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C-27 第七章 維修與補強 C7.1 一般說明 1. 橋梁經定期或特別檢測後,若發現有劣化損壞狀況時,要依據檢測評估結果,分析構件劣化損壞型態、原因與程度,再依各構件劣化嚴重程度選擇適合各構件現況的維修方法,防止橋梁繼續劣化以滿足使用功能。 2. 橋梁可能因原設計活載重比現在之活載重小,或因設計時所採用之設計地震力比現有規範規定者為小,造成原設計之承載力或強度不足,需進行補強以提升橋梁之承載力與強度。 C7.2 緊急處置 本節所指的緊急處置係針對發現構件損傷,在進行維修前會直接造成第三者生命、財物受到損害的狀態,或特別檢測判定有安全疑慮的情況下,仍考量通行時採取之交通管制、架設臨時支撐,或限速、限重等應對措施。時採取之交通管制、架設臨時支撐,或限速、限重等應對措施。 C7.3 維修與補強原則 1. 大部分橋梁損傷模式之維修與補強工法都有相關案例可參考。通常維修或補強均講究時效性,故可參考前例選用簡單、安全之工法;採用新工法時,需考量其可行性、安全性及其適用性。 2. 如分析對象仍存有各種假設之情況下,要避免採用過份複雜之分析方法。對於已使用多年之橋梁,其維修補強規劃設計存在很多不確定性,無論維修補強計畫如何詳細研擬,一旦開始進行作業,經常會再發現額外之損傷或遭遇新的問題,而需再修正原先之計畫。故初始之維修補強計畫宜盡量簡單、彈性、保守,以使將來可能發生之異動不致造成太大影響。 3. 決定修復與補強工法前,需先對其作業特性進行了解,包括交通條件、施工條件、技術條件、勞務條件等。 4. 橋梁進行維修與補強施工時常須敲除、改造部分構件,故結構物於施工階維修與補強施工時常須敲除、改造部分構件,故結構物於施工階段可能產生局部性或系統性弱點。因此維修與補強施工要妥為規劃,在各施工階段不得有影響公共安全之情形,必要時,加設足夠之臨時安全措施。 5. 維修補強前,要根據構件劣化原因提出維修補強方法,並考量整體景觀性。 6. 維修補強材料常會引用國家標準(CNS)或美國ASTM、日本JIS 及JSCE 標準等相關國際標準,或採用具專利、特定供應者之材料;如屬公共工程則要注意政府採購法相關規定。由於各種維修補強工程類型均不相同,不易訂定完全通用的施工成品檢驗準則,相關資料仍要由專業技師確定其正確
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C-27第七章 維修與補強C7.1 一般說明
1. 橋梁經定期或特別檢測後,若發現有劣化損壞狀況時,要依據檢測評估結果,分析構件劣化損壞型態、原因與程度,再依各構件劣化嚴重程度選擇適合各構件現況的維修方法,防止橋梁繼續劣化以滿足使用功能。
2. 橋梁可能因原設計活載重比現在之活載重小,或因設計時所採用之設計地震力比現有規範規定者為小,造成原設計之承載力或強度不足,需進行補強以提升橋梁之承載力與強度。
C7.2 緊急處置本節所指的緊急處置係針對發現構件損傷,在進行維修前會直接造成第三者生命、財物受到損害的狀態,或特別檢測判定有安全疑慮的情況下,仍考量通行時採取之交通管制、架設臨時支撐,或限速、限重等應對措施。
C7.3 維修與補強原則
1. 大部分橋梁損傷模式之維修與補強工法都有相關案例可參考。通常維修或補強均講究時效性,故可參考前例選用簡單、安全之工法;採用新工法時,需考量其可行性、安全性及其適用性。
2. 如分析對象仍存有各種假設之情況下,要避免採用過份複雜之分析方法。
對於已使用多年之橋梁,其維修補強規劃設計存在很多不確定性,無論維修補強計畫如何詳細研擬,一旦開始進行作業,經常會再發現額外之損傷或遭遇新的問題,而需再修正原先之計畫。故初始之維修補強計畫宜盡量簡單、彈性、保守,以使將來可能發生之異動不致造成太大影響。
3. 決定修復與補強工法前,需先對其作業特性進行了解,包括交通條件、施工條件、技術條件、勞務條件等。
4. 橋梁進行維修與補強施工時常須敲除、改造部分構件,故結構物於施工階段可能產生局部性或系統性弱點。因此維修與補強施工要妥為規劃,在各施工階段不得有影響公共安全之情形,必要時,加設足夠之臨時安全措施。
5. 維修補強前,要根據構件劣化原因提出維修補強方法,並考量整體景觀性。
6. 維修補強材料常會引用國家標準(CNS)或美國ASTM、日本JIS 及JSCE 標準等相關國際標準,或採用具專利、特定供應者之材料;如屬公共工程則要注意政府採購法相關規定。由於各種維修補強工程類型均不相同,不易訂定完全通用的施工成品檢驗準則,相關資料仍要由專業技師確定其正確
