☆ 李勝男 ☆☆ 林世昌
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一、前言 目前高鐵正緊鑼密鼓地進行，C291標土建工程預計民國九十二年八月完工，而場站開發工程陸續也開始發包完成，如工程順利可望在民國九十三年進行試車。喧騰一時南科段震動降低問題，經由各界專家學者及工程技術人員的努力，目前已無問題並交付執行階段，相信不久的將來台灣高鐵會不辱使命，將最完美的成果呈現在大眾面前。本文主要針對盤式支承墊及剪力榫，有關消能現象性質及施工現況作一番介紹分析，希望藉由本文的探討，祈對工程品質能有更進一步的改善。二、盤式支承墊之構造機能 一般而言，盤式支承墊可分為固定型、單向活動型及雙向活動型。其內部的橡膠墊(Rubber pad)為支承之主要構件，置於支承底盤(Base pot)內，受到限制之橡膠墊在壓力下作用其運動行為類似液態狀，產生均勻之應力分佈至底盤四周，橡膠邊緣之封環(Seal ring)可防止在高壓下橡膠墊被擠壓破壞。橡膠墊有不可壓縮之特性，受壓時幾乎無任何變形，因此可承受相當大之荷重及允許轉角發生。而鐵氟龍板(PTFE)及不銹鋼板(Stainless steel)為活動型支承之滑動介面，鐵氟龍板之安定性高且磨擦係數低(0.03以下)，是非常適合用於橋樑支承的。盤式支承墊有防塵裝置以防護鐵氟龍板及橡膠墊，使得礫石及水氣等有害物質無法進入影響支承功能。三、工程現況介紹 就C291標工區而言，高架橋施工方式採取BCM(Balanced Cantilever Method)；CIP(Cast-In-Place)；MSS(Moveable Scaffold System)三種工法。高架橋為減低地震的影響，採取了一些必要措施，如採用盤式支承墊(Pot Bearing)及剪力榫(Shear Key)。在未受載重的情況下，盤式支承墊只接收垂直方向的力量；但在動力載重狀況下，水平消剪的作用就隨之而起。盤式支承之週邊模板及調坡塊模板，必須以傳統之清水模板予以組合安裝，配以角木支撐，而於封閉前，必須將盤式支承的前置量調整至規定數據後鎖定。另外要介紹一種俗稱「鋼板」(Steel Plate)的材料，這是因為耗損而可抽換式的一種鋼製消耗品，在底部裝有一種可量測試的位移計，隨時都可知道橋樑位移的程度。而彈性支承墊則是屬於複合材料(Composites)，經實驗室測試得知破壞時單位面積變形(Elongation)最大可達18%，在20℃衝擊破壞能量耗損可達27焦耳，單位面積拉伸破壞強度必須大於490N/mm*2(註1)，而值得一提的是使用壽命可達五十年之久。四、彈性支承墊細部分解圖：   在安裝彈性支承墊之前，有個非常重要的步驟，就是澆置混凝土塊支承墊，其中不但要符合工作規範還要細心養護防止龜裂，根據工作規範不收縮水泥製成的混凝土塊收縮量0～0.4%，其安裝過程如照片簡介：    五、盤式支承及剪力榫實地安裝流程成果研究 眾所週知自身的頻率與車橋引起的頻率不相近就不會引起車橋共振，假設勁度與頻率的平方成正比(註2)，而與物件的深度三次方成反比，依照力學理論假設加厚彈性支承墊，車橋的頻率就會降低，如此一來就會大大降低車橋共振的機會，同時會達到減震的效果。根據AASHTO：規格×1200mm×120mm、厚度200mm的彈性支承墊，係數【√A2/A1】經統計方式設定為2。 六、結論 上述的設計及施工，是靠著彈性承墊的吸收及消能作用，在地震來襲時，必能對台南科學園區內的廠房衝擊及橋樑結構的影響降至最低，創造雙贏的局面。致謝 感謝成功大學徐教授德修先生的指點，還有設計部的同仁不斷提供意見，及行政部門的支援，使得本人能完成此文章。揮汗耕耘必有收穫，最後感謝台灣高速鐵路股份有限公司，提供機會讓本人有幸參與台灣有史以來最大BOT案，也是世界上金額最高5000億的國家重大建設。■(註1)依據EN10025Type S 355 JR or ASTM A572 (註2)林其璋、王哲夫，“多元調諧質量阻尼器於高速鐵路橋樑之減振效用”，南部科學園區振動防治策略研討會(2001.11.27) |
