中 華 大 學
碩 士 論 文
鋼構橋樑修護工法選擇之探討
An Investigation on the Selection of Rehabilitation Method for Steel Bridges
系 所 別： 營 建 管 理 研 究 所 學號姓名： M09116021 于 樹 德 指導教授： 楊 錫 麒 博 士
中 華 民 國 九 十 九 年 二 月
誌謝
今論文付梓，研究所學習告一段落，承蒙恩師 楊錫麒博士於論文 撰寫期間給予指導，在此致上最誠摯之感謝。
求學期間，感謝楊錫麟老師及全體師長在學業及論文寫作上教誨 指正，順利完成碩士學業，在此一併致謝。並感謝洪志忠、魏士翔等 提供相關資料及協助支援，使本論文得以順利完成，僅此一併致謝。
感謝內人的體諒與付出，讓我無後顧之憂的完成學業，及曾經幫 助過我之同事、朋友，再次誠懇的謝謝你們。最後再次感謝所有關心
、鼓勵我的人，使我能夠順利完成學業。
祝福大家平安快樂。
于樹德謹于新竹中華大學 中華民國九十八年十二月
摘要
關鍵字：鋼橋、修護、層級分析法
台灣地區地狹人稠，人口密度高度集中且工商業活動頻繁，因此 對於交通運輸需求相當大。但隨著近十餘年來國家經濟快速成長，交 通運輸日益頻繁，使得各橋樑之交通量、車輛荷重均有超荷之情形，
此外由於車輛增多發生於碰撞橋樑結構之交通意外事故也隨之增加。
因此，在不當使用、維護人力與經費不足等因素下，反而導致橋樑加 速老舊化，且無法有效維持交通運輸效益，更造成民眾行的不便問題
。
由於鋼構橋樑之運用越來越普遍，且在眾多橋樑中目前國內從對 於混凝土橋樑之維護、管理等研究學者眾多，而對於鋼構橋樑研究相 對較少，有鑑於此本文期能從鋼構橋樑之修護工法選擇探討在考量使 施工環境、勞務特性、技術條件、施工成本等層面之可能因素下，希 借由專家訪談、分析及文獻資料，探討出合理之工法。
本研究既以鋼構橋樑修護工法為評估對象，歸納分析修護工法變 數因子，並建立評估架構表，並以層級分析法 (Analytic Hierarchical Process)計算指標權重，再以關渡大橋案例進行驗證，以供設計、施工 之參考。
ABSTRACT
Key Words: Steel Bridges, Rehabilitation, AHP
Heavy traffic is one of the key reasons why a bridge is often damaged.
The application of steel bridges has been becoming very popular. A lot of researches have been done on the repair, rehabilitation and management of concrete bridges. However, this is not the case for steel bridges. This research, after considering factors such as construction environment, safety, time and cost, etc., intends to investigate how to select from the available rehabilitation methods the proper method that can be applied to the troubled component in a steel bridge superstructure. This is accomplished through literature review, expert interview and questionnaire analysis.
This study first investigates the failure types encountered in steel bridge superstructures and the rehabilitation methods associated with each type. Then the study determines the major and minor factors to be used in the evaluation framework in order to choose the proper rehabilitation method. Furthermore, the Analytic Hierarchical Process (AHP) is used to determine the weighted value for each factor. Finally, the selection of a proper method is verified using three rehabilitation cases in the Kuan-Do Bridge.
目錄
第一章 緒論 ... 13
1.1 研究動機 ... 13
1.2 研究目的 ... 13
1.3 研究範圍 ... 14
1.4 研究方法 ... 14
1.4.1 文獻回顧 ... 14
1.4.2 問卷調查 ... 15
1.4.3 層級分析法 ... 15
1.4.4 案例測試與分析 ... 15
1.5 研究流程與步驟 ... 15
第二章 文獻回顧 ... 17
2.1 設計規範 ... 17
2.1.1 美國公路橋樑設計規範 ... 17
2.1.2 我國公路橋樑設計規範 ... 17
2.2 鋼構材料基本特性 ... 18
2.3 鋼構橋樑種類 ... 20
2.4 鋼構橋樑檢測 ... 22
2.4.1 檢測方式分類 ... 24
2.4.2 目視檢測 ... 25
2.4.3 非破壞性與破壞性檢測 ... 26
2.5 鋼構橋樑破壞種類 ... 28
2.6 層級分析法 (AHP) ... 31
第三章 修護工法種類 ... 44
3.1 修護工法考慮項目 ... 44
3.2 修護工法之種類 ... 44
第四章 問卷調查分析 ... 55
4.1 問卷設計架構及分析方法 ... 55
4.2 評估因子層級架構之建立及分析 ... 55
4.2.1 第一次問卷調查結果分析 ... 55
4.2.2 第二次問卷調查結果分析 ... 57
4.3 評審項目層級架構之確立 ... 62
4.4 權重之調查 ... 64
4.5 建立評分表 ... 70
第五章 問卷調查分析 ... 72
5.1 評選操作流程 ... 72
5.2 案例評選 ... 73
5.2.1 鋼構構件受外力撞擊而變形 ... 73
5.2.2 鋼構構件產生裂縫 ... 87
5.2.3 鋼構橋樑不敷結構設計與外加荷重之需求 ... 97
5.3 綜合結果分析 ... 109
第六章 結論及建議 ... 110
6.1 結論 ... 110
6.2 建議 ... 111
參考文獻 ... 112
附錄一 專家名單 ... 114
附錄二 專家問卷第一回合問卷 ... 115
附錄三 專家問卷第二回合問卷 ... 117
附錄四 專家問卷第三回合問卷 ... 120
表目錄
表 2. 1 鋼構橋樑適用之檢測項目 ... 28
表 2. 2 AHP 評估尺度意義及說明 ... 36
表 2. 3 隨機指標 ... 39
表 3. 1 各種損害種類、材質與修護方法 ... 51
表 4. 1 評審第一次問卷之「主項目」調查表 ... 56
表 4. 2 評審第一次問卷之「主項目」篩選及統計結果 ... 57
表 4.3 鋼構橋樑補強工法選擇之研究指標說明表 ... 58
表 4. 4 第二次問卷調查評估次項目準則調查表填寫範例 ... 60
表 4. 5 第二次問卷調查評估次項目準則調查表 ... 61
表 4. 6 第二次專家問卷調查統計表 ... 62
表 4. 7 評估主項目之權重分析表 ... 65
表 4. 8 評估主項目之權重調查統計結果 ... 66
表 4. 9 評估次項目（安全因子）之權重分析表 ... 67
表 4. 10 評估次項目之權重調查統計結果... 67
表 4. 11 評估次項目（環境因子）之權重分析表 ... 68
