MOTC-IOT-101-H1DB007a
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策 模式之研究(2/4)
交 通 部 運 輸 研 究 所
中 華 民 國 102 年 1 月
MOTC-IOT-101-H1DB007a
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策 模式之研究(2/4)
著 者：邱永芳、林雅雯、邱建國、鄭明淵
交 通 部 運 輸 研 究 所
GPN：1009500249 ISBN：986-00-4344-2 (全套:平裝) 著作財產權人：中華民國(代表機關：交通部運輸研究所) 本著作保留所有權利，欲利用本著作全部或部份內容者，
須徵求交通部運輸研究所書面授權。
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究(2/4)
著 者：邱永芳、林雅雯、邱建國、鄭明淵 出版機關：交通部運輸研究所
地 址：10548 臺北市敦化北路 240 號
網 址：www.ihmt.gov.tw (中文版＞中心出版品) 電 話：(04)26587176
出版年月：中華民國 102 年 1 月 印 刷 者：
版(刷)次冊數：初版一刷 100 冊 本書同時登載於交通部運輸研究所網站 定 價：全套 一 冊 300 元
展 售 處：
交通部運輸研究所運輸資訊組•電話：(02)23496880
國家書店松江門市：10485 臺北市中山區松江路 209 號 F1•電話：(02) 25180207 五南文化廣場：40042 臺中市中山路 6 號•電話：(04)22260330
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究
(2/4)
交通部運輸研究所
101
交通部運輸研究所合作研究計畫出版品摘要表
出版品名稱：橋梁殘餘壽齡與評估保全決策模式之研究(2/4)
國際標準書號（或叢刊號） 政府出版品統一編號 運輸研究所出版品編號 計畫編號
101-H1DB007a
本所主辦單位：港研中心 主管：邱永芳
研究人員：林雅雯 聯絡電話：04-26587192 傳真號碼：04-26564418
合作研究單位：國立臺灣科技大學營建工程系 計畫主持人：邱建國 協同主持人：鄭明淵 研究人員：黃沁琪、張乃文、劉佳旺、陳美儒 地址：臺北市基隆路四段 43 號
聯絡電話：02-27376663
研究期間
自 101 年 1 月
至 101 年 10 月
關鍵詞：橋梁檢測、橋梁殘餘壽齡、保全評估、經濟效益 摘要：
臺灣橋梁飽受天然災害侵害，又海島型氣候使環境中充滿鋼筋腐蝕劣化的因子，橋 梁往往須於其壽齡內花上大筆費用進行維護補強工作，對於政府日漸拮据之財務狀況，
無疑是雪上加霜。因此，如何從現有橋梁之健康度評估在不同時間點進行維護之延壽與 經濟效益，或是在考量公路橋梁管理單位維護經費限制下，如何將有限資源做最有效運 用將是迫切的課題。
目前，公路橋梁管理單位可根據檢測作業進而評估橋梁目前現況，但缺乏一套有效 評估橋梁未來趨勢與損壞風險之方法，如何確認橋梁未來受災損之可能性與損壞程度，
與橋梁所在地發生災害機率以及構件現有性能相關。其損壞亦可分為可視老化(visible) 與潛勢危害(invisible)兩種，國內現行檢測作業多以可視老化為主，對於潛勢危害較少著 墨。然而，地震、耐洪或是材料劣化(鋼筋腐蝕等)等損壞因素皆是屬於潛勢危害範圍中。
因此本研究導入風險發生頻率，以可靠度分析方法計算橋梁風險值，藉由本研究所確立 模式可分別計算因可視老化、地震潛勢及沖刷潛勢之橋梁維修風險，讓管理單位經由定 期的檢測工作確實掌握橋梁狀況與各項性能，了解可能風險，加強維護管理，達到橋梁 延壽目的。
出版日期 頁數 定價 本 出 版 品 取 得 方 式
101 年 1 月 308 300
凡屬機密性出版品均不對外公開。普通性出版品，公營、
公益機關團體及學校可函洽本所免費贈閱；私人及私營機 關團體可按定價價購。
機密等級：
□限閱 □機密 □極機密 □絕對機密
（解密【限】條件：□ 年 月 日解密，□公布後解密，□附件抽存後解密，
□工作完成或會議終了時解密，□另行檢討後辦理解密）
■普通
備註：本研究之結論與建議不代表交通部之意見。
PUBLICATION ABSTRACTS OF RESEARCH PROJECTS INSTITUTE OF TRANSPORTATION
MINISTRY OF TRANSPORTATION AND COMMUNICATIONS TITLE:Development of A Bridge Lifetime Detection and Analysis Model
ISBN(OR ISSN) GOVERNMENT PUBLICATIONS NUMBER IOT SERIAL NUMBER PROJECT NUMBER 101-M1DB011 DIVISION: Harbor & Marine Technology Center
DIVISION DIRECTOR: Chiu, Yung-Fang PRINCIPAL INVESTIGATOR:
PROJECT STAFF:
PHONE: (04)26587192 FAX: (04)26564418
PROJECT PERIOD FROM January2012 TO October 2012
RESEARCH AGENCY: National Taiwan University of Science and Technology . PRINCIPAL INVESTIGATOR: Chiu, Chien-Kuo, Cheng Min-Yuan
PROJECT STAFF: Huang Cin-Ci ,Chang Nai-Wen, Liou ,Jia-Wang, Chen,Mei-Ju ADDRESS:.#43 , Sec.4 , Keelung Rd. , Taipei , 106 , Taiwan , R.O.C
PHONE: (02) 27376663 KEY WORDS:
Bridge inspection、Bridge Lifetime Detection、security assessment、economic benefits ABSTRACT:
Due to the location and environment of Taiwan, the frequency of nature disaster is high and the caused damages to the human life, properties and highways are serious. Therefore, how to determine the bridge lifetime becomes a serious problem. Road managements can assign the budget to different bridges based on the bridge inspection and evaluation.
Currently, the bridge management can detect the current status of the bridge, but cannot evaluate the future trends and assess the risk of damage. Therefore, how to confirm the possibility of bridge damage and the future extent of damage is an important topic. The damage can be divided into visual aging (visible) and the potential harm (invisible). Therefore, this study will also consider the visual aging (visible) and the potential harm (invisible) damage factor.
Based on calculate the frequency of the risk to reliability analysis and the risk of the bridge, management can understand the possible risks and maintenance or management.
DATE OF PUBLICATION January 2013
NUMBER OF PAGES 308
PRICE 300
CLASSIFICATION
□SECRET
□CONFIDENTIAL
UNCLASSIFIED
The views expressed in this publication are not necessarily those of the Ministry of Transportation and Communications.
