高性能混凝土桥梁设计中二高乌日交流道连络道穿越桥(2)

前瞻橋梁工程新技術研討會

上部結構三跨一次澆注施工，為完工階段之容許張應力控制。

本橋北上線採高強度混凝土，可提供較佳之容許張應力，惟因採保守設計強度值，故未形成較大差異，分析計算結果，兩向橋體之預力鋼腱需求量約略相近，採相同之預力鋼腱股數配置。

預力及非預力鋼材之總量，在臨界斷面上應能承受足夠之抗撓曲極限載重，且至少為依破壞模數算得之開裂載重之1.2倍。該開裂應力與fc?成正比，亦即混凝土之強度較高，則其開裂應力與最小鋼材需求量亦較高。經計算結果，本例南下線之鋼筋量為208 t、北上線則為225 t，即採用高性能混凝土之上部結構其鋼筋需求量，較一般混凝土者為高。一般預期採用高強度混凝土材料設計可減少鋼筋量，然而對一般箱型梁斷面，通常為最小鋼筋量控制，則採用較高強度混凝土設計之配筋需求量反而較高。 4. 橋墩設計

(1) 尺寸配置

本橋橋墩柱體為六角形，由柱底向上伸展漸變加寬，如圖三、四。 由於橋墩主要為承壓及受撓構材，高強度混凝土之材料優點可以充分發揮，故可縮減斷面而節省材料。實際設計時，北上線之橋墩底部尺寸採240cm×280cm，南下線則採280cm×280cm。 (2) 分析計算結果

在相同之上部結構條件下，橋墩斷面較小時，所引致之設計地震力亦較小，相對地，其配筋亦較少。北上線橋墩之斷面約為南下線橋墩之85%，其混凝土使用量則為南下線之81%，墩柱主筋之配置，北上線之配筋量為南下線之78%。

本橋橋墩柱高約8.5 m，相較於斷面尺寸，其細長比較小，經分析結果，北上線之基礎尺寸(縱向×橫向×厚度)為11m×9m×2.4m，而南下線為12m×10m×2.4m，其混凝土使用量約為南下線之83%。

本例之橋墩不高，故兩向基礎差異不大，倘在橋墩較高之情況，墩底地震力係塑鉸彎矩之控制條件時，基礎尺寸之差異將更為顯著。

值得注意者，基礎之尺寸係決定於荷重與土壤之承載力，而高強度混凝土之貢獻，可以減少配筋量，但影響不大；故若以經濟性來考量，基礎之混凝土採用一般混凝土即可。

本橋南下線及北上線主要材料數量詳見表一。

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五、 高性能混凝土之品管控制

高性能混凝土構造之成敗，取決於施工中之品管控制工作是否確實。以下略就本橋高性能混凝土材料之品管與長期品質監測追蹤簡要敘述：

(一) 材料品管

混凝土材料方面之品管控制，可分三部份：

1. 配比設計

嚴格要求承包商於事前從事配比設計，並須於施工三個月前進行品質保證資料之建立，而本工作係指實驗室內理論性之詴驗。 2. 配比詴拌

依實驗室之配比設計進行預拌場之現場詴拌，以期了解於實驗室內良好工作環境是否可以直接落實於一般預拌場之現場詴拌。 3. 模擬詴驗

經由預拌場詴拌，確實達到實驗室之品質後，下一步就是以實際之生產線，產製一般用量之混凝土。因此於橋址附近製作一個3m長與原橋相同斷面之箱型梁模型，鋼筋與預力套管均採與原橋相同之配置，並在斷面處以壓克力封模，以利觀察混凝土於模板內流動之情形。而本詴驗之精神主要模擬實橋在製作過程可能之產製、運輸與澆注的過程。

(二) 施工中之品管

材料之品管確實後，現場施工之品管亦是很重要之一環，施工之過程應嚴密

檢驗，以防各項性能受影響而無法達到要求，尤其在工地現場澆注進入模板之前，應對混凝土之品質與性能做初步查驗，以確保混凝土之品質，而後於混凝土澆注亦須有詳細之計畫。

高性能混凝土之流動性詴驗項目如下：[2] 1. 坍流度詴驗

混凝土坍流度之量測使用一般坍度詴驗所使用之坍度錐，量測方式為在將坍度錐往上拉起，待混凝土停止流動後，測擴散圓形的最大直徑及與其垂直的另一直徑，兩者平均值即為坍流度(圖五)。有效坍度值如超出參考值範圍，表示應就配比之漿量、水灰比等進行調整以獲致合理之混凝土流動性。 2. 材料分離抵抗性─500mm流度到達時間

