工程實務

高屏溪橋承攬廠商泛亞/大成/川田/利德（短期結合）依據本工程特訂條款之相關規定選定奧地利Vorspann Technic（VT）公司為斜張鋼纜施工協力廠商，錨碇裝置採用VT公司所生產之HIDYN型式錨碇系統，鋼絞索係由比利時S.A.Fontainunion公司所生產之15.7mm低鬆弛七線鋼絞索組合而成，鋼纜外套管為奧地利agru公司生產之外著同軸射出鮮紅色色層高密度聚乙烯套管，內部柔性灌漿材為法國elf微晶蠟。另為確認各項組成構件需能滿足本工程對斜張鋼纜功能需求，於前置作業期間分別進行鋼絞索低鬆弛、錨碇裝置兩百萬次反覆載重疲勞、外套管熱熔對接、微晶蠟試拌與試灌注以及預力千斤頂律定等試驗，另於施工期間亦依相關規定進行構件抽樣檢查。

本文特就高屏溪橋斜張鋼纜之施工規劃、施工方法以及相關施工特性等作一概述，期為往後類似施工案例之參考。

二、鋼纜施工規劃

斜張鋼纜為斜張橋結構系統中變異性最大之組合構件，其力學行為模式相當複雜，不僅受外力影響，亦與本身系統組成方式及細部元件構造息息相關。為確保鋼纜安裝後功能能符合設計原意，施工規劃期間需就鋼纜線型與配置、組成細部元件及相關測試進行研討。

(一)鋼纜配置

鋼纜內含鋼絞索股數係依據設計階段結構分析之索力值配置而成，並依股數多寡將外套管分成TYPE A及TYPE B兩種規格，TYPE A套管外徑為28cm，TYPE B套管外徑為22.5cm，TYPE A適用於鋼絞索股數多於61，其餘則採用TYPE B。

鋼纜配置重點除須考量鋼絞索股數及套管管徑外，亦須考量其幾何形狀，以決定鋼纜長度及兩端錨碇系統安裝位置。鋼纜幾何形狀主要受自重及索力所影響，一般而言，幾何形狀可假設為懸垂曲線或拋物曲線，兩者間主要差異在於荷重加載位置之假設不同。本橋於設計階段曾依據鋼纜組成元件預估重量，並計算鋼纜單位米荷重；考量加載位置隨曲線分佈，配合完工狀態結構分析所得之鋼纜兩端軸向力，再依據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。

另外，設計階段所擬訂鋼纜相關資料於施工前置作業期間均須重新檢核，此因索力分佈與橋梁施工方法息息相關，而鋼纜幾何形狀又受索力影響。為重新確認鋼纜配置基本資料，本橋於鋼纜施工初期依據所擬訂之施工方法重新計算索力值，並檢核設計階段所配置鋼絞索股數是否同時滿足鋼纜於施工階段及完工狀態之應力需求。

(二)鋼纜系統選定

斜張鋼纜系統於設計規劃階段即依功能需求進行鋼纜組合元件適用性評估，並擬訂組合元件相關規定，其拉力桿件規劃由平行鋼絞索組合而成，兩側錨碇裝置選擇具有抵抗高頻率振動之錨碇系統，防蝕處理則採多重防蝕系統，依序為HDPE套管外層防護加上灌漿之內層防護，並配合單根鋼絞索本身提供之兩層防護形成四層防蝕系統，另為避免紫外線照射造成套管材質老化，套管外部採同軸射出外著HDPE色層保護處理。

(三)施工前置試驗

斜張鋼纜為斜張橋結構系統中最重要的一環，為確保其安全性及服務性，各項組合元件之品質要求均相當嚴謹，故鋼纜施工前即依規定進行一系列施工前置試驗，主要包括有錨碇裝置疲勞試驗、鋼絞索鬆弛試驗、外套管熱熔對接測試、微晶蠟試拌及試灌注，及預力千斤頂律定等，綜合上述試驗結果顯示，本橋鋼纜各項構件功能均可滿足相關設計規定要求。