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究 橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究 橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究
橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研究(2/4)
目 目 目
目 錄 錄 錄 錄
中文摘要 ...I 英文目錄 ... II 圖目錄 ... VII 表目錄 ...XI 第一章 緒論...1-1 1.1 計畫背景 ...1-1 1.2 計畫目的 ...1-2 1.3 研究範圍與對象 ...1-3 1.4 研究方法及進行步驟 ...1-3 1.5 工作項目及內容(本年度，101 年) ...1-6 第二章 相關文獻收集...2-1 2.1 公路相關維護檢測作業 ...2-1 2.2 橋梁破壞模式 ...2-7 2.3 橋梁構件單元分類 ...2-7 2.4 橋梁震害破壞模式及原因 ...2-8 2.4.1 上部結構損壞型式 ... 2-9 2.4.2 下部結構損壞型式 ... 2-12
2.4.3 基礎損壞型式 ... 2-13 2.4.4 支承損壞型式 ... 2-14 2.4.5 橋台引道損壞型式 ... 2-15 2.4.6 其他設施損壞型式 ... 2-15 2.5 橋梁洪水沖刷破壞模式 ...2-17
2.5.1 河川型態 ... 2-17 2.5.2 沖淤行為 ... 2-18 2.5.3 橋梁橋基周圍沖刷 ... 2-18 2.5.4 橋梁基礎沖刷災害 ... 2-19 2.6 橋梁老化腐蝕破壞模式 ...2-20
2.6.1 混凝土橋之劣化現象 ... 2-20 2.7 橋梁風險管理 ...2-26 2.8 橋梁性能指標 ...2-28 2.9 國外文獻 ...2-32 2.9.1 美國橋梁檢測 ... 2-33 2.9.2 日本橋梁檢測 ... 2-38 2.9.3 中國橋梁檢測 ... 2-40 2.10 國內目前橋梁檢測相關文獻蒐集 ...2-41
2.10.1 一般檢測 ... 2-53 2.10.2 耐震檢測 ... 2-55 2.10.3 沖刷檢測 ... 2-56
2.10.4 橋梁殘餘壽齡與保全評估決策模式之研發 (1/4) ... 2-57 2.11 最具潛勢及歷史災害地震之強地動模擬 ...2-61
2.11.1 震源參數分析 ... 2-61 2.11.2 震源型態 ... 2-61 2.12 地表震動分析模式 ...2-63
2.12.1 地表震動分析模式簡介 ... 2-63 2.12.2 測站地盤分類 ... 2-64 2.12.3 衰減模式 ... 2-65 第三章 橋梁風險因子辨識...3-1
3.1 橋梁因子彙整及分類 ...3-1 3.2 建立風險因子及影響圖 ...3-2 3.3 分析橋梁風險因子之來源 ...3-3 3.4 橋梁各構件破壞模式分析 ...3-3 第四章 分析橋梁風險因子之因果關係...4-1 4.1 橋梁各構件破壞模式分析 ...4-1 4.2 測表單對應破壞項目 ...4-3 4.2.1 填表項目對應更新項目-以填表項目 TELES 說明... 4-9 4.2.2 填表項目對應更新項目-以填表項目 D3(河道)說明 . 4-10 4.2.3 填表項目對應更新項目-以填表項目 D5(橋台基礎) 說明 ... 4-10 4.2.4 填表項目對應更新項目-以填表項目 D6(橋台)說明 . 4-11
4.2.5 填表項目對應更新項目-以填表項目 D12(橋墩保護措施) 說明 ... 4-11 4.2.6 填表項目對應更新項目-以填表項目 D13(橋墩基礎)
說明 ... 4-12
4.2.7 填表項目對應更新項目-以填表項目 D14(橋墩墩體/帽梁) 說明 ... 4-12
4.2.8 填表項目對應更新項目-以填表項目 D15(支承/支承墊) 說明 ... 4-13 4.2.9 填表項目對應更新項目-以填表項目 EfG110(基礎裸露
深度)說明 ... 4-14
4.2.10 填表項目對應更新項目-以填表項目 EdG208 (基礎裸露 深度)說明... 4-15
4.2.11 填表項目對應更新項目-以填表項目 EdG212(橋柱與 基礎劣化程度)說明 ... 4-15
4.2.12 填表項目對應更新項目-以填表項目 EfG111(支承狀況) 說明 ... 4-16
4.2.13 填表項目對應更新項目-以填表項目 S6(沖刷相關構件 之 D.E.R.&U.評分)說明... 4-17 4.2.14 填表項目對應更新項目-以填表項目 S16(基礎裸露
深度)說明 ... 4-18 4.3 估計衝擊影響程度 ...4-18 第五章 橋梁風險因子量化分析...5-1 5.1 橋梁性能指標建立(可視老化) ...5-1 5.2 橋梁性能指標建立(潛勢危害-地震) ...5-2
5.3 橋梁性能指標建立(潛勢危害-洪水) ...5-3 第六章 橋梁風險分析...6-1 6.1 橋梁可靠度分析-地震...6-1 6.1.1 潛勢地震發生機率模型 ... 6-2 6.1.2 地表震動分析模式 ... 6-13 6.1.3 橋梁地震損傷評估 ... 6-22 6.1.4 橋梁地震風險與壽命評估 ... 6-39 6.2 橋梁可靠度分析-洪水...6-44
6.2.1 橋梁分類(依所在流域) ... 6-44 6.2.2 統計分析 ... 6-44 6.2.3 洪水事件產生器 ... 6-45 6.2.4 失敗門檻訂定 ... 6-46 6.2.5 蒙地卡羅模擬 ... 6-47 6.3 橋梁可靠度分析-構件老化...6-48
6.3.1 橋梁分類(依橋型、交通量、與海岸距離) ... 6-49 6.3.2 統計分析(CI 與橋齡)... 6-50 6.3.3 失敗門檻訂定 ... 6-51 6.3.4 轉換為可靠度指標 ... 6-51 6.4 橋梁綜合能力評量表 ...6-52 6.5 整合展示分析成果 ...6-54 第七章 後續研究方向建議(第三年度、第四年度)...7-1
7.1 蒐集彙整國內外相關橋梁維護工法之資料...7-2 7.2 橋梁維護工法評估及量化 ...7-3 7.3 單橋成本維護最佳化 ...7-4 7.4 單橋橋梁風險管理策略訂定 ...7-5 7.5 蒐集國內公路管理單位維護管理制度 ...7-6 7.6 橋梁非直接成本評估 ...7-6 7.7 群橋成本維護最佳化 ...7-8 7.8 群橋橋梁風險管理策略訂定 ...7-9 第八章 結論與建議...8-1 8.1 結論 ...8-1 8.2 建議 ...8-1 8.3 研究成果與效益 ...8-2 參考文獻 ...參-1 附錄一 期中審查委員意見處理情形表...附錄 1-1 附錄二 期末審查委員意見處理情形表...附錄 2-1 附錄三 期末報告簡報資料...附錄 3-1
圖 圖 圖
圖 目 目 目 目 錄 錄 錄 錄