表 4. 12 評估次項目之權重調查統計結果... 68
表 4. 13 評估次項目（工期因子）之權重分析表 ... 69
表 4. 14 評估次項目之權重調查統計結果... 69
表 4. 15 評估次項目（成本因子）之權重分析表 ... 70
表 4. 16 評估次項目之權重調查統計結果... 70
表 4. 17 補強工法評分表 ... 71
表 5. 2 品質控制 ... 78
表 5. 3 施工危險性 ... 79
表 5. 4 汙染及噪音 ... 79
表 5. 5 施工性 ... 79
表 5. 6 交通影響 ... 80
表 5. 7 可施工時間 ... 80
表 5. 8 材料取得難易 ... 80
表 5. 9 人力調度 ... 81
表 5. 10 施工延時 ... 81
表 5. 11 施工進度 ... 81
表 5. 12 施工成本 ... 82
表 5. 13 效益成本 ... 82
表 5. 14 各工法權重計算結果 ... 82
表 5. 15 各次要評估因子權重值 ... 83
表 5. 16 工法權重排序 ... 85
表 5. 17 補強後之強度 ... 90
表 5. 18 品質控制 ... 90
表 5. 19 施工危險性 ... 90
表 5. 20 汙染及噪音 ... 91
表 5. 21 施工性 ... 91
表 5. 22 交通影響 ... 91
表 5. 23 可施工時間 ... 92
表 5. 24 材料取得難易 ... 92
表 5. 25 人力調度 ... 92
表 5. 26 施工延時 ... 93
表 5. 27 施工進度 ... 93
表 5. 28 施工成本 ... 93
表 5. 29 效益成本 ... 94
表 5. 30 各工法權重計算結果 ... 94
表 5. 31 工法權重排序 ... 96
表 5. 32 補強後之強度 ... 100
表 5. 33 品質控制 ... 100
表 5. 34 施工危險性 ... 101
表 5. 35 汙染及噪音 ... 101
表 5. 36 施工性 ... 101
表 5. 37 交通影響 ... 101
表 5. 38 可施工時間 ... 102
表 5. 39 材料取得難易 ... 102
表 5. 40 人力調度 ... 102
表 5. 41 施工延時 ... 102
表 5. 42 施工進度 ... 103
表 5. 43 施工成本 ... 103
表 5. 44 效益成本 ... 103
表 5. 45 各工法權重計算結果 ... 104
表 5. 46 工法權重排序 ... 106
圖目錄
圖 1. 1 研究流程圖 ... 16
圖 2. 1 橋樑下部與上部結構示意圖 ... 21
圖 2. 2 典型鋼橋檢測重點區域（一） ... 23
圖 2. 3 典型鋼橋檢測重點區域（二） ... 24
圖 2. 4 AHP 層級結構示意圖 ... 34
圖 2. 5 完整層級示意圖 ... 35
圖 2. 6 應用 AHP 法分析流程圖 ... 40
圖 3. 1 直化工法修護鋼樑示意圖 ... 46
圖 3. 2 焊接補強鈑示意圖 ... 48
圖 3. 3 螺栓工法修護裂縫示意圖 ... 49
圖 3. 4 部分更換工法修護裂縫示意圖 ... 50
圖 3. 5 增大斷面法之加強正彎矩抗壓能力示意圖 ... 52
圖 3. 6 增大斷面法之加強正彎矩抗拉能力示意圖 ... 53
圖 3. 7 加設構件法示意圖 ... 54
圖 3. 8 預力加固法（直線式）示意圖 ... 54
圖 4. 1 第一次問卷調查之評審主項目架構圖 ... 56
圖 4. 2 第二次問卷評估次項目準則架構圖 ... 59
圖 4. 3 層級架構圖 ... 63
圖 4. 4 主項目權重 Microsoft Excel 試算圖 ... 65
圖 4. 5 主項目分析權重分配圖 ... 66
圖 4. 6 次項目權重 Microsoft Excel 試算圖例 ... 66
圖 4. 7 次項目（安全因子）分析權重分配圖 ... 67
圖 4. 8 次項目（環境因子）分析權重分配圖 ... 68
圖 4. 9 次項目（工期因子）分析權重分配圖 ... 69
圖 4. 10 次項目（成本因子）分析權重分配圖 ... 70
圖 5. 1 工法選定流程 ... 72
圖 5. 2 關渡大橋位置圖 ... 73
圖 5. 3 關渡大橋空照圖 ... 74
圖 5. 4 受損橫撐照片圖（一） ... 75
圖 5. 5 受損橫撐照片圖（二） ... 75
圖 5. 6 受損橫撐平面位置圖 ... 76
圖 5. 7 受損橫撐立面位置圖 ... 77
圖 5. 8 權重計算圖 ... 84
圖 5. 9 工法權重分析圖 ... 85
圖 5. 10 橫撐修復施工中（一） ... 86
圖 5. 11 橫撐修復施工中（二） ... 86
圖 5. 12 橫撐修復施工後（一） ... 86
圖 5. 13 橫撐修復施工後（二） ... 87
圖 5.14 受損位置圖 ... 88
圖 5.15 受損處照片 ... 89
圖 5. 16 權重計算圖 ... 95
圖 5.17 工法權重分析圖 ... 96
圖 5. 18 施工中 ... 97
圖 5. 19 施工後 ... 97
圖 5. 20 P9 處主橋段下方增設橫樑施工前 ... 98
圖 5. 21 P4 處主橋段下方增設橫樑施工前 ... 98
圖 5.22 抗揚拉桿位置圖 ... 99
圖 5.23 權重計算圖 ... 105
圖 5. 24 工法權重分析圖 ... 106
圖 5.25 修護補強施工圖 ... 107
圖 5. 26 P9 處主橋段下方增設橫樑施工中 ... 108
圖 5. 27 P4 處主橋段下方增設橫樑施工中 ... 108
圖 5. 28 P9 處主橋段下方增設橫樑施工後 ... 108
圖 5. 29 P4 處主橋段下方增設橫樑施工後 ... 109
第一章 緒論
1.1 研究動機
台灣地區地狹人稠，人口密度高度集中且工商業活動頻繁，因此 對於交通運輸需求相當大。由於台灣屬於較年輕之地質地形，區內遍 佈高山與河川，且地形崎嶇，使得橋樑在總個公路交通運輸上而言一 直佔有相當大的比重。其次，近年來由於人口與經濟快速發展，土地 取得或土方作業困難，無論在市區公路、鐵路、捷運更逐漸走向高架 立體化。諸如此類橋樑工程建設，從過去著重經濟、構造簡單的基本 考量，也銳變為複雜化、大型化、長跨徑等，在此同時由於鋼構材料 經不斷改良與精進，使得高強度、高韌性、優越耐震性之鋼構橋樑之 運用，也越來越普遍。
但隨著近十餘年來國家經濟快速成長，交通運輸日益頻繁，使得 各橋樑之交通量、車輛荷重均有超荷之情形，此外由於車輛增多發生 於碰撞橋樑結構之交通意外事故也隨之增加。因此，在不當使用、維 護人力與經費不足等因素下，反而導致橋樑加速老舊化，且無法有效 維持交通運輸效益，更造成民眾行的不便問題。
由於鋼構橋樑之運用越來越普遍，且在眾多橋樑中目前國內從對 於混凝土橋樑之維護、管理等研究學者眾多，而對於鋼構橋樑研究相 對較少，有鑑於此本文期能從鋼構橋樑之工法選擇探討在考量使施工 環境、勞務特性、技術條件、施工成本等層面之可能因素下，希借由 專家訪談、分析及文獻資料，探討出合理之工法。
1.2 研究目的
會造成橋樑之破壞，由於破壞型式或環境不一，因此的工法亦有所不 同，因此本研究目的為：
一、 歸納分析鋼構橋樑修護工法之變數因子，並建立評估架構
探討鋼構橋樑修護工法之特性，歸納分析變數因子，找出關鍵性 因子，並建立評估架構表，作為決策者評選工法參考依據。
二、 建立工法評選流程及選擇機制
建立鋼構橋樑工法選擇之模式，再經由實際施作案例來加以佐證
。整合出一套鋼構橋樑選擇機制，使能較客觀、精確的方式評選出最 適合之工法。
1.3 研究範圍
由於鋼構橋樑損壞一般在上部結構較為嚴重且常見，而下部結構 部分則牽涉到土壤、岩石與河水沖刷等問題，因此本論文主要研究範 圍主要以鋼構橋樑之上部結構為主要研究範圍。而有關上部結構中的 道路鋪面、伸縮縫、照明設施等設施則不在本論文討論範圍，而本論 文主要討論鋼構橋樑構件受損後之修護。此外，由於近年來鋼構橋樑 型式相當多，因此本研究範圍僅侷限於梁式鋼構橋樑。
