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規範解說 第四章橋梁結構(13/19);原PDF第259–268頁。
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鐵路橋梁設計規範 C4.6 鋼橋 C4.6.1 一般規定 A.材料 (1) 本規範適用於以下所列符合 ASTM 規格要求之材料: 結構鋼……………………………………………表 C4.6.1.1 ─ 須採用具衝擊韌性之材料,構材應滿足表 C4.6.1.2 之衝擊測試。 ─ 淨面鋼不得使用於橋梁結構。 鉚釘鋼…………………………………………… A502,1 級或 2 級 高強度螺栓……………………………………… A325 和 A490 碳合金鋼帽……………………………………… A563 墊圈,鋼,硬化鋼……………………………… F436 直接拉力指示器……………………………….…F959 機械螺栓………………………………………… A307 鑄鋼(支承用)………………………………… A27,65-35 級或 A148 大樞承及可搖動支承用之鍛造鋼……………… A668 耐候性結構鋼…………………………………… A588 或 A709,50W 級 支承或伸縮板用之青銅: 鑄板…………………………….…………………B 22 軋型板…………………………………………….B100 銲條………………………………………………詳見 AWS D1.5 表 C4.6.1.1 結構鋼 Fy Fu 厚度限制 ASTM 規格 標稱降伏應力 標稱極限強度 板和鋼棒,mm 型鋼 2 2 kgf/cm MPa kgf/cm MPa A36 2,520 248.2 4,060 400.0 ≦150mm 全部 A709,36 級 2,520 248.2 4,060 400.0 ≦100mm 全部 A588 (1) A709,50W 級 ≦100mm 全部 3,500 344.7 4,900 482.7 (1) A709,HPS 50W 級 (1) A588 3,220 317.2 4,690 462.0 100mm~125mm(含) 無 (1) A588 2,940 289.6 4,410 434.5 125mm~200mm(含) 無 A572,50 級 3,500 344.7 4,550 448.3 ≦100mm 全部 A709,50 級 C-192
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第四章 橋梁結構 Fy Fu 厚度限制 ASTM 規格 標稱降伏應力 標稱極限強度 板和鋼棒,mm 型鋼 2 2 kgf/cm MPa kgf/cm MPa 5,950 583.7 min (1) A709,HPS 70W 級 4,900 480.7 ≦100mm 無 7,700 755.4 max A572,42 級 2,940 289.6 4,200 413.8 ≦150mm 全部 註:(1) A588 或 A709,50W 級,HPS 50W 級,HPS 70W 級,在大部分之環 境下較其他碳鋼具有較佳之抗腐蝕性,所以在很多使用場合,這些耐候性 鋼材可以不必上漆。 表 C4.6.1.2 結構鋼之衝擊韌性需求 最小平均能量 (J) 最小測試 ASTM 規格 厚度 mm 和測試溫度 值能量(J) 第一區 第二區 第三區 o o o A36/A36M ≦100 27 34@21 C 34@4 C 34@-12 C A709/A709M,36F 級 (250F 級) o o o A572/A572M , 50 級 ≦50 27 34@21 C 34@4 C 34@-12 (1) (345 級) o o o A709/A709M , 50SF 50~100(含) 33 41@21 C 41@4 C 41@-12 (1) 級(345SF 級) A709/A709M,50F 級 (1) (345F 