結論與建議

5-1 結論

本研究以極限設計法為基礎探討型鋼支撐的設計，並且在極限設 計法的理論基礎下，探討了型鋼重複使用時可能發生的尺寸變化，殘 餘應力，以及差異沈陷的處理方式。由這些研究，可得到以下結論：

1. 以極限設計法所的設計斷面通常比容許應力法所得的斷面較經濟。

2. 以極限設計法所得到設計中，各構件通常有較一致的可靠度，對於 結構的維護較為有利。

3. 以極限設計法進行設計，可以在理論一致的基礎下，探討現地使用 型鋼支撐常見的問題。

4. 構件重複使用時所造成的影響，可用重複使用折減係數方式來處 理，說明對結構的影響。

5. 差異沈陷可能造成的影響可利用變動邊界條件的方式處理，利用極 限設計法檢核方式，找出在何種邊界條件下結構會檢核失敗，並採 用適當的安全係數訂定差異沈陷的警戒值及行動值。

6. 由分析可知，差異沉陷對型鋼支撐的影響相當大，為保護施工人員 安全及防止倒崩事件，現行之現地檢測不但有其必要性，而且應該 加強。除一般的容許變位監測外，更須於設計時進行差異沉陷分 析，建立沈陷之警戒值及行動值。

7. 依本研究所得結果，建議防止型鋼支撐倒崩塌之流程（如圖 5-1），

可供參考。

圖5-1 型鋼支撐設計階段倒崩塌預防流程圖

5-2 建議

由於本研究中推導折減係數時，基本上是用了線性的近似求得的近似 值。而在探討可靠度的概念時，是以統計理論為基礎，而統計研究必 須有大量的資料作為輔佐。因此，本研究有以下的建議：

1. 對尺寸變異在標稱強度上的影響，進行更進一步的探討，以求得更 精確的折減係數。

2. 對型鋼支撐的受力模型進行探討，確認採用的地震力以及風力的回 歸年限。另外，對於採用的活載重也須進一步研究。

3. 對於使用的構件，進一步探討其載重及強度的變異性，建立各自的 變異係數，以便探討載重及強度變異性對型鋼支撐可靠度的影響。

4. 探討搭建及拆除時流程對型鋼支撐可靠度之影響，以建立適合之工 作流程。

5. 探討施工時，不同施工計畫及施工步驟對型鋼支撐可靠度之影響。

6. 鑒於地質狀況對型鋼支撐安全性的影響重大，建議規範要求設計時 需進行差異沈陷分析，建立適當的容許沈陷，配合監測裝置，並提 出各工地在處置時的標準作業流程。

7. 重複使用之構件，如有保養不當情形，容易造成銹蝕導致尺寸變 異，雖可由設計時採用適當折減係數處理，但建議在法規中即規定 必要之養護要求，避免構件過份銹蝕。

8. 重複使用之構件另外可能因局部損傷或變形，造成強度減少情形，

加上使用過程中如有焊接動作，可能產生殘餘應力，建議規範要求 在拆除後以及重覆使用前，需進行一定的檢查動作，以篩除不適用 之構件，同時亦可要求重複使用次數的上限。

參考文獻

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113, No. 8, pp.1208-1225，1987

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9. 行政院勞委會勞工安全衛生研究所，“模板支撐倒塌預警系統―鋼 管架支撐承受非規則荷重之研究”，1994。

10. 行政院勞委會勞工安全衛生研究所，“模板支撐倒塌預警系統―鋼 管架與木材支撐之互制影響及倒塌預警系統之建立”，1995。

11. 行政院勞委會勞工安全衛生研究所，“營造支撐群組位移監測及倒 塌防止研究，2001。

12. 行政院勞委會勞工安全衛生研究所，“營造支撐群組監測及倒塌防 止研究（二）”，2002。

13. 陳正誠，“鋼結構設計手冊（極限設計法）” ，國立台灣科技大學 營建系教授，2003。

附錄一 型式一型鋼支撐結構計算書 特二號道路優先路段工程

假設支撐結構計算 一、說明事項

特二號道路優先路段工程(工號: 93SR037)，為滿足吊裝之需求，

需架設假設支撐。支堡採用的型式為TYPE I 及 TYPE II，TYPE I：

由兩座方形支堡組合而成，TYPE II：為一方形支堡，高度約 18M，

構件規格詳附件分析模型。根據各箱樑自重可以推得各支堡所承受之 垂直荷重，為確保支堡之支撐能力及安全性，本計算採用最大高度及 最大荷重之支堡，設計所需規格及計算構架安全性。