圖 1.1 研究內容架構圖...1-4 圖 1.2 研究執行流程圖...1-6 圖 2.1 橋梁構件單元分類架構圖...2-8 圖 2.2 鋼梁挫屈破壞...2-9 圖 2.3 主梁之破壞模式...2-10 圖 2.4 橋面版破壞模式之一...2-11 圖 2.5 橋面版破壞模式之二...2-12 圖 2.6 橋柱及帽梁剪力破壞...2-13 圖 2.7 撓剪破壞...2-13 圖 2.8 基礎損壞型式...2-14 圖 2.9 支承及防落裝置之破壞...2-14 圖 2.10 橋台、引道損壞型式...2-15 圖 2.11 河川橋梁沖刷 ...2-20 圖 2.12 美國 NBI 橋梁檢測流程...2-33 圖 2.13 日本橋梁巡檢表單範例圖...2-39 圖 3.1 橋梁風險因子影響圖...3-2 圖 3.2 橋梁風險因子分類...3-3 圖 6.1 橋梁風險分析流程圖...6-1 圖 6.2 潛勢地震發生機率模型之流程圖...6-2 圖 6.3 地震發生機率計算模型...6-11 圖 6.4 新城斷層推估未來發生時間之 PDF、CDF 及 h(t)。...6-12
圖 6.5 屯子腳斷層推估未來發生時間之 PDF、CDF 及 h(t)...6-12 圖 6.6 米崙斷層推估未來發生時間之 PDF、CDF 及 h(t)...6-13 圖 6.7 中央氣象局強震站及中央研究院山區強震站位置圖...6-14 圖 6.8 剪力波速度量測 V30 進行場址分類...6-15 圖 6.9 臺灣規模 4.0~7.0 之地震記錄與(Campbell，1997)衰減曲線之關
係 ...6-17 圖 6.10 為集集地震的(a)實測值與(b)衰減模式預測值 PGA 分佈 ....6-19 圖 6.11 修正函數校正後的預測與其觀測值之誤差殘值分佈 ...6-20 圖 6.12 臺灣歷年大地震:集集地震之實測值與預測值比較。 ...6-21 圖 6.13 臺灣歷年大地震:花蓮地震之實測值與預測值比較。 ...6-21 圖 6.14 臺灣歷年大地震:嘉義地震之實測值與預測值比較。 ...6-22 圖 6.15 橋梁地震損傷評估流程圖。...6-23 圖 6.16 武田模型(Takeda model)之力量與位移關係 ...6-25 圖 6.17 為橋梁通阻之 SAP2000 牛鬥橋模型。 ...6-26 圖 6.18 為牛鬥橋之 XTRACT 斷面分析。...6-26 圖 6.19 為 SAP2000 三星橋模型。 ...6-26 圖 6.20 為三星橋之 XTRACT 斷面分析...6-27 圖 6.21 原始地震歷時與修正後之加速度歷時資料...6-28 圖 6.22 震後結構性能修正示意圖...6-33 圖 6.23 三星橋未來 50 年內之損傷超越機率...6-42 圖 6.24 三星橋未來 50 年內之地震風損成本(單位為重建成本)...6-42 圖 6.25 牛鬥橋未來 50 年內之地震風損成本(單位為重建成本)...6-43 圖 6.26 牛鬥橋未來 50 年內之地震風損成本(單位為重建成本)...6-43
圖 6.27 臺灣主要河系分布圖(水利署) ...6-44 圖 6.28 發生 50 年洪水時對應 SSI 指標下降...6-46 圖 6.29 發生 100 年洪水時對應 SSI 指標下降...6-46 圖 6.30 失敗門檻建議值...6-46 圖 6.31 洪水造成維修機率蒙地卡羅計算流程圖...6-47 圖 6.32 橋梁 CI 下降曲線...6-48 圖 6.33 以梁式橋-復興三橋為例 ...6-50 圖 6.34 以距海 300 公尺內車流量 6000 輛內(梁式橋)為例...6-51 圖 6.35 可視老化造成維修機率蒙地卡羅計算流程圖...6-51 圖 6.36 系統新增功能模組...6-54 圖 6.37 條件搜尋...6-55 圖 6.38 不同機率展示成果...6-55 圖 6.39 不同排序條件結果...6-56 圖 7.1 橋梁維修策略...7-1 圖 7.2 人工智慧橋梁耐震能力推論模式...7-4 圖 7.3 KCGA 架構...7-5 圖 7.4 單橋殘餘強度與時間之關係...7-5 圖 7.5 單橋維修策略與方案...7-6 圖 7.6 群橋生命週期成本策略...7-8
表 表 表
表 目 目 目 目 錄 錄 錄 錄
表 2-1 公路橋梁檢測規範與手冊 ...2-2 表 2-2 橋梁檢測分類別表 ...2-3 表 2-3 橋梁構造物檢測評定標準 ...2-5 表 2-4 橋梁定期檢測項目 ...2-5 表 2-5 橋梁構件單元分類表 ...2-8 表 2-6 震後橋梁單元損壞型式(1/2)...2-16 表 2-7 震後橋梁單元損壞型式(2/2)...2-17 表 2-8 混凝土常見之損壞現象 ...2-21 表 2-9 龜裂之原因及相關特徵 ...2-23 表 2-10 橋梁構件重要性指數 ...2-29 表 2-11 橋梁構件權重...2-30 表 2-12 國外相關文獻整理表 ...2-32 表 2-13 美國橋梁檢測表...2-35 表 2-14 美國橋梁基本資料與評量(SI&A)表 ...2-37 表 2-15 日本橋梁定期檢測報告書(範例)...2-38 表 2-16 日本道路公團橋梁構件劣化綜合評等基準 ...2-39 表 2-17 日本道路公團橋梁裂隙之評等準則 ...2-40 表 2-18 中國大陸公路橋梁各部位與權重 ...2-40 表 2-19 中國大陸公路橋梁技術評估標準 ...2-41 表 2-20 國內相關文獻列表(研究報告或書籍)...2-42 表 2-21 國內相關文獻列表(規範、手冊與系統)...2-42
表 2-22 公路橋梁耐震能力初步評估表-落橋評估...2-43 表 2-23 公路橋梁耐震能力初步評估表-強度韌性評估...2-43 表 2-24 公路橋梁耐震能力評估表-落橋評估(一般橋梁) ...2-44 表 2-25 公路橋梁耐震評估檢查表-強度韌性評估(一般橋梁) ...2-45 表 2-26 公路橋梁耐洪能力初步評估表 ...2-46 表 2-27 公路橋梁沖刷潛能初步評估表 ...2-46 表 2-28 公路橋梁耐洪評估表(跨河公路橋梁沖刷潛勢評估表) ...2-47 表 2-29 TELES 橋梁屬性資料調查表...2-49 表 2-30 D.E.R.&U.橋梁定期檢測表...2-50 表 2-31 國內目前橋梁檢測相關文獻蒐集 ...2-51 表 2-32 構件功能失效可能性矩陣 ...2-59 表 3-1 D.E.R.&U.目視檢查表...3-1 表 3-2 橋梁損壞現象代號表 ...3-4 表 4-1 橋梁單元地震損壞型式 ...4-1 表 4-2 橋梁構件洪水損壞型式 ...4-2 表 4-3 橋梁構件老化損壞型式(1/2)...4-2 表 4-4 橋梁構件老化損壞型式(2/2)...4-2 表 4-5 橋梁各構件破壞模式分析-落橋 ...4-4 表 4-6 橋梁各構件破壞模式分析-強度韌性 ...4-4 表 4-7 橋梁各構件破壞模式分析-沖刷 ...4-5 表 4-8 橋梁各構件破壞模式分析-構件老化 ...4-6 表 4-9 表單間重複之評估項目 ...4-7 表 4-10 重複評估項目的代號定義 ...4-8
