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規範解說 第六章橋梁結構安全評估；原PDF第72–81頁。
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¶ 鐵路橋梁檢測及補強規範｜原檔第72頁
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第六章 橋梁結構安全評估 C6.1 一般說明 1.橋梁檢測發現損傷劣化與瞭解原因後，視需要進一步評估劣化程度 對橋梁整體功能的影響，將橋梁材料特性的檢測結果配合現場檢測， 依相關規範規定，評估橋梁現況。 2.橋梁結構安全評估包含上部結構之承載力評估，以及下部結構耐震 能力與耐洪能力評估。鋼結構橋梁則要另外考慮與反覆載重相關疲 勞安全評估。 C6.2 橋梁承載力評估 1.影響橋梁承載力的因素很多，如橋梁設計活載重、施工方法、材料 性能與橋梁使用狀況等，其中橋梁原設計活載重與施工情形可查閱 相關設計及竣工資料，但材料老化程度和強度降低之判定則有賴於 正確的檢測結果。另外在進行承載力評估前，對於橋梁所在位置目 前之列車通行頻率、列車車種比例、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，亦可作為鐵路機構及鐵路養護單位是否進 行或解除限速、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，認為承載力有必要進行進一步詳細安全評 估時，可依據最新之橋梁檢測結果，採分析計算評估法進行橋梁承 載力評估，並作為計算結構斷面、材料強度及邊界條件之依據。因 此建議於檢測後，視需要進行承載力評估之檢討與更新，以瞭解橋 梁現有承載力、所受之實際外力及橋梁在外力作用下的行為。若分 析計算評估法尚不足以判定橋梁承載能力時，如一些老舊的橋梁， 其設計資料已不可考，以致於無法得知其材料性質時，可採用橋梁 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、 強度、變形、應力或動力特性等。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 C-39
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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評估。 3.現場載重試驗通常都具潛在風險，鐵路機構及鐵路養護單位及評估 人員要對可能之風險狀況有所認知，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。在以下幾 種情況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)鐵路機構及鐵路養護單位判定為不適合者。 C6.2.1 分析計算評估法 進行分析計算評估法時，係先計算各控制構件或可能控制構件之 構件承載力評估係數 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. 考量國內鐵路橋梁設計規範主要參考美國鐵路工程及維修協會 AREMA 訂定，且其承載能力分析評估方法與 AASHTO 手冊之橋 梁承載能力分析評估方法相似，因此，分析計算評估法建議可參考 AREMA 之鐵路工程手冊(Manual for Railway Engineering)，以服務 載重和容許應力之服務載重評估法(Service Load Rating)或以載重 係數和強度之載重係數法(Load Factor Rating)，再根據交通部鐵路 橋梁設計規範相關載重計算規定計算之。每一座橋梁必須進行一 般及最大兩種評估，一般評估(Normal Rating)採用規範規定之活載 重，評估橋梁在頻繁使用狀況下之載重水準，適用於一般時段列車 行駛之承載能力評估，最大評估(Maximum Rating)則採用規範規定 之活載重，評估橋梁在較少使用的狀況下，最大允許載重水準，適 用於特殊狀況下，列車行駛之承載能力評估。 C-40
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2. 參考美國 AREMA 鐵路工程手冊(2019)之鐵路混凝土結構橋梁承 載能力評估方法，採用服務載重評估法(Service Load Rating)進行 鐵路橋梁承載能力分析評估： (1) 一般評估 以式(C6.2.1a)及式(C6.2.1b)計算結果之最小值，作為服務載 重評估法之一般評估係數 SLN： ⌊𝑆 ⁄1.2⌋ − [𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹] 𝑓 𝑆𝐿𝑁 = (𝐶6.2.1𝑎) [𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹] 𝑆 − (𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹 + 0.5𝑊 + 𝑊𝐿 + 𝐹) 𝑓 𝑆𝐿𝑁 = (𝐶6.2.1𝑏) [𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹 + 𝐿𝐹] (2) 最大評估 以式(C6.2.1c)及式(C6.2.1d)計算結果之最小值，作為服務載 重評估法之最大評估係數 SLM： 𝑆 − [𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹] 𝑓 𝑆𝐿𝑀 = (𝐶6.2.1𝑐) [𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹] 1.2𝑆 − (𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹 + 0.5𝑊 + 𝑊𝐿 + 𝐹) 𝑓 𝑆𝐿𝑀 = (𝐶6.2.1𝑑) [𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹 + 𝐿𝐹] 其中 ø ：強度折減係數(參見 AREMA(2019)鐵路工程冊第八章 Part2 及 Part17) B ：浮力 D ：靜載重 W ：作用在結構上之風力 WL：作用在活載重上之風力 L ：活載重 LF ：活載重引起之縱向力 I ：衝擊力 C-41
