¶ 公路橋梁耐震設計規範－第五章 鋼筋混凝土構材之韌性設計
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第五章 鋼筋混凝土構材之韌性設計
5.1 通則鋼筋混凝土橋柱、壁式橋墩、橋柱接合部及基礎之設計與施工，除應滿足部頒『公路橋梁設計規範』之相關規定外，尚須符合本章之韌性設計要求。橋墩之淨高與沿剪力方向斷面深度之比值大於或等於2.5 者，稱為橋柱，其設計須符合
5.3 節之規定。比值小於2.5 者，則稱為壁式橋墩，其設計須符合5.4 節之規定。
柱頭擴大之橋柱，在計算時以均勻斷面段之淨高及斷面尺寸為判定基準。
¶ 5.2 混凝土與鋼筋之材質要求
抵抗地震力構材之混凝土，其規定抗壓強度cf _不得低於210kgf/cm2(20.6MPa)，但亦不宜高於420kgf/cm2 (41.2MPa)。
用以承受地震引致之彎矩與軸力之構材及壁式橋墩，其主筋應符合CNS 560中SD 420W 及SD 280W 之要求。
¶ 5.3 鋼筋混凝土橋柱之韌性要求
¶ 5.3.1 主筋量規定
橋柱之主鋼筋比，即主鋼筋量與全斷面積Ag 的比值，不得小於0.01，亦不得大於0.04。當橋柱的設計非地震力控制，且斷面大於承受載重所需者，可採用一足以承受該載重之折減後有效斷面積
A ，但主筋量不得小於折減後斷面積之
0.01，且*
A 不得小於0.5
5.3.2 彎矩強度螺箍柱中，由設計軸力產生之壓應力超過0.1
較小者時，強度折減因數φ取0.75，當設計軸力產生之壓應力由0.1g時，強度折減因數可由0.75 線性遞增至0.9。
橫箍柱中，由設計軸力產生之壓應力超過0.1cf _與gbAP /φ較小者時，強度折減因數φ取0.7，當設計軸力產生之壓應力由0.1cf _與gbAP /φ之較小者減至0 時，
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公路橋梁耐震設計規範強度折減因數可由0.7 線性遞增至0.9。
¶ 5.3.3 橋柱剪力強度
鋼筋混凝土橋柱塑鉸區之剪力計算強度依(5-1)式計算，計算所得剪力計算強度乘以強度折減因子85.0
φ後不得小於按4.2 節計算所得之橋柱設計剪力。
其中，矩形橋柱之
V 依(5-2a)式計算；圓形橋柱之=aDf
Vyhs2π=(5-2b)
0)
33.0(53.0'≥+=eccAfFV(0)
33.0(66.1'≥+ec AfF)
(5-3)
另由剪力鋼筋所提供之剪力強度Vs 不得超過ec Af '12.2(ec Af '64.6)。
其中符號定義如下：
Vn： 剪力計算強度，(kgf；N)
Vs： 剪力鋼筋之剪力計算強度，(kgf；N)
Vc： 混凝土之剪力計算強度，(kgf；N)
Ash： 沿某方向箍筋的總面積（包含輔助箍筋），(cm2)
Ah： 圓形箍筋的斷面積，(cm2)
d： 沿剪力方向柱之有效深度，(cm)
a： 橫向箍筋之垂直間距，(cm)
Ae： 柱有效斷面積，可取為0.8Ag，(cm2)
fyh： 剪力鋼筋之規定降伏強度，(kgf/cm2；MPa)
cf _： 混凝土之規定抗壓強度，(kgf/cm2；MPa)
F： 與軸力有關之調整係數ANF=； 軸力為壓力時
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第五章 鋼筋混凝土構材之韌性設計31gANF35=； 軸力為拉力時N： 軸力，壓力時取正值，拉力時取負值，(kgf；N)
Ag： 柱之全斷面積，(cm2)
D： 圓柱圍束區域之直徑，(cm)
橋柱非塑鉸區之剪力計算強度可依(5-1)式計算，但其中：
0)
1(53.0≥+=e'ccAfFV('ce
1.66(1 F) f A0=+≥)
(5-4)
¶ 5.3.4 塑鉸區之橫向圍束鋼筋
橋柱或樁構架式橋墩之柱頂或柱底及所有可能產生塑鉸的區域均應配置橫向圍束鋼筋將柱心予以圍束。橫向圍束鋼筋可與5.3.3 節塑鉸區之剪力鋼筋相較取其大者不必重複配置。圍束鋼筋的規定降伏強度不可大於主筋的規定降伏強度。
圓形橋柱使用之螺箍筋或閉合圓箍筋體積比sρ以下列二式計算，並取其大者：
⎥⎦⎤⎢⎣⎡−_=145.0cgyhcsAAffρ(5-5)
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛_+_=gceyhcsAfPffρ25.1
5.012.0(5-6)
矩形柱之矩形橫向箍筋之總斷面shA 以下列二式計算，並取其大者：
⎥⎦⎤⎢⎣⎡−_=130.0cgyhccshAAffahA(5-7)
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛_+_=gceyhccshAfPffahA25.1
5.012.0(5-8)
其中a ： 橫向箍筋之垂直間距，(cm)
cA ： 柱心之面積（算至螺箍筋、閉合圓箍筋或橫向箍筋之外緣），(cm2)
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公路橋梁耐震設計規範32
A ： 柱之全斷面積，(cm2)
shA ： 沿某方向箍筋的總面積（包含輔助箍筋），矩形柱兩主軸方向均應計算檢核，(cm2)
cf _ ： 混凝土之規定抗壓強度，(kgf/cm2；MPa)
f ： 螺箍筋或橫向箍筋之規定降伏強度，(kgf/cm2；MPa)
hc ： 橫箍柱柱心在所考慮方向之尺寸（算至兩外側箍筋之中心），(cm)
eP ： 柱之係數化軸力，(kgf, N)
sρ： 螺箍筋體積與柱心體積（算至螺箍筋兩外側）之比。
橫向圍束鋼筋可採用單個橫向箍筋或多個相互疊交之橫向箍筋，橫向箍筋或輔助箍筋的錨定應特別注意，須能發揮其降伏拉力。
¶ 5.3.5 塑鉸區橫向圍束鋼筋之配置
1.
