力並沒有太大的差異，且規範規定 內容如有不周，也會反應到其他項目，因此配分很低。2. 地盤種類：地盤越軟弱，基礎與土壤的互制彈簧常數會較小，橋梁於 地震中的位移會較大，引起落橋可能性會增加。3 .液化潛能：地震時如產生液化，基礎會產生帄移或傾斜，致使橋墩頂 部有極大的水帄位移，易於造成落橋
7、，因此配分提高。4. 同一振動單位土層變化：如同一振動單位土層變化很大，則各橋墩輸 入之地表位移振幅與加在墩底的土壤彈簧皆會不同，造成相鄰兩橋墩 頂部的相對位移增加，而增加落橋的可能性。5. 基礎裸露深度與容許沖刷深度比值Rh :基礎裸露深度若很長，地震時橋墩之基礎會因承載力不足產生帄移或傾斜，致使橋墩頂部有很 大的水帄位移，易於造成落橋。此外，橋墩增長，勁度變小，也會使 墩頂的位移增加。因此，本項目的配分與液化潛能同為8 分。容許沖刷深度Hsa，如原設計有規定，按原設計值。如無規定，樁基 礎取樁帽加樁長的1/5,沈箱基礎取沈箱長度的1/5。Rh值沒有小於或 等於 1.0的限制，其值可超過 1
8、.0。6. 有無內連接：橋梁如有輥支或鉸支不在柱頂,而是將梁懸挑一段距離 後,再讓另一懸臂梁來搭放。此種情形的支承長度通常不會很長,易 造成落橋。7防落長度Ne：足夠的防落長度，是防止落橋最有效的辦法。公式中Ne 為受評橋梁有效支承長度,應考慮溫度膨脹,收縮效應後之最短 距離。此外,帽梁外緣混凝土保護層部份及上部主梁端部外緣混凝土 保護層部份之長度不可計算在內。 N 為依八十四年元月交通部頒訂規 範計算所得之所需防落長度。此式的意義係當Ne不足N/2時，得分為25分，但不必超過25分。若Ne比N還大，得分為零分。8. 防落裝置：如止震塊、防震拉桿等,為防止落橋之第二道防域。但如 其功能不良,則
9、防止落橋的作用也會受到影響。9. 縱坡坡度 S (%)：主梁縱坡坡度太陡時,當鉸支承破壞後,主梁會往 低的方向滑動,易於造成落橋。縱坡坡度是以斜坡的垂直邊與水帄邊 的商乘以 100 而得。大於 6%以 6%計。10. 橋址震區：防止落橋最有效的手段為增加防落長度,但規範中計算防 落長度 N 時,並未計及震區的因素。橋梁若位於地震 -甲區,產生的 地震自然比地震三區所產生者為大,因此造成的位移較大,也較易造 成落橋。用本項目的式子計算時,地震 -甲區所獲的權數為 1.0,地震 三區所獲的權數為 0。11. 具伸縮縫橋墩或橋台之歪斜角度9:9是橋墩垂直方向與主梁間的 夾角。正常情況下為零度,如夾角
10、過大,表示橋樑很不對稱,地震時 會引發橋樑的扭轉振動,故需增長梁端防落長度。12. 橋台及橋墩之基礎型式：具深基礎之橋樑,因承載力有問題而引起的 基礎位移,傾斜機會較少,因此柱頂位移不會很大,較不會產生落 橋。13. 其他會影響落橋之異常現象：若有其他異常現象,譬如橋墩已有傾 斜,評估者可根據此些現象給予適當之分數。二、強度、韌性評估 橋梁耐震能力與其結構之強度和韌性有極密切之關係,對其強度與 韌性之評估主要項目及說明如下：1. 設計年度：同落橋評估。假設尚未有民國八十四年以後設計的橋梁需要評估。2. 地盤種類：一般而言，地盤越軟弱，以往之設計地震力有低估的可 能，較易造成強度或韌性之破壞。3
11、. 液化潛能：液化發生後，橋梁因地震的內力分佈可能異於原設計者， 因此構件降伏位置也可能改變，影響強度或韌性破壞發生的過程。4. 同一振動單位土層變化：如同一振動單位土層變位大，則加在柱底的 基礎土壤互制彈簧有很大的差異，使地震時的內力分配異於原設計而 影響強度、韌性發展的過程，並降低其耐震能力。5基礎裸露深度與容許沖刷深度比值 Rh :如基礎有裸露，則地震時內力的分佈可能異於原分析者，會影響強度、韌性發展的過程，致使其耐 震能力降低。6橋墩高寬比R:當橋墩高寬比大於4.0，大致不會產生剪力破壞，因此韌性較佳。當高寬比小於 2.0，則大概會產生剪力破壞，不具韌性。若 介於兩者間，則採內插計算得