1.4 研究方法 1.4.1 文獻回顧
蒐集相關書籍、專刊、期刊、論文等資料，回顧有關鋼構橋樑工 程相關文章，瞭解破壞型式與維修工法之選擇模式，進而整理出鋼構 橋樑修護工法之選擇機制，使能較客觀、精確的方式評選出最適合之 修護工法。
1.4.2 問卷調查
針對法規、文獻資料、契約要求，以問卷問題方式向公務單位、
工程顧問公司等人員問卷調查，以檢驗初步指標並獲得最新研究現況 資訊、增加實務性。
1.4.3 層級分析法
藉由前述蒐集彙整之初步指標來源，進而針對指標內容說明，並 以層級分析法 (Analytic Hierarchical Process)計算指標權重。
1.4.4 案例測試與分析
針對前述之問卷調查結果，以實際案例進行比對分析，以印證本 研究所提出之相關修護因子之實用性。
1.5 研究流程與步驟
一、 確認研究動機、目的、範圍、方法及內容。
二、 文獻回顧。
三、 分析、探討鋼構橋樑工法之特性及適用性。
四、 建立評估指標與架構。
五、 案例驗證。
六、 結論與建議。
本研究之研究流程如圖 1.1 所示。
圖1. 1 研究流程圖
第二章 文獻回顧
2.1 設計規範
2.1.1 美國公路橋樑設計規範
鋼構橋樑屬於鋼結構應用的一種型式，在相關施工規定及準則均 有相關之規範，目前對於鋼結構設計規範在工業先進之美國，主要以 Standard Specification for Highway Bridges [1] 為 AASHTO 所提出之設 計規範。當中無論對於鋼材型式、組合型態、鋼料特性、力學性質、
接合方法都有詳盡的規定與說明。
2.1.2 我國公路橋樑設計規範
民 國 四 十 九 年 台 灣 省 公 路 局 將 美 國 公 路 官 員 協 會(AASHO, AASHTO 前身)所制訂之公路橋樑標準規範（1953 年版）翻譯成中文
，並按我國實際狀況予以適度修正，並定名為「公路橋樑設計規範」
，隨著科技的進步目前美國橋樑設計規範已更新至 2009 年版，目前目 前國內之橋樑規範乃為交通部於中華民國90 年 1 月所頒行「公路橋樑 設計規範」 [2]。另外近年來隨著鋼結構橋樑數目增加，鋼橋劣化現象 之檢測與維修需求亦日益殷切，因此，基於橋樑最小生命週期特性之 概念，對既有鋼結構橋樑進行定期檢測及適當維修，已成為現今橋樑 管理之重要工作，然現有國內相關檢測、維修等使用手冊無一致性之 參考使用規範，有鑑於此交通部於中華民國 97 年 12 月另頒行「公路 鋼結構橋樑之檢測及補強規範」 [3]，該規範中有關維修部分主要參考 交通部高速鐵路工程局「鐵路鋼結構橋樑之檢測及補強原則」、日本 道路協會「道路橋補修便覽」與道路公團「維持修繕要領」，以及美
日其他相關報告與手冊，再配合國內現況所訂定之。
2.2 鋼構材料基本特性
鋼鐵工業之製造與冶煉技術於近五十餘年來有長足之進步，此一 進步造就出強度越來越高之鋼材，就因有高強度之特性，使得鋼材逐 漸成為橋樑結構之重要建材，然鋼材雖有其特定之優點，但亦有其相 對之缺點，以下就其優點大致歸納為下列數點 [4]：
一、 強度高
鋼材乃少數營建材料中同時具有相同之抗拉與抗壓強度之材料。
由於現今之鋼鐵製造技術愈來愈進步，鋼板 (Plates)強度一般約在 30 ksi ~100 ksi 間，而受拉鋼材（例如預力鋼鍵），其強度甚至可達 270 ksi
。由於鋼材強度高，使得結構斷面所需尺寸較小，其樑深可較一般同 跨徑之鋼筋混凝土或預力混凝土橋樑為淺，對於橋下淨空受限或在施 工中需維持橋下現有交通運轉者尤為適合，同時亦可減少佔用平面道 路可使用的空間。
二、 單位重高
鋼材與其他營建材料相比，鋼材具有較高之單位重強度 (Intensity)
。正因為鋼材具有此特性，因此鋼材常被利用在長跨徑之橋樑與超高 層大樓，其主要原因為鋼結構在同樣受力條件下，所需構件較小及佔 用空間不大，因此經濟性較高。
三、 材質均勻
鋼材之製造有固定流程，所以成品之特性與品質非常均勻，不會 因地區性或製造廠商之不同而有很大差異。因此，對於設計與施工之
品管較容易控制。由於鋼構材可在品質容易控制的工廠內製作後，再 運至工地安裝，受天候影響較小，且自重較輕，現場接頭可採螺栓結 合，施工方便，縮短工地吊裝作業時問，維持現有交通甚為簡易。
四、 塑性與韌性佳
鋼 材 之 抗 拉 與 抗 壓 強 度 相 同 ， 且 塑 性 (Plasticity) 與 韌 性 (Ductility)均佳，適宜承受衝擊 (Impact)與動力荷重 (Dynamic Load)，
有良好之耐震性能。
五、 安裝方便，施工時間短
鋼材與傳統之鋼筋混凝土結構比較，其施使用者觀點較短，且配 合準確性高之接頭式接合設計 (Connection Design)，例如高強度螺栓 (High Strength Bolt)，其安裝簡捷方便且快速。
六、 密封性佳
鋼材易製成密封性良好（不漏水、不漏氣）之結構物，例如高壓 容器與大直徑管道結構。
七、 多樣組合斷面
鋼材組合斷面形狀可視各種特殊造型之橋樑需求而定，且其加工 及品質易於控制。
八、 可用性與再生性高
鋼材藉接頭與銲接等技巧，易達到設計所需。另一方面，廢棄之 鋼材易於重新使用。因此其再生性或重複使用性較高，具有「綠建築
相對於鋼材之優點，其缺點主要表現於以下兩方面，即：
一、 耐火性差
鋼材之耐火性差，鋼結構表面溫度於 200 ℃以內時，強度變化甚 小，然至溫度升高至 300 ℃~ 400 ℃後，其強度與彈性模數便顯著下 降，溫度到達 600 ℃時幾乎強度降為零。因此，對於耐火性要求較高 之鋼結構，必須注意保護措施，例如在高樓建築鍋結構之外包一層混 凝土、防火材料或化學隔熱塗料，以提高其耐火性能。惟對橋樑結構 而言，除非人為蓄意破壞或遇特殊案例，一般而言，橋樑設計時鮮少 將火害列入考量。
二、 耐蝕性差
鋼材之耐蝕與耐銹性差，特別是在潮濕與有腐蝕性介質之工程經 濟（例如海邊或鄰近工業區之處）下更是如此。因此，除非經過特別 處理，否則鋼結構長期維護費用較其他結構物為高。然而，隨著防蝕 技術之進步，現代鋼結構之耐蝕性已非昔日可比，例如耐候鋼與熱浸 鍍鋅均對於鋼結構之耐久性有相當大之助益。
2.3 鋼構橋樑種類
一般而言橋樑結構可區分為上部結構 (Superstructure) 與下部結 構 (Substructure)兩大主體，如圖 2.1 所示。上部結構與公路線型連續
，其主要功能在於承受本身重量與交通載重；下部結構之主要目的則 為承受上部結構傳遞下來之荷重，其與基礎及土層相連接以增強橋樑 本身穩定性 [4, 5]。
a:上部結構 b、c：下部結構 圖2. 1 橋樑下部與上部結構示意圖
鋼構橋樑之分類至今為止，於橋樑工程界仍無一套世界公認且標 準化之分類系統，因此本文則以結構型式來加以歸納分類：
一、 I 型鋼樑橋 (I-Shape Steel Girder Bridges) 二、 箱型鋼梁橋 (Box Girder Steel Bridgers) 三、 桁架鋼橋 (Steel Truss Bridgers)
四、 鋼拱橋 (Steel Arch Bridges)
五、 鋼架鋼橋 (Rigid Frame Steel Bridgers) 六、 懸索橋 (Suspension Bridgers)
七、 斜張橋 (Cable-Stayed Bridgers)
上述一、二項可稱為樑式鋼橋，且 I 型鋼梁可能是熱軋 I 型梁或 鋼鈑梁 (Plate Girder)。綜觀所有鋼構橋樑之中，鋼構橋樑之種類仍以
份，有鑑於此，本研究所探討之範圍則僅侷限於樑式鋼橋。
一般而言曲線形鋼橋常使用在公路交流道與曲線立體交叉之處，
或是在預力後拉混凝土橋無法構築之曲線路段，因此當曲率大（半徑 小）時，多採用箱型鋼梁橋，因為箱型鋼梁橋有非常大之扭曲勁度；
而在曲線曲率較平緩之路段則採I 型鋼梁橋。曲線 I 型鋼梁橋 (Curved I-Girder Bridge)之大樑可以熱軋 I 型鋼樑或鋼鈑樑為之，惟工程實務界 大部份均以鋼鈑樑為主。
2.4 鋼構橋樑檢測
橋樑檢測目的如同人體一樣，隨著年齡增長，其健康愈漸走下坡
，除非藉助定期之檢查才可預知與維護其健康，橋梁實施檢測的基本 精神即是根源於此。理論上，橋梁工程經竣工驗收、通車後，便已進 入維護管理之階段，而維護管理之首要步驟便是確立與執行橋梁檢測 方案。橋梁養護維修整建方案確定之前，必須進行之工作便是橋梁安 全檢測。橋梁安全檢測之目的有以下諸大項 [4]：