表 4-11 填表項目對應更新項目...4-8 表 4-12 填表項目對應更新項目-以填表項目 TELES 為例...4-9 表 4-13 填表項目對應更新項目-以填 D3(河道)為例 ...4-10 表 4-14 填表項目對應更新項目-以 D5(橋台基礎)為例 ...4-10 表 4-15 填表項目對應更新項目-以 D6(橋台)為例 ...4-11 表 4-16 填表項目對應更新項目-以 D12(橋墩保護措施)為例 ...4-12 表 4-17 填表項目對應更新項目-以 D13(橋墩基礎)為例 ...4-12 表 4-18 填表項目對應更新項目-以 D14(橋墩墩體/帽梁)為例 ...4-12 表 4-19 填表項目對應更新項目-以 D15(支承/支承墊)為例 ...4-13 表 4-20 填表項目對應更新項目-以 EfG110(基礎裸露深度)為例...4-14 表 4-21 填表項目對應更新項目-以 EdG208(基礎裸露深度)為例...4-15 表 4-22 填表項目對應更新項目-以 EdG212(橋柱與基礎劣化程度)為
例...4-16 表 4-23 填表項目對應更新項目-以 EfG111(支承狀況)為例...4-16 表 4-24 填表項目對應更新項目-以 S6(沖刷相關構件之 D.E.R.&U.評
分)為例 ...4-17 表 4-25 填表項目對應更新項目-以 S16(基礎裸露深度)為例 ...4-18 表 4-26 震後橋梁補強技術適用表 ...4-19 表 4-27 震後橋梁修復經費參考表 ...4-24 表 5-1 構件老化常見損傷模式對部位及橋梁之影響 ...5-2 表 5-2 耐震能力折減係數η ...5-3 表 5-3 洪水常見損傷模式對部位及橋梁之影響 ...5-4 表 6-1 為宜蘭 ZS01，未來 50 年地震計算結果發生次數為 10 次 ...6-5
表 6-2 為花蓮 ZS02，未來 50 年地震計算結果發生次數為 12 次 ...6-5 表 6-3 為宜蘭 ZS01，未來 100 年地震計算結果發生次數為 20 次 ...6-5 表 6-4 為花蓮 ZS02，未來 100 年地震計算結果發生次數為 24 次 ...6-6 表 6-5 宜蘭區域地震未來 50 與 100 年發生機率 ...6-9 表 6-6 花蓮區域地震未來 50 與 100 年發生機率 ...6-10 表 6-7 為本研究設定之斷層參數(**為無相關資料提供發生時間) ..6-10 表 6-8 各斷層地震未來 50 年與 100 年之發生機率。 ...6-11 表 6-9 各斷層地震未來發生時間。 ...6-11 表 6-10 為宜蘭(ZS01)未來 50 年發生規模大於 6.0ML 之 PGA 值...6-29 表 6-11 為花蓮(ZS02)未來 50 年發生規模大於 6.0ML 之 PGA 值...6-29 表 6-12 為宜蘭(ZS01)未來 100 年發生規模大於 6.0ML 之 PGA 值 ...6-30 表 6-13 為花蓮(ZS02)未來 100 年發生規模大於 6.0ML 之 PGA 值 ...6-31 表 6-14 為 RC 結構物之損傷指標 ...6-32 表 6-15 未來 50 年宜蘭(ZS01)對牛鬥橋模型損傷指標...6-34 表 6-16 未來 50 年宜蘭(ZS01)對三星橋模型損傷指標...6-34 表 6-17 未來 50 年花蓮(ZS02)對牛鬥橋模型損傷指標...6-35 表 6-18 未來 50 年花蓮(ZS02)對三星橋模型損傷指標...6-35 表 6-19 未來 100 年宜蘭(ZS01)對牛鬥橋模型損壞指標...6-36 表 6-20 未來 100 年宜蘭(ZS01)對三星橋模型損壞指標...6-37 表 6-21 未來 100 年花蓮(ZS02)對牛鬥橋模型損壞指標...6-38 表 6-22 未來 100 年花蓮(ZS02)對三星橋模型損壞指標...6-39 表 6-23 損害狀況及損害比之關係 ...6-40 表 6-24 臺灣主要河系洪水重現期對應 SSI 指標下降表 ...6-45
表 6-25 蒙地卡羅模擬洪水造成維修機率結果(節錄)...6-47 表 6-26 橋梁分組分布表...6-49 表 6-27 梁式橋調查資料筆數 ...6-49 表 6-28 相關參數表(以梁式橋為例)...6-50 表 6-29 可視老化造成維修機率蒙地卡羅計算結果(節錄)...6-52 表 6-30 橋梁綜合能力評量表 ...6-53 表 7-1 非跨河橋維修案例 ...7-2 表 7-2 跨河橋維修案例...7-3 表 7-3 非直接成本概算表（元/天） ...7-7
第一章 第一章
第一章 第一章 緒論 緒論 緒論 緒論
1.1 計畫背景計畫背景計畫背景計畫背景
臺灣受季風氣候影響及位處地震帶，颱風與地震頻傳，橋梁飽受 天然災害侵害。其中地震造成許多橋梁不同程度的損壞，早期老舊橋 梁的耐震能力更有不足之慮；每年颱風、豪雨及近年來河床嚴重下降、
氣候變遷等因素，使得河水暴漲且水勢洶湧，劇烈淘刷橋墩及橋台基 礎處河床，特別對原本已裸露之橋基，災情更形惡化，橋梁易受沖刷 而導致損壞；海島型氣候使環境中充滿鋼筋腐蝕劣化的因子，橋梁往 往須於其壽齡內花上大筆費用進行維護補強工作，嚴重造成政府財政 的負擔；在人為使用方面，亦有車輛超載問題。近年來，許多橋梁由 於過去施工技術不足，加上施工品質未能嚴謹控制，造成未屆設計年 限，卻面臨拆除或需花費龐大金額進行維修補強，對於政府日漸拮据 之財務狀況，無疑是雪上加霜。因此，橋梁耐久性與安全性日益受到 質疑與堪慮，保全橋梁殘餘壽齡以達到工程永續迫在眉睫。如何評估 現有橋梁之健康度，進而計算不同時間點進行維護之延壽與經濟效益 是迫切的課題。
要保全甚至延長橋梁壽命，維持橋梁安全可靠的運輸狀況，除了 規劃設計與施工恰當妥善以外，維修養護非常重要，這有賴於完整適 當的橋梁檢測制度與系統之建立，安全檢測工作的實施，以及檢測後 所做的性能評估、修繕、補強與維護管理。
依照公路養護手冊規定，橋梁檢測結果採用 D.E.R.&U.方式評 定，但因 D.E.R.&U. 是以目視方式進行，檢測成果常常會因檢測人員 之訓練程度、經驗與主觀意識而有不一致之現象，橋梁管理單位檢測 的人力、機具、經費、檢測是否確實及彙整至橋梁管理系統之正確性，
皆為公路橋梁管理單位了解橋梁狀況及排列維護優先順序之關鍵，攸 關橋梁及用路人之安全。本研究前期已探討分析國內目前橋梁檢測作
業規定及其執行情形，找出檢測作業問題點及不同檢測人員結果之變 異性，研擬建議橋梁檢測有效施行之方法。
根據前一年度研究成果，公路橋梁管理單位可根據檢測作業進而 評估橋梁目前現況，但缺乏一套有效評估橋梁未來趨勢與損壞風險之 方法，如何確認橋梁未來受災損之可能性與損壞程度，與橋梁所在地 發生災害機率以及構件現有性能相關。其損壞亦可分為可視老化 (visible)與潛勢危害(invisible)兩種，國內現行檢測作業多以可視老化為 主，如 D.E.R.&U.檢測方式，對於潛勢危害較少著墨。然而，地震、
耐洪或是材料劣化(鋼筋腐蝕等)等損壞因素皆是屬於潛勢危害範圍 中，故如僅採用現有檢測作業方式，難以評估橋梁現況與殘餘能力。
