鋼板樁碼頭結構安全評估案例說明

本案例說明中將以高雄港過去曾執行過之鋼板樁碼頭檢測成果為 對象。該碼頭所使用之板樁型式為 Z-型，如下圖 3.3 所示，該板樁經 組合後則為凹凸狀，形成三個面，一為凸面、一為凹面、以及側面或 斜面，各面之實測厚度如表3-5 中所示，其中凸面至凹面垂直深度，因 無實際數據，暫以其他類似板樁數據330mm 計入。檢測時、沿碼頭面 寬方向先規劃檢測斷面，每一檢測斷面再沿水深位置規劃測點。本檢 測案例中規劃了九個測點，包括水面上、水面位置(以平均水位為準)、

以及水下若干測點，表中所標示為檢測得出之剩餘厚度。除了厚度檢 測之外，亦進行了腐蝕電位之檢測，其檢測位置與厚度量測時位置相 同，但檢測點在檢測結果一致性良好時，則適度加以減少，結果同樣 標示於表3-6 中。從鋼版樁電位檢測之結果顯示，各檢測點之腐蝕電位 值相當一致，大部分介於-970mV 至-990mV 之間，依據港灣技術研究 中心(96 年)所做之“港灣構造陰極防蝕設計規範-草案”-2.4 節“防蝕電位”

之規定，防蝕電位宜小於-780mV 或更負，本檢測案例中均小於-780mV 之臨界值，顯示39 號碼頭之鋼版樁之陰極保護能充分發揮防腐蝕之效 用。本檢測中亦無發現孔洞腐蝕、或大型開裂現象，因此演算案例中 將以厚度損失為主要內容。

圖 3.3 受測之典型鋼板樁示意圖

1.個別構件破壞指標計算

(1)



(2)_Me 外力作用下，e 構件之最大變形量，_Me Max(_{est i.})=01。

(3)D_e值計算。

在_ue值無法事先得知時，可以相關材料之經驗值代入，或以實 測所得之最大變位數據_Me Max(_{est i.})代入之；Qye值之計算亦同以實 測最大值，本試算例中暫以此方式行之。則 De 值之計算結果依表格 3-6 中所示，由於各檢測斷面之剩餘厚度幾乎仍接近原設計值，某些 斷面甚至無任何損失現象，而經過演算後其剩餘慣性矩比平均值達 0.99，顯示腐蝕防治之成效良好，此單一版樁 De 值依式(3-1)為 2.989。

2.整體結構破壞指標(structural damage index, ^) ]

2 [ _e

e M

e l

r

M













其中1 為鋼板樁斷面損失係數，本計畫中以腐蝕電位之數據及 其與腐蝕機率之關係，推估其與斷面損失之關係式來計算。β₂為混 凝土材料劣化係數，對於鋼筋混凝土結構斷面而言，為混凝土於結 構斷面深度損失係數，對於鋼板樁碼頭結構則可考慮岸壁混凝土材 料劣化材料現象。本案中曾進行了混凝土之強度檢測，本案例分析 中假設各檢測點之位置與對應鋼板樁檢測點一致，其檢測之成果如 下表 3-7 所示。

表 3-7 高雄港 39 號碼頭冠牆臨水面混凝土強度

β₃為延展性及脆性材料間之接合情形，或材料脆性行為之影響

3.整體結構安全評估指標(safety capability Sd)

目前試算的結果，#39 號碼頭之 Φ 值經代入公式計算後得出為 0.8943。當 Φ 值為 0.8943 時表示結構位於第一級之安全程度，亦即

圖 3.4 典型鋼板樁碼頭構造情形 圖 3.5 典型鋼板樁碼頭構造銹損 破壞現象

圖 3.6 典型鋼板樁碼頭構造局部 破損穿孔現象

圖 3.7 清理鋼版樁表面附著海生物

圖 3.8 表面附著海生物清除後情形 圖 3.9 鋼版樁厚度檢測情形

A 下 B 上

B 中 B 下

圖 3.10 鋼板樁碼頭防蝕塊檢測發現鏽蝕情形