¶ 高速公路橋梁維修補強工法案例集|2.3 高強度螺栓置換工法
發布機關:交通部高速公路局
版本/性質:113年12月初版;橋梁維修補強案例集
原始來源:官方出版頁 | 官方原始PDF
使用提醒:本件為113年12月出版的工程案例集,非通用施工規範;各案例材料數值、檢驗方式與工法,須連同原橋況、劣化原因、環境及施工限制閱讀,不能直接套用於其他工程。
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2.3 高強度螺栓置換工法 一、維修補強案例說明 案例編號 2.3 案例名稱 高強度螺栓置換工法 橋梁結構型式 鋼拱橋 劣化損傷狀況 案例橋梁螺栓銹蝕,故進行置換作業。 橋址環境狀況 跨河橋 橋梁竣工年月 民國 92 年 維修補強竣工年月 民國 111 年 1 月 資料提供單位 財團法人臺灣營建研究院彙整 二、維修補強施工圖說:本案例橋梁為主梁、橋拱、橫梁及斜撐四個 部份組成,因螺栓位置眾多,需以編碼確定螺栓位置,以利審核、 更換及查驗甚至後續保固都能確保一致。而編碼原則以由橋頭橋 尾西遞增。 (一)主梁:分左右兩側,每側以 14 處螺栓結合,因此編碼方式為 L(R)-Px-X。分為外側(O)、內側(I)、上側(U)、下側(B)例:L- P2-O 為左側 P1&P2 連接板之外側螺栓(如下圖 2.3-1)。 (二)橫梁:由橋頭向橋尾共有 43 支以 EG 為編號,編碼由橋頭至 橋尾依次為 R-EGx。例:R-EG2 為第 2 支橫梁右側與右側主 梁搭接位置(如下圖 2.3-2)。 (三)斜撐:每組斜撐由左、中、右 3 支組成以 O 為編號,每支與 2 支橫梁搭接分橋頭、橋尾兩側例:R-O3-W 表示第 3 號斜拌與 3 號橫梁搭接位置(如下圖 2.3-3 例紅字)。 (四)橋拱:分左拱及右拱,與梁一樣分上 U、下 B、內 I、外側 O 以每截搭接由橋頭至橋尾編號遞增,以 A 為代號編碼(如下 圖 2.3-4 例)。 2.3-1
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圖 2.3-1、主梁螺栓置換編碼圖 圖 2.3-2、橫梁螺栓置換編碼圖 圖 2.3-3、斜撐螺栓置換編碼圖 2.3-2
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圖 2.3-4、橋拱螺栓置換編碼圖 三、材料規定與施工檢驗重點 (一)材料規定:將原有之 M22 A325 TYPE I 鍍鋅螺栓更換為 M22 A325 TYPE III 鍍鋅高拉力無斷尾螺栓增加其結構強度,其螺 栓性能須符合表 2.3-1 之規定(依 ASTM F606/F606M-21 試驗)。 表 2.3-1、螺栓規格要求 試驗內容 性能 要求 降伏強度 ≧92000 psi 抗拉強度 ≧120000 psi 螺栓機械性質試驗 深長率 ≧14 % 斷面收縮率 ≧35 % 硬度值 24~35 HRC 螺帽硬度試驗 78 HRBW~29 HRC 墊片硬度試驗 26~45 HRC (二)施工檢驗重點 1.螺栓更換原則及檢驗方式:為以利工進,螺栓巡查工作與水刀 除銹處理同時進行,因此會造成螺栓查時現場會有兩種情況, 2.3-3
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即水刀未處理及已使用水刀除銹,螺栓巡查方式以下列兩種方 式處理: (1)現場還未以水刀清洗,漆銹尚未去除時,以設計圖說之規定, 判斷標準如表 2.3-2。 (2)現場已以水刀清洗,除去漆身表面者,無法以設計圖說之巡 查原則判斷,則設定螺栓頭尺寸小於原螺栓頭尺寸 12 %為標 準,符合此法之螺栓應優先更換,詳如表 2.3-3 所示。 (3)照片丈量方試說明:由於照相時無法將拍攝角度調整到完全 直角,因此照片難免扭曲,造成上大下小或上小下大的情況, 因此需於拍照時上下各放置一直尺,拍照後於電腦根據尺標 上下對齊拉出兩條間距為 32 mm 之輔助線條,螺栓於兩條線 中不足者即為 D 級螺栓。 表 2.3-2、螺栓更換判斷標準 銹蝕等級 銹蝕程度 照片 處理方式 鋼 材 表 面 完 全 為 氧 化 層 A 覆蓋,看不出有鐵銹或極 銹蝕程度較輕微, 少量情況。 對 螺 栓 斷 面 積 影 響較小,採除銹與 鋼材表面開始銹蝕,開始 重新上漆修復。 B 呈現鱗片形狀銹斑。 鋼材表面開始銹蝕,已完 C 全看不出氧化層,以肉眼 銹蝕程度較嚴重, 可以看出少量孔蝕。 經評估實際狀況, 應 進 一 步 進 行 螺 鋼材表面全面銹蝕,已肉 栓抽換。 D 眼可以看出大量孔蝕。 2.3-4
