預力混凝土箱型橋梁長期撓度控制

Abstract

國內外皆有老舊預力混凝土橋梁於使用年限後出現超量垂直變位的問題，不僅會造成橋梁使用性上的不便，更可能會有安全性的疑慮。本研究選擇台灣一現行兩跨預力混凝土箱型橋梁作探討，此橋距離完工後開始通車已達7年，每月由高公局人員不定期測量橋梁跨徑中央之垂直變位，在監測資料的佐證下，透過建立數值模型及分析結果來預測跨徑中央長期撓度的發展。研究主要可以分為兩大階段：發展通用橋梁數值分析模型、探討不同設計參數對於撓度的影響。 第一階段藉由具有公信力的商用軟體Midas Civil 2020來建立橋梁的數值模型，採用不同潛變收縮模型進行比較，並以跨徑中央垂直變位量的分析結果與實際監測資料進行驗證，由分析結果顯示，潛變變形量是影響長期撓度發展的主要因子，然而國外常見的潛變收縮模型對於長期潛變的預測皆偏保守，B4TW模型則可反映潛變的長期發展，撓度隨時間的發展也與監測數據的走勢相當接近。 第二階段歸納幾個不同設計參數對於橋梁跨徑中央長期撓度的影響，其中包含預力鋼腱量的增加、混凝土強度的提升以及橋梁跨深比的變化。由分析結果顯示，鋼腱使用量的提升能夠控制長期撓度的發展，懸臂鋼腱為控制撓度的主要關鍵，對於潛變的發展可以有效的控制，不過也衍伸出斷面應力超量的問題，而這問題在第二部分得到解決的方法；提升混凝土強度，並未影響長期撓度發展的趨勢，但能擴大斷面容許應力的範圍，解決第一部分出現應力超量的問題；降低橋梁的跨深比有助於長期撓度的控制，對於混凝土潛變及收縮變形量皆有影響。 本研究驗證B4TW模型對於台灣預力混凝土橋梁長期撓度預測的準確性，並提出在設計階段可作為控制撓度的建議。