9高屏溪橋斜拉索安裝

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1、高屏溪橋斜張鋼纜吊裝莊輝雄中華顧問工程司二高屏東監(jiān)造工程處九如工務處計劃經(jīng)理陳建州中華顧問工程司二高屏東監(jiān)造工程處九如工務所主任美國伊利諾大學香檳校區(qū)土木結(jié)構(gòu)工程博士1概述基于景觀美學之特殊考慮，南二高燕巢九如段跨越高屏溪流域處建造一座外型優(yōu)美之單橋塔非對稱混合式斜張橋，全橋長510公尺，主跨330公尺為全焊接箱型鋼梁，邊跨180公尺為預力混凝土箱型梁，鋼筋混凝土倒Y型橋塔高183.5公尺，其兩側(cè)斜張鋼纜系統(tǒng)采視野開放之單面混合扇形配置，全橋配置詳圖一所示。圖一25斜張鋼纜系統(tǒng)為高屏溪斜張橋主要結(jié)構(gòu)特色之一，并且是結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中力

2、量傳遞之最重要構(gòu)件，全橋大部分重量及活載重均經(jīng)由斜張鋼纜傳遞至塔柱，再沿兩側(cè)塔腳傳至基礎承載處?；谛熊囈曇凹皹蛄涸煨椭紤]，鋼纜系統(tǒng)采單面混合扇形配置，一端錨碇于橋塔塔柱，另一端則錨碇于箱梁中央處。為兼顧橋梁安全性、施工性及時程性，于橋塔兩側(cè)各配置十四組斜張鋼纜，除了主鋼纜（Backstay）由四根鋼纜組成外，其余各組斜張鋼纜均包含兩根鋼纜，鋼纜標準錨錠間距于邊跨箱梁段為11.8公尺，于主跨為20公尺，于橋塔塔柱則約為3.8公尺。高屏溪橋承包商泛亞/大成/川田/利德（短期結(jié)合）依據(jù)特訂條款相關規(guī)定選擇奧地利VorspannT

3、echnic（VT）公司為斜張鋼纜組裝及施工協(xié)力廠商，錨錠裝置采用VT公司所生產(chǎn)之HIDYN型式錨錠系統(tǒng)，鋼絞索系由比利時S.A.Fontainunion公司所生產(chǎn)之15.7mm低松弛七線鋼絞線組合而成，鋼纜外套管為奧地利agru公司生產(chǎn)之外著同軸射出鮮紅色色層高密度聚乙烯套管，內(nèi)部柔性灌漿材為法國elf微晶蠟。為確認各項組成構(gòu)件能滿足本工程斜張鋼纜之功能需求，于前置作業(yè)期間分別進行鋼絞線低松弛試驗、錨錠裝置兩百萬次反復載重疲勞試驗、外套管熱熔對接測試及微晶蠟試拌與試灌注等，并于施工期間依相關規(guī)定進行構(gòu)件抽樣檢查。另外，為確保

4、鋼纜施工能順利完成，于施工初期提出鋼纜施工計劃書，包含鋼纜組裝作業(yè)、鋼纜架設施工及鋼纜施拉原則等。本工程于87年8月初開始組裝臨時鋼纜，于10月初施拉臨時鋼纜索力，并于87年9月底進行第一根永久鋼纜組裝作業(yè)，預計于88年7月初全橋斜張鋼纜可吊裝完畢。本文特就高屏溪斜張橋鋼纜之施工規(guī)劃、施工方法及相關監(jiān)測問題等作一簡介，以為往后類似施工案例之參考依據(jù)。2施工規(guī)劃斜張鋼纜為斜張橋結(jié)構(gòu)系統(tǒng)中變異性最大之組合構(gòu)件，其力學行為模式相當復雜，不僅受外力影響，亦與本身系統(tǒng)組成方式及細部組件構(gòu)造息息相關。一般而言，為確保鋼纜安裝后之功能能符合

5、設計原意，規(guī)劃期間應就鋼纜線型與配置、鋼纜組成細部組件及相關測試進行研討。2.1鋼纜配置25高屏溪斜張橋于橋塔兩側(cè)各配置十四組斜張鋼纜，除了最外側(cè)主鋼纜由四根鋼纜組成外，其余均包含兩根鋼纜。每根鋼纜內(nèi)含鋼絞線股數(shù)乃依據(jù)設計階段結(jié)構(gòu)分析之索力值配置而成，鋼絞線設計容許應力為0.45，為鋼絞線極限應力，并依股數(shù)多寡將外套管分成TYPEA及TYPEB兩種規(guī)格，TYPEA套管外徑為28cm，TYPEB套管外徑為22.5cm，TYPEA適用于鋼絞線股數(shù)多于61，其余則采用TYPEB。鋼纜配置重點除須考慮鋼絞線股數(shù)及套管管徑外，亦須考慮其

6、幾何形狀，以決定鋼纜長度及兩端錨錠系統(tǒng)安裝位置。鋼纜幾何形狀主要受自重及索力所影響，一般而言，其幾何形狀可假設為懸垂曲線或拋物曲線，兩者主要差異在于荷重加載位置假設不同。本橋于設計階段曾依據(jù)鋼纜組成組件預估重量計算鋼纜單位米荷重并考慮加載位置隨曲線分布，配合完工狀態(tài)結(jié)構(gòu)分析所得之鋼纜兩端軸向力，依據(jù)懸垂曲線方程式計算鋼纜長度、鋼纜垂度及鋼纜兩端切線角度，以做為鋼纜設計之參考數(shù)據(jù)。設計階段所擬訂之鋼纜相關數(shù)據(jù)于施工前置作業(yè)期間均須重新檢核，因索力分布與橋梁施工方法息息相關，鋼纜幾何形狀又受索力影響。為重新確認鋼纜配置基本數(shù)據(jù)，本

7、橋于鋼纜施工初期依據(jù)所擬訂之施工方法重新計算索力值，并檢核設計階段所配置鋼絞線股數(shù)是否同時滿足鋼纜于施工階段及完工狀態(tài)之應力需求。除此之外，并依據(jù)鋼纜計算索力值及單位米荷重更新鋼纜幾何線形。線形推導所考慮之單位米荷重包含單位米鋼絞線重量（鋼絞線密度為7.85t/m3）、微晶蠟重量（微晶蠟密度為0.95t/m3）及HDPE外套管重量（外套管密度為0.95t/m3），依統(tǒng)計資料概估TYPEA鋼纜平均單位米重約為140kg，TYPEB約為100kg，鋼纜個別單位米荷重詳表一所示。Cableno.Strandsno.Tubedia.(

8、cm)Weight(kg/cm)Cableno.Strandsno.Tubedia.(cm)Weight(kg/cm)B101U9128152.7F101U7028130.9B101b9128152.7F101b7028130.9B1026928129.9F1026122.5