國工局一區處中壢所/撰稿圖片提供
一、前言
國道1號五股至楊梅段連接北台灣政經中心與科技產業中心，銜接桃園國際機場，除為經濟命脈外，更是國際出入門戶。近年來隨著經濟發展與人口成長，大量長短程車流使用本路段，以致服務水準長期不佳。因此，政府乃積極辦理「國道1號五股至楊梅段拓寬工程計畫」（以下簡稱五楊拓寬計畫），除納為擴大內需振興經濟方案之指標性工程，並將工縮減為3年，以期加速完工通車，達成振興經濟與改善交通之效益。
該計畫自2004年起即著手辦理，相關前期評估及可行性研究作業，期間歷經4年之環評審查及替代方案之研提，終於在2009年完成工程規劃，並獲行政院核定通過後隨即展開設計作業。國道1號五股至楊梅段拓寬工程計畫設計工作分為五股林口段、林口中壢段及中壢楊梅段等3個設計標，其中中壢楊梅段(優先路段)由林同棪工程顧問股份有限公司辦理細部設計作業、並接續辦理本工程監造工作及提供專業技術顧問服務。期借重橋梁工程專業能力暨豐富之經驗，確保本工程如期如質完成。
中壢楊梅段北起國道1號中壢戰備道，南至楊梅收費站前，由於起點位於中壢戰備道，且車道配置採與中山高平面自由交織方式，完工後即可先行開放通車。因此，交通部臺灣區國道新建工程局於細部設計階段即要求林同棪工程顧問股份有限公司就工程特性與施工條件等妥善研擬橋型與工法，期能藉由制式化橋型與自動化工法，將工期縮短至32個月內，務必使本路段得以於2012年底完工通車。
二、橋型及施工法規劃
在橋梁施工法研選方面，常見之預力混凝土橋梁自動化施工法於場鑄工法方面有：支撐先進工法、節塊推進工法、場鑄懸臂工法等；在預鑄工法方面則有：預鑄節塊吊裝工法、全跨預鑄吊裝工法等。就場鑄工法而言，施工作業時間較長，除易受天氣變化影響，亦對中山高既有交通與周遭環境產生較大衝擊。且由於本工程工期緊迫，場鑄工法所需機具設備及人員需求相較增多，亦將增加工程管控複雜度。而就預鑄工法而言，橋梁預鑄生產較不受天候影響，且現場吊裝作業快速，工期與品質較易控制。
預鑄節塊吊裝工法係1945~1948年間，首次應用於法國巴黎東方30公里之luancy橋，而國內係於民國64年引進用以建造臺北市之北門橋，應用於國內已有30多年的歷史。規劃階段考量中壢楊梅段橋梁工程規模及特性，並就工法所需設備、施工品管、施工技術、人力需求、作業環境與天候影響等條件整體評估後，乃擬訂中壢楊梅段全路段橋梁工程採預鑄節塊吊裝工法，其中制式跨徑橋採預鑄節塊逐跨吊裝工法，中長跨徑橋則採預鑄節塊懸臂吊裝工法，且為降低施工之干擾，吊裝作業皆規劃由工區路側選定之節塊暫置場起吊節塊後，交運梁板車利用已完成之既成橋梁運送至施工現場，再交由吊裝桁架工作車吊裝組立。
中壢楊梅段工程南下、北上線兩方向高架橋梁總長度達17.4公里，橋梁工程規模龐大且又緊沿中山高兩側施工，施工環境及條件相較一般新建工程複雜與嚴苛。為能如期如質達成前述政策目標，本工程特擬訂以橋型制式化、施工自動化作為核心設計理念，系統化施工不僅具有縮短工期、節省人力與施工成本之效益外，亦可大幅提高工程品質，減少工程施工期間對鄰近環境及交通運輸之衝擊。
因此，在橋型與結構配置方面，由於中壢楊梅段高架橋直接跨越沿線4處交流道，並無設置銜接匝道，且除通過幼獅地區地形較為起伏外，大致平坦開闊，橋梁整體佈設條件良好。經通盤考量工程經濟性、橋梁施工性及型式一致性等因素，橋梁型式採橋寬12.4m之單室預力混凝土箱形梁，外形並加以圓弧化修飾，以形塑高速公路流暢簡潔之美感。由於全線橋梁施工方式係結合兩種不同預鑄節塊吊裝工法，因此設計階段即需就結構配置與工法特性詳細規劃橋梁整體施工吊裝工序，以確保有效發揮預鑄節塊吊裝工法之最大效能。
