重力式碼頭性能可接受標準

重力式碼頭由壁體與背填料組成，這種碼頭屬於剛性結構，水平 地震力比垂直地震力之影響來的大。過去之震害中，依照傳統耐震設 計規範設計的此類碼頭，常見破壞型式為：向海側之位移(滑動)、沉陷 與傾倒，當基礎地層較堅硬時，較典型之破壞型式為向海側之位移與 傾倒，若基礎地層較軟弱時，較易發生較大的向海側之位移、傾倒以

及沉陷。值得注意的是：土壤液化可能是導致重力式碼頭破壞的原因 之一，例如：921 集集地震對臺中港 1~4 號碼頭造成嚴重損害，除了地 震力已超過設計震度以外，因土壤液化致使碼頭後線陸地多處開裂、

地層塌陷並形成坑洞、碼頭沉箱與背填陸地龜裂並錯開分離，導致碼 頭沉箱向海側位移及傾倒，碼頭上各種相關設施及結構物傾倒、破壞 等。所以，除了確保基礎具有足夠之承載力，避免土壤液化潛能過高 以外，保持這類構造物在背填土壓與水壓下，抗傾覆與抗滑動之穩定 性，一直是這類構造物之設計標的。考量這類碼頭之破壞與使用運作 之性能，表達性能之參數可由下列變位參數表達，如圖 7.1 [INA 2001]，

壁體相關參數為：向海側之水平位移或正規化水平位移(=水平位移 d/

壁體高度 H)、向海側不均勻沉陷量或沉陷量差(註：豎向的均勻沉陷不 會引起結構不穩定問題)、向海側傾斜角，岸肩(Apron)變形相關之參 數：碼頭壁體與岸肩(Apron)之沉陷差、岸肩不均勻沉陷量或傾斜角等。

(註：以下文中所謂位移，若未特別說明，均指永久水平位移)。

壁體向海側水平 位移或沉陷差

壁體向海 側傾斜角

岸肩與壁 體沉陷差

岸肩不均勻沉 陷或傾斜角 d

H

圖 7.1 重力式碼頭之性能參數

資料來源：[INA 2001]

國際航海協會[INA 2001]所頒布之港灣結構物耐震設計準則中，將 各等級性能水準以性能參數之可接受標準值加以限定，如表 7-1 所示，

參考第六章之性能目標，依碼頭之重要度等級，其三等級地震力對應

不同的性能水準，再對照表 7-1 得到各性能水準所對應之可接受標準 值，經由結構分析所得之構造物反應檢核其是否符合標準值。基本上 第 I 級性能水準多用以檢核結構物使用性，因此壁體傾角及岸肩沉陷量 皆有所限定，以避免中小地震侵襲時造成碼頭營運中斷，而第 II 級性 能水準以上的破壞程度皆必須進行修復後方能恢復營運，且岸肩沉陷 修復較為容易，因此原則上岸肩傾角及沉陷量不進行檢核，僅針對壁 體分析其受震後剛體運動所產生的正規化位移及傾斜角是否滿足相應 性能水準之可接受標準值。另外，表 7-1 中的值為最低設計要求，在工 程實務中，除了參照這些最低標準值以外，亦需根據業主之要求加以 修訂。

表 7-1 重力式碼頭性能可接受標準

性能水準

參數 第Ⅰ級 第Ⅱ級 第Ⅲ級 第Ⅳ級

殘 餘 變 位

壁體 正規化水平位移 d/H <1.5% 或 d<30cm 1.5%~5% 5%~10% >10%

向海側傾斜角 <3^o 3^o~5^o 5^o~8^o >8^o

岸肩

不均勻沉陷量 3cm~10cm N/A N/A N/A 岸肩與後線陸地之沉

陷差 30cm~70cm N/A N/A N/A 向海側傾斜角 <2^o~3^o N/A N/A N/A 註：d 為壁頂的殘餘水平變位

N/A 之原文註解為「Not Applicable」，由 INA 設計例可知實際設計時不予檢核。

資料來源：[INA 2001]

最後，由於重力式碼頭典型破壞原因之一來至於土壤液化[INA 2001]，所以，對土壤液化潛能較高之工址進行液化防治處理，可以提 高這類型碼頭之性能；另外，此類碼頭之破壞通常不是結構整體之倒 塌損壞，而是過大變形引起之破壞，其可能之破壞情形可參考圖 7.2，

因此以位移來定義此類碼頭之耐震性能，並以此作為設計之依據可能 更顯適宜；再者，重力式碼頭之耐震性能雖可以如上述由壁體之水平 位移、沉陷、傾斜角與岸肩之沉降量、沉陷差等作表示，但其中部分

參數之間具有相關性，初步設計與耐震性能檢核時，不必同時選擇所 有參數，例如初步設計時，可選擇性能水準第 I 級之性能參數進行設 計，第 I 級性能水準多在結構彈性範圍，因此在分析設計上應有相當之 把握，待構造物初步設計完成後，再以適當之分析方法來進行其他等 級性能水準之可接受標準值驗證分析，以完成整體耐震設計。前述適 當分析方法將於第八章作詳述。

圖 7.2 重力式碼頭之破壞模式