| □林楚儒／亞新工程顧問公司 正工程師 |
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一、前言 對於300 to 3,000 m或跨徑30 to 55 m的長河川橋或底下是交通繁忙的市區道路，就有採用節塊推進工法或支撐先進設計的空間，若1.橋梁所橫跨之兩岸無足夠場地或地質條件太差，以致在橋台後築預鑄場的可行性或經濟性不佳。2.橋梁路線是彎曲的克羅梭線而非圓曲線，基於以上2因素且不想設計造價高之鋼橋，就只能採用支撐先進施工方式。與節塊推進工法像擠牙膏似地往前推進不同的是[1]：支撐先進工法從字面上可得知係利用橋底面的支撐系統移動至下一跨，以利澆灌新的混凝土，就不用在兩橋墩之間於地面上架設鷹架以支撐模板，因此河川的水流或地面交通可暢通無阻，也不會有洪水沖走鷹架或模板之虞。此外，在第一跨後的每個跨距之約  至 處皆要有續接器以聯結預力鋼腱到下一節塊，於是預力所造成的軸向應力分佈為鋸齒狀，此週期性的循環變化對於預力極為有利，以免橋梁延伸太長時而使預力累計下降太多。 對於跨距介於30~40 m之間的大梁可簡化為雙T型，使施工更為容易，橋墩跟梁結構的結合儘可能將墩柱鋼筋延伸進入大梁內，使成為固接以減少墩柱斷面，此特性皆為非節塊推進工法所能比擬的。 支撐先進工法也是一個節塊(一整跨為一節塊)一個節塊地，且也一個時段一個時段的施工方式之橋梁，雖不如懸臂工法或節塊推進工法可有效地將混凝土的潛變、乾縮所造成的位移量或彎矩削減，但此工法總比就地支撐的一次現場澆注混凝土要好很多，並符合地理現況，有較少的道路定線方面之限制，而且對柱頂上的梁柱之固接也較方便，以便增加地震的抵抗力，這也使支撐先進工法成為一個良好的設計選項。 二、支撐先進工法的簡介 圖1(a)中所打斜線範圍內是剛澆注完之混凝土，且施拉好預力的一個節塊或一跨，請注意到所支撐的桁架或鋼箱梁皆係撐在點C 跟 B處，每跨之所以採距橋墩中心線至的長度，就是因為該處為接近每跨梁之預力鋼腱反曲點，也接近零彎矩點，對結構較為有利，如果支撐在節點A 及 B上，支撐系統往前推進後，前一跨因脫離模板或支撐鋼箱梁致使懸臂尾端翹起如圖1(a’)所示，新舊混凝土便無法順接，為了克服此項困境使梁表面平順，且令行車順暢起見，支撐系統前進一跨後，支撐點A要鬆弛掉，而在C點上鎖上拉桿如圖1(a) 所示，當新跨的混凝土澆置時，其重量將強制舊跨尾端P點與新混凝土變位一致，經此處理後，以40 m的跨徑為例，P之連接點的變位約為跨距的1/4000，可說是相當平順，P點平均位於從最近的橋墩中心線量起每一跨距的0.20~0.25長度，為理論上零彎矩的預力鋼腱反曲點，以上兩點為支撐先進工法之精髓所在。圖1(a)所示之降下支撐系統及模板以後，再把支撐鋼梁往前推進，使支撐系統(桁架或鋼箱梁)前端通過B點後，我們再把C點之拉桿鬆掉，移到圖1(c) D點上鎖緊，同時將圖1(b)的支撐架A及B卸下，並推向下一跨，圖1(d)中將此兩支撐架以高拉力鋼棒迫緊按裝上橋墩固定後，再將支撐鋼梁或板模繼續微調推進到達定位，重覆步驟(a) 到(d)，以便澆築下一跨，而一個週期循環約需1~2星期。 三、支撐先進工法橋梁的特別考量    (一)墩頂上之大梁的端隔梁不得妨礙內模工作車之進出如圖2所示，預力箱梁之內模之支撐或拆卸皆由幾組油壓機及活塞所操控，內模雖是鋼模，但也要設計成附有鉸鍊而能像衣服一樣可自由摺疊，以便縮小體積，並儘可能地從端隔梁的兩加厚之腹版中間，如圖3藉由內模台車抽出，並進入到下一跨去。 加厚之腹版及底版要預留搭接之鋼筋或鋼筋續接器，再澆灌二次混凝土以便更強化端隔梁。 在端隔梁未澆灌二次混凝土前，新跨之箱型梁不得澆置混凝土，以免梁底版在新舊跨交接處產生裂縫。 (二)外模被切成兩半由油壓機往外、往左右兩邊撐開，才可以沿橋梁軸向前進，而不致撞到柱頭。     鋼腱曲線之方程式為： 對標準的2次拋物線公式為 第1段鋼腱曲線 
