橋 梁 常 見 之 維 修 及 補 強 工 法 介 紹 主 講 人 : 溫 俊 明 博 士 聯 絡 方 式 :0937: 0937-536723 cmwen@ceci.org.tw 2011/3/28 1
維 修 補 強 之 需 求 簡 報 大 綱 維 修 補 強 之 時 機 橋 梁 常 見 異 狀 及 其 原 因 RC 橋 常 見 維 修 方 法 及 應 用 鋼 橋 常 見 維 修 方 法 及 應 用 橋 梁 補 強 技 術 及 應 用 結 語 2
維 修 補 強 之 需 求 橋 梁 老 年 化 巳 成 普 遍 現 況 維 護 工 程 將 是 未 來 主 要 課 題 3
橋 梁 老 年 化 巳 成 普 遍 現 況 二 次 大 戰 後 1960 至 1975 年 間, 各 國 ( 尤 其 歐 洲 ) 交 通 路 網 建 設 ( 含 橋 梁 ) 蓬 勃 發 展 各 國 橋 梁 概 況 美 國 : 平 均 壽 命 超 過 45 年, 超 過 40% 的 橋 梁 有 結 構 缺 陷 或 其 功 能 不 足 法 國 : 約 50% 的 橋 梁 需 進 行 修 補 匈 牙 利 : 約 45% 的 主 要 橋 梁 及 60% 的 次 要 橋 梁 需 修 補 波 蘭 :50% 的 橋 梁 已 超 過 50 年,20% 的 橋 梁 有 結 構 缺 陷 或 其 功 能 不 足 台 灣? 4
維 護 工 程 將 是 未 來 主 要 課 題 隨 著 國 內 重 大 公 共 建 設 陸 續 完 成, 以 及 70 年 代 大 量 興 建 的 公 共 工 程 如 十 大 建 設, 十 二 項 建 設 等 建 設 進 入 中 年 期, 維 護 管 理 問 題 將 成 為 國 內 工 程 界 未 來 數 年 內 的 首 要 挑 戰 超 載 使 用 以 及 頻 仍 的 天 然 災 害, 加 速 橋 梁 結 構 材 料 的 老 劣 化, 使 得 結 構 體 普 遍 在 邁 入 原 設 計 服 務 年 限 的 中 年 期, 亦 即 約 25 至 30 年, 即 出 現 服 務 功 能 折 損 或 不 敷 現 況 需 求 的 現 象, 而 需 進 行 適 當 的 維 護 措 施 為 恢 復 設 施 的 原 有 功 能, 達 到 永 續 利 用 的 目 的, 橋 梁 維 護 或 改 善 工 程 之 發 包 數 量 將 逐 漸 增 加, 成 為 未 來 工 程 界 的 主 要 工 作 之 一 5
維 修 補 強 之 時 機 維 修 之 時 機? 補 強 之 時 機? 維 修 與 補 強 之 差 異? 6
維 修 之 時 機 因 橋 梁 之 老 化 及 劣 化 橋 體 受 損 等 現 象, 致 其 健 全 性 不 足, 為 維 持 橋 梁 之 安 全 性 ( 如 行 人 車 輛 之 行 動 安 全 ) 耐 久 性 ( 如 使 用 年 限 ) 服 務 性 ( 如 行 車 舒 適 度 方 便 性 ), 需 施 行 維 修 措 施 維 修 以 橋 梁 結 構 材 料 ( 如 混 凝 土 ) 之 修 復 或 局 部 結 構 構 件 之 置 換 為 主 要 手 段 唯 有 在 處 理 完 局 部 的 材 料 老 劣 化 問 題 ( 即 先 進 行 維 修 ), 並 確 保 材 料 不 再 繼 續 惡 化 後, 方 可 進 一 步 對 橋 梁 構 件 進 行 補 強, 如 此 才 能 確 保 原 構 件 之 結 構 功 能 與 安 全 性, 並 完 全 發 揮 補 強 之 效 果 7
補 強 之 時 機 橋 梁 狀 態 極 差 耐 久 性 不 足, 其 安 全 性 及 服 務 性 堪 虞, 需 提 昇 其 強 度 至 原 設 計 載 重 級 數, 以 確 保 其 正 常 使 用 下 具 足 夠 之 安 全 性 橋 梁 狀 態 良 好, 但 現 階 段 或 預 期 未 來 其 所 受 載 重 會 超 過 原 設 計 級 數, 為 因 應 未 來 之 載 重 需 求 之 補 強 橋 梁 現 況 要 求 之 活 載 級 數 高 於 原 設 計, 使 得 橋 梁 呈 現 功 能 不 足 或 狀 態 不 佳 之 狀 況, 需 補 強 以 確 保 後 續 之 使 用 安 全 透 過 增 加 構 件 之 斷 面 或 材 料, 或 增 加 額 外 構 件 ( 如 外 置 預 力 ), 達 到 提 升 橋 梁 承 載 能 力 (Loadcarrying Capacity) 或 性 能 (Performance) 之 目 的 8
維 修 維 修 與 補 強 之 差 異 以 維 持 結 構 安 全 性 耐 久 性 及 服 務 性 為 目 的 橋 梁 結 構 之 強 度 或 性 能 少 有 提 升, 且 多 不 涉 及 詳 細 分 析 以 修 補 材 料 為 主 體 補 強 以 提 升 結 構 強 度 及 性 能 為 目 標 著 重 補 強 設 計 方 法, 需 進 行 詳 細 結 構 分 析 補 強 後 之 效 益 不 易 評 估 9
橋 梁 常 見 異 狀 及 其 成 因 RC 橋 常 見 異 狀 RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 鋼 橋 常 見 異 狀 鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 伸 縮 縫 異 狀 及 其 成 因 10
RC 橋 常 見 異 狀 混 凝 土 缺 陷 蜂 窩 混 凝 土 風 化 流 失 裂 縫 混 施 凝 工 土 縫 剝 落 滲 水 白 華 11
RC 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 裂 縫 結 構 性 裂 縫 大 梁 撓 曲 裂 縫 大 梁 剪 力 裂 縫 支 承 裂 縫 剪 力 裂 縫 撓 曲 裂 縫 撓 曲 裂 縫 剪 力 裂 縫 非 結 構 性 裂 縫 : 乾 縮 裂 縫 溫 度 裂 縫 裂 縫 關 係 橋 梁 之 耐 久 性, 尤 其 裂 縫 伴 隨 之 滲 水 白 華 鋼 筋 鏽 蝕, 對 橋 梁 之 使 用 年 限 影 響 甚 巨 12
RC 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 鋼 材 鏽 蝕 保 護 層 不 足 灌 漿 不 實, 預 力 筋 鏽 蝕 沿 鏽 蝕 主 筋 之 裂 縫 保 護 層 不 足 混 凝 土 剝 落 鋼 筋 鏽 蝕 13
RC 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 外 力 撞 損 車 輛 超 高 撞 損 大 梁 車 輛 撞 損 護 欄 車 輛 撞 損 橋 墩 沖 刷 撞 損 基 樁 14
RC 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 橋 面 版 損 壞 裂 縫 龜 裂 補 綻 坑 洞 伸 縮 縫 積 土 排 水 口 植 生 15
RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 使 用 不 當 骨 材 混 凝 土 品 質 不 良 使 用 材 料 不 當 結 構 配 置 不 當 材 料 設 計 不 當 設 計 不 當 拌 合 不 全 保 護 層 不 足 搗 實 不 足 施 工 不 良 損 壞 原 因 環 境 因 素 乾 縮 潛 變 溫 度 效 應 地 震 沖 刷 中 性 化 氯 離 子 反 應 養 護 及 修 復 不 確 實 人 為 破 壞 交 通 超 載 火 害 磨 損 撞 擊 損 傷 16
