Morandi DOI: /MoCICHE _45(5).0002 Morandi Ponte Morandi Morandi Bridge A10 Polcevera Viadotto Polcevera Liguria Genova 1967 Riccardo Mora

Size: px

Start display at page:

Download "Morandi DOI: /MoCICHE _45(5).0002 Morandi Ponte Morandi Morandi Bridge A10 Polcevera Viadotto Polcevera Liguria Genova 1967 Riccardo Mora"

矶隗
6 years ago
Views:

Morandi DOI: 10.6653/MoCICHE.201810_45(5).

[1,2] 1969 Some Types of Tied Bridges in Prestressed Concrete Riccardo Morandi 1969 Tied Member (A) Bridges

1 Morandi DOI: /MoCICHE _45(5).0002 Morandi Ponte Morandi Morandi Bridge A10 Polcevera Viadotto Polcevera Liguria Genova 1967 Riccardo Morandi [1,2] 1969 Some Types of Tied Bridges in Prestressed Concrete Riccardo Morandi 1969 Tied Member (A) Bridges with the Lower Ties (B) Bridges with the Upper Ties 1 2 [3] 1 2 Strut-and-Tie-Modeling 2 1 (A) Bridges with the Lower Ties 2 (B) Bridges with the Upper Ties Vol. 45, No. 5 October

此類型預力混凝土斜張橋 1967 年其橋梁長總約 1,102 公尺 P1 ~ P8 為邊橋單元採 V 型橋墩設計 P9 ~ P11 為三塔斜張橋採 A 型橋塔設計橋塔基礎設置四組 H 型鋼筋混凝土構架與五室的預力箱型梁剛接 Rigid Connection

2 Morandi 橋崩塌事件分析報導莫蘭迪教授設計如圖 2 的同類型橋梁在世界上最著名的是委內瑞拉 1962 年完工的拉斐爾烏達內塔的三角形橋塔單元最大跨徑約 210 公尺 P12 則為橋台用以銜接附近的交流道系統圖 4 至圖 6 將軍大橋 General Rafael Urdaneta Bridge 該大橋採用預力鋼筋混凝土建成全長 8,679 公尺共有 134 個橋墩主橋段為多塔斜張橋 5 個主跨各長 235 公尺當年是拉丁美洲跨度最長的斜張橋圖 3 本文莫蘭迪橋則是莫蘭迪教授設計的第二座此類型預力混凝土斜張橋 1967 年其橋梁長總約 1,102 公尺 P1 ~ P8 為邊橋單元採 V 型橋墩設計 P9 ~ P11 為三塔斜張橋採 A 型橋塔設計橋塔基礎設置四組 H 型鋼筋混凝土構架與五室的預力箱型梁剛接 Rigid Connection 橋塔則利用四組預力混凝土斜材 PC Ties 斜拉支撐預力箱型梁形成穩定獨立圖 3 委內瑞拉的拉斐爾烏達內塔將軍大橋 [4] 圖 4 義大利莫蘭迪橋的結構立面示意圖 [2] 圖 5 莫蘭迪橋 A 型橋塔結構設計圖 [5] 6 Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期

3 Morandi 6 A [2] A 2 P9 H A Wadi el Kuf 1972 Alberto Pumarejo 1974 Alberto Pumarejo Pumarejo Pumarejo Vol. 45, No. 5 October

4 Morandi PTI Recommendations for Stay Cable Design, Testing & Installation Redundancy Robustness 8 A P11 P10 P [11] 8 [6] 8 Vol. 45, No. 5 October 2018

5 義大利 Morandi 橋崩塌帶來的省思特輯圖 9 莫蘭迪橋施工相片 [5] 圖 10 莫蘭迪橋 P11 橋塔單元斜張鋼纜抽換與鞍座加固補強 [7] Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期 9

