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C-23 第六章 結構安全評估 C6.1 一般說明 1. 橋梁檢測發現劣化現象與化現象與了解原因後，視需要進一步了解這些劣化對橋梁整體的影響，將橋梁材料特性的檢測結果配合現場檢測，依循特性的檢測結果配合現場檢測，依循相關規範及規定，對橋梁現況加以評估。 2. 一般性橋梁之結構安全評估包含針對上部結構之承載能力評估，以及針對下部結構之耐震能力評估與耐洪能力評估。至於鋼結構橋梁則須另考慮與反覆荷載相關之疲勞安全評估。 C6.2 承載能力評估 1. 影響橋梁承載能力的因素很多，如橋梁設計活載重、主梁有效預力、材料劣化及鋼材銹蝕與橋梁使用狀況等，其中橋梁原設計可查閱相關設計及竣工資料，但材料劣化程度和強度降低之判定則有賴於事先正確的檢測結果。另外在進行承載能力評估前，對於橋梁所在位置目前之車流量、重車比例、限制措施等資料，亦要儘量蒐集完整，以期得到正確之評估結果。評估結果除可評估橋梁承載能力是否符合載重需求外，亦可作為公路養護養護管理機關、公路養護單位限重之依據，或在目標活載重下，橋梁各部位維修補強養護單位限重之依據，或在目標活載重下，橋梁各部位維修補強之參考。 2. 對橋梁結構進行檢測後，認為檢測後，認為承載能力有必要進行進一步詳細安全評估時，可採分析計算評估法進行橋梁承載能力評估橋梁承載能力評估；評估時需採用最新之橋梁檢測結果，作為計算結構斷面、材料強度及邊界條件之依據。若分析計算評估法尚不足以判定橋梁承載能力時，如老舊的橋梁，其設計資料不可考以致於無法得知其材料性質時，可採用橋梁現地載重試驗，對橋梁結構施加載重或振動，直接測定橋梁承載能力、變形或動力特性等。對於補強後之既有橋梁，若其新舊構件間之交互影響與力量分配不易正確估計，或是對於已明顯劣化之橋梁，其力量傳遞與承載能力無法藉由分析計算方式估計時，亦可考慮進行載重試驗載重試驗以校正結構分析模型，作為後續極限承載能力評估依據。 3. 臺灣地區目前並無標準之評估車輛載重，據以實施承載能力評估。評估時可利用HS-20 乘以1.25~1.75 之放大係數或採用與HS-20 乘以1.25 總重相同而調整軸距之方式作為檢核之活載重，或者參考國外之規範辦理。 4. 現場載重試驗通常都具潛在危險，公路養護管理機關養護單位及評估人員對可能之危險狀況須有所認知，事先針對公共安全、人身安全提出保護措施，對可能之結構損傷、交通中斷進行評估。一般在以下幾種情況
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C-23第六章 結構安全評估C6.1 一般說明
1. 橋梁檢測發現劣化現象與了解原因後，視需要進一步了解這些劣化對橋梁整體的影響，將橋梁材料特性的檢測結果配合現場檢測，依循相關規範及規定，對橋梁現況加以評估。
2. 一般性橋梁之結構安全評估包含針對上部結構之承載能力評估，以及針對下部結構之耐震能力評估與耐洪能力評估。至於鋼結構橋梁則須另考慮與反覆荷載相關之疲勞安全評估。
C6.2 承載能力評估
1. 影響橋梁承載能力的因素很多，如橋梁設計活載重、主梁有效預力、材料劣化及鋼材銹蝕與橋梁使用狀況等，其中橋梁原設計可查閱相關設計及竣工資料，但材料劣化程度和強度降低之判定則有賴於事先正確的檢測結果。
另外在進行承載能力評估前，對於橋梁所在位置目前之車流量、重車比例、
限制措施等資料，亦要儘量蒐集完整，以期得到正確之評估結果。評估結果除可評估橋梁承載能力是否符合載重需求外，亦可作為公路養護養護管理機關、公路養護單位限重之依據，或在目標活載重下，橋梁各部位維修補強之參考。
2. 對橋梁結構進行檢測後，認為承載能力有必要進行進一步詳細安全評估時，可採分析計算評估法進行橋梁承載能力評估；評估時需採用最新之橋梁檢測結果，作為計算結構斷面、材料強度及邊界條件之依據。若分析計算評估法尚不足以判定橋梁承載能力時，如老舊的橋梁，其設計資料不可考以致於無法得知其材料性質時，可採用橋梁現地載重試驗，對橋梁結構施加載重或振動，直接測定橋梁承載能力、變形或動力特性等。對於補強後之既有橋梁，若其新舊構件間之交互影響與力量分配不易正確估計，或是對於已明顯劣化之橋梁，其力量傳遞與承載能力無法藉由分析計算方式估計時，亦可考慮進行載重試驗以校正結構分析模型，作為後續極限承載能力評估依據。