級) (1) A588/A588M A709/A709M, (1) 50WF 級(345WF 級) o o o A709/A709M,HPS ≦100 33 41@-21 C 41@-12 C 41@-12 (1)(3) 50WF 級(HPS345WF) o o o A709/A709M,HPS ≦100 38 48@-23 C 48@-23 C 48@-23 (1)(3) 70WF 級(HPS485WF) (2) o o o 最低使用溫度 -18 C -34 C -51 C (1) 若材料之降伏強度高於 450MPa,最小平均能量之測試溫度的要求應按降伏強 o 度每增加 70MPa 時降 8 C。 (2) 「最低使用溫度」係指結構使用時所暴露環境之最低溫度。第一區之最低使用 o o o 溫度為-18 C;第二區之最低使用溫度為-34 C;第三區為-51 C。 (3) 符號“F”表示 A709/A709M 需進行衝擊試驗之破壞控制材料(fracture critical material)。F 之後須附加數字 1,2,或 3 來表示適用之服務溫度區域。 (2) 可以表 C4.6.1.3 所列之同等級材料替換使用。超過 10cm 厚之 A36 和 A588 板與鋼條並無同等級之 A709 級。 C-193
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鐵路橋梁設計規範 (3) 厚度為 125mm~200mm 之 A588/A588M 材料可用於受壓或非耐衝擊性構 材。 (4) 厚度超過 100mm 之材料不得使用於破壞控制構件( fracture critical component)。 表 C4.6.1.3 同等級材料 可用厚度 同等級材料之 ASTM ASTM 規格 A709 板或鋼棒 型鋼 36 級 ≦100mm 全部 A36 50 級 A572 50 級 ≦100mm 全部 50W 級 ≦100mm 全部 A588 B.銲接 (1) 銲接之母材、銲接材料以及銲接之細部設計,均應符合 ANSI/ AASHTO/ AWS D1.5 銲接規範。 C.破壞控制構件(Fracture Critical Members) (1) 定義 - 破壞控制構件和構件元件(FCM’s)係指其破壞會導致整體橋梁破 壞或不穩定之拉力構件和構件受拉元件。 - 鋼橋之受拉元件包括拉力構件之所有部分以及撓曲構件之受拉部 分。任一附屬構件,若在沿拉應力方向有長度長於 10cm 之部分銲 接至破壞控制構件之受拉部位,則此附屬構件應被視為受拉元件之 一部份,因此也應被視為破壞控制構件。 (2) 除非經認可,翼板和腹板之對接、翼板和腹板間之銲接及箱型構件間之 銲接均需採用潛弧銲(SAW)。 C4.6.2 基本容許應力 橋梁各部分之基本容許應力規定如下,其中 Fy 表示材料依表 C4.6.1.1 所列之 標稱降伏強度。 C-194
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第四章 橋梁結構
A.結構鋼、鉚釘、螺栓及樞承
表C4.6.2.1 結構鋼、鉚釘、螺栓及樞承之基本容許應力(kgf/cm2 MPa)
容許應力
構件受力型式
kgf/cm2 MPa
受軸拉之結構鋼,總斷面積 0.55Fy 0.55Fy
受軸拉之結構鋼,淨斷面積 0.47Fu 0.47Fu
受軸拉之結構鋼,樞承連結構件之樞承孔,淨斷面積 0.45Fy 0.45Fy
橫梁吊桿之拉應力,包括彎矩作用,總斷面積
採用鉚釘、ASTM A307 螺栓或無預拉力高強度螺 0.40Fy 0.40Fy
栓連接
採用高強度螺栓連接 0.55Fy 0.55Fy
橫梁吊桿之拉應力,包括彎矩作用,樞承連結構件之 0.45Fy 0.45Fy
樞承孔,淨斷面積
橫梁吊桿之拉應力,包括彎矩作用,淨斷面積 0.55Fu 0.55Fu
軋型鋼、大梁及組合型鋼斷面受彎矩作用下之最大拉
0.55Fy 0.55Fy
應力,淨斷面積
聯結物之拉應力,包括翹拱作用:
