2022年10月可望如期完工之

金門跨海大橋在結構力學表現上未來的展望

□林楚儒/台大土木系畢 美國奧克拉荷馬州立大學結構碩士 技師

一、前言

         依據洪清漳先生的『2022.06.23金門大橋-烈嶼端來回』之Youtube網站的視頻所顯示(https://www.youtube.com/watch?v=8Z30NEye99Y&ab_channel=%E6%B4%AA%E6%B8%85%E6%BC%B3)的施工影片看來,從大金門端往小金門側望過去,幾乎5公里多的大橋長龍全貫通,但就卡在橋墩P44處剩7對斜張索與幾個節塊尚未施拉好及吊裝完畢,導致只有3個結合點尚待合攏外,而這只是枝節問題而已,主體工程可說近乎完成,因此今年10月確定可通車,實在是件可喜可賀之事。



           回想早在109年2月本刊第482期中,筆者預測最快也要民國111年5月上旬才可能完工,隨著在110年4月本刊第496期中筆者又預測:『…但如橋墩提早一個月,柱頭版提早半個月,橋塔提早一個月,那也得到民國111年10月下旬了,換句話說大橋完工日期會落在明年(111年)7月~12月』,以上的預測完全是善意的,目的是希望各界不要苛責施工單位,太過趕工反會對台灣世紀性的跨海大橋產生不可預期的反效果,筆者也一本初衷對土木工程業提出善意的提醒與對策,在各界還沒提出鑑定報告前,首先於108年11月本刊第479期『南方澳跨海大橋斷橋遺憾之解析檢討與避免』中提出事故原因,以及爾後的鋼索檢測重點之建議,希望對各界有所幫助,同時也期望工程界的先進多多指教與共切磋。

二、懸臂施工法的大橋通車後之主橋結構上的繼續變化之探討

         從金門跨海大橋2022年10月通車開始起算,所謂結構上的繼續變化是指預力懸臂施工法的橋梁在完工後的3~10年受潛變、乾縮以及內部的應力之繼續變化,甚或可能有不利的結構外觀裂痕出現。
         以圖1的台北市民權大橋以及中山高的圓山橋中央凹陷問題,係因橋中央合攏是以金屬伸縮縫鉸接起來,據台北市政府新工處表示民權大橋中央下沉28公分,依潛變所造成的總位移量之簡易公式d=(1+f¥)dede為彈性位移量,f¥為極限時間的潛變係數,以混凝土而言,¥大致上為3~10年,就是所充分完成的潛變量之極限時間。
      通常預力懸臂施工法的橋梁之跨距中央處都有留預拱,設混凝土f¥為2.0,民權大橋最初的中央向上預拱量假設為11公分,又設兩懸臂梁末端彈性撓度為19.5公分,所以在3~10年後,因混凝土的潛變現象導致下陷量=19.5x2.0=39公分,扣除剛施工完成時先消除彈性下垂量19.5公分,並再增加向上預拱量11公分,所以淨下沉量為28公分,為什麼要做11公分的向上預拱量,且要將彈性下垂量19.5公分消除呢?假設不這樣做,中央鉸接處便有28+19.5+11=58.5公分的下陷量了,實在太嚇人了,大梁簡直形成V字型構造,使車輛無法前進,甚至發生車禍。
       以上民權大橋以及中山高的圓山橋係那時的預力懸臂施工法還沒有很進步的條件下,但有此巨大的下沉量卻無結構上的安全問題,只是行車時經過該處的車輪會跳動而已,實不能苛責設計的工程師,而隨著時間的演進,有人大膽地嘗試如圖2 在跨徑的中央處予以澆置閉合節塊後,再施拉底版連續預力,很神奇地竟然沒有巨大的下陷量,並且橋面之平滑的曲線令車輪輾過後也不會抖動。…更多文章內容,請參閱-現代營建雜誌512期;P67~P74。