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F ：活動支承之縱向摩擦力或剪力 CF：離心力 SF：水壓力 E ：土壓力 S ：容許應力 f S ：標稱強度 N 3. 另參考美國 AREMA 鐵路工程手冊(2019)之鐵路混凝土結構橋梁 承載能力評估方法，採用載重係數評估法(Load Factor Rating)之評 估係數計算模式，再根據交通部鐵路橋梁設計規範（2022）相關載 重計算規定，計算一般評估及最大評估之評估係數： (1) 一般評估 以式(C6.2.1e)及式(C6.2.1f)計算得到之最小值代表受評橋梁 之一般評估係數 RF ： N ∅𝑆 − 1.1(𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹) 𝑁 𝐿𝐹𝑁 = (𝐶6.2.1𝑒) 1 1.3[5⁄3 (𝐿 + 𝐼) + 𝐶𝐹] ∅𝑆 − 1.1(𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹 + 𝑊2 + 𝐹) 𝑁 𝐿𝐹𝑁 = (𝐶6.2.1𝑓) 2 1.3[𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹 + 𝐿𝐹] (2) 最大評估 以式(C6.2.1g)及式(C6.2.1h)計算得到之最小值代表受評橋 梁之最大評估係數 RF ： M ∅𝑆 − 1.1(𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹) 𝑁 𝐿𝐹𝑀 = (𝐶6.2.1𝑔) 1 1.3[𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹] ∅𝑆 − 1.1(𝐷 + 𝐸 + 𝐵 + 𝑆𝐹 + 𝑊2 + 𝐹) 𝑁 𝐿𝐹𝑀 = (𝐶6.2.1ℎ) 2 1.1[𝐿 + 𝐼 + 𝐶𝐹 + 𝐿𝐹] 其中 ø ：強度折減係數(0.90 for 彎矩；0.85 for 剪力) S ：斷面標稱強度 N C-42
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D ：靜載重 L ：活載重 I ：衝擊力 CF ：離心力 E ：土壓力 W2 ：有列車行駛之風力 LF ：煞車力及起動力 F ：活動支承之縱向摩擦力 SF ：水壓力 B ：浮力 4. 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(如美國 AASHTO 之橋梁評估手冊(The Manual for Bridges Evaluation，2021))，針對不同型式(如鋼結構橋梁、特 殊結構橋梁等)、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和重物直接加載 兩種形式，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、 必須管制交通，要盡可能降低交通衝擊。 (3)靜態載重試驗時無論採用何種方式，加載時之加載物都應顧及均 衡性。試驗過程中亦應蒐集各項紀錄，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。 C-43
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(4)經由靜態載重試驗，除可瞭解橋梁結構之受力行為，藉以判斷橋 梁現存承載力外，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。 (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應儘可能與結構設計計算 時的應力分布形式相同。 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. 加載設備應操作方便，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，若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和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，以便正確瞭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-44