三、橋梁結構設計
3.1 結構配置及斷面設計
中壢楊梅段自國道1號中壢戰備道起至楊梅收費站前止，全長約12公里，本工程主要以高架方式拓寬，含中壢起點端橋梁引道及楊梅終點端橋梁引道，北上線高架橋段長約8,716公尺，南下線高架橋段長約8,701公尺，南北線皆採2車道配置。橋梁結構配置則區分為一般路段之制式跨徑橋，以及跨越中壢、平鎮系統、幼獅及楊梅等4處交流道區之中長跨徑橋。其中，制式跨徑橋大梁採等梁深2.8m(如圖1)，結構單元配置3~6跨連續梁系統，主要有45m及47m兩種制式跨徑；中長跨徑橋則採2.8~4.0m變梁深預力梁(如圖2)，結構單元配置為3~6跨連續梁，最大主跨徑為75m。
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圖1 制式跨徑橋預力箱形梁標準斷面 |
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圖2 中長跨徑橋預力箱形梁標準斷面 |
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3.2 雙柱門架鉸接式橋墩設計
中長跨徑橋於跨越中壢、幼獅及楊梅等交流道區為配合匝道出入口位置，南北線共計有8座橋墩採雙柱門架式橋墩(如圖3)配置。一般雙柱門架式橋墩配置方式多為上下構分離方式於帽梁上設置支承座，惟此種結構型式往往為保持匝道入口淨高而必須調高線形，造成工程經費增加與整體視覺景觀劣化等問題。
考量上述緣由，針對此8座雙柱門架式橋墩乃規劃採上下構固接之型式，惟此種結構型式為克服可能產生的龐大彎扭矩行為，往往造成帽梁量體龐大、結構整體外型粗壯的現象。因此，本工程特別將雙柱門架橋墩墩柱與帽梁分離設計，藉由墩柱頂埋設鋼管剪力榫方式將雙柱門架式橋墩鉸接化，有效解決此種上下構固接所產生龐大彎扭矩行為，墩頂與帽梁底鉸接型式(如圖4)，其中間設置直徑82公分長度為400公分之無縫鋼管剪力榫，鉸接處外側則設置7.5公分厚硬質保麗龍板，區隔柱頂與帽梁底。
同時為減少上構自重造成帽梁量體增加配置橫向預力系統(如圖5)，依照橋梁縱向跨距大小，約配置10至12股31T-15.2mmψ預力鋼腱於帽梁，並於平衡吊裝施拉縱向預力階段，考量平衡吊裝節塊自重對帽梁影響分批施拉帽梁橫向預力以平衡節塊自重造成之彎矩。
由於此8座橋墩皆屬中長跨橋梁之墩柱，結構量體較為龐大，故為降低視覺景觀之衝擊及對用路人之壓迫感，除帽梁採與上部結構箱形梁剛接以縮小量體外，亦針對橋墩整體造形加以柔化，除墩柱採與單柱式橋墩相同之六角形柱，以使外形具整體一致性外，並於帽梁頂面角隅圓弧修飾，且於橋柱與帽梁接頭部外側亦採圓弧柔化修飾，以期營造較佳之視覺景觀效果。
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圖3 雙柱門架鉸接式橋墩 |
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圖4 雙柱門架鉸接式橋墩鉸接處詳圖 |
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圖5 雙柱門架鉸接式橋墩橫向預力配置 |
