中華民國103年8月 August. 2014

複合材料碳纖維CFRP包覆補強之應用

 -以國3里程96k+445雲南路跨越橋耐震補強為例

高公局拓建處八德所黃雅仲/撰稿及圖片提供

國道高速公路橋梁耐震補強第2期工程(第1優先路段)第M34標工程範圍自國道3號關西交流道南側至台13線穿越橋南側(79k+250~109k+900),橫跨新竹縣、新竹市及苗栗縣3縣市,需補強橋梁合計共75座,其中位於里程96k+445雲南路跨越橋,因橋址地處敏感性邊坡,為避免重機械施工擾動邊坡傾斜橋墩,並考量施工彈性及對高速公路影響最小,經設計單位研析首次引進複合材料碳纖維(CFRP)於國道高速公路耐震補強之應用。
碳纖維為強化材料,其具有承受主要負載、限制微裂紋延伸、提高材料強度與剛性、改善材料抗疲勞、抗潛變性能及提高材料使用壽命之特性。在國外已有應用於橋梁工程之案例,例如日本阪神震災後,CFRP工法以使用在主筋截斷處之補強或剪力補強為主,乃以韌性及剪力補強之原理,將碳纖維材料視為連續之橫向鋼筋,用以增對混凝土的圍束應力並改善極限強度與應變,由補強後之等效橫向鋼筋比並考量耐久性來計算補強材料所需厚度;本橋梁經設計於橋柱及橫梁需貼附12層,但橋柱位於橫梁底1m以下之部分則貼附6層,梁柱接合處(1m)貼附18層予以補強。
茲將本標工程CFRP補強施工步驟說明如下:
(一)混凝土面層處理。
(二)角隅部削角。
(三)塗佈底面塗料。
(四)碳纖維片黏貼。
(五)黏貼後檢驗。
(六)碳纖維貼片養護。
(七)面層灑佈石英砂。
(八)表面防護層粉刷。
CFRP工法具有材料輕、柔性、搬運容易及施工迅速等優點,然非所有橋梁均可使用該工法補強,應從經費考量及因地制宜而審慎評估,本橋梁因位處敏感性邊坡與第M31標四分里坑高架橋、安坑溪橋部分橋墩,經選定採用該工法補強,希冀藉由累積設計、施工經驗、檢測及養護之經驗,倘日後成效良好,能逐步為為國道高速公路耐震補強工程使用。

混凝土表面處理
混凝土表面處理
表面防護粉刷層
表面防護粉刷層
施工完成面
施工完成面