第2段鋼腱曲線 第3段鋼腱曲線  第4段鋼腱曲線  對標準的3次多項式曲線 第1段鋼腱曲線  第2段鋼腱曲線  第3段鋼腱曲線  第4段鋼腱曲線  以上之a、b、c、d等值詳圖12 筆者發現市面上幾乎沒有對支撐先進工法之此鋼腱的特殊安排的計算程式，本文恰可提供實質上有效之參考，新舊混凝土交接面之各鋼腱座標絕非2次拋物線，以免為躲開錨碇座的寬大尺寸，而致無法形成平順漂亮之紡錘狀。  
四、每跨預力續接器及橋墩的安排 鋼腱佈置的另外值得注意之考量點為保留1/3的鋼腱量，到下一跨澆置後才施拉預力，換句話說：有1/3的鋼腱量於新舊混凝土交接面上須連續而非搭接，儘量避免全部皆靠續接器的機械性弱點，以提高結構上的可靠性，此至少1/3的鋼腱量於此處不必如圖13之三角塊所示以固定續接器所聯結，這些鋼腱可在距新舊混凝土交接面2 m處予以截斷，然後接以活動續接器如圖13之圓圈所示，以免預留太長的一跨鋼腱妨礙到下跨系統模板或鋼筋的組立等等之施工，另一種選擇方式為將此預留給下跨用之長鋼腱在放入套管前捲起來，以使施工更容易，也可省下活動續接器費用。只要施工時之應力條件能滿足規範的要求，其他的服務性荷重毫無例外地，令此類橋梁也都能滿足條件上之需求，儘管如此，墩柱的配置對各種工法的橋梁就有大大的不同，因此程式須多跑幾次，以決定出柱頂連接方式的最佳組合，一般說來：如果橋梁的兩端之最外墩柱都以輥接(滑動支承)連結上部結構，因溫度的改變、混凝土的潛變、乾縮所引起的應力都可急遽地降下來，但卻會減低地震的抵抗力，在近跨距中央處之墩柱頂因柱高之故，卻採用鉸接到大梁方式，地震來襲時會受到很大的柱底彎矩；而靠中央的幾根墩柱頂固接到上部結構，反由於溫度變化、混凝土的潛變、乾縮所引起的應力增加有限，但卻大大增加地震的抵抗能力。 對於特別短之墩柱，其墩頂上須接以滑動支承，或可能的話削減柱斷面以減低非地震力的荷重，諸如溫度變化、混凝土的潛變、乾縮，或施拉預力時所引起的擷抗力等，此種考量皆是設計上的藝術(state of art)，在利用電腦跑幾次即可熟悉應對。  五、結論 與節塊推進工法相似地，全橋梁與傳統直接由地面支撐沿橋軸方向之斷面全部皆一樣，每跨之預力鋼腱之重覆性相當頻繁，在輸入電腦時，其資料檔可在Notepad用複製及貼上(copy and paste)，以快速輸入並節省勞力，並降低錯誤的機會。支撐先進工法符合梁的結構行為，對5跨或200 m以上之長橋梁如果改用直接從地面支撐的現場澆置方式施工，就要花費很長的時間，無法保證連續性的橋梁無差異性沉陷(例如颱風或洪水嚴重地侵襲鷹架的底部，沖刷掉基礎下之土壤)，就有破壞橋梁垂直之定線的平順高程，但本工法卻有一壓倒性的優勢：即每一混凝土的節塊皆能自由自在地在每一施工階段時發散潛變、乾縮所引起的應力或位移量[2]，以減低柱底或基礎的剪力及彎矩。  參考文獻 1.林楚儒─節塊施工的連續預力梁之分析與設計, 文笙書局股份有限公司民國84年02月2.林楚儒─隨時間變化的混凝土結構物之非線性矩陣解(一)，現代營建民國99年10月第370期 |
