鋼結構現場施工實務彙整（鋼橋及鋼構件）

孫忠邦

2023/03/28閱讀時間約 8 分鐘

　　這篇文章彙整了我這幾年在現場學到的鋼結構知識，主要是鋼橋與鋼構件的施工細節，如果有做到鋼構的朋友必看！

　　這些細節是我自己遇到問題後，找資料及思考後得到的結論。

鋼結構現場施工實務彙整

鋼橋預拱概念：

　　用「簡支梁」為例，受到自重均佈力後，主梁會有一個向下的曲線變形，「預拱」則是將主梁變形反向製作，來讓鋼橋主梁放上去是平的（受自重後），且橋面板也一樣是平的。

鋼橋構件：

　　受拖板車長度限制（約8~10m），鋼橋需要分成好幾個構件，分次拖運到工地組裝。

　　因為鋼橋下面是懸空的，所以要設計「桁架」或是「上拱」來提供強度，因為我沒做過上拱橋，所以這邊針對「桁架橋」來說明：桁架橋構件有左、右兩支主梁、橋面板、立面斜撐、上主梁以及上斜撐。　　

鋼橋構件

　　主梁前後的下方會放置支承；橋面板則用來給車子行走。

假組立：

　　為了配合螺栓孔的精度，鋼橋精度也是「毫米」等級。如果沒有先「假組立」，可能造成現場組裝不起來，需要「停工」好一段時間來修改。

所以進工地前一定要在工廠先假組立，確定現場裝的起來。如果空間允許，最好是整座一起假組立。

　　因為鋼橋構件到現場是用暫撐座先撐著，而這時候是預拱的狀態。所以假組立時至少需要側倒安裝一次，會比較符合現場安裝的情形，且側倒時剛好可以量測預拱值。

　　另外連接板的穿孔率也要檢查，避免「塞孔」造成現場螺栓穿不進去。

鋼橋地組：

　　是指鋼橋在工地組裝，上面說過：「鋼橋需要分成好幾個構件，分次拖運到工地組裝」。

鋼橋暫撐座及應力轉換:

　　在地組時，重力全部都會吃在暫撐座上面。此時鋼橋仍然還是維持預拱狀態。實務上會拿型鋼來墊底，暫撐座高程不會剛好是預拱值。

　　等到從鋼橋自前、後頂起之後，力量會轉移到盤式支承上。應力轉換後鋼橋底部會變成懸空，而預拱會因自重「消失」，使鋼橋變成平面。

油壓千斤頂：

　　油壓千斤頂需要利用「匯流排」來確定能「同步頂升」，來避免鋼橋傾斜掉落。千斤頂所需總能量需要大於橋梁自重，橋梁自重簡單算一下應該就知道了。

盤式支承：

　　盤式支承為鋼梁兩側「盤子狀」的固定件，有分「固定式」、「單向活動」、「雙向活動」。　　

　　固定式為上、下兩個圓盤，上盤銲接在鋼樑上，下盤固定在帽梁或是橋台上。

　　因橋梁跨距長（尤其是鋼構），熱脹冷縮量大。所以一邊的支承要設計單向活動支承。垂直車行方向則因為要防止橋梁掉落不能活動，只有平行車行方向允許移動。

　　單向活動盤支是利用單向長槽來實現單向活動的功能。考慮熱脹冷縮，一開始滑槽要有「前置量」，也就是一開始不能裝到槽的「邊緣」。前置量用簡單的線性溫度膨脹公式來計算就好。

　　如果一座鋼橋「橫跨」好幾跨，因有多處盤支固定，落橋風險較低。如有需求鋼橋頭、尾可以設計雙向活動盤支來「分散地震力」。

　　雙向活動盤支上部為「大圓板」、下部為「小圓板」，因為地震力主要是橫向，而雙向活動盤無「平面束制」，所以雙向活動盤支下的墩柱「不吃地震力」。

加勁區：

　　因應力轉換後力量全部吃在盤式支承上，所以盤式支承上方主梁內部需要增設「加勁板」，來避免因應力集中使鋼樑破壞。如果應力轉換時有要將千斤頂放置在非設計加勁區，需要在工廠就將此區域增設加勁板，以免鋼橋頂升時損壞。

側推：

　　如果要將鋼橋側推，方法有好幾種，這邊講的是「千斤頂」側推。

　　在鋼橋前後底部設置滑軌後，在側面設置千斤頂側推，千斤頂後方需設置反力座提供反力。另外要注意不能讓鋼橋有機會一直往行進方向滑走，所以對向要設「反力座」避免鋼橋掉落，且滑軌沿行進方向要有坡度比較保險。