Morandi 橋崩塌事件分析報導圖 11 莫蘭迪橋 P11 橋塔單元斜張鋼纜錨座加固補強 [8,9] 圖 12 莫蘭迪橋 P11 橋塔單元斜張鋼纜更換程序 [8,9] 橋梁崩塌模式拆解 ( 本節作者林曜滄 ) 導致 Morandi 橋崩塌之原因探討經蒐集及參考橋梁所處環境照片技術資料本

開裂滲水鋼材腐蝕 PC 乾縮維修管理因素檢測維修未落實超過養護時間未維修維修或改善預算不足管養人力不足等 Morandi 橋崩塌拆解由於橋梁係瞬間完全崩塌由此研判應為結構 critical member 破壞所導致而斜張橋之 critical

裂所引致橋梁崩塌而主梁內部鋼筋與預力鋼鉸線斷裂與疲勞裂縫達疲勞強度等原因推估為腐蝕靠海工業區混凝土保護層開裂滲結構系統因素贅餘度極少的斜張橋預力斜材錨 10 圖 13 莫蘭迪橋 P10 橋塔單元塔頂鞍座加固補強 [10] 水交通量飽和超載疲勞等因素碇集中於一處主梁不連續

6 Morandi 橋崩塌事件分析報導圖 11 莫蘭迪橋 P11 橋塔單元斜張鋼纜錨座加固補強 [8,9] 圖 12 莫蘭迪橋 P11 橋塔單元斜張鋼纜更換程序 [8,9] 橋梁崩塌模式拆解 ( 本節作者林曜滄 ) 導致 Morandi 橋崩塌之原因探討經蒐集及參考橋梁所處環境照片技術資料本橋補強資料當時橋梁設計施工技術水準材料之發展及媒體報導等綜合整理如下外在環境因素臨近海邊位處工業區極嚴重腐蝕環境交通輛成長 4 倍活載重增加金屬護欄改成 RC 護欄橋面附加載重增加當時風雨交加風雨動態載重及例行性維修之施工荷重等材料老劣化因素 PC 開裂滲水鋼材腐蝕 PC 乾縮維修管理因素檢測維修未落實超過養護時間未維修維修或改善預算不足管養人力不足等 Morandi 橋崩塌拆解由於橋梁係瞬間完全崩塌由此研判應為結構 critical member 破壞所導致而斜張橋之 critical member 主要是鋼纜 stay cable 拉力構件橋塔壓力構件或主梁撓剪構件由 2018/9/25 官方公布調查主因 [11] 是預力主梁的鋼筋與鋼腱腐蝕嚴重所造成的構件斷裂不是直接因為一根或多根預力斜材的鋼纜腐蝕斷潛變非低鬆弛鋼鉸線預力鋼腱鬆弛反覆振動裂所引致橋梁崩塌而主梁內部鋼筋與預力鋼鉸線斷裂與疲勞裂縫達疲勞強度等原因推估為腐蝕靠海工業區混凝土保護層開裂滲結構系統因素贅餘度極少的斜張橋預力斜材錨 10 圖 13 莫蘭迪橋 P10 橋塔單元塔頂鞍座加固補強 [10] 水交通量飽和超載疲勞等因素碇集中於一處主梁不連續具外懸鉸接構造具莫蘭迪橋崩塌是一種連鎖式的崩塌可由掉落的懸吊段構造部分構件維修困難完工後結構性問橋面推估崩塌情形由空拍照片將原橋區分為懸吊題持續進行維修段懸臂段 A ~ D 4 區及柱頭段其中懸臂段 Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期

