杜風 106 期 特別報導

臺灣斜張系統、建築制振阻尼器及懸臂工作車簡介

張家禎

臺灣威勝利股份有限公司(VSL Taiwan Limited)總經理,主任技師

 

新北大橋,斜張鋼纜工程

新北大橋為臺北都會區環河快速道路臺北縣側建設計劃第三標,連結中興橋三重端至二重疏洪道口段的工程,工程範圍接續同計劃地第二標,里程起始於3k+229.610,銜接第四標至里程4k+335.026止,全長1,105.416公尺。其中包含延伸自臺北都會區環河快速道路至臺北縣側建設計劃第二標之主線高架橋、匯入中興橋支引道、接續平面道路之上下橋機車道等。

高架橋主線為雙向四車道之快速道路,在主線P10(3k+780)至P12(4k+180)間為400公尺長的斜張橋,前後主線及引橋上部結構為鋼樑,下部結構則為樁基礎及鋼筋混凝土橋墩。

斜張橋橋塔為支撐上部結構的主體,橋塔高度135.75公尺;由二股空心箱柱從高程EL.= + 17.85公尺至EL.= + 134.75公尺構成,二股塔柱間則以二支空心橫向預力橫樑相連接組成為橋塔。斜張橋下橫樑以下箱柱則為實心構造,下部基礎以88支全套管基樁與48.8公尺 × 34.8公尺 × 6.5公尺的基礎組成。

本工程採用外徑ψ15.7 mm高張力鍍鋅的7股鋼絞線(約520公噸)拉撐 — BS 5896 Super級低鬆弛鋼絞線,極限設計張力強度為1770 MPa,鋼絞線外層採射出成形的聚乙烯(PE)保護套緊密包覆,而7股鋼絞線間隙以及聚乙烯護套和鋼絞線間縫隙則填充防鏽油脂。

斜拉索端錨採用VSL SSI 2000型6-43*12組、6-55*8組、6-61*28組和6-85*4組端錨,其中固定端錨裝設於橋面箱樑內,而張拉端錨裝設於橋塔內;所有斜拉索預力的張拉作業皆於橋塔內施作。

 

 
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斜張索外套管具備外部螺旋肋條及兼具抵抗高UV紫外線輻射功能之高密度聚乙烯(HDPE)。外部螺旋肋條可有效減小降雨時套管受風力影響所導致之振動現象。本工程採用的外套管(SDR<18) 其外徑有200mm、225mm、250mm三種,厚度則分別為11.4mm、12.8mm、14.2mm。斜拉索外套管全長超過7732公尺,並由HDPE套管熱熔對接續接而成。

社子橋,非對稱)斜張鋼纜工程

新北大橋之外,臺北市的社子大橋則為斜塔柱非對稱的鋼斜張橋,全長1,260公尺,其中橋樑長約630公尺。該橋是臺北市政府為增進社子島與北投、淡水之間的交通便利性所建造,同時也是為了配合社子島地區的開發計畫,而有了社子大橋新建工程的規劃,並藉由新橋樑特色與周邊環境整合,來帶動社子島地區的發展。

由於工址鄰近關渡平原及水鳥保護區,在橋址環境及橋樑意象的考量之下,並配合河道深河漕位置,我們設計了斜塔柱非對稱跨徑的鋼斜張橋為跨河主橋(命名為社子大橋)。本橋完成後不僅是基隆河系藍色公路進入臺北市的第一座地標性橋樑,同時也兼具交通、休憩及賞景等多重功能。

本案係為社子大橋第一標新建工程之主線斜張橋,往東跨越基隆河,橋體為鋼結構,跨徑為70公尺 + 180公尺,橋面寬約40公尺,橋塔高約105公尺。本工程之施工首先完成橋塔底樑,然後放置短跨側橋面版節塊,再進行橋塔節塊之組裝;橋塔完成後以懸臂工法依序吊裝主跨側之橋面版節塊,同時配合節塊施工進度,對橋塔兩側之斜拉索進行施拉;俟斜張橋主跨上部結構完成後,方始進行斜拉索之預力調整作業。