三、鋼纜組裝

鋼纜組裝作業主要分為三個階段，分別為HDPE外套管熱熔對接、鋼絞索裁製與穿線及微晶蠟灌注。由於斜張鋼纜安裝時受初始垂度所影響，其安裝長度與設計長度差異甚大，基於製作需求，每根鋼纜組裝前須依據初始索力值分別計算鋼絞索與外套管製作長度及微晶蠟灌注量。

(一)前置計算資料

設計圖說標示之鋼纜幾何線形相關資料主要是以橋梁完工狀態為計算依據，並未考量施工階段鋼纜初始垂度及橋體施工拱度對鋼纜線形之影響。鋼纜製作資料應參考鋼纜安裝階段之幾何線形，該線形主要受鋼纜初始垂度及橋塔與主梁拱度所影響，其中以初始垂度之影響最為可觀。另對於鋼纜製作長度之決定除須考量鋼纜安裝線形外，亦須考慮千斤頂施拉所需之預留長度，而HDPE外套管則須考量溫度效應所需之位移空間。

鋼纜兩錨碇端鈑間計算長度主要以鋼纜完工狀態之懸垂長度為基準，並需考量安裝階段初始垂度與完工狀態垂度之長度差異值。除此之外，橋塔與主梁施工拱度對鋼纜安裝長度所造成之影響亦需列入考慮。鋼絞索裁製長度約等於前述鋼纜兩錨碇端鈑間計算長度，但需考量塔端錨碇所需額外長度（約25公分）及千斤頂施拉所需之預留長度（約1公尺）。HDPE外套管熱熔對接長度基本資料為兩喇叭套管端口於安裝階段時之懸垂長度，即前述兩錨碇端鈑間計算長度扣除兩端喇叭套管長度，另考量外套管穿入喇叭套管內之最小長度及溫差縮量，分別為主梁端70公分及塔柱端2公尺，溫差縮量主要發生於塔柱端，溫差值以40℃為計算依據。微晶蠟灌入量是以充滿兩錨碇端鈑間套管內所有孔隙為計算依據，其計算量即等於管內孔隙總體積，而孔隙總體積計算長度為前述兩錨碇端鈑間長度，斷面積為套管內徑面積扣除鋼絞索佔用面積。

(二)鋼纜製作

鋼纜製作係以一對同編號鋼纜為一製作單元，配合鋼纜吊裝順序由編號114製作至101，惟基於鋼構箱梁節塊吊裝施工需求，於F114製作前須先行組裝臨時鋼纜以配合G2節塊安裝。此外，橋塔兩側同一編號鋼纜之製作順序是以側跨為優先，因主跨鋼纜須待舉升吊車（Hanging Carrier）前進後才能安裝。鋼纜每一單元製作步驟分別為HDPE外套管熱熔對接、鋼絞索裁製與穿線及微晶蠟灌注。

1. HDPE外套管熱熔對接

HDPE外套管熱熔對接作業流程係依據VT公司於試驗室中所擬訂之施工步驟進行，主要為管口端洗、管口加熱、管口接合及接合面冷卻等四項。套管製作時首先以研磨機將兩套管接合面端洗至密合誤差小於2mm，再以加熱鈑加壓（約15.6bar）熱熔HDPE外套管，溫度維持在208℃，以符合ASTM D2657熱接之溫度要求，待外著鮮紅色聚乙烯色層熔出約2.5mm高時，即減壓至1.6bar，再持續加熱205秒後，抽出加熱鈑並於8秒內將兩套管面重新接合且加壓至15.6bar。加壓時間維持12秒後，逐漸降低壓力，經冷卻達26分鐘後方可移動外套管，進行下一接頭熱熔對接作業，詳圖二。

