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| 計畫目的 |
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本工程斜張橋為一單塔對稱傘型之鋼索所組成，最大跨距200公尺，全橋長400公尺，塔柱總高度自基礎頂面量起135.75公尺，塔柱上部像似英文字母倒Y型, 下部為V型之底柱結構，上塔柱為一矩形空心箱形鋼筋混凝土構造，下部塔柱為實心變斷面之鋼筋混凝土結構體(詳圖1~4)。本計畫係針對二重疏洪道斜張橋工程斜拉索錨碇結構之鋼箱梁側鋼索錨箱進行200萬次疲勞載重試驗。於試驗場模擬結構適當之邊界條件，施加鋼索可能發生之載重大小，以探討斜張橋鋼索於鋼箱梁端與橋塔端設計細節之可行性，並評估其承載能力。
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| 鋼箱梁試體介紹 |
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本工程之錨箱結構屬於柱式錨箱，構造上是從主梁腹板伸出長度較小，斜張索方向長度較大的柱式結構。由於盡量壓縮由主梁腹板向外伸出的長度，所以主梁腹板和錨箱連接處的彎矩比梁式錨箱結構為小。在斜張索方向由於有足夠的連接銲道長度，所以依設計者的觀念認為索力可流暢傳遞至主梁腹板上，錨箱結構詳圖 5所示。 為取符合規範長6公尺之試驗試體，惟鋼箱梁錨碇結構處前後橫隔梁之間隔為3.75公尺，為保持試驗試體與實際構造相符合及試體受力後能保持穩定，故試體需併同該錨箱前後處之橫隔梁，使試體長度應調整為7.5公尺(詳圖6)，試體寬度取頂板寬2.4公尺，底板轉為2.7公尺，另為使箱梁試體能承受試驗載重時所產生之扭力，於箱梁開口側施作30mm之鋼鈑板作為封板(詳圖7)。
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| 試驗配置 |
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試驗裝置側視圖如附圖8~10所示，本試驗擬於國家地震工程研究中心實驗場進行，試體尺寸約為2.7公尺寬，7.5公尺長，2.7公尺高。沿車行之長向方向，一端以鉸支承，另一端以滾支承模擬之，並藉由適當夾具固定於反力牆與反力地板上。施加載重方法係以槓桿原理達到符合試驗規定要求，為模擬斜張索端錨作用於錨座之行為，槓桿支點固定於底座上，藉由多支MTS直接施力於槓桿頂端，以達到力量倍增之效果，槓桿與錨座之作用點以球座連接(詳圖11)，確保所模擬斜張索力量垂直作用於錨座結構上，故此本試驗並不需要使用斜張索端錨及cable元件即可達到試驗目的。本試驗力量的施加擬以多支力量能力分別為100噸之油壓伺服閥千斤頂，採用效率比約為三倍之槓桿達成之，各支千斤頂之合力中心通過鋼錨箱之中心。另外鋼箱梁兩端之支承是由多個鉸支承組成，惟支承組之配置盡可能使支承中心符合鋼錨箱受力中心，增加試驗之穩定性，並降低鋼箱梁受偏心載重作用下之扭轉變形。疲勞試驗中391噸與689噸之載重幅度預定採用約1Hz之頻率進行之。先進行疲勞試驗部份，完成後將再進行最大靜載重荷重試驗，試驗前將驗證及調整試驗參數及Load Cell 讀數關係，以作為試驗之依據。疲勞試驗將每日進行9小時，以1Hz頻率估算，3.5天將完成10萬次反覆荷重，每完成10萬次荷重後將對試體進行檢查靜態應變量測，並檢查各部位是否出現裂縫。疲勞試驗如進行順利，預計70~80天內可完成200萬反覆荷重試驗，最後依計畫進行最大靜載重試驗。
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| 試驗量測計畫 |
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應變計之設置將視試驗條件下之進行有限元素分析的結果，應力值較高部位或可能產生Hot Point四週，如承壓板、加勁板或支承板接近頂板之位置等。量測項目如下所列:(詳圖12~18及表1) 荷重計：施力點、軸力鋼棒 位移計：施力點、基礎滑動、鉸支承與滾支承位移 單向應變計：鋼箱梁翼版（對應軸力鋼棒位置） 三向應變計：鋼箱梁腹版hot points附近 疲勞試驗 載重施加型態: 採力量控制方式施加載重，疲勞載重之力量幅度約介於391t~689t之間。力量的施加採用伺服閥油壓千斤頂依預定之載重自動施載，預計施加載重頻率為1Hz，但仍視施加載重設備之性能而定。 資料蒐集系統： 動態蒐集系統（Pacific instrument 5500 series dynamic data acquisition system） 蒐集頻率：接於動態蒐集系統量測儀器，其資料蒐集頻率為10 Hz。 靜態收集系統（THS1100） 蒐集頻率：每1000 cycles蒐集一次，預計蒐集2000筆資料。 靜載試驗 載重施加型態： 採力量控制方式施加載重，載重分四個載重等級加載，分別172t、345t、689t、984t，預計採用約17.2t/sec之加載速率進行試驗，每個載重等級持續加載5分鐘。力量的施加採用伺服閥油壓千斤頂依預定之載重自動施載。 資料蒐集系統： 靜態蒐集系統（THS1100） 蒐集頻率：約17.2t之施載增量收集一次，持續加載之5分鐘內，每10秒鐘蒐集一次，共約248筆資料。
表1 鋼箱梁側鋼索錨箱試驗之量測儀器數量統計表
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© 2006 National Center for Research on Earthquake Engineering