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(下)參、監測的規劃設計與安裝
試驗室階段之驗證試驗：
穩定試驗－由於原混凝土腹板改用波形鋼腹板代替，其剪力之承受是否受到影響，故進行波鋼斷面的穩定試驗可探討波形鋼腹板受到剪力作用的行為。
接頭試驗－不同材料組成的複合結構，其間的接合方式往往影響其組合後的效能，為保證其應力效傳遞的發揮，設計時往往採用較保守且施工可行，不涉專利的經濟設計，惟仍有必要進行接頭試驗，藉以確認此設計方式是否可傳遞預期之力量。
全橋縮尺試驗－連續橋梁通常包括三跨以上的橋體，為了瞭解整體橋梁的結構行為，在試驗室進行整體橋梁的試驗是不可能也不經濟的做法，因此採用全橋縮尺試驗的方式，進行適當載重加載，記錄各種變形的變化，可瞭解波形鋼腹板箱型梁的整體力學行為。
上述的各項試驗，配合適當的數值結構模型之建構，採用可信的橋樑結構分析應用軟體進行分析比對，一方面了解試驗結果的意涵，並為整體橋梁數值模型的可靠性進行驗證，俾作為現地試驗結果比較分析的基礎。
現地橋梁監測：記錄瞭解橋梁構件的實際結構行為
施工中：各架設階段振動特性與靜態特性之實測。
完工後：通車前建立橋體結構各部位(測點)監測起始值、強迫振動試驗、載重試驗藉以檢核橋梁之靜力與動力特性、建議橋梁之基本資料庫、校核監測系統之工作性；通車後蒐集測試資料、藉以回饋分析設計、進行訓練及移轉監測系統使用技術並編訂橋梁維護管理與監測系統使用方法手冊供維護單位將來得以應用。
一、儀器的規劃
監測的標的包括橋體的混凝土與波鋼腹板之變位、應力、應變、溫度變化，主要裝置有靜態部分：溫度計7支(波型鋼腹板2處、混凝土翼板2處、相形內外部各1處)、傾斜儀14支(大梁及1/2跨處)、位移計2支(兩伸縮縫處)、應變計52個(混凝土翼板10處、波型鋼腹板20處及波型鋼腹板接頭22處)，另使用靜態資料處理器1套作為資料蒐集後處理所需。(如圖一、圖二)
二、安裝施工
經研究團隊重新評估後認為，規劃時之裝置儀器及位置，有增設某些儀器的必要，惟礙於經費預算不易變更的因素，僅能變更位置，擬增加部分只有由研究團隊自費增設，以求監測時能測得更多可用的資料。(如圖三、圖四)
肆、預期之成果
波形鋼腹板之構件試驗，雖然從文獻可知對於波形鋼腹板在不同波形腹板承受剪力、與混凝土板接合方式等的受力行為已有相當多的研究，然而臺中生活圈4號線草湖溪橋所設計之相梁斷面係目前最寬、單元之跨徑也是最大，故進行構件與全橋縮尺試驗，對於其力學特性與設計之構想是否符合，仍有其必要且可對此類型波鋼腹板橋之基本特性更為瞭解，對於其後建構全橋結構模擬分析之模型最為基本性質有所依據。
藉由現地橋梁之監測，包括基本振動周期的量測，及車輛載重試驗的監測，獲得橋梁實際之振動週期或頻率，並與先前有限元素分析建構的數值分析模型之振態分析結果比較，以確保該數值模型之正確性，以利未來相關分析用。 (如圖五)
伍、結語
國道新建工程局於79年成立以來即推動多項新式橋型及新型工法，期能帶動國內橋梁設計能力，波形鋼腹板複合橋之引進，正是延續此理念的一項作為。
在新型橋梁興建前後，設定監測計畫內容，包括進行強迫振動試驗，藉由改變施加之振動頻率找出橋梁之共振頻段，以得到橋梁之自然頻率，其可用以回饋設計且得到較為合理之橋梁現況預測與診斷。
藉由監測之結果與分析模型相互比較，以確保該橋梁模型之合理性與正確性。且所蒐集到的資料更可以作為日後同型橋梁之設計參考依據，亦可做為橋梁維修養護的參考資訊，且於早期獲知結構行為異常或劣化現象，適時採取防範措施，以減少結構安全之不確定性，降低長期管理費與風險，因而延長橋梁之使用年限。
監測計畫已接近完成，相信在研究團隊的積極分析與監測下，不久的將來將對監測所蒐集之資料，藉由先前模型分析的判釋、比較，應可預期其各階段成果之提出必能提供規設單位頗有價值的回饋。
參考資料
1.波形鋼腹鈑在斜索外置預力橋之應用探討，林曜滄等，中華技術No.71，財團法人中華顧問工程司，July, 2006
2.DEVELOPMENT OF HYBRID PRESTRESSED CONCRETE BRIDGES WITH CORRUGATED STEEL WEB CONSTRUCTION, Shoji Ikeda & M Sakurada, Japan, August 2005
3.A study on local stresses of corrugated steel webs in PC bridges under prestressing；Shogo MORI*, Takao MIYOSHI**, Hisato KATOH*** Nobuo NISHIMURA****, Satoshi NARA, Japan, 2006
4.波形鋼板
振動特性(Vibration Characteristics of Extradosed Bridges with Corrugated Steel Webs)
高木 康宏(YASUHIRO TAKAKI)
(MANABU FUJITA)
益子 博志(HIROSHI MASHIKO)
永元 直樹(NAOKI NAGAMOTO)
田添 耕治(KOJI TAZOE)
日本，平成16年9月
5.「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」波形鋼複板預力箱型梁複合橋及預鑄節塊橋敬橋梁監測成果發表會會議資料，國家地震工程研究中心，102年3月
6.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波形鋼腹板預力箱型梁複合橋及預鑄節塊橋墩橋梁監測計畫第二階段成果報告，CECI，100年10月
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(照片由CECI臺中生活圈2號線、4號線監造工程處提供) |
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