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中心技術報告

NCREE-2000-010

時間 2000-07-01
標題 中空矩形橋柱災後修復之耐震行為研究
作者 [葉勇凱]
摘要 台灣位處於環太平洋地震帶,地震發生頻繁,且橋樑又居交通運輸之樞紐位置,在地震侵襲下必須予以適當保護以維持交通之順暢。橋柱困地震受損而中斷交通,對災後社會經濟將造成二度傷害,因此於地震災後應迅速修補受損橋樑以恢復交通順暢。 本研究提出新的修復工法,在不改變橋樑強梁弱柱原則下,修復嚴重受損之中空矩形橋柱。修復的目標以能快速修復原有橋柱韌性並加強其剪力強度為考量。並不要求修復橋柱至原有百分之百之撓曲強度水平(但至少百分之九十),希望能於短期內恢復災後交通且免於餘震傷害。而後,不足強度之部分再考量整個橋樑系統勁度,使用其他隔減震消能技術來增加橋柱之耐震能力。 實驗顯示本修復工法以全新設計之啞鈴形替代鋼棒(Replaced Bar)成功續接原有斷裂主筋,塑鉸區外側包覆矩形鋼鈑,內填高流動性之無收縮混泥土。能使修復後橋柱之撓曲強度達原有之90%,而極限位移則與原始橋柱相當,但因起始勁度降低造成過大之降伏位移而使位移韌性比大幅降低。而且修復橋柱比原始橋柱有較高之阻尼比,在水平地震力的搖晃下,橋樑的週期將變長,阻尼也提高,因此使得結構的反應趨小,有利於橋樑在極限狀態下的耐震表現。但對於中小型之地震,橋柱極易開裂受損。 經實驗證明,本修復工法之啞鈴形替代鋼棒長度設計可依Priestly and Park塑性鉸公式計算之。鋼鈑包覆工法除了提供些許圍束應力外並可兼當模版使用,而包覆鋼鈑厚度之計算,縱使是矩形橋柱,建議採用Caltrans對圓形橋柱之簡易計算公式。因而,當橋柱受地震侵襲時鋼鈑會有鼓起之現象,可視為橋柱破壞程度之指標。此外,橋柱承受往復載重後,一旦發現主筋發生挫屈,建議應予以更新修復。
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