2. 鋼絞索裁製及穿線

鋼絞索排放工作是利用捲揚機將鋼絞索依序置於鋼製滾輪上，當鋼絞索排放於鋼製滾輪時須成兩列平行排置，並於每2公尺間隔利用塑膠捆帶將整束鋼絞索捆緊，避免成束平行鋼絞索於穿線進行中散離以致穿線失敗，詳圖三。成束鋼絞索定位後，即進行大型捲揚機之鋼絞拖線與成束鋼絞索頭連接作業。基於避免連接斷面過大影響穿線作業，穿線施工前需先以拖線網將整束鋼絞索分成若干鋼絞索組，其次再將拖線網依序分成前後數群，群內鋼絞索拖線網先以連結環互相結合再與捲揚機鋼絞拖線頭接合，拖線網互相接合時須確保所有鋼絞索能同時承受捲揚機拉力，避免鋼絞索因受力時間不一致造成扭絞情形發生。

當穿線作業前置準備工作完成後，即利用大型捲揚機進行拖線工作。殆鋼絞索頭穿過外套管至預定位置後，即拆除連接裝置並檢視鋼絞索兩端編號相對位置以判斷套管內鋼絞索排列狀況，同時準備進行錨碇裝置安裝作業。錨碇裝置安裝前須將CMM鋼絞索兩端PE套管切除約1至2公尺長度，並套上白色活動小套管，再將錨碇塊楔子與鋼絞索接合，最後安裝喇叭套管，並以薄鐵片將錨碇塊包覆，避免進行組立作業時，鋼纜錨碇裝置通過預埋於橋塔及橋面板兩端之鋼製保護套管，因錨碇裝置晃動不慎碰撞鋼製保護套管致使錨碇塊外圍螺紋受損，詳圖四。

3. 微晶蠟灌注

鋼纜內部灌漿材採法國elf公司生產之微晶蠟，灌注位置主要配合鋼纜製作於橋面板上進行。鋼纜編號114及113微晶蠟灌注作業以兩階段灌注方式進行，其主要原因在於避免液態高溫微晶蠟由錨碇塊楔子間或HDPE外套管與喇叭套管之間隙滲出，造成灌注作業無法持續進行。惟兩階段灌注作業方式須較長作業時間，不利於鋼纜之施工進展。

為縮短微晶蠟灌注作業時間，後續鋼纜微晶蠟灌注作業改採一次灌注方式進行，對於前述液態微晶蠟滲出之處理方式，乃於錨碇塊內側錐孔處以膠布將間隙封閉，HDPE外套管與喇叭套管之間隙則以特殊夾具強迫閉合。微晶蠟灌注作業係依參照試灌注試驗所擬訂之模式，鋼纜沿橋面板縱向置放，灌注時由低處灌注孔注入，以利空氣可於高處出漿口排出。低處灌注口及高處出漿口均設於錨碇塊中未安裝鋼絞索之預留孔，另於低位端喇叭套管高位處開一排氣檢查孔。灌注作業須待微晶蠟加熱至約95℃液態後方可進行。初以低壓（約0.5bar）進行灌注作業，當喇叭套管處排氣孔排出微量微晶蠟液後，即可將排氣孔關閉，待高處末端出漿口排出不含空氣之微晶蠟液約2~10公升後，再將出漿口關閉，並施以微壓（約1.5bar）灌注，確保微晶蠟能完全填充套管內孔隙，詳圖五。斜張鋼纜灌注方式於編號106起又改回兩階段灌注方式，主要原因在於錨碇塊錐孔內側膠布須取消以避免索力施拉作業失敗。

四、鋼纜架設

微晶蠟灌注作業完成約24小時後，研判套管內微晶蠟已凝固，即可進行鋼纜吊裝前置準備工作。準備工作包括錨碇裝置保護措施、鋼纜吊升機具配置及錨碇裝置安裝輔助機具之規劃等。除此之外，套管表面須進行潔淨處理。橋塔兩端鋼纜吊裝順序為配合主梁施工流程以側跨鋼纜優先進行，而鋼纜兩端錨碇裝置安裝順序則以塔端優先，其考量依據在於塔端主要是利用塔吊（Tower Crane）進行吊裝作業，而塔吊所能提供之安裝拉力相當有限，無法掌控安裝方向與角度。

