海外考察

日本橋梁工程建設參訪報告

摘   要

本文為92年12月21日至92年12月28日赴日本參訪橋梁工程建設之心得報告，將日本參訪行程做一番整理後，簡要概述，包括東京灣岸高架道路及大阪灣岸高架道路所見之各種橋梁，春本鋼構廠(大阪廠)、三座施工中橋梁包括大阪栗東橋(Rittoh Bridge)、長崎日見橋(Himi Bridge)及長崎女神大橋(Megami Bridge)之施工現場見聞等，提供橋梁工程師參考。

一、前  言

92年11月底日本著名APS (At-site Prefabricated cable System) 工法協會配合日本大阪Rittoh Bridge、長崎Himi Bridge及Megami Bridge等橋梁工程之施工情形，來函邀請本工程司張荻薇副總經理及第一結構部同仁赴日本參觀懸吊工法之先進橋梁施工。由於懸吊工法橋梁(如斜張橋、吊橋)正為本部所積極研發之橋型，亦為將來重大橋梁工程所採用之型式，為進一步瞭解日本最新的橋梁工程建設，蒐集更多先進橋梁設計及施工技術，以供本部設計、監造之參考，此一考察機會實屬難得，經奉准請張荻薇副總經理率隊，本部由三位資深工程師林曜滄組長、張英發正工程師、張志斌正工程師偕同赴日參訪學習。

本次行程如下：

92.12.21  台北搭機到東京

92.12.22  拜會APS工法協會及參訪東京灣岸高架道路

92.12.23  由東京到大阪，參訪大阪Haltecs Factory

92.12.24  參訪第二名神高速道路栗東橋(Rittoh Bridge)

92.12.25  參訪大阪灣岸高架道路，下午由大阪到福岡

92.12.26及27 參訪長崎日見橋(Himi Bridge)及長崎女神大橋(Megami Bridge)

92.12.28  福岡搭機回台北

以下乃針對本次行程之拜會及參訪所見所聞，及所蒐集到的技術資料詳加整理，逐次說明如后。

二、拜會APS工法協會

國內許多斜張橋或拱橋之鋼索錨碇系統，均係採用APS鋼索錨碇系統，例如本工程司所設計之台北市重陽大橋、東西向快速道路漢寶草屯線E408標的鋼拱橋塔斜張橋、花蓮太魯閣大橋，其他如台北圓山水管橋、南投集鹿大橋等亦採用此錨碇系統。92年12月22日上午搭乘地下鐵前往東京八丁堀拜會APS工法協會，受到協會理事長大宮司 尚博士熱情接見，除聽取協會的相關技術簡報外，同時協會也針對近年來日本橋梁最新的技術發展，諸如浪形鋼腹鈑配合RC上下翼版的複合式箱型梁的設計、SP橋面版(Sequential Prestressed Precast Slab)的接合構造與施工方法及APS鋼索錨碇系統等內容，均一一作詳盡之介紹，讓我們學習到最新之橋梁技術。另對於本部最近辦理之重陽橋檢測維修問題、屏東大鵬灣景觀活動橋等設計問題也順便向日本橋梁專家請益，是本次日本參訪行程中額外之收獲。(詳見照片1)

三、東京灣岸高架道路

拜會APS工法協會後，下午隨即前往東京著名觀光地淺草(Asakusa)，搭乘觀光遊艇沿東京隅田川下行，一直到日之出（Hinode）棧橋及台場（Taiba）海濱公園，沿線可看到許多日本的各式各樣橋梁，有梁橋、拱橋、斜張橋、吊橋等應有盡有，有如觀賞一場橋梁博覽會，日本橋梁工程界讓橋梁除具交通功能外，亦可成為觀光景點之具體作法，兼具教育與休閒功能，實值得我們學習與效尤。沿線各橋名稱包括吾妻橋、駒形橋、厩橋、藏前橋(照片2)、JR總武線橋、兩國橋、新大橋、清洲橋(照片3)、隅田川大橋、中央大橋、佃大橋、永代橋(照片4)、勝鬨橋、灣岸高架橋(照片5)、彩虹大橋及京浜大橋(照片6)等。

