¶ 公路橋梁設計規範－第九章 鋼結構（2／2）
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在「強度設計法」中，受拉構材以高強度螺栓連接者至少應以超載設計力Po設計之，Po等於構材受D+βL (L+I)載重所產生之最大張應力乘以構材全斷面積，其中βL依3.23節定義，接頭之抗滑強度應依公式(9-172)計算。在「容許應力設計法」中，以高強度螺栓連接者至少應足以承受構材受D+(L+I)載重所產生之最大張應力乘以構材全斷面積之設計力，不致發生滑動，續接之抗滑強度依據9.2.2節(3)計算。
¶ 5 銲接
受拉與受壓構材，宜採用全滲透開槽銲而少用續接板。
工地銲接之佈置宜儘量少用仰銲。
以對銲將不同寬度鋼材續接，應依照圖9.2之規定作成漸變形，漸變形式之疲勞應力分類應與表9.4中開槽銲接之規定一致。厚度不同之鋼材對銲續接時，應以不大於1:21 之坡面連接不同厚度之兩板表面。
寬度漸變段詳圖(a)610mm半徑漸變(b)直線漸變圖9.2 續接之細節
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¶ 9.1.17 接頭強度
¶ 1 通則
除另有規定者外，以「容許應力設計法」設計主要構材接頭時，其設計應力應不小於接點處構材之計得應力及同點構材容許應力之平均值，但不得小於該構材容許應力之75%。以「強度設計法」設計主要構材接頭時，其強度不得小於接點處之需求強度與同點構材強度之平均值，且不得小於構材強度之75%。
接頭配置應儘量對稱於該構材之重心軸。除繫條及扶手外，所有接頭至少須有兩個以上聯結物或相當之銲接強度。
構材，包括支撐，其接合應使其重心軸相交於一點為宜。偏心連接應儘量避免，若無法避免時，則應使組合最大應力不超出容許軸向設計應力。
接頭若傳遞構材端點全部剪力，則全斷面應取為所連接構材之全斷面。
¶ 2 橫梁與縱梁之端部接合
應依規定之載重設計之。橫梁與縱梁之端部接合角鋼，其加工後之厚度應不小於9mm。除特殊端橫梁之細部設計外，橫梁與縱梁之每一端部接合處應使用2根角鋼，此項角鋼之長度，在梁翼之許可範圍內應儘量加長。托架(bracket)或架形(shelf)角鋼用於架設時支持用者，不應視為用作決定傳遞末端剪力用之聯結物數量。
端部接合之細部設計應特別注意，使工地接合時有足夠工作空間。縱梁與橫梁之端部接合最好使用強力螺栓，但使用銲接亦可。採用銲接時，應依照構材由撓度所產生之垂直力與端部彎矩設計之。
木縱梁與鋼橫梁接合時，應用架形角鋼及其加勁材以承受全部反力，架形角鋼之厚度不得小於11mm。
¶ 3 隔板與橫構架之端部接合
直線滾軋梁及板梁其隔板或橫構架之端部接合須以計得之構材載重設計之。
垂直連接板例如連接隔板或橫構架之豎向加勁板須同時與上翼板及下翼板剛性連結。
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9.1.18 隔板(DIAPHRAGMS)、橫構架及側向支撐
1. 通則熱軋型梁及板梁橋應於每一支點設置橫構架或隔板，所有跨度中亦應設置中間橫構架或隔板，其間距不超過7.6公尺。熱軋型梁之隔板深度至少應為梁深之1/3，最好為1/2，而板梁則至少為1/2，最好為3/4。橫構架應儘可能做深。中間橫構架以交叉型(cross type)或V型為宜。端橫構架或隔梁應足以傳遞所有側向力於支承上。
當支點斜度大於20°時，中間橫構架應垂直於主大梁。水平曲線鋼梁橋之橫構架應視為主構材設計，使足以傳遞所有大梁翼板之側向力。
¶ 2 上翼板具側向支撐時之風載重應力
(1) 翼板結構中各大梁下翼板風載重引致之最大應力(induced stresses)F可由下式算得：
MFffL ：跨徑，m (m)。
(2) 隔板及橫構架橫向隔板與構架之最大水平力FD可由下式求得：
¶ 3 上翼板無側向支撐時之風載重應力
應力計算應根據所考慮翼板平面之結構系統而定。
¶ 4 側向支撐
應否設置側向支撐須詳加研討。上翼板連接於混凝土板或其他較剛強之板足以
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211提供側向束制者，可不須設置頂部側向支撐。底部側向抗風支撐可依據9.1.18節2.
