反力牆預力工法

建 築 材 料 實 驗 群 規 劃 設 置 之 實 驗 室 包 括：耐 久 實 驗 室、耐 候 實 驗 室、材 料 實 驗 室 及 大 型 力 學 實 驗 室。於 設 計 與 規 劃 階 段，大 型 力 學 實 驗 室 所 設 置 之 反 力 牆 採 縮 小 斷 面 設 計 法，將 原 本 巨 大 結 構 體 縮 減 為 輕 薄 之 結 構 構 件，除 可 增 加 實 驗 之 儲 存 空 間、減 少 混 凝 土 使 用 量 外，並 可 以 增 加 實 驗 進 行 過 程 中，操 作 人 員 與 機 具 設 備 之 活 動 空 間。進 而 達 到 使 用 機 能 高 、 兼 顧 環 保 性 與 節 能 等 效 益 。

然 而，在 兼 顧 反 力 牆 結 構 尺 寸（ 斷 面 積 大 小 ）與 抵 抗 實 驗 時 巨 大 外 力（ 實 驗 時 可 提 供 穩 定 確 實 之 支 撐 力 ）雙 重 需 求 下，有 必 要 採 用 特 殊 之 設 計 與 特 殊 之 施 工 方 式。因 此，於 反 力 牆 內 設 置 預 力 系 統，藉 以 增 加 軸 向 應 力 並 消 除 因 形 狀 係 數 不 足 所 損 失 之 抗 彎 矩 應 力。於 結 構 牆 內 配 置 預 力 系 統，在 國 內 非 常 少 見，故 文 獻 收 集 與 分 析 僅 針 對 一 般 橋 樑 之 預 力 工 法 ， 其 內 容 如 下 所 示 ：

1. 預力系統材料規格：

A. 鋼絞線：

a. 符合 ASTM-A416，GRADE 270 之規定。

b. 鋼絞線應滿足 AASHTO 1992 版第十章之規定，合格後 方 可 以 使 用 。

B. 端錨：

a. 端 錨 組 符 合 FIP ‘Recommendations forAcceptance and Application of Post-Tensioning System“ 及 BS.4447：1973 之規定，並滿足 AASHTO 1992 版第 十 章 之 規 定 。

b. 端錨應依規定事先檢驗合格方可使用。

C. 套管：

鋼 腱 之 極 限 強 度 ： fs’

Fxa = 經磨擦損失之應力

(Ref. to AASHTO 9.16.2.1，Total loss) f ES = 0.5*(Es/Ecs)* fcir，kgf/cm²；Es=1.97*106，kgf/cm² ECs =0.1368W^1.5×f'ci0.5

A 座反力牆以及 B 座反力牆，兩者均為大型力學實驗室最重要之 配 置 構 件。兩 者 於 營 運 階 段 擔 負 起 各 項 實 驗 過 程 中，抵 抗 作 用 力 所 需 反 作 用 力 之 來 源 。

由 上 述 可 知 當 反 力 牆 能 夠 抵 抗 作 用 力 之 能 力（ 能 量 ）愈 大 時，則 於 營 運 及 實 驗 階 段 所 能 提 供 之 服 務 項 目 愈 多。換 言 之，其 能 夠 涵 蓋 之 實 驗 種 類 愈 多。因 此，如 何 有 效 增 加 反 力 牆 之 支 承 能 力（ 抵 抗 外 力 之 能 力 ） ， 則 成 為 大 型 力 學 實 驗 室 首 要 課 題 。

然 而，為 了 提 供 更 寬 廣 實 驗 空 間（ 包 括 實 驗 構 架、實 驗 機 具 設 備 及 實 驗 工 具 等 ）、為 了 堆 放 大 型 實 驗 試 體 以 及 為 了 不 妨 礙 機 具 及 人 員 活 動 、 工 作 動 線 。 在 有 限 空 間 下 ， 建 築 材 料 實 驗 群 A 座 反 力 牆 以及 B 座反力牆必須提供強大支承能力之前提下，設計者構思之解決對策 則 以 垂 直 施 力 之 預 力 鋼 鍵 來 增 加 其 抵 抗 外 力 之 能 力。換 言 之，以 增 加 反 力 牆 自 身 剛 性 之 方 法 ， 來 抵 抗 外 力 所 產 生 之 撓 曲 應 力 。

為 達 到 上 述 目 的，建 築 材 料 實 驗 群 A 座反力牆及 B 座反力牆分別 採 用 38 束 80 束預力鋼鍵來增加自身之軸向應力。A 座與 B 座反力牆 實 際 使 用 預 力 鋼 鍵 之 情 況 ， 如 表 12 所示：

表 12 反力牆預力鋼鍵基本資料

項 目 A 座反力牆 B 座反力牆

鋼 鍵 數 （ 束 ） 38 80

每 束 鋼 鍵 鋼 絞 線 數 量 （ 根 ） 22 22

每 根 鍵 鋼 絞 線 數 量 （ 股 ） 7 7 每 束 鋼 鍵 鋼 絞 線 設 計 噸 數（ 噸 ） 420.75 416.06

換 算 錶 讀 數 （kg/cm²） 471 466

實 際 施 預 力 錶 讀 數 （kg/cm²） 475 470

不 論 A 座或 B 座反力牆上之預力鋼鍵施加預力（使用油壓千斤頂

18 B56 43 68 92 117 135 116.67 97.10%

51 B74 47 73 97 122 139 117.00 97.39%

表 14 反力牆（A 座）預力鋼鍵伸長率（%）

28 A37 72 97 121 144 163 115.00 81.48%

其 中 ：

端 錨

波 浪 管

托 架 保 力 龍 固 定 鋼 架 承 壓 板 夾 片

鋼 絞 線 1. 油壓千斤頂量得之噸數與伸長量之關係。

2. 施加之外力與鋼筋應變之關係。

3. 在未施予任何外力情況下，取得鋼筋軸向應變之初始值。

4. 在營運階段可獲得反力牆內部鋼筋應變之變化情況。

5. 查核地震前後反力牆內部鋼筋應變之變化情況。

6. 反力牆端錨處與反力牆牆體受力後情況。

7. 提供有效且即時之預警系統，以保障操作人員安全。

圖 10 預力鋼鍵示意圖

8. 預力鋼鍵施工照片，如表 16 所示。

表 16 預力鋼鍵施工照片