施 工 不 良 RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 拌 合 不 完 全 模 版 接 合 不 良 之 漏 漿 過 早 拆 模 保 護 層 不 足 蜂 窩 或 析 離 施 工 縫 處 理 不 當 養 護 不 良 17
環 境 因 素 RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 乾 縮 潛 變 及 預 力 損 失 造 成 混 凝 土 內 部 張 應 力 增 加, 產 生 裂 縫 地 震 之 危 害 額 外 應 力 產 生 裂 縫 或 損 壞 過 大 位 移 造 成 落 橋 沖 刷 之 危 害 基 樁 裸 露 影 響 橋 梁 結 構 之 穩 定 性 混 凝 土 中 性 化 氯 離 子 反 應 破 壞 混 凝 土 對 鋼 筋 表 面 之 保 護 性 鈍 態 膜 18
RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 鋼 筋 鏽 蝕 之 主 因 濕 氣 及 氧 化 作 用 混 凝 土 中 性 化 鋼 筋 表 面 氯 離 子 含 量 過 高 鋼 筋 鏽 蝕 之 影 響 斷 面 積 減 少, 降 低 強 度, 影 響 結 構 耐 久 性 體 積 膨 脹 混 凝 土 受 張 力 開 裂 增 加 水 氣 侵 入 加 速 加 大 鏽 蝕 體 積 膨 脹 19
RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 鋼 筋 氧 化 鏽 蝕 鐵 (Fe): 還 原 劑 氧 氣 (O 2 ): 氧 化 劑 水 (H 2 O): 催 化 劑 Fe 2 2Fe(OH) 2(OH) 2 H - 2 Fe(OH) O, O 2 2 2 2Fe(OH) Fe O n H 3 棕 色 鐵 銹 2 3 2 O 20
RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 中 性 化 ( 碳 化 ) 保 護 層 厚 度 不 足 或 混 凝 土 滲 透 率 過 高 二 氧 化 碳 擴 散 至 混 凝 土 中 與 氫 氧 根 作 (ph 值 降 低 ), 降 低 混 凝 土 保 護 鋼 筋 的 效 果 二 氧 化 碳 水 氣 ph 降 低 ph 13 ph 10. CO 2 CaCO Ca(OH) 3 H 2 O 2 CaCO CO 2 3 H 2 O Ca(HCO 3 ) 2 21
氯 離 子 侵 蝕 RC 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 為 最 常 見 且 對 鏽 蝕 鋼 筋 最 具 攻 擊 性 之 媒 介 當 鋼 筋 表 面 氯 離 子 含 量 超 過 臨 界 值 時, 鋼 筋 表 面 之 耐 腐 蝕 鈍 化 膜 因 鐵 離 子 複 合 物 ( 氯 化 亞 鐵 ) 而 遭 破 壞 氯 離 子 水 氣 裂 縫 Fe 2 2Cl - 4H 2 O FeCl 2 4H 2 O FeCl 2 4H 2 O Fe(OH) 2 2H 2Cl - 2H 2 O 22
鋼 橋 常 見 異 狀 疲 勞 裂 縫 23
鋼 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 變 形 24
鋼 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 鏽 蝕 25
鋼 橋 常 見 異 狀 ( 續 ) 塗 裝 劣 化 26
鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 疲 勞 應 力 外 力 變 形 施 工 不 良 鋼 橋 劣 化 鋼 材 腐 蝕 塗 裝 劣 化 配 置 或 設 計 不 當 27
裂 縫 鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 產 生 裂 縫 之 主 因 : 反 覆 應 力 或 過 大 應 力 作 用 引 致 之 局 部 應 力 集 中 易 產 生 裂 縫 之 處 斷 面 急 遽 變 化 處 主 梁 梁 端 切 角 處 螺 栓 接 合 處 發 生 腐 蝕 處 28
鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 變 形 產 生 變 形 之 主 因 反 覆 應 力 作 用 局 部 應 力 集 中 或 過 大 載 重, 引 致 構 材 局 部 挫 屈 外 力 撞 擊 高 溫 易 產 生 變 形 之 處 細 長 比 過 大 之 構 材 欠 缺 加 勁 材 之 腹 板 下 方 有 車 輛 通 行 之 桿 件 ( 車 輛 超 高 之 撞 損 ) 29
鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 腐 蝕 產 生 腐 蝕 之 主 因 塗 裝 劣 化 處 受 水 分 與 腐 蝕 物 質 侵 蝕 腐 蝕 之 影 響 構 材 斷 面 減 少, 承 載 力 降 低, 產 生 裂 縫 及 變 形 易 產 生 腐 蝕 之 處 主 梁 端 部 伸 縮 縫 漏 水 處 支 承 周 邊 排 水 裝 置 周 邊 接 合 部 位 下 翼 版 上 方 30
鋼 橋 常 見 異 狀 之 成 因 ( 續 ) 塗 裝 劣 化 塗 裝 劣 化 之 主 因 施 工 不 良 表 面 處 理 不 佳 塗 膜 層 數 與 厚 度 不 足 塗 料 種 類 腐 蝕 環 境 易 產 生 塗 裝 劣 化 之 處 不 易 施 加 塗 裝 之 處 角 隅 或 接 合 處 31
伸 縮 縫 常 見 損 壞 狀 況 伸 縮 縫 異 狀 及 其 成 因 材 料 之 老 劣 化 現 象, 如 鋼 材 鏽 蝕 橡 膠 老 化, 造 成 其 原 有 功 能 降 低 或 喪 失 ; 路 面 平 整 度 不 足, 行 車 跳 動 造 成 衝 擊 力 增 加, 引 致 伸 縮 縫 附 近 舖 面 或 混 凝 土 破 損 剝 落 ; 平 日 保 養 不 足, 伸 縮 縫 間 隙 堆 積 雜 物 或 塵 土, 排 水 設 施 堵 塞 漏 水, 加 速 鋼 材 鏽 蝕 現 象 32
伸 縮 縫 異 狀 及 其 成 因 ( 續 ) 伸 縮 縫 常 見 損 壞 原 因 伸 縮 縫 之 頂 面 與 橋 面 版 舖 面 不 一 致 ; 伸 縮 縫 與 瀝 青 混 凝 土 界 面 處 黏 結 性 不 佳 ; 伸 縮 縫 前 後 端 之 高 程 差, 造 成 行 車 跳 動, 衝 擊 力 增 加 ; 混 凝 土 之 施 工 缺 陷 ; 排 水 設 施 施 工 不 良, 造 成 堵 塞 漏 水 ; 廢 氣 雨 水 化 學 物 質 之 侵 蝕 ; 材 料 之 自 然 老 劣 化 ; 橋 墩 或 橋 台 移 位, 或 伸 縮 縫 兩 端 之 上 部 結 構 橫 向 縱 向 之 錯 動 ; 雜 物 或 塵 土 堆 積 於 伸 縮 縫 間 隙 ; 33