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C-28 性、適用性及使用方法。 7. 修復補強材料的選擇並非是最強的材料,而需考量進行修復補強部位之原使用材料及現況,選擇與修復補強部位具相容性之修補材料,相似之物理與化學性質可使修補材料與原構件能有較佳之結合性,而維持構件原始設計要求。 8. 選擇修補材料須考慮修復補強程序,包括使用性、外在條件、修復補強後的承載能力、底材性質等因素,上述各項因素於修復補強過程中極為重要。 C7.4 混凝土構件維修 維修主要為防止橋梁繼續劣化,以滿足使用功能及耐久性之對策。目前常用之維修工法如圖C7.4.1 所示。維修工法常因劣化的原因、損傷的範圍、使用年限等一併考量下決定。公路養護管理機關機關、公路養護單位進行混凝土構件維修作業時,除依據本規範規定之基本原則外,亦可參考其他相關規定或報告辦理。。 1. 混凝土剝落、鋼筋除銹維修工法 (1) 表面處理工法:表面處理工法的基本理念是經由表面處理,減少結構物日後損壞的機率,通常於混凝土表面加以打毛,保持平整、乾燥、堅固與密實,若發現鋼筋裸露且發生腐蝕等現象,則要先行除銹。表面處理工法可分為表面打毛及表面塗裝,說明如下: a. 表面打毛:混凝土表面處理可用人工打毛,再以高壓噴水、高速壓縮空 氣吹淨等方法進行,最後完成表面修復。 b. 表面塗裝:對於未發生危害而情況輕微的表層裂縫,可塗刷砂漿、塗料 或類似環氧樹脂等化學藥品於裂縫表層以塗封裂縫,防止進一步惡化而導 致缺陷產生,但使用此法進行塗裝之有效期限較短,不符經濟效益。 (2) 剝落修補工法:剝落修補工法可分為填充工法、混凝土修復法、水泥砂漿修復法、混凝土接著劑修復法及環氧樹脂材料的修復法。當混凝土表層已不適用表面處理工法,或不宜以裂縫修復工法修復時(例如混凝土表面成片塊狀之剝離),必須採用剝落修補工法。 (3) 鋼筋除銹:混凝土剝落成因通常是鋼筋腐蝕造成,所以進行剝落修補工法時需一併處理鋼筋銹蝕問題。腐蝕鋼筋表面清潔、刮除銹蝕部位後宜塗刷聚合物水泥漿(乳膠水泥漿)或富鋅塗料等,具有主動防止鋼筋生銹,且在鋼筋修復範圍附近要避免有陽極產生,適當黏滯性以提供被銹蝕鋼筋表面缺陷一個外層保護。塗層厚度宜小於0.3 mm,以免影響鋼筋的握裹強度。混凝土剝落區域,要待塗刷層乾燥30 分鐘後,才可塗敷。 (4) 混凝土裂縫剝落維修前準備工作: a. 採取所有必須的防護措施,嚴重裂縫及損傷的位置先作好支撐。
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C-28性、適用性及使用方法。
7. 修復補強材料的選擇並非是最強的材料,而需考量進行修復補強部位之原使用材料及現況,選擇與修復補強部位具相容性之修補材料,相似之物理與化學性質可使修補材料與原構件能有較佳之結合性,而維持構件原始設計要求。
8. 選擇修補材料須考慮修復補強程序,包括使用性、外在條件、修復補強後的承載能力、底材性質等因素,上述各項因素於修復補強過程中極為重要。
C7.4 混凝土構件維修維修主要為防止橋梁繼續劣化,以滿足使用功能及耐久性之對策。目前常用之維修工法如圖C7.4.1 所示。維修工法常因劣化的原因、損傷的範圍、使用年限等一併考量下決定。公路養護管理機關機關、公路養護單位進行混凝土構件維修作業時,除依據本規範規定之基本原則外,亦可參考其他相關規定或報告辦理。。
1. 混凝土剝落、鋼筋除銹維修工法
(1) 表面處理工法:表面處理工法的基本理念是經由表面處理,減少結構物日後損壞的機率,通常於混凝土表面加以打毛,保持平整、乾燥、堅固與密實,若發現鋼筋裸露且發生腐蝕等現象,則要先行除銹。表面處理工法可分為表面打毛及表面塗裝,說明如下:
a. 表面打毛:混凝土表面處理可用人工打毛,再以高壓噴水、高速壓縮空氣吹淨等方法進行,最後完成表面修復。
b. 表面塗裝:對於未發生危害而情況輕微的表層裂縫,可塗刷砂漿、
塗料或類似環氧樹脂等化學藥品於裂縫表層以塗封裂縫,防止進一步惡化而導致缺陷產生,但使用此法進行塗裝之有效期限較短,不符經濟效益。
(2) 剝落修補工法:剝落修補工法可分為填充工法、混凝土修復法、水泥砂漿修復法、混凝土接著劑修復法及環氧樹脂材料的修復法。當混凝土表層已不適用表面處理工法,或不宜以裂縫修復工法修復時(例如混凝土表面成片塊狀之剝離),必須採用剝落修補工法。
(3) 鋼筋除銹:混凝土剝落成因通常是鋼筋腐蝕造成,所以進行剝落修補工法時需一併處理鋼筋銹蝕問題。腐蝕鋼筋表面清潔、刮除銹蝕部位後宜塗刷聚合物水泥漿(乳膠水泥漿)或富鋅塗料等,具有主動防止鋼筋生銹,且在鋼筋修復範圍附近要避免有陽極產生,適當黏滯性以提供被銹蝕鋼筋表面缺陷一個外層保護。塗層厚度宜小於0.3 mm,以免影響鋼筋的握裹強度。混凝土剝落區域,要待塗刷層乾燥30 分鐘後,才可塗敷。
(4) 混凝土裂縫剝落維修前準備工作:
a. 採取所有必須的防護措施,嚴重裂縫及損傷的位置先作好支撐。