3. 臺灣地區目前並無標準之評估車輛載重，據以實施承載能力評估。評估時可利用HS-20 乘以1.25~1.75 之放大係數或採用與HS-20 乘以1.25 總重相同而調整軸距之方式作為檢核之活載重，或者參考國外之規範辦理。
4. 現場載重試驗通常都具潛在危險，公路養護管理機關機關、公路養護單位及評估人員對可能之危險狀況須有所認知，事先針對公共安全、人身安全提出保護措施，對可能之結構損傷、交通中斷進行評估。一般在以下幾種情況
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C-24 下不適合進行載重試驗： (1) 根據分析計算結果可以確定橋梁已不堪使用。 (2) 橋梁有可能發生無預警之脆性破壞。 (3) 載重試驗因工址之特殊交通狀況以致於在實際上並不可行。 (4) 公路養護管理機關、機關、公路養護單位判定為不適合者。 C6.2.1 分析計算評估法 一般進行分析計算評估法時，需先計算各控制構件或可能控制構件之構件分析計算評估法時，需先計算各控制構件或可能控制構件之構件承載能力評估係數RF (Rating Factor)，再將各構件之RF 值乘以評估時所採用之評估活載重，即可推估各構件所能承受之容許活載重；至於整體橋梁允許通過之活載重則由橋梁構件容許活載重之最小值控制。 1. 分析計算評估法可參考美國州公路及運輸官員協會AASHTO 之橋梁耐荷(載重)評估準則或橋梁狀況評估手冊，或配合LRFD(Load and Resistance Factor Design)設計規範所制定之LRFR（Load and Resistance Factor Rating）評估法，或相關研究報告。 2. 國內工程界最常用的載重評估方式為AASHTO Guide Specifications for Strength Evaluation of Existing Steel and Concrete Bridges (1989)制定之橋梁承載能力評估公式： RF=)1(LDRLDn+−γγφ (C6.2.1) 其中 RF：承載能力評估係數 φ：強度折減因數(表C6.2.4) Rn：橋梁或各構件之標稱承載能力 D：靜載重效應 L：活載重效應(包含表C6.2.3 所示之活載重折減因數) I：衝擊係數 (表C6.2.2) γD：靜載重載重因數(表C6.2.1) γL：活載重載重因數(表C6.2.1) 臺灣地區在未制定本土化之因(係)數前，可先採用AASHTO 規定進行評估。相關因(係)數見表C6.2.1~表C6.2.4。 3. 上述之橋梁承載能力評估公式非唯一之評估方式，可參考國內外相關準則及手冊，針對不同型式、設計年度及狀態之橋梁選擇合適之評估方式。 C6.2.2 載重試驗評估法 1. 靜態載重試驗 (1) 公式(6.2.2)為靜態載重試驗評估之一般化公式，較詳細之公式可參考相關研究報告。 (2) 橋梁結構靜態載重試驗中載重可分為車輛加載輛加載及重物直接加載兩種形
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C-24下不適合進行載重試驗：
(1) 根據分析計算結果可以確定橋梁已不堪使用。
(2) 橋梁有可能發生無預警之脆性破壞。
(3) 載重試驗因工址之特殊交通狀況以致於在實際上並不可行。
(4) 公路養護管理機關、
公路養護單位判定為不適合者。
C6.2.1 分析計算評估法一般進行分析計算評估法時，需先計算各控制構件或可能控制構件之構件承載能力評估係數RF (Rating Factor)，再將各構件之RF 值乘以評估時所採用之評估活載重，即可推估各構件所能承受之容許活載重；至於整體橋梁允許通過之活載重則由橋梁構件容許活載重之最小值控制。