(一)橋塔端架設

塔端鋼纜架設主要利用塔吊進行吊升作業，配合電動鏈滑車將錨碇裝置穿入保護套管內並固定。另為利於錨碇裝置安裝作業，於喇叭套管前方1/3位置處及後方象鼻裝置中間處各設一吊點，前方吊點主要功能在於調整套管垂直角度，角度調整機具為連接於吊索上方之一組電動可調式鎖鏈裝置，主要調整階段有二，首先於鋼纜起吊前預先調整喇叭套管之垂直仰角，其次，當喇叭套管即將穿入保護套管前可依安裝角度需求進行微調。後方吊點主要作用在於吊起鋼纜，並承受鋼纜全部重量，吊點位於象鼻裝置中間處。為避免吊升用鋼索損傷HDPE外套管，吊點處外套管外圍纏繞高抗拉力特殊吊帶以連接吊升鋼索。喇叭套管水平定位則利用塔式吊車水平移位，並配合連接於錨碇裝置前端之導引線進行調整作業。喇叭套管尾端象鼻裝置設計目的主要在於緩和喇叭套管尾端外套管因鋼纜自重所產生之折角，另避免因折角過大造成套管拉力破壞，進而降低鋼纜防蝕能力。除此之外，象鼻裝置於錨碇裝置固定前可提供必需之臨時假固定功能，詳圖六。

塔端鋼纜吊裝作業進行前，先利用堆高機將整組錨碇裝置上舉至一支撐架上，並於喇叭套管下方安裝象鼻桁架裝置，同時進行吊點連接作業。在吊起整組錨碇裝置前，先利用前端吊點初步調整喇叭套管之垂直仰角，使角度近似於橋塔保護套管安裝角度。爾後，利用塔吊將鋼纜徐徐向上吊起，當喇叭套管就定位並對準鋼纜保護套管前端孔口時，利用保護套管後端之小型電動鏈滑車將錨碇裝置緩緩拉入保護套管內。待端錨穿過橋塔之保護套管後，先利用鏈滑車配合象鼻桁架尾端之可動式連桿將象鼻桁架固定於塔頂鋼構上，再以錨碇螺帽將鋼纜錨固於塔柱上。為避免HDPE外套管因折角過大造成套管拉力破壞，橋塔處象鼻桁架須待鋼纜施拉至初始索力，並確認HDPE外套管折角趨於緩和後，方可予以拆卸。

(二)主梁端安裝

主梁端鋼纜安裝作業規劃須特別考量安裝所需初始索力及鋼纜中垂效應所造成之影響，其作業方式是利用二至三部大型輪式吊車配合牽引機具及轉向滾輪裝置將喇叭套管穿入預埋於箱型梁之保護套管內，再以錨碇螺帽將鋼纜錨固於箱型梁。輪式吊車功能主要在於協助克服鋼纜因自重作用造成之中垂效應，並降低安裝錨碇裝置所需拉力。吊車數量、能量及吊點位置選定與斜張鋼纜安裝長度有關，側跨側約需一至二部吊車，主跨側則需二至三部吊車，其能量則依鋼纜需求分別配置，詳圖七。牽引機具除以一組絞車提供鋼纜安裝所需拉力外，其餘三組鏈滑車主要功能在於調整錨碇裝置安裝角度，又機具能量主要是依據鋼纜安裝索力而定。

主梁端錨碇裝置安裝作業開始時，首先利用輪式吊車於預設位置將鋼纜緩緩吊起，同時以絞車將錨碇裝置往前拉至鋼纜保護套管孔口，再利用鏈滑車調整安裝角度，當喇叭套管就定位並對準保護套管孔口後，繼續利用絞車將錨碇裝置導入保護套管內。最後，再將錨碇螺帽固定錨碇裝置於箱型梁錨碇鈑上，完成箱型梁端錨碇裝置安裝作業，詳圖八。此外，導引錨碇裝置穿入保護套管之牽引設備在安裝作業初期主要為3.2噸承載量之絞車及轉向滾輪設備，但當主跨鋼纜安裝至編號108及側跨安裝至106時，由於絞車已無法提供安裝所需拉力，因此改以小型千斤頂VT 04/150配合絞車進行牽引作業。