義大利 Morandi 橋崩塌帶來的省思特輯 B C 區再細分為 B1&B2 C1&C2 如圖 14 所扭轉掉落

東半部 C 區懸臂段主梁整個橋面掉下來幾乎是沿片整理分析如下 (1) A 區及 D 區主梁懸吊段脫離外懸鉸接伸縮縫處支承座

橋面被預力斜材拉向塔側然 (2) B 區懸臂段主梁 B1 扭轉後掉落並插入地面如圖 16 所示這可推估是其中一個預力斜材先損壞

橋梁倒塌前分區示意圖 [12] 圖 15 橋梁倒塌後分區示意圖 [13] 圖 16 橋梁倒塌 B 區照片 [14] Ｃ區主梁掉落

7 義大利 Morandi 橋崩塌帶來的省思特輯 B C 區再細分為 B1&B2 C1&C2 如圖 14 所扭轉掉落它是唯一不在橋軸線上重量轉移至另示崩塌後之段落區分如圖 15 所示蒐集相關現場照一預力斜材驅動了橋塔的扭轉 (3) 東半部 C 區懸臂段主梁整個橋面掉下來幾乎是沿片整理分析如下 (1) A 區及 D 區主梁懸吊段脫離外懸鉸接伸縮縫處支承座直接掉落地面如圖 15 圖 18 所示橋軸線另外是懸臂段折成二段在鐵路上方有兩層橋面疊加下層 C2 橋面被預力斜材拉向塔側然 (2) B 區懸臂段主梁 B1 扭轉後掉落並插入地面如圖 16 所示這可推估是其中一個預力斜材先損壞主梁後掉落在軌道上上層 C1 以橋柱支撐翻轉 180 後橋面翻落倒置壓在上面如圖 17 所示圖 14 橋梁倒塌前分區示意圖 [12] 圖 15 橋梁倒塌後分區示意圖 [13] 圖 16 橋梁倒塌 B 區照片 [14] Ｃ區主梁掉落地面疊成二層 C1&C2 上層梁翻轉 180 度圖 17 橋梁倒塌Ｃ區照片 [15] Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期 11

General Rafael Urdaneta Bridge 1962 年竣工構內力轉換過程冀能提供橋梁結構分析時之參考亦 (2) 位於利比亞北大的瓦迪橋 Wadi el Kuf Bridge

8 Morandi 橋崩塌事件分析報導圖 18 橋梁倒塌 D 區照片 [16] 崩塌事件之結構分析與探討基本資料 ( 本節作者宋裕祺洪曉慧蘇進國吳明遠 ) 曾被視為義大利建築工藝代表作之一的莫蘭迪莫蘭迪大橋如圖 19 所示為研析其結構破壞原大橋在相同時期相似的結構系統共計有 (1) 位於因及其崩塌順序本節透過橋梁設計施工及相關補強委內瑞拉境內跨越 Maracaibo 湖的烏達內塔將軍大資料之蒐集結合現今橋梁分析數值模擬方法拆解結橋 General Rafael Urdaneta Bridge 1962 年竣工構內力轉換過程冀能提供橋梁結構分析時之參考亦 (2) 位於利比亞北大的瓦迪橋 Wadi el Kuf Bridge 祈對橋梁管養及相關主管機關決策過程能有所助益 1971 年竣工 (3) 位於阿根廷雷西斯滕西亞跨越巴拉圖 19 莫蘭迪大橋現地照片照片來源莫蘭迪橋 12 Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期

9 Morandi Paraná River - Chaco- Corrientes Bridge 1973 (4) Magdalena River Pumarejo Bridge [17] @ = Pylon 9 ~ Pylon C. Gentile [18] Pylon 11 Pylon 9 [17] A V Vol. 45, No. 5 October

Morandi (1) A (2) V (3) 22 (4) 1. A 45.37 44.83 90.2 2. V 40 9 7 = 63 3. 98 cm 61 cm 23 Sect. A-A 98 cm 122 cm 23 Sect.

