臺中生活圈4號線工程
波形鋼腹板預力箱型梁複合橋之監測簡介(上)
壹、序言
國工局在歷次工程計畫中，對於推廣新型橋梁的的目標不遺餘力。而在橋梁規劃設計時，為驗證其新型橋型的力學行為與對外力載重下的反應是否如預期般達到設計的目標，建造時便按裝適當的監測儀器，除俾於施工過程中能回饋其受力狀況，完工後更進一步進行監測數據的蒐集，與結構數值模型進行分析比較，最終對此新型橋梁之反應行為回饋設計。這部分工作主要委託專業監測團隊來辦理，當然也需要施工承商與監造單位的一起協助。本文介紹臺中生活圈4號線工程波形鋼腹板預力箱型梁複合橋工程之橋梁監測，係由監造顧問公司委託國家地震中心的研究團隊來進行，試驗室試驗主要在國家地震中心的試驗室進行縮尺模型的力學試驗，現場則安裝各式必要的監測儀器進行監測，並對監測結果進行分析比較。
根據CECI的考察研究與文獻顯示(參考資料1)，以波形鋼腹板替代原先預力箱型梁混凝土腹板之橋梁始於法國Cognac橋，其他德國、南韓、中國大陸等國家亦有部分此類型橋梁，而日本自1993年建造新開橋開始應用此類橋型，在中長跨度橋梁已有更多使用的案例，近年來結合脊背型橋梁，因橋體自重降低，跨度因而可以再增加，參考其他日本相關研究(參考資料3、4)，可見此類型複合橋在日本發展的狀況。
波形鋼腹板橋梁係對傳統的混凝土腹板改以波形鋼腹板取代，由於腹板無法安置預力鋼腱，僅頂、底板有空間設置，故採用內置、外置預力系統併用方式施加縱向預力，因此整個橋體結構屬於輕量化的結構設計，降低橋體自重，亦可降低相應的地震力。
由於手風琴效應，波形鋼腹板並無法承受軸向力及抗彎，但具有高剪力強度，再與預力混凝土板穩固接合下，配合外置預力鋼腱，可達成一般預力混凝土橋梁的承載能力(如圖一)。且由於橋體自重降低，在同樣斷面配置下，可跨越原預力混凝土箱型梁橋的跨距限制，可達到更長的單元跨距，對於部分路線寬廣無法落墩的跨徑配置，無疑可提供更大的選擇。
國工局在歷次工程計畫中，對於推廣新型橋梁的的目標不遺餘力。而在橋梁規劃設計時，為驗證其新型橋型的力學行為與對外力載重下的反應是否如預期般達到設計的目標，建造時便按裝適當的監測儀器，除俾於施工過程中能回饋其受力狀況，完工後更進一步進行監測數據的蒐集，與結構數值模型進行分析比較，最終對此新型橋梁之反應行為回饋設計。這部分工作主要委託專業監測團隊來辦理，當然也需要施工承商與監造單位的一起協助。本文介紹臺中生活圈4號線工程波形鋼腹板預力箱型梁複合橋工程之橋梁監測，係由監造顧問公司委託國家地震中心的研究團隊來進行，試驗室試驗主要在國家地震中心的試驗室進行縮尺模型的力學試驗，現場則安裝各式必要的監測儀器進行監測，並對監測結果進行分析比較。
根據CECI的考察研究與文獻顯示(參考資料1)，以波形鋼腹板替代原先預力箱型梁混凝土腹板之橋梁始於法國Cognac橋，其他德國、南韓、中國大陸等國家亦有部分此類型橋梁，而日本自1993年建造新開橋開始應用此類橋型，在中長跨度橋梁已有更多使用的案例，近年來結合脊背型橋梁，因橋體自重降低，跨度因而可以再增加，參考其他日本相關研究(參考資料3、4)，可見此類型複合橋在日本發展的狀況。
波形鋼腹板橋梁係對傳統的混凝土腹板改以波形鋼腹板取代，由於腹板無法安置預力鋼腱，僅頂、底板有空間設置，故採用內置、外置預力系統併用方式施加縱向預力，因此整個橋體結構屬於輕量化的結構設計，降低橋體自重，亦可降低相應的地震力。
由於手風琴效應，波形鋼腹板並無法承受軸向力及抗彎，但具有高剪力強度，再與預力混凝土板穩固接合下，配合外置預力鋼腱，可達成一般預力混凝土橋梁的承載能力(如圖一)。且由於橋體自重降低，在同樣斷面配置下，可跨越原預力混凝土箱型梁橋的跨距限制，可達到更長的單元跨距，對於部分路線寬廣無法落墩的跨徑配置，無疑可提供更大的選擇。
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貳、臺中生活圈4號線工程波形鋼腹板預力箱型梁複合橋之工程概要
工程範圍
臺中生活圈2號線東段、臺中生活圈4號線北段與平面延伸段及大里聯絡道工程，全線高架橋長約19.3公里，其中跨河川橋四處及跨越國道3 號，包括旱溪二處、大里溪一處、草湖溪一處，其中有三座橋因應跨河橋水理需求，主跨徑加大至120-145公尺，採用波形鋼腹板預力箱型梁複合橋，包括草湖溪橋、大里溪橋及旱溪橋三座，單跨長度145m，橋面寬度25.8m，完成後為目前跨徑最大，橋面最寬之波形鋼腹板預力箱型梁複合橋(如圖二)。
大跨度跨河橋梁採用波形鋼腹板預力箱型梁複合橋之與傳統預力混凝土橋不同處，乃係利用波形鋼腹板取代傳統之混凝土腹板，可以減輕自重，加大跨徑。此橋型為國內首座橋梁。為更進一步瞭解此類型之實際結構行為，因此規劃進行施工前後的監測，監測計畫所規劃橋梁為草湖溪橋，監測目標除了一般傳統之應力、應變與結構變形等監測外，還包括模型性能試驗，藉以回饋設計並增進監測結果之合理預測與診斷。
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參、監測的規劃設計與安裝
草湖溪橋監測計畫目標在經由監測系統獲得橋梁相關結構行為變化資料，以掌握該橋梁結構安全與使用狀態，並可回饋設計，作為日後同型波形鋼腹板預力箱型橋梁型設計之參考。監測規劃分試驗室部分及現地各階段的內容，如下表1所示：
▼表1 各階段監測計畫內容 |
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