四、大阪Haltecs Factory

本次所參訪的春本鐵工(株)所屬大阪工廠，雖不是HALTECS公司最大的鋼結構工廠，但是此工廠已建廠近60年，施工人員經驗豐富，且為本次參訪中之栗東橋浪形鋼腹鈑之施工鋼構廠，廠內正進行栗東橋鋼構加工，從裁切、鑽孔、焊接、噴砂、油漆等均逐一介紹，看到工人仔細的操作機器，嚴謹的態度，完成之成品品質令人讚賞，其相關施工如照片7。

五、栗東橋 (Rittoh Bridge)

栗東橋位於第二名神高速公路大津JCT及信樂交流道之間、琵琶湖東南之崇山峻嶺間，其位置圖如圖一所示。第二名神高速公路為日本21世紀高規格幹線道路網核心路線之一，自愛知縣名古屋市至兵庫縣神戶市，全長共174公里。設計速率採140km/hr，除可有效縮短名古屋至神戶之行車時間外，亦為名神高速公路之替代道路，未來並可促進日本產業復甦及振興文化、社會、經濟等活動。

本橋之設置地點位於自然公園內，且有陡峭的地貌。本橋西側為栗東隧道，在地形上為一陡坡，惟因該區域具有部分罕見珍貴植物，在地形及生態保育考量下，橋型的選擇上，以採用較長跨徑、減少橋墩的橋梁為原則。有鑑於上述原因，本橋於設計時採用特殊橋型的脊背橋(extradosed bridge)，其完成之預想圖如圖二所示。

本橋為融合當地景觀及特色，橋塔側面造型採單頂鶴意象設計，以表現出其獨特的造型。本工程上行線橋長為495公尺(跨度配置為70+115+170+140m)，下行線橋長為555公尺(跨度配置為75+90+75+160+155m)，兩線橋寬均為19.6公尺，梁深4.5公尺，橋墩高約70公尺，主橋橋塔高31公尺。為了減輕自重、提高施工效率及品質、易於未來維修等考量，本橋梁採用了最新技術之浪型鋼腹鈑RC翼版之複合式箱型梁配合外置預力的結構設計，其結構尺寸如圖三及圖四所示。

本橋為脊背橋(extradosed bridge)，與一般預力橋梁之鋼腱設置於大梁內部不同，本預力混凝土橋之鋼腱設置於大梁外部以提高鋼腱效率。因此，本橋之外型類似斜張橋(Cable Stayed Bridge)，力學行為則介於斜張橋與傳統預力混凝土橋之間。本橋型之優點除鋼腱之應力在活載重作用時之變動性較斜張橋小外，橋塔高度亦可較低，施工也較容易。

本橋型腹版採用浪型鋼腹鈑，此種浪型鋼腹鈑橋係現代最新型的複合式橋梁。此橋型橋梁除重量較傳統橋梁輕之外，因浪型腹鈑較不抵抗軸力，可使預力更有效地傳遞至混凝土版上。通常浪型鋼腹鈑橋梁為單室結構，但栗東橋因橋面較寬，首次採用單箱三室之結構，其主梁斷面圖五所示，此為全世界之首例。

本橋所使用之鋼腱於橋塔鋼腱錨碇處固定地錨碇方式，採用鋼及混凝土混合式結構，於大梁鋼腱錨碇處之隔版為採用鋼構架隔版(Steel Frame Diaphram)方式，其鋼製的鋼構架隔版構造及尺寸如圖六及圖七，可有效地減輕本橋型之主梁重量。另考量構造空間及未來橋梁的維護檢查管理上之實用上，本橋型之橋塔採用鋼製錨碇座，再以錨碇螺栓方式與橋塔相結合。本次前往現場參訪時之各工地實景如照片8、照片9、照片10所示。

六、大阪灣岸高架道路

大阪灣岸地區為大阪市最多橋梁的區域，本區域的著名橋梁有拱橋系的西宮港大橋及夢舞大橋等，斜張橋系的常吉大橋及天保山大橋等，桁架橋系的港大橋，吊橋系的此花大橋(照片11)。

大阪灣岸高架道路橋梁中，以連絡夢洲及舞洲間的夢舞大橋最為特殊及具技術性，亦為世界上橋梁的先例。夢舞大橋為一座浮體式同時可旋轉可動的橋梁，為世界上第一座新形式的橋梁，並開創廿一世紀橋梁新技術。目前本橋已完工通車，橋型為一座三跨連續鋼拱橋，造型相當特殊且線條平滑優美，如照片12。若為固定式橋梁，同樣為景觀及造型相當出色的，但本橋最大的特色為其河中基礎採浮體式，即其橋體本身隨潮汐的高低而上下調整，其橋梁上部結構及相關尺寸如圖八所示。

本橋的特色是橋梁上部結構是完成靠其下部二個大浮體式基礎所支承，浮體式基礎的長度及寬度都高達58公尺，厚度為8公尺，其浮體式基礎如圖九所示。

由於本橋是浮動在水上，因此於浮橋與兩端陸地橋梁段相銜接側，均設有反力牆，以作為暴風時，提供浮橋對於風及海浪有充分的結構強度，以確保以上面行走車輛的安全，其反力牆的結構如圖十所示。為配合橋梁旋轉打開時之功能，本反力牆之設計為活動式，可於打開航道時打開。浮體式基礎除承受上部結構的載重外，亦作為橋梁旋轉打開航道時之承載體，其旋轉打開時之畫面如照片13。

本橋除橋梁結構外，實際上尚搭配相當多的精密機械設備，彼此相互配合結合，始能創造及完成世界級的先進橋梁技術。本橋所搭配的機械設備如浮橋打開時之鉸接、側跨橋梁之頂升及反力座牆之打開等，須與機械設備相呼應，其設備參見照片14。

七、日見橋 (Himi Bridge)

日見橋位於長崎快速道路往南延伸線上，距長崎交流道4公里，該延伸線自長崎多良見交流道至長崎交流道共計11.3公里，完工後將為出入長崎之重要交通要道，其位置圖如圖十一所示。

本橋自規劃階段開始，考量與週遭環境相協調之橋梁景觀，同時在耐久性及輕量化的考量下，採用脊背橋(extradosed bridge)。本橋因採預力混凝土配合浪型鋼腹鈑箱型梁橋，為全世界首例之浪型鋼腹鈑脊背橋。橋塔亦採用具現代感之流線造型，其橋梁型式參見照片15。由於本橋型於開始建造時為全世界之首例，除經由風洞實驗來確保強風吹過設置地點之地貌作用橋梁的安全，同時亦於工地現場作1/2的模型實驗，參見照片16，來確認鋼索錨碇部的性能及浪型鋼腹鈑結構撓曲行為的安全性。

本橋為三跨連續浪型鋼腹鈑脊背橋，全橋跨度長達365公尺(91.75+180+91.75=365)，橋梁全寬為12.95公尺，梁深採固定深度4.0公尺，其斷面尺寸詳如圖十二。

由於本橋位山谷中，其兩端為隧道，因此其橋墩P1、P2橋墩高度均相當高，分別約為31公尺及46公尺，同時其橋塔配合其鋼索錨碇的配置，橋塔高度為19.8公尺，其橋墩斷面尺寸如圖十三所示。

日見橋之橋型具有下列幾項特點：

1. 採用脊背橋(extradosed bridge)外觀為預力混凝土結構，其橋型與栗東橋相同，實際上為複合性材料之結合及使用。鋼結構於本橋型所佔之比例亦相當大，例如其腹鈑為浪型鋼鈑、其主梁部份及橋塔部份之錨碇部均為鋼結構。本橋型於跨度約為100公尺左右，較斜張橋或梁橋更具經濟性。