項之規定，計算風力載重所產生下翼板之應力，判斷應否設置。
根據3.15節規定之水平風力應作用於上部結構之受風面積。每一翼板平面承受一半之風力。其容許應力應依據3.23節之規定。
需要設置側向支撐時，該支撐應置於隔板或橫構架間之外架，且應置於或靠近所需支撐翼板平面上。
作為全橋主構材之梁為抵抗橫向變形，得採用連接板(gusset plates)或具有實心腹板之角隅撐(knee braces)予以加勁，此角隅撐應與主構材及橫梁之加勁板相連結。若連接板(或實心腹板)之無支撐長度大於其厚度之60倍時，此板或腹板沿無支撐邊應附加加勁板或角鋼。
穿式桁架橋、上承式桁架橋及側撐拱橋(spandrel braced arches)之頂面及底面均應設置側向支撐。
支撐應以角鋼、其他型鋼或銲接斷面組成。側向支撐之最小角鋼應為75 x65mm。角鋼端部之接合，不得少於兩個聯結物或相當強度之銲接尺寸。
使用雙重支撐系統時，此等構材若符合受拉及受壓構材之需求時，每組支撐可視為同時有效。構材應被連接於其相交點上。
受壓弦材之側向支撐宜與弦材之深度相同，並與弦材之兩翼板有效連接。
¶ 9.1.19 穿式跨徑上主構材之數目
梁或桁架用於穿式跨徑時其主構材以使用兩根為宜。此等構材應有充分之中心間距以防止因假設之側向力而傾覆。
¶ 9.1.20 各部位之維修考量
結構物在設計時應注意構材之適當配置及細部設計，俾能接近而易於檢查、清掃及油漆等作業。
¶ 9.1.21 封閉斷面及袋形部份
封閉斷面、袋形或窪陷處足以積水者，須盡量避免。袋形部份應鑽以有效之排水孔或填以防水材料。
細部佈置應使雜物之聚積減至最少，若用角鋼時不論單根或成對均應使其垂直
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肢向下。
¶ 9.1.22 銲接
¶ 1 通則
銲接之母材、銲接材料以及銲接之細部設計，均應符合ANSI／AASHTO／AWS橋梁銲接規範之規定。
銲接符號應符合美國銲接學會最新版AWS. A2.4之規定。
鋼橋製造應符合經核定之有關規範。
¶ 2 填角銲最大尺寸
在接頭設計中所假定之填角銲最大尺寸，應使其鄰近母材之應力不超過9.1.2節中所訂容許數值。沿連接部份邊緣之最大銲接尺寸如下:
(1) 沿材料邊緣之厚度小於6mm者，其最大銲接尺寸可等於該材料之厚度。
(2) 沿材料邊緣之厚度等於或大於6mm時，其最大銲接尺寸應為該材料厚度減去
1.5mm，惟在設計圖上特別註明須有充分喉厚者，不在此限。
¶ 3 填角銲最小尺寸
* 銲接尺寸不需超過較薄部份之厚度，如有超過，應特別注意提供充足的預熱程序以確保銲道之完整性** 若經工程司之認可，可依實際應力大小及適當之預熱程序採用較小之填角銲尺寸。
¶ 4 填角銲最小有效長度
應為其銲接尺寸之4倍，並在任何情況下不得小於40mm。
¶ 5 填角銲端彎
承受不平行於銲接軸之拉力或須抵抗反復應力之填角銲，不得在構材或材片轉角處終止，應在同一面內以銲接尺寸之兩倍長度繞過轉角用相同銲接尺寸連續銲接。填角銲端彎應註明於設計圖及詳細圖上。
¶ 6 封銲
| 較厚部份之厚度 mm | 角銲最小尺寸*,** mm |
|---|---|
| 20(含)以下 大於20 | 6 8 |
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213封銲宜採用連續銲接，使具有封閉及強度功能。銲接斷面變更僅限於因母材厚度變化使得強度需求或所需之最小填角銲尺寸變更時才使用。
9.1.23 聯結物(螺栓)
¶ 1 通則
除另有說明者外，設計剪力及拉力聯結物時，應使用其標稱直徑。
