工程研究

高屏溪橋監測計畫概述

摘  要

有鑑於斜張橋整體結構系統勁度低，結構動靜力行為變異性較為複雜，為確保高屏溪斜張橋施工期間之安全性以及完工通車後之服務性，業主交通部國道新建工程局特別於橋梁設計階段即委託本工程司負責研擬策劃一監測研究計畫，以為因應。本文旨在闡述高屏溪斜張橋監測研究計畫之整體規劃及相關執行作業內容，其成果除可提昇橋梁工程施工控制技術外，亦可供日後類似案例之監控參考。

一、概述

二高後續計畫燕巢九如段第C381標高屏溪河川橋主橋係採單橋塔非對稱複合式斜張橋設計，橋長510公尺規劃為不同結構材料系統複合式配置，主跨330公尺為全銲接箱型鋼梁，側跨180公尺則為雙箱室預力混凝土箱型梁。兩側單面混合扇形斜張鋼纜系統分別錨碇於塔柱及箱梁中央處。鋼筋混凝土橋塔高183.5公尺，採造型雄偉且結構穩定性高之倒Y型設計。

由於斜張橋結構具高細長比，且其動靜力行為不確定性較大，為求檢核並瞭解高屏溪斜張橋在風力、地震力、車行活載重及周圍環境溫度變化下，各結構系統如橋塔、主跨箱型鋼梁、側跨預力混凝土箱型梁以及斜張鋼纜等結構系統之行為表現，本工程除於橋梁結構設計階段進行一系列相關結構系統穩定度分析與探討外，配合施工階段亦規劃一斜張橋監測研究計畫以為施工控制。該計畫主要由國立成功大學土木系方一匡教授、陳培麟教授及國立台灣科技大學營建系陳生金教授所組成之跨校研究單位與本工程司屏東監造工程處共同負責籌畫執行。整體監測計畫內容計包括：?橋梁結構行為理論分析；?監測儀器規劃與佈設；?動靜力行為監測；?動靜態服務載重試驗；?橋梁與鋼纜抗風穩定性監測；?預警設計及?維護管理計畫等。

二、橋梁結構行為理論分析

橋梁結構行為理論分析主要分為風力及地震力效應兩類，茲分述如下：

(一)風力效應分析

1.橋塔及橋面板結構系統

本處風力效應主要以渦流顫動、穩定性及亂流效應為主。結構穩定性檢核主要針對橋梁上部結構橋面板之風力效應，其中包含扭曲發散和顫振。基於橋梁受風力作用時，其振動行為可能造成橋梁結構破壞或降低結構物之安全性，高屏溪橋針對其特殊工法曾進行一系列模擬全模型之風洞試驗，其主要測試項目為渦流振動、抖振及亂流效應。根據試驗結果顯示，施工期間斜張橋的施工方法及施工機具對現地可能發生的強風並不敏感，亦即高屏溪斜張橋在施工階段中具有相當高的穩定度及安全性。

2.斜張鋼纜

斜張鋼纜承受風力時，其反覆振動將可能引起鋼絞索產生疲勞現象或在支承處產生裂縫破壞，如此一來將降低其耐久性與安全性。鋼纜的風力效應主要包括有渦流振動、尾流馳振及風雨誘發振動等。當渦漩振動的頻率與結構體的自然頻率或扭轉頻率近似或相等時，便會產生共振現象，此時結構體會有較大的位移振動。又經由計算斜張鋼纜的自然頻率即可推得發生渦流振動時之臨界風速，一般而言，臨界風速多發生在第一模態，且此時具有最大之振幅。吾人分析高屏溪橋自編號F101最長鋼纜及至編號F114最短鋼纜，發現其自然頻率為第一模態時，僅有編號B114鋼纜在風速1.5 m /sec時會發生共振情形，但由於此時風速極低，幾乎無法擾動鋼纜，因此本橋斜張鋼纜對渦漩振動不甚敏感。此外，由於鋼纜渦流振動、尾流馳振及風雨誘發振動等風力行為相當複雜，若僅欲以數值分析探討其行為模式似嫌粗糙且不可靠，雖有部分學者經由鋼纜實體風洞試驗以探討其影響參數及範圍，惟考量試驗條件模擬不易，因此鋼纜風力現象仍主要以經驗法則配合鋼纜頻率與阻尼量測值進行綜合研判，且研判時機通常選擇設定於施工期間與完工後較佳。