因此本研究同時考量可視老化(visible)與潛勢危害(invisible)，確認各風 險來源與風險因子，並建立構件損傷模式、部分功能影響及橋梁功能 之對應關係，最後導入風險發生頻率，以可靠度分析方法計算橋梁風 險值，即可以本研究所建立之本土化橋梁綜合能力評量表，應用風險 管理之觀念，讓管理單位經由定期的檢測工作確實掌握橋梁狀況與各 項性能，了解可能風險，加強維護管理，達到橋梁延壽目的。
後續研究中可根據橋梁檢測評估結果，針對單一橋梁及群橋風險 程度建議維修補強策略。輔助公路管理單位進行預算分配及經費估 計，依不同橋梁現況有效投入經費進行維護與補強工作。在有限維護 經費下考量最佳經濟效益，研擬最適維護時機與工法策略。
1.2 計計計計畫畫畫畫目的目的目的 目的
本研究探討國內、外橋梁風險管理、破壞模式、性能指標等技術 面，發揮與國際技術接軌功能，並讓橋梁檢測結果與橋梁性能評估結 合，讓管理單位更重視檢測工作。同時掌握橋梁性能，使得橋梁管理 單位能有效確實評估橋梁狀況，在有限維護經費下達到最佳經濟效 益，節省橋梁管理機關維護補強經費。最後，提供風險來源與因子，
以有效方式降低風險衝擊，確保橋梁安全，解除社會大眾之安全疑慮。
1.3 研究範圍與對象研究範圍與對象研究範圍與對象研究範圍與對象
根據統計，臺灣橋梁以鋼筋混凝土結構為應用最廣的類型，其中，
95%以上為混凝土橋梁，且 75%以上橋齡均在二十年以上，橋梁強度 堪慮。為保障用路人安全，混凝土橋梁的維護管理為公路管理單位未 來重要課題，故本計畫以鋼筋混凝土橋梁為研究範疇。
1.4 研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟研究方法及進行步驟
本研究期程為四年，第一年度計畫中已針對現有檢測作業問題進 行探討，並提出橋梁檢測建議。此年度為第二年度計畫，依據本研究 目的，擬定本年度研究內容，分列為第一階段至第五階段。第一階段，
本研究蒐集國內外橋梁文獻，包含地震、洪水、構件老化及各部位的 破壞模式。第二階段，進行風險因子辨識，將橋梁因子彙整及分類，
在建立風險因子以及風險因子影響圖。第三階段，以風險來源分類，
分別建立風險因子與破壞模式間的關係，在依其破壞程度的嚴重性估 計衝擊影響程度。第四階段，本研究探討構件損傷對橋梁單元構件的 影響，又此構件損傷會對橋梁整體功能造成的影響，最後建立橋梁性 能指標以及本土化橋梁綜合能力評量表。第五階段，使用可靠度分析 建立風險管理應用於橋梁檢測與評估整合實施之方式，後續研究(第三 年度與第四年度)為第六階段至第十三階段，如圖 1.1 所示。
蒐集國內外橋梁風險因子文獻 資料，包括地震、洪水、材料 劣化因子等。
文獻回顧。
資料蒐集。
第一階段：
相關文獻收集
風險分類建立原因及影響圖 風險影響圖
第三階段：
分析橋梁風險因子之因 果關係
訪談公路管理單位人員。
分析檢測情形與問題歸納。
確認規範與檢測作業關係。
風險評估規劃建議。
文獻回顧。
資料蒐集。
訪談人員。
專家座談。
風險評估。
已完成階段：
現有檢測作業探討分析
&
橋樑檢測建議
找尋風險因子影響衝擊
估計衝擊影響程度 風險矩陣圖
第二階段：
橋梁風險因子辨識
風險發生機率評估 橋梁狀態因子之建立
地震、洪水及材料事 件統計
蒙地卡羅模擬 可靠度分析
第五階段：
橋梁風險分析
因子篩選橋梁指標建立
專家問卷模糊偏好關係(FRP) 主成分分析
演化式支持向量機推 論模式
第四階段：
橋梁風險因子量化分析
第一年度 (1/4) 100年
第二年度 (2/4) 101年
研究階段 研究內容 相關研究與方法
圖圖圖圖 1.1 研究內容架構圖研究內容架構圖研究內容架構圖 研究內容架構圖
應用人工智慧推論找出 D.E.R.&U.與維修工法成本之 關係。
各模組功能整合。
演化式支持向量機推 論模式
案例學習 案例推論 第七階段：
橋梁維護工法評估 及量化
最佳化模式確立。
確立單橋不同維修方案之風險 值。
藉由最佳化模式找出單橋維修 方案。
最佳化方法論 集群渾沌基因演算法
第九階段：
單橋橋梁風險管理策略 訂定
收集國內外維修工法經費與相 關資料
建置維修工法資料庫
資料收集 資料庫建置 第六階段：
蒐集彙整國內外相關 橋梁維護工法 之資料
根據單橋成本維護最佳化成
果，提出管理策略。 最佳化方法論 第八階段：
單橋成本維護最佳化
確認橋梁非直接成本因子。
收集成本與統計資料。 文獻收集 第十一階段：
橋梁非直接成本評估
最佳化模式確立。
藉由最佳化模式在有限經費下 找出群橋維修方案。
最佳化方法論 集群渾沌基因演算法
第十三階段：
群橋橋梁風險管理策略 訂定
確認國內公路管理單位維護管
理制度。 專家訪談
資料收集 第十階段：
蒐集國內公路管理單位 維護管理制度
確立群橋風險管理策略。 最佳化方法論 第十二階段：
群橋成本維護最佳化 第三年度
(3/4) 102年
第四年度 (4/4) 103年
研究階段 研究內容 相關研究與方法
圖圖
圖圖 1.1 研究內容架構圖研究內容架構圖研究內容架構圖研究內容架構圖(續續續續)
1.5 工作項目及內容工作項目及內容工作項目及內容工作項目及內容 (本年度本年度本年度本年度，，，，101 年年年) 年
本年度根據五個階段，擬訂本研究執行流程且其所涵蓋之契約工 作項目，如下圖 1.2 所示：
第 一 階 段
1.研究背景分析
2.國內外文獻 收集
3.橋梁因子彙整
第 及分類
二 階
段 4.建立風險因子
及影響圖
1. 國內、外橋梁風險管理、破壞模式、性能指 標等文獻蒐集與回顧。
1. 國內、外橋梁風險管理、破壞模式、性能指 標等文獻蒐集與回顧。
本年度研究流程 對應契約工作項目
第 三 階 段
第 四 階 段
第 五 階 段
7.橋梁性能指標 建立
8.風險可靠度 分析
9.橋梁風險評估
橋 梁 風 險 因 子 橋 梁 風 險 因 子
6.估計衝擊影響 程度
分 析 橋 梁 風 險 分 析 橋 梁 風 險
5.橋梁各構件破 壞模式分析
相 關 文 獻 收 集 相 關 文 獻 收 集
橋 梁 風 險 橋 梁 風 險
3. 橋梁風險辨識之系統分析，辨識風險來源與風險 因子。
3. 橋梁風險辨識之系統分析，辨識風險來源與風險 因子。
4. 依不同風險來源與影響功能，辨識橋梁元 件損傷模式、部位損傷模式及橋梁破壞模 式。（載重、地震、洪水沖刷及使用等）
4. 依不同風險來源與影響功能，辨識橋梁元 件損傷模式、部位損傷模式及橋梁破壞模 式。（載重、地震、洪水沖刷及使用等）
7. 以風險來源分類，分別建立風險因子與破壞 模式之關係。
7. 以風險來源分類，分別建立風險因子與破壞 模式之關係。
5. 探討元件損傷模式對部位功能影響。
6. 探討部位損傷模式對橋梁功能的影響。
8. 建議本土化性能指標及其影響因子。
2. 建立風險管理應用於橋梁檢測與評估整合實施 之方式。
2. 建立風險管理應用於橋梁檢測與評估整合實施 之方式。
9. 建立本土化橋梁綜合能力評量表。
因 子 辨 識
因 子 之 因 果 關 係
定 性 分 析
橋 梁 風 險 因 子 橋 梁 風 險 因 子
量 化 分 析
圖圖
圖圖 1.2 研究執行流程圖研究執行流程圖研究執行流程圖 研究執行流程圖
各工作項目如下所述：
第一階段：本研究同時考量可視老化(visible)與潛勢危害(invisible) 損壞因素，確認各風險來源與風險因子，並建立構件損傷模式、部分 功能影響及橋梁功能之對應關係，最後導入風險發生頻率，以可靠度 分析方法計算橋梁風險值，如此即可以本研究所建立之本土化橋梁綜 合能力評量表，應用風險管理之觀念，讓管理單位經由定期的檢測工 作確實掌握橋梁狀況與各項性能，了解可能風險，加強維護管理，達 到橋梁延壽目的。整理之成果請參考第二章文獻回顧內容。