一、 確保橋梁經常處於良好狀況，以利交通運輸流暢。
二、 使橋梁養護人員實際了解橋梁現況與使用情形，同時對結構物受 損狀況能充分掌握，且能視結構物損壞程度及交通狀況，適時對 用路者提出有關警訊。
三、 安全檢測結果可評定橋梁之危險等級，供研判修復方法、限速限 載及經費編列之依據。
四、 將本質極繁雜之養護業務整理成系統化、效率化之資訊體系與管 理系統。
五、 提高交通運輸系統之服務機能。
一般橋樑檢測均會針對不同型式橋樑進行檢測，以確保橋樑經過 檢測後有問題的地方均能被檢測出，圖2.2-2.3 [8]為典型鋼橋檢測重點 區域。
圖2. 2 典型鋼橋檢測重點區域（一） [8]
圖 2. 3 典型鋼橋檢測重點區域（二） [8]
2.4.1 檢測方式分類 [4, 6, 7, 8, 9, 10]
鋼構橋樑在長期營運過程中會受到多種因素的影響，不可避免地 會產生某些損傷，進而影響到結構之正常使用條件，嚴重者甚至引起 交通事故及縮短結構之使用年限。隨著經濟之高度發展、交通流量的 增加、重型車輛之增多，鋼構橋樑結構損傷現象有嚴重化與普遍化之 現象。因此，對鋼構橋樑結構物必須進行經常性之維修整治，使其處 於良好的工作狀態。另一方面，為了確定鋼構橋樑必須養護與維修的 程度之必要性與可行性，鋼構橋樑就必須有檢測 (Inspection)結果作為 依據，一般而言鋼構橋樑之檢測可分成兩個系統：
一、 以檢測方法分類
1. 接觸性檢測：凡對鋼構橋樑損壞部位進行可接觸量測、裝設檢測 儀器。例如測量裂縫發展程度、桿件應變測量等。
2. 非接觸性檢測：檢測人員無法直接接觸橋樑損壞部位，必須在視 野內借助燈光、望遠鏡、手電筒等檢查或其他輔助儀器，以得知 鋼構橋樑之受損狀況。
二、 以檢測的重要性與時間間隔分類
1. 例行檢測:例行檢測或稱為一般檢測，可以每月或每隔數月為之
。擔任檢測人員通常必須對橋樑結構物有基本之認識，在經常且 快速之檢測後，這些人員必須能有效地反應橋樑結構物明顯之缺 陷，以防造成交通事故或現存缺陷之繼續惡化。
2. 定期檢測:定期檢測或稱為重要檢測、詳細檢測，其檢測周期從 一年至五年不一而足。定期檢測的要求比例行檢測嚴格許多。樑 中之每一部位均必須作檢測且作詳細紀錄。為了能確定橋樑各結 構部位之目前使用狀況，無論採用何種方法均必須是可接觸，性 檢測，所以從事定期檢測之人員均必須有充足之設備方得進行。
3. 特殊檢測:特殊檢測是指在突發之特殊狀況下對橋樑所作之檢測
，例如暴風雨、地震或橋樑受到特殊載重或撞擊，或者突有足以 危害橋樑非使用者觀點之缺陷被發現。基本上，此類檢測必須經 有執照或經認可之專業工程師從事結構分析、結構試驗，進而提 出改良之對策。如果鋼構橋樑發生異常現象，亦應進行持續性之 檢測。
2.4.2 目視檢測
一般目視檢測係對整座鋼構橋樑做全面性的目視檢查，也是所有 檢測手段中最早進行的檢測方式，其檢查項目包括伸縮縫、支承墊、
混凝土墊、大梁、隔梁、橋面排水、橋墩及河道河床面量測等。檢測
（應記錄日期），以為爾後研判之參考，另以數量化步驟對各個構件 進行評估，以建立鋼構橋樑現況之基本管理資料，最後依權重分配得 到鋼構橋樑之綜合評估結果。
理論上，若每座現存鋼構橋樑均從事非常詳盡之儀器檢測或現場 載重試驗，所需之經費與人力將非常龐大。因此從鋼構橋樑系統之整 體管理效率而言，目視檢測可視為欲作更精密檢測前之初步評估與篩 選動作。目視檢測之最大優點是執行容易、省時且耗費不多，但最為 人詬病的是此法易拘泥於檢測者之主觀意識，其所評估之結果有時與 現場儀器檢測或載重實驗有甚大之差異，因此客觀而言目視檢測之評 估結果僅提供某一座鋼構橋樑現況之「參考值」而非可以完全反應結 構現況之「正確值」 [11, 12]。
2.4.3 非破壞性與破壞性檢測
當鋼構橋樑目視檢查完成之後，可以選擇品質較差或功能異常的 部份來進行非破壞性或破壞性之試驗，以進一步鑑定材料惡化的範圍 和程度，並推論出主要肇因，以為後續鋼構橋樑評估與養護工作的依 據。因此「非破壞性檢測」係指利用不會對結構體有所傷害的試驗方 法來達到檢定鋼構橋樑現況之目的，而「破壞性檢測」則會造成鋼構 橋樑局部性的破壞，因此在試驗完成之後，必須加以進行適當的修補 工作。就橋樑整體的結構檢測而言，無論是非破壞性或是破壞性之試 驗，均有其優缺點以及其試測的價值，不能有所偏倚，而且應多利用 各方法的優點以達成檢測的目的。一般檢測作業在非破壞性試驗部分 皆可在現場立即完成，而且可以重複施測或是迅速移到下一一點位進 行試驗，因此藉由此一特點來進行鋼構橋樑的全身檢查。而僅有在一 些特殊之部位或是「非破壞性試驗」無法進行所測試的項目時，才施
當目視檢測無法完全檢查到結構物構件之狀況時，便必須對某些 有缺陷及有問題的結構物作進一步之調查，此時採取的方法便須藉助 試驗或精密儀器。根據不同的目的有各種類別之試驗方法，橋樑檢測 較常使用的試驗目的有：
一、 檢測鋼構橋樑內外之缺陷，其又可分為三類
1. 固有缺陷 (Inherent Defects)：於母材最初生產時就已形成。
2. 製程中之缺陷 (Processing Defects)：在材料或零件製造過程時 所形成者。
3. 使用後之缺陷 (Service Defects)：在材料及零件使用期間所形成 的。
二、 求得鋼構橋樑或構件現有強度
三、 三、瞭解鋼構橋樑之承載能力
四、 檢測鋼構橋樑受損範圍及程度（即所謂之「採傷」）
五、 檢測鋼構橋樑銹蝕情形
六、 檢測鋼構橋樑應力與應變行為等
由於目視檢測對結構物未具任何破壞作用，因此可以說是最簡化 之非破壞性檢測。目視法由於執行簡單、容易應用、很快有結果且費 用較低，故目視檢測從未被忽視過，即使已經使用其它非破壞性檢測
解鋼構橋樑內部真正情況，因此一般當目視檢查完成後，通常會選擇 品質較劣之橋孔或部位做非破壞或破壞性試驗，以鑑定鋼橋結構之品 質。對於所見之缺陷或異常現象，檢測其缺陷範圍及劣化程度，並推 論其主要肇因，以為進一步研判及評估之依據。
橋樑撿梁檢測技術日新月異，表2.1 所示為鋼構橋樑適用之檢測項 目 [13]。
表2. 1 鋼構橋樑適用之檢測項目[13]
檢測技術 檢測方式
非破壞性檢測 破壞性檢測 聲射法 (Acoustic Emissions testing) ●
布里奈硬度試驗 (Bnnell Hardness Test) ● 查比衝擊試驗 (Charpy impact Test) ● 化學分析試驗 (Chemical Analysls) ● 電腦程式 (Computer Programminlg) ●
電腦記錄 (Computer Tomography) ● 腐蝕感應 (Corrosion Sensors) ● 液滲檢測 (Dye Penetrant) ● 渦電流檢測 (Electronic Test) ● 磁粒檢測 (Magnetic Flux Leakage) ●
射線照相檢測 (RayTest) ●
拉力強度試驗 (Tensile Strength Test) ● 超音波檢測 (Ultrasonic Testlng) ●
2.5 鋼構橋樑破壞種類
於不同荷重、氣候、行車密度等條件下，鋼構橋樑上部結構於檢 測時，經常發現的破壞現象有下列數項 [4, 6, 14-16]：
一、 桿件結構之機械損壞
1. 斷裂 (Fractuie)：除了明顯的斷裂之外，尚須注意超載、脆性破
壞、疲勞等因素造成的斷裂。
2. 裂縫 (Cracking)：由應力改變或應力集中造成的結果常出現在焊 接點、連接材。不同材質的焊接或斷面改變點常有這種缺失。另 外，材質硬度高（較脆）或彎曲度大的桿件，直化時容易發生裂 縫。
3. 挫曲 (Buckling)：通常發生在受壓桿件伴隨變形而發生，受壓桿 件的形狀因素不當或細長比太小也可能發生破壞。
4. 變形 (Deformation)：明顯的變形傾斜可用肉眼觀察得到，而結 構體長期因自重造成變形則需借助儀器之量測。
5. 疲勞 (Fatigue Crack)：金屬材料所受之交變應力（壓應力與拉應 力之絕對差值，亦稱應力範圍），若超過其疲勞強度，則形成裂 縫而破壞。或承受一定次數大於疲勞限度以上之反覆載重造成破 壞。疲勞破壞是裂紋逐漸發展的結果，一般發生在桿件應力集中 最大的局部地方或材料表面，且與所受應力方向垂直。