(二)地震力效應分析

1.振態分析

當地震傳遞給一結構體擾動時，其結構系統內力將進行重新分配，如此則會影響整個結構系統的穩定性。若考慮系統為具有n個自由度之結構，當受一水平加速度擾動時，其運動方程式可表為：

     其中   

     展開可得

式中為第i振態之參與係數（participation factor），利用Duhamel integral求得振態之位移反應如下：

若應用於加速度反應振譜，則第i振態之最大位移為，此時若欲求結構系統某最大物理量（如位移、剪力、彎矩）則需使用振態疊加法，一般常用的方法為（Square Root of Sum of Squares，SRSS ）法及（Complete Quadratic Combination Method，CQC）法。本橋則採CQC法分析，CQC法考慮各振態間之相互關係，亦即假設結構系統簡化成n個自由度，且第i振態所對應最大反應為時，可表為

當箱型梁結構系統地震力振態分析採三維X、Y、Z三方向分析，並簡化為一勁度等值斷面時，經CQC法振態疊加後，吾人發現本橋於施工期間所發生之最大應力均在構件容許承載能力範圍內，且橋塔基底之彎矩亦可符合規範要求。

2.理論動力分析

一般而言，結構動力分析可採歷時分析（Time History Analysis）及反應譜分析（Response Spectrum Analysis）兩法，茲簡述如下：

(1)歷時分析

歷時分析是依據實測地震或人為觸發振動方式，依時間和加速度之關係曲線求解結構之動力反應。歷時分析須配合監測計畫埋設之地震儀蒐集所得訊息進行解析。同時，透過此部份的監測資料分析，配合設計階段之模擬全模型風洞試驗所得之結構行為訊息相互對照，亦可完整檢核橋梁之實際動力行為。綜合監測結果得知，斜張橋主梁及橋塔在施工期間及完工通車階段，其實際結構動力反應略低於設計分析計算值，故而可推知本橋之耐震性甚佳。

(2)反應譜分析

反應譜分析係以時間或頻率與加速度或速度位移之關係曲線表示，縱軸物理量表示結構在不同週期或頻率時，某地震力作用下該結構系統所對應之最大反應。經分析發現，本橋結構系統於施工期間內鋼橋應力及橋塔塔基彎矩值皆在構件容許承載範圍內。

三、監測儀器規劃與佈設

根據全橋結構系統動靜力行為監測項目要求，規劃之相關監測儀器及資料收集系統，主要有傾斜儀、鋼筋及混凝土應變計、鋼筋計、鋼梁應變計、鋼纜錨碇處應變計、橋台拉力計、風速風向儀、三軸式地震儀及相關動態、靜態中央資料蒐集系統與數據傳輸處理系統等，其佈設位置及數量詳如圖一、圖二與表1所示。各項監測儀器設備之管線電路均集中收錄於A1橋台邊坡上方之監測室中，監測資料以數位方式儲存於監測室內之中央資料蒐集系統，資料之讀取可利用數據傳輸方式傳送至資料蒐集單位及交控中心之接收站上，或至現地透過電腦連線直接讀取資料，詳如圖三所示。

四、動靜力行為監測

動靜力行為監測系統主要為動態及靜態長期監測以及施工期間之靜態監測作業。動態監測對象主要為地震、強風或車輛所引起之振動行為，當振動來襲時，系統可以經由自動或手動啟動紀錄系統進行監測；靜態監測部份則於施工期間以人工定期量測方式收集資料，而長期監測則是以定時自動收集資料方式處理。此外，當動態監測系統觸發啟動運轉時，靜態監測系統亦能同步觸發進行監測。

