斜张式外置预力桥梁.doc

斜張式外置預力橋梁（Extradosed Bridge）簡介 及其在國道上之應用 彭立德* 劉達中** *中興工程顧問股份有限公司中橫快速道路霧峰埔里段計劃結構組 組長 **中興工程顧問股份有限公司結構工程部 技術經理 一、 前言 近年來新建公路工程由於土地取得不易，致公路常需沿河川堤防興建以減少土地取得之阻力；此外，高、快速公路由於設計速率較高，其路線線型要求標準亦相對提高，因此路線線型與河川橫交之角度通常偏小，加大其對河川排水功能之影響。民國85年7月底賀伯颱風侵襲台灣，帶來的超大降雨量與降雨強度，引發洪水與土石流的產生，使得多處橋梁遭受土石流之肆虐而損壞。因此，中、大跨度（跨度60~150公尺）之河川橋需求大幅增加。在此跨度範圍內之預力混凝土橋梁一般多採懸臂工法設計、施工；斜張橋則因造價昂貴且適用跨度一般在200公尺以上，因此，除特殊考量外（如景觀需求）甚少採用。近來，在斜張橋和懸臂工法箱型梁橋兩種橋梁結構之間出現了一種折衷的結構形式，日本稱為Extradosed Bridge，目前先暫譯為鈄張式外置預力橋。（另有譯為低塔斜張橋、部份斜張橋者） 近年日本正推廣此種橋型應用於鐵、公路橋梁，除預力混凝土梁外，有些亦採用複合式大梁以減輕重量。此種橋梁最令人印象深刻者當屬瑞士Canter Bridge (圖一 )，，，。，，。 斜張鋼鉸索配置範圍較窄 鈄張式外置預力橋與斜張橋相比，，，，，，，。85+4@140+85-85+4@140+85（圖九、十）。六跨連續配置除彰顯斜張式外置預力橋多跨結構特性外，較長之連續長度亦有助於減少噪音及提高行車舒適性。橋墩高度自36~45公尺不等（基礎頂至大梁底），柱頂與上部結構採整體性剛接構造以提高耐震性。墩柱採略向兩向（行車方向）傾斜之雙柱構造並於基礎頂、上構結和處及預力鋼鍵錨定處結合，細長比約1/78。突出橋面之橋塔高度為18公尺，與跨度比值約為1/7.8。徑間梁深2.7公尺，深跨比約1/52；柱頂梁深4.8公尺，深跨比約1/29。就整體造形言前述尺寸比例尚稱妥當，柱頂梁深略嫌偏大，正研擬調降中。 初步分析成果如下： 自然振動週期： 縱向(行車方向) 2.93 秒，橫向（垂直行車方向）2.10 秒 單位橋面積主要使用材料： 上部結構 420kg/cm2級混凝土 0.75 m3/m2 預力鋼鍵（ASTM A416 Grade 270） 35 kg/m2 鋼筋 （CNS 560 SD42） 150 kg/m2 下部結構 420kg/cm2級混凝土 0.65 m3/m2 鋼筋 （CNS 560 SD42） 120 kg/m2 河曲高架橋 河曲高架橋位於中橫快速公路霧峰埔里段里程26+515處（台十四晉安二號橋附近），此段烏溪曲流發達，河道呈多處W形狀，兩岸山壁陡峭，林木蒼鬱。中橫快速道路穿越其中一W形河道之底部，河曲高架橋則兩次跨越烏溪，西側為路塹構造，東側則銜接埔里隧道；全長1457公尺。斜張式外置預力橋配置於河曲高架橋西端，長850公尺，配置為75+5@140+75（圖十一）。河曲高架橋除橋墩高度較高（41~56公尺）及端跨略短外，其配置、外形均與斗山二號高架橋相同。東端則配合隧道配置，採雙向分離，跨度120公尺之懸臂工法設計(配置為70+4@120+70)。另值得一提者，埔里隧道西口位於烏溪曲流之陡峭山壁，為降低破壞自然環境，避免施工困難，河曲高架橋延伸進入隧道並將東側橋台（A2橋台）設於隧道內。 西埔里交流道連絡道南港溪橋 西埔里交流道連絡道南港溪橋位於愛蘭台地前緣，眉溪、南港溪合流口附近，跨越南港溪，銜接省道台十四公路。位處埔里盆地門戶，加以本段南港溪溪谷開闊使西埔里交流道連絡道南港溪橋成為視野焦點；為塑造一致風格本橋亦採用斜張式外置預力橋設計。橋寬22公尺，亦採雙向共構設計。橋長300公尺，主跨140公尺配置為80+140+80（圖十二）。 七、 結語 1. 斜張式外置預力橋之結構行為近於一般梁式橋梁與斜張橋有明顯不同。 2. 斜張式外置預力橋適用於中、大跨度（80~180公尺），提供此跨度範圍內橋型之另一種選擇；對排水效率要求較高之主要河川橋尤其適用。 3. 國道中橫快速道路霧峰埔里段鳥溪上游曲流發達景觀別緻，斗山二號高架橋、河曲高架橋、西埔里交流道連絡道南港溪橋等河川橋採斜張式外置預力橋設計於安全、經濟、美觀均可獲至滿意之成果。  前瞻橋梁工程新