10 Morandi (1) A (2) V (3) 22 (4) 1. A V = cm 61 cm 23 Sect. A-A 98 cm 122 cm 23 Sect. B-B 98 cm 61 cm 4 12T 8 16T A-cable 14 4T B-cable 24 A-cable B-cable 10 N/ mm temporary tie beams 25 X Vol. 45, No. 5 October 2018

義大利 Morandi 橋崩塌帶來的省思特輯圖 24 預力斜材施工過程示意圖圖片來源 http://www.retrofutur.

v=gufas1_e9sw&t=23s 共 4 組 21T-7 mm φ 2 組 21T-7 mm φ 共 6 組 21T-7 mm φ 共 6 組 21T-7 mm φ 圖 26

另參考橋面支撐系統及現況受力情況配合基本假設條件說明 (1) 數值模型以單一橋塔所組成之懸臂振動單元進行分析 (2) 假設材料強度及分析條件參考文獻 [18] 所述

11 義大利 Morandi 橋崩塌帶來的省思特輯圖 24 預力斜材施工過程示意圖圖片來源圖 25 主梁懸臂施工示意圖圖片來源共 4 組 21T-7 mm φ 2 組 21T-7 mm φ 共 6 組 21T-7 mm φ 共 6 組 21T-7 mm φ 圖 26 原配置內置預力系統示意圖 [17] 結構分析數值模型概述針對前節所述原始設計條件及目前蒐集既得資訊本節假設基本分析條件並據以建立結構數值分析模型另參考橋面支撐系統及現況受力情況配合基本假設條件說明 (1) 數值模型以單一橋塔所組成之懸臂振動單元進行分析 (2) 假設材料強度及分析條件參考文獻 [18] 所述 Pylon 11 之預力斜材修補置換索 (a) 橋塔與主梁混凝土強度 350 kgf/cm2 力完成整體結構分析資訊相關說明如下 (b) 橋墩與基礎混凝土強度 280 kgf/cm2 Vol. 45, No. 5 October 2018 土木水利第四十五卷第五期 15

12 Morandi (c) 7 mm 16,500 kgf/cm 2 (d) [email protected] m Pylon 9 27 A V 36 5 AC Superimposed loading 28 C. Gentile [18] Pylon 11 17,040 kn 23 Sect. B-B 4 12T + 8 (1) (2) A (3) V 27 Pylon 9 16T T 2 = 464T 7 mm φ A s = cm 2 σ = P/ A s 9,728.5 kgf/cm Pylon 11 Google map 16 Vol. 45, No. 5 October 2018

Morandi 30 30 17,040 kn 1,673 tf 418 tf 31

13 Morandi ,040 kn 1,673 tf 418 tf 31 tf 10 N/mm 2 Pylon 9 Pylon 11 Step 3 A 3,980 tf 31 Step 1 A Step 4 1,571 tf Step 2 1,567 tf A 4,978 tf Vol. 45, No. 5 October

75 80,375 tf-m 52,231 tf-m 135,885 tf-m 2.6 33 Step 1 111.

14 Morandi 32 Step 1 13,528 tf-m 20,411 tf-m Step 2 11,059 tf-m 31,092 tf-m tf-m Step 3 4 ~ ,375 tf-m 52,231 tf-m 135,885 tf-m Step tf Step 2 A 302 tf 254 tf V 236 tf Step 3 V 888 tf 33 tf V 1,317 tf 368 tf V 18 Vol. 45, No. 5 October 2018

15 Morandi 34 Step 1 Step 2 34 Step 3 I Step 4 Case 1 I A 35 A 36 A 31 Step 5 1,571 tf 2,792 tf A 32 13,528 tf-m 20,411 tf-m 16,518 tf-m 26,102 tf-m Step 6 Case 2 A 37 V I 38 A 31 1,571 tf 5,583 tf 8,829 tf Vol. 45, No. 5 October