高強度螺栓可代替ASTM A307螺栓。當AASHTO M164 (ASTM A325)高強度螺栓用以替代ASTM A307 螺栓時，應由工人以螺栓鉗用力栓緊即可。
除高強度螺栓外，所有螺栓均應使用單自鎖螺帽(single self-locking nuts)或雙螺帽。
用於抵抗連接部份間剪力之接頭可選用摩阻型或承壓型。摩阻型接頭為需承受正負交替應力、極大衝擊載重、強烈震動或由於滑動使得應力、應變不利於結構使用性處之接頭，包括：
(1) 承受疲勞載重之接頭。
(2) 採用擴大孔之螺栓接頭。
(3) 除經工程司指示或於合約文件中述明者外，螺栓接頭載重與槽孔方向不垂直者。
(4) 承受極大正負交替應力之接頭。
(5) 於相同密接面以銲接及螺栓同時傳遞載重之接頭。
(6) 經由工程司之判定，若接頭滑動對接頭或結構行為影響甚鉅，則設計合約及規範中可指定採摩阻型。
高強度螺栓若承受計算拉力或聯合剪力與計算拉力時，應採用摩阻型螺栓。
承壓型接頭使用高強度螺栓時，應限於受壓構材及次要構材。
聯結物之有效承壓面積應為其直徑乘以其承壓金屬之厚度。承壓金屬之厚度小於9mm者，埋頭聯結物(countersunk fasteners)應假定不承載應力。承壓金屬之厚度等於或大於9mm者，計算承壓面積時，埋頭螺栓之一半深度應省略不計。
為決定螺紋需否伸出於剪力面之外，螺栓之螺紋長度計算應比規定螺紋長度大兩條螺紋。
承壓型接頭中，板之拉出剪力(pull out shear) 應於板端與末行聯結物之間核算之(參見表9.10，附註h)。
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2. 螺栓孔型式高強度螺栓接頭之螺栓孔型式有標準、擴大、短槽及長槽。各型式螺栓孔之標稱尺寸不得大於表9.7所列之值。
表9.7 螺栓孔標稱尺寸高強度螺栓接頭在未經工程司同意其他螺栓孔型式時，應採用標準孔。擴大、
短槽及長槽孔在工程司同意之情況下，可依下列接頭細節需求之不同而採用。
(1) 擴大孔可使用於符合9.2.2節3.項或9.3.20節3.項規定之所有接頭，但不得使用於承壓型接頭。
(2) 若載重方向近乎垂直孔軸方向，短槽孔可使用於符合表9.10或表9.17規定之所有高強度螺栓接頭。若符合9.2.2節3.項(2)或9.3.20節3.項之規定，短槽孔可被採用於任何接頭而不考慮其載重方向。
(3) 若載重方向近乎垂直孔軸方向，長槽孔可使用於符合表9.10或表9.17規定之高強度螺栓接頭中任一密接面之一個接合部份。若符合9.2.2節3.項(2)或9.3.20節
3.項之規定，長槽孔可被採用於任一密接面之一個接合部份而不考慮其載重方向。
¶ 3 墊圈
有關高強度螺栓接頭之墊圈設計細節規定如下：
(1) 當接合構件外露面之斜率大於1:20(相對於垂直螺栓軸之平面)時，應採用硬質斜墊圈以抵補二者間之不平行。
(2) 使用AASHTO M164(ASTM A325)及AASHTO M253(ASTM A490)螺栓時，可不採用硬質墊圈。
(3) 當以校正螺旋鉗法(calibrated wrench method)栓緊構件時，應採用硬質墊圈。
(4) 若不論栓緊方法為何，於材料降伏點低於2800kgf/cm2，螺栓材質為AASHTO
| 螺栓 直徑 d(mm) | 螺 栓 孔 尺 寸 | |||
|---|---|---|---|---|
| 直徑 | 標準孔 | 擴大孔 | 短槽孔 | 長槽孔 |
| d(mm) | 直徑(mm) | 直徑(mm) | 寬×長(mm×mm) | 寬×長(mm×mm) |
| 16 | 18 | 21 | 18×22 | 18×40 |
| 19 | 21 | 24 | 21×25 | 21×48 |