6. 接合破壞：由於接合強度不足所引起之損壞。
二、 桿件化學損壞
此種損壞狀況是腐蝕 (Corrosion)。腐蝕是影響鋼構物最嚴重的因 素之一。檢測時需估計腐蝕程度、位置和成原因，並分析對結構物之 影響。腐蝕是一種自然界的氧化還原作用，每一種金屬所受到的腐蝕 程度不一樣，侵蝕的形式也不同。侵蝕之結果使金屬失去光澤或生銹 而穿孔。通常最先發生腐蝕的位置是在不同金屬接合處。腐蝕引起的 裂縫使金屬的強度受到破壞，合金材料常因其組成之某一成份被腐蝕 而使殘留之金屬強度減弱。
英國L. L. Shreir [17]依照反應型態將金屬腐蝕分類如下：
1. 金屬與氣體反應:揮發性氧化物或化合物如鐵或鋁與氯氣反應。
2. 金屬與液體反應:如被所溶解;鉛對氯化鉛之溶解。
3. 金屬對非水溶液之溶解:如鉛對四氯化碳之溶解。
(二) 電氣化學之腐蝕
1. 陽極與陰極不可分型之腐蝕（非電解腐蝕）
2. 陽極與陰極可分型之腐蝕（解腐蝕）
(三) 乾蝕
1. 金屬與二氧化碳或金屬等與蒸氣間之反應 2. 金屬與液體間之反應
上述各種腐蝕方式中中絕大部分屬於陽極與陰極可分型之腐蝕，
此種腐蝕可運用陰極防蝕法 (CathodicProtection)來預防。腐蝕的基本 原理幾乎相同，即金屬表面一部份與另一部份問經由可導電之溶液發 生電流。這種電化學作用造成了金屬上所謂陽極 (Anode)也就是電流所 離去而進入溶液這一部份的交相破壞侵蝕。此為有關腐蝕全部過程中 之決定階段。腐蝕時陽極上金屬的正電荷自其固體表面分離進入溶液 成為離子與其相當之負電荷會合則呈電子狀態留於金屬上，而每一離 開之正離子帶有一個或多個正電荷。
簡言之，腐蝕存在時，陽極放出電子經氧化作用形成金屬離子致 金屬剝離兩極同時發生電子予以中和。陽極和陰極作用皆不能單獨進 行，兩反應於同一時間以相同速率進行，但金屬腐蝕幾乎全部發生於 陽極部份。因此，兩片分開放置於電解液中之金屬片有電位差發生或 單一金屬面上不同點兼有電位差存在即會產生腐蝕。「陰極防蝕法」
即是用外界電流以抵銷自然腐蝕電流來達到防止金屬腐蝕之目的。
三、 其他因素之損壞
1. 保護系統狀況：檢查塗裝是否受到損壞，在結構物使用初期運用 此法可節省很多檢測工作。
2. 噪音、震動：噪音和震動通常是結構某部份受的破壞，應追查其 來源。
3. 螺栓脫落 (Loose Bolt)：造成震動、噪音、變形。若結構受到較 大的作用力，可能因為剪力不足而造成突發性的破壞。
4. 封閉桿件性 (Closemember)：箱形鋼樑若防水性不佳內部易積水
、腐蝕、自重增加，對於封閉桿件宜注意其防水性。
5. 車輛撞擊：鋼橋結構發生車輛撞擊最常發生於橋下之穿越道路，
由於橋下道路淨高不足或穿越道路上之車輛高度超過規定尺寸
。車輛撞擊事件如不幸發生，輕者造成車損人傷，嚴重者亦可能 毀損橋梁之上部結構，然一般而言，依據不同之道路等級，規範 中均規定橋下必須有最小淨高，此淨高已考量到所有可能不同車 輛之高度，因此，車輛撞擊橋梁事件如果發生，通常應歸咎於駕 駛者之疏忽所致。
2.6 層級分析法 (AHP)
層級分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP) 為 1971 年 Thomas L. Saaty 所發展出來，主要應用在不確定 (Uncertainty)情況下及具有多 數個評估準則的決策問題上。由於在面對複雜的問題時，經常有許多 交互影響的因素存在，決策者必須去決定並評估這些因素問的相對重 要性，而層級分析法 (AHP)將與決策有關的各個因素，採取階層構造 的方式加以掌握，並運用成對比較的觀念，建立因素問相互間之權重 關係，條理化地解決複雜的決策問題 [18-20]。
一、 層級分析法的內涵特性
近十餘年來，系統方法的發展，在社會及行為科學上已經廣泛的 應用，使得複雜的問題能夠簡化，同時建立相互影響關係的層級結構
。
對於決策者而言，層級結構有助於對事物的瞭解，但在面臨「選 擇當計畫（或方案）」時，必須根據某些基準進行各可行計畫的評估
，以決定各可行計畫的優勢順位 (Priority)，從而找出適當的計畫。
二、 目的與假設
AHP 發展的目的，就是將複雜的問題系統化，由不同的層面給予 層級分解，並透過量化的判斷，覓得脈絡後加以綜合評估，以提供決 策者選擇適當方案的充分資訊，同時減少決策錯誤的風險性 [18-20]。
AHP 方法的基本假設，主要包含下列九項 [18-20]。
1. 一個系統可被分解成許多種類或成分，並形成向網路的層級結構
。
2. 層級結構中，每一層級的要素均假設具獨立性 (Independence)。
3. 每一層級內的要素，可以用上一層級內某些或所有要素作為評準
，進行評估。
4. 比較評估時，可將絕對數值尺度轉換成比例尺度 (Ratio Scale)。
5. 成 對 比 較 (Pairwise Comparison) 後 ， 可 使 用 正 倒 值 矩 陣 (PositiveReciprocal Matrix)處理。
6. 偏好關係滿足遞移性 (Transitivity)。不僅優劣關係滿足遞移性（
A 優於 B，B 優於 C，則 A 優於 C），同時強度關係也滿足遞移 性（A 優於 B 二倍，B 優於 C 三倍，則 A 優於 C 六倍）。
7. 完全具遞移性不容易，因此容許不具遞移性的存在，但需測試
其一致性 (Consistency)的程度。
8. 要素的優勢程度，經由加權法則 (Weighting Principle)而求得。
9. 任何要素只要出現在階層結構中，不論其優勢程度是如何小，均 被認為與整個評估結構有關，而並非檢核階層結構的獨立性。
三、 層級與要素
層級為系統架構的骨幹，用以研究階層中各要素的交互響，以及 對整個系統的衝擊 (Impact)。層級的結構可以從整體目標 (Apex)、子 目標 (Subobjectives)、影響子目標的力素 (Forces)、影響力素的人們、
人們的目標及政策 (Policies)、更遠的策略 (Strategies)，最後則為從這 些策略所得到的結果 (Outcomes)等，從而形成多重層級。層級的多寡
，端視系統的複雜性與分析所需而定 [18-20]。
1. 層級結構化的要點
將影響系統的要素加以分解成數個群體，每群再區分成數個次 群，逐級分解下去建立全部的層級結構，圖2.4 所示。在分析組群時
，應注意下列各點：
(1) 最高層級代表評估的最終目標。
(2) 儘量將重要性相近的要素放在同一個層級。
(3) 層級內的要素不宜過多，依 Saaty 的建議最好不要超過 7 個
，超出者可再分層解決，以免影響層級的一致性。
(4) 層級內的各要素，力求具備獨立性，若有相依性 (Dependence) 存在時，可先將獨立性與相依性各自分析，再將二者合併分析
。
(5) 最低層級的要素即為替代方案。
圖2. 4 AHP 層級結構示意圖 [15]
2. 建立層級的優點
依據Saaty (1977, 1980)的說明，建立層級結構句有以下優點：
(1) 利用要素個體形成層級形式，易於達成工作。
(2) 有助於描述高層級要素對低層級要素的影響程度。
(3) 對整個系統的結構面與功能面，能詳細的描述。
(4) 自然系統都是以層級的方式組合而成，而且是一種有效的方式
。
(5) 層級具有穩定性 (Stability)與彈性 (Flexibility)，也就是說微量 的改變能形成微量的影響，同時新層級的加入，對一結構良好 的層級而言，並不會影響整個系統的有效性。
3. 層級的種類
將一個複雜的系統分解及結合後，所建立的層級結構為：
(1) 完整層級 (cornplete hierarchy)：顯示第ι與第 ι＋1 層內的要 素間均有關聯，即有完整的連線並不會影響整個系統的有效性
，如圖2.5 所示。
圖 2. 5 完整層級示意圖 [20]
(2) 不完整層級(incomplete hierarchy)：顯示第ι與第 ι＋1 層內的 要素間，並不是都有關聯，即沒有完整的連線。
(3) 相依與獨立
處理複雜問題的能力，受到某些因素的限制；相依性與獨立 性的概念，即為一例，而且在實際處理問題時，有必要加以考慮 (Saaty and Takizaw, 1986)。