二、分析及設計 (一) 荷重：

1.靜荷重(DL)

(1) 根據各箱樑自重得知單一支堡承受知最大垂直荷重 為105T

(2) 考慮衝擊效應及電銲預拱量(　max=135mm)對支堡造 成之額外荷重，荷重提升 2，P’=105x2=210T

2.地震力

由於箱樑吊置於支堡後，隨即與前段相鄰之箱樑鎖固，故 沿里程增加方向之地震力由箱樑本體傳至支承，並非由假 設支撐承受，垂直里程方向之地震力，以箱樑自重之10%

考慮之，為14T 之水平力。

3.載重組合

DL(包含衝擊效應) DL+Ey

(二) 安全性：

1.強度

採AISC 89 ASD 規範互應方程式 所有構件應力比值皆小於1.0 2.基座型式

依據SAP2000 分析結果(詳附件)，支堡反力如下 TYPE I ：MAX.壓力: 94 T，MAX.拉力: 35 T

錨錠螺栓：採抗拉強度至少9T 的化學螺栓 4 顆 TYPE II：MAX.壓力: 104 T

錨錠螺栓：採抗拉強度至少2T 的化學螺栓 4 顆 柱底基板及基礎設計詳後附件二。

3.基座安全性分析.

(1)基座傾覆檢核

TYPE I ：其傾覆彎矩為：(14)x18=252 T-M

其抵抗的傾覆彎矩為：(210+12+8.8)x2.25=492.57 t-m (垂直荷重: 105 t，支堡自重約 12 t，基礎自重約 8.8 t)

K O

FS 1.95 .

252 492.57

2= = →

基礎傾覆安全係數

(2)土壤承載力分析

_max .5 29.48T/m² 5

. 4 ) 09 . 2 1

5 . (4 3

8 . 230 2 2 )

( 3

2 =

−

= ×

−

=

L B e q P

其中 1.09 8 . 230252 =

= e

長時土壤容許承載力為 20t/m2,考慮地震影響可放大 1.5 倍, 故土壤容許承載力為 30t/m2

q_max < 30 t/m2

TYPE II ：其傾覆彎矩為：14x18=252 T-M

其抵抗的傾覆彎矩為：(210+12+8.8)x2.25=492.57 t-m (垂直荷重: 210 t，支堡自重約 12 t，基礎自重約 8.8 t)

K O

FS 1.95 .

