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規範本文 第六至八章鋼橋柱、軌道變位與其他耐震規定;原PDF第56–65頁。
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¶ 鐵路橋梁耐震設計規範|原檔第56頁
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第六章 鋼橋柱構材之韌性設計 第六章 鋼橋柱構材之韌性設計 6.1 通則 鋼橋柱之設計,除須符合本規範之規定外,尚須依據部頒『鐵路橋梁設計規 範』之相關規定辦理。 6.2 耐震鋼材之材質要求 耐震設計中須發揮韌性之構材應採具有衝擊韌性容量及降伏比上限規定之鋼 材。 6.3 鋼橋柱細部設計要求 鋼橋柱之細部設計,應防止橋柱產生局部挫屈、銲道撕裂、剪力破壞或其他脆 性破壞,其方式可採: 1. 限制圓形鋼橋柱的徑厚比。 2. 角隅銲接採用開槽全滲透銲。 6.4 鋼橋柱接頭設計要求 鋼橋柱接頭部之設計內力,包括鋼橋柱與上部結構鋼帽梁間及鋼橋柱與錨定構 架間等之內力,應依橋柱塑鉸產生後接頭部之內力設計之,但其值不必超過地 震力為V 乘以1.2α F 時彈性分析所得者。 II y u,II 36
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第七章 軌道變位檢核 第七章 軌道變位檢核 7.1 通則 等級Ⅰ地震作用時所引致之鋼軌面變位,不得妨礙列車行車功能。 7.2 軌道變位檢核之考量 除橋址表層地盤基本振動週期T ≤ 0.2 秒,不須考慮地盤變位效應外,軌道變位 g 檢核須同時考慮上部結構慣性力效應(RI)及地盤變位效應(DE),並應至少檢核以 下二種組合情況: 1. 以上部結構慣性力效應為主,地盤變位效應為輔。 2. 以地盤變位效應為主,上部結構慣性力效應為輔。 其中,T :表層地盤基本振動週期,計算方式詳 C7.3 節。 g 7.3 表層地盤變位之計算 地震作用下表層地盤變位之計算,應採用可信之方法計算之。 7.4 地震時引致軌道橫向不連續水平變位之計算 地震時引致軌道橫向不連續水平變位(包含軌道折角與軌道錯位)之計算,須考 慮相鄰橋墩振動相位差之影響及地震波長所造成之地盤變位效應。 7.5 軌道面不連續變位之限制 等級Ⅰ地震作用下包括軌道錯位、折角等不連續變位,須符合表 7-1 容許值之 規定。 37
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第八章 有關耐震其他規定 第八章 有關耐震其他規定 8.1 橋梁位於極軟弱土層或液化砂土層之耐震設計考量 橋梁工址位於下列二種土層時,應進行穩定性評估,並據以折減其耐震設計用土 壤參數值: 1. 依第 8.1.1 節所定義之極軟弱土層。 2. 依第 8.1.2 節所定義可能產生土壤液化之飽和砂土層。 8.1.1 極軟弱土層之判定 2 單軸壓縮強度在 0.2kgf/cm 20kPa 以下之黏土層或粉土層,即視為耐震設計上之 極軟弱土層,或經以 SPT-N 值推估為極軟弱土層。 8.1.2 砂土層之液化潛能判定 在地震時可能產生液化現象之沖積飽和砂土層,其 FL值小於 1.0 時,即判定該土 層可能液化。 其中 R S F = (8-1) L L S R = 等級Ⅱ地震時工址土壤抵抗液化強度與有效覆土壓力之比值。 S L = 等級Ⅱ地震引致之土壤剪應力與有效覆土壓力之比值。 S 8.1.3 土壤參數折減 1. 依第 8.1.1 節判定為極軟弱土層者,其耐震設計用土壤參數須設定為零。 2. 依第 8.1.2 節判定可能液化之砂土層,其耐震設計用土壤參數應依表 8-1 折減 38
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第八章 有關耐震其他規定
之。
8.1.4 基礎耐震設計
1. 在地震地表水平加速度 A = (0.4 S II , S ) g 下,工址土壤可能產生液化時,橋梁應
採用適當之基礎型式,並應以降低後之基面及折減後之土壤參數檢核橋梁結
構之安全性。
2. 極軟弱土層或液化之土層之重量仍應視為其下方土層之載重。
3. 耐震設計中如有土壤參數為零之土層存在時,應將基面設定於該土層下緣。
4. 耐震設計時應分別考慮土壤未液化、土壤液化及土壤液化可能引致流動化等
之影響。
5. 計算梁端防落長度及梁端間隙時,應將土壤液化後產生流動化之影響計及在