| 22 | 24 | 27 | 24×29 | 24×56 |
| 25 | 27 | 32 | 27×34 | 27×64 |
| ≧29 | d+2 | d+8 | (d+2)×(d+10) | (d+2)×(2.5d) |
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M253(ASTM A490)時，螺栓頭及螺帽處均應採用硬質墊圈。
(5) 於接頭外層使用擴大孔或短槽孔安裝任何尺寸之AASHTO M164(ASTM A325)
螺栓或直徑不大於25mm之AASHTO M253(ASTM A490)螺栓時，應採用符合ASTM F436之硬質墊圈。
(6) 於接頭外層使用擴大孔或短槽孔安裝直徑大於25mm之AASHTO M253(ASTMA490)螺栓時，螺栓頭及螺帽處均應採用符合ASTM F436，厚度不小於8mm之硬質墊圈。若採用多層墊圈，雖其總厚度不小於8mm，亦不適用於此。
(7) 於接頭外層使用長槽孔安裝任何尺寸之AASHTO M164(ASTM A325)螺栓或直徑不大於25mm之AASHTO M253(ASTM A490)螺栓時，應採用標準孔，厚度不小於8mm之鋼板墊圈或連續鋼條。此墊圈或鋼條之尺寸應足以於安裝後完全覆蓋槽孔，材質應與構材之級數相同，但不必為“硬質”。若安裝直徑大於25mm之AASHTO M253(ASTM A490)螺栓時，應採用符合ASTM F436，厚度不小於8mm之單層硬質墊圈，總厚度相同之多層硬質墊圈不適用於此。
4. 聯結物尺寸(強力螺栓)
聯結物之尺寸應依照圖樣之指示，但通常採用19mm或22mm兩種直徑。16mm直徑之聯結物，除角鋼之肢寬為65mm及斷面之翼板需用該項聯結物外，其他承受計算應力之構材不得使用。承受計算應力之角鋼所用聯結物，其直徑不得超過栓接肢寬度之1/4。
角鋼尺寸如不以應力計算決定者，50mm角鋼可用16mm直徑之聯結物，65mm角鋼可用l9mm直徑之聯結物，75mm之角鋼可用22mm直徑之聯結物，90mm角鋼可用25mm直徑之聯結物。
除扶手欄杆外，結構型鋼不得使用16mm直徑之聯結物。
¶ 5 聯結物之間距
乃順主應力方向沿一行或數行聯結物線上量得之相鄰聯結物之中心距離，聯結物之行距乃相鄰兩行聯結物或自角鋼或其他型鋼之背面至第一行聯結物線之距離。聯結物之間距，應視其作為封口或綴合用等需要而定，應採用其最小者。
聯結物中心間之最小距離應為聯結物直徑之3倍，但以不小於下列數值為宜:
25mm 聯結物90mm
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21622mm 聯結物75mml9mm 聯結物65mm16mm 聯結物60mm採用擴大孔或槽孔時，相鄰兩孔緣之最小淨距離不得少於聯結物直徑之2倍。
聯結物間之最大距離應符合9.1.23節4.項之規定。
¶ 6 封口及綴合聯結物之最大間距
(1) 封口聯結物於接頭處為防止濕氣滲入之封口，其單行封口聯結物之間距，在緊靠外板或型鋼之自由邊者不得超過100mm+4t或180mm。倘若該行之內側另有第二行聯結物，其行距g小於38mm+4t，且其各聯結物位置與第一行均勻相錯開者，則此兩行相錯開聯結物之間距不得超過100mm+4t-3g/4，或180mm，但不需小於單行聯結物間距之一半。此處t為外板或型鋼中較薄板之厚度，g 為聯結物間之行距，單位以mm計。