16 Morandi 35 I ,411 tf-m 38,304 tf-m A 1,600 tf 7,500 tf 20 Vol. 45, No. 5 October 2018

17 Morandi 50 Pylon 10 Pylon 11 Pylon 10 A Pylon 11 Pylon Riccardo Morandi, Some Types of Tied Bridges in Pre-stressed Concrete, ACI Special Publication, Volume 23, pp (1969) Riccardo Morandi, Polcevera Viaduct in Genova-Italy, Construction Reports Vol. 21, No. 200, May SIXXI edited by Tullia iori and Sergio PoreTTi, STRUCTURAL IN ITALY HISTORY OF ENGINEERING 4, C. Gentile and F. Martinez Y Cabrera, Dynamic Investigation of a Repaired Cable-Stayed Bridge, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 26, pp (1997) 8. F. Martinez Y Cabrera, G. Camomilla, M. Donferri Mitelli and F. Pisani, Rehabilitation of the Stays of the Polcevera Viaduct, 1994 International Symposium of Cable-Stayed Bridges, Shanghai, China, pp (1994) 9. Gabriele Camomilla, Francesco Pisani, F. Martinez y Cabrera and Agostino Marioni, Repair of the stay cables of the Polcevera Viaduct in Genova, Italy, IABSE Reports No. 73, Vol. 1, pp , Extending the Lifespan of Structures, IABSE Symposium, San Francisco, August blobindex=image_med1 11. The Report on the Collapse of the Genoa Bridge (14 September 2018), The Inspection Commission, Ministry of Infrastructures and Transport, Italy Google Map August/16/7/2b6271f4-cff b6e9c2e2271fc772-original =rimg:crtwaixnzqabijifm4ikpwkzctwfz11ykxmnmj2fnddykv RD6 FCK9G9EW54sDt8rzE8kvUEsF_199eIs2Kz_1Ls3oQ4CoSCZbi IqlaRkKEfii6GHdAaLxKhIJ3B_1PXViTEycR2aWXTacN0l4qEgkyP YU10PKS9BG-6yg2LbwALioSCUPoUIr0b0RbERF8CGbjFuVeKhI- JniwO3yvMTyQR GLT4dyMohC0qEgm9QSwX_1314ixE2RDeTy4kj CoSCTYrP8uzehDgER1ylyu6Oj2V&tbo=u&sa=X&ved=2ahUKE wi N2q2q9JHeAhWbdd4KHQ1YC3kQ9C96BAgBEBs&biw=1920&bi h=933&dpr=1#imgrc=zun_u_xzvle4km:&spf= (ep A photo) Riccardo Morandi, viaducto sobre el Poleevera en Genova-Itatia, Informes de la Construcción Vol. 21, nº 200 Mayo de C. Gentile and F. Martinez Y Cabrera, Dynamic Investigation of A Repaired Cable-stayed Bridge, Earthquake Engineering and Structural Dynamics, Vol. 26, pp , blocktitle=news-feed&contentid= Camomilla, Martinez y Cabrera, Pisani and Marioni, Repair of the Stay Cables of the Polcevera Viaduct in Genova, Italy, IABSE Symposium Pier Giorgio Malerba, Inspecting and repairing old bridges: experiences and lessons, Structure and Infrastructure Engineering, Vol. 10, No. 4, pp Walter Podolny, Concrete Cable-stayed Bridges, Federal Highway Administration. 25. Riccardo Morandi, Some types of Tied Bridges in Prestressed Concrete, First International Symposium, ACI Publication SP Riccardo Morandi, The long-term behavior of viaducts subjected to heavy traffic and situated in an aggressive environment the viaduct on the Polcevera in Genoa, IABSE reports, 032 (1979). Vol. 45, No. 5 October

6-1-1極限的概念

6-1-1極限的概念選修數學 (I-4 多項式函數的極限與導數 - 導數與切線斜率定義. f ( 在的導數 : f ( h 對實函數 f ( 若極限存在 h h 則稱 f ( 在點可微分而此極限值稱為 f ( 在的導數以 f ( 表示 f ( f ( 函數 f ( 在的導數也可以表成 f ( 註 : 為了