¶ 公路橋梁設計規範－第十章 支承（2／2）
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326S=支承最厚層之形狀因數
(3) 壓力變形總載重及僅活載重產生之壓力變形須分別考慮，跨越接縫間之最大相對變位差不超過3 mm為宜。
瞬間變形計算如下：
εi=積層橡膠支承第i層橡膠之瞬間壓力應變hri =橡膠支承第i層橡膠之厚度εi數值須經由試驗結果或合理的分析確定，當考慮長期變形時，潛變效應與瞬間變形應一併考慮。其計算須依據所使用橡膠合成物之相關資料，在缺少材料特性資料條件下，應採用10.6.5節2.項規定數值，當缺少特殊支承之材料特性資料時，可使用圖10.2數值。
圖10.2 橡膠支承之載重變形反應
(4) 剪力橋梁上部結構水平位移量△0，其值應取由潛變、乾縮、後拉預力可能產生之最大位移量及溫度效應。支承之最大剪力變形量△S，其值應取△0再考慮橋墩柔度及施工程序後之修正值，如裝有一低摩擦滑動面，△S不必取大於相當於起始滑動量之變形量。
SS
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327支承須設計使得
式中hrt=橡膠總厚度△S=橡膠最大工作剪力變形(service shear deformation)
(5) 壓力與轉動聯合作用旋轉量應取為支承之頂面與底面之最大可能斜率差，其中包括初始之不平行影響及後續因作用載重及移動造成大梁端之旋轉量。在任何載重組合及對應旋轉量條件下，支承設計不得發生上揚。
所有矩形支承須滿足2
0.1⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛≥rimTLhBnGS θσ(10-23)
承受剪力變形之矩形支承也須滿足公式(10-24)；抵抗剪力變形者須滿足公式(10-25)。
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−≤2200.01875.1rimTLhBnGSθσ(10-24)
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−≤2167.01250.2rimTLhBnGSθσ(10-25)
式中B= 若橡膠墊橫軸為旋轉軸，取為其長度；若橡膠墊縱軸為旋轉軸，取為其寬度(cm)。
G=橡膠剪力模數hri=第i層橡膠厚度n =橡膠內間層之層數，內間層定義為這些層每一面皆有粘結者。外層定義為這些層僅一面有粘結者。當外層厚度多於內間層厚度之0.5倍時，此參數n對每一此外層可增加0.5倍。
S=支承最厚一層之形狀因數θm=最大工作旋轉量在所考慮方向之分量(rad)
σTL=總活載重加靜載重產生之平均壓應力
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328所有圓形支承須滿足275.0⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛>rimTLhDnGS θσ(10-26)
承受剪力變形之圓形支承須滿足公式(10-27)；抵抗剪力變形者須滿足公式(10-28)。
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−<215.01
5.2rimTLhDnGSθσ(10-27)
⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛⎟⎠⎞⎜⎝⎛−<2125.01
0.3rimTLhDnGSθσ(10-28)
式中D=橡膠墊直徑
(6) 穩定性支承設計須避免不穩定情形。如果滿足)
4/1)(2(67.2/21)
/(84.3WLSSWLSLhrt++≤+(10-29)
則支承在本規範所有容許載重下是為穩定，無需進一步考慮其穩定性。
無法滿足公式(10-29)條件之矩形支承，對於σTL須另依公式(10-30)或公式(10-31)再作檢核，若依公式(10-31)所得數值為負值或無窮大，表示支承為穩定且與σTL無關。
‧橋體可自由橫向位移時⎟⎟⎠≤LhGrtTLσ(10-30)
‧橋體不可自由橫向位移時⎟⎟⎠≤LhGrtTLσ(10-31)
如矩形支承之L大於W，則應將L與W數值互換後代入公式(10-30) 及公式(10-31)
檢核。
對於圓形支承，可取L=W=0.8D代入公式(10-30)及(10-31)檢核。
(7) 加勁材
| S | 1+2L/W S(S +2)(1+L/4W) |
|---|
| S | 1+2L/W S(S +2)(1+L/4W) |
|---|
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329加勁材之厚度hs須滿足下式需求：
yTLxrmas
hhσ
0.3>(10-32)
及LxrmasFhhσ
0.2>(10-33)
式中hs=單層鋼板之厚度(cm)
Fsr=超過2,000,000週次數之容許疲勞應力範圍(kgf/cm2)