五、鋼纜索力施拉

鋼纜索力行為較一般預力行為複雜，因索力會隨結構系統及載重狀態之不同而改變。雖鋼纜設計圖已標示索力值，惟該值僅代表鋼纜於完工狀態受橋梁自重作用之相對應力，又可稱為相對應於主梁製造形狀之索力值，此一索力值主要作為橋梁設計之依據，並未提供索力變化之訊息。

一般而言，造成索力變化之來源有二，一為通車期間受各種外載重之影響，其次為施工階段因結構系統改變或施工載重所產生之影響，前者與設計理念有關，後者則受施工方法與施工機具所影響，設計圖上標示之鋼纜索力值則介於兩者之間，而鋼纜索力施拉目標值為設計索力值扣除施工期間各項影響因素之累積值。

(一)索力施拉設備

鋼纜施拉機具為VT公司針對本橋鋼纜施工特性設計而成，考量鋼纜具有相當大之目標索力值，且錨碇處位於箱型梁內部，不利重型機具搬運。施拉機具採組合式預力施拉系統，可於工地隨時進行拆解及重新組合，該系統主要由千斤頂系統、錨碇系統（Blocking device）、支撐系統（Chair）及油壓系統所組合而成。千斤頂系統主要在於提供施拉鋼絞索所需力量，計包含4支拉力容量為85噸之千斤頂，另有4支較小千斤頂則提供楔子錨碇之初始力量；錨碇系統功能在於提供施拉索力時鋼絞索之臨時錨碇；支撐系統則組合前兩項系統，並座落於錨碇鈑上以提供索力施拉時所需反力，詳圖九。

箱型梁內鋼纜施拉機具安裝及拆除主要是利用移動式鏈滑車進行，鏈滑車上方接一滾輪，滾輪則沿著安裝於頂板下方臨時軌道移動。施拉機具移動方式於主跨側是利用小型吊車將整組施拉系統移至下一鋼構箱梁節塊之鋼纜錨碇處，側跨則須先行將施拉機具拆卸成兩部份，再以小型台車將機具經由隔梁開孔運送至下一個鋼纜錨碇處重新進行組裝。

(二)索力施拉位置

索力施拉位置之選定主要在於考量施工性，本工程設計階段原規劃於橋塔錨碇端進行施拉作業，主梁錨碇處則為固定端。惟考量高空施拉作業不易執行，且鋼纜於通車階段如須進行索力調整或鋼絞索抽換，亦有高空作業衍生之種種困難，故於施工初期即重新設定主梁錨碇處為索力施拉端。橋塔兩側鋼纜索力施拉順序規劃須避免因水平力差異值過大造成橋塔結構應力超載，原則上兩側鋼纜須”同步”施拉索力以反應真正應力分析結果。惟考量”同步操作”之目標實無法達成，故依據索力施拉步驟分階段同時完成索力設定值，如此一來可降低索力差異值所造成橋塔彎矩效應。施拉時機之設定在於降低溫度效應對索力值之影響，並可提供正確之主梁高程變化量及橋塔傾斜變位值，以為目標索力值調整判斷之依據。除此之外，亦可建立完整監測資料作為斜張橋施工控制作業之參考依據。理論上，鋼纜溫度效應可經由結構計算求得其影響值，然因本橋鋼纜系統組成複雜，內部溫度變化不易量測，且熱脹係數變異性高，預測其計算精度將相當有限，故選擇於夜間恆溫狀態下進行鋼纜索力施拉作業，以期降低溫度效應對量測值之影響，進而提高相關量測作業精度。