內。
8.2 地震土壓力
地震土壓力之分布應依照下列公式計算:
地震主動土壓力:
p Ea = γ⋅⋅x K EA − 2c K EA + q ′ ⋅ K EA (8-2)
cos 2 (φ− θ0 − θ) K EA = 2 (8-3)
2 sin(φ+ δ)sin(φ− α− θ0 ) cosθ0 ⋅ cos θ⋅ cos(θ+ θ0 + δ) 1 +
cos(θ+ θ0 + δ)cos(θ− α)
地震被動土壓力:
p Ep = γ⋅⋅x K EP + 2c K EP + q ′ ⋅ K EP (8-4)
cos 2 (φ− θ0 + θ) K EP = 2 (8-5)
2 sin(φ+ δ)sin(φ+ α− θ0 ) cosθ0 ⋅ cos θ⋅ cos(θ0 − θ+ δ) 1 −
cos(θ0 − θ+ δ)cos(θ− α)
上列各式中
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第八章 有關耐震其他規定 2 p x = 深度 處之地震時主動土壓力;tf/m kPa Ea 2 p x = 深度 處之地震時被動土壓力;tf/m kPa Ep K = 主動土壓力係數 EA K = 被動土壓力係數 EP 3 3 γ = 土壤單位重;tf/m kN / m 2 c = 土壤凝聚力;tf/m kPa 2 q′ = 地震時地表之加載;tf/m kPa φ = 土壤摩擦角;deg α = 地表面與水平面之夾角;deg θ = 擋土牆背面與垂直面之夾角;deg δ = 擋土牆背面與填土間之摩擦角;deg = 土壓力 p , p 作用於牆面之深度;m x Ea Ep −1 θ = tan k ;deg 0 h k = 水平加速度係數 h 若φ±α−θ < 0 時, sin(φ±α−θ ) = 0 ;等級Ⅰ地震下 k 可取 0.2S 。如圖 8-1 所 0 0 h Ⅰ,S 示, p 與 p 作用力方向與水平間之夾角為θ+δ,其中各夾角以逆時針方向為 Ea Ep 正值;N-N 面為與牆背面垂直之面。 8.3 地震動水壓 與水接觸之下部結構,應考慮地震時之動水壓。 40
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第八章 有關耐震其他規定
1. 單側臨水下部結構之動水壓
單側臨水下部結構之動水壓,如圖8-2 所示,依下式計算:
7 2 P = k hγw bh
12 (8-6)
式中
P = 作用於結構物之全部動水壓;tf kN
hk = 水平加速度係數,取為 0.4 S II , S 。
3γ w = 水之單位重;tf/m3 kN / m
h = 水深;m
b = 與動水壓作用方向垂直之結構物寬度;m
全部動水壓合力作用點至地表面之距離 gh (m)為:
2
hg = h (8-7) 5
2. 四周環水下部結構之動水壓
四周環水下部結構如圖8-3 所示,其動水壓以下列各式計算:
b (1) ≤2 時
h
3 b b
P = k hγw A0 h 1 − (8-8a) 4 t 4 h
b (2) 2< ≤4 時
h
3 b b
P = k hγw A0 h 0 .7 − (8-8b) 4 t 10 h
b (3) >4 時
h
9 b
P = k hγw A0 h (8-8c) 40 t
t 與 A0 之定義如下:
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第八章 有關耐震其他規定 t = 動水壓作用方向結構物之厚度;m。 2 A = 下部結構之斷面積;m 。 0 全部動水壓合力作用點至地表面之距離 h (m)為: g 3 h = h (8-9) g 7 8.4 施工期間地震之考慮 橋梁設計應考慮施工中之耐震性能,必要時應設置適當之防護措施。 8.5 梁端防落長度與防落設施 為防止地震時產生落橋,梁端防落長度 LN,如圖 8-4 所示,應依本節之規定辦 理。重要橋梁或大坡度橋梁,另應依以下之規定設置防止落橋措施: 1. 防止落橋裝置之降伏力須大於支承靜載重反力 R 之 1.5 倍。 d 2. 防止落橋裝置不得影響在常態載重下之溫度變化、乾縮、潛變及載重引致之 支承移動或旋轉功能,亦不可妨礙支承維護管理或其它裝置之功能。 3. 防止落橋裝置應留設可動距離並設置緩衝材以吸收衝擊力。 4. 相鄰主梁支承靜載反力 R 之比值達 2.0 倍以上或相鄰主梁振動單元基本振 d 動週期之比值達 1.5 倍以上時,應避免採用相鄰主梁互相連接型式之防止落 橋裝置。 如無法設置符合規定之防落橋裝置時,梁端防落長度應增加至 1.2 倍以上,但不 需超過 1.5 倍。 8.5.1 活動支承 梁端置於活動支承者,其防落長度 LN須符合下式之規定: 42
