現有橋梁重車通行承載力評估與補強設計｜國立中央大學博碩士論文系統

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研究生：	林育賢 Yu-Xian Lin
論文名稱：	現有橋梁重車通行承載力評估與補強設計 Load Carrying Capacity Evaluation and Strengthening of Existing Bridge Passed by Heavy-Duty Vehicles
指導教授：	王仲宇 C.Y. Wang
口試委員:
學位類別：	碩士 Master
系所名稱：	工學院 - 土木工程學系 Department of Civil Engineering
畢業學年度：	90
語文別：	中文
論文頁數：	144
中文關鍵詞：	加固補強、承載力評估、橋梁
外文關鍵詞：	Strengthening, Load Carrying Capacity Evaluation, Bridge
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超重貨物運輸之載重通常會大於橋梁結構之設計承載力，因此為了防止橋梁損壞以及維護公共安全必須在超重貨物運送之前擬定出一套和運輸路線、交通管制與橋梁結構安全相關之措施。本文旨在探討超重車輛通過橋梁時所面臨之橋梁結構安全問題並提供相關解決之道。
本研究論文之橋梁案例主要針對國內桃園國光電廠、嘉義嘉惠電廠以及台南豐德電廠之發電機轉子重件運輸，受陸海運輸公司委託進行橋梁承載力分析與加固補強設計。選擇之加固補強方式採用全橋跨越方法與支撐縮短垮距法兩種；所使用之承載力評估方法採用工作應力法與極限強度法兩種，文中依照每個電廠，行經橋梁順序一一進行承載力評估及加固補強設計。
文末提出現有橋梁重車通行承載能力評估表，針對國內常見之公路橋梁結構型式建議一完整承載力評估流程，希望能提供工程界參考使用。

The Load of heavy-cargo transportation is usually larger then the design loading capacity of bridges structures. Therefore, for the purpose of avoiding bridge damage and maintaining public security, a measure concerning about transportation routes, traffic control, and bridge safety must be drawn up before transporting heavy-duty Vehicles.
The substance of this thesis is to explore the issue of bridge structure safety while overloaded vehicles are delivered through bridges and then propose solutions to correlative problems. All vehicle-delivering cases in this thesis including Taoyuan Kuo-Kuang Power Plant, Jiayi Chia-Hui Power Plant, and Tainan Feng-Der Power Plant are commissioned by the Sea & land Integrated Corporation to conduct bridge loading capacity analysis and strengthening design.
Two ways of strengthening are Full-Bridge-Span Crossing Method and Support-Shortened-Span Crossing Method. As for loading capacity evaluation, both Working Stress Design Method and Ultimate Strength Design Method are adopted. The bridge loading capacity evaluation and strengthening methods of each bridge are processed in accordance with sequences of vehicles conveyed to power plants.
At the end of this thesis, a bridge loading evaluation table and a suggestion of bridge loading capacity evaluation flow chart are proposed for reference in practical bridge construction projects.