相依性大致可區分為二類，第一類為機能的或定性的相依性 (functional or qualitative dependence)，第二類為結構的或定量的 相依性。相依性評量的方法包括以下二種比較：
a. 相 對 的 比 較 (relative comparisons) ： 即 在 已 知 的 屬 性 (attribute)下，進行成對比較，因此是一種尺度化 (scaling) 的比較。
b. 絕對的比較 (absolute comparisons)：即僅使用一種尺度作
比較。
(4) 評估尺度
層級結構構建完成後，接下來就是評估的工作。AHP 的評估 是以每一層級的上一層要素，作為對下一層要素評估的依據。簡 言之，就是將某一層級內的任二個要素，以上一層級的要素為評 準，分別評估該二個要素對評準的相對貢獻度或重要性。這種過 程就是把複雜的問題分解為成對的比較，減輕評估者的思考負擔
，而能專注在二個要素間的關係 [18-20]。
AHP 評估尺度的基本劃分包括五項，即同等重要、稍重要、
頗重要、極重要及絕對重要等，並賦予名目尺度 1、3、5、7、9 的衡量值；另有四項介於五個基本尺度之間，並賦予 2、4、6、8 的 衡量值。有關各尺度所代表的意義，AHP 在處理認知反應的評估 得點時，則採取比率尺度的方式，詳見表2.2。
表2. 2 AHP 評估尺度意義及說明 [18-20]
評估尺度 定 義 說 明
1 同等重要 (Equalimportance) 兩項計畫的貢獻程度具同等重要 性
3 稍重要 (Weak importance) 經驗與判斷稍微傾向喜好某一計 畫
5 頗重要 (Essential importance) 經驗與判斷強烈傾向喜好某一計 畫
7 極重要 (Very Strong importance) 實際顯示非常強烈傾向喜好某一 計畫
9 絶對重要 (Absolute importance) 有足夠證據肯定絶對喜好某一計 畫
2,4, 6, 8 相 鄰 尺 度 之 中 間 值(Intermediate
Values) 須要折衷值時
四、 層級分析法之分析步驟
利用AHP 進行決策問題時，主要包括以下三個階段 [18]：
(一) 建立層級結構
處理複雜問題時，利用層級結構加以分解，建立相互獨立的層級 化關係，每一層級的要素不宜超過 7 個，可進行合理的比較，並可保 證其一致性。
(二) 各層級要素間權重的計算
處理複雜問題時，利用層級結構加以分解，建立相互獨立的層級 化關係，每一層級的要素不宜超過 7 個，可進行合理的比較，並可保 證其一致性。各層級要素間權重的計算，此一階段可區分為三個步驟
：
1. 建立成對比較矩陣
某一層級的要素，以上一層級某一要素作為評估基準下，進行 要素間的成對比較。若有 n 個要素時，則需進行 n (n－1)/2 個成對 比較。成對比較時所使用的數值，分別每一評估值為1/9 或 1/8 ，⋯
，1/2 ，1 ，2 ，3 ，… ，8 ，9 ，將 n 個要素比較結果的衡量，
置於成對比較矩陣A 的上三角形部份（主對角線為要素自身的比較
，故均為 1 ），而下三角形部份的數值，為上三角形部份相對位置 數值的倒數，即 aji＝1/aij 。有關成對比較矩陣的元素，如公式 2.1 所示。
（2.1）
2. 求取特徵值與特徵向量
成對比較矩陣得到後，即可求取各層要素的權重。使用數值分 析中常用的特徵值 (Eigenvalue)解法，找出特徵以向量或稱優勢向 量 (Priority Vector)，以近似求法求解最大特徵值 λmax。
3. 一致性檢定
若成對比較矩陣A 為正倒值矩陣，要求決策者在成對比較時，
能達到前後一貫性，這是相當困難的。因此需要進行一致性檢定，
作成一致性指標 (Consistency Index, C.I.)，檢查決策者回答所構成的 成對比較矩陣，是否為一致性矩陣，所做的判斷的合理程度如何?是 否不太一致?或有矛盾現象？以及時修正，避免造成不良的決策。
一致性的檢定，除用於評量決策者的判斷外，尚可用於整個層 級結構。由於各層級間的重要性不同，所以要測試整個層級結構是 否具一致性。
單一評估基準下判斷矩陣的一致性檢定由於決策者或專家的判 斷 無 法 定 全 滿 足 一 致 性 ， 因 此 需 利 用 一 致 性 指 標 (Consistency Index, C.I.)衡量，如公式 2.2 所示。
C.I.＝ 1 max
−
− n λ n
(2.2) Saaty (1977)建議 C.I. ＜0.1 最佳，但最大可容許偏誤為 C.I.＜0.2
。AHP 利用一致性比率 (ConsistencyRatio, C.R.)來衡量比較矩陣的 整體一致性，若C.R. ＜0.1 時，則一致性程度才能獲得保證。
一 致 性 比 率 (C.R.) 為 一 致 性 指 標 (C.I.) 與 隨 機 指 標 (RandomIndex, R.I.)之比值，如公式 2.3 所示。
C.R.＝
. .
. .
I R
I
C (2.3)
式中 C.R.＝一致性比率 C.I.＝一致性指標
R.I.＝隨機指標
當C.I. =0 時，表示前後判斷完全具一致性；而 C.I. ＞0 則表示 前後判斷不連貫，故Saaty 建議 C.I. ＜0.1 為可容許的偏誤。此外，
隨機指標 (R.I.)可由隨機指標表查得，如表 2.3 隨機指標表 [18]。
表2. 3 隨機指標 [18]
階數 1 2 3 4 5 6 7 8 9
R.I. 0.00 0.00 0.58 0.90 1.12 1.24 1.32 1.41 1.45
(三) 整體層級權重的計算
當應用AHP 法處理較複雜的決策問題，而且用問卷方式調查多數 決策者或專家的偏好判斷時，則整個AHP 法的決策程序如圖 2.6 所示
。
圖2. 6 應用 AHP 法分析流程圖 [18]
規劃群體 問題描述
影響要素分析
問卷設計 建立層級結構
問卷填寫
建立成對比較矩陣
計算特徵值及特徵向量
求取一致性指標
求取各層級 C.I.綜合值
替代方案之選擇 替代方案加權平均
決策群體 決策群體
求取 H.C.R.值 C.R.＜.0.1
H.C.R.＜.0.1
是
是
否
否
1. 決策問題的界定
根據決策問題的本質及所處系統，將可能影響決策問題的因素 均納入。此一階段同時成立規劃小組，以蒐集相關的資訊，並界定 決策問題的範圍
2. 決策群體的成立
根據決策問題所涉及的領域及複雜的程度，延聘相關領域的專 家，以成立決策群體。一般而官，專家人數不宜太多，以 5-15 人較 佳。
3. 構建層級結構
由規劃小組整理與歸納決策問題的相關資訊，並提供決策群體 成員參考，然後召開腦力激盪會議，以找出影響決策問題的系統因 素，包括目標、層面、準則、以及可行計畫或方案等。根據所決定 的影響要因，由規劃小組將各要因的內涵或定義加以彙整，並分送 各決策群體成員，然後再次召開決策群體會議，利用腦力激盪法以 決定評估的層級結構。
另外一種處理方式，係由決策群體成員根據要因的內涵，經由 共同討論以決定要因間的二元關係，再利用ISM 法構建評估的層級 結構；或是由每一成員決定二元關係，再利用群體偏好整合方法（
可參閱群體決策相關書籍），以決定最後的二元偏好關係，然後再 利用ISM 法構建。
4. 問卷設計與調查
根據所構建的評估層級結構，每一層級要素在上一層級某一個 要素作為評估基準下，須由決策群體專家進行成對要素相對重要程 度的判斷，因此需藉由成對比較格式，設計成問卷型式，同時問卷
好的問卷，再附上相關的資訊，寄送或直接拜訪決策群體成員（專 家），進行要素相對重要程度判斷值的填選。
5. 成對比較判斷的檢定
根據決策群體成員（專家）填寫的問卷，可以得到許多成對比 較矩陣。根據各成對比較矩陣的資料，應用電腦軟體（Expert Choice 或自行設計的程式），進行特徵值與特徵向量的求取，同時檢定每 一成對比較矩陣的判斷是否符一致性的要求。如果有某一個成對比 較矩陣不符合一致性時，顯示專家的判斷有混淆的現象，此時專家 須對此一判斷矩陣重新加以判斷，直至符合一致性的要求為止。由 於過程繁瑣，若用郵寄問卷方式取得專家的判斷值，勢必造成往返 所耗費的時問；因此在實務應用上，以人員直接訪問較佳，並當場 檢定專家判斷的一致性，使每一份問卷都是有效的問卷。
6. 層級一致性的檢定