1. 分析計算評估法可參考美國州公路及運輸官員協會AASHTO 之橋梁耐荷(載重)評估準則或橋梁狀況評估手冊，或配合LRFD(Load and ResistanceFactor Design)設計規範所制定之LRFR（Load and Resistance Factor Rating）
評估法，或相關研究報告。
2. 國內工程界最常用的載重評估方式為AASHTO Guide Specifications forStrength Evaluation of Existing Steel and Concrete Bridges (1989)制定之橋梁承載能力評估公式：
其中RF：承載能力評估係數φ：強度折減因數(表C6.2.4)
Rn：橋梁或各構件之標稱承載能力D：靜載重效應L：活載重效應(包含表C6.2.3 所示之活載重折減因數)
I：衝擊係數 (表C6.2.2)
γD：靜載重載重因數(表C6.2.1)
γL：活載重載重因數(表C6.2.1)
臺灣地區在未制定本土化之因(係)數前，可先採用AASHTO 規定進行評估。相關因(係)數見表C6.2.1~表C6.2.4。
3. 上述之橋梁承載能力評估公式非唯一之評估方式，可參考國內外相關準則及手冊，針對不同型式、設計年度及狀態之橋梁選擇合適之評估方式。
C6.2.2 載重試驗評估法
1. 靜態載重試驗
(1) 公式(6.2.2)為靜態載重試驗評估之一般化公式，較詳細之公式可參考相關研究報告。
(2) 橋梁結構靜態載重試驗中載重可分為車輛加載及重物直接加載兩種形
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C-25 式，車輛加載具有便於調整載重、加卸載迅速之優點；重物直接加載具輛加載具有便於調整載重、加卸載迅速之優點；重物直接加載具有加載位置固定、容易控制之優點，但試驗週期長、必須完全管制交通。 (3) 靜態載重試驗時無論採用何種方式，加載時之加載物要顧及均衡性。試驗過程中亦要蒐集各項紀錄，包括觀測數據、文字記載、圖片、照片等，以作為分析撓度、傾斜、變形及應力之用。 (4) 經由靜態載重試驗，除可了解橋梁結構之受力行為，藉以判斷橋梁現存承載能力外，亦可檢驗橋梁結構設計與施工的品質、驗證橋梁結構設計理論和計算方法，進而將所得之結果回饋於日後之設計、施工與維護管論和計算方法，進而將所得之結果回饋於日後之設計、施工與維護管理中。中。 (5) 在橋梁靜態載重試驗時，試驗載重形式的選擇，除依結構試驗目的之要求而決定外，也受現場條件或試驗設備的影響。因此選擇試驗荷載的形式時，通常須與加載方法一起考慮。 (6) 試驗載重及加載方法之選擇應滿足下列幾項： a. 選用的試驗加載方法所產生的應力要儘可能與結構設計計算時的應力形式相同。 b. 載重傳力方式及作用點要明確，使得產生的荷載數值穩定。當採用液壓加載時，載重數值會隨時間和結構變形而變化，因此須注意保持液壓的穩定。 c. 為滿足量測精度之要求，必須選擇適當噸位的設備。加載設備中的最大加載能力須大於試驗要求的最大荷載。 d. 加載設備要操作方便，便於加載與缷載，且須能控制加載速度，又能滿足同時加載或先後加載的不同要求。 e. 加載設備不僅要滿足強度要求，且因為要按照變形條件來控制加載設備的設計，必須保證加載設備的剛度，使荷載加大到一定程度時，不致發生變形過大或不穩定的現象。 (7) 由於結構的承載能力及變形的行為與所加載重的時間特性有關，因此必須審慎選擇加載程序，以便正確了解結構的承載能力及其變形行為。在試驗進行期間加載與時間的關係期間加載與時間的關係，如加載速度的快慢、間歇的長短、荷載的大小、加卸載的次數等都屬於加載程序。 (8) 對於一般的短期試驗，選擇加載程序時必須注意以下原則： a. 加載和卸載必須分次遞加和遞減，不宜一次完成。 b. 每分次荷載間必須有足夠的間隔時間。 c. 在標準荷載作用時，必須有足夠長的滿載間歇置留時間。 (9) 試驗的成果中，最重要的是各項原始記錄，包括觀測數據、文字記載、圖片、照片等，為了集中整理試驗數據，在試驗中可依據試驗目的與檢驗項目的不同，分別編制各種試驗用表格。 (10) 試驗結果分析必須計算下列各項： a. 結構系統的撓度。 b. 測點應力的計算。 c. 斷面應力的計算。 2. 動態載重試驗