第二階段：橋梁是由許多不同構件組成，各構件功能不一，受風 險損傷狀況也不近相同，難以就橋梁整體進行風險評估。故本階段對 各構件進行分類，並分析各風險因子可能對那些橋梁構件造成影響，
以利找出各風險因子可能造成之破壞。
第三階段：本階段根據上階段所定義三種風險來源與因子，包含 可視老化(構件老化)、潛勢危害(地震及洪水沖刷)，找出各風險所造成 橋梁損傷及破壞模。
第四階段：造成橋梁損害的風險因子甚多，故需先對因子進行選 擇主要造成橋梁危害因子，並建立橋梁性能指標以利進行危害發生機 率。
第五階段：本階段根據上階段所建議橋梁性能指標進行量化分 析，評估橋梁危害發生之機率，結合風險衝擊影響程度。
第二章 第二章 第二章
第二章 相關文獻收集 相關文獻收集 相關文獻收集 相關文獻收集
臺灣地形山高谷深和溪河眾多，橋梁亦成為連絡河流兩岸之重要 交通工程設施，但因臺灣屬季風型氣候夏季多雨、又處於環太平洋地 震帶，乃至橋梁常遭受地震、洪水、土石流等災害之威脅，再加上嚴 重之交通負荷，使得橋梁劣化或損害情況日趨嚴重。有鑑於此因此橋 梁定期檢測與維護就更顯得重要，方得確保橋梁的安全性能。
橋梁隨著建設路網飽和，因而老舊橋梁愈來愈多，此時橋梁重點 由新建轉成維護，在橋梁邁入高齡化的時代後，橋梁功能及服務品質 因材料劣老化而下降，加上天災如颱風、地震、水害，人禍如盜採河 川砂石、偷工減料等，均增加橋梁損壞之潛在危險，此時倘未採取適 當管理機制，恐日後發生災害，造成國家、個人重大成本甚或生命付 出，由此可見橋梁維護在未來之重要性，公路養護之目的，在使公路、
橋梁、隧道及其附屬設施等，能經常維持其原有良好行車及安全狀態；
必要時，可依據各級公路之需求分別予以改善。以下分別針對公路相 關維護檢測作業、風險管理、破壞模式、性能指標與國內外等相關文 獻進行整理與探討。
2.1 公路相關維護檢測作業公路相關維護檢測作業公路相關維護檢測作業公路相關維護檢測作業
養護人員，應經常或定期巡查轄區內公路，並依據公路現況及實 際需要訂定養護計畫，利用機具及人力，針對不同設施之養護基本原 則與維護方法，辦理各項養護工作。復因公路極易遭受颱風、地震、
豪雨及冰雪之侵襲，以及人為之破壞，致使公路阻斷或危及行旅安全，
養護單位應立即通報並予以搶修或修復，使公路隨時提供良好之服務 水準。
公路養護工作，並應注意環境維護，儘量避免污染空氣、水源及 製造噪音等公害，並力求公路美化與周圍環境之調和，使行旅能在安 全、舒適及便利之原則下使用公路。
公路養護作業分別就路基及邊坡、鋪面、橋梁、隧道、排水設施、
交通安全設施、交控及通信設施、沿線路權內附屬設施、景觀及植生、
養路車輛機械等各項養護工作，說明其應辦理巡查之方式、頻率、巡 查時應檢查之項目、注意事項與各類參考表格，以及相應之處理方式、
維護方法等，期能供公路養護人員有所依循。
由於橋梁種類繁多，構造各異，要將所有種類的橋梁於同一規範 下進行管理檢查與維護，在執行上有其難度，所以世界各國在規範橋 梁檢測方面，各有其立論依據與不同之作法。我國各等級橋梁管理單 位，亦有其自行之規定，並依據其規定而進行管理與維護。下表列舉 歷年各公路橋梁管理單位相關檢測規範與手冊。
表 表表
表 2-1 公路橋梁檢測規範與手冊公路橋梁檢測規範與手冊公路橋梁檢測規範與手冊(橋梁殘餘壽齡公路橋梁檢測規範與手冊 橋梁殘餘壽齡橋梁殘餘壽齡橋梁殘餘壽齡 1/4，，，，2011)
規範手冊名稱 檢測評估方法 採用 單位
年份
(民國) 制定或頒布單位
公路養護手冊 通用 101 交通技術標準規範公
路類公路工程部 橋梁安全維護
檢測手冊(草案) 通用 91 國立中央大學
橋梁目視檢測
評估手冊(草案) 通用 99 國立中央大學
公路橋梁安全 檢查手冊
公路
總局 72 臺灣省公路局 養路處
公路橋梁一般
目視檢測手冊 高公局 84 .昭淩工程顧問
有限公司 高速公路
養護手冊
D.E.R.&U
高公局 100 高公局 公路鋼 結構 橋梁
之檢測及補強 規範
D.E.R.&U. 並 參 考 A.B.C.D.N.的 劣化等級
通用 97 交通技術標準規範公 路類公路工程部
橋梁構造物之檢測，必須先瞭解其位置、形態、種類及構造特性，
俾利檢測能發現其缺點。以下將依據公路養護手冊對於橋梁的檢測時 效、檢測評估、檢測項目敘述之：
1. 橋梁的檢測時效橋梁的檢測時效橋梁的檢測時效橋梁的檢測時效：：：：
目前國內橋梁之管轄三大單位分別為公路總局、高公局及鐵路 局，以下將進一步就這三個管理單位之橋檢作業執行規定，包括檢 測種類、檢測頻率，以表 2-2 進行比較分析。
表 表 表
表 2-2 橋梁檢測分類別表橋梁檢測分類別表橋梁檢測分類別表橋梁檢測分類別表(橋梁殘餘壽齡橋梁殘餘壽齡橋梁殘餘壽齡橋梁殘餘壽齡 1/4，，，，2011)
高公局 公路總局 鐵路局
巡 查 種 類
1. 經常巡查 (1)日間巡查 (2)夜間巡查
1. 經常巡查 (1)日間巡查 (2)夜間巡查
1. 平時巡查 2. 定期檢查 3. 臨時檢查
檢 測 種 類
1. 半年檢測 2. 定期檢測 3. 特別檢測 4. 詳細檢測
1. 定期檢測 2. 特別檢測
1. 定期複檢 2. 安全檢測
巡 查 頻 率
1.經常巡查
日間巡查每日一次；夜 間巡查，每月至少一次。
2.半年檢測
於每年 4 月及 10 月辦 理。檢測當月該橋辦理「定 期檢測」時，則該期「半年 檢測」免辦，以該「定期檢 測」替代。
3.定期檢測
視橋齡、交通特性、維 護狀況及橋址環境等因素 而定，由工務段負責評估。
每座橋梁每 2 年至少應檢測 1 次，惟橋梁跨徑超過 150 公尺或特殊型橋梁，如斜張 橋、π型橋或鋼拱橋等，每 年應檢測一次。工務段如計 畫某些橋梁之檢測間隔超 過 2 年，則應提出詳細計畫 及資料，送經工程處「橋梁 小組工程處分組」核准，惟 最長檢測間隔不得超過 4 年。
1.經常巡查
日間巡查，快速 公 路 每 週 巡 查 至 少 兩次，其他公路每週 巡查至少一次；夜間 巡 查 ， 每 月 至 少 一 次。
2.定期檢測
視橋齡、交通特 性、維護狀況及橋址 環境等因素而定，由 維 護 單 位 負 責 評 估。原則上每 2 年至 少檢測 1 次，惟橋梁 跨徑超過 150 公尺 或特殊類型橋梁，如 斜張橋、π型橋或鋼 拱橋等，每年應檢測 一次。完工 5 年內之 新建橋梁若無 特殊 情況，應自完工後之 第 5 年進行第一次 定期檢測，而後續之 檢測頻率則依 照前
1.平時巡查
每月一次，
各級養路人員依 規定以步行或乘 車或乘坐機車頭 以目視巡查。
2.定期檢查
每年 10 月
~12 月間由轄區 之工務段指定主 主辦工程司、轄 區監工、班長等 組成檢查小組，
以 步 行 目 視 檢 查。
3.臨時檢查
颱 風 、 豪 雨 、 地 震 災 害 後，或火災、車 撞等事故後可能 損傷橋梁結構安 全或行車安全或 其他臨時需做之 不定期檢測。
高公局 公路總局 鐵路局
4.特別檢測
颱風(地區侵襲)、豪雨 雨(地區 24 小時累計雨量 200 ㎜以上)、地震(地區震 度 4 級以上)等災害後，或火 災、車撞等人為破壞後，可 能損傷橋梁結構安全或行 車安全，或其他臨時需所做 之不定期檢測。