中文摘要……….……...…………….………….….….….….….….…Ⅰ
英文摘要…………….………...……………...…….………………...Ⅱ
誌謝………………………………………………….………………..Ⅲ
目錄……….………..………….....……….…………………………..Ⅳ
表目錄…….….….….……………….….….….….….………...….…...Ⅶ
圖目錄…….……..……...…………….……….…….….…….…...……Ⅷ
照片目錄……………………………………….……………….…..…..Ⅹ
第一章  緒論                                           1
1.1  前言……………………...……………………………………1
1.2  研究動機與目的……………………………………………...2
1.3  論文內容……………………………………………………...3
第二章  承載力評估之方法及分析流程                        	4
2.1  前言…………………………………………………………...4
2.2  AASHTO承載能力評估法…………………………………...4
2.3  構件標稱強度計算…………………………………………...8
2.3.1  彎矩………………………………………………….8
2.3.2  剪力…………………………………………………11
2.3.3  軸力…………………………………………………12
2.4  Moving Load分析………………………………………….12
2.5  分析流程…………………………………………………….14
2.5.1  資料收集.…………………………………..……….15
2.5.2  構件設計強度、標稱強度與需求力……...………...16
2.5.3  橋梁承載力評估.…………………………………17
第三章  加固補強方法與分析                               19
3.1  加固補強方式……………………………………………….19
3.1.1  在橋面上搭設臨時鋼材過樑的謝載措施…………19
3.1.2  對橋梁結構進行臨時或永久性的加固補強措施…21
3.1.3  改建舊橋或另建便橋，保證超重車輛通過………22
3.2  臨時支撐與支撐基礎設計……………………………….22
第四章  分析實例                                     24
4.1  前言………………………………………………………….24
4.2  國光電廠重件運輸………………………………………….25
4.2.1  海湖橋補強設計……………………………………26
4.2.2  公溝橋補強設計……………………………………26
4.2.3  隆德橋補強設計……………………………………27
4.2.4  頂社新橋補強設計…………………………………28
4.2.5  公田溪橋補強設計…………………………………28
4.2.6  崎腳橋補強設計……………………………………29
4.3  嘉惠電廠重件運輸………………………………………….29
4.3.1  步新橋結構計算與補強……………………………31
4.3.2  步雲橋結構計算與補強……………………………32
4.3.3  新厝橋結構計算與補強……………………………33
4.3.4  團結橋結構計算與補強……………………………34
4.3.5  臥龍橋結構計算與補強……………………………37
4.3.6  潭墘橋結構計算與補強……………………………39
4.3.7  太保橋結構計算與補強……………………………40
4.3.8  太新橋結構計算與補強……………………………41
4.3.9  瓦厝橋結構計算與補強……………………………43
4.3.10 月眉潭橋結構計算與補強…..………….…………44
4.3.11 民享橋結構計算與補強……………………………47
4.3.12 民治橋結構計算與補強……………………………48
4.3.13 民有橋結構計算與補強……………………………49
4.3.14 月潭橋結構計算與補強……………………………50
4.3.15 仁愛橋結構計算與補強……………………………51
4.3.16 無名橋結構計算與補強……………………………52
4.3.17 平和二號橋結構計算與補強………………………53
4.3.18 平和一號橋結構計算與補強………………………54
4.3.19 北斗橋結構計算與補強……………………………54
4.4  豐德電廠重件運輸………………………………………….55
4.4.1  金湯橋結構計算與補強……………………………56
4.4.2  開運橋結構計算與補強……………………………57
4.4.3  奉口橋結構計算與補強……………………………59
4.4.4  水圳橋結構計算與補強……………………………60
4.4.5  穗芳橋結構計算與補強……………………………62
4.4.6  深坑一號橋結構計算與補強………………………63
4.4.7  深坑二號橋結構計算與補強………………………65
4.4.8  春雨橋結構計算與補強……………………………67
4.4.9  千鳥橋結構計算與補強……………………………69
第五章  結論與建議                                       72
5.1  結論………………………………………………………….72
5.2  建議………………………………………………………….73
參考文獻                                                 74
附表                                                     76
附圖                                                     85
附照片                                                  129
表目錄
表2.1  強度折減因子………………………………………………….76
表2.1  活載重加成因子……………………………………………….76
表4.1  國光電廠重車行徑路線沿線橋梁列表……………………….77
表4.2  國光電廠路線沿線橋梁補強方式…………………………….77
表4.3(a)  海湖橋結構分析結果……………..………….…………….78
表4.3(b)  公溝橋結構分析結果……………..………….…………….78
表4.3(c)  隆德橋結構分析結果……………..………….…………….78
表4.3(d)  頂社新橋結構分析結果.……………..…………………….79
表4.3(e)  公田溪橋結構分析結果……………..………….………….79
表4.3(f)  崎腳橋結構分析結果……………..………….…………….79
表4.4  嘉惠電廠重車行徑路線沿線橋梁列表……………………….80
表4.5  嘉惠電廠路線沿線橋梁補強方式…………………………….81
表4.6  豐德電廠重車行徑路線沿線橋梁列表……………………….82
表5.1  現有橋梁重車通行承載能力評估表………………………….83
圖目錄
圖2.1  AASHTO評估流程……...…………………………………….85
圖2.2  斷面應力應變圖……………………………………………….86
圖2.3  斷面應力應變圖……………………………………………….86
圖2.4  斷面應力應變圖……………………………………………….87
圖2.5  承載力評估流程……………………………………………….88
圖3.1  全橋跨越法(部分承擔)….…………………………………….89
圖3.2  全橋跨越法(全部承擔)….…………………………………….89
圖3.3  部分跨越法…………………………………………………….90
圖3.4  減短垮距法…………………………………………………….90
圖4.1  國光電廠運輸車輛與重件型式……………………………….91
圖4.2  海湖橋承載力分析與補強設計……………………………….93
圖4.3  公溝橋承載力分析與補強設計……………………………….94
圖4.4  隆德橋承載力分析與補強設計……………………………….95
圖4.5  頂社新橋承載力分析與補強設計…………………………….96
圖4.6  公田溪橋承載力分析與補強設計…………………………….97
圖4.7  崎腳橋承載力分析與補強設計……………………………….98
圖4.8  嘉惠電廠運輸車輛與重件型式.………………………………99
圖4.9  步新橋承載力分析…………………………………………...101
圖4.10 步雲橋應力分布圖…………………………………………..102
圖4.11 新厝橋應力分布圖…………………………………………..103
圖4.12 團結橋承載力分析…………………………………………..104
圖4.13 臥龍橋承載力分析…………………………………………...105
圖4.14 潭墘橋承載力分析與補強設計……………………………..106
圖4.15 太保橋承載力分析…………………………………………...107
圖4.16 太新橋承載力分析…………………………………………...108
圖4.17 瓦厝橋承載力分析…………………………………………...109
圖4.18 月眉潭橋承載力分析………………………………………...110
圖4.19 民享橋應力分布圖…………………………………………...111
圖4.20 民治橋應力分布圖…………………………………………...112
圖4.21 民有橋應力分布圖…………………………………………...113
圖4.22 月潭橋承載力分析…………………………………………...114
圖4.23 仁愛橋應力分布圖…………………………………………...115
圖4.24 無名橋補強設計圖…………………………………………...116
圖4.25 平和二號橋補強設計圖……………………………………...116
圖4.26 平和一號橋補強設計圖……………………………………...117
圖4.27 北斗橋補強設計圖…………………………………………...117
圖4.28 豐德電廠運輸車輛與重件型式……………………………...118
圖4.29 金湯橋應力分布圖…………………………………………...120
圖4.30 開運橋承載力分析…………………………………………...121
圖4.31 奉口橋應力分布圖…………………………………………...122
圖4.32 水圳橋承載力分析…………………………………………...123
圖4.33 穗芳橋承載力分析…………………………………………...124
圖4.34 深坑一號橋承載力分析……………………………………...125
圖4.35 深坑二號橋承載力分析……………………………………...126
圖4.36 春雨橋承載力分析…………………………………………...127
圖4.37 千鳥橋承載力分析…………………………………………...128
照片目錄
照片4.1  海湖橋河道淤積堵塞………………...……………………129
照片4.2  海湖橋柱體鋼筋裸露腐蝕…………...……………………129
照片4.3  海湖橋上部結構……………………...……………………130
照片4.4  公溝橋河道淤積堵塞………………...……………………130
照片4.5  公溝橋河道淤積堵塞………………...……………………131
照片4.6  公溝橋橋版底部鋼筋裸露…………...……………………131
照片4.7  隆德橋………………………………...……………………132
照片4.8  隆德橋上部結構……………………...……………………132
照片4.9  頂社新橋……………………………...……………………133
照片4.10 頂社新橋柱體.…………………………..…………………133
照片4.11 公田溪橋…...….………………………...…………………134
照片4.12 崎腳橋………....………………………...…………………134
照片4.13 崎腳橋橋版底部鋼筋裸露……………...…………………135
照片4.14 布新橋………....………………………...…………………135
照片4.15 步雲橋………....………………………...…………………136
照片4.16 新厝橋………....………………………...…………………136
照片4.17 臥龍橋………....………………………...…………………137
照片4.18 潭墘橋………....………………………...…………………137
照片4.19 月眉潭橋……....………………………...…………………138
照片4.20 月潭橋………....………………………...…………………138
照片4.21 仁愛橋………....………………………...…………………139
照片4.22 無名橋………....………………………...…………………139
照片4.23 平和二號橋…....………………………...…………………140
照片4.24 平和一號橋…....………………………...…………………140
照片4.25 北斗橋………....………………………...…………………141
照片4.26 北斗橋橋梁老劣化嚴重………………...…………………141
照片4.27 金湯橋………....………………………...…………………142
照片4.28 開運橋………....………………………...…………………142
照片4.29 穗芳橋………....………………………...…………………143
照片4.30 深坑二號橋…....………………………...…………………143
照片4.31 春雨橋………....………………………...…………………144
照片4.32 千鳥橋………....………………………...…………………144