如加勁材有開孔，其最小厚度須乘以2(全寬度)/(淨寬度)。
¶ 10.6.6 橡膠墊及鋼板加勁橡膠支承—方法B
¶ 1 通則
包含無加勁之橡膠墊(PEP)、以玻璃纖維分層加勁之橡膠墊(FGP)、以棉質帆布密集分層加勁之橡膠墊(CDP)及鋼板加勁之橡膠支承。FGP內分層厚度可能互不相同。依照本節規定設計之鋼板加勁橡膠支承，其內間層須有相同厚度，其外表層不得大於內間層厚度之70%。
¶ 2 材料性質
材料須滿足10.6.5.B節需求，但剪力模數須在5.6 kgf/cm2至17.5 kgf/cm2 之間及硬度(Shore A) 須在50至70之間。依照本節規定設計之鋼板加勁橡膠支承則不在此限。
¶ 3 設計需求
(1) 範圍無加勁之橡膠墊、玻璃纖維加勁橡膠墊及棉質帆布加勁橡膠墊須依照本節規定設計，依照本節規定設計之鋼板加勁橡膠支承其所用之橡膠墊需通過試驗合於需求。
玻璃纖維加勁橡膠墊(FGP)之規定僅適用於橡膠墊中裝有間隔3mm之雙層玻璃纖維者。
使用於支承之人造橡膠及天然橡膠其物理性質須符合下列ASTM需求，並
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330依如下說明調整：
人造橡膠：D4014天然橡膠：D4014調整部分：
a.
其硬度(Shore A)值應在10.6.6節2.項限定之範圍內
b. 須以Type2模具形狀切取樣品試體作壓力試驗
(2) 壓應力在任一層內之平均壓應力σTL須滿足。
‧對於PEP：σTL≤56 kgf/cm2，且σTL≤0.55GS‧對於FGP：σTL≤56 kgf/cm2，且σTL≤1.00GS‧對於CDP：σTL≤105 kgf/cm2對於FGP，S值應以頂部雙加勁層中間點至底部雙加勁層中間點間之最大距離計算。
對於依照本節規定設計之鋼板加勁橡膠支承，σ TL ≤70kgf/cm2，且σTL≤1.0GS，其中S值應以支承中之最厚層計算。有限制剪力變形者，上列應力限值可再增加10%。
(3) 壓力變形須依10.6.5節3.項(3)規定，適用於PEP、FGP及CDP之資料可用於估計其變形量，在缺少資料時，PEP、FGP之壓力變形量可以10.6.5節3.項(3)相同形狀因數之鋼板加勁橡膠支承估計變形量分別乘以3倍及1.5倍估計之。
CDP 受壓通常十分硬實，且基於過去經驗應可視為滿足本節規定，若符合10.6.6 節3.項(2)之規定，可不需再作計算。
(4) 剪力橋梁水平位移須依照10.5.1節辦理，橡膠墊最大剪力變形△S應取橋梁水平位移，再考量橋墩柔度及施工程序後之予以折減修正，如裝有一低摩擦滑動面，△S不必取大於相當於起始滑動量之變形量。
橡膠墊應設計如下：
對於PEP，FGP及鋼板加勁橡膠支承：hrt≥2△S
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331對於CDP：hrt≥10△S
(5) 旋轉對各軸之旋轉量應取由於頂部與底部初始不平行及梁端轉角產生之最大可能旋轉量。
(5a) PEP及CDP用於公式(10-34)及(10-35)中CDP之形狀因數應定為100，PEP及CDP皆須滿足下列條件：
‧矩形橡膠墊XmrtTLhLGS,2
5.0θσ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥或ZmrtTLhWGS,2
5.0θσ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥(10-34)
‧圓形橡膠墊mrtTLhDGSθσ2375.0⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥(10-35)
(5b) FGP及鋼板加勁橡膠支承兩者皆須滿足下列條件：
‧矩形橡膠墊或支承nhLGSXmriTL,2
5.0θσ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥或nhWGSZmriTL,2
5.0θσ⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥(10-36)
‧圓形橡膠墊或支承nhDGSmriTLθσ2375.0⎟⎟⎠⎞⎜⎜⎝⎛≥(10-37)
式中n=橡膠內間層之層數，內間層定義為這些層每一面皆有粘結者。外層定義為這些層僅一面有粘結者。當外層厚度多於內間層厚度之
0.5倍時，此參數n對每一此外層可增加0.5。
hri=第i層橡膠厚度
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332
(6) 穩定性為確保穩定性，橡膠墊總厚度不得大於L/3、W/3之最小值或D/4。
(7) 加勁材用於FGP之加勁材應使用玻璃纖維，其每一方向單位寬度之破壞強度至少998 hri kgf/cm。為符本節規定，若橡膠層厚度不一，hri應取粘結於加勁材之兩橡膠層之平均厚度。若玻璃纖維加勁材含有開孔，則其強度應超出上述最小強度乘以2倍全寬度除以淨寬度。
依照本節規定設計之鋼板加勁橡膠支承之加勁材也須符合10.6.5 節3.