就每一決策群體專家的判斷而言，若每一成對比較矩陣均符合 判斷一致性的要求時，尚需檢定整個層級結構的一致性。如果整個 層級結構的一致性程度不符合要求時，顯示層級要素間的關連性有 問題，必須從心進行層級要素的關連分析。由於此一過程將造成評 估層級結構的重新構建，所有的決策程序將重新開始，因此在實務 應用上將此一步驟省略，唯在構建層級結構時必須更加周詳的分析
。
7. 專家偏好的整合
當決策者只有一位時，成對判斷的結果並不涉及偏好的整合。
當應用決策群體專家進行決策輔助時，各領域專家的偏好不同，因 此所得到成對比較的判斷值也不同，最後得到可行計畫或方案的優 勢權重也不同，此時需進行專家偏好的整合。同時依事前整合 (Pool
First)與事後整合 (Pool Last)的程序，而有不同的整合方法。如果為 單一決策者問題，此一步驟可以省略。
8. 最適計畫或方案的決定
專家判斷約符合一致性的要求後，即可決定各層級要素在最終 目標（第 1 層級）下的優勢權重。最後一層可行計畫或方案的優勢 權重，即表示在整體層級所有要素考量下，達成最終目標的重要程 度（即優勢程度），優勢權重越大者，表示該計畫或方案越重要。
在單一決策者狀況下，只需求得該決策者判斷的優勢權重即可
：在多數決策者（專家）的狀況下，如用事前整合偏好方式，則可 行計畫（方案）也只有一組優勢權重，如用事後整合偏好方式，則 需分別計算每一決策者（專家）的優勢權重，再利用加權方法求取 平均權重，再據以決定可行計畫（方案）的優劣順序。
第三章 修護工法種類
3.1 修護工法考慮項目
鋼構橋樑經過檢測之後，其檢測報告應交由具有經驗之橋樑工程 師研判評估。其研判評估過程要獨立客觀，不可受外在因素干擾。在 研判評估時對橋樑的強度狀況作出適當處置方式（例如：是否封閉以 策安全或限制交通量來防止更進一步的損壞等）。對於受損桿件的處 理方式不外乎輕微受損桿件繼續使用；中度損壞則進行桿件修護；嚴 重損壞則進行桿件更新三種。以下幾點為橋樑修護時必須考慮的項目 [7]：
1. 使用者之安全和結構物強度列為最重要考慮因素。
2. 減少使用者的不方便，建立最佳的繞道路網 (Detour Route)。
3. 確認橋樑工程評估是否恰當，交通控制限制是否合適。
4. 桿件更換方法需在事前先研究其可行性。
5. 成立搶修編組以應付突發性之損壞。
6. 建立良好的交通控制系統用以防止橋樑損壞惡化。
3.2 修護工法之種類 [7]
選擇修護工法時橋樑不同的部位的桿件其選擇的標準也不同。各 種修護方法各有優劣，如何選擇修護方法則需要通盤考量衡利弊得失
。通常以各種不同修護方法互相支援，組合運用其效果最佳。茲將各 種修護方法說明如下：
一、 現行鋼構橋樑可符合結構設計與外加荷重之需求狀況
(一) 直化法 (Straightening)
1. 熱焰直化 (Flame Straightening)
本工法乃採用高溫熱焰將鋼材受損部位加熱使其軟化，再以外 力施於受損部位，使其復原之方法。此法不會使鋼材品質有重大的 降級 (Degrade)，且可適用於大部分之受彎曲構材，但如有下列情況 時應避免使用：
(1) 破壞控制桿件 (FCM)不要使用本方法，除非加熱範圍有足夠 強度的螺栓接合。
(2) 起皺摺的鈑 (Wrinkled)不可使用本方法，因為此種損壞無法用 加熱直化法修理。
(3) 3.A-514 和經過淬火 (Qenched)、回火 (Tempered)的鋼材，使 用本法不會降級。但鋼材加熱不可超過其回火溫度約1150 ℉
。
(4) 對於平面曲率半徑超過 W×E/Fy 的桿件不可使用本法。
W:桿件寬度 E:楊氏模數 Fy:降伏應力
2. 熱作直化 (Hot Mechanical Straightening)
本法是將彎曲的桿件於各方向皆加熱，並於高溫時運用外力將 其拉直。這種修理方法所得的結果是無法預測的，當彎曲曲率半徑 較小時熱作豈化可能在加熱區造成連續的彎曲。當曲率半徑相對較 大時加熱可能使桿件產生一系列的小曲線，視加熱點多寡而定。根 據Rothman [21]之研究結論顯示:熱作直化應不適合用於淬火、回火
。而過度的彎曲及皺摺會使鋼材降級。一般對於主要拉力桿件的修 護，熱焰直化相對較好的方法，可用來替代熱作直化法。而對於主 要壓力桿件或次要桿件使用熱作直化法比較不會產生裂縫、皺摺、
膨脹。熱作直化法將桿件加熱後再施力，造成分子之重新排列，因 此本法所引起的殘餘應力很小。
3. 冷作直化 (Cold Mechanical Straightening)
冷作直化是在不加熱的情況之下，運用外力將受彎曲桿件拉直
，如圖 3.1 所示。Mishler 認為冷作直化所關連的鋼材降級效應乃相 當複雜 [22]。
圖3. 1 直化工法修護鋼樑示意圖
塑性應變量和應變循環數 (Strain Cycle)是影響冷作鋼材降級的 兩大因素。一般於設計經驗認為橋樑桿件使用冷作方法修理一次，
若其塑性應變限制在標稱應變的百分之五以內應不會造成重大的降 級。對於主要壓力桿件和次要桿件則沒有應變量的限制。在不減少 韌性、延展性且不導致裂縫、皺摺的情況下要冷作直化受損桿件其 困難度隨應變量增加而提高。端部受制桿件的塑性曲線很難用冷作 方法直化。對於有裂縫、孔溝、割痕的桿件亦不適用冷作方法。
對於不符合目前 AASHTO 規範的低查比值鋼材不可使用冷作 方法。另外對於旋轉或扭轉桿件之修理也儘可能不使用冷作方法。
本方法未將桿件加熱，分子無法重新排列，因此殘餘應力無法消除
。
(二) 銲接 (Welding)
銲接可應用之各種修理方式包括：缺陷與裂縫修補、部份銲接取 代 (Welding Replacement Segment into Place)補強鈑的接合。對於拉力 區域的修理其銲接技術非常重要，如圖 3.2 所示 [23]。使用銲接修理 其對象必須是可銲接鋼 (Weldable)，包含：A-36、A-442、A-572、A-588 等。另外對於 A-514、A-517 和破壞控制桿件 (FCM)建議不要使用銲 接方法。選擇焊接尺寸的兩個重要因素：
1. 有最小焊接尺寸限制以防止急速冷卻造成脆性破壞 2. 最大焊接尺寸以避免浪費
焊接法的成本/強度比通常隨尺寸增大而迅速增加。一般使用連續 小尺寸焊接取代不連續的大尺寸焊接。常用的焊接型式有對接、疊接
、T 接、角接、邊接等。
Mishler 研究認為壓力部位之銲接不可有疲勞產生，即使裂縫發生 在受壓桿件的殘餘拉應力區域，這些裂縫不會遍佈在此區域，也不會 對載重能力有所影響 [22]。從實務經驗可知，壓力桿件的裂縫通常不 是疲勞裂縫。可銲接鋼在壓力區的修理，焊接方法可滿足其強度要求
。對低查比值(低於 AASHTO 規範)的桿件不要使用本方法。在天氣溫 度太低（0 ℃以下）不要從事焊接工作，以免降低其品質。一般而言 焊接的優點有：
1. 接可節省螺栓接合所必需的連結鈑。
2. 焊接之應用範圍較鉚釘接合或螺栓接合廣。
3. 焊接能將結構物連接成剛性接合 (Rigid Connection)。
4. 變更設計容易。
5. 施工噪音小。
圖3. 2 焊接補強鈑示意圖 [23]
(三) 螺栓 (Bolting)
螺栓在鋼構接合所需要的技術工人比鉚釘、焊接方法少。因此在 工資昂貴的地區使用螺栓接合比其他方法更經濟。螺栓可單獨當成一 種修理方法，亦可作為其他修理方法。使用高強度螺栓繫結一塊新鋼 鈑來修理受損桿件是最安全的修理方法，如圖3.3 所示。受損的鉚釘元 件可輕易的以螺栓方式修理。銲接桿件若要再加螺栓接合其工作難度 較高、工時長且費用高。拉力區若使用A-514、A-517 鋼材其修理一定 要用螺栓法。而其他不適合使用熱焰直化法修理的桿件可考慮使用螺 栓法。高強度螺栓是目前使用最廣泛的，其優點計有：
1. 相同的工作，螺栓組的工人比鉚接組少。
2. 在相同的強度要求下，所需要之高強度螺栓較鉚釘少。
3. 焊接時需要施工螺栓，等焊接好之後拆卸，而螺栓不需要。
4. 螺栓接合較鉚釘接合噪音少。
5. 螺栓接合所用機械較簡單、便宜。
6. 鉚釘接合、焊接易引起火災、導電意外，而螺栓接合不會。
7. 相同條件下螺栓節點的疲勞強度大於鉚釘接點，而焊接節點比它 們還小。
圖3. 3 螺栓工法修護裂縫示意圖
(四) 部份更換 (Partial Replacement)
對於損壞較嚴重的情況，可考慮更換部份物件。損壞情況包含：