動態監測系統具有自動數據通報系統和警報通報系統之功能。前項主要是當現地發生地震或強風時，系統即能迅速將此一訊息和集錄系統內資料自動傳送到遠方的資料蒐集單位，以便進行資料收錄及分析作業。後項主要功能則在於地震或強風發生時，能夠即時傳送訊息至遠方交控中心，而監測系統可隨時監控地震或振動強度是否達到警戒值，以便即時採取緊急應變措施，維護人車之安全。靜態監測之感測器均具有自動紀錄之功能，紀錄起動方式包含定時、手動及動力監測觸動等三種方式，所紀錄之資料均可透過數據傳輸網路傳至遠方的資料蒐集單位。

配合監測計畫之執行，監測項目共分為：

· 橋塔各規劃測點之風速、風向、加速度及內部鋼筋與混凝土之受力及應變；

· 斜張鋼纜系統兼採振動法及錨碇應變計量測鋼纜索力變化情形；

· 橋面板結構之風速、風向、加速度、整體受力變形、溫度變化、內部鋼筋與混凝土之應變及鋼床鈑之應變值量測；

· 橋台基礎之變位及地錨拉力。

由於斜張鋼纜在長期預力、風力、地震力及車行活載重下，將隨時間變化產生應力鬆弛現象，造成斜張橋整體結構系統應力的重新分配，如此將影響橋梁之結構靜力及動力特性。綜觀國外相關施工經驗得知，監測系統在斜張橋完工後均規劃有定期檢測鋼纜實存索力之作業，以檢核結構系統之穩定性及服務性。本橋在檢核斜張鋼纜受力情形或預力變化時，採用自然振動頻率法（Ambient vibration test）進行量測，並於箱型鋼梁節塊搬運期間確認鋼纜有效長度及振動弦理論計算索力之適用性。自然振動頻率法係於斜張鋼纜上裝設一速度量震計，當鋼纜受自然力擾動而產生激振反應時，速度計可將此振動傳送到ＦＦＴ分析器，經由快速傅立葉轉換（Fourier transformation）解析，判定振動波形內穩態反應之振動頻率後，再透過計算式即可求得鋼纜之受力情形，亦即鋼纜索力大小，如圖四所示，而其應用原理主要如下：

考慮斜張鋼纜勁度（含外套管勁度），使用軸向拉力梁理論，當受彎曲梁含軸向拉力時的自由振動運動方程式為：

      其中 Ｔ：軸向拉力

                    ：單位長度質量

若斜張鋼纜受擾動而發生激振反應時，假設此時斜張鋼纜之擾動可簡化為 ，代入上述方程式可得：

若邊界條件為兩端固接，則上式可解得：

其中　　

而上式近似解為：

(1)鋼纜具較小垂度時，即Γ≧3，則適用於下列力與第一振動頻率關係式：

(2)鋼纜具較大垂度時，即Γ≦3，則適用於下列力與第二振動頻率關係式：

(3)鋼纜長度較長時，適用於下列力與頻率關係式：

    其中　：中垂量/鋼纜長度

    ：鋼纜之傾斜角

因此在選定斜張鋼纜振動頻率後，一般而言，通常選擇較不受亂流干擾的第二振動頻率，即可經由上式求得鋼纜拉力Ｔ，亦即鋼纜的索力值。

本橋在斜張鋼纜進行預力施拉作業時，配合油壓幫浦實際輸出壓力讀數對照上式計算所得鋼纜索力值時，發現兩者間相當接近。再者，本工程於鋼纜施拉預力作業時，亦隨機挑選某一鋼絞索裝設單鎗量力器（mono load cell）檢核鋼纜之實際索力，詳如圖五。此外，配合監測計畫之規劃，裝設於主跨鋼纜錨碇承壓板內側及側跨鋼纜錨碇螺帽處之鋼纜應變計亦可同時量測鋼纜索力的變化情形，詳如圖六。經由相互比較結果發現，油壓幫浦實際輸出壓力讀數、單鎗量力器量測值、鋼纜應變計讀數以及自然振動頻率計算值等，彼此間數值差異並不大。因此推論日後橋梁維護計畫中有關鋼纜索力變化檢核作業應可藉由自然頻率振動法及鋼纜應變計進行綜合監測。