RC 橋 常 見 維 修 方 法 及 應 用 維 修 補 強 方 法 之 考 量 RC 橋 常 見 維 修 工 項 混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 混 凝 土 裂 縫 修 補 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 34
維 修 補 強 方 法 之 考 量 橋 梁 檢 測 結 果 施 工 性 維 修 補 強 設 計 結 構 分 析 結 果 健 全 性 耐 荷 性 耐 震 性 經 濟 性 優 先 次 序, 確 認 採 用 之 維 修 與 補 強 工 法 35
維 修 補 強 方 法 之 考 量 ( 續 ) 維 修 程 序 評 估, 分 析, 提 出 策 略 36
RC 橋 常 見 維 修 工 項 No. 工 作 種 類 應 用 技 術 修 補 材 料 1 劣 質 混 凝 土 移 除 人 工 鑿 除 氣 動 擊 錘 切 割 機 水 力 噴 射 - 2 鏽 蝕 清 除 人 工 清 除 ( 鋼 刷 或 砂 輪 機 ) 噴 砂 - 3 表 面 清 潔 人 工 清 潔 ( 刷 子 ) 空 氣 或 水 噴 射 清 潔 - 4 裂 縫 修 補 依 裂 縫 寬 度 分 : 表 面 塗 佈 重 力 式 灌 注 壓 力 式 灌 注 水 泥 砂 漿 ; 環 氧 砂 漿 5 修 補 材 黏 結 濕 潤 修 補 面 並 塗 佈 水 泥 漿 ( 通 常 以 人 工 處 理 ) 塗 佈 環 氧 黏 結 材 ( 通 常 以 人 工 處 理 ) 水 泥 漿 ; 混 凝 土 ; 改 良 型 水 泥 漿 或 混 凝 土 ( 如 聚 合 物 ) 37
RC 橋 常 見 維 修 工 項 ( 續 ) No. 工 作 種 類 應 用 技 術 修 補 材 料 6 局 部 ( 小 範 圍 ) 修 補 人 工 修 補 水 泥 漿 ; 混 凝 土 ; 改 良 型 水 泥 漿 或 混 凝 土 7 置 換 或 新 增 鋼 筋 人 工 置 換 焊 接 主 筋 箍 筋 及 搭 接 器 等 8 鋼 筋 保 護 人 工 處 理 噴 覆 環 氧 披 覆 材 9 修 補 材 填 補 人 工 填 補 機 械 灌 漿 噴 凝 土 幫 浦 灌 漿 水 泥 漿 ; 混 凝 土 ; 改 良 型 水 泥 漿 或 混 凝 土 ; 纖 維 水 泥 漿 或 纖 維 混 凝 土 ; 環 氧 灰 漿 ; 樹 脂 類 聚 合 物 混 凝 土 10 表 面 披 覆 及 填 封 人 工 處 理 表 面 披 覆 材 : 改 良 型 水 泥 或 聚 合 物 填 封 材 : 聚 合 矽 酸 材 ; 環 氧 類 填 縫 劑 ; 橡 膠 及 矽 樹 脂 ; 亞 麻 籽 油 38
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 一 般 修 補 工 序 受 損 狀 況 劣 質 混 凝 土 打 除 表 面 處 理 ( 打 毛 ) 鋼 筋 除 鏽 或 置 換 材 料 選 擇 混 凝 土 填 補 技 術 良 好 黏 結 / 無 裂 縫 39
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 混 凝 土 修 補 技 術 ( 人 工 鏝 刀 修 補 ) 適 用 於 小 範 圍 且 修 補 深 度 較 小 之 情 形 5mm(Min.) 40
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 混 凝 土 修 補 技 術 ( 平 面 作 業 ) 橋 面 版 混 凝 土 修 補 震 動 搗 實 41
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 混 凝 土 修 補 技 術 ( 噴 凝 土 施 工 ) 垂 直 面 或 頂 面 之 大 範 圍 修 補 42
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 混 凝 土 修 補 技 術 ( 模 版 + 灌 漿 ) 垂 直 面 或 頂 面 之 修 補 43
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 依 [ 交 通 部 公 路 養 護 手 冊 ] 將 裂 縫 依 寬 度 分 成 以 下 三 類 : 寬 度 小 於 0.3mm 的 細 裂 縫 (Fine Crack) 寬 度 介 於 0.3~0.5mm 間 的 中 型 裂 縫 (Medium Crack) 寬 度 在 0.5mm 以 上 的 寬 裂 縫 (Wide Crack) AASHTO 未 規 範 混 凝 土 結 構 裂 縫 之 容 許 長 寬 或 深 度 為 何, 惟 工 程 師 須 了 解, 對 橋 梁 結 構 之 裂 縫 要 求 應 比 建 築 結 構 更 為 嚴 格 ACI 規 定, 如 採 極 限 強 度 設 計 法, 全 載 重 下 之 容 許 裂 縫 寬 度 為 0.33mm 英 國 規 範 BS5400 規 定, 全 載 重 下 之 容 許 裂 縫 寬 度 為 0.25mm 依 相 關 研 究 與 實 務 經 驗, 一 般 環 境 下 之 鋼 筋 混 凝 土 結 構 物, 在 裂 縫 寬 度 小 於 0.2mm 時, 鋼 筋 並 無 鏽 蝕 之 問 題 44
混 凝 土 修 補 技 術 及 工 法 概 要 ( 續 ) 裂 縫 修 補 工 法 概 要 修 補 工 法 表 面 塗 佈 工 法 灌 注 工 法 充 填 工 法 工 法 概 要 1. 可 分 樹 脂 覆 蓋 及 矽 質 材 密 封 等 兩 類 2. 阻 絕 空 氣 及 水 氣 之 侵 入 途 徑, 抑 制 鋼 筋 鏽 蝕 3. 具 美 化 混 凝 土 構 件 表 面 之 效 果 1. 從 混 凝 土 表 面 裂 縫 注 入 高 分 子 聚 合 物 材 料, 以 阻 絕 空 氣 及 水 氣 滲 入 混 凝 土, 以 防 止 混 凝 土 劣 化 及 鋼 筋 鏽 蝕 2. 注 入 材 料 除 高 分 子 聚 合 物 外, 若 裂 縫 較 大 時 亦 可 用 水 泥 漿 水 泥 砂 漿 1. 在 裂 縫 表 面 或 混 凝 土 劣 化 的 地 方, 以 環 氧 樹 脂 樹 脂 砂 漿 水 泥 砂 漿 等 材 料 填 充 2. 此 工 法 具 恢 復 原 來 斷 面 防 止 鋼 筋 鏽 蝕 防 滲 水 等 效 果 3. 工 法 之 成 效 與 材 料 之 接 著 力 有 關 適 用 情 況 0.3mm 以 下 之 裂 縫 穩 定 型 裂 縫 不 會 漏 水 之 裂 縫 網 狀 大 範 圍 之 裂 縫 0.3mm 以 上, 對 耐 久 性 造 成 影 響 之 裂 縫 混 凝 土 孔 洞 剝 落 之 修 補 45
混 凝 土 裂 縫 修 補 混 凝 土 表 面 塗 佈 工 法 針 對 小 於 0.3mm 之 穩 定 裂 縫 注 意 事 項 修 補 表 面 需 清 潔 乾 淨, 如 遇 混 凝 土 剝 離, 須 先 行 完 成 混 凝 土 表 面 修 復 一 般 以 水 泥 系 列 塗 佈 材 料 為 較 佳 選 擇. 46