A325 螺栓,總斷面積 3080 303.4
A490 螺栓,總斷面積 3780 372.4
軸向壓應力,總斷面積:
梁和大梁之加勁材 見C4.6.5.F (3)
連接板 0.55Fy 0.55Fy
中心承載之受壓構件
當 kl r 0.629 Fy / E 0.55Fy 0.55Fy
3
Fy 2 kl
當 0.629 Fy / E kl r 5.034 Fy / E 0.60Fy − 2983 E r
3
Fy 2 kl
0.60Fy − 634 E r
當 5.034 Fy / E ≦ kl r 0.514π 2 E 0.514π 2 E
(kl r )2 (kl r )2 其中:
kl 為壓力桿件之有效長度
k = 7/8 樞承連接之構件
k = 3/4 鉚釘、螺栓或銲接連接之構件
r 為壓力構件之迴轉半徑,cm m
I 型構件承受垂直於腹板載重時之最大壓應力 0.55Fy 0.55Fy
對稱於腹板面主軸之銲接組合梁或軋型梁撓曲構件
(不含箱型撓曲構件)之最大壓應力,取右邊公式之 0.55Fy2 1 2
0.55Fy − 較大值 6.3π 2 E ry
其中: 2 2 0.55Fy 1
l = 受壓翼板側向支撐間距,cm m 0.55Fy − 6.3π 2 E ry ry = 受壓翼板及受壓側腹板之最小迴轉半徑,
C-195¶ 鐵路橋梁設計規範|原檔第263頁
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鐵路橋梁設計規範
容許應力
構件受力型式
kgf/cm2 MPa
cm m 0.131E 0.131E 或
Af = 較小翼板面積(不含腹板任何部分),cm2 ld 1 + A f ld 1 + A f
m2 但不得大於0.55Fy 0.55Fy
d = 構材總深度,cm m
= 柏松比(Poisson's ratio)
標準熱軋槽型鋼之最大壓應力 0.131E 0.131E
ld 1 + A f ld 1 + A f
對稱於腹板面主軸之鉚釘接合或螺栓接合之撓曲組合 0.55Fy2 1 2
0.55Fy − 構件之最大壓應力(不含箱型撓曲構件) 6.3π 2 E ry
0.55Fy2 1 2
0.55Fy − 6.3π 2 E ry
符合C4.6.4.A 及C4.6.4.B 節規定且對稱於腹板面主軸 0.55Fy2 1 2
0.55Fy − 2 之銲接、鉚釘或螺栓接合之箱型撓曲構件之最大壓應 6.3π E r e
力。 0.55Fy2 1 2
0.55Fy − 其中 l( r) e 為箱型撓曲桿件之有效細長比,其值由以下 6.3π 2 E r e
公式決定:
.1 105lS x s/t
A I y /(1 + )
其中:
l = 受壓翼板側向支撐間距,cm m
Sx = 箱型構件對其主軸之斷面模數,cm3 m3
A = 箱型構件翼板和腹板中心線所圍之面積,cm2 m2
s/t = 翼板或腹板之寬厚比,忽略翼板超出箱型之部分
Iy = 箱型構件對其次主軸之慣性矩,cm4 m4
大梁和軋型梁腹板於最大剪力與彎矩同時發生斷面之 0.55Fy 0.55Fy
斜拉力
樞承之最大應力 0.83Fy 0.83Fy
軋型梁和板梁腹板之剪力,總斷面積 0.35Fy 0.35Fy
A325 螺栓之剪力(摩阻型接頭) 1190 117.2 (1)
A490 螺栓之剪力(摩阻型接頭) 1470 144.8 (1)
動力施打之A502 1 級鉚釘剪力 945 93.1
動力施打之A502 2 級鉚釘剪力 1400 137.9
手動施打之A502 1 級鉚釘剪力 770 75.8
樞承之剪力 0.42Fy 0.42Fy
動力施打之A502 1 級鉚釘承壓應力
在單剪面 1890 186.2
2520 248.2 在雙剪面
於降伏強度為Fy 之材料上且為動力施打之A502 2 級
鉚釘,鉚釘承壓應力
0.75Fy 0.75Fy 在單剪面
C-196¶ 鐵路橋梁設計規範|原檔第264頁