總括說來，施工期間監測資料顯示橋塔鋼筋與混凝土之結構行為與橋塔規劃受力狀態相符，印證規設階段結構行為分析之可靠性，而側跨預力混凝土箱型梁施工期間監測作業主要以乾縮潛變行為及鋼腱預力影響為主，當箱型梁完成混凝土澆置後，佈設之監測儀器顯示應力變化情形與混凝土乾縮潛變及受力行為相當一致。再者，應變計於腹版縱向預力施拉完成後均顯示壓應變，其受力行為與預測狀況相當一致。另安裝於A1橋台上之拉力計亦顯示地錨預力變化在規劃設計值內，符合結構穩定之要求。

五、動靜態服務載重試驗

斜張橋由於結構系統特殊，以致於應力的變化不易掌握，雖於設計階段已經由分析模式探討橋梁結構特性參數及各項載重之影響，但為確認或調整相關影響參數以作為設定監測預警值及後續檢測維護計畫擬訂之參考，本工程於斜張橋完成後即進行全橋服務載重試驗。基於考量橋梁結構會因周圍環境變化而產生微振現象，因此各項載重試驗進行前即先進行全橋環境微振試驗（Ambient vibration testing），亦即透過各規劃處之加速度計紀錄資料，並經由FFT轉換成結構系統之環境微振富氏譜及各振態振動頻率。此外，動靜態載重試驗所求得的結構系統各項振動物理量亦需綜合考量此一環境微振效應之影響。

全橋服務載重試驗依外力行為之差異性可分為動態載重試驗及靜態載重試驗，其作業重點主要在於：：

檢驗儀器運轉情形及其功能，建立橋梁承力行為之基本資料，供日後管理維護之用。

測試斜張主橋承受載重時之結構行為，如主梁之載重變形、扭轉、應變、全橋之動力特性等，並且將量測值之結果回饋設計構想。

建立通車前橋梁之基本資料，以作為監測計畫中設定監測預警值及後續建立檢測維護計畫之參考。

(一)靜態載重試驗

靜態載重試驗係量測載重車在不同規劃車道時橋梁之靜力反應，以解析結構特性係數，並預測橋梁結構系統之實際承載服務性。靜態載重試驗主要分為單位靜載重及均佈靜載重試驗兩部分。單位靜載重係以數部（6~18部不等）載重車分別佈設於單向或雙向車道上，藉由量測各規劃處之變位資料，以解析橋梁結構之靜態撓曲及扭矩行為，詳如圖七所示。再者，基於本橋主側跨鋼構箱梁與預力混凝土箱型梁結構系統之差異性，靜載重試驗除進行全橋單位靜載重及均佈靜載重試驗外，亦分別進行鋼構箱梁及預力混凝土箱型梁之靜態撓曲及扭矩試驗。