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第八章 有關耐震其他規定 L ≥ L 且 L ≥ u + u (8-10) N N min N R G 其中 2 L = (50 + 0.25L +1.0H ) 1+ S / 8000 N min ( ) 2 2 u = u + u (8-11) R R1 R2 u = ε × L × S / S G G e III ,S II ,S 式中 LN = 梁端防落長度;cm。 u = 等級Ⅲ地震作用下所引致梁端與橋墩頂部之相對位移;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 LNmin = 最小梁端防落長度;cm。 L = 跨徑;m。 H = 基面起算下部結構之高度;m。 橋台,採用鄰近橋墩之橋墩高度; H = 0 單跨橋, ; 橋墩,採用該橋墩高; 懸臂式伸縮接頭之橋梁,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。 u = 等級Ⅲ地震作用所引致振動單元 i 梁端與橋墩頂部之最大相對位移,(cm)。 Ri 若地盤在地震時有可能產生大變位之虞時,其值應計及表層地盤與橋梁 結構間之變位互制效應。i=1,2,(cm)。 ε = 地盤變位係數,其值隨地盤種類而異。第一類地盤時ε = 0.0025;第二類 G G 地盤時ε = 0.00375;第三類地盤時ε = 0.005;台北盆地時ε = 0.00625。 G G G Le = 影響梁端防落長度之下部結構間距,如圖 8-5 所示;cm。 43
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第八章 有關耐震其他規定 8.5.2 固定支承 對梁端置於固定支承者,梁端防落長度 LN不得小於最小梁端防落長度 LNmin。 8.6 梁端間隙 主梁與橋台間之梁端間隙 S ,如圖 8-6(a)所示,須符合: B S ≥ u + L B S A (8-12) 同一橋墩上之相鄰兩主梁間之梁端間隙 S ,如圖 8-6(b)所示,須符合: B S ≥ c u + L (8-13) B φ S A 其中: S = 所需梁端間隙;cm。 B u = 等級Ⅱ地震引致之主梁與橋台間或同一橋墩上之相鄰兩主梁間之最大相對 S 變位;cm。 c = 與相鄰兩振動單元的基本振動週期有關之調整係數,依表 8-2 中所示決定。 φ L = 上部結構施工誤差所需之梁端間距餘裕量,其值可取 1.5;cm。 A 8.7 伸縮裝置之設計伸縮量 伸縮裝置之設計伸縮量 L ,除須符合部頒「鐵路橋梁設計規範」5.12 節之規定 E 外,尚須符合下述規定: 主梁與橋台間: L ≥ u + L (8-14) E J A 同一橋墩上之相鄰兩主梁間: 44
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第八章 有關耐震其他規定 L ≥ c u + L (8-15) E φ J A 其中 L = 主梁與橋台間、同一橋墩上之相鄰兩主梁間之伸縮裝置設計伸縮量;cm。 E u = 等級Ⅰ地震引致之主梁與橋台間或同一橋墩上之相鄰兩主梁間之最大相對 J 變位;cm。 L 、 c =同 8.6 節。 A φ 8.8 橋梁與車站共構之耐震設計 橋梁與車站應儘量避免共構,以避免產生互制作用。如採用共構設計且結構本體 為橋梁形式時,應依據本規範進行整體之動力分析與設計。軌道鋪設於建築物樓 板上之車站,應依車站之特性另行考量其耐震設計。 8.9 消能系統之設計 鐵路橋梁耐震設計採用消能系統時,須經可信之技術資枓充分印證其成效。但其 耐震分析與設計要考慮軌道、橋梁及消能系統間之互制作用,並應對防止落橋措 施作適當之考量。此外,並須確定列車起動、行車及剎車時不得影響行車之舒適 性與安全性。 45
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來源:交通部《鐵路橋梁耐震設計規範》,110年11月30日。依交通部政府網站資料開放宣告註明出處;本站分章與導覽整理不代表發布機關認可或背書。查核日期:2026年8月31日。