混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 塗 佈 修 補 材 料 之 比 較 項 優 點 缺 點 目 防 鏽 原 理 提 供 高 鹼 性 環 境 適 用 情 況 1. 性 質 顏 色 與 混 凝 土 相 近 2. 具 防 火 效 果 3. 較 經 濟 4. 承 商 對 材 料 之 掌 握 度 較 高 5. 允 許 水 汽 以 水 蒸 氣 型 式 從 混 凝 土 逸 散 1. 反 應 及 養 護 時 間 較 長 2. 外 在 條 件 限 制 致 塗 層 厚 度 有 限 時, 其 不 透 水 性 較 差 3. 不 利 於 修 補 薄 邊 緣 之 狀 況 1. 一 般 狀 況 之 修 補 2. 一 次 需 大 量 拌 合 水 泥 系 列 樹 脂 系 列 阻 隔 水 及 空 氣 侵 入 途 徑 1. 緊 急 時 可 快 速 修 復 2. 不 透 水 性 較 佳 3. 具 較 佳 抗 張 力 4. 養 護 期 較 短 1. 無 法 一 次 作 大 量 拌 合 2. 部 分 材 料 不 適 合 狹 窄 無 通 風 處 3. 無 法 提 供 良 好 的 防 火 性 4. 形 成 的 不 透 水 層 無 法 逸 散 至 外 界, 聚 集 在 維 修 材 料 下 方 1. 外 在 條 件 限 制 塗 層 厚 度 2. 薄 邊 緣 之 修 補 3. 無 法 提 供 足 夠 養 護 期 時 47
裂 縫 灌 注 工 法 混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 實 務 上 多 針 對 >0.3mm 之 裂 縫 注 意 事 項 裂 縫 密 封 需 確 實 灌 注 時 須 由 裂 縫 最 寬 處 開 始, 若 遇 垂 直 或 傾 斜 面 施 工, 一 般 從 最 低 灌 注 點 依 序 向 上 灌 注 48
裂 縫 灌 注 工 法 工 序 混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 49
混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 充 填 工 法 針 對 裂 縫 數 量 與 範 圍 混 凝 土 表 層 剝 落 情 況 較 為 嚴 重, 不 宜 採 裂 縫 灌 注 及 表 面 塗 佈 施 工 之 情 形 注 意 事 項 需 先 行 將 舊 有 劣 質 混 凝 土 敲 除 後, 再 回 填 以 適 當 修 補 材 料, 以 恢 復 其 原 有 斷 面 修 復 面 ( 新 舊 混 凝 土 交 界 面 ) 之 清 潔 需 確 實 依 修 補 範 圍 及 位 置 損 傷 程 度 修 補 材 料 之 選 用, 在 施 工 上 而 有 所 差 異 50
劣 質 混 凝 土 敲 除 混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 敲 除 區 域 未 達 鋼 筋 位 置 51
劣 質 混 凝 土 敲 除 混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 敲 除 區 域 達 鋼 筋 位 置 52
混 凝 土 裂 縫 修 補 ( 續 ) 充 填 工 法 工 序 步 驟 一 : 確 定 敲 除 混 凝 土 範 圍 步 驟 二 : 調 整 修 復 面 至 規 則 面 步 驟 三 : 敲 除 表 面 混 凝 土 至 鋼 筋 內 側 約 2.5cm 步 驟 四 : 鋼 筋 除 繡 步 驟 五 : 於 除 鏽 後 1 小 時 內 鋼 筋 塗 上 防 腐 劑 步 驟 六 : 塗 佈 環 氧 樹 脂 底 漆 步 驟 七 : 填 補 修 補 材 料 步 驟 八 : 將 表 面 修 飾 平 及 養 護 53
橋 墩 混 凝 土 剝 落 修 補 混 凝 土 修 補 應 用 插 入 土 釘 並 灌 注 epoxy 噴 凝 土 修 復 區 可 見 剖 面 混 凝 土 探 測 表 面 貼 片 或 水 泥 漿 頂 部 可 移 除 之 鋼 或 木 既 有 鋼 筋 混 凝 土 水 泥 漿 灌 注 區 橡 膠 墊 膨 脹 釘 混 凝 土 探 測 移 除 層 潮 汐 區 橋 墩 修 補 54
混 凝 土 修 補 應 用 橋 墩 混 凝 土 剝 落 修 補 平 均 低 水 位 可 見 剖 面 橡 膠 墊 混 凝 土 探 測 移 除 層 檢 視 孔 混 凝 土 探 測 表 面 灌 注 無 收 縮 水 泥 砂 漿 可 移 除 之 鋼 或 木 抽 水 孔 膨 脹 釘 水 下 橋 墩 修 補 55
混 凝 土 修 補 應 用 ( 續 ) 橋 墩 蜂 窩 修 補 56
隔 絕 鋼 筋 鏽 蝕 之 來 源 中 性 化 氯 離 子 延 遲 鏽 蝕 因 子 的 侵 入 組 織 密 緻 的 保 護 層 足 夠 厚 度 的 保 護 層 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 57
鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 ( 續 ) 除 鏽 針 對 鏽 蝕 之 鋼 筋, 應 先 經 過 噴 砂 或 高 壓 水 刀 處 理 ( 要 求 須 達 Sa2½ 的 清 潔 度, 即 接 近 鐵 白 程 度 ) 而 為 無 鏽 狀 態, 以 確 保 塗 層 或 修 補 材 與 鋼 筋 間 具 有 良 好 的 結 合 鋼 筋 保 護 鋼 筋 再 鈍 化 (R 法 ) 限 制 含 水 量 (W 法 ) 塗 覆 防 鏽 塗 層 (C 法 ) 陰 極 保 護 法 (CP 法 ) 58
鋼 筋 再 鈍 化 (R 法 ) 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 ( 續 ) 於 整 個 混 凝 土 表 面 上 覆 蓋 一 層 水 泥 砂 漿 或 噴 凝 土 層, 或 於 與 已 中 性 化 混 凝 土 接 觸 之 鋼 筋 處, 進 行 局 部 修 補, 使 已 中 性 化 的 混 凝 土 再 鹼 化 和 鋼 筋 再 鈍 化 再 鈍 化 之 過 程 通 常 需 要 數 月 時 間 鋼 筋 表 面 不 得 塗 有 機 塗 層, 以 免 妨 礙 鹼 性 離 子 的 擴 散 59
限 制 含 水 量 (W 法 ) 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 ( 續 ) 以 限 制 混 凝 土 含 水 量 來 減 緩 鋼 筋 鏽 蝕 速 率 以 適 當 的 混 凝 土 表 面 處 理, 如 塗 覆 適 當 的 防 水 劑, 使 水 不 易 滲 入 混 凝 土 中, 而 另 一 方 面 仍 容 許 水 汽 由 混 凝 土 中 逸 散 60
塗 覆 防 鏽 塗 層 (C 法 ) 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 ( 續 ) 於 鋼 筋 表 面 施 以 有 機 塗 層 一 般 選 用 環 氧 樹 脂 或 聚 乙 烯 縮 丁 醛 作 為 塗 層 的 材 料 需 考 慮 鋼 筋 塗 層 對 鋼 筋 錨 定 與 握 裹 可 能 造 成 的 負 面 影 響 61