此外，為消弭因載重車引擎發動造成橋梁結構產生微振現象影響試驗進行，載重車於定位後需將引擎熄火，並待全橋微振行為趨於穩定後再進行靜態載重規劃處變位資料量測作業。

總括說來，靜態載重試驗重點為：

j藉由施工期間所佈設之監測儀器量測結構系統之應變行為，推估橋梁之垂直勁度、扭轉勁度及構件斷面中性軸位置，並從而了解本橋在不同載重位置下之主梁應力變化情形；

k經由比對FEM分析模式理論值與主梁各規劃斷面應力分佈量測結果，校核分析模式之應用性；

l建立載重車在不同車道佈設時活載重橫向分佈資料，並可推算鋼梁之應力差值，以了解鋼梁之實際疲勞應力；

m透過量測鋼纜之應力變化情形，亦可了解鋼纜之實際疲勞應力。

此外，經由分析相關試驗量測資料得知，在規劃之靜態載重條件下，高屏溪斜張橋載重變形及結構行為均具有線性疊加現象。再者，以STAADIII分析軟體模擬高屏溪斜張橋結構行為時，發現分析計算值較實際載重試驗值為大，此應為分析時所使用之參數較為保守所致。

(二)動態載重試驗

動態載重試驗係分析載重車在不同車道及速率行駛時，橋梁結構在動載作用下的強迫振動反應，並解析相關動力特性參數以建立動力監測之初始值並驗證橋梁結構系統之穩定性。試驗主要分為車行動態載重試驗及衝擊載重試驗兩部分，車行動態載重試驗係以數部載重車由相同方向分別以10km/hr、20km/hr、30km/hr、40km/hr及60km/hr速率於橋面上行駛，同時量測各規劃處之應力變化，並將其值與靜態應力變化值比較，以探討活載重對結構系統之衝擊係數。動態衝擊載重試驗之目的在於經由產生單一或定時連續產生衝量以求得主梁結構動力特性參數，其方式是利用數部載重車行駛通過240´360´10cm之木製三角楔形行車障礙物，詳如圖八所示，利用10公分落差以產生一垂直衝量，同時量測各規劃處之加速反應譜，再經由傅利葉轉化以求得主梁之振態頻率與阻尼，用以測試橋梁之動態撓曲及扭矩行為。再者，為因應主跨與側跨材質差異之特性及測試目的之需求，動態衝擊載重試驗亦分別針對主跨鋼構箱梁及側跨預力混凝土箱型梁分別進行動態撓曲及扭矩衝擊載重試驗。

綜而言之，動態載重試驗主要重點在於：

j藉由載重車行駛所造成之強制振動，量測橋梁結構之動態反應，並與理論分析模式相互佐證；

k經由動載重試驗求得活載重對結構系統之衝擊係數μ（Impact factor）、活載重反應譜資料及活載重橫向分布資料；

l透過量測各規劃處之加速度反應譜及動態位移資料，利用FFT解析橋梁之動態振動頻率及阻尼比，進而判讀橋梁之抗風穩定性及動力行為。

橋梁於車行載重作用下之動力行為除與結構系統本身動力特性有關外，車行速度與橋面平整度亦為重要影響關鍵。此外，高屏溪斜張橋服務載重試驗經由一系列不同承載量之佈載條件測試下，橋體結構系統整體動靜力行為均在規劃設計值內，符合結構穩定之要求，亦即表示本橋於規設階段之設計理念、結構分析模式以及相關設計參數選用均與實際施工現況相當一致。因此，可推論本橋結構系統應力承載能力應與規劃設計分析值十分接近，圖九為分析模式模擬主梁在規劃服務載重下之預測變位與實際變位之比較情形。

六、橋梁與鋼纜抗風穩定性監測

為確認橋梁及鋼纜之抗風穩定性，本橋自設計階段起即進行一系列試驗，並於施工期間配合現地觀測結果確認鋼纜之穩定性。然考量風力現象預測或研判準確度有限，故於斜張橋完工後仍持續監測其風力行為。橋體部份主要是以監測儀器量測值研判其振動是否趨於不穩定振動，並經由警報傳輸系統迅速將此一訊息傳送至研究單位及交控中心進行監控。

斜張鋼纜因其風力效應相當複雜且動力特徵值模擬不易，因此橋梁設計階段風洞試驗時並未探討其抗風性，乃規劃於施工期間配合振動試驗以理論公式判讀其穩定性。又考量現階段鋼纜風力效應之理論分析或風洞試驗探討在執行上均有困難，為確認鋼纜抗風穩定性，本工程於鋼纜安裝期間即以目測判斷其振動行為，並於鋼纜建造完成後，經由現場振動試驗實測資料綜合評估其抗風穩定性。