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C-25式，車輛加載具有便於調整載重、加卸載迅速之優點；重物直接加載具有加載位置固定、容易控制之優點，但試驗週期長、必須完全管制交通。
(3) 靜態載重試驗時無論採用何種方式，加載時之加載物要顧及均衡性。試驗過程中亦要蒐集各項紀錄，包括觀測數據、文字記載、圖片、照片等，以作為分析撓度、傾斜、變形及應力之用。
(4) 經由靜態載重試驗，除可了解橋梁結構之受力行為，藉以判斷橋梁現存承載能力外，亦可檢驗橋梁結構設計與施工的品質、驗證橋梁結構設計理論和計算方法，進而將所得之結果回饋於日後之設計、施工與維護管理中。中。
(5) 在橋梁靜態載重試驗時，試驗載重形式的選擇，除依結構試驗目的之要求而決定外，也受現場條件或試驗設備的影響。因此選擇試驗荷載的形式時，通常須與加載方法一起考慮。
(6) 試驗載重及加載方法之選擇應滿足下列幾項：
a. 選用的試驗加載方法所產生的應力要儘可能與結構設計計算時的應力形式相同。
b. 載重傳力方式及作用點要明確，使得產生的荷載數值穩定。當採用液壓加載時，載重數值會隨時間和結構變形而變化，因此須注意保持液壓的穩定。
c. 為滿足量測精度之要求，必須選擇適當噸位的設備。加載設備中的最大加載能力須大於試驗要求的最大荷載。
d. 加載設備要操作方便，便於加載與缷載，且須能控制加載速度，又能滿足同時加載或先後加載的不同要求。
e. 加載設備不僅要滿足強度要求，且因為要按照變形條件來控制加載設備的設計，必須保證加載設備的剛度，使荷載加大到一定程度時，不致發生變形過大或不穩定的現象。
(7) 由於結構的承載能力及變形的行為與所加載重的時間特性有關，因此必須審慎選擇加載程序，以便正確了解結構的承載能力及其變形行為。在試驗進行期間加載與時間的關係，如加載速度的快慢、間歇的長短、荷載的大小、加卸載的次數等都屬於加載程序。
(8) 對於一般的短期試驗，選擇加載程序時必須注意以下原則：
a. 加載和卸載必須分次遞加和遞減，不宜一次完成。
b. 每分次荷載間必須有足夠的間隔時間。
c. 在標準荷載作用時，必須有足夠長的滿載間歇置留時間。
(9) 試驗的成果中，最重要的是各項原始記錄，包括觀測數據、文字記載、
圖片、照片等，為了集中整理試驗數據，在試驗中可依據試驗目的與檢驗項目的不同，分別編制各種試驗用表格。
(10) 試驗結果分析必須計算下列各項：
a. 結構系統的撓度。
b. 測點應力的計算。
c. 斷面應力的計算。
2. 動態載重試驗
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C-26 (1) 橋梁動態地磅試驗（Bridge Weigh - In Motion Test）可求得橋梁現地之實際車輛荷載與流量，其係藉由輪軸感測器與其他儀器，使橋梁成為磅輛荷載與流量，其係藉由輪軸感測器與其他儀器，使橋梁成為磅秤，量測車輛軸重、輪軸配置、車速與精準之現地活載重模型，其結果可應用於疲勞安全評估。 (2) 動態反應試驗（Dynamic Response Test）係在正常車流或已知控制車流下，利用測試車求取承載能力評估所需之動態衝擊係數，以及疲勞安全評估所需之活載重應力差值。動態衝擊係數可藉由當測試車通過同一車道時，於橋梁上所量得之最大動態應變與最大靜態應變換算而得。實際量測時，須盡量採用不同型式車輛、速度、重量和位置做試驗，再輔以統計分析，以適當估計動態衝擊係數。 (3) 振動試驗（Vibration Test）係為求取橋梁基本動力特性，如振動頻率、振態和阻尼等。因損傷或劣化可能會改變橋梁基本動力特性，故振動試驗結果亦可用以評估損傷與劣化。