皺摺的鈑、桿件過度變形彎曲、桿件撕裂、過大的裂縫。部份更換包 含移除受損部位，更換為銲接或螺栓接合物，如圖 3.4 所示 [24]。更 換的銲接物必須是可銲鋼，查比值要比AASHTO 標準高並符合銲接規 定。部份更換能和其他方法同時使用。例如：彎曲且具有裂縫的桿件
，其彎曲修理可用熱焰直化，裂縫則更換為螺栓接合法。
圖 3. 4 部分更換工法修護裂縫示意圖 [24]
(五) 完全更換 (Complete Replacement)
正常狀況之下完全更換物件是最昂貴的方法。更換大樑需要移除 部份橋面版，若為連續式大樑，則更多跨徑的橋面版需要移除。使用 千斤頂幫助梁端連結時維持正確的間距。損壞若造成結點 (Joint)旋轉 將會增加更換的難度。對於強度完全受損的物件，完全更換物件可能 是唯一的選擇方案。而在選擇本方法之前應先考慮其他方法的可行性
。
(六) 組合修理 (Combining Repair)
在選擇修理方法時，可使用各種修理方法組合。例如：熱焰直化 法可與裂縫銲接組合使用；熱焰直化法也可與螺栓組合使用；螺栓可 和銲接組合使用。以上各種修護方法和各種損壞情況、材質、桿件種 類可行與不可行之關係如表3.1 所示。
表3. 1 各種損害種類、材質與修護方法
鋼構橋樑損壞種類不同、鋼材特性不同、物件重要性不同，所需 要之修理方法也不同。直化法不適用於破壞控制桿件 (FCM)，對於變 形過大的桿件、斷裂，疲勞、腐蝕、裂縫損壞也不能使用，較適用於 變形小且非破壞控制桿件的修理。其最大的優點是低廉。
焊接法不能用於「不可焊接鋼」，而破壞控制桿件也儘可能不要 使用此法。另外對於鋼材的皺摺、撕裂、疲勞、變形亦不適合使用。
螺栓法幾乎可用於任何一種材質、任何損壞（變形皺摺、撕裂除外）
。而且可作為其他方法的輔助措施，是國內工程界常用的方法之一。
部分更換和完全更換幾乎適用於任何一種損壞、任何材質、任何桿件
。惟其修理特性過高不合經濟效益，尤其完全更換更是昂貴，除非特 殊情況，否則應先考慮其他方法。組合修理可視損壞情況而決定其組
陳述可知在若干特別的損壞種類、鋼材材質、或桿件重要性不同時會 有特定的修理方法不能使用。因此在選擇修理方法之前應先就檢測報 告書的陳述將不能使用的方法先行剔除。
二、 現行鋼構橋樑不敷結構設計與外加荷重之需求狀況
(一) 增大斷面法
增大斷面法的是所有加固方法中最簡易的，且其效果非常明顯，
如圖 3.5-3.6 所示。唯採用此法時先須確認受損或欲加固構件所承受應 力之型態，一般可以區分成下列型式：
1. 正彎矩區（上壓下拉）
2. 負彎矩區（上拉下壓）
3. 反向彎矩區（即構件有時承受正彎矩，有時承受負彎矩）
4. 純受拉構件 5. 純受壓構件
6. FCM（斷裂控制構件）
於設計時需注意新鋼鈑之接合必須考量到「工程可行性」、「結 構耐久性與安全性」與「對稱性」，進而達到加固之目的。
圖3. 5 增大斷面法之加強正彎矩抗壓能力示意圖
圖3. 6 增大斷面法之加強正彎矩抗拉能力示意圖
(二) 加設構件法
加設構件法係指增設全新或可用之構件，進以提升原鋼構橋樑之 承載能力。當鋼構橋樑之承載力已顯不足，或大樑之間距太大（亦即 橋面版之正、負彎矩可能太大），則便可考慮將在原鋼樑中，增設新 的大樑之後再以橫樑連結，如此便可達到提升承載力之目的，如圖3.7 所示。
圖3. 7 加設構件法示意圖
(三) 預力加固法
預力應於混凝土橋樑結構已有很長之歷史，然對鋼構橋樑而言，
施加預力之方法仍大部份僅應用在維修與加固方面，如圖3.8 所示。鋼 構橋樑與混凝土橋樑之預力加固之觀念完全一致，其主要差異在於結 構之細部（例如錨碇）。目前一般常見鋼構橋樑之構件預力加固仍大 部份應用在簡支鋼樑，但對於連續式鋼樑而言，不僅設計複雜而且施 工困難度亦較高。一般而言，簡支預力鋼樑之預力鋼腱佈置並無一定 之準則，然一般可分為直線式、拋物線與彎折式等。
圖3. 8 預力加固法（直線式）示意圖
第四章 問卷調查分析
4.1 問卷設計架構及分析方法
本研究採用層級分析法 (Analytic Hierarchy Process, AHP)並以兩 兩成對比較方式進行，且藉由以下之步驟建立有關對工法選擇問卷內 容之各層評估因子主項目、次評估因子項目之層級架構：
1. 藉由文獻回顧以及專家訪談方式、並以腦力激盪之方式，建立評 估因子項目之初步層級架構。
2. 由專業人士之連續問卷調查，確立對工法選擇項目之層級架構。
4.2 評估因子層級架構之建立及分析
本研究藉由文獻回顧、專家訪談方式並運用統計等方法對指標因 子作篩選，建立評估項目架構分四個主項目評估因子、十六項次項目 評估因子，並運用AHP 層級分析決定各因子之權重，最後評選出最適 合之工法，本研究分三次專業問卷進行：
1. 第一次問卷調查確立「主評估因子」。
2. 第二次問卷調查確立「次評估因子」。
3. 第三次問卷調查再以 AHP 來決定各主評估因子主項目、次評估 因子項目間之權重及建立次評估因子項目評估工法選擇評分表。
4.2.1 第一次問卷調查結果分析
本次專家問卷調查時，也同時與專家訪談請益，大部分專家皆認 為問卷項目對修護工法選擇是十分重要，但也不好做。經由第一次問 卷調查，由表 4.1-4.2 第一次專家問卷調查資料統計表結果顯示，在評
本研究藉由第一次之問卷調查及訪談後，經綜整篩選出「評估主 項目共四大項」：1. 安全；2. 環境；3. 工期；4. 成本。第一次訪談 時間為98 年 6 月 1 日至 98 年 6 月 15 日。第一次問卷調查「評估主項 目」層級架構如圖4.1。
圖4. 1 第一次問卷調查之評審主項目架構圖
表4. 1 評審第一次問卷之「主項目」調查表
評 審 項 目 問 卷 調 查 表
項次 評 審 項 目 接受 不接受 意 見
1 安全 ˇ
2 環境 ˇ
3 工期 ˇ
4 成本 ˇ
評審項目
安全
環境
工期
成本
表4. 2 評審第一次問卷之「主項目」篩選及統計結果 評 審 項 目 問 卷 調 查 表
項次 評 審 項 目 接受百分比% 不接受百分比%
1 安全 100
2 環境 100
3 工期 100
4 成本 100
4.2.2 第二次問卷調查結果分析
評審項目層級架構中四大主項目項下之評估次項目，為利問卷項 目一致性與問卷獨立性，經整理後各個主項目下各設立評估 3-5 個次 項目，合計16 項評估次項目，準則如圖 4.2 第二次問卷評審次項目架 構圖，經由第二次問卷調查統計之結果如圖 4.3、表 4.4-4.5 第二次評 估次項目問卷調查表及填寫範例、表4.6 第二次問卷調查評估次項目統 計結果。第二次問卷調查時間為98 年 7 月 5 日至 98 年 7 月 20 日。
表4.3 鋼構橋樑補強工法選擇之研究指標說明表 主項目 評審次項目 評審構面內容說明 安全
1-1 補強後之強度 補強之後之強度
1-2 品質控制 補強的材料、品管控制難易 1-3 施工危險性 施工危險性(人員、機具)
環境
2-1 汙染及噪音 施工時所產生之環境污染或噪音 2-2 施工性 作業空間的大小
2-3 交通影響 封閉部份道路，影響道路使用者 2-4 可施工時間 因配合交通、氣溫等限制
2-5 美觀程度 修護後的外觀程度
工期
3-1 材料取得難易 小塊材料易取得，大型材料取得不易 需事先定料
3-2 人力調度 出工人數、工種配合等 3-3 氣候情況 包含降雨、颱風及地震 3-4 施工延時 施工時所需時間
3-5 施工進度 每日安排工作完成量、例假日施做 成本
4-1 施工成本 直接成本及間接成本
4-2 效益成本 採用不同工法施做所造成的成本 4-3 損失成本 施工時意外所產生之成本
1-1 補強後之強度 1-2 品質控制 1-3 施工危險性
2-1 汙染及噪音 2-2 施工性 2-3 交通影響 2-4 可施工時間 2-5 美觀程度
3-1 材料取得難易 3-2 人力調度 3-3 氣候情況 3-4 施工延時 3-5 施工進度
4-1 施工成本 4-2 效益成本 4-3 損失成本
圖4. 2 第二次問卷評估次項目準則架構圖 安全環境
評審項目 工期成本
表4. 4 第二次問卷調查評估次項目準則調查表填寫範例
(1)安全
極 重 要
重 要
普 通
不 重 要
極 不 重 要 1-1 補強後之強度 □ □ □ □ ■
1-2 品質控制 □ □ □ ■ □
