國道橋梁耐震補強之碳纖維包覆設計與施工

Design and Construction of Carbon Fiber Reinforced Polymer Composite Jacketing for Seismic Retrofit of National Freeway Bridges

10.6849/SE.201709_32(3).0005

彭康瑜(Kang-Yu Peng)；吳明興(Ming-Shing Wu):陳建宏(Chien-Hung Chen)；王吉杉(Chi-Shan Wang)；林生發(Sheng-fa Lin)；鄭俊傑(Jun-Jjie Zheng)

橋梁 ； 耐震補強 ； 碳纖維 ； 包覆補強 ； 施工 ； bridge ； seismic retrofit ； carbon fiber ； jacket ； construction

結構工程

32卷3期（2017 / 09 / 01）

88 - 105

繁體中文

自有地震儀觀測90年間以來，臺灣地區已發生多次重大的地震災害。88年9月21日發生芮氏地震規模達7.3的921集集大地震，造成臺灣相當重大的生命及財產損失，使人不得不懾於大自然無與倫比的力量。此次地震後橋梁結構物之耐震安全成為國家防災計畫非常重要的課題，而國道高速公路為臺灣地區南北交通的大動脈，對於國家整體經濟發展及民生影響甚鉅。臺灣區國道高速公路局為防範於未然，開始分階段持續推動高速公路橋梁耐震評估補強工作。在耐震補強工法中，橋柱包覆補強可有效提升橋梁於強震時之韌性，國內橋梁耐震補強工程常見之包覆補強方式為鋼筋混凝土包覆及鋼板包覆補強工法。鑑於補強材料科技日新月益，碳纖維材料其具有承受主要負載、限制微裂紋延伸、提高材料強度與剛性、改善材料抗疲勞、抗潛變性能及提高材料使用壽命之特性，因此高公局於「國道橋梁耐震強工程」中考量若因空間受限、美觀要求或施工條件不適用混凝土及鋼板包覆工法時，採用纖維強化高分子複合材料包覆工法（FRP包覆），藉由碳纖維材料重量輕、強度高、易施工等的特性以提高高速公路橋梁的耐震能力與累積本土之設計、施工及檢測維護經驗，期能提供國內橋梁未來耐震補強更多的工法選擇。

Chi-Chi earthquake measuring 7.3 on the Richter scale struck Taiwan on September 21, 1999, and caused severe property losses and casualties to central Taiwan. After the earthquake, the seismic safety of the bridge structure has become a very important issue in the national disaster prevention plan. The national freeway is the main traffic artery connecting the north and south in Taiwan, which has great influence on the national economic development and the people's livelihood. Taiwan Area National Freeway Bureau (TANFB) actively took preventive measures for the bridge structures. The bridge columns jacketing can effectively increase the flexural ductility and shear strength of the bridge in large earthquake. The reinforced concrete jacketing and steel jacketing are the most widely used in the domestic bridge columns seismic retrofit project. In view of the ever-changing materials technology, carbon fiber material has the characteristics of bearing the load, limiting the micro-crack extension, improving the material strength and rigidity. The material can also improve the material anti-fatigue, anti-creep performance and service life. When the space is limited, the landscape requirements or construction conditions are not applicable reinforced concrete jacketing and Steel Jacketing , the seismic retrofit program of national freeway bridges using carbon fiber reinforced polymer composite jacketing (CFRP jacketing). With carbon fiber materials' light weight, high strength, easy constructed and other characteristics, increase the seismic capacity of freeway bridges, and accumulate the experience of domestic design, construction, testing and maintenance. Looking forward to provide more choice for future domestic bridge seismic retrofit project.

1. ,未出版
2. (2014).高速公路橋梁維修與補強工法案例集.交通部臺灣區國道高速公路局.
3. Bridge Design Aids Manual.Caltrans.
4. American Concrete Institute(2008).American Concrete Institute (2008). “Guide for Design and Construction of Externally Bonded FRP Systems for Strengthening Concrete Structures,” ACI 440.2R-08..
5. Chiang, C.-H.,Liao, Y.-Y.,Yu, W.-H.(2008).Thermographic inspection of bond quality of FRP strengthened concrete.17 th World Conference on Nondestructive Testing ( WCNDT ),Shanghai , China:
6. fédération internationale du béton=fib(2006).fib Technical Reportfib Technical Report,未出版
7. fédération internationale du béton=fib(2001).fib Technical Reportfib Technical Report,未出版
8. Hawkins, G. F.,Steckel, G. L.,Nokes, J. P.,Bauer, J. L.(2001).Aerospace ReportAerospace Report,California Department of Transportation.
9. Scott, F.,Arnold, P.E.,Fyfe Company(2006).Scott F. Arnold, P.E. - Fyfe Company (2006).“Strengthening and Stabilizing Bridges with Composite Materials”Case Studies in Uses of Composites in Infrastructure Applications, The Federal Highway Administration ..
10. Song, J.W.,Liang, Z.,Lee, G.C.(2008).MCEER Technical Report Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research (MCEER)MCEER Technical Report Multidisciplinary Center for Earthquake Engineering Research (MCEER),Buffalo, NY:MCEER The State University of New York at Buffalo.
11. Steckel, G. L.,Hawkins, G. F.(2005).Aerospace ReportAerospace Report,California Department of Transportation.
12. Wang, Yung-Chih,Lee, Ming-Gin,Chen, B.C.(2007).Experimental study of FRP-strengthened RC bridge girders subjected to fatigue loading.Journal of Composite Structures,81,491-498.
13. 內政部營建署(2003)。內政部營建署，CFRP 補強混凝土結構物技術規範(草案) ，民國 92 年。
14. 交通部公路總局(2009)。交通部公路總局，公路橋梁耐震能力評估及補強準則(草案) ，民國 98 年。
15. 交通部臺灣區國道高速公路局(2014)。,未出版
16. 朱育正(2000)。國立臺北科技大學土木與防災研究所。
17. 朱國棟,盧廷鉅,邱佑宗,林英民(1998)。複合材料補強 RC 構造物之發展與實例應用。結構物檢測評估補強加固研討會論文集
18. 江支弘,廖宇淵(2007)。CFRP 補強混凝土版元件的紅外線檢測。台灣混凝土學會 2007 年混凝土工程研討會
19. 何仲明,洪振剛(2003)。中原大學土木工程研究所。
20. 宋中仁(2005)。國立臺北科技大學土木與防災研究所。
21. 李中生,吳愷毅,周中哲(2014)。合材料包覆鋼筋混凝土柱之力量─位移反應分析。中華民國第十二屆結構工程研討會暨第二屆地震工程研討會
22. 李天河,李有豐,施邦築(1999)。應用 FRP 複合材料補強鋼筋混凝土建築結構物～碳纖維貼片補強施工案例介紹與探討。土木技術，17
23. 李有豐(1999)。RC 橋柱耐震補強對策之研究與運用—圓形橋柱之複合材料(FRP)耐震補強研究。國科會工程技術，40
24. 李有豐,宋奕穎,朱育正(2001)。RC 橋柱之CFRP 補強成效驗證─圓形柱。RC 結構物以 CFRP 補強設計導則及案例說明之研究與成果推廣研討會論文集
25. 李有豐,林安彥(2000).橋梁檢測評估與補強.全華科技圖書股份有限公司.
26. 林至聰(1999)。國立中央大學土木工程學系。
27. 林雅萍(2006)。國立中興大學土木工程學系。
28. 徐耀賜(2001)。複合材料(FRP)—混凝土橋梁結構補強加固之利器。土木技術，37
29. 陳照堂(1997)。國立交通大學土木工程研究所。
30. 陳慶修(2006)。國立臺北科技大學土木與防災研究所。
31. 游新旺,黃世建(2004)。纖維貼片補強鋼筋混凝土梁之剪力暨撓曲強度評估研究。中國土木水利工程學刊，16(1)
32. 楊清宏(2006)。國立成功大學土木工程研究所。
33. 楊欽雄(2008)。國立臺北科技大學土木與防災研究所。
34. 薛宏德(2003)。國立臺北科技大學土木與防災研究所。