2. 由於本橋型主梁翼版採混凝土版、腹版採浪型鋼鈑之混合式結構，如圖十四所示，因此本結構具有以下優點：

(1) 大梁重量較輕。

(2) 施工較有效率，可縮短施工時間及降低施工成本。

(3) 手風琴效應，即腹版較不承受軸力，預力可更有效地傳遞至混凝土版上。

(4) 可提高大梁之剪力強度。

3. 本工程主梁內設置外置預力(External Cable)，如圖十五所示，具有以下優點：

(1) 因預力鋼腱配設皆在混凝土外，故施工較容易。

(2) 預力鋼腱維修較容易，品質較易掌握。

(3) 可設置鋼腱的空間較大。

4. 本工程採用大型工作車，每個節塊長達6.4m，可減少節塊數量，以提高施工速度。

5. 主橋橋塔之鋼索錨定座採用鋼結構設計，如圖十四中所示，以減少工地現場作業、降低施工成本。主梁梁錨碇處之隔版亦採鋼結構設計，除可減少工地現場作業外，亦可降低大梁自重。

6. 由於日見橋之橋型在建造時為全世界之首例，故在施工前先製作了1/2尺寸之實體模型進行載重試驗，以確認鋼腱錨碇處強度、錨座附近應力行為、浪型鋼腹鈑與混凝土翼版接合處之應力行為、鋼構隔版與浪型鋼腹鈑間之焊接強度、彎矩破壞模式及預力鋼腱應力。

本施工順序為先施作橋墩，然後施築橋塔並架設懸臂工作車，再以懸臂節塊方式施作並設置外置預力鋼腱。目前本工程已大致完成，本次參訪時之現場相片參見照片17。

八、女神大橋 (Megami Bridge)

本工程位於日本九州長崎主要地方道路南環狀線之臨港道路女神大橋線上，介於長崎市大浜町與新戶町間，其相關位置如圖十六所示。本工程全長為5公里，其中橋梁長度為1289公尺，主橋為跨越長崎港的女神大橋。女神大橋全長為880公尺，其中中間跨度長達480公尺，側跨為200公尺，其主梁斷面、側面圖及主塔正面圖，如圖十七所示。主橋下部結構為分別為直接基礎(1P)、沉箱基礎(2P、3P)及深樁基礎(4P)。

女神大橋中間跨度為480公尺，為日本國內排名第六大之長大斜張橋，亦為世界第十七大之長大斜張橋。目前尚在施工中，預定於2006年通車。主梁高度距水面約65公尺，但由於臨近長崎港，因此可使用較大型的吊船起重機進行吊裝。主塔高59公尺、重量約為1750公噸，於工場地組立完成一體後，一次完成架設。另於主塔附近的主梁，長度為120公尺、寬度為31公尺，重量約為2400公噸，同樣於工場地組立完成一體後，一次完成架設。

女神大橋目前尚在施工中，其施工過程參見照片18，本次參訪時之現場相片參見照片18，其完成預想圖如圖十八所示。

九、結語及對大司之建言

由於日本土地大，海岸線長及海灣多，且由四大島嶼（本州、九州、四國、北海道）組成，因此橋梁成為串連各地的最好方式。本次到日本參訪橋梁建設，見識到日本的橋梁建設技術日新月異，並朝向與景觀融合之美麗造型設計，其施工技術、方式及機械設備的先進，可稱為世界之最。

本工程司為國內橋梁首屈一指的設計單位，對於橋梁先進技術的創新及研發，應積極地創新及吸取。本次的參訪，對於日本地區的施工技術、方式及機械設備的先進技術，有進一步的瞭解，同時更可收集到許多的橋梁技術及橋型，以供後續工作使用。

由於懸吊工法橋梁(如斜張橋、吊橋)正為本部所積極研發之橋型，亦為將來重大橋梁工程所採用之型式，本次的參訪可瞭解日本最新的橋梁工程建設，蒐集更多先進橋梁設計及施工技術，以供本部設計、監造之參考。

另本次有機會實際到工地現場及鋼構工廠參訪，是難得一次的經驗，更體會日本之橋梁工程師敬業精神與榮譽感，他們對於施工細節之講究及不斷之設計及施工技術創新，均是激發我們繼續堅守崗位、努力不懈之原動力。另對於工地工安之管理及環境整潔之維護均也留下深刻之印象，本部設有監造單位，對於日本工地現場環境的維護及施工細節之講究，將會我們日後設計及監造工作學習的目標及努力的方向，同時會對未來的監造有所助益。

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