項(7)之需求。
¶ 4 變形抗力
因橡膠變形所引致作用於結構上之剪力須以不小於橡膠23°C時之G值為依據；
不計鬆弛效應。
若因橡膠變形所引致之剪力Hm超過最小垂直力之1/5，橡膠墊須加固定防止水平移動。
橡膠墊不容許受上揚力
10.6.7 青銅或銅合金滑動面青銅或銅合金可用於：
‧容納變位移動之平滑動面‧容納變位及有限轉動量之曲滑動面‧搖動支承或其他大旋轉量支承轉軸所需之釘栓或圓柱體
1. 材料除另有規定外，青銅滑動面或其鑄造物須符合AASHTO M107 (ASTM B22)且以C90500，C91100或C96300合金作成。墊合面須使用洛氏硬度值(Rockwell hardness)
至少大於青銅硬度100點之結構鋼材。
除另有規定外，應使用銅合金913或911或銅合金板，AASHTO M108 (ASTMB100)。
¶ 2 摩擦係數
設計用摩擦係數應經由合理之試驗程序測量摩擦係數再加適當安全係數後決
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定之。在沒有試驗資料場合下，對於自動潤滑之青銅組件設計摩擦係數可取為0.1，其他型式則取為0.4。
¶ 3 載重及幾何限制
由靜載重與活載重組合之標稱支承應力不得大於140kgf/cm2。
¶ 4 間隙與墊合面
材須為機械精確加工以契合青銅面之幾何形狀，可提供均佈承壓及接觸之鋼材。
¶ 10.6.8 碟式支承
¶ 1 通則
為確立作用於碟式支承上之力量及變形，旋轉軸應取位於橡膠碟高度中間之水平面上，聚醚氨酯圓盤(urethane disk)須以一凸起定位裝置(positive location device)
固定其位置。
碟式支承設計須滿足10.4節定義θm轉動量條件。
¶ 2 材料
橡膠碟須以聚醚氨酯 (polyether urethane)合成物為基材製成，僅可使用原始材料，硬度介於45至65(Shore D)之間支承之金屬組件所用結構鋼材須符合AASHTO M270 (ASTM A709) 36級，50或50W級；或符合ASTM A240之不銹鋼。
¶ 3 總體幾何需求
所有組件尺寸須做到金屬組件之間硬性接觸(hard contact)以確保在最不利之設計位移與旋轉量組合條件下不致發生更多之位移與旋轉。
¶ 4 橡膠碟
須以一凸起之定位器(positive locator device)固定，橡膠碟應設計使滿足：
‧ 全部載重所產生之瞬間變形量不得大於10%未受力橡膠碟之厚度，因潛變產生之額外變形量不得大於8%未受力橡膠碟之厚度。
‧ 最大載重Pm作用下之橡膠碟平均壓應力不可大於350 kgf/cm2，若橡膠碟外緣面非垂直面，此應力須用橡膠碟最小之平面積計算。
‧ 若使用PTFE滑動面PTFE滑動面上之壓應力不可大於10.6.2節所定平均及
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334外緣應力容許值之75%。由urethane disc 所產生之彎矩影響須納入應力分析。
¶ 5 抗剪機制
在固定及導向支承中，須設有抗剪機制以傳遞上下鋼板之間之水平力，其任何方向之抗剪能力應足以抵抗設計剪力與10%設計垂直力之大者。
在上下鋼組件抗剪機制間之設計水平淨距不得大於10.6.9節對導桿所規定數值。
¶ 6 鋼板
若鋼板直接接觸於鋼梁或分佈載重板(distribution plate)，則上板及下板之厚度不得小於0.045Dd，或者鋼板直接承壓於水泥砂漿墊或混凝土上，則上板及下板之厚度不得小於0.06Dd。
¶ 10.6.9 導向與限位裝置
¶ 1 通則
