NCREE-2007-022
時間 2007-06-30
標題 台灣與美國合作後拉式預鑄節塊橋柱試驗研究
作者 張國鎮、George C. Lee、歐昱辰、王柄雄、蔡木森
摘要
在過去的二十年間,以預鑄節塊工法來縮短橋梁建造時間的方式在歐美各國已逐漸受到重視。橋梁預鑄節塊工法讓橋梁工程師除了在可以降低施工期間的意外事件、免除施工期間對交通的中斷及加快建造的速度外,亦可同時確保應有的建造品質及降低橋梁使用年限間的維護費用與建造期間對週遭環境的衝擊。但是,目前大多數的應用多在低地震威脅的地區,且如美國加州及台灣這些屬於中高地震區的地方都沒有任何採用預鑄節塊工法建造的橋柱。因此,為了解採預鑄節塊工法建造的橋梁在強震區的耐震行為,由台灣的國家地震工程研究中心(NCREE)與美國University at Buffalo的地震相關工程研究中心(MCEER)共同建立合作研究計畫。
本研究規劃兩階段試驗,分別為第一階段節塊接頭試驗及第二階段縮尺節塊橋柱試驗。第一階段試驗著重在節塊橋柱的臨界接頭測試,目的在於檢驗消能鋼筋反覆拉拔至破壞所需的埋入深度,及避免鋼筋提早破壞所需的額外脫層長度,而接頭試驗結果亦將回饋至第二階段橋柱試驗之試體設計。第二階段節塊橋柱試驗的目的包括(1)了解橋柱試體於生產、組裝、施拉預力及灌漿作業過程之工作性(2)測試整體橋柱的側向強度、韌性、破壞模式、消能能力及殘餘變位等耐震特性。
試驗結果顯示,本研究所發展的節塊橋柱均具有良好的韌性,韌性係數介於10至18之間,且可依試體的遲滯消能特性區分為C0、C5及C8三種型式。C0型式不含任何消能鋼筋,其側向強度及消能能力雖然不儘理想,但卻擁有最佳的韌性、最低的殘餘變位及最快的建造速度等優點。C5型式具有0.5%之消能鋼筋比,消能能力較C0型式大幅提高至16%之等效阻尼比,並仍保有0.4%之低殘餘變位。C8型式配置1.0%之消能鋼筋比,具有最高的遲滯消能能力(等效阻尼比為22%)及側向強度,但殘餘變位亦提高至2.9%。
關鍵字 預鑄, 節塊橋柱, 後拉式預力, 握裹, 無握裹, 消能鋼棒
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