憑弔 南方澳鋼拱橋 尋覓壓垮大橋的稻束

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圖1 南方澳斷橋鋼拱起吊

108.10.10筆者承老東家之邀,為南方澳碼頭拓寬工程鋼板樁頂座海上胸牆模板施工獻策之餘,藉工地主任在搶災期間屢為救災出入之便,到近在咫尺的南方澳斷橋憑弔一番,捎來第一手蛛絲,感傷之餘,寫下:

憑弔- 在風中飄零的《索》

《我》曾經年輕,也曾經穿上豔紅的霓裳,艷麗如出生的太陽!

在南澳造山後突出一偶的岬角,

為那一片北角張裂地帶的子民,提攜的日子,提早告終 ......

我有十三姊妹,以《索》拉住過往的《安全》的集合!

身為大姊,住在高高的我,也曾經雍容華貴,集萬千寵愛於一身。

慢慢地,暗夜中,在凌厲淒冷的海風,我感到寒冷不斷的侵襲著我,然而我忍受著一切刺身的痛苦!(註一)

逐漸有點受到風寒,和鹽鹼的吹拂,刺入心扉! 但是誰能照顧我呢! 我日復一日地期盼!

我望向中部,《集鹿》的眾家兄弟,他們有實心(HDPE)裹身,不虞風霜!(註二)

再尋覓向更遠的《跨高屏》,年青的他們有溫暖的、不虞匱乏的《微晶蠟》,如同棉絮裹衣,終能隔絕雨露!

是否我曾經擁有?我已不復記憶! 如今我的《淚》已乾!

二百萬次的拉扯,不會讓我害怕,

我擔心,是那固定的《手》拉的不夠牢靠! (註三)

我擔心,那北海無情的、鹹濕的風霜,沁入而消融了我的骨髓!

我依然堅持挺住,望向左右姊妹,《她們》已露《疲》態!(註四-1)

一輛輛或輕或重的《車》,穿梭過我的石榴裙襬,我曾經驕傲!

如今我已疲倦,我羨慕那裙襬下的港灣,可以停靠那些漂泊曾經茫然,曾經勇敢,而已然疲憊的《船》,

但何處是我的歸宿,我應是可《安然》解甲歸田!

但我不能自我告解,直到一輛油罐《車》,飄過我的裙擺,我已真的疲倦了!

遠方冰店的《姑娘》,聽到《我》的嘶吼,聲聲伴著如鋼斷聲,如雷鳴,哀悼下,電也停了!

如今《我》依然懸掛、飄動在風中如絲帶!

如今《我》消逝如穿過孔洞的空寂 ! (註四-2)

殘《索》跌落在海中!

殘《索》捲曲在斜版,浪潮起落,是誰讓我如此狼狽、淘洗!
可聽到《我》的低吟!

1010 午後
在斷《橋版》上觀海有感!

曾經擁有的風華

108年10月1日早上9:45宜蘭南方澳大橋倒塌,在技師群組出現訊息,電視隨後也報導現場畫面與監視影像,在不同角度的監視畫面出現後,技師、官、學各界,都陸續發表倒塌原因,有鋼索斷裂、海側橋台倒塌等不同看法出現,國內及大陸各界均對斷橋提出看法,筆者也針對自身的了解,提供淺見如下:

《哪幾件》是壓垮駱駝的稻草

 

註一:吊索兩端的外套管

位在環形鋼拱下方的完整圓形的孔洞,顯現諸多現象;缺少HDPE外套管的帽套,君不見:由台北市到省公會,會經過跨越淡水河的全省第一座斜張索的光復橋,大大的帽套,擋住車輛的衝擊及外界溼氣的侵擾。

南方澳大橋下方有外套管,部分已被上方鋼拱壓扁,上方徒留空孔,並沒有任何外套帽與鋼拱底板連(密)接(以防止溼氣入侵) (圖2)。

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圖2-1由外海側向內第六索,下端外套管的帽套原樣照( Google map 街景照)

 

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圖2-2集鹿大橋外套管的帽套照

 

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圖2-3由外海側向內第六索 下端外套管的帽套原樣擷取照( Google map 街景)

 

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圖2-4斷橋後鋼拱部分鋼索預留孔( 完整)及部分留掛的斷鋼索照

註二:HDPE 外套管保護與實心灌脂灌油的保護

吊索保護以HDPE 外套管保護外,如國工局高屏大橋以微晶蠟灌注保護,筆者參與施工的集鹿大橋,吊索保護採HDPE實心,一體成形,最近參訪高雄港大港橋,吊索保護採HDPE實心壓密與熱熔外層( 圖3)。

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圖3-1高雄港大港橋,HDPE吊索實心壓密與熱熔外層(製造商(高雄市)網站簡介翻攝)

 

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圖3-2被鋼拱壓扁的近陸端外套管的帽套照(內部乾燥及有白色壁面沉澱)

註三:鋼索的固定( wedge 的選擇)

鋼索Wedge 選擇,關乎預力系統,為確保鋼索安全使用,不能任意更換。

早期預力系統施工圖說,均會推薦國外大廠,如日本HIAM-SPWC、日本APS、德國DYWIDAG、法國 FREYSSINET、義大利TENSACCIAI、奧地利VT 等工法,可採行使用。