(2) 綴合聯結物凡由二塊或二塊以上之鋼板或型鋼接合之組合構材，應使用綴合聯結物以使其行為類似單一構材並防止受壓構材挫屈。受壓構材順應力方向之任何單行綴合聯結物之間距不得超過12t，除非鄰行之聯結物與其錯開排列，且該行與較遠一行之行距g(若有多於二行之聯結物時)小於24t，則二行之相錯間距應小於12t或l5t-3g/8，但相鄰兩行之行距不得超過24t。此處t為較薄外板或型鋼之厚度(mm)。受拉構材之聯結物間距不得超過受壓構材所定聯結物間距之2倍，行距不得超過受壓構材所訂者。
組合構材之聯結物最大間距應由封口或綴合聯結物之需求中取小者決定之。
受壓構材端部之聯結物間距，參照第9.2.5節12.項之規定。
¶ 7 聯結物之邊距
(1) 通則任何聯結物之中心至剪斷或焰切邊之最小距離應為:
25mm 聯結物45mm22mm 聯結物38mml9mm 聯結物32mm
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16mm 聯結物30mm任何聯結物之中心至滾軋邊或鉋光邊之最小距離，除梁及槽鋼之翼板外，應為：
25mm 聯結物38mm22mm 聯結物32mm19mm 聯結物30mm16mm 聯結物25mm在梁及槽鋼之翼板，任何聯結物之中心至翼板邊之最小距離應為:
25mm 聯結物32mm22mm 聯結物30mm19mm 聯結物25mm16mm 聯結物22mm從任何聯結物之中心至任何邊緣之最大距離，應為最薄外板厚度之8倍，但不得超過125mm。
(2) 於標準孔或短槽孔，若沿載重方向僅有一排橫向聯結物，其螺栓孔中心至被接合構材邊緣之距離不得小於聯結物直徑之1.5倍，除非於表9.10中對承壓型聯結物或9.3.19節1.項(3)中另有規定者外。
(3) 採用擴大孔或槽孔時，孔緣至構材邊緣之淨距離不得小於螺栓之直徑。
¶ 9.1.24 樞接受拉構材
¶ 1 淨斷面積
除眼桿以外之樞接合受拉構材，其穿過樞孔之淨斷面不得小於構材本身所需淨斷面之140%，在樞孔背後之淨斷面不得小於構材所需淨斷面之100%。其淨寬度(穿過樞孔，橫過構材軸)與其厚度之比，不得大於8。不支承於樞上之翼板，不得計入於橫過樞孔之淨斷面積內。
¶ 2 樞軸之位置
應位於構材之重心軸上使彎曲應力減至最小。
¶ 3 樞軸之尺寸
，應視其所連接構材之應力所產生之最大剪力及彎矩而定。若在連接部份中含有眼桿，則樞軸之直徑不得小於下值：
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眼桿桿身之寬度鋼材之降伏應力×⎥⎦⎤⎢⎣⎡+000,2843，(以cm 計)
眼桿桿身之寬度，(以鋼材之降伏應力m2,760(MPa)
43×⎥⎦⎤⎢⎣⎡+(9-11)
¶ 4 樞板
如因斷面積或支承面積之需要，每一部材在樞孔處之斷面用鋼板加以增大，鋼板之配置應使此部材之偏心減至最少。部材每側所設一塊鋼板應與懸出板緣能容許之寬度同寬。每一部材至少有一塊全寬鋼板須伸入至繫板之遠邊，其餘鋼板可伸至近邊之15cm外。此項鋼板須用足夠之螺栓或填角銲及塞銲連接以傳遞支承壓力，並使均勻分佈於全部斷面上。
¶ 5 樞軸及樞帽
樞應有足夠之長度，俾能確實傳遞其所有接合各部之全部支承力。樞應以六角凸緣螺帽或六角實體螺帽及墊圈固定之。若樞為中空者，則可用帶墊圈之穿桿。樞帽須為可鍛鑄鐵品或鋼。應使用開口樞以固定於螺紋端，或使螺紋端有足夠之長度以備打手固定之。對於斜交之橋梁，構材須保持對樞無橫向移動及扭曲變形。
¶ 9.1.25 桿端加粗
有螺紋之桿端規定須將其加粗時，螺紋根部之斷面應較主體之淨斷面至少增大15%。
¶ 9.1.26 眼桿
¶ 1 厚度與淨斷面積
眼桿應用均勻厚度，不在樞孔處補強。眼桿之厚度不得小於其寬度之1/8，或13mm，亦不得大於50mm。經過樞孔中心之眼桿頭部斷面，應較桿身所需斷面積至少大35%。樞孔背後之淨斷面不得小於桿件本身所需淨斷面之75%。眼桿頭與桿身之漸變半徑應等於或大於經過樞孔中心線之桿頭寬度。