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第四章 橋梁結構
容許應力
構件受力型式
kgf/cm2 MPa
但不超過 2800 275.8
在雙剪面 Fy Fy
3500 344.8 但不超過
(由氣動或電動鐵鎚施打之鉚釘亦視為動力施打)
手動施打之A502 1 級鉚釘承壓應力 1400 137.9
樞承之承壓應力 0.75Fy
Fy = 樞承材料之降伏應力
A325 和A490 螺栓之承壓應力 LFu (2) 或 1.2Fu其中: 2d
L = 間距,cm m。沿力方向,從螺栓中心線至相 二者取小值
鄰螺栓最近邊緣或連接材邊緣之距離
d = 螺栓直徑,cm m
Fu = 連接處材料之最小拉力強度,kgf/cm2 MPa
磨平加勁材及其他鋼材接觸面之承壓應力 0.83Fy 0.83Fy
搖動支承(rocker)和搖動樞承(rocker pins)間之承壓應力 0.375 Fy 0.375Fy
Fy = 搖動支承和搖動樞承材料之降伏應力,二者
取小值
光面青銅合金板淨斷面積之承壓應力 140 13.8
受拉力和剪力聯合作用之螺栓 Fv Sa (1 − f t A b Tb )
其中:
Fv =因合應力作用而折減之容許剪應力,kgf/cm2
MPa
Sa =僅剪力作用時之容許剪應力,kgf/cm2 MPa
ft = 因直接荷載引致之平均拉應力,kgf/cm2 MPa
Ab =標稱螺栓面積,cm2 m2
Tb = 螺栓可承受之最小拉力,t kN(見表C4.6.3.2)
滾承和搖動支承之承壓應力,kgf/cm
直徑在64cm 以下者 Fy − 910
600d
20,000
Fy − 86.90
600d
20
直徑在64cm 至318cm 者 Fy − 910 4800 d
20,000
Fy − 86.9
480 d
20
其中:
d = 滾承或搖動支承之直徑,cm m
Fy =滾承或支承板之降伏應力(兩者取較小值),
kgf/cm2 MPa
C-197¶ 鐵路橋梁設計規範|原檔第265頁
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鐵路橋梁設計規範 表 C4.6.2.1 結構鋼、鉚釘、螺栓及樞承之基本容許應力(續) 構件受力型式 kgf/cm kN/m 註: (1) 適用於接合面應為無油脂、無塗裝、或無氧化且為標準孔之情形。 (2) 在作用線上只有單一螺栓或結合材上有長槽孔時,容許承壓應力為 1.0Fu。 當螺栓孔周邊之變形並非設計考量,且間距和邊距 L 符合 Lu/2d≦1.5Fu 之 規定時,容許承壓應力之極限值可提升為 1.5Fu。 表 C4.6.2.2 螺栓可承受之最小拉力,t 螺栓標稱尺寸 最小拉力,t kN mm A325 螺栓 A490 螺栓 12 5.5 53.9 6.8 66.7 16 8.6 84.3 10.9 106.9 19 12.7 124.5 15.9 156.0 22 17.8 125.5 22.3 218.7 25 23.2 227.2 29.1 285.4 29 25.5 250.1 36.3 356.1 32 32.2 315.8 46.4 455.1 35 38.7 379.6 55.0 539.5 38 46.8 459.1 67.3 660.2 B.銲材 應採用與母材相稱之銲材,見表 C4.6.2.3,在公式中 Fy 係指母材之標稱降伏 應力,如表 C4.6.1.1。 2 表 C4.6.2.3 銲接容許應力(kgf/cm MPa) 2 銲接型式和應力 kgf/cm MPa 開槽銲 拉應力或壓應力 0.55Fy 0.55Fy 剪應力 0.35Fy 0.35Fy 填角銲 剪應力 銲條之抗拉強度 2 (1) 4200 kgf/cm 413.8MPa 1155 113.8 2 (1) 4900 kgf/cm 482.7MPa 1330 131.0 2 (1) 5600 kgf/cm 551.7MPa 1540 151.7 (1):但母材之剪應力不得超過 0.35Fy 0.35Fy C-198