(一)目視監測作業

鋼纜目視監測作業係於強風季節或天氣預報將有颱風來襲時，由專業工程師進駐橋址處定期觀測鋼纜振動現象。本橋施工期間歷經多次颱風，現地觀測結果顯示鋼纜僅於民國88年6月6日瑪姬颱風來襲時有較明顯振動現象，由橋面板上所進行之目視觀測作業發現，當風速達15~20m/s時，上風處鋼纜呈現微小面內振動，下風處鋼纜約於中點位置發生雙邊振幅約15~20cm之橢圓形振動；當風速達35 m/s時，上風處鋼纜振幅目視約為10公分，下風處鋼纜最大振幅則約增為30cm，此時箱型鋼梁懸臂段僅產生垂直於地面之振動行為，雙邊振幅約為10公分。

經由上述鋼纜振動行為研判上流處鋼纜振動來自於渦流顫動，下流處鋼纜振動則應為尾流馳振所造成，兩者振動行為主要發生於第一振態。由於振動相當穩定且振幅有限，又其觸發風速相當高，其觀測結果與經由判讀公式推測結果相當雷同。由於6月6日颱風來襲時雨量相當小，故觀測時鋼纜並無發生風雨振動。然為確認風雨振動現象發生之可能性，當天候狀況顯示風速、風向及雨量已達到發生風雨振動之狀態時，即進行目視觀測作業，其中以88年7月7日風速約在10m/sec至20m/sec之間，雨量適當，經長時間觀察鋼纜亦無發生風雨振動之跡象。

綜合施工期間所收集之觀測資料可初步推估鋼纜抗風穩定性相當高，雖說鋼纜於強風時已有發生渦流顫動及尾流馳振之振動現象，但振幅相對於鋼纜長度相當的微小，即表示在錨碇處轉角效應所產生之應力變化值相當有限，其值遠小於鋼纜疲勞試驗之測試值。再經由分析強風發生之或然率及振動引起錨碇處之轉角應力值，可知上述兩項振動對鋼纜疲勞應力影響相當有限。

(二)鋼纜振動試驗

另為確認經由鋼纜長期觀察資料所作之初步研判結果，本工程亦於斜張橋主結構體完成後進行鋼纜微振試驗。各鋼纜試驗計算所得之頻率、阻尼比及史庫頓數Sc則詳如圖十所示。

圖十所示之鋼纜阻尼量測值均小於2%，同時計算之史庫頓數均小於10，若依據經驗法則進行鋼纜抗風穩定性判讀，則其判讀結果並無法解釋強風期間所觀察到之振動行為。研判其間之差異應來自於微振試驗之振幅太小，以至於試驗結果無法反應鋼纜實際阻尼值。雖有部分學者建議利用阻尼值與振幅之關係式合理放大阻尼量測值，並作較保守之穩定度研判，然考量阻尼值與材料性質息息相關，又鋼纜內部填充材採用微晶蠟之施工範例並不多，若利用振幅比值推估阻尼值，其值之不確定性相當高。基於阻尼值為判斷鋼纜抗風穩定性之關鍵因素，為求得較正確之阻尼值，本工程亦即進行強制振動藉以求得較合理之振幅。

本工程鋼纜強制振動試驗係利用大型吊車以繩索拖拉的方式提供鋼纜初始變位值，詳圖十一所示，並利用角材提供臨時支撐，再以卡車迅速將角材拖離，讓鋼纜產生激振反應，並逐漸衰減至停止。試驗主要以主跨外側鋼纜為對象，共計七根鋼纜，每根鋼纜進行二次試驗。