集鹿大橋採用日本APS 工法,吊索上端採擠壓型式,APS壓夾環(grip-type),吊索下端錨座為施力端,採(wedge-type)。鋼索末端,須作樹脂灌注與外帽套間需套Rubber Damper,以抑制震盪。

APS擠壓型式夾具(grip-type)的特色,是採用APS專用壓夾機作業。定著原理是以油壓缸推進的方式,讓APS壓夾環通過一個比其外徑更小的壓夾模具,使得APS壓夾環的內側產生塑性變化,並嵌入PC 鋼絞索,是一種施工簡單而確實的定著方法。

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圖4-1APS擠壓型式APS 壓夾環(APS grip-type)

 

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圖4-2 VSLsystem(wedge-type)3-夾片

註四-1、2:鋼索的疲勞與鏽蝕

鋼索須符合ASTM-A416-90a 的規定,極限抗拉強度f's=>190 kg/mm2,2百萬循環次數之容許疲勞應力範圍Fsr>=20
kg/mm2 (集鹿大橋用)。過多頻繁的重車,會導致鋼索提前疲乏,這點有賴於交通管理單位,在通車前以行車標誌管制,以及使用期間的重車稽查。HDPE外套管以微晶蠟灌注或灌樹脂封頭,都是保護鋼索鏽蝕的必要措施,施工費並不昂貴,設計或施工皆不宜省略。

在鋼索因重型車輛行駛,鋼拱與鋼索間會發生上下震盪,以使用擠壓型式壓夾環為優,如使用wedge-type夾片,如發生鋼索斷裂,導致夾片瞬間鬆脫,失去摩擦力(握裹力),往復重拉下,鋼索如飛穿過鋼拱孔洞,就會呈現
如圖1-4,孔洞完好,鋼索脫落。

外界在看南方澳大橋破壞說故事,均指向由海側向內的第6條鋼索首先斷裂,隨後第8條鋼索也投降,在鋼拱瞬間彈跳下,部分夾片鬆脫,鋼索穿過鋼拱預留孔,部分未鬆脫的鋼索,懸掛在空中,全部鋼索均非脫即斷,觀察到只有最外側的鋼索,沒斷裂鬆脫,只因橋拱要吊移,留下一端整齊的鋸痕。

為什麼是第6條首先發難,推理是《它》也屬最長的,又有點斜度,如受鹽分侵蝕,鹹水會慢慢流到鋼索絞在HDPE壁面的停滯點, 20年過去了,鋼索的某一點積蓄鹽分,發生鏽蝕,當斷面積侵蝕到 30~40% 後,系統性地加上疲勞影響,最後一根稻草(油罐車),就壓垮了駱駝(南方澳大橋)。

假使吊索的錨錠部anchorage(就是吊索與結構連接的部分),採用的是夾片設計(wedge-type)則,根據wedge的特性,張力越大其夾力(握裹力、摩擦力)也越大,越安全。反之,張力變小,變0了,則吊索會鬆脫(脫離夾片的拘束)。

反過來說,若是採用夾具型式(grip/swaging-type),則其夾力(握裹力)是因為變形而來,不是因為摩擦力而來,所以非常確實。無論承受張力或壓縮力,都不會造成吊索的鬆脫。

由於南方澳跨港大橋,採用鋼橋(因為漁船要出入,必須架設方便)設計,若吊索設計無法導入額外的預力,使定著部(錨錠)無法鬆脫,就必須指定grip/swaging-type錨錠。很可惜,有些台灣的設計者,無法理解兩者在使用上的差別。

至於,為何南方澳跨港大橋,吊索定著部wedge會鬆脫?是因為承受負向(上揚)的應力?為何會有此現象?是前一晚颱風風力的「貢獻」?筆者以為,最大「貢獻」的應該是當地人士指稱的「肉粽」(消波塊)。有照片顯示,外灘實施的消波塊工程,卡車所載的消波塊非常巨大,判斷在50-70公噸,要用拖板車載。當地居民憑藉常識與感覺(橋面震動)而不安。當巨大拖車經過時,橋面線形就是瞬間下垂(假設下垂5-10公分),但是車輛後方與前方,則因而上揚。這上揚,會導致夾片承受壓縮力,在極端狀況,甚至會使得夾片瞬間失去摩擦力(握裹力),之後,又回復一般承受張力的狀態。這樣反覆多次之後,夾片wedge就逐漸鬆脫。於是乎,一台油罐車約略載重20公噸以上,加上車體會到達25公噸重,就成為最後一根稻草。

此外,在斷橋版上有HDPE 外套管,我用手摸一下,是乾的,內壁有白色沉澱。一般斜張橋、脊背橋的鋼索在鋼索兩端,為保護錨座免於遭受外界侵蝕,都會設置保護套筒;在下端橋面版上方,有看到被壓扁的保護套筒,而鋼拱橋的上端,有在場民眾形容,當時聽到巨響,隨後跨海吊橋就應聲坍塌,一輛正要過橋的油罐車,只差幾秒就要抵達對岸,不料就這麼眼睜睜的看整輛油罐車,跟著大橋坍塌墜落起火。

【本文稿經由台灣省土木技師公會技師報同意轉載;未經允許請勿任意轉載】

 


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