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C-29 b. 清潔裂縫及周圍鬆弱混凝土,直到乾淨堅固的混凝土表面出現為止。 c. 當需要更換鋼筋或增加鋼筋時,鋼筋附近的混凝土要去除至有足夠的空間,使新增的鋼筋周圍足以澆置適當修補材料。 d. 新澆置混凝土的位置可以噴砂法或高壓水加以清潔。 e. 有些構件須增加新的鋼筋及箍筋,以增加構件斷面強度。 f. 使用樹脂、環氧樹脂砂漿、樹脂改良砂漿等作為修復材料。 2. 混凝土裂縫維修工法 鋼筋混凝土橋梁構件之裂縫修復主要目的為恢復結構整體性、保持結構強度、耐久性與抗滲性。混凝土裂縫修復工法大致可分為下列幾類: (1) 表面塗封法:採用抹漿、鑿槽嵌補、填縫的方法,使表面裂縫封閉。 (2) 壓力灌漿修復法:壓力灌漿是以施加壓力的方式將漿液(如水泥、化學材料等)灌入構件內部損傷部位,以達到封閉裂縫的修復方法。對於已停止擴大的裂縫(即穩定裂縫),或無損及結構安全之裂縫,可用無收縮砂漿或膨脹性砂漿填補。壓力灌漿修復法包括水泥灌漿與化學灌漿,化學灌漿採用化學材料灌漿修復結構裂縫。化學灌漿施工機械簡單、操件簡便,應用日趨廣泛。 (3) 注射工法:寬度較小的裂縫,可用注射環氧樹脂修復。注射前先將裂縫分成幾個區域,再將表面封閉僅留注射孔,以防注射的材料漏出,注滿一區後,繼續進行下一區。注射工法與灌漿工法在觀念與作法上大同小異,基本差異在於裂縫之大小,裂縫較大時採用灌漿工法,裂縫較小時則採用注射工法。 (4) 表面黏貼法:表面黏貼法是用接著劑將纖維強化高分子複合材料或鋼板等材料,黏貼在裂縫部位的混凝土表面上,既可達到封閉裂縫的目的,又能提高結構強度與勁度。進行表面黏貼前,要先對混凝土表面進行處理、清洗與裂縫修補。、清洗與裂縫修補。 3. 電化學工法 (1) 陰極保護工法:陰極保護的基本原理是借外加電流或犧牲陽極的方式使鋼筋電位處於較低的陰極,而得到保護的一種工法。陰極保護能有效降低鋼筋的腐蝕速率,但無法讓已腐蝕的鋼筋回復原有機能。 (2) 還鹼工法:當混凝土發生中性化時,可利用含Na+、K+的電解滲透作用之原理將鹼性電解質滲入混凝土孔隙中,恢復混凝土原有高鹼性並鈍將鹼性電解質滲入混凝土孔隙中,恢復混凝土原有高鹼性並鈍化鋼筋。實際做法是在混凝土表面安裝含鹼性的電解質儲存槽,並將一電極置於電解液中,利用直流電源在電解液中的電極與混凝土內部的鋼筋間形成電場,使電解液中鹼性的Na+、K+陽離子滲入混凝土孔隙中。還鹼工法可參照ACI 222.2R。 (3) 脫鹽工法:應用電解滲透作用之原理,使鋼筋及混凝土中帶負電之氯離子經由混凝土孔隙移向正極,並集中在混凝土表面之電解質儲存槽中,藉此過程將鋼筋及混凝土中氯離子除去,避免鋼筋因氯離子存在而腐蝕。脫鹽工法相關資訊可參照ACI 222.2R。 4. 鹼質粒料反應之修復工法
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b. 清潔裂縫及周圍鬆弱混凝土,直到乾淨堅固的混凝土表面出現為止。
c. 當需要更換鋼筋或增加鋼筋時,鋼筋附近的混凝土要去除至有足夠的空間,使新增的鋼筋周圍足以澆置適當修補材料。
d. 新澆置混凝土的位置可以噴砂法或高壓水加以清潔。
e. 有些構件須增加新的鋼筋及箍筋,以增加構件斷面強度。
f. 使用樹脂、環氧樹脂砂漿、樹脂改良砂漿等作為修復材料。
2. 混凝土裂縫維修工法鋼筋混凝土橋梁構件之裂縫修復主要目的為恢復結構整體性、保持結構強度、耐久性與抗滲性。混凝土裂縫修復工法大致可分為下列幾類:
(1) 表面塗封法:採用抹漿、鑿槽嵌補、填縫的方法,使表面裂縫封閉。
(2) 壓力灌漿修復法:壓力灌漿是以施加壓力的方式將漿液(如水泥、化學材料等)灌入構件內部損傷部位,以達到封閉裂縫的修復方法。對於已停止擴大的裂縫(即穩定裂縫),或無損及結構安全之裂縫,可用無收縮砂漿或膨脹性砂漿填補。壓力灌漿修復法包括水泥灌漿與化學灌漿,化學灌漿採用化學材料灌漿修復結構裂縫。化學灌漿施工機械簡單、操件簡便,應用日趨廣泛。
(3) 注射工法:寬度較小的裂縫,可用注射環氧樹脂修復。注射前先將裂縫分成幾個區域,再將表面封閉僅留注射孔,以防注射的材料漏出,注滿一區後,繼續進行下一區。注射工法與灌漿工法在觀念與作法上大同小異,基本差異在於裂縫之大小,裂縫較大時採用灌漿工法,裂縫較小時則採用注射工法。
(4) 表面黏貼法:表面黏貼法是用接著劑將纖維強化高分子複合材料或鋼板等材料,黏貼在裂縫部位的混凝土表面上,既可達到封閉裂縫的目的,又能提高結構強度與勁度。進行表面黏貼前,要先對混凝土表面進行處理、清洗與裂縫修補。
3. 電化學工法
(1) 陰極保護工法:陰極保護的基本原理是借外加電流或犧牲陽極的方式使鋼筋電位處於較低的陰極,而得到保護的一種工法。陰極保護能有效降低鋼筋的腐蝕速率,但無法讓已腐蝕的鋼筋回復原有機能。
(2) 還鹼工法:當混凝土發生中性化時,可利用含Na+、K+的電解滲透作用之原理將鹼性電解質滲入混凝土孔隙中,恢復混凝土原有高鹼性並鈍化鋼筋。實際做法是在混凝土表面安裝含鹼性的電解質儲存槽,並將一電極置於電解液中,利用直流電源在電解液中的電極與混凝土內部的鋼筋間形成電場,使電解液中鹼性的Na+、K+陽離子滲入混凝土孔隙中。
還鹼工法可參照ACI 222.2R。
(3) 脫鹽工法:應用電解滲透作用之原理,使鋼筋及混凝土中帶負電之氯離子經由混凝土孔隙移向正極,並集中在混凝土表面之電解質儲存槽中,藉此過程將鋼筋及混凝土中氯離子除去,避免鋼筋因氯離子存在而腐蝕。
脫鹽工法相關資訊可參照ACI 222.2R。
4. 鹼質粒料反應之修復工法
