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不再怕强震!国震中心新专利技术用积木造桥

2017-11-21 20:30:29

汇流新闻网记者黄有容 / 台北报导

台湾地震频繁,为增加高架山区快速公路耐震性能、加快灾后复原速度,国家实验研究院地震工程研究中心(国震中心)21日发表「新型仿生积木式预铸桥墩系统」新技术,以「人体脊椎」与「积木堆叠」概念开发可快速施工,对环境低冲击性的新型工法。这个技术目前已获得日本、美国与中华民国的发明专利,未来可望投入国内桥樑设计。

国震中心考量到台湾山区快速公路因地形条件,必须兴建高桥墩高架桥,而这些高架桥应同时考量生态保育及施工条件,更因台湾地震多、山区发生灾情可能性高,需要增加抗震性能,因此研发出「新型仿生积木式预铸桥墩系统」。

传统高桥墩现场浇注混凝土的方式,不但施工危险性高,混凝土灌浆作业也或对环境造成问题;而环境敏感底地区目前采用的「预铸节块桥墩系统」,将事先在预铸厂中铸造好一块一块的桥墩节块运至工地堆叠,再施加压力夹紧,虽有抗震能力,但也容易使桥墩长期承受过大的压力。

现在开发出的「新型仿生积木式预铸桥墩系统」,以「人体脊椎」与「积木堆叠」概念为基础,有模组化、轻便、可快速施工,对环境冲击性低等优点。不但减轻环境负担、便于运送和施工,更增加了耐震性能。

国震中心参考人体脊椎结构,在预铸节块下方加装钢制剪力榫,可插入下面一块节块上方的凹洞中,互相卡住,借此方法避免地震力的横向剪力造成节块横向错动。如此可以减轻在桥柱顶部与底部之间施加的预力,降低桥墩所承受之压力;此外,由于钢制剪力榫与下方节块的凹洞并非完全卡死,万一发生地震时,节块可以稍微开合,因而削减地震力,减轻地震力对桥墩的破坏、提高安全性。地震停止后,预力钢腱又会把各个节块拉回原来的位置

为解决因桥墩块体过大、造成对环境的间接破坏问题,国震中心进一步开发「积木堆叠」型的新式预铸节块。以单一规格、小尺寸的节块,像积木一样堆叠组合成大尺寸桥墩,不但降低制造成本,更提升生产效率,便于运输,也剪施工范围。

另外,平时可以预先生产、储存一些小尺寸节块备用,当有灾情发生时,就能立即运到受灾区、快速搭建便桥,加快救灾脚步。

「新型仿生积木式预铸桥墩系统」的性能试验结果中,和传统桥墩相比,可抵抗的地表加速度提高1.2倍:以高度8.5公尺的桥墩为例,可承受的墩顶位移量增加17公分。

这套桥墩系统已经获得了日本、美国与中华民国的发明专利,国震中心表示,将把研究成果推广到政府及相关工程顾问公司,强化国内桥樑设计、施工技术。

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