(三)索力施拉作業

鋼纜索力施拉作業約分為6至8個階段進行，第一階段索力值稱為初始索力，最終階段即為目標索力。階段性索力施拉目的在於配合斜張主橋拱度控制作業及各項索力監控值階段性量測工作，並達成”同時施拉”之作業要求。索力施拉作業由VT公司派遣常駐現地之專業技術工程師進行操作，由於相關配合作業繁多，為利作業順利進行，於鋼構箱梁近橋塔處設一控制室，由控制人員利用無線電通訊系統與索力施拉操作手及相關人員進行聯繫。同時對橋塔兩側斜張鋼纜施加階段性索力，並進行鋼絞索伸長量及主梁高程變化之量測工作。初始索力設定目的主要為避免鋼纜中垂效應影響伸長量判斷之準確性；目標索力則為達到設計索力之施工階段索力施拉值。由於鋼纜中垂效應為一非線性行為，且中垂量於低索力時，其變異性較大，為求有效檢核鋼纜索力與伸長量之關係，當鋼纜完成架設作業後，即施以第一階段初始索力（約達索力目標值之16-18﹪），並以此階段量測值作為後續各階段量測值之基準。

索力施拉方式受預力施拉系統設計承載量之影響須就鋼纜目標索力值之大小分別規劃，原則上，鋼纜內部所有鋼絞索以同時施拉為主，但若階段性索力值超過千斤頂系統容許承載量，則需進行分組施拉工作。首先，將所有鋼絞索施拉至第一階段初始索力，並檢測橋面板與橋塔各處監測控制點位高程，以為後續階段索力施拉作業之基準資料。後續階段索力施拉方式則依其索力值大小而定，若目標索力值小於千斤頂系統容許承載量（約340噸），即表示施拉機具可同時施拉鋼纜所含全部鋼絞索，並依規劃階段施拉至目標索力值；若目標索力值大於千斤頂系統容許承載量時，則部分階段施拉作業須將全部鋼絞索分成數組後，再分別進行索力施拉作業。

分組施拉原理在於減少受力鋼絞索根數，進而提高受拉鋼絞索應力，依序將各組鋼絞索施拉至設計應力，達到各規劃階段索力值。分組數目主要依據階段索力值之大小而定，其配置原則需確保錨碇塊受力均勻分佈。進行分組施拉作業之前需先將全數鋼絞索依階段設定施拉至千斤頂所能提供之最大容許承載量，隨後進行塞孔處理，保有前一施拉階段之索力值，再依分組規劃將施拉機具錨碇系統上部分錨碇楔子卸下，減少受力鋼絞索根數，爾後再利用千斤頂將仍錨碇於施拉機具之鋼絞索施拉至設定應力，完成第一組鋼絞索階段性索力施拉作業。當第一組鋼絞索到達預設索力值後，再將所規劃第二組鋼絞索重新錨碇於施拉機具上，並將第一組鋼絞索錨碇楔子解除，進行第二組鋼絞索階段性索力施拉作業，如此依序完成各組階段性索力施拉工作。當全部鋼絞索於該階段之施拉作業完成後，即依據上述分組施拉步驟進行下一個階段施拉作業，但分組數目及鋼絞索分佈配置則需須依階段目標索力之大小重新設定。

(四)索力分組施拉檢核

鋼纜進行分組施拉作業時應特別考量鋼絞索應力受橋體階段性變形所造成之影響，由於鋼絞索組會因受力順序之不同而產生不同程度應力損失量，若分組施拉時不修正此一差異性，則各組鋼絞索應力將不相等。對於損失量之修正，理論上，可依據階段性結構變形量反算應力損失差異量，並將差異量回饋於索力施拉值。然考量應力差異量計算精度相當有限，且施拉時不易控制，故改採鋼絞索伸長量控制以簡化作業流程，亦即僅於施拉目標索力時依經驗針對每組鋼絞索之施拉順序假設一索力補償值，並經反覆施拉各組鋼絞索至伸長量等長或誤差量小於2~3mm，詳圖十。

此外，施拉索力除配合油壓幫浦實際輸出壓力讀數檢核鋼纜索力外，亦隨機挑選某一鋼絞索裝設單鎗量力器（Mono Loadcell），同時檢核鋼纜實際索力，詳圖十一。另配合本橋監測研究計畫之規劃，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監測鋼纜之索力變化情形，詳圖十二。