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C-30 (1) 橋梁混凝土結構物發生鹼質粒料反應時,破裂模數及動彈模數可能急劇降低,且混凝土因此而發生的裂縫,將增加外在氯離子的入侵機會,進而造成鋼筋腐蝕,降低結構物使用年限。此外,鹼質粒料反應使混凝土產生爆裂現象,更增加結構物的不安全性與影響觀瞻,當反應劇烈時,甚至會造成混凝土構造物崩毀,或再度因外力作用而損毀。 (2) 確定混凝土結構物有鹼質粒料反應而尚不影響結構安全時,可進行下列步驟,或以電化學方法移除或取代混凝土結構物中的鹼離子。 a. 確認結構是否合乎原設計強度。 b. 減少所處環境溼度與水分,以減緩鹼質粒料反應之持續進行。 c. 進行裂縫填補。 d. 進行表面覆層工作。 e. 定期觀察 (3) 常見之鹼質粒料反應修復工法有表面被覆法、裂縫封阻法及裂縫封阻加表面被覆法。上述方法在於阻止水分進入,減緩反應程度。 a. 表面被覆法:表面被覆法所使用的材料以環氧樹脂以及高分子材料加水泥漿居多,表面封阻法僅能隔絕水進入混凝土內部,減緩或停漿居多,表面封阻法僅能隔絕水進入混凝土內部,減緩或停止反應的繼續進行。若水分再進入時,反應將繼續進行,因此,表面被覆法的有效性會因封阻材料的耐久性、施工的良窳而決定其修復成效。 b. 裂縫封阻法:本法係以加壓方式將封阻材料灌入裂縫中,其目的亦縫中,其目的亦為防止水分進入混凝土中,以避免內部膠體吸水膨脹;另外,此法對於已降低之混凝土構造物的強度,亦有提升的效果。大部分使用的材料為: (a) 環氧樹脂(Epoxy) (b) 高分子水泥漿(Polymer Cement Paste) (c) 兩液型或單液型填縫膠 c. 裂縫封阻加表面被覆法:本法係以上述兩種方法合併使用,先以灌縫封阻加表面被覆法:本法係以上述兩種方法合併使用,先以灌入的方法將裂縫填塞,再以覆面材料將表面被覆,使用的材料亦如前述。由於封阻和被覆同時施作,因此對於阻止水分功效較佳,對於抵抗混凝土發生鹼質與粒料反應所作的防水覆層材料需有下列幾項要求: (a) 非滲透性材質 (b) 對混凝土裂縫有足夠的抗張能力 (c) 耐久性佳(如抗紫外線、不脫皮起泡) (d) 足夠膠結力 C7.5 鋼構件維修 1. 鋼構件之維修先取得鋼材之物性及化性,確認損傷原因及損傷程度後,選擇適當之維修方法,避免不當之維修方法對構件造成損傷。 2. 維修時鋼板或構件之接合方式以高強度螺栓接合為宜,若採用銲接接合時,要檢討銲接接合處之疲勞強度。
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(1) 橋梁混凝土結構物發生鹼質粒料反應時,破裂模數及動彈模數可能急劇降低,且混凝土因此而發生的裂縫,將增加外在氯離子的入侵機會,進而造成鋼筋腐蝕,降低結構物使用年限。此外,鹼質粒料反應使混凝土產生爆裂現象,更增加結構物的不安全性與影響觀瞻,當反應劇烈時,甚至會造成混凝土構造物崩毀,或再度因外力作用而損毀。
(2) 確定混凝土結構物有鹼質粒料反應而尚不影響結構安全時,可進行下列步驟,或以電化學方法移除或取代混凝土結構物中的鹼離子。
a. 確認結構是否合乎原設計強度。
b. 減少所處環境溼度與水分,以減緩鹼質粒料反應之持續進行。
c. 進行裂縫填補。
d. 進行表面覆層工作。
e. 定期觀察
(3) 常見之鹼質粒料反應修復工法有表面被覆法、裂縫封阻法及裂縫封阻加表面被覆法。上述方法在於阻止水分進入,減緩反應程度。
a. 表面被覆法:表面被覆法所使用的材料以環氧樹脂以及高分子材料加水泥漿居多,表面封阻法僅能隔絕水進入混凝土內部,減緩或停止反應的繼續進行。若水分再進入時,反應將繼續進行,因此,表面被覆法的有效性會因封阻材料的耐久性、施工的良窳而決定其修復成效。
b. 裂縫封阻法:本法係以加壓方式將封阻材料灌入裂縫中,其目的亦為防止水分進入混凝土中,以避免內部膠體吸水膨脹;另外,此法對於已降低之混凝土構造物的強度,亦有提升的效果。大部分使用的材料為:
(a) 環氧樹脂(Epoxy)
(b) 高分子水泥漿(漿(Polymer Cement Paste)
(c) 兩液型或單液型填縫膠
c. 裂縫封阻加表面被覆法:本法係以上述兩種方法合併使用,先以灌入的方法將裂縫填塞,再以覆面材料將表面被覆,使用的材料亦如前述。由於封阻和被覆同時施作,因此對於阻止水分功效較佳,對於抵抗混凝土發生鹼質與粒料反應所作的防水覆層材料需有下列幾項要求:
(a) 非滲透性材質(b) 對混凝土裂縫有足夠的抗張能力(c) 耐久性佳(如抗紫外線、不脫皮起泡)
(d) 足夠膠結力C7.5 鋼構件維修
1. 鋼構件之維修先取得鋼材之物性及化性,確認損傷原因及損傷程度後,選擇適當之維修方法,避免不當之維修方法對構件造成損傷。
2. 維修時鋼板或構件之接合方式以高強度螺栓接合為宜,若採用銲接接合時,要檢討銲接接合處之疲勞強度。