圖十二為主跨最外側五根鋼纜強制振動試驗計算資料，其值顯示所有鋼纜之對數阻尼衰減值均大於5%，參考前述相關之穩定度判讀原則，則可推估所有鋼纜均具有相當高之抗風穩定度，此一結果與現場觀測現象相當接近。

經由長時間的觀測結果初判本橋鋼纜系統抗風穩定性相當高，雖然強風期間外側較長鋼纜產生振動現象，但振動行為相當穩定，且振幅不大，對於鋼纜服務壽命並無任何影響。雖然相關訊息均顯示本橋鋼纜之穩定性相當高，但考量鋼纜風力行為不確定因素繁多，故仍規劃於橋梁通車後持續進行觀測。若發現鋼纜產生不穩定振動，則建議於鋼纜錨碇處附近安裝粘性剪力型阻尼器，以提供抗風所需之額外阻尼量。

七、預警設計

預警系統設計包含自動數據通報系統及警報通報系統兩部份，當橋梁受地震或風力作用時，設於橋址處監測室之自動數據通報系統即可將此一訊息傳遞至監控中心以利進行結構系統行為之分析與校核。此外，若橋梁受外力影響，其動力行為達到警戒值時，警報通報系統亦可及時提出預警並傳達至高速公路局交控中心之監控網路上，以便橋梁相關維護單位及時採取緊急應變措施，確保人車之使用安全性。

預警系統規劃監控項目為橋塔之傾斜及變位量、鋼纜索力變化、橋址處風力效應及耐震影響評估等。監測所得之資料經由監控中心解析判讀後，再區分為定時及立即兩類，分別傳送至橋梁維護管理單位之交控中心，以便於預警作業之進行，其相關配置及資料傳輸系統詳如圖十三所示。此外，預警值係整合橋梁於施工期間各項監測儀器所蒐集之資料、全橋風洞試驗及相關結構設計參數而設定。預警系統之等級分類係因應不同結構系統屬性，並配合維護計畫檢測判定標準分別建立其分類等級。

八、維護計畫

維護計畫旨在檢核橋梁結構系統之實存工作性，用以確保橋梁於完工通車後之使用安全性。本計畫包括資料建檔系統、管理與檢測系統及維護計畫系統三部份。

(一)資料建檔系統

資料建檔系統係針對本橋特性建立一套整合性之資料建檔系統，以利於日後維護計畫執行單位資料取得之完整性及便捷性。

資料建檔系統包括：j一般基本資料、k契約資料、l橋梁幾何資料、m規劃資料、?設計資料、?結構型式?資料及監測資料等。

(二)管理及檢測系統

管理及檢測系統則是對於橋梁結構進行一系列整合性之資料整理、結構物管理及檢測工作，期使橋梁結構之服務性能合於安全要求。本系統分為：

1.管理作業

配合規設階段設計準則，制定橋梁管理限制措施，以維護橋梁安全性及使用年限。管制措施包括：

j車行管制—當強風期間或地震來襲時，配合監測作業之預警系統通報，限制或警告車輛通行，以維護行車使用安全。

k車流量管制—進行匝道儀控管制，避免因連環車禍造成交通堵塞或年節返鄉交通擁擠而使結構承受過大負荷而損害。

l重車比例、限重及限速—用以維護橋梁上構及AC鋪面使用壽命以及車行及人員安全。

2.檢測作業

針對全橋結構系統進行分類，計分為預力混凝土箱型梁、箱型鋼梁、斜張鋼纜系統、橋塔、橋台、伸縮縫及其他附屬設施。為配合養護單位之作業流程，檢測作業主要參照既有檢測方法制定相關檢查項目、頻率及方法，對於特殊結構系統則依其特性建立檢測作業流程，詳如表2及表3。全橋檢測作業依各部份結構型式之使用狀況、荷載能力及重要性分為三級進行作業。