陰 極 保 護 法 (CP 法 ) 鋼 筋 鏽 蝕 之 處 理 ( 續 ) 對 抗 鋼 筋 鏽 蝕 的 一 種 可 靠 方 法 它 在 氯 離 子 引 起 鋼 筋 鏽 蝕 的 結 構 修 補 上, 效 果 略 優 於 傳 統 修 補 方 法 此 法 具 有 長 期 保 護 鋼 筋 之 效 果 較 不 適 用 於 中 性 化 引 起 的 鋼 筋 鏽 蝕 破 壞 的 結 構 對 於 有 可 能 遭 受 外 來 鹽 害 的 新 建 鋼 筋 混 凝 土 結 構, 於 設 計 及 建 造 時 即 採 用 本 工 法, 可 達 積 極 防 蝕 之 成 效 62
橋 面 底 版 損 壞 修 補 混 凝 土 修 補 應 用 ( 續 ) 修 補 工 法 鋼 筋 除 鏽 及 混 凝 土 填 充 63
鋼 筋 除 鏽 及 混 凝 土 填 充 混 凝 土 修 補 應 用 ( 續 ) 防 鏽 塗 佈 黏 結 塗 層 填 充 材 整 平 表 面 防 護 64
混 凝 土 修 補 應 用 ( 續 ) 混 凝 土 中 性 化 及 鋼 筋 鏽 蝕 修 復 噴 凝 土 修 復 劣 化 狀 況 修 復 後 劣 化 狀 況 65
鋼 橋 常 見 維 修 方 法 及 應 用 鋼 橋 常 見 維 修 工 法 裂 縫 控 制 鋼 鈑 變 形 修 復 塗 裝 維 修 構 材 補 強 維 修 66
鋼 橋 常 見 之 維 修 工 法 損 壞 情 形 維 修 工 法 裂 變 腐 縫 形 蝕 開 孔 止 裂 工 法 銲 接 維 修 工 法 矯 正 工 法 補 強 構 材 兼 銲 接 維 修 構 材 補 強 兼 銲 接 維 修 螺 栓 鬆 脫 塗 裝 劣 化 螺 栓 鬆 脫 維 修 與 補 強 鋼 橋 塗 裝 系 統 維 修 67
裂 縫 控 制 開 孔 止 裂 工 法 腹 板 HTB M22 直 徑 24.5mm 裂 縫 抑 制 孔 鑽 孔 及 表 面 處 理 後 裝 設 高 拉 力 螺 栓 密 合 68
鋼 鈑 變 形 修 復 矯 正 工 法 69
塗 裝 維 修 70
構 材 補 強 維 修 局 部 構 材 更 換 補 強 71
鋼 橋 修 補 案 例 損 壞 現 象 修 補 工 法 局 部 構 材 補 強 72
鋼 橋 修 補 案 例 ( 續 ) STEP1 標 示 裁 切 區 域 STEP2 裁 切 及 置 換 鋼 板 STEP3 鋼 板 固 定 ( 螺 栓 或 銲 接 ) STEP4 表 面 防 鏽 處 理 73
橋 梁 補 強 技 術 及 應 用 橋 梁 補 強 技 術 總 覽 上 部 結 構 補 強 方 法 橋 墩 補 強 方 法 基 礎 補 強 方 法 其 它 補 強 方 法 74
橋 梁 補 強 技 術 總 覽 傳 統 補 強 工 法 新 進 補 強 工 法 類 別 基 礎 下 部 橋 墩 結 構 帽 梁 上 部 結 構 橋 面 版 支 承 補 強 工 法 基 礎 換 底 增 樁 地 盤 改 良 地 錨 繫 桿 錨 定 工 法 鋼 鈑 包 覆 RC 包 覆 複 合 材 料 (FRP) 包 覆 增 設 連 接 梁 鋼 鈑 包 覆 RC 包 覆 補 強 材 料 工 法 止 震 塊 支 撐 工 法 合 成 工 法 鋼 鈑 接 著 補 強 工 法 鋼 橋 面 板 取 代 工 法 隔 震 消 能 支 承 外 置 預 力 工 法 頂 昇 技 術 抽 換 工 法 75
上 部 結 構 補 強 方 法 分 類 上 部 結 構 補 強 方 法 被 動 式 補 強 主 動 式 補 強 補 強 原 理 時 間 成 本 補 強 原 理 時 間 成 本 A1. 混 凝 土 加 大 斷 面 長 低 B1. 橫 向 內 力 重 分 配 長 中 等 A2. 鋼 鈑 貼 附 中 等 中 等 B2. 補 強 構 材 安 裝 長 高 A3. 纖 維 強 化 聚 合 材 料 (FRP) 貼 附 短 中 等 B3. 上 構 輕 量 化 長 高 A4. 合 成 織 布 包 覆 短 中 等 B4. 外 置 預 力 中 等 中 等 A5. 構 件 置 換 中 等 高 B5. 預 力 FRP 補 強 短 高 76
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 斷 面 加 大 補 強 ( 增 加 橋 面 版 厚 度 ) 加 厚 部 分 使 橋 梁 自 重 和 荷 重 彎 矩 增 加 較 多, 並 且 仍 然 是 原 結 構 下 緣 受 拉 鋼 筋 應 力 控 制 設 計, 故 此 補 強 方 法 一 般 只 適 用 於 跨 徑 較 小 的 T 形 梁 橋 或 版 梁 橋 橋 面 高 程 要 求 嚴 格 之 橋 梁, 此 法 較 不 適 用 77
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 斷 面 加 大 補 強 ( 增 加 梁 肋 ) 將 大 梁 的 下 緣 加 寬 加 深 及 加 強, 擴 大 其 受 力 面 積, 並 在 新 混 凝 土 截 面 中 增 設 受 力 主 筋, 以 整 體 提 昇 梁 之 承 載 能 力 由 於 梁 深 之 增 加, 導 致 橋 下 淨 空 間 減 少 78
斷 面 加 大 補 強 ( 增 加 梁 腹 面 積 ) 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 於 梁 腹 下 緣 兩 側 ( 而 非 梁 腹 下 緣 ) 增 設 ( 場 鑄 或 預 鑄 ) 混 凝 土 層, 以 增 加 受 力 面 積, 提 昇 斷 面 整 體 承 載 能 力 79
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 鈑 貼 附 補 強 ( 剪 力 補 強 ) 80
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 鈑 貼 附 補 強 ( 剪 力 及 彎 矩 補 強 ) 81
鋼 鈑 貼 附 補 強 應 用 帽 梁 包 覆 大 梁 鋼 板 包 覆 82
FRP 貼 附 補 強 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) FRP 材 料 種 類 : 碳 纖 維 (carbon fiber) 玻 璃 纖 維 (glass fiber) 人 造 纖 維 (aramid fiber) 碳 纖 維 高 強 度 高 彈 性 模 數 極 佳 的 高 抗 潮 濕 及 抗 化 學 侵 蝕 特 性 高 單 價 抗 腐 蝕 玻 璃 纖 維 高 強 度 低 彈 性 模 數 低 抗 潮 濕 及 抗 化 學 侵 蝕 特 性 低 單 價 對 持 續 荷 重 較 敏 感 人 造 纖 維 高 強 度 中 度 彈 性 模 數 良 好 的 抗 潮 濕 及 抗 化 學 侵 蝕 特 性 高 單 價 極 佳 的 抗 撞 擊 能 力 Tensile Stress (ksi) 700 600 500 400 300 200 100 0 碳 纖 維 人 造 纖 維 Gr 270 鋼 鍵 玻 璃 纖 維 Gr 60 鋼 筋 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Tensile Strain (in./in.) 83
CFRP 外 觀 型 式 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 84