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C-31 3. 鋼構件梁維修之施工作業須符合鋼結構施工相關規定。 4. 鋼構件常見之維修工法可參考表C7.5.1。 C7.6 鋼構件防蝕系統維修 進行鋼構件防蝕系統維修作業時,除依據本規範規定之基本原則外,亦可鋼構件防蝕系統維修作業時,除依據本規範規定之基本原則外,亦可參考其他相關規定或報告。 C7.6.1 塗裝劣化維修 1. 鋼橋常因其所在位置及環境之影響而導致腐蝕現象發生,一般均採用塗裝系統將鋼材與外界隔絕,藉以防止腐蝕,但塗裝系統有其壽命,一旦塗裝系統破壞,即可能危害構件之耐久性和強度。因此進行橋梁例行檢測工作時,要特別注意塗裝系統是否劣化而導致鋼構件產生銹蝕現象。若其銹蝕現象經驗證尚未損及鋼材強度,要儘速就其發生位置提出塗裝系統維修方案。表C7.6.1 為塗裝劣化原因及其處理對策。 2. 表面處理為影響塗裝耐久性之重要因素,依據舊塗裝膜之劣化程度適切地為影響塗裝耐久性之重要因素,依據舊塗裝膜之劣化程度適切地實行表面處理。在乾淨的塗裝面上塗裝可提高塗裝之附著力、充分發揮塗裝之防蝕性,因此,不論是鋼材面或塗膜面,塗裝前均須先除去被塗面上之銹蝕、劣化塗裝膜、雜物、粉狀物及水分等,並適度地實施表面粗糙化作業。 3. 維修塗裝之表面處理方法及塗裝系統選擇,必須考量維修前塗膜之劣化程度。 4. 維修塗裝採用之塗裝系統宜與舊塗膜之塗裝系統相容,但因維修塗裝系統在架設現場施工,難有理想之表面處理,且易受環境因素影響,因此塗裝系統之選擇仍要配合現場之各項因素。表C7.6.2 示者為各種塗裝塗料重漆之適合性,可供維修塗裝時選定塗料種類之參考。 5. 塗裝系統之維修對策分成以下二類: (1) 全部塗裝。 (2) 局部塗裝:針對塗裝劣化較嚴重之部位,例如接頭位置、伸縮縫位置、鈑梁及箱梁之下翼板下面、及受漏水影響之橋面板部位等易產生銹蝕位置,進行局部塗裝。 C7.6.2 熱浸鍍鋅劣化維修 1. 熱浸鍍鋅暴露於大氣中,將因鋅產生氧化而使鍍鋅層逐漸減少,或長期使用後鍍鋅層失去保護作用,致使鋼梁漸漸產生紅色銹層或鍍鋅層厚度小於10μm 時,熱浸鍍鋅以熔射或油漆塗裝進行維修。 2. 鍍鋅層進行熔射或塗裝維修時,因熱浸鍍鋅鋼材上熔射或塗裝之附著性較熔射或塗裝維修時,因熱浸鍍鋅鋼材上熔射或塗裝之附著性較
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3. 鋼構件梁維修之施工作業須符合鋼結構施工相關規定。
4. 鋼構件常見之維修工法可參考表C7.5.1。
C7.6 鋼構件防蝕系統維修進行鋼構件防蝕系統維修作業時,除依據本規範規定之基本原則外,亦可參考其他相關規定或報告。
C7.6.1 塗裝劣化維修
1. 鋼橋常因其所在位置及環境之影響而導致腐蝕現象發生,一般均採用塗裝系統將鋼材與外界隔絕,藉以防止腐蝕,但塗裝系統有其壽命,一旦塗裝系統破壞,即可能危害構件之耐久性和強度。因此進行橋梁例行檢測工作時,要特別注意塗裝系統是否劣化而導致鋼構件產生銹蝕現象。若其銹蝕現象經驗證尚未損及鋼材強度,要儘速就其發生位置提出塗裝系統維修方案。表C7.6.1 為塗裝劣化原因及其處理對策。
2. 表面處理為影響塗裝耐久性之重要因素,依據舊塗裝膜之劣化程度適切地實行表面處理。在乾淨的塗裝面上塗裝可提高塗裝之附著力、充分發揮塗裝之防蝕性,因此,不論是鋼材面或塗膜面,塗裝前均須先除去被塗面上之銹蝕、劣化塗裝膜、雜物、粉狀物及水分等,並適度地實施表面粗糙化作業。
3. 維修塗裝之表面處理方法及塗裝系統選擇,必須考量維修前塗膜之劣化程度。
4. 維修塗裝採用之塗裝系統宜與舊塗膜之塗裝系統相容,但因維修塗裝系統在架設現場施工,難有理想之表面處理,且易受環境因素影響,因此塗裝系統之選擇仍要配合現場之各項因素。表C7.6.2 示者為各種塗裝塗料重漆之適合性,可供維修塗裝時選定塗料種類之參考。
5. 塗裝系統之維修對策分成以下二類:
(1) 全部塗裝。
(2) 局部塗裝:針對塗裝劣化較嚴重之部位,例如接頭位置、伸縮縫位置、
鈑梁及箱梁之下翼板下面、及受漏水影響之橋面板部位等易產生銹蝕位置,進行局部塗裝。
C7.6.2 熱浸鍍鋅劣化維修
1. 熱浸鍍鋅暴露於大氣中,將因鋅產生氧化而使鍍鋅層逐漸減少,或長期使用後鍍鋅層失去保護作用,致使鋼梁漸漸產生紅色銹層或鍍鋅層厚度小於10μm 時,熱浸鍍鋅以熔射或油漆塗裝進行維修。
2. 鍍鋅層進行熔射或塗裝維修時,因熱浸鍍鋅鋼材上熔射或塗裝之附著性較
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C-32 差,直接在熱浸鍍鋅表面上進行維修時,維修時,要注意熔射與塗料之選擇及塗裝方法。 3. 熱浸鍍鋅鋼梁於熔射前,須經噴砂以除去附著於鋼材表面之浮銹、氧化物等附著物,再儘快塗佈粗面形成劑,以增加熔射層之附著性。 4. 在熱浸鍍鋅面上進行塗裝作業時,必須充分考慮塗裝之前處理及底層、中層及面層所用之塗料種類。由於鍍鋅面與塗料之密著性較差,且如熱浸鍍鋅表面與漆膜之間有水分或鹽份,更易加速漆膜逐漸剝離。因此,為使熱浸鍍鋅面上漆膜有最大持久力與耐腐蝕性,最重要的關鍵是要確保鍍鋅表面與塗料之間的良好密著性。 C7.6.3 金屬熔射劣化維修 金屬熔射材料有鋅、鋁或鋅鋁合金: 1. 