此項時間測定即為前述之坍流度驗在坍度錐拉上後開始至混凝土流到直徑為500mm的時間。

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3. 鋼筋間隙通過詴驗─U形或箱形填充高度(mm)

間隙通過採用之U形或箱形基本上區為左(A)、右(B)兩室，中間再以活動隔門區隔，該活動隔門係為柵狀竹節鋼筋作為流動之障礙物(圖六)。測詴方法係先關閉隔間門，將混凝土連續注入至A室頂端抹平後，拉開隔間門，混凝土即會通過流動障礙之B室，充填B室至靜止流動，B室容器底端至填充混凝土上面的高度即為填充高度，用以量測通過鋼筋間隙與自行充填模板之能力。

4. V漏斗流下詴驗法

將鋼製漏斗(圖七)底蓋關閉，混凝土自漏斗上面填滿並括平，括平後10秒內打開排放口底蓋，測定全量排完時間並記錄排放中是否有堵塞現象。量測時間如超出參考值之範圍，表示應就配比之漿量、強塑劑之用量等進行調整，以獲致合理之混凝土黏稠性。 5. 混凝土全量通過性詴驗

為使自充填混凝土運抵工地能確實符合自充填特性，且混凝土在工地不須再取樣可逕行檢驗，東京大學土木系Okamura教授提出如下概念，再由Ouchi博士等發展出詴驗方法。詴驗裝置設於拌合車卸料槽與幫送車間，所有混凝土須注入此裝置(圖八)。若混凝土能流過，此混凝土可被認為具自充填性。若混凝土被此裝置所阻塞，混凝土即未充份具自充填性，其配比須加檢討

(三) 長期之品質追蹤：

高性能混凝土於實驗室中之長期性質（如潛變、乾縮），國內外均有不少之

資料，然現場澆注實體之長期的資料較不易取得，因此特別於本橋埋置量測儀器，並委託學術單位協助辦理長期監測，以觀察現場混凝土之潛變、乾縮、溫度變化、鋼筋與混凝土應力之重分配及整體橋梁縱向伸縮情形。而量測儀器在南北兩線均安裝（圖九），分別量取一般混凝土與高性能混凝土之比較資料，以提供國內學術界高性能混凝土現場實體長期量測資料。

六、 高性能混凝土對構件行為之影響

高性能混凝土為獲取高流動性，並克服鋼筋密集及封閉性空間等構件混凝土不易澆置之缺點，在配比上與一般混凝土不同。雖高性能混凝土之生產與施工已能掌握，惟其硬固後之力學與變形特性如彈性模數、乾縮及潛變係數等，是否會因配比特性而對構件產生不同的影響，則有待加以了解及探討。本節即探討墩柱及上部結構若採高性能混凝土，其彈性模數與乾縮係數與一般混凝土之值有差異

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時其對橋梁構件行為之影響。

(一) 彈性模數之影響

高性能混凝土之彈性模數與一般傳統混凝土比較有偏低之趨勢，為瞭解完工

後彈性模數如果低於結構設計所採之數值，將對橋梁構件行為產生之影響，吾人假設以下四種條件，並依規範規定之各種載重條件進行分析： 1. 上部結構、橋墩及基礎之混凝土強度f’c=420kg/cm2

彈性模數 E= Ec=10628fc?+70310=288000 kg/cm2 2. 上部結構、橋墩及基礎之混凝土強度f’c=420kg/cm2

彈性模數為 E=0.9 Ec=259200 kg/cm2

3. 上部結構、橋墩及基礎之混凝土強度f’c=420kg/cm2

彈性模數為 E=0.8 Ec=230400 kg/cm2

4. 上部結構、橋墩及基礎之混凝土強度f’c=420kg/cm2

彈性模數為 E=0.7 Ec=201600 kg/cm2

經結構分析計算結果獲知，彈性模數愈小者，其有效預力值愈小( …… 此处隐藏：3420字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……