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 鈑 貼 附 與 FRP 貼 附 之 差 異 優 點 缺 點 CFRP 貼 附 補 強 無 腐 蝕 問 題 質 輕 高 抗 拉 及 疲 勞 強 度 易 施 工 無 長 度 限 制 低 勞 力 成 本 避 免 或 降 低 施 工 架 的 成 本 應 用 上 無 須 特 殊 工 具 材 料 成 本 相 對 較 高 目 前 並 不 常 被 使 用 僅 軸 向 可 承 載 荷 重 鋼 鈑 貼 附 補 強 材 料 成 本 相 對 較 低 一 般 常 用 之 方 法 ( 具 經 驗 之 施 工 人 員 較 多 ) 足 夠 高 的 抗 拉 及 疲 勞 強 度 各 個 方 向 皆 可 承 載 荷 重 視 需 要 可 使 用 螺 栓 或 錨 栓 有 腐 蝕 問 題 重 量 較 重 現 場 施 工 可 能 有 所 困 難 ( 如 空 間 不 足 ) 有 限 的 長 度 ( 接 合 問 題 ) 高 施 工 架 搭 設 成 本 高 勞 力 成 本 應 用 上 需 使 用 抬 升 及 夾 鉗 裝 備 85
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 鈑 貼 附 與 FRP 貼 附 施 工 差 異 FRP 重 量 輕, 易 搬 運 及 施 工 鋼 鈑 貼 附 需 要 其 他 支 撐 物 輔 助 固 定 86
CFRP 貼 附 補 強 應 用 碳 纖 維 CFRP 包 覆 ( 貼 覆 ) 補 強 87
橫 向 內 應 力 重 分 配 補 強 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 主 動 式 補 強 較 少 使 用 且 僅 能 使 用 於 複 合 梁 (multi-girder) 結 構 系 統 藉 由 橫 向 內 力 重 分 配, 使 所 有 內 梁 之 內 力 更 均 勻 的 分 配 88
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 增 加 輔 助 構 件 之 補 強 主 動 式 補 強 適 用 於 複 合 梁 (multi-girder) 結 構 系 統 於 兩 梁 之 間 增 加 輔 助 縱 梁, 但 多 數 之 情 形 下, 常 在 外 梁 與 第 一 個 內 梁 間 增 加 輔 助 梁 如 此 之 配 置 乃 是 由 於 外 梁 常 有 應 力 超 載 的 現 象 且 外 梁 之 老 劣 化 狀 況 通 常 比 內 梁 為 嚴 重 89
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 上 部 結 構 輕 量 化 之 補 強 主 動 式 補 強 原 理 內 力 =DL 與 LL 效 應 之 總 和, 使 DL 所 產 生 之 內 力 降 低, 而 使 得 LL 所 產 生 之 內 力 相 對 提 高 實 務 操 作 以 整 體 重 量 較 輕 的 鋼 梁 將 混 凝 土 梁 加 以 置 換 以 輕 質 混 凝 土 取 代 傳 統 混 凝 土 將 混 凝 土 護 欄 替 換 為 鋼 製 護 欄 90
外 置 預 力 補 強 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 主 動 式 補 強 方 法 中 發 展 最 完 善 且 最 常 被 採 用 之 方 法 必 要 條 件 : 使 既 有 結 構 能 與 錨 定 部 偏 向 裝 置 部 成 整 體 化, 並 對 既 有 結 構 能 夠 順 利 地 施 加 所 需 之 補 強 預 力, 故 較 不 適 合 於 材 料 劣 化 狀 況 嚴 重 之 結 構 適 用 時 機 橋 梁 之 剪 力 及 撓 曲 強 度 不 足 橋 跨 中 間 之 變 形 量 ( 下 垂 量 ) 過 大 或 伴 隨 大 量 裂 縫 91
外 置 預 力 佈 設 方 式 上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 1,2 直 線 佈 設 之 鋼 鍵 ; 3 折 線 段 佈 設 之 鋼 鍵 ; 4,5 改 變 鋼 鍵 方 向 之 偏 向 裝 置 偏 向 裝 置 92
上 部 結 構 外 置 預 力 補 強 應 用 預 力 鋼 腱 系 統 93
上 部 結 構 外 置 預 力 補 強 應 用 ( 續 ) 預 力 FRP 系 統 貼 附 94
上 部 結 構 外 置 預 力 補 強 應 用 ( 續 ) 預 力 損 失 補 強 預 力 鋼 腱 鏽 蝕 發 現 鋼 腱 鏽 蝕 之 位 置 外 置 預 力 配 置 95
上 部 結 構 外 置 預 力 補 強 應 用 ( 續 ) 預 力 損 失 補 強 96
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 改 變 結 構 系 統 之 補 強 ( 增 設 八 字 撐 架 ) 97
上 部 結 構 補 強 方 法 ( 續 ) 改 變 結 構 系 統 之 補 強 ( 增 加 梁 的 連 續 性 ) 98
橋 墩 補 強 方 法 大 多 數 使 用 於 上 部 結 構 之 補 強 方 法 及 原 理 亦 可 套 用 於 橋 墩 結 構 之 補 強 墩 柱 結 構 補 強 時, 往 往 與 其 墩 帽 及 基 礎 共 同 考 量 橋 墩 柱 結 構 之 補 強 時 機 混 凝 土 劣 化 嚴 重 ( 如 大 量 裂 縫 或 剝 落 ), 致 影 響 其 承 載 力 混 凝 土 劣 化 嚴 重 ( 如 大 量 裂 縫 或 剝 落 ), 致 影 響 其 承 載 力 結 構 狀 況 仍 屬 良 好, 但 現 有 結 構 承 載 容 量 不 足 ( 如 耐 震 能 力 不 足 ), 對 長 期 之 安 全 性 有 疑 慮 耐 震 規 範 的 變 更 99
橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) RC 包 覆 ( 擴 柱 ) 補 強 藉 由 水 泥 系 材 料 加 大 墩 柱 之 斷 面, 進 而 提 高 墩 柱 之 承 載 容 量 ( 撓 曲 及 剪 力 強 度 ) 新 增 之 箍 筋 可 增 加 混 凝 土 圍 束 應 力, 因 此 亦 可 提 高 墩 柱 之 韌 性 橋 墩 擴 柱 10
RC 包 覆 ( 擴 柱 ) 補 強 橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 10
RC 橋 柱 局 部 補 強 橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 10
鋼 鈑 包 覆 補 強 橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 國 內 最 常 見 之 橋 墩 補 強 方 法 鋼 鈑 具 有 較 高 之 強 度, 因 此 所 增 加 之 斷 面 較 小 10
鋼 鈑 包 覆 補 強 各 種 墩 柱 斷 面 之 鋼 鈑 包 覆 方 式 橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 建 議 方 式 建 議 方 式 10
橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 鈑 包 覆 補 強 設 計 圖 例 10
橋 墩 鋼 鈑 包 覆 補 強 應 用 帽 梁 包 覆 橋 墩 鋼 板 包 覆 橋 墩 鋼 鈑 包 覆 10
橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) FRP 包 覆 補 強 相 對 於 鋼 鈑 補 強 工 法,FRP 的 優 點 為 質 輕 施 工 便 利 無 鏽 蝕 問 題 應 用 具 多 元 性 作 業 範 圍 小 不 需 大 型 起 重 設 備 等 10
橋 墩 FRP 包 覆 補 強 應 用 10
橋 墩 FRP 包 覆 補 強 應 用 ( 續 ) 橋 墩 震 後 補 強 FRP 包 覆 施 工 受 損 狀 況 修 復 後 10
橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 鋼 索 圍 束 補 強 11
外 置 預 力 補 強 預 力 FRP 圍 束 補 強 及 橋 墩 補 強 方 法 ( 續 ) 墩 帽 外 置 預 力 補 強 11
基 礎 補 強 方 法 基 礎 之 補 強 為 橋 梁 結 構 中 不 確 定 性 最 大 之 補 強 工 程 基 礎 所 處 土 壤 之 狀 況 對 基 礎 之 補 強 方 式 及 效 果 有 決 定 性 之 影 響 進 行 基 礎 補 強 之 前, 對 於 基 礎 土 壤 狀 況 之 調 查 及 掌 握 為 關 鍵 之 工 作 實 際 操 作 上 可 參 閱 相 關 設 計 資 料 ( 如 地 質 鑽 探 及 地 震 資 料 ), 或 必 要 時 進 行 補 充 地 質 調 查 11
基 礎 補 強 之 主 要 時 機 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 上 部 結 構 因 需 要 而 提 昇 其 載 重 級 數, 而 原 基 礎 之 設 計 可 能 不 足 以 負 擔 橋 梁 升 級 後 的 承 載 要 求 時 橋 梁 擴 建 ( 如 橋 面 加 寬 及 橋 墩 加 大 或 上 部 結 構 提 昇 以 增 加 淨 高 等 ) 後, 預 期 承 載 容 量 需 求 增 加 時 橋 梁 結 構 上 新 增 管 線 或 機 具 設 備, 呆 載 明 顯 增 加 時 基 礎 土 層 實 際 狀 況 比 當 初 預 期 更 糟 或 土 層 狀 況 因 人 為 ( 如 鄰 近 開 挖 ) 或 自 然 因 素 ( 如 長 期 大 量 降 雨 洪 水 等 ) 而 改 變 時 規 範 要 求 提 高, 經 檢 核 基 礎 承 載 容 量 不 足 時 11
基 礎 補 強 方 法 總 覽 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 直 接 補 強 方 法 ( 增 加 基 礎 強 度 ) 直 接 基 礎 時, 擴 大 直 接 基 礎 之 寬 度 樁 基 礎 時, 增 補 基 樁 及 ( 或 ) 擴 大 基 礎 之 寬 度 打 設 微 型 樁 混 凝 土 包 覆 補 強 ( 如 下 部 結 構 之 包 覆 補 強 ) 施 拉 預 力 補 強 間 接 補 強 方 法 ( 增 加 土 層 承 載 力 ) 地 質 改 良 以 現 場 打 擊 樁 增 加 結 構 之 支 撐 11
擴 大 基 礎 之 補 強 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 對 於 土 層 狀 況 良 好 的 基 礎 而 言, 擴 大 基 礎 為 增 加 基 礎 承 載 力 直 接 簡 單 且 有 效 的 補 強 方 法 擴 大 基 礎 之 方 式 有 擴 大 基 礎 面 積 ( 增 加 基 礎 承 載 力 ) 及 擴 大 基 礎 厚 度 ( 增 加 基 礎 抗 剪 能 力 ) 兩 種 鈑 樁 鈑 樁 加 設 基 腳 既 有 基 腳 既 有 基 腳 加 設 基 腳 11
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 基 礎 增 樁 之 補 強 增 樁 時 視 個 案 需 要 決 定 是 否 擴 大 基 腳 或 樁 帽 適 用 於 陸 地 道 路 橋 梁 或 過 水 河 川 橋 梁 增 補 基 樁 工 程 所 需 之 施 工 作 業 空 間 較 大, 於 市 區 道 路 橋 梁 之 基 礎 補 強 時, 需 考 量 基 礎 鄰 近 作 業 空 間 11
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 基 礎 增 樁 之 補 強 原 為 門 型 構 架 型 式 下 部 結 構 ( 含 橋 墩 及 基 礎 ) 可 經 由 改 變 整 體 下 部 結 構 之 結 構 型 式, 將 樁 帽 連 結 一 起, 並 配 合 增 補 基 樁 或 必 要 時 補 強 橋 柱, 即 可 大 幅 提 昇 整 體 下 部 結 構 之 承 載 容 量 改 變 結 構 型 式 11
地 質 改 良 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 藉 由 改 良 土 層 性 質, 提 昇 基 礎 承 載 容 量 常 見 的 地 盤 改 良 方 式 物 理 性 改 良 : 不 改 變 土 層 本 身 之 組 成 性 質, 利 用 適 當 的 機 械 力 外 加 荷 重 改 良 材 料 及 適 當 的 施 工 程 序 進 行 改 良 工 法, 以 提 昇 土 層 之 工 程 特 性, 如 土 壤 圍 束 補 強 工 法 化 學 性 改 良 : 以 可 改 變 土 壤 化 學 性 質 ( 如 膠 結 電 性 ) 之 拌 合 料 來 增 加 土 層 之 強 度, 如 灌 漿 工 法 11
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 地 質 改 良 ( 基 礎 土 壤 圍 束 補 強 ) 提 供 圍 束 之 版 樁 需 超 過 原 基 礎 深 度, 故 常 用 於 較 淺 之 基 礎, 以 將 基 礎 土 壤 斷 層 潛 在 弱 面 往 地 層 下 方 延 伸 此 方 法 限 於 較 小 的 橋 梁 及 堅 實 土 壤 ; 對 於 動 態 效 應 敏 感 之 土 層 則 不 適 宜 原 土 壤 斷 層 潛 在 面 補 強 後 土 壤 斷 層 潛 在 面 11
地 質 改 良 ( 灌 漿 工 法 ) 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 水 泥 漿 灌 注 灌 注 孔 改 良 體 灌 注 孔 兩 側 開 挖 水 泥 漿 灌 注 改 良 體 經 由 基 腳 灌 注 改 良 土 壤 由 基 腳 外 灌 注 改 良 土 壤 12
地 質 改 良 ( 灌 漿 工 法 ) 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 水 泥 漿 灌 注 原 基 樁 改 良 體 由 基 礎 外 灌 注 改 良 基 樁 下 層 土 壤 12