鋼梁之金屬熔射防蝕系統是否需要維修,係依據紅銹發生面積而定,一般鋼梁產紅銹面積達0.3%時,可考慮進行金屬熔射維修。 2. 金屬熔射作業依表面處理、熔射作業、封孔處理及表面塗裝等主要程序進行。。 3. 為確保新的熔射層與既有熔射層具有導電性,要確實除去既有熔射層上之封孔劑或塗裝,促使原有之熔射面完全露出。並且若原有熔射層發生起泡或鋼材已腐蝕,要將起泡部份之熔射層或銹蝕完全去除,若有鹽份存在,亦要進行除鹽分作業。 C7.7 支承維修與置換 1. 橋梁支承之功用除支撐上部結構外,亦為將上部結構所傳來之力傳遞至下部結構之重要構造。但因支承位於上部結構與下部結構之接點,上部結構與下部結構各自相異之位移亦集中於此處,故支承處最容易產生變形。若未針對支承變形原因了解,再進行適當之維修,則支承之變形極有可能再度發生,且實際案例顯示支承損壞對上部結構的影響遠大於分析設計階段之考量,因此支承之維修十分重要且須確實執行。 2. 支承損傷或功能喪失的原因很多,在研擬支承維修對策前,要先對支承損傷原因進行了解,以便針對損傷原因提出適當之處理對策,決定支承維修與置換之流程可參考圖C7.7.1。支承損傷之種類主要可歸納為下述幾項原因: (1) 支承底座之破損。 (2) 支承底座前方之混凝土剝離。 (3) 錨定螺栓之鬆脫或斷裂。 (4) 支承本體之破損。 (5) 支承之可動性不良。
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C-32差,直接在熱浸鍍鋅表面上進行維修時,要注意熔射與塗料之選擇及塗裝方法。
3. 熱浸鍍鋅鋼梁於熔射前,須經噴砂以除去附著於鋼材表面之浮銹、氧化物等附著物,再儘快塗佈粗面形成劑,以增加熔射層之附著性。
4. 在熱浸鍍鋅面上進行塗裝作業時,必須充分考慮塗裝之前處理及底層、中層及面層所用之塗料種類。由於鍍鋅面與塗料之密著性較差,且如熱浸鍍鋅表面與漆膜之間有水分或鹽份,更易加速漆膜逐漸剝離。因此,為使熱浸鍍鋅面上漆膜有最大持久力與耐腐蝕性,最重要的關鍵是要確保鍍鋅表面與塗料之間的良好密著性。
C7.6.3 金屬熔射劣化維修金屬熔射材料有鋅、鋁或鋅鋁合金:
1. 鋼梁之金屬熔射防蝕系統是否需要維修,係依據紅銹發生面積而定,一般鋼梁產紅銹面積達0.3%時,可考慮進行金屬熔射維修。
2. 金屬熔射作業依表面處理、熔射作業、封孔處理及表面塗裝等主要程序進行。。
3. 為確保新的熔射層與既有熔射層具有導電性,要確實除去既有熔射層上之封孔劑或塗裝,促使原有之熔射面完全露出。並且若原有熔射層發生起泡或鋼材已腐蝕,要將起泡部份之熔射層或銹蝕完全去除,若有鹽份存在,亦要進行除鹽分作業。
C7.7 支承維修與置換
1. 橋梁支承之功用除支撐上部結構外,亦為將上部結構所傳來之力傳遞至下部結構之重要構造。但因支承位於上部結構與下部結構之接點,上部結構與下部結構各自相異之位移亦集中於此處,故支承處最容易產生變形。若未針對支承變形原因了解,再進行適當之維修,則支承之變形極有可能再度發生,且實際案例顯示支承損壞對上部結構的影響遠大於分析設計階段之考量,因此支承之維修十分重要且須確實執行。
2. 支承損傷或功能喪失的原因很多,在研擬支承維修對策前,要先對支承損傷原因進行了解,以便針對損傷原因提出適當之處理對策,決定支承維修與置換之流程可參考圖C7.7.1。支承損傷之種類主要可歸納為下述幾項原因:
(1) 支承底座之破損。
(2) 支承底座前方之混凝土剝離。
(3) 錨定螺栓之鬆脫或斷裂。
(4) 支承本體之破損。
(5) 支承之可動性不良。
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C-33 (6) 支承位置錯移或傾斜。 3. 支承部維護補修工法選擇可分為以下四種情況: (1) 若為支承本體之損傷,如橡膠支承嚴重變形或老化,滾輪之移位脫落、軸承、上下承板之損傷等,宜將上部結構頂升並用臨時支承支撐,以置換新的支承或損傷構件。若支承之主要部位損傷,但上部構造因故並無法進行頂升時,須考量整體結構配置,可於他處增設新的支承。頂升時,須考量整體結構配置,可於他處增設新的支承。 (2) 對於螺栓、螺帽之鬆動脫落,錨定裝置之損傷等,可以不必將上部結構頂升而直接進行該構件之置換。 (3) 對於支承混凝土座之損傷,若上部結構之頂升可行,可在頂升上構並設置臨時支撐後,敲除損傷混凝土,再補強鋼筋、打設新的混凝土。若上部結構之頂升不易進行,而支承本體並未受到損傷時,可採支承擴座並導入預力之方式進行補修。 (4) 對於支承混凝土座和水泥砂漿墊輕微之破損,可以環氧樹脂填充,防止破損繼續擴大。若混凝土座破損之原因為其寬度不足,最好亦進行支承座之擴座。 4. 一般支承置換注意事項如下: (1) 若鋼製支承已有明顯之斷面損失與劣化、橡膠支承之彈性體已產生裂縫、盤式支承之密封環與橡膠墊已損傷等,均宜更換新支承。支承之滑動面若已產生坑洞以至於無法發揮其正常功能時亦須予以置換。新支承並不需要與原支承同型式,尤其很多老舊橋梁所採用之支承型式早已廢棄不用,根本不可能再採用相同型式之支承。新支承儘量符合以下四項要求: a. 支承功能符合要求。 b. 