12、分。7. 橋墩箍筋細部:橋柱產生彎矩破壞時，欲使橋梁具有優良的韌性，則 極限塑鉸轉角要夠大，此時頇有足夠的束箍筋才行。這裡的符合規 定，是指圍束箍筋量達到八十四年度規範的標準。8. 振動單位中橋墩最高與最低之比值:同一振動單位中，若橋墩高低差 異大，其內力分佈以動力分析較好。以往大都採靜力分析，可能低估 短柱(勁度較大)承受的地震力，易先行破壞。9柱主筋斷點單位長度之箍筋量 Ash：柱底的箍筋通常較斷點處為多，但事實上，柱的地震剪力幾乎整根柱都一樣。因此，斷點的塑鉸可能比 柱底還早發生，致使柱的韌性無從發揮。10. 橋墩高度H (m):橋梁高度越高，柱頂水帄位移越大，P-效應益形顯著，致使柱底
13、彎矩增加，提早其降伏的時機。而降伏後由於P-A效應，也會使韌性對耐震的效用減少。11. 橋墩及基礎裂損程度:橋墩及基礎如已裂損，表示其強度已經折減， 而鋼筋也可能銹蝕，直接影響橋柱的強度及韌性。12. 靜不定度:單柱式橋墩只在柱底產生塑鉸，但多柱式構架不但靜不定 度高，且柱頂也會產生塑鉸，韌性自然較佳，13. 歪斜角度B:歪斜角度大的橋梁，具有高度的不規則性，其地震內 力的分配以往設計多採用靜力分析，因此塑鉸發生的位置及韌性發展 的過程較無法達到理想的情況。14. 橋台及橋墩之基礎型式:具深基礎的橋梁，基礎較不易發生承載力不 足的情況，橋柱的強度與韌性較易充分發揮。15. 其他會影響強度、韌性
14、之異常現象:若有其他異常現象，如柱與群樁的相關位置異常，評估者可自行研判給予適當的分數。三、穩定性評估橋梁之穩定與否視其結構系統之穩定性而決定，其穩定性主要評估 項目及說明如下：1. 液化潛能：地震時產生液化可能會致基礎產生位移及傾斜，連帶使 上、下部結構產生穩定性問題。2基礎裸露深度與容許沖刷深度比值 Rh :如基礎有裸露，則地震時可能 產生承載力不足，使基礎帄移或旋轉而造成穩定性問題。3. 橋台及橋墩之基礎型式:具深基礎之橋樑，若液化或沖刷不是很嚴 重，尚不致造成承載力不足而產生穩定性問題。4. 其他會影響穩定性之異常現象:若有其他異常現象，評估者可自行研 判給予適當之分數，若沒有任何異常
15、現象，得分可為零。2.3.2 初步耐震能力評估之評定標準初步落橋評估；強度、韌性評估及穩定性評估之評定標準為:1. 危險度評分大於 60 分，安全有疑慮，應立即進行安全詳細檢測及評 估。2. 危險度評大於 30 分至等於 60 分之間，安全略有疑慮，近期應進行詳 細安全檢測及評估。3. 危險度評分小於等於 30 分，安全無疑慮，但頇繼續進行例行性檢測維 護。此評定標準並非一成不變，可俟評估的案例增加，其與詳細評估的 關係明確化以後，可以進一步修正之。2.3.3 詳細耐震能力評估 （詳許資生博士 ”橋梁耐震能力詳細評估 ”一文）橋梁之耐震能力，係指地表加速度大到某一程度時，橋梁將產生破 壞之謂。一座橋梁，其縱向與橫向共可區分為許多振動單位，各振動單 位均頇個別加以評估。一個振動單位，地震時有許多破壞模式，均頇個 別求得其破壞對應之地震地表加速度。一般而言，取所有破壞模式中耐 震能力最低者為此振動單位的耐震能力。其評估方法是根據下列五種破壞模式分析而來:1. 強度、韌性推估之耐震能力。2. 支承之耐震能力。3. 抵抗落橋之耐震能力。4. 基礎結構之耐震能力。5. 土壤液化後推估之耐震能力。如現有橋梁其預測剩餘使用年限為 T 年，則其耐震能力足夠與否之 標準，係以 T 年內超越機率 10%的地震地表加速度為準。2.4 公路橋梁安全之載重能力評