微 型 樁 補 強 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 採 用 口 徑 較 小 的 微 型 樁 ( 尺 寸 約 在 0.1~0.2m 間 ) 時, 除 可 獲 得 增 樁 的 功 效 之 外, 亦 可 具 有 類 似 如 地 質 改 良 灌 漿 之 效 果 應 用 上 有 加 寬 原 有 基 礎 或 不 加 寬 原 有 基 礎 兩 種 方 式 混 凝 土 板 原 有 基 礎 加 寬 原 有 基 礎 未 加 寬 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 基 礎 穩 定 性 補 強 混 凝 土 板 灌 注 孔 鋼 鈑 樁 固 結 土 壤 傾 倒 滑 動 改 良 體 12
基 礎 穩 定 性 補 強 基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 灌 漿 管 拋 石 河 床 混 凝 土 塊 傾 倒 滑 動 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 基 礎 穩 定 性 補 強 灌 漿 管 塊 石 混 凝 土 鈑 樁 牆 傾 倒 滑 動 既 有 樁 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 橋 台 穩 定 性 補 強 傾 倒 扶 壁 錨 碇 滑 動 原 有 樁 新 設 樁 連 續 壁 寬 約 0.8 0.8 ~1.0 ~1.0 m 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 橋 台 穩 定 性 補 強 高 水 位 錨 碇 版 版 傾 倒 常 水 位 原 有 樁 滑 動 新 設 斜 樁 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 橋 台 穩 定 性 補 強 自 由 端 鋼 棒 錨 碇 塊 傾 倒 錨 碇 端 斜 (( 耙 )) 樁 滑 動 地 錨 錨 固 以 特 殊 錨 定 塊 錨 固 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 橋 台 穩 定 性 補 強 ( 降 低 土 壓 力 ) 連 續 壁 傾 倒 排 水 層 穩 定 橋 台 背 填 土 橋 台 背 填 土 滑 動 穩 定 背 填 土 加 設 連 續 壁 12
基 礎 補 強 方 法 ( 續 ) 橋 台 穩 定 性 補 強 ( 降 低 土 壓 力 ) 傾 倒 原 橋 台 原 橋 台 橋 台 背 填 土 新 增 跨 加 設 大 口 徑 樁 基 礎 之 新 橋 台 滑 動 原 狀 況 移 除 橋 台 土 壓 力 13
南 投 炎 豐 大 橋 補 強 工 程 基 礎 補 強 工 法 應 用 13
基 礎 補 強 工 法 應 用 ( 續 ) 南 投 炎 豐 大 橋 補 強 工 程 13
基 礎 補 強 工 法 應 用 ( 續 ) 南 投 炎 豐 大 橋 補 強 工 程 13
補 強 工 法 選 擇 考 量 應 由 專 業 工 程 師 就 補 強 目 的 及 現 場 條 件, 選 定 適 合 之 工 法 耐 震 補 強 多 以 下 部 結 構 為 對 象, 其 補 強 之 目 的 大 多 以 提 昇 安 全 性 或 回 復 原 有 性 能 為 主 補 強 若 係 以 增 加 剪 力 及 彎 矩 強 度 及 提 昇 韌 性 為 主 要 目 標, 則 大 多 採 用 包 覆 工 法 若 僅 補 強 橋 柱 仍 嫌 不 足, 或 補 強 之 目 的 乃 在 提 昇 整 體 結 構 性 能 時, 則 可 與 隔 減 震 或 基 礎 補 強 等 工 法 併 用 以 橋 面 版 補 強 而 言, 橋 面 版 補 強 之 目 的 除 在 提 昇 安 全 性, 亦 須 考 量 提 昇 行 駛 舒 適 度 或 降 低 振 動 為 抑 制 因 彎 曲 疲 勞 或 反 覆 拉 壓 之 剪 力 疲 勞 而 造 成 之 裂 縫 或 撓 度, 多 採 用 貼 附 工 法 或 增 加 斷 面 工 法 來 減 少 構 材 之 內 應 力 惟 依 情 況 之 不 同, 亦 有 採 用 置 換 工 法 者 13
結 語 維 修 補 強 與 新 建 之 差 異? 維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念? 13
維 護 工 程 與 新 建 工 程 之 差 異 傳 統 新 建 工 程 以 成 品 的 採 購 與 驗 收 為 契 約 主 體 多 由 規 劃 設 計 主 導 維 護 工 程 以 設 施 的 功 能 為 採 購 的 對 象 以 功 能 評 估 結 果 作 為 驗 收 的 依 據 施 工 技 術 及 材 料 為 關 鍵 傳 統 新 建 工 程 的 契 約 將 無 法 適 用 與 滿 足 維 護 工 程 採 購 過 程 的 特 殊 要 求, 必 須 重 新 研 擬 13
維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念 結 構 分 析 現 存 容 量 vs. vs. 目 前 需 求 竣 工 圖 現 勘 驗 證 建 模 試 驗 (( 如 載 重 試 驗 )) 剪 力 撓 曲 圍 束 // 軸 力 構 材 穩 定 性 剛 性 韌 性 變 形 續 下 頁 13
維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念 ( 續 ) 續 上 頁 結 構 強 化 增 加 載 重 容 量 修 補 策 略? 結 構 穩 定 化 維 持 原 載 重 容 量 降 低 或 控 制 撓 度 次 要 載 重 僅 發 生 超 載 應 力 無 失 敗 $ $ 額 外 載 重 型 式? 主 要 載 重 可 能 失 敗 $$$ $$$ 續 下 頁 13
維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念 ( 續 ) 續 上 頁 主 動 式 可 立 即 降 低 應 力 並 與 系 統 聯 合 作 用 承 載 型 式? 被 動 式 需 有 額 外 載 重 方 始 與 系 統 聯 合 作 用 被 動 式 (FRP Composites) 主 動 式 (External P.T.) 續 下 頁 13
維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念 ( 續 ) 續 上 頁 修 補 環 境 可 施 工 性 安 裝 環 境 美 觀 性 修 補 期 間 的 結 構 行 為 成 本 強 化 或 穩 定 技 術? 續 下 頁 14
維 修 補 強 程 序 的 正 確 觀 念 ( 續 ) 續 上 頁 斷 面 加 大 & 搭 接 縮 短 跨 距 鋼 板 貼 附 後 拉 預 力 Internal Internal External External 複 合 材 料 FRP FRP 貼 布 FRP FRP 桿 FRP FRP 版 極 限 容 量 及 服 務 性 檢 核 14
Questions? better technologies for a better life 14