支承材料對於所屬環境適當。 c. 支承高度合宜。 d. 支承型式適合於既有下部結構。 (2) 更換支承時均先頂升上部結構,使來自上部結構之外力先行釋放,並架設其他臨時支撐。 (3) 在大部分情況下,若更換支承時有提供臨時支承則無須完全封閉車流。若在同一支承線上有多於一個以上之支承須更換,最好在同一時間僅更換一個支承。當進行頂升作業時,需考量交通狀況、施工條件及安全性,必要時將車流導引至其他區域,直至上部結構就定位且適當地支撐後,流導引至其他區域,直至上部結構就定位且適當地支撐後,才恢復正常行車。另外整個支承線。另外整個支承線要儘量同時頂升,以降低不均勻頂升產生之應力造成橋面板開裂。 C7.8 伸縮縫維修與置換 1. 伸縮縫雖為橋梁結構中之一小構件,但當其發生損傷時,對行車安全性及舒適性將產生極大的影響。例如當其產生裂縫而發生滲漏時,其下方之結構構件很容易發生劣化;當其無法依原設計進行伸縮時,橋梁構件很容易承受過大應力而破壞;伸縮縫若於橋面產生高低差時,亦容易影響行車安全,所以當發現伸縮縫損傷時,要適時進行適當之維修或置換。
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(6) 支承位置錯移或傾斜。
3. 支承部維護補修工法選擇可分為以下四種情況:
(1) 若為支承本體之損傷,如橡膠支承嚴重變形或老化,滾輪之移位脫落、
軸承、上下承板之損傷等,宜將上部結構頂升並用臨時支承支撐,以置換新的支承或損傷構件。若支承之主要部位損傷,但上部構造因故並無法進行頂升時,須考量整體結構配置,可於他處增設新的支承。
(2) 對於螺栓、螺帽之鬆動脫落,錨定裝置之損傷等,可以不必將上部結構頂升而直接進行該構件之置換。
(3) 對於支承混凝土座之損傷,若上部結構之頂升可行,可在頂升上構並設置臨時支撐後,敲除損傷混凝土,再補強鋼筋、打設新的混凝土。若上部結構之頂升不易進行,而支承本體並未受到損傷時,可採支承擴座並導入預力之方式進行補修。
(4) 對於支承混凝土座和水泥砂漿墊輕微之破損,可以環氧樹脂填充,防止破損繼續擴大。若混凝土座破損之原因為其寬度不足,最好亦進行支承座之擴座。
4. 一般支承置換注意事項如下:
(1) 若鋼製支承已有明顯之斷面損失與劣化、橡膠支承之彈性體已產生裂縫、
盤式支承之密封環與橡膠墊已損傷等,均宜更換新支承。支承之滑動面若已產生坑洞以至於無法發揮其正常功能時亦須予以置換。新支承並不需要與原支承同型式,尤其很多老舊橋梁所採用之支承型式早已廢棄不用,根本不可能再採用相同型式之支承。新支承儘量符合以下四項要求:
a. 支承功能符合要求。
b. 支承材料對於所屬環境適當。
c. 支承高度合宜。
d. 支承型式適合於既有下部結構。
(2) 更換支承時均先頂升上部結構,使來自上部結構之外力先行釋放,並架設其他臨時支撐。
(3) 在大部分情況下,若更換支承時有提供臨時支承則無須完全封閉車流。
若在同一支承線上有多於一個以上之支承須更換,最好在同一時間僅更換一個支承。當進行頂升作業時,需考量交通狀況、施工條件及安全性,必要時將車流導引至其他區域,直至上部結構就定位且適當地支撐後,才恢復正常行車。另外整個支承線要儘量同時頂升,以降低不均勻頂升產生之應力造成橋面板開裂。
C7.8 伸縮縫維修與置換
1. 伸縮縫雖為橋梁結構中之一小構件,但當其發生損傷時,對行車安全性及舒適性將產生極大的影響。例如當其產生裂縫而發生滲漏時,其下方之結構構件很容易發生劣化;當其無法依原設計進行伸縮時,橋梁構件很容易承受過大應力而破壞;伸縮縫若於橋面產生高低差時,亦容易影響行車安全,所以當發現伸縮縫損傷時,要適時進行適當之維修或置換。
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C-34 2. 伸縮縫進行維修或置換視其損傷程度與經濟性而定。一般先清理伸縮縫開口部位之淤積,以恢復其伸縮量;如伸縮縫已嚴重損害而功能完全喪失時,則置換新的伸縮縫。若伸縮縫之損傷未達需置換之程度,但考量新的伸縮縫壽命比維修後之伸縮縫長,在仔細評估維修與置換伸縮縫個別之生命成本,並配合考量橋面板剩餘年限後,再選擇進行維修或直接置換伸縮縫。 3. 依據伸縮縫劣化的程度,有下列修復層級: (1) 局部修補:當伸縮縫於檢測後經研判暫時無需更換伸縮縫,或必須更換伸縮縫而短期無法更換,仍可視需要進行局部修補以阻止劣化繼續擴大。當混凝土基座之表面或基座與伸縮縫之本體間有凹陷、中空現象、表層泥漿散失、混凝土剝落、骨材外露、鋼筋外露或裂縫之現象發生時,可以適當強度之水泥砂漿或環氧樹脂砂漿補平、以環氧樹脂灌注、或以適當材料及工法修補之。 (2) 局部置換:當伸縮縫於檢測後經研判暫時無需對伸縮縫做整體更換,或必須整體更換而短期無法進行,可視需要進行局部置換以阻止損壞繼續擴大。 (3) 整體置換:當伸縮縫於檢測或局部修補、置換後經研判須對伸縮縫立即作整體更換時,進行整體置換的動作。 C7.9 結構補強 1. 補強主要為提升橋梁之承載能力與強度,以滿足使用功能。目前常用之補強工法並無統一的分類標準,參考國內外參考資料約可分類如圖C7.9.1所示。