2012年10月14日 星期日

橋梁問題解決架構

橋梁問題涉及問題解決策略problem solving strategy與問題解決技術problem solving technique二個層面。
以工程設計流程來看,問題解決策略是利用規劃或初設階段來擬定,細設階段則用以處理技術層面問題(詳細的分析計算並完成圖面)。更完整的流程則需包括施工階段的問題解決。

學校教育著眼於技術層面教育,如建立力學觀念、構件強度計算方法,很少(或無法?)培養擬定策略的思維。

策略層面..(待續)

2012年10月6日 星期六

支承設計

支承(bearing)用來拘束或釋放自由度,其配置需依橋梁特性(跨長、柱高)調整以獲取可行方案。常見三跨連續橋支承多用M-F-F-M配置(M:可動端 F:鉸接端)。若跨徑大且柱短,溫度力效應(或乾縮潛變效應)會過高,應考慮釋放一F端(改成M-F-M-M)。然此配置之縱向地震力將集中在F支承柱處。故配置無絶對優劣,比較後擇可行方案即可。

支承類型很多,預力I梁一般用橡膠支承墊,預力箱梁或鋼箱梁則多用盤式支承(pot bearing)。
盤式支承細部尺寸由系統商決定,設計顧問提供配置圖及設計載重供系統商進行結構計算,並製作支承計算書交付工程司審核。

流程中常見困擾為:
(1)model分析所得支承桿件內力不一定直接採用,設計者或需加以判斷手動修正(偏見or洞見?)。
(2)支承尺寸無法事先確定,導致帽梁尺寸可能預留不足,施工階段須進行變更設計。

都不是大問題,可處理。 

支承構件在耐震設計上有二個相異觀點: 一是橋柱塑鉸發生時,支承須維持彈性,要能抵抗塑鉸發生時對應的支承力(力量大了些,不過還做的出來)。 另一是功能性支承,可作主要消能元件,e.g.高阻尼橡膠支承、摩擦單擺支承(設計較麻煩,有案例)。 

有趣的是,以前設計支承沒想那麼周全,或只考慮靜重加活重後套標準圖;力量沒估到塑鉸等級,但地震發生時,支承雖有破壞卻能繼續發揮未納入計算的消能行為。

最後再度強調,如果你設置了可動支承,請千萬要留有足夠多的防落長度或應設有多道防落裝置。防止落橋是耐震設計中相當重要的關鍵。