                                

1. 交通部，公路橋梁設計規範，台北，1987。
2. NATO，「STANAG 2021 ENGR（EDITION 4）」、「STANAG 2101 OP（EDITION 6）」。
3. 王仲宇，陳振華，「橋梁結構之檢測、監測與評定作業」，土木技術，台北，2001。
4. 楊文淵、徐奔，橋梁維修與加固，中國大陸人民交通出版社，1992。
5. 徐啟友，橋梁修理與技術改造，中國大陸人民交通出版社，1992。
6. Lichtenstein, A.G., Bridge Rating Through Nondestructive Load Testing, NCHRP12-28 (13) A. Dec.1992, Research Results Digest-No. 234.
7. Harding, J. E., G. A. R. Parke and M. J. Ryall, Bridge Management-3, Inspection, maintenance, assessment and repair, E& FN Spon, 1996.
8. AASHTO, Guide Specifications for Strength Evaluation of Existing Steel and Concrete Bridges, Washington, D.C., 1989.
9. Computers and Structures Inc., “SAP2000,”Integrated Finite Elements Analysis and Design of Structures, C.S.I.,California, 2000.
10. 交通部，橋梁工程標準圖，台北，1991。
11. American Institute of Steel Construction Inc., “LRFD Manual of Steel Construction,” Vol.I, U.S.A., 1995.
12. 中華民國結構工程協會，鋼結構設計手冊，台北，2001。
13. 王仲宇，核一廠汽動機轉子輸送路徑橋梁載重實驗。88年8月(健峰工程公司委託計劃成果報告)，國立中央大學土木工學系，橋梁工程研究中心，CE-CBER-R-1999-006，1999。

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