斜張橋採用單斜塔柱來增加橋樑造型的變化,並配置不對稱的跨徑;在視覺景觀上,較一般的對稱型雙塔斜張橋更具強烈的結構動態平衡美,惟斜塔柱及不對稱跨徑配置使其結構力學行為更加複雜,也因此橋樑配置、耐風穩定、構造細節及最佳化的鋼纜預力均較一般對稱型的斜張橋更具挑戰性。

橋樑下部結構採混凝土墩柱,塔柱、塔底樑、繫樑及主樑則採用鋼箱型樑,是一座塔柱與墩柱分離的自錨式斜張橋,結構分析設計與一般傳統地錨式、對稱型斜張橋不同。斜張橋主跨配設有6對73股鋼纜,側跨有3對121股鋼纜。由於非對稱跨徑的配置,上部結構在載重作用會產生不平衡的受力狀況,我們除了在短跨處設置混凝土壓重外,也採斜塔柱來降低其不平衡效應;塔柱高105公尺,與塔柱底樑構成78°傾角。

 

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甲山林水立方,建築制震系統

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甲山林水立方是位於新北市淡水區的SC建築豪宅,基地面積約1084坪,地上為41層,地下6層;VSL-SRI 制振系統設計安裝於17~31樓,每層樓2組,共計30組。

本案的制振系統屬「黏彈性阻尼器」的一種,主要材料為日本住友橡膠SRI所研發而出的高阻尼橡膠材,利用「黏彈性材料」的特性,藉由剪力變形來消散能量。並以此做為阻尼基本單元,可配合結構設計需求彈性調整使用數量及尺寸。其配置採壁式型式,每組制振系統有4個阻尼基本單元。上下以H型鋼直接與鋼樑相接。VSL規劃制振壁數量時,其組數建議值主要考量:最高制振效能、可提升抗震或抗風的需求組數、C/P(效能/組數)最高值。

上端鋼樑接頭於工廠固接於鋼樑,假固定板與下端鋼樑接頭於地面與上端鋼樑接頭連結後一起吊裝。吊裝完成後進行制振系統位置微調,並鎖固假固定螺絲;確認無誤後施作下端連接板與鋼樑的電銲固接作業。待日後該樓層樓板澆置完成後再進場拆除假固定板,並安裝高阻尼橡膠制振單元。最後進行清潔及補漆工程,完成制振系統安裝。制振系統安裝工程開始於2011年10月,於2013年完工。

 

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臺二線加禮遠橋,懸臂工作車

臺2線 156k+000 ~ 157k+575路基拓寬工程,於98年7月5日開工,工期為910日曆天,於101年2月完工。其中,加禮遠橋改建工程跨越冬山河,橋樑跨徑達90公尺;橋樑上部結構採用場鑄預力混凝土節塊懸臂工法,以後錨錠懸臂工作車於柱頭兩端平衡施做對稱節塊。南北雙向橋面寬有13.7~15公尺,最大節塊長度5公尺、重量約135噸,共64個節塊,單箱樑設計,箱樑高從柱頭處4.5公尺深拋物線漸變至懸臂端閉合處2.4公尺深。懸臂工作車並搭配VSL CT Stress Bar[VSL高拉力鋼棒],標稱直徑26mm及32mm,極限抗拉強度分別為575kN及870kN,整支為全螺牙設計,以供續接及錨錠使用。

VSL懸臂工作車採模組化設計,依施工橋樑斷面形狀搭配模版系統,變化桁架及底板寬度。懸臂工作車依設計尺寸先於地面進行組裝,配合柱頭預埋鋼棒的位置吊裝軌道系統且固定,再安裝吊裝工作車主架、後錨錠系統、後桁架及前桁架。隨後進行內頂版、翼板及底板之吊裝作業。搭配測量調整模板位置及高度,接著進行模板、鋼筋組立、混凝土澆置及預力施拉等程序。

節塊推進是利用油壓系統將軌道推至定位後,釋放主千斤頂及後千斤頂壓力,待後錨系統解除後,推進至下一個節塊定位再重新安裝頂昇。如此循環直至閉合節塊完成後,將懸臂工作車就地或退回柱頭位置拆除而結束整個懸臂工作車作業。VSL懸臂工作車於2010年4月進場,並於2012年2月完成收車作業。

 

 
 
 
 

 

 

 

 

 

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