經綜合比對各預力施拉階段油壓幫浦實際輸出壓力讀數、單鎗量力器量測值以及鋼纜應變計讀數結果發現，彼此間數值均相當吻合，詳圖十三。

六、鋼纜索力監測與調整

鋼纜施拉索力作業前，除須依前置作業規劃鋼纜索力目標值、施拉時機、施拉方式、施拉步驟及伸長量檢核計算表外，亦須設定施拉作業完成之確認對象，其對象包含索力值、主梁高程變化值及主梁高程絕對值等。由於斜張橋結構系統勁度低，應力變異性相當高，斜張橋於施工期間可能受施工順序、活載重、外在周圍環境之改變或其他不確定因素影響，造成橋梁整體結構系統應力重新分配，進而影響鋼纜索力值，亦即橋梁施工線形之表現。因此在逐次完成每對鋼纜目標索力施拉作業後，即透過索力檢核資料之解析，同時配合檢視斜張橋主側跨上部結構箱型梁控制點位之線形變化發展趨勢，適時調整並修正鋼纜索力，以期橋梁整體結構線形及內應力能符合設計需求。

(一)鋼纜索力檢核原理

本橋於參酌國內外相關施工經驗後，有關鋼纜索力變化之檢核作業係採自然振動法（Ambient Vibration Test）進行監測。由於鋼纜受自然力（如風力）擾動將產生微振反應，此時利用信號蒐集器蒐集微振感應器所量測到鋼纜垂直向加速度歷時信號，詳圖十四。爾後，再將加速度歷時信號利用快速傅利葉轉換（F.F.T）程式解析，求得F.F.T頻譜圖，詳圖十五。圖十五所示數個尖峰值為對應於鋼纜當時索力之自振頻率，第一個尖峰值為鋼纜第一模態自振頻率，第二個尖峰值為鋼纜第二模態自振頻率，餘此類推。此外，鋼纜之第一至第六模態頻率值約略呈現一等差數列關係。最後，透過頻率與鋼纜索力關係式即可得知鋼纜受力情形，亦即鋼纜索力大小。

鋼纜頻率與索力關係之應用原理係考量斜張鋼纜之勁度及中垂量效應，利用軸向拉力梁理論進行解析【2、3、4】，（6.1）至（6.7）式即為鋼纜之頻率與索力關係式。

（1）鋼纜具較小垂度時，即Γ≧3，則適用於下列索力與第一振動頻率關係式：

             （6.1）

                      （6.2）

                    （6.3）

（2）鋼纜具較大垂度時，即Γ＜3，則適用於下列索力與第二振動頻率關係式：

                      （6.4）

      （6.5）

                             （6.6）

（3）鋼纜長度較長時，適用於下列索力與頻率關係式：

                                 （6.7）

其中：

 ：中垂量/鋼纜長度

 ：鋼纜傾斜角

因此，當測定振動頻率後，即可經由（6.1）至（6.7）式求得鋼纜索力Ｔ值。

(二)鋼纜索力調整

鋼纜施工期間透過自然振動法之監測資料回饋，共進行兩次鋼纜索力調整作業。第一次是在施工至鋼纜編號108時(約半數鋼纜施工數量)進行；第二次則於完成所有鋼纜施工後，主跨鋼構箱梁閉合節塊合攏且瀝青混凝土鋪面未鋪築前施作。由於先期鋼纜索力規劃與施拉作業控制得宜，鋼纜於施工階段之橋梁線形及拱度表現與原規劃值差異並不大，大致落於施工管理容許誤差範圍內。因此，第二次索力調整作業透過結構系統解析後，僅選定F114、F113、F112、F111及F109等五處鋼纜進行索力微調，即可符合要求，詳圖十六。

七、結論

斜張鋼纜為斜張橋結構配置之主要構件，亦是橋梁整體應力傳遞過程中主要路徑，因此如何有效確保其施工品質實為全橋之施工重點所在。另鋼纜索力分佈深深影響全橋內應力分配及線形拱度表現，故鋼纜支索力變化監控與回饋亦為施工作業之重要關鍵。

參考文獻

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