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第四章 橋梁結構 C.鑄鋼 鑄鋼壓應力和承壓應力之容許應力等同於相同降伏點或降伏強度結構鋼 之容許應力。其他容許應力則為相同降伏點或降伏強度結構鋼容許應力之 3/4。 D.圬工 見表 C4.6.2.4。 表 C4.6.2.4 容許承壓應力 2 承壓面 kgf/cm MPa 花崗岩 56 5.5 砂岩及石灰岩 28 2.8 混凝土-0.25 倍之設計極限壓應力強度。 E.疲勞 (1) 承受反復應力之構材及聯接物應符合本節疲勞應力和基本容許應力之需 求。 (2) 應力差值 SR 定義為最大和最小計算應力之算術差值,此計算應力係由靜 重、活載重、平均衝擊力和離心力之作用計算而得。 (3) 各種構造細節之型式和位置詳列於表 C4.6.2.5。 (4) 應力差值不得超過表 C4.6.2.6 之容許疲勞應力差值 SRfat。 (5) 對於跨徑大於 90 公尺之橋梁,須另作特殊分析以求得適切之反復應力次 數(詳 C4.6.15 節)。 E.1 受拉力疲勞應力之高強度螺栓 (1) 承受拉力疲勞載重之高強度螺栓,若外力與翹拱作用力聯合作用,可依 C4.6.2.A 之容許拉應力進行設計,但須符合下列條件: ─ 聯接物承受之直接拉力不超過 500,000 次,且翹拱作用力並未超出外 力之 10%。 ─ 聯接物承受之直接拉力超過 500,000 次,但翹拱作用力並未超出外力 之 5%。 (2) 若翹拱作用力超過 (1) 所述之限制,螺栓應採用單獨外力設計,並依據 下列規定折減容許應力。 C-199
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鐵路橋梁設計規範 ─ 若聯接物承受之直接拉力不超過 500,000 次,且翹拱作用力並未超出 外力之 20%,則 C4.6.2.A 所列之容許應力應折減為原來之 60%。 ─ 若聯接物承受之直接拉力超過 500,000 次,而翹拱作用力並未超出外 力之 15%,則 C4.6.2.A 所列之容許應力應折減為原來之 50%。 C-200
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第四章 橋梁結構 表 C4.6.2.5 構造細節 應力 應力界 最先可能 分類 常數 A 說明 限 S 產生裂縫 圖例 Rfat 2 3 (詳見表 ([kgf/cm ] ) 2 (kgf/cm ) 位置 C4.6.2.6) 類別 1:無銲接素材(plain material) 11 1.1 A 85,750x10 1,680 遠離銲接 滾軋面或表面潔淨之母 及接頭位 材,未塗裝之耐候鋼除 置 外,具有表面粗糙度 1000μ in 以下之焰切邊,但無切 角。 11 1.2 B 41,160x10 1,120 遠離銲接 滾壓面或表面潔淨之未塗 及接頭位 裝耐候鋼母材,具有表面 置 粗糙度 1000μ in 以下之焰 切邊,但無切角。 11 1.3 C 15,092x10 700 外側的邊 在幾何不連續面有具曲率 緣 半徑大於或等於 25mm 之 標準切角(銲接用開孔除外) 11 1.4 C 15,092x10 700 銲接用開 滾軋斷面之銲接用開孔, 孔邊緣之 最小半徑 25mm 之切角 母材 11 1.5 D 7,546x10 490 開孔之淨 桿件聯結用開孔 斷面處 類別 2:機械式聯結接頭處之聯結桿件 11 2.1 B 41,160x10 1,120 靠近開孔 摩阻型高強度螺栓接頭總 之總斷面 斷面處之母材,例如:栓 處 接之翼板、腹板、續接 板,栓接之加勁材,栓接 之水平斜撐和水平接續板 C-201
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來源:交通部《鐵路橋梁設計規範》,112年2月15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。