橋梁結構之動力特性與結構本身之性質如結構系統、勁度、材料等有關，故可藉由簡單之振動試驗了解橋梁結構系統之基本動力特性。 (4) 橋梁動態載重試驗的基本任務為： a. 測定動荷載之動力特性：即引起結構產生振動之作用力大小、方向、頻率和規律性等。 b. 測定結構物的動力特性：如結構或構件之自然振動頻率，阻尼特性及振態等。 c. 測定結構在強迫振動時的反應：如振幅、衝擊係數及疲勞特性等。 (5) 目前各類試驗尚無標準值可參考，進行試驗後需依學理、經驗及橋梁結構物特性，判斷所測得之試驗數據對結構物之影響。 C6.3 耐震能力評估 公路養護管理機關、機關、公路養護單位進行檢測後，可依相關規範或參考研究報告，如交通部「公路橋梁耐震設計規範」之詳細規定，進行耐震能力評估。 C6.4 耐洪能力評估 公路養護管理機關、機關、公路養護單位進行檢測後，可依相關規範或參考研究報告，如交通部「橋基保護工設計規範」之詳細規定，進行耐洪能力評估。 C6.5 疲勞安全評估 公路養護管理機關機關、公路養護單位進行檢測後，可視需要進行疲勞安全評估。國內鋼結構橋梁疲勞安全評估相關準則制定前，可參考國際間普遍採用之疲勞安全評估相關準則、手冊或報告，如AASHTO 相關報告等，執行現地載重試驗或利用數值模擬方式，進行疲勞安全評估。惟若採用數值模擬方式時，進行疲勞安全評估之應力差值需依據鋼結構橋梁實際結構細部型式之分析模疲勞安全評估之應力差值需依據鋼結構橋梁實際結構細部型式之分析模型計算。
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C-26
(1) 橋梁動態地磅試驗（Bridge Weigh - In Motion Test）可求得橋梁現地之實際車輛荷載與流量，其係藉由輪軸感測器與其他儀器，使橋梁成為磅秤，量測車輛軸重、輪軸配置、車速與精準之現地活載重模型，其結果可應用於疲勞安全評估。
(2) 動態反應試驗（Dynamic Response Test）係在正常車流或已知控制車流下，利用測試車求取承載能力評估所需之動態衝擊係數，以及疲勞安全評估所需之活載重應力差值。動態衝擊係數可藉由當測試車通過同一車道時，於橋梁上所量得之最大動態應變與最大靜態應變換算而得。實際量測時，須盡量採用不同型式車輛、速度、重量和位置做試驗，再輔以統計分析，以適當估計動態衝擊係數。
(3) 振動試驗（Vibration Test）係為求取橋梁基本動力特性，如振動頻率、
振態和阻尼等。因損傷或劣化可能會改變橋梁基本動力特性，故振動試驗結果亦可用以評估損傷與劣化。橋梁結構之動力特性與結構本身之性質如結構系統、勁度、材料等有關，故可藉由簡單之振動試驗了解橋梁結構系統之基本動力特性。
(4) 橋梁動態載重試驗的基本任務為：
a. 測定動荷載之動力特性：即引起結構產生振動之作用力大小、方向、
頻率和規律性等。
b. 測定結構物的動力特性：如結構或構件之自然振動頻率，阻尼特性及振態等。
c. 測定結構在強迫振動時的反應：如振幅、衝擊係數及疲勞特性等。
(5) 目前各類試驗尚無標準值可參考，進行試驗後需依學理、經驗及橋梁結構物特性，判斷所測得之試驗數據對結構物之影響。
C6.3 耐震能力評估公路養護管理機關、
公路養護單位進行檢測後，可依相關規範或參考研究報告，如交通部「公路橋梁耐震設計規範」之詳細規定，進行耐震能力評估。
C6.4 耐洪能力評估公路養護管理機關、
公路養護單位進行檢測後，可依相關規範或參考研究報告，如交通部「橋基保護工設計規範」之詳細規定，進行耐洪能力評估。
C6.5 疲勞安全評估公路養護管理機關機關、公路養護單位進行檢測後，可視需要進行疲勞安全評估。國內鋼結構橋梁疲勞安全評估相關準則制定前，可參考國際間普遍採用之疲勞安全評估相關準則、手冊或報告，如AASHTO 相關報告等，執行現地載重試驗或利用數值模擬方式，進行疲勞安全評估。惟若採用數值模擬方式時，進行疲勞安全評估之應力差值需依據鋼結構橋梁實際結構細部型式之分析模型計算。