70年前,世上第一座斜張橋──斯特倫松德大橋(Strömsund Bridge)在瑞典通車,當時的鋼纜設計十分簡單。而2026年通車的淡江大橋已可挑戰「不對稱的斜張鋼纜」支撐625公尺的主橋段,八里端到主橋塔450公尺的單一跨距,居世界之冠,顯示技術已有長足進步。
鋼纜系統由德國百年大廠Dywidag負責,該公司在台子公司「地為達」董事長周東陽表示,每座斜張橋的條件、索力都不同,會據此調整斜張鋼纜系統;更值得注意的是,斜張鋼纜的製造與設計正隨著時代不斷進步。
淡江大橋挑戰「不對稱的斜張鋼纜」支撐625公尺的主橋段,八里端到主橋塔450公尺的單一跨距,居世界之冠。交通部
鋼纜不再裸身,有套管了!
1956年,斯特倫松德橋使用當年最先進的鎖固型鋼纜(Locked Coil Strands),由Z字形鋼絲互相卡緊,以防雨水滲入,當年沒有酸雨,這樣的設計足以防蝕。
24年前完工的台北大直橋,鋼纜外側已有套管,內部並灌入水泥砂漿,防止雨水入侵與紫外線之害。鋼纜加上套管的做法,在斯特倫松德橋通車後的幾年內,因為化學材料的進步而問世。但當時為聚乙烯(PE)套管,大直橋已是高密度聚乙烯(HDPE),抗衝擊、耐候性更佳。高屏溪斜張橋興建時,將水泥砂漿換成防蝕油脂(微晶蠟),防蝕效果較佳。
「但這種做法也落伍了,因為不能更換鋼纜,現在講究鋼纜的生命週期。」亦即淡江大橋在通車65年後,維護管理單位不需動到橋身結構,就能抽換鋼纜。
而Dywidag的外套管有雙螺紋專利,可降低風阻係數,雨水可順著螺紋離開套管。淡江大橋對風阻係數的標準,為15級風(強颱)、風速每小時180公里,因此外套管還送往法國營建中心實驗室進行風阻試驗,並在丹麥實驗室進行風雨振動試驗。
周東陽透露,目前最新技術是將LED燈直接鑲在套管表面,直接控制鋼纜明暗,成為橋梁燈光計劃的一環。
不但套管革新,淡江大橋每根鋼索皆單獨設計阻尼器,在每15至20秒振動20次的頻率發生時,阻尼器會被啟動,使振幅降低一半。
鋼纜從大個兒變身小仔樣
鋼纜可說是斜張橋的生命,從最早的鎖固型鋼纜發展到高強度鋼絞線(Strands),克服了容易震動斷裂與生銹的問題,全球三大斜張鋼纜廠都與營造業相關,歷史悠久,承襲德、瑞嚴謹製程,因而受到信賴。
目前最新的鋼纜為「超高強度鋼絞線」(Ultra-High-Strength Strands),承受力量更大,適用於超大跨距運動場、機場、晶圓廠等。
周東陽表示,斜張橋往往受限於端錨尺寸,橋塔不能瘦身,未來若使用超高強度鋼絞線,也可能改變斜張鋼纜的設計,或可安裝監測系統。
淡江大橋共有94股鋼纜,最長為442公尺。圖為主橋塔在左右橋墩合併後,板模以自動爬模系統運送。交通部
為淡江大橋進行的全新測試
淡江大橋共有94股鋼纜,最長為442公尺,鋼絞線由七線圓切面的鍍鋅、冷軋、平滑鋼線組成,這些纏繞成束的鋼線低鬆弛性、無銲接,共有109、91、73、61、55束等五種不同股數的鋼索,配置則依據鋼纜長度、橋面角度、施工需求、完工載重等而有不同。
主橋塔施工至第30昇層左右,開始裝設鋼纜,但在一年半前,Dywidag已先行完成四次測試。
「水密性試驗是台灣首次要求進行。」周東陽解釋,一般測試多在200萬次往復載重的疲勞行為之後進行,例如測試鋼纜強度,以確保多年之後,鋼纜強度折減仍合乎規範;而「滲漏」試驗則是在疲勞行為後,將鋼纜端錨泡入3公尺高的紅墨水缸72小時,之後拆解端錨,內部必須無任何紅色痕跡,才能證明達到「水密」等級。
Dywidag為國際傳統預力鋼筋混凝土橋、斜張橋的龍頭,此次為淡江大橋進行四次全新、全尺寸試驗,主因其為世界級工程,即使美國後拉預力學會允許沿用先前測試結果,但為免業主擔心,因此決定執行全新試驗。周東陽表示,這就是德國企業精神,先把後果考慮在前端,「施工當然辛苦,但是我不緊張,也不害怕。」
周東陽調集擁有大型斜張橋經驗的工程師來到淡水,包括:菲律賓、柬埔寨、越南、台灣等國家,他不擔心施工現場,只要求人員必須晚上9點就回家休息,「按部就班,一定比趕工快。」或許只有一件事情讓他擔心——30人的施工團隊,只有5人敢站在高空平台上作業。
淡江大橋在5月順利通車,讓台灣再次受到全球矚目,周東陽也期望,該橋能成為橋梁工程的範本,讓台灣土木人繼續走上專業道路。
相關文章: