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一直算、一直算、一直算!工頭究竟在算什麼?

2018/03/16

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(圖說:新北環狀線第一階段大漢溪橋平衡懸臂施工中-104年10月)


元宵節剛過一段時間,今天就讓工頭來出個燈謎考考大家、應應景:

「追求平衡、百般算計到最終。」猜一種橋梁施工工法。

 

土建科-0226平衡懸臂04.jpg

(圖說:淡海輕軌金龍橋平衡懸臂施工中)

 

不過在解答之前,工頭先來幫大家簡單介紹一下橋梁的施工,若是以支承為分界,可以分成上部與下部結構。

上部結構:主梁、橋面板、路面或軌道、胸牆、護欄、其他附屬設施

下部結構:支承、墩柱、橋台、基礎(直接基礎、基樁、井基等)

而施工的順序,則是由下往上構築,當基礎、墩柱(或橋台)、支承施作完成後,就是搭橋的重頭戲:施作主梁了!

 

場撐施工架.jpg

(圖說:場撐施工架)

 

不過究竟要怎麼把又重又大的主梁越過河川或車流不息的路口呢?

若是鋼橋的話,多以吊裝為主;而若是鋼筋混凝土梁橋或預力混凝土梁橋,又分成場鑄或預鑄兩種。

簡單比喻,鋼橋吊裝的原理就像樂高一樣,用大型機具直接將主梁放在支承上。但是混凝土這類的主梁就沒這麼簡單了!

大家知道,鋼筋混凝土,是水泥混合骨材和事先排好的鋼筋,在模板裡凝固後,才能發揮承載的作用,因此場鑄類型的主梁,會在主梁下架好密密麻麻的現場支撐架,等到主梁完成才會拆除。也就是工頭常說的「場撐」。

 

節塊.jpg

(圖說:節塊)

 

因為現場施工不容易控制品質,有工程師思考,何不跟鋼橋一樣,先在工廠裡做好混凝土主梁,送到現場再吊上去?

不過混凝土比鋼重很多,工程師就把梁切成比較短的「節塊」,到現場用預力鋼鍵串起來。

用項鍊來比喻,珠子就是節塊,線就是預力鋼鍵。而「預力」的目的,是不能讓珠子(節塊)鬆掉,所以要把線(鋼鍵)「拉緊」。這就是預鑄節塊工法。

 

土建科-0226平衡懸臂05.jpg

(圖說:金龍橋側平衡懸臂主梁閉合)

 

那麼重的節塊要怎麼串起來呢?如果較矮的橋,還是可以用場撐,但像超過10層樓的高橋墩,總不能蓋個30公尺的施工架吧?

聰明的前輩想到了一種不必蓋施工架,也能在高空施工的方法!

首先,把高橋墩和「柱頭節塊」做好。在柱頭節塊架好左右兩邊工作車之後,左右二節塊同時作業,採對稱式施築,保持平衡,兩邊做好新節塊、拉好預力之後,再推移工作車,就不會受限於場撐困難的場地了。當然,預鑄或場鑄都可以選用喔!(工頭小聲說:一次只能用一種,不要混用)

說到這裡,燈謎的謎底好像快出現了…「追求平衡,就是平衡懸臂工法嘛!」

沒錯!三環三線中不管是淡海輕軌的金龍橋、或是新北環狀線第一階段的跨大漢溪橋等等,就是利用平衡懸臂工法施工,甚至是三鶯線未來有些大跨距的路段也會使用喔!

 

土建科-0226平衡懸臂07.jpg

(圖說:新北環狀線第一階段大漢溪橋閉合-105年11月)

 

但是,「百般算計到最終」,又是怎麼回事呢?

原來,平衡懸臂工法的力學原理看似簡單,但是每段節塊要施多少大小的預力,鋼鍵該怎麼排,都要經過詳細的計算。而在橋還沒蓋完之前,每個階段,橋梁的長度其實都不一樣,也就是說,看起來是一座橋,但是對工程師來說可能是十幾座橋!

因此若沒有電腦計算機輔助之前,要一直算到閉合為止的平衡懸臂工法,對於只能拉計算尺的老工程師來說,真是艱鉅的任務呢!

而除了平衡懸臂工法之外,比較常見的,還有節塊推進工法、支撐先進工法。有機會的話,工頭會再跟大家好好介紹一番吧!

 

延伸閱讀:且看我大鵬展翅!什麼是橋梁平衡懸臂工法?

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