經常性檢測—每年至少一次至兩次，並視需要增加。

細部檢測—針對結構系統整體設施而言，視不同項目每二至三年一次，並可視需要增加之。

特別檢測—颱風前後，豪雨期間及地震後為之。

(三)維護計畫系統

維護計畫系統則透過檢測作業之執行，配合各種量化標準，進行檢測資料蒐集與彙整、檢測資料統計與分析及檢測結果的標準與判讀及維護等級之判定，並依破壞等級之差異採取相關措施。

九、結語

高屏溪斜張橋透過監測作業之執行不僅可檢核結構物實際應力行為，亦可與分析模式計算值相互對照，增加理論解析的可靠度以及結構物使用之安全性。再者，經由監測蒐集所得之資料重新檢核分析模式之可靠性及各項假設參數之正確性，並將其結果回饋於原設計，亦有助於提升此類橋梁之結構分析設計能力。同時，對結構物實際行為與理論分析的灰色模糊地帶（gray area）做一釐清，亦可減少因設計與施工的過度保守而形成資源浪費或降低結構物的邊際效應。此外，斜張橋完工通車後，藉由適當的維護及管理作業執行，除可確保橋梁之使用安全性外，亦可增長橋梁之整體服務壽命，發揮資源運用之最大效益並達成經濟及環保之需求。

參考文獻

(1) Davenport. A. G., “ The Dynamics of Cables in Wind ” , Proceeding of the International Symposium on Cable Dynamics, Liege, Belgium , Oct.19-21., 1995.

(2) S. Hikami, “ Rain Vibration of cable-stayed Bridges ”, Journal of JSWE., Vol. 27., 1986.

(3) Saito. T., Matsumoto. M., and Kitazawa. M., , “ Rain-Wind Excitation of Cables on Cable-Stayed Higashi-Kobe Bridge and Cable Vibration Control ”, Preceedings of Conference on Cable-Stayed and Suspension Bridges, Deauville, France, Oct 12-15, 1994, pp.507-514.

(4) 通口秀一，“斜張鋼纜的風雨振動”，日本風工學誌會第27號，March, 1986, pp.17-28.

(5) Peter. A., Irwin., “ Wind Vibrations of Cables on Cable Stayed Bridges “, Building to Last, Proceedings of Structures Congress XV Structural Engineering lnstitute IASCE Held, April 13-16 , 1997, Portland, Oregon..

(6) 米田昌弘，”斜張橋斜張鋼纜風力作用產生的振動及其控制” ，第二回振動控制 Part A ，August, 1993.

(7) M. Matsumoto et al., “ On Rain-Wind lnduced Vibration of the Cables ”, 10^th National Conference Wind Engineering, 1988.

(8) 松本 勝，北尺正彥，石崎 浩，小川一志，齋藤 通，下土居 秀樹，”東神戶大橋之耐風設計“，橋梁與基礎，Vo1.25 , No.5 , May, 1991, pp.35-43.

(9) 馬場賢三，大田亨，勝地弘，“岩黑島橋、櫃石島橋鋼纜制振裝置” ，本四技報，V01.12 , No.47, July, 1988, pp.15-23.

(10)米田昌弘，前田研一，伊關治郎，”新開發鋼纜制振用剪力型粘性阻尼器減衰付加效果之研究“，第十一回風工學論文集，1990, pp.89-90.

(11)H. Wenzel., ”Cable Stayed Bridges-History Design Application”,1998 , pp.372-385

(12)Niels J. Gimsing., ”Cable Supported Bridges-Concept & Design”, Second edition, JOHN WILEY&SONS, 1996.

(13)陳建州、蔡同宏，”斜張鋼纜抗風穩定性研究”，結構工程 第十五卷，第四期，民國八十九年十二月，pp.33-42.

(14)莊輝雄，陳建州，蔡同宏，”高屏溪斜張橋載重試驗規劃”，中華技術第四十九期，民國九十年二月

(15)方一匡，陳培麟，陳生金，”高屏溪斜張橋監測研究計畫”，工作成果總報告，民國九十年二月

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