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橋梁工程科技

發布日期:105.10.09

橋梁是為了跨越山谷、道路、鐵路、河川、海域或其他障礙所建造的結構物,目的是使人、車或船舶得以通行。橋梁在生活周遭處處可見,小從跨越道路的人行天橋,大至跨越海峽海灣的跨海大橋,大家都不陌生;而大型橋梁往往會成為一個地區的地標,像是美國舊金山灣金門大橋、日本兵庫縣明石大橋或是台灣的關渡大橋等,無一不與人們的生活緊緊相連。
從使用的材料來看,木橋、石橋為人類最早開始建造的橋梁;在現代則是鋼筋混凝土及鋼構材為主,在較小跨徑的橋梁多半採用鋼筋混凝土,但在長跨徑時,鋼筋混凝土會被自身沉重的重量限制住,而多採輕盈的鋼材當作主要構材。

橋梁工程科技

橋梁依照上部結構的型式,大致上可分為梁橋、桁架橋、拱橋、吊橋、斜張橋等五種。
1. 梁橋
以受撓曲的大梁為主要承受載重的構件,也是大家最熟悉的橋梁型式,其主梁材料可以是木材、石材、鋼筋混凝土、預力混凝土或鋼構材等。因為結構型式單純,施工、維修也相對容易,所以廣泛運用於各種中小型橋梁中。

梁橋

2.桁架橋
以受撓曲的大梁為主要承受載重的構件,也是大家最熟悉的橋梁型式,其主梁材料可以是木材、石材、鋼筋混凝土、預力混凝土或鋼構材等。因為結構型式單純,施工、維修也相對容易,所以廣泛運用於各種中小型橋梁中。

桁架橋

3. 拱橋
古的先人已經知道,『拱』是很穩定且非常有效率的一種力學行為。同樣的力學行為還可以運用到現代橋梁工程中,創造出線條優美的拱橋,其全斷面承受壓力的特性,更能完美搭配鋼筋混凝土材料不擅長承受拉力的缺憾。

拱橋

4. 吊橋
吊橋是以承受拉力為主的鋼索作為主要構件的橋梁,大致上由橋塔、懸索及橋面版三者組成。由於其自重輕盈,充分利用材料強度等特點,是跨越能力最強的橋梁類型,能輕鬆跨過數百公尺甚至一千公尺以上的區域,常用於跨越大型河流、海峽及海灣。大型吊橋兼具力學與美觀的外型,往往會成為該地顯著的標的物及旅遊景點。

吊橋

5. 斜張橋
由於電腦計算技術的快速發展,過去不易設計興建的斜張橋在近十幾年來快速興起。在跨徑不需像吊橋那般長時,豎琴狀的斜張橋便成為充分利用空間及美觀兩者兼備的橋型。斜張橋由橋塔、主梁與拉緊的鋼索組成,同樣以鋼索為主的承力方式,斜張橋的整體鋼度比吊橋大上許多,力學行為上較吊橋更顯穩固。

斜張橋

橋梁除上部結構型式不同,在下部結構也有各式各樣的型式,一般分為淺基礎及深基礎兩大類型。座落在堅實地盤上的橋梁,其橋柱基礎可以採用簡單的淺基礎;若橋梁底下的土層軟弱無力,就需要建造深基礎來穩固整體下部結構。

1. 淺基礎
淺基礎一般又稱為直接基礎,有獨立基腳、連續基腳、聯合基腳及筏式基礎等類型,直接將上部結構的重量分散壓在堅實的地盤上,不需進行大規模的土方開挖也不用巨型機具,是最簡單的基礎型式之一。

淺基礎

2. 深基礎
當地盤軟弱不足以支撐橋梁上部結構重量,其基礎就需要往地底深入,猶如大樹的樹根一樣緊緊抓住地層,土層情況極度軟弱的狀態下,甚至需要一路鑽掘到地底深處岩盤,其支撐力才承受得住橋梁上部結構傳導下來的力量。深基礎有樁、沉箱、井式、大型連續壁等各種型式,可根據地形限制、地質條件及施工機具等需求,而使用不同類型的深基礎。

深基礎

橋梁在不同地區、不同使用需求之下,有各式各樣的橋型可供選擇,而其興建方法也是五花八門。從簡單的地面支撐場鑄、預鑄吊掛工法,乃至大型的節塊推進、支撐先進工法,根據橋址地形、預算、機具、工期等種種考量,不同的工法,均各有其優缺點。

1. 地面支撐場鑄工法
場撐工法是最簡單的施工方式,在橋梁下方架設臨時支撐設施,於臨時支撐設施上組立模板並灌置混凝土,不需大型機具及施工簡單為其優點,但大量的支撐材料與耗時的工期是最大缺點。此外當橋梁跨越的區域(如河川、深谷)不適合搭建臨時支撐時,也不宜使用場撐工法。

地面支撐場鑄工法

2. 預鑄吊裝工法
其他廠區預先將構材製造完畢,經由公路或水路將製造好的構材運至橋址處進行吊掛組裝,捨棄在橋梁下方架設麻煩耗時的臨時支撐,可大幅度縮短工期與減少施工成本。但是構件運送路徑的安排、吊掛機具荷重能力,以及重機具能否順利進駐至橋址區域,則是需要特別考量之處。

預鑄吊裝工法

3. 懸臂工法
為因應天然地理環境的限制,若橋址底下不能架設臨時支撐,吊車機具也無法順利進駐橋址區域時,可使用懸臂工法。直接在橋墩及橋面板上方組立架設工作車,以橋柱為中心,同時往兩方向施工,較緩慢的施工進度及工作車的預算花費為其主要考量。

懸臂工法

4. 節塊推進工法
將橋梁節塊於後方預先製造完成,再循序漸進的將節塊推出搭接至每一橋墩,如此重覆生產、推進搭接的工法,稱為節塊推進工法。無需進駐吊裝機具,節塊也於同一地點製造,大幅提升施工品質和效率。而節塊頂升推進的機具技術及花費是其主要考量事項。

節塊推進工法

5. 支撐先進工法
將系統模板組立於支撐鋼架工作車上,待橋面澆置建造完成後,脫模並移置下一橋段進行同樣步驟,直至全橋完成。比起傳統場撐澆置工法,支撐先進工法大幅減少對橋下空間的干擾,系統化的模板組裝與拆卸,也大幅提升施工品質和縮短工期,是現今公路橋梁熱門的施工方式。

支撐先進工法

附加檔案:

最後更新日期:105-10-25