一般而言,根據檢測評估結果,視結構物損傷部位、程度及原因、結構型式、鄰近環境與交通量等條件,綜合考量以決定所採用之補強方式。 2. 橋梁結構補強對策可分類為構件補強與橋梁振動單元之結構系統補強兩大類。其中,橋梁構件補強可區分為上部結構補強及下部結構補強;結構系統補強係於耐震補強時,利用反力分散或隔減震支承補強等方法為主,用以降低或改變橋梁振動單元之受力行為: (1) 上部結構補強 上部結構補強之主要對策及工法分類,詳表C7.9.1 所示。 (2) 下部結構補強 下部結構補強之主要對策及工法分類,詳表C7.9.2 及表C7.9.3 所示。 (3) 橋梁振動單元之結構系統補強 結構系統補強係於耐震補強時,利用反力分散或隔減震支承補強等方法為主,用以降低或改變橋梁振動單元之受力行為。藉由變更結構系統方式以達到減少傳遞力量至承載能力不足之下部結構構件,並避免進行基礎補強,用以增加橋梁結構安全性;惟橋梁基本資料若不夠齊全,或竣工圖說不完整之狀況下,會增加結構系統補強之不確定性。對於常時承載能力不足的基礎構件,其補強工法則仍須參考前述下部結構基礎補強內容進行補強工作。目前結構系統補強主要觀念皆為更換功能性支承,減少水平力傳遞至
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2. 伸縮縫進行維修或置換視其損傷程度與經濟性而定。一般先清理伸縮縫開口部位之淤積,以恢復其伸縮量;如伸縮縫已嚴重損害而功能完全喪失時,則置換新的伸縮縫。若伸縮縫之損傷未達需置換之程度,但考量新的伸縮縫壽命比維修後之伸縮縫長,在仔細評估維修與置換伸縮縫個別之生命成本,並配合考量橋面板剩餘年限後,再選擇進行維修或直接置換伸縮縫。
3. 依據伸縮縫劣化的程度,有下列修復層級:
(1) 局部修補:當伸縮縫於檢測後經研判暫時無需更換伸縮縫,或必須更換伸縮縫而短期無法更換,仍可視需要進行局部修補以阻止劣化繼續擴大。
當混凝土基座之表面或基座與伸縮縫之本體間有凹陷、中空現象、表層泥漿散失、混凝土剝落、骨材外露、鋼筋外露或裂縫之現象發生時,可以適當強度之水泥砂漿或環氧樹脂砂漿補平、以環氧樹脂灌注、或以適當材料及工法修補之。
(2) 局部置換:當伸縮縫於檢測後經研判暫時無需對伸縮縫做整體更換,或必須整體更換而短期無法進行,可視需要進行局部置換以阻止損壞繼續擴大。
(3) 整體置換:當伸縮縫於檢測或局部修補、置換後經研判須對伸縮縫立即作整體更換時,進行整體置換的動作。
C7.9 結構補強
1. 補強主要為提升橋梁之承載能力與強度,以滿足使用功能。目前常用之補強工法並無統一的分類標準,參考國內外參考資料約可分類如圖C7.9.1所示。一般而言,根據檢測評估結果,視結構物損傷部位、程度及原因、
結構型式、鄰近環境與交通量等條件,綜合考量以決定所採用之補強方式。
2. 橋梁結構補強對策可分類為構件補強與橋梁振動單元之結構系統補強兩大類。其中,橋梁構件補強可區分為上部結構補強及下部結構補強;結構系統補強係於耐震補強時,利用反力分散或隔減震支承補強等方法為主,用以降低或改變橋梁振動單元之受力行為:
(1) 上部結構補強之主要對策及工法分類,詳表C7.9.1 所示。
(2) 下部結構補強之主要對策及工法分類,詳表C7.9.2 及表C7.9.3 所示。
(3) 橋梁振動單元之結構系統補強係於耐震補強時,利用反力分散或隔減震支承補強等方法為主,用以降低或改變橋梁振動單元之受力行為。藉由變更結構系統方式以達到減少傳遞力量至承載能力不足之下部結構構件,並避免進行基礎補強,用以增加橋梁結構安全性;惟橋梁基本資料若不夠齊全,或竣工圖說不完整之狀況下,會增加結構系統補強之不確定性。對於常時承載能力不足的基礎構件,其補強工法則仍須參考前述下部結構基礎補強內容進行補強工作。目前結構系統補強主要觀念皆為更換功能性支承,減少水平力傳遞至
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C-35 下部結構,常見之結構系統補強工法有地震力分散工法及隔減震補強工法,補強工法設計依橋梁耐震設計相關規範辦理。 3. 進行鋼結構補強前,須先對原有結構之使用材料及構造方式進行了解。鋼結構之結構構件或接頭部位因活載重反覆作用產生疲勞損傷時,要檢討其發生原因,評估損傷可能繼續發展之趨勢,並妥為處理。若經疲勞損傷評估後判斷有補強之必要時,要針對發生原因選擇合適之補強工法。鋼結構橋梁常見之補強工法可參考表C7.9.4。
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C-35下部結構,常見之結構系統補強工法有地震力分散工法及隔減震補強工法,補強工法設計依橋梁耐震設計相關規範辦理。
3. 進行鋼結構補強前,須先對原有結構之使用材料及構造方式進行了解。鋼結構之結構構件或接頭部位因活載重反覆作用產生疲勞損傷時,要檢討其發生原因,評估損傷可能繼續發展之趨勢,並妥為處理。若經疲勞損傷評估後判斷有補強之必要時,要針對發生原因選擇合適之補強工法。鋼結構橋梁常見之補強工法可參考表C7.9.4。