¶ 2 眼桿之裝設
一組眼桿應對桁架之中央面成對稱，並儘可能使成平行。各眼桿間應互相扣緊以防側向移動，但在同一節間相鄰近之眼桿，至少應相距l.5cm。
互相交叉之斜桿如其相距不足以使其一直相互分開，則在兩桿之交叉點處應緊
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扣在一起。必要時，應使用鋼製環型填充材以防止眼桿或其他連接於樞構件之側向移動。
9.1.27 叉尾(FORKED ENDS)
僅在不可避免之情況下可使用叉尾，叉尾處須使用足夠之樞板以使每叉之斷面與構材之斷面相等。樞板須有足夠之長度，俾使樞板超過繫板近邊，但其長度不得小於9.1.24節4.項之規定。
¶ 9.1.28 固定及活動支承
¶ 1 通則
固定端應錨碇堅實，跨徑小於15m者，其支承可以不考慮撓度影響，跨徑等於或大於15m者，則須採用鉸承座、弧形承板、人造橡膠墊座、或樞等支承以適應撓度影響之需求。
跨徑小於15m者，得使用可滑動之光面金屬板且不考慮撓度，跨徑大於15m者，則應設滾承、搖動支承或滑板以應伸縮需求，並用鉸承座、弧形承板或樞之支承以應撓度需求。上項需求亦可使用人造橡膠支承墊(詳見第十章)。
¶ 2 青銅及銅合金可動支承
青銅及銅合金滑板之末端應削角，其位置需確實固定，通常均埋入於橋墊座金屬或座板內，並應防止積聚髒物導致阻礙跨徑之活動。
¶ 3 滾承
可動滾承應以堅實之邊桿連接且須用齒輪或其他有效設施以防止橫向移動、斜扭或潛變。滾承及支承板應善加保護，免致髒物及雨水浸入。設計時應考慮勿使雨水積留且使滾承窠易於檢查及清理。
¶ 4 座板及圬工上之支承板
最小厚度應為19mm。跨徑在坡度大於1%而非鉸承座支承者，除非座板之底面彎曲，應使用斜座板以使座板之底面保持水平。
¶ 5 圬工上之支承
圬工面上之梁及桁架等，其支承方法應使其下弦或翼板高出於橋座面上，以不小於15cm為宜。
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¶ 6 錨碇螺栓
桁架、大梁及熱軋型鋼梁最好應錨固於下部結構。錨碇用螺栓，應挖槽或加刻紋，俾能與填孔之填充物產生錨固作用。
每一支承之最低要求如下：
如為熱軋型鋼梁，其外梁每端應使用二根螺栓錨碇之，其直徑為25mm，埋入圬工中長度為25cm。
如為桁架或大梁：
跨徑15m及以下者，用二根直徑25mm螺栓，埋入圬工中25cm。
跨徑15m以上至30m者，用2根直徑32mm螺栓，埋入圬工中30cm。
跨徑30m以上至45m者，用2根直徑38mm螺栓，埋入圬工中40cm。
跨徑45m以上者，用4根直徑38mm螺栓，埋入圬工中40cm。
錨碇螺栓承受上舉力者，應依照3.17節之規定辦理。
¶ 7 承座及支承
應用鑄鋼或結構鋼製造為宜。上下支承板面寬度之差，應不超過二者間距離之二倍，如為鉸支承，距離應自鉸軸之中心算起。組合承座及支承靠其腹板及角鋼與底板相連接，其厚度不得小於16mm，若承座之尺寸許可，腹板之橫向接合必須牢固。鑄鋼承座之最小厚度應為25mm，承座及支承之設計應使其所支承之載重平均分佈於整個支承上。
腹板及腹板樞孔之安排應使偏心為最小。通過孔之淨斷面應為透過承座及支承傳遞實際應力所需淨斷面之140%。樞軸應有足夠長度以獲致全部支承力。樞軸應使用適當之螺帽及墊圈以保持其確切位置，承座及支承之各部應皆能抵抗樞軸之側向移動。
¶ 9.1.29 橋面系
¶ 1 縱梁
縱梁宜連接於橫梁。支撐於橫梁上翼板之縱梁應連續跨過兩個或兩個以上節間為宜。
¶ 2 橫梁
橫梁須垂直並固結於桁架或大梁上。橫梁之連接應使側向支撐系能以銜接橫梁