256 492.57

2= = →

基礎傾覆安全係數 土壤承載力分析同 TYPE I 三、結論

特二號道路優先路段工程(工號: 93SR037)，為滿足吊裝之需求，

架設假設支撐，支堡之規格形式採由兩座方形支堡組合而成的TYPE I 支堡及方形支堡 TYPE II 各兩座，錨錠螺栓、基礎形式及配筋整理 如下：

TYPE I ：

採抗拉強度至少9T 的化學螺栓 4 顆 基礎尺寸：4.5mx4.5mx0.35m

混凝土強度 ' 4000 (280 ₂) cm psi kg

c f = TYPE II(方形支堡)：

採抗拉強度至少2T 的化學螺栓 4 顆 基礎尺寸：4.5mx4.5mx0.35m

混凝土強度 ' 4000 (280 ₂) cm psi kg

c f =

現地土壤於施做前需做良好之滾壓夯實，以確保土壤承載力至少 需達到24T/m²。

附錄二 型式二型鋼支撐結構計算書 一、使用材料：

（一）模架：

圓管、槽鋼：A36, or SS41 PINS：S45C

LIP CHANNEL ： A36 面 櫬 材 ： 夾 板

（17.5mm）

（二）桁架：

H 型鋼、加勁鈑、連接鈑：A36 鋼管：STK41, or G36 EQUIVALENT

PINS：SCM440 螺栓：A325 焊料：E70XX

（三）支撐鋼架：

H 型鋼、加勁鈑、連接鈑：A36 螺栓：A325

焊料：E70XX 二、參考規範：

（一）”MANUAL OF STEEL CONSTRUCTION”, AISC89

（ 二 ） ”STANDARD SPECIFICATION FOR HIGHWAY BRIDGES ”, AASHTO-96

（ 三 ）ACI STANDARD ”Recommended Practice for Concrete Formwork”（ACI 347）

（四）設計圖說

（五）EUROPEAN PRESTANDART” EUROCODE3: DESIGN OF STEEL S TRUCTURES, PART1.1

三、分析模式：

本工程鋪面橫樑採用 H 型鋼，舖設間距 1m。結構分析時採 2D 模式，荷重寬度取1.0m

四、載重：

圖 附錄 2-1LC1-DL OF SELFWEIGHT(橫樑自重)

圖 附錄 2-2 LC2-DL OF FORMWORK(模架重)

圖 附錄 2-3LC3-DL OF CONCRETE(箱樑混凝土重)

圖 附錄 2-4 LC4-LIVE LOAD OVER ALL(箱樑活載重、分佈在全橋 面板)

圖 附錄 2-5 桁架側視圖

表 附錄 2-1 桁架位置-變位表

圖 附錄 2-6 桁架位置-變位圖

圖 附錄 2-7 縱向材剪力、彎矩圖 5.2T/m

6.2m

16.12t

16.12t

V-Dia

M-Dia

25t-m

縱向材：H350×350×12×19(A36) 檢核

Loading：取最大荷重 5.2T/m, 最大跨度 6.2m

m

M_max = 25t⁻

V_max =16.12t

y

b

kg cm F

f 1096 . 5 / 0 . 6 2280

10

25

⁵ ₂

<

× =

=

－

ok

－

y

s

kg cm F

f 384 / 0 . 4

2 . 1 35

10 12 .

16

³ ₂

<

× =

= ×

－

ok

－

2 cm . 39800 1 2100000

384

620 52

5

⁴

× =

×

×

= × δ

360 1 517

1 620

2 .

1 = <

=

Δ －ok－

支撐基礎設計

圖 附錄 2-8 場撐立面圖

圖 附錄 2-9 中間處場撐立面圖

圖 附錄 2-11 支撐組基礎立面圖

土壤反力：

13.85 / ²

2 9

59 . 36 2 . 84 66 . 53 83 .

74 T m

q =

×

+ +

= +

土壤若為級配料或砂及卵礫石層，承載力通常大於20T/m²，否則，亦 可由現場載重實驗得知是否有足夠的土壤承載力。

Check Bottom Girder Use H350×350×12×19(A36) Rmax=85.81^t

Local web Yielding－

t

_w

( N k ) ( ) ^{kg cm F}

^y

R 1723 / 0 . 6

3 . 1 5 35 2 . 1

10 51 . 85 5

31 2

>

× = +

×

= ×

+

圖 附錄

2-12

基礎應力傳遞示意圖

Add Stiffness Plate use 16mm Steel plate

8 2

. 107 2 . 1 8 . 44 2 6 . 1 9 .

16 cm

A= × × + × =

² 14.4 1.2³ 5721 ⁴

12 2 1 35 6 . 12 1

1 cm

I = × × + × × × =

cm

A

r_x = I^x =7.3 4.3 1427 ₂ 3

. 7

2 . 31

cm F kg

r

kl = = ⇒ _a =

2 2

3

1427 8 796

. 107

10 81 . 85

cm kg cm

f_a = × = kg <

圖 附錄 2-14 加勁版位置圖

圖 附錄 2-15 底部受力分佈圖

在文檔中 中 華 大 學 (頁 86-104)