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圖 2.3-5、螺栓判斷等級照片 表 2.3-3、螺栓更換判斷標準(除去漆身表面) 級別 大於 32 mm,小於 大於 37 mm,小於 C - 36 mm 42 mm D 小於 32 mm 小於 37 mm 螺栓頭嚴重變形者 2.螺栓自主檢查方式:為驗證螺栓更換完成後之緊實度,後續於 更換過程中以每更換 30 顆時即辦理自主檢查,並將相關檢查 位置、扭力值、填具於扭力自主檢查表,以驗證相關螺栓更換 是否確實固鎖或因扭力試驗下有無異樣。 四、施工步驟 (一)螺栓更換順序原則:本案例橋梁螺栓更換方式採逐一更換進行, 意即依各構件所統計之需更換螺栓數量逐步辦理更換,換言之 2.3-5
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當一處連接板螺栓確認更換完成後,再行到下一處更換,且施 工過程中採「鎖完一顆再拆一顆」方式施作,嚴禁同時鬆脫多 顆螺栓一併更換,造成橋體承載力連帶影響,另螺栓更換順序 原則為由內而外、由中間至兩側依序更換(如圖 2.3-6 所示), 並於更換完成後填寫更換位置自主檢查表以利後續驗證。 圖 2.3-6、螺栓更換順序原則圖 (二)螺栓更換工序、人力配置與施工功率說明:本案例橋梁更換螺 栓以 3 至 4 組人力,每組以 3 人一組為編制,施工順序先以兩 側主梁之左右側先行施作、再更換橫梁上側之螺栓,待確認相 關位置完成更換後,再將編制人數分成兩組,同時辦理主梁上 下側、橫梁下側、斜撐、拱撐與橋拱螺栓更換,相關施工順序 詳如流程圖,惟螺栓過程中,採兩人於螺母側,一人於螺栓頭 側依前述更換原則辦理更換。施工功率方面,本案 D 級螺栓更 換數量依統計將更換 13,388 顆,螺栓數量約計 13,388 顆/更換 天數 90 天=平均一天 149 顆,平均一日更換顆數/派駐組數=平 均一組每日約更換 38~50 顆。 (三)螺栓更換器具使用說明:本案例橋梁螺栓更換器具,主要以電 動扳手、氣動扳手搭配發電機辦理拆卸作業;考量本案部分螺 栓因鏽蝕程度嚴重無法以電動(氣動)扳手辦理拆除,若遇此 情形者採以油壓扳手、油壓剪方式將帽頭剪除,再以手工具敲 打方式將螺柱拆除後予以更換,惟更換新螺栓時則以扭力扳手 2.3-6
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固鎖並驗證是否確實鎖住。 (四)螺栓置換步驟 1.確認須更換螺栓之位置。 2.使用抽風設備讓鋼梁內部空氣流通。 3.使用油壓(電動)鈑手先將螺栓旋鬆。 4.以氣動鈑手取出舊有螺栓。 5.以新螺栓替換,並以扭力鈑手旋緊並確認鬆緊度。 圖 2.3-7、高強度螺栓置換工法流程 主梁施工前 主梁施工後 橋拱施工前 橋拱施工後 2.3-7
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斜撐施工前 斜撐施工後 橫梁施工前 橫梁施工後 圖 2.3-8、高強度螺栓各構件置換前後照片 五、施工常見問題與因應對策 (一)於夜間施工時容易視線不佳,須設置照明設備。 (二)作業前及作業中作業人員應依規定隨時檢查鋼索、吊鏈、吊鉤、 纖維等用具是否有斷索、腐蝕、變形或扭結者換新。 (三)工作人員於高空作業時需佩帶安全帶,並時時提高警覺,注意 安全。 2.3-8
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