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c. 在標準荷載作用時，必須有足夠長的滿載間歇置留時間。 d. 滿載時，自起始時間、適當間隔時間及最終時間，均須記錄其 垂直變位量。 (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 由靜態載重試驗測得的撓度值要考慮支座沈陷、結構自 重、預拱及荷載模擬等因素的影響，將實測值修正，才能得 到結構受載重後的真正撓度。 b. 測點應力的計算 各測點實際應力可由實測應變值及其與應力之關係計算 得知。 c. 斷面應力的計算 結構桿件斷面應力的計算，可由軸向應力、撓曲應力及 扭轉應力組合而成，測定這些應力所須的測點數目和測點位 置，依桿件斷面形狀和試驗目的而定。 2.動態載重試驗： (1)動態反應試驗(Dynamic Response Test)係利用測試車求取承載力 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軌道時，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， 須儘量採用不同型式車種、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。 (2)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， C-45
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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 單之振動試驗瞭解橋梁結構系統之基本動力特性。振動試驗之振 源可採用以下方法產生，試驗時可根據橋梁類型和結構物勁度選 用適當之方法： a. 自然振動法 自 然 振 動 法 係 藉 由 使 橋 梁 產 生 有 阻 尼 之 自 由 振 動 (Damped free vibration)得到該橋之振動衰減曲線。一般可由突 然加載(即衝擊法)和突然卸載(即位移激振法)兩種方法使橋梁 產生自由振動。 b. 共振法 共振法又稱為強迫振動法，乃是利用特別的起振裝置，對 結構施加起振力強迫結構體產生振動。藉由調整起振力之頻率 使結構產生共振現象，進而確定結構的動力特性。 c. 脈動法 所謂脈動係指由結構物附近之車輛、機器等振動或附近地 殼的微小破裂傳來的脈波所引起之波動。對於大跨度之吊橋、 斜張橋、拱橋等，可利用脈動法來確定結構之動力特性。 (3)橋梁動態載重試驗的目的為： 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。 (4)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。 C-46
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C6.3 疲勞安全評估 鋼橋之使用狀況如列車通行頻率、車種比例、構造細節、劣化情 形因素及原設計構造細節條件等均對橋梁疲勞安全問題有所影響。所 謂疲勞係指桿件在反覆應力作用下其初始裂縫形成、發展至桿件發生 脆性破壞的現象。鋼結構之疲勞破壞為瞬間發生之脆性破壞，無法提 供足夠之預警，故應在其使用年限內儘量避免發生疲勞破壞。鋼橋之 疲勞安全評估即藉由計算鋼橋於使用年限內之有效應力差值，評估鋼 橋於使用年限內產生疲勞破壞之可能性，以作為橋梁管理機關是否執 行橋梁交通管制或維修補強之參考。 鐵路機構及鐵路養護單位進行檢測後，可視需要進行疲勞安全評 估。國內鐵路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 AREMA 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。 C6.3.1 適用範圍 本規範僅適用於承受主應力之未破壞鋼構件。對於已產生疲勞裂 縫之鋼構件，需藉由更複雜之破壞力學分析法才可評估其疲勞安全， 此並不在本規範評估範圍內。一般而言，對於已可藉由目視發現之鋼 構件疲勞裂縫，其疲勞強度可視為零，必須採取補強措施。 C6.3.2 評估方法 1.因國內相關研究較少，鐵路鋼結構橋梁之疲勞安全評估方法可參考 美國 AREMA（American Railway Engineering and Maintenance-of- Way Association）2016 年版「Manual of Railway Engineering-Volume 2」制訂之鋼橋疲勞評估法，該評估方法主要係依據鋼橋於預定使用 年限內，計算列車載重對於特定構件所產生之有效應力差值，並檢 核是否符合該構件容許疲勞應力差值之需求。 2.疲勞評估之首要步驟為求得有效應力差值，有效應力差值係依據過 去列車通行紀錄或資料及預定再使用年限，推估構件承受不同列車 C-47
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反覆載重之次數與所有列車總反覆載重次數之比例，及不同列車載 重所造成之應力差值，再以或然率及統計方法，考量不同列車通行 頻率比例、橋梁跨徑、構件類別、接合型式等因子求取。以 AREMA 之鋼橋疲勞評估法為例，其有效應力差值 S 之計算簡述如下： Re 3 1⁄3 𝑆 = 𝛼(∑ 𝛾 𝑆 ) 𝑅𝑒 i R i 其中， α：與橋梁跨徑及構件類別相關之參數 γ ：第 i 種列車載重之反覆載重次數與總反覆載重次數之比 i S ：第 i 種列車載重所造成之應力差值 Ri C6.4 耐震能力評估 鐵路機構及鐵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「鐵路橋梁耐震設計規範」或「公路橋梁耐震評估與 補強設計規範」等之詳細規定，進行耐震能力評估。 C6.5 耐洪能力評估 鐵路機構及鐵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。 C-48
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來源：交通部《鐵路橋梁檢測及補強規範》，114年9月24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。