5.詳細檢測
視橋齡、交通特性、維 護狀況及橋址環境等因素 而定，由工務段負責評估；
經評估後水下構造物原則 上每 5 年 1 次；經定期檢測 評估須辦理者。
汛期前 4 月 30 日前 完 成 檢 查 所 有 構 件，並於汛期後每年 11 月 15 日前再辦理 較易受颱洪影 響之 河道、橋台基礎、橋 台、橋墩保護措施、
橋墩基礎及橋 墩墩 體等 6 項之檢查，由 轄管之工務段 將轄 內所有橋梁檢 查完 竣。
3.特別檢測
天災(如颱風、
豪雨、地震 4 級以上 造成之災害)或人為 破壞因素(如火災或 車輛撞損主梁 等人 為 損 壞 ) 後 立 即 辦 理。
每年 1 月~2 月間由本局工務 組橋隧課人員，
並請工務段施工 股、轄區道班等 派員組成，對於 工務段檢查結果 評定結構功能有 疑慮施予複檢，
並按優先順序提 列 年 度 維 修 經 費。
5.安全檢測
就 定 期 複 檢 結果，判定需要 辦理進一步之詳 細檢測者，委託 技術顧問機構施 以特殊儀器之檢 測，並加以適當 維修補強。
2. 橋梁檢測評估方法橋梁檢測評估方法橋梁檢測評估方法 橋梁檢測評估方法
目前臺灣公路總局主要是採用 D.E.R.&U. 方法，此評估法乃根 據交通部國道高速公路局所開發之橋梁管理系統基礎，委託 CSIR 公司與昭淩顧問工程股份有限公司制定之目視評估準則。檢測人員 於定期檢測時參照橋梁檢測表格，表列各構件之劣化情形，分別依 劣化程度（Degree，D）、劣化範圍（Extent，E）、劣化情形或現象 對橋梁結構安全性與服務性之影響度（Relevancy，R）等三項予以 評定後；再評估該劣化構件需維修之急迫性（Urgency，U）。
為評估劣化情形，D.E.R.U 以 1 至 4 之四個等級予以具體評估 劣化程度，但若「無此項目」或「無法檢測」或「無法判定」時，
則以 0 予以記錄，如表 2-3。並由橋梁檢測人員於檢測現場予以評 等。橋梁檢測員得參考相關檢測手冊並接受適當之橋梁檢測培訓，
以期了解 D.E.R.U 檢測評估方法及評定準則。
表表表
表 2-3 橋梁構造物檢測評定標準橋梁構造物檢測評定標準橋梁構造物檢測評定標準橋梁構造物檢測評定標準
分數
項目 0 1 2 3 4
D 無此項目 良好 尚可 差 嚴重損壞
E 無法檢測 <10% 10%~30% 30%~60% >60%
R 無法判定重要性 微 小 中 大
U 無法判定急迫性 例行維護 3年內 1年內 緊急處理維護 資料來源：(公路養護手冊，2003)
3. 橋梁檢測項目橋梁檢測項目橋梁檢測項目橋梁檢測項目
根據公路養護手冊闡述，橋梁檢測可分為影響橋梁結構安全及 影響交通安全兩大層面。影響橋梁結構安全之構件主要有 9 項，影 響交通安全者 11 項，不包括在此 20 項時另列為「其他」1 項，合計 21 項作為檢測評估項目，詳表 2-4 所示。其 21 項檢測評估項目皆採 用 D.E.R.U 評估法進行評分。
表表
表表 2-4 橋梁定期檢測項目橋梁定期檢測項目橋梁定期檢測項目橋梁定期檢測項目
定期橋梁檢測項目
影響橋梁結構安全 影響交通安全 其他
12. 橋墩保護設施 1. 引道路堤 21其他
13. 橋墩基礎 2. 引道護欄
14. 橋墩墩體 3. 河道
15. 支承墊 4. 引道路堤之保護設施
16. 止震塊/防震拉桿 5. 橋台基礎或沉箱
17. 伸縮縫 6. 橋台
18. 主構件（大梁） 7. 翼牆/擋土牆
19. 副構件（橫隔梁） 8. 摩擦層
20. 橋面版/絞接版 9. 橋面板排水設施
10. 緣石及人行道 11. 護欄及欄杆
資料來源：橋梁定期檢測資料表(交通部運輸研究所，2011)
4. 橋梁構件狀況指標橋梁構件狀況指標橋梁構件狀況指標橋梁構件狀況指標(李有豐李有豐李有豐李有豐，，，，2000)
D.E.R.&U.檢測法其含意考慮橋梁結構性、安全性、重要性等，
運用橋梁構件狀況指標Ici進行橋梁評估，當Ici愈小，表示該橋梁構 件損壞愈嚴重，最後將依據Ici大小加以排列，其橋梁構件狀況指標Ici
計算公式如式(2.1)敘述：
100 100
(4 4) 4
a
ij a
D E R
Ic = − × ×
+ × ...(2.1)
Icij：梁構件狀況指標。
D、E、R ：表示 D.E.R.&U.檢測表格之各構件評分結果，分 數範圍為 0~4 分。
a:表示相當中重要之參數，通常內定值為 1，若使用者欲強調構件 之重要性，可取 2。
當各構件Icij 評估完畢後，再將所各構件Icij值帶入式(2.2)中可獲 得該構件i之狀況值Ici。最後把Ici、wi代入式(2.3)即可求出橋梁整體狀 況指標CI。橋梁整體狀況指標CI 愈高，則表示橋梁整體狀況越好，CI
愈低則反之。
1 n
ij j i
Ic Ic n
= =
∑
...(2.2)
20
1 20
1
i i
i
i i
Ic w CI
w
=
=
×
=
∑
∑
...(2.3)
Icij：梁構件狀況指標。
Ici：為構件i之狀況值。
n：橋梁各構件之總數。
CI：橋梁整體狀況指標。
wi：構件i相對橋梁之權重。
2.2 橋梁破壞模式橋梁破壞模式橋梁破壞模式橋梁破壞模式
本研究將橋梁之構件單元進行分類，以瞭解各構件單元之特性；
並回顧過去常見之橋梁災害損壞現象，建構橋梁災害損壞現象分類。
最後根據各橋梁構件單元及其損壞型式，彙整並建立各橋梁單元可能 之損壞型式及損壞現象對照表。
2.3 橋梁構件單元分類橋梁構件單元分類橋梁構件單元分類橋梁構件單元分類
橋梁構件既多且複雜，各構件使用情況及維修方式均有所不同，
亦各有不同的損壞情形。為了瞭解各橋梁構件在災害發生時之損壞情 況，需先架構出橋梁之構件分類，以利受損橋梁損壞型式之建立及補 強技術之選擇。
基本上，橋梁結構可分為上部結構（Superstructure）與下部結構
（Substructure）兩大主體。上部結構與公路線形連續，承受本身之重 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，與土層相聯繫進而增強橋梁本身之穩定性。兩個主體以支承墊為 分界，而支承墊一般歸為上部結構之構件。
為配合災害發生後，針對特定橋梁部位進行修復與補強，本研究藉 由 文 獻 整 理 ( 李 有 豐 ， 2000) ， 將 「 橋 梁 構 件 」 分 為 上 部 結 構
（Superstructure）、下部結構（Substructure）、基礎（Foundation）、支承
（Supporting Element）、橋台引道（Abutment）、其他設施（Other Elements）
六大部分，再針對「橋梁構件」向下細分成「橋梁單元」，包含大梁、
橋面版、橫隔梁、帽梁、橋墩柱、基礎構造、支承、防落裝置、橋台、
引道、伸縮縫、及附屬設施共十二項，建立橋梁構件單元分類架構圖，
如圖 2.1 所示，以及橋梁構件單元分類表，如表 2-5 所示。
RC橋梁整體
基礎 支承
上部結構 下部結構 橋台引道 其他設施
1 大 梁
2 橋 面 版
3 橫 隔 梁
4 帽 梁
5 橋 墩 柱
6 基 礎 構 造
7 支 承
8 防 落 裝 置
9 橋 台
10 引 道
11 伸 縮 縫
12 附 屬 設 施
圖圖
