¶ 高速公路耐震補強工程具特殊性之補強案例資料｜12. 跨斷層補強考量（2／2）
發布機關：交通部高速公路局
版本／性質：111年7月；耐震補強工程案例
原始來源：官方出版頁 ｜ 官方原始PDF
使用提醒：本件為111年7月出版的耐震補強案例資料，非通用設計或施工規範；各專題的地震需求、地質條件、材料數值及施工限制須連同原工程背景閱讀。
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-以M41 標國4 豐原高架橋為例
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Footwall Hanging-wall Side View Sanyi Fault Ground Surface 50m 50m 100m 100m D D m m N.C. D / 2 D / 2 N.C. m m D : The Major of Surface Rupture Displacement for Tachia Fault m 註： 1. 位於三義斷層下盤側（西側）之橋址，距離 50 公尺內採用 Dm，50 至 100 公尺採用 Dm/2。 2. 位於三義斷層上盤側（東側）之橋址，距離 100 公尺內採用 Dm，100 至 200 公尺採用 Dm/2。 3. 以上之外範圍可不考慮錯動量。 圖 2 建議三義斷層之主斷層錯動量工程考量範圍示意圖 3.3 豐原高架橋跨越三義斷層防落長度補強設計 依據地調所公告之三義斷層活動斷層地質敏感區與豐原高架橋橋址套繪結果如圖 3 所示， 三義斷層帶大約座落於橋墩 P152 至 P160 之間。引用前節建議之錯動量考量範圍，三義斷層下 盤往西側影響約至橋墩 P150，上盤往東側影響約至橋墩 P165。 圖 3 地質敏感區三義斷層與豐原高架橋位置示意圖 防止落橋系統因為是防止支承失去機能時，也不致發生落橋事件之最後一道安全裝置，故 12-7
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其設計須以地震力作用下，也不超過其降伏強度。對既有橋梁防止落橋系統之設計，主要考量 應先具有足夠之梁端防落長度，再增設妥適之防止落橋裝置（止震塊或防震拉條等），若既有橋 梁已有某種強度之防止落橋裝置，原則上可不拆除，做為中小地震時保護伸縮縫之用。 因國道橋梁為重要之防災運輸生命線，故防落長度檢核以交通部頒「公路橋梁耐震設計規 範」規定之防落橋長度的 1.2 倍為需求（D），現況實際防落橋長度為容量（C），求得防落橋長 度之容量-需求比值（C/D 值）。其中，規範規定之防落橋長度（LN）係採用部頒規範計算。 2 L ≥ L 且 L ≥ u + u ，其中 L = (50 + 0.25L +1.0H ) 1+ S / 8000 N N min N R G Nmin ( ) 式中 LN：梁端防落長度 （cm） u ：最大考量地震作用下所引致梁端與橋墩頂部之相對變位 （cm） R u ：地震引致相鄰橋墩間表層地盤之水平相對變位 （cm） G L：跨徑 （m） H：基面起算下部結構之高度（m） 對橋台而言，採用鄰近橋墩之橋墩高度，但單跨橋時，H = 0； 對橋墩而言，採用該橋墩高；對懸臂式伸縮接頭而言，取接頭前後鄰近橋墩之平均 高度。 S：橋墩之斜角，為橋墩橫向支承的連線與垂直橋軸方向之夾角（度） 豐原高架橋最大考量地震作用下𝑢 約為 23cm（國道高速公路後續路段橋梁耐震補強工程 𝑅 （區段 1-2）橋梁耐震能力詳細分析評估報告書），實際防落長度與考量表 6 三義斷層水平向斷 層錯動量之計算結果彙整如表 7，其中 P154 及 P157 防落長度需求不足 13cm。為避免斷層錯動 造成落橋情形產生，且斷層帶範圍較廣及斷層錯動量評估係以平均值計算，不確定性較高，故 設計考量仍以保守為宜。因此於橋梁伸縮縫處（P151、P154、P157、P160、P163）增加混凝土 防落長度 80cm，補強後防落長度為 185cm，並增加抽換防震拉條等補強工項。 表 7 國道 4 號豐原高架橋防落長度計算彙整表 實際防落 1.2LN.min 1.2( u + u ) 補強前 補強後 R G 橋梁 橋墩 上下盤位置 長度(cm) (cm) (cm) C/D C/D P151 下盤(50~100 公尺) 105 91 74 1.15 2.03 豐 P154 下盤(0~50 公尺) 105 91 118 0.89 1.57 原 P157 上盤(0~100 公尺) 105 91 118 0.89 1.57 高 P160 上盤(100~200 公尺) 105 91 74 1.15 2.03 架 上盤(不考慮斷層錯動 橋 P163 105 91 50 1.15 2.03 量範圍) 12-8
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四、結論 依據經濟部 105 年 12 月 21 日經地字第 10504606400 號令公告之地活動斷層質敏感區資料 顯示，國道 4 號豐原高架橋跨越三義斷層。經國家地震研究中心以位移評估法評估三義斷層主 斷層錯動量，三義斷層平均錯動量約為 0.83 公尺，考量斷層在地表跡線位置仍存有不確定性， 建議斷層錯動量之應用範圍應往上盤側擴增 100 公尺、往下盤側擴增 50 公尺，而上盤側 100 公 尺~200 公尺及下盤側 50 公尺~100 公尺之範圍，則減半考量可能之地表錯動。為避免斷層錯動 造成落橋情形產生，故於橋梁伸縮縫處(P151、P154、P157、P160、P163)適當增長防落長度，並 抽換防震拉條等補強工項。 參考文獻 1. Wells, D. L., and Coppersmith, K. J. (1993). “Likelihood of Surface Rupture as a Function of Magnitude (abs.),” Seismol. Res. Lett., 64 (1), 54. 2. Wells, D. L. and Coppersmith, K. J. (1994). “New Empirical Relationships among Magnitude, Rupture Length, Rupture Width, Rupture Area, and Surface Displacement,” Bull. Seism. Soc. Am., 84, 974-1002. 3. 交通部，「公路橋梁耐震設計規範」，民國108年1月。 4. 交通部，「公路橋梁耐震評估與補強設計規範」，民國110年3月。 5. 國家地震工程研究中心，「公路橋梁耐震性能設計規範研究(第2 期)(上冊、下冊)」，民國101 年12月。 6. 中華民國結構工程學會，「公路橋梁耐震性能設計規範草案複審成果報告書」，民國102 年11 月。 7. 經濟部，活動斷層地質敏感區劃定計畫書(F0010三義斷層)，民國104年12月。 8. 財團法人國家實驗研究院國家地震工程研究中心，「國道高速公路後續路段橋梁耐震補強工 程(區段1-2)規劃設計及後續擴充(監造)」跨越第一類活動斷層橋梁之近斷層地震動及錯動量 評估成果報告書，民國106年11月。 9. 交通部臺灣區國道高速公路局，國道高速公路後續路段橋梁耐震補強工程(區段1-2)「橋梁耐 震能力詳細分析評估報告書-第二標」，民國106年3月。 12-9
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