導向裝置可使用於阻止一方向之位移，限位裝置可使用於容許一方向或更多方向有限度之位移。導向與限位裝置在其滑動接觸面上須設有一低摩擦材料。
¶ 2 設計載重
導向與限位裝置應以下列最大載重組合取大者設計之‧設計水平載重，或者‧作用於墩柱上所有支承最大垂直載重之10%除以墩柱上導向支承個數。
¶ 3 材料
對於鋼製支承，製造導向與限位裝置所用鋼材須符合AASHTO M270 (ASTMA709) 36級，50或50W級，或符合ASTM A240之不銹鋼，鋁製支承之導向裝置亦可為鋁製造。
低摩擦界面材料須經主辦機關同意核可。
¶ 4 幾何需求
導向裝置須互相平行，長度足以容納支承滑動方向全部設計位移量，且在束制方向應容許至少0.8mm最多1.6mm之自由滑移量。導向裝置設計在所有設計載重及位移條件下，包括轉動時，須避免卡緊。
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¶ 5 設計基準
(1) 載重位置作用於導向或限位裝置之水平力應假設作用於低摩擦界面材料之質心。
導向或限位裝置與支承體系間之連結設計須同時考量剪力及傾覆彎矩。
(2) 接觸應力低摩擦材料之接觸應力不可超過製造商之建議值。對於PTFE，受最大載重Pm及Hm所產生最大應力不得大於10.6.2節4.項規定之持續載重應力或1.25倍之短期載重應力
6. 低摩擦材料之連結低摩擦材料至少應以下三種方法中之兩種方法連結：
‧機械式固定‧粘結‧與金屬基座以機械性連鎖(mechanical interlock)
¶ 10.6.10 其他支承系統
非使用10.6.1至10.6.8節所述組件製造者亦可在主辦機關核准下使用，此支承須足以抵抗作用於其上之力量及變形而不發生材料破壞或變形過大以致影響其正常功能。
選用支承尺寸在任何時候皆應具有足夠之移動量，所使用材料須具有充足之強度、勁度及抗潛變與腐蝕能力以確保在橋梁設計壽命期中支承之正常功能。
主辦機關須決定支承必須滿足那些試驗，試驗須設計足以發現個別在受壓力、剪力或轉動載重或各種組合等條件下，任何潛在系統中之弱點。必須有受持續性或週期性載重之試驗。
¶ 10.7 載重板及支承之錨碇
¶ 10.7.1 分佈載重板
支承連同任何外加鋼板須設計使得：
‧ 組成系統堅實足以防止支承扭曲變形妨礙其正常功能‧ 作用於支撐結構上之應力應滿足主辦機關規定之限制。作用於混凝土及水泥砂漿墊上之容許應力須假定為基於作用於支承上之最大壓力
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336‧ 支承在主辦機關規定千斤頂頂高限制、不損壞支承或分佈載重板或支撐結構條件之下應可抽換，若未給定限制，則以10mm為限。
鋼組件之強度及鋼梁加勁板需求之計算須符合第九章之規定。
在無更精確分析情況下，完全由水泥砂漿墊支撐來自支承之載重可假設由承受壓力載重支承最小元件之邊緣以水平與垂直1.5：1方式擴散力量。
10.7.2 楔形板(Tapered Plates)
橋梁於現場年均溫條件承受全部靜載重情況下，如果大梁底面與水平傾斜度超過
0.01rad，須使用楔形板以提供支承上一水平之承載面。
¶ 10.7.3 錨碇
所有分佈載重板及所有具外部鋼板之支承，皆須以螺栓或銲接方式確實固定於其支撐物上。
所有大梁須以能抵抗可能承受水平力之連結方式確實定位於其支撐支承上。絕不容許支承組件分離。在必要防止分離處須裝置一足以抵抗最不利載重組合條件之連結設施。
¶ 10.8 防蝕
支承所有非不銹鋼製之外露鋼組件須以主辦機關核可之鋅金屬化合(zinc metallization)、熱浸鍍鋅或塗裝系統保護防蝕。鋅金屬化合或熱浸鍍鋅與塗裝系統可組合使用。