圖圖 2.1 橋梁構件單元分類架構圖橋梁構件單元分類架構圖橋梁構件單元分類架構圖橋梁構件單元分類架構圖(李有豐李有豐李有豐，李有豐，，2000) ， 表表表
表 2-5 橋梁構件單元分類表橋梁構件單元分類表橋梁構件單元分類表橋梁構件單元分類表(李有豐李有豐李有豐，李有豐，，2000) ，
橋梁構件 構件代號 橋梁單元 單元代號
上部結構 Sup. 大梁；橋面版；橫
隔梁
Sup.1 ； Sup.2 ； Sup.3
下部結構 Sub. 帽梁；橋墩柱 Sub.1；Sub.2
基礎 F. 基礎構造 F.1
支承 S. 支承；防落裝置 S.1；S.2 橋台引道 A. 橋台；引道 A.1；A.2 其他設施 O. 伸縮縫；附屬設施 O.1；O.2
2.4 橋梁震害破壞模式及原因橋梁震害破壞模式及原因橋梁震害破壞模式及原因橋梁震害破壞模式及原因
在橋梁結構之損壞型式中，損壞一詞甚難定義，更不易量化，任 何一座橋梁或其一部份只要在正常機能之外均屬“不完美”，其中包 括缺陷、瑕疵、損壞、破壞、失敗等。如果某一橋梁構件或單元於地 震災害發生後，其損壞現象已甚明顯，損及橋梁結構本身之機能性、
安全性與服務性，需立即進行補強加固，則此損壞現象為探討之重點。
探討國內外震後橋梁損壞型式，除了有助於對橋梁在地震下之結 構行為瞭解外，亦有助於篩選影響橋梁耐震能力之影響參數，作為橋 梁往後耐震補強方法選擇及耐震能力評估準則建立之依據。如九二一
集集大地震中，較為常見且嚴重的損壞型式包含落橋、橋柱剪力或撓 曲破壞、主梁位移、基礎破壞、橋台破壞等。
一般而言，橋梁結構之損壞型式可以下列方法分類之，即：(1)以 橋梁結構組成(2)以造成因素(3)以受力狀態之特性(4)以構材本身之缺 陷 (5)以缺陷對結構物之危害程度。
由於橋梁損壞型式與其結構特性或使用材料有密切之關係，如上 部結構與基礎之影響參數不同、鋼筋混凝土橋與鋼橋損壞型式亦不 同，因此在進行震後橋梁損壞型式之探討時，將以橋梁結構組成分類 為主，即根據所定義之橋梁構件與單元，進行損壞型式分類，探討如 下。
2.4.1 上部結構損壞型式上部結構損壞型式上部結構損壞型式 上部結構損壞型式
地震中上部結構之破壞除落橋外，另外常見之破壞模式包括主 梁、橋面版等之破壞。如阪神地震中因側向力過大使鋼梁與橋柱產生 垂直車行向之相對位移，而造成主梁在弱軸方向瞬間作用力過大而導 致腹板挫屈，或主梁受擠壓導致下翼板、加勁板挫屈(圖 2.2)。此外，
主梁亦可能因支承或防落裝置如防落拉桿、止震塊等之破壞，或因主 梁變位過大而導致主梁自支承滑落承受過大之剪力而破壞，921 地震中 即有此類主梁破壞之模式，如烏溪橋、東豐橋及炎峰橋(圖 2.3)。
(a)主梁挫屈 (b)加勁板挫屈
圖 圖 圖
圖 2.2 鋼梁挫屈破壞鋼梁挫屈破壞鋼梁挫屈破壞鋼梁挫屈破壞(李有豐李有豐李有豐李有豐，，，，2002)
(a)烏溪橋 (b)炎峰橋
(c)東豐橋 (d)東豐橋
圖 圖圖
圖 2.3 主梁之破壞模式主梁之破壞模式主梁之破壞模式(李有豐主梁之破壞模式 李有豐李有豐，李有豐，，，2002)
大梁常見的震害損壞現象包含位移、傾斜、變形、混凝土剝落、
鋼筋外露、因支承或防落裝置之破壞致使大梁自支承滑落而損壞。大 梁亦可能因原本已存有裂縫或混凝土劣化之現象，以致構件強度之衰 減情形超過預期，使得大梁在地震侵襲之下發生斷裂。
上部結構之破壞除主梁外，嚴重者可能發生橋面高低差、橋面車 行向或垂直車行向分離等破壞模式，損壞較輕微者則為護欄擠壓、標 誌架或照明設備等附屬設施傾倒等(圖 2.4)。國內老舊橋梁往往因車流 量增大而擴建，影響地震時橋梁之破壞模式。921 地震中即有新舊橋梁 因振動單元不同，地震下產生相對變位而造成新舊橋梁分離之破壞模 式，如東豐橋、大峰橋及一江橋等(圖 2.5)。橋面版主要的損壞現象包 含橋面版破裂分離、橋面擠壓隆起、變形、或因支承、橋柱、基礎等
(a)鯉魚橋橋面高低差 (b)一江橋橋面分離
(c)光龍橋橋面分離 (d)龍安橋護欄橋面擠壓
(e)炎峰橋橋面高低差 (f)炎峰橋橋面錯位
圖 圖圖
圖 2.4 橋面版破壞模式之一橋面版破壞模式之一橋面版破壞模式之一(李有豐橋面版破壞模式之一 李有豐李有豐，李有豐，，，2002)
(a)東峰橋 (b)大峰橋
(c)一江橋 圖圖圖
圖 2.5 橋面版破壞模式之二橋面版破壞模式之二橋面版破壞模式之二(李有豐橋面版破壞模式之二 李有豐李有豐，李有豐，，，2002)
由於上部結構之損壞通常是其他橋梁構件，如橋柱或支承之破壞 而導致之結果，故未來研判上部結構之損壞現象時，應先探討其他構 件可能造成上部結構損壞之原因，再提出後續修復補強之計畫與措施。
2.4.2 下部結構損壞型式下部結構損壞型式下部結構損壞型式下部結構損壞型式
下部結構主要之損壞型式為帽梁及橋墩柱之破壞。帽梁常見的震 害損壞現象有外表混凝土的剝落或裂縫、帽梁開裂等。橋墩柱之損壞 型式若以力學行為來分，主要有因主筋搭接長度不足或圍束不佳致使 橋柱損壞的「撓曲破壞」、橋柱剪力箍筋配置不足致使發生脆性損壞的
「剪力破壞」(圖 2.6)，及主筋搭接長度不足或未考慮鋼筋應變硬化所 造成彎矩位移而過早截斷主筋所造成的「撓剪破壞」(圖 2.7)。損壞現
象包括橋墩柱位移、傾斜、變形、沉陷、開裂、內部混凝土破碎、外 部混凝土剝落或裂縫、鋼筋外露等。
(a)烏溪橋橋柱剪力破壞 (b)阪神 RC 橋柱帽梁剪力破壞
圖圖圖
圖 2.6 橋柱及帽梁剪力破壞橋柱及帽梁剪力破壞橋柱及帽梁剪力破壞(李有豐橋柱及帽梁剪力破壞 李有豐李有豐，李有豐，，，2002)
(a)阪神 RC 橋撓剪破壞 (b)炎峰橋撓剪破壞
圖 圖 圖
圖 2.7 撓剪破壞撓剪破壞撓剪破壞撓剪破壞(李有豐李有豐李有豐李有豐，，，，2002)
由於抵抗地震力所需韌性主要是由橋墩柱來提供，因此，有關橋 墩柱破壞行為的探討及耐震設計與補強等均是震後橋梁能否快速修補 的關鍵。
2.4.3 基礎損壞型式基礎損壞型式基礎損壞型式基礎損壞型式
本研究將基礎構造作為橋梁單元之一；基礎構造主要包含基礎 版、基樁、沉箱基礎等。因此震後橋梁基礎損壞現象不外乎是從上述 構造之破壞來探討，常見的損壞如基礎版或沉箱基礎的破裂或壓碎、
基樁的傾斜或折斷等(圖 2.8)。基礎之損壞型式可能因地表錯動或承載
土層發生液化沉陷，造成基礎變位或是結構破壞等。損壞現象如裂縫、
破裂、壓碎、變形、折斷等。
(a)石圍橋基礎傾斜導致落橋 (b)烏溪橋沉箱剪力破壞
圖圖
圖圖 2.8 基礎損壞型式基礎損壞型式基礎損壞型式基礎損壞型式(李有豐李有豐李有豐李有豐，，，，2002) 2.4.4 支承損壞型式支承損壞型式支承損壞型式支承損壞型式
支承或防落裝置主要之損壞型式為構造本身之損壞或失去功能兩 方面。支承或防落裝置之本體構造可能因無法承受過大的垂直地震力 而發生損壞，常見之損壞型式有構造發生裂縫、破裂、變形或壓碎等；
支承或防落裝置亦可能因水平地震力過大造成支承構件發生不當位移 或脫落，致使支承構件失去其正常的功能(圖 2.9)。
(a)阪神鋼支承破壞 (b)阪神防落裝置破壞斜撐挫屈
圖圖
圖圖 2.9 支承及防落裝置之破壞支承及防落裝置之破壞支承及防落裝置之破壞支承及防落裝置之破壞(李有豐李有豐李有豐李有豐，，，，2002)
由於支承構件主要功能為上部結構與下部結構力量傳遞之裝置，
或防止橋梁發生落橋之設施，因此支承之損壞型式亦為分析橋梁耐震 評估或補強之重點項目。