橋柱可能發生塑鉸之區域均應配置符合5.3.4 節規定之橫向圍束鋼筋。如塑鉸區域在柱頂或柱底時，橫向圍束鋼筋應配置在距接頭面0•之範圍，並應延伸配置進入接頭，且不得小於柱縱向鋼筋之受拉伸展長度。如塑鉸區域不在柱頂或柱底時，橫向圍束鋼筋應配置在臨界斷面之兩側各延伸0•之範圍。
0•為沿剪力方向之柱深、柱淨高之六分之一及45 公分之大者。
2.
樁構架橋墩之橋柱，其頂部橫向圍束鋼筋應配置在距接頭面0•之範圍，而底部橫向圍束鋼筋，則應自最大彎矩處，往下配置三倍樁徑的距離，往上則應配置至超出現有地面線以上一倍樁徑之距離，但不得小於45 公分。
3.
橫向圍束鋼筋之間距不得超過15 公分、柱短邊尺寸之四分之一及主筋直徑的6 倍。
4.
螺箍筋或閉合圓箍筋不得在1、2 項中所述之圍束區內搭接，但容許採用其他許可的續接方式，其接合強度則至少應能達鋼筋規定拉力強度。
¶ 5.3.6 主筋續接
柱可能發生塑鉸之圍束區內之柱主筋以不續接為原則，若因施工必須續接時亦不得採用搭接，其接合強度至少應能達鋼筋規定拉力強度，且須採用交替式續接方式。其他續接方式之相關規定請參考部頒『公路橋梁設計規範』。
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第五章 鋼筋混凝土構材之韌性設計
5.4 壁式橋墩之韌性要求壁式橋墩強軸方向之設計應符合本節之要求。
壁式橋墩之水平鋼筋比hρ及垂直鋼筋比
ρ均不得小於0.0025；水平鋼筋或垂直鋼筋之間距均不得超過30 公分；抵抗剪力之水平鋼筋及垂直鋼筋必須連續且分佈於整個剪力面上。
橋墩的單位面積計算剪力強度nv 可依下式計算：
hcnffvρ_53.0壁式橋墩之nρ不得小於hρ。兩向鋼筋均應至少採用雙層配筋，其水平剪力鋼筋之續接應予錯開，且雙層鋼筋之續接點不得在同一處。
¶ 5.5 橋柱接頭部
係指柱垂直延伸進入與其聯結構材之部份。接頭部之設計內力，包括橋柱與上部結構帽梁間、樁帽間及基腳間等之內力，應依4.3 節之規定設計之。橋柱所有主筋通過接頭後所需之錨定延伸長度應使鋼筋能發展出至少1.25yf之應力。
¶ 5.6 橋墩施工縫
所有施工縫應確實清理乾淨，並將表面粗糙化後始可澆灌混凝土，並不得設置於主筋搭接處。
施工縫之剪力僅靠插筋效應與粗糙混凝土面間之摩擦力承擔者，施工縫之總剪力需求不得超過下式計算所得V 值：
(jyn=+其中v fA為垂直於施工縫鋼筋之總斷面積，nP 為橋墩或橋柱的最小設計軸力，μ為摩擦係數，φ為強度折減因數，其值依部頒『公路橋梁設計規範』之規定決定。
| ( | 1.66 f' +ρf c h y | ) |
|---|
| f _ c | (6.64 f _) c |
|---|
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公路橋梁耐震設計規範34
5.7 基樁與樁帽剛接之混凝土基樁之設計，除須依部頒『公路橋梁設計規範』外，尚應滿足下列特別要求：
(1) 主筋應妥為錨定於樁帽，使鋼筋能發展出至少1.25 fy 之應力。
(2) 樁頂應配置橫向圍束鋼筋，其範圍應為自樁頂以下不少於兩倍樁徑或60 公分。
(3) 場鑄樁全長均須配置至少四根主筋。基樁自樁帽底部以下至少六倍樁徑範圍內，其鋼筋比不得小於0.0075。螺箍筋或橫向箍筋之間距不得超過30cm，樁帽底部以下兩倍樁徑範圍內（不得小於1.2m），其間距不得超過15cm。
¶ 5.8 中空鋼筋混凝土橋柱之韌性要求
中空橋柱之韌性要求與實心橋柱相同，柱淨高與沿剪力方向斷面深度之比值不得小於2.5，比值小於2.5 者，須符合壁式橋墩之韌性要求，而視為壁式橋墩設計。對於柱頭擴大之橋柱，在計算時以均勻斷面段之淨高及斷面尺寸為判定基準。