　　因為側推能量需求與滑軌「摩擦係數」與關係很大，所以滑軌材質要慎選，盡量挑摩擦力小的材質。

摩阻型螺栓:

　　螺栓有分「承壓型」及「摩阻型」，「承壓型」剪力只有吃在螺栓斷面，「摩阻型」剪力來源是鋼板間的摩擦力。

　　兩者的差別在於:摩組型螺栓需要將螺栓鎖固至預力達「0.7Tu」以上，才能始鋼板間產生摩擦力。

高拉力螺栓:

　　用來搭配摩組型螺栓，因螺栓為兩側對鎖，一邊會設置頸部，達足夠扭力時頸部即扭斷，也代表螺栓預力已達0.7Tu以上。鎖斷扭力需要看螺栓型錄，鎖斷後需要進行扭力扳手試驗。另外鎖斷後的螺栓外露面要補噴漆，不然會從鎖斷面開始鏽蝕進去。

人孔：

　　人孔位置要在連接板附近，人才能進去將螺栓對鎖。

噴砂：

　　將鋼構粗糙表面及碎屑去除，避免影響鍍鋅「附著度」。

剛接及鉸接設計：

　　梁柱接合處為「剛接」設計時，除了螺栓之外，梁柱接頭還要「銲接」，此時會預留10公分以上無塗裝部分，銲接完後再補漆。

　　「鉸接」設計只有螺栓接合而已，所以不會預留原鋼材表面。

　　通常在「大梁」會設置「剛接」，「小梁」會設計「鉸接」，「懸臂梁」則一定要設計「剛接」。

常見鍍鋅方法：

　　鍍鋅主要目的為「防蝕」，其次是「美觀」。

熱浸鍍鋅：

　　將鋼構件浸入鋅之高熱溶液內，冷卻後完成鍍鋅，因為需要溶液槽，所以量體不能過大。

鋅粉噴漆：

　　用噴漆方式上鋅粉，適用於大構件及補漆，一次噴太多會造成「垂流」導致表面不佳。

常見鍍鋅量確認方法：

鍍鋅試片:

　　在熱浸鍍鋅時會銲一塊小鋼片在構件上，與鋼構件一起鍍鋅，並在工地敲下來進行試驗，確保試片與鋼構件鍍鋅量相同。實驗室會將鋅粉刮除驗重量，除以鋼片面積，得到單位面積重量（單位為g/cm2）。

膜厚計：

　　對應噴漆方法，用一個手持式儀器，以探針測量鍍鋅厚度，因為鍍鋅尺度是「微米」等級，膜厚計使用前需用石板「校正」，否則誤差會太大。通常這個量測方法不會請實驗室來測，所以測量點數等需要符合規範要求。

多界面膜厚量測：

　　除了鋅粉外，防蝕塗裝可能還有「瀝青」等材料，因為膜厚劑是用探針原理測量，所以只能測總膜厚。

　　雖然規範不會限制膜厚上限，但是會影響到測量，因為膜厚抽樣會在交界面做。當底層噴的太厚，上層的膜厚可能會失準，所以當量測到膜厚過高的時候需要紀錄下來，用來確認上層膜厚是否足夠。

開槽：

　　在鋼板邊緣切斜角，銲渣才能溶進去銲接，斜角切到底為全滲透銲，沒切到底為部分滲透銲。全滲透銲時開槽角度不影響設計強度，所以開槽角度要看鋼構場怎麼設計會比較好銲接，角度太小銲渣會進不去，但要確認現場開槽角度與施工圖一致，角度可以借「銲道規」來量測。

　　部分滲透銲的開槽角度會影響計算強度，需與設計圖一致。

開孔：

　　梁柱接頭的腹板會讓翼板無法進行全周銲，需要開一個小洞來讓翼板進行全周銲。

背襯板：

　　當全滲透背面沒有密接時，銲渣會從背面流出，需要一個小鋼板來擋住。

銲接品質：

　　按照AWS D1.4的規範，要選用符合「母材強度」的「銲材」，銲材規格E80XX代表銲材的Fu是80ksi(5624kgf/cm2)、E70XX代表銲材的Fu是70ksi(4921kgf/cm2)。

這邊有一個容易搞錯的觀念，母材強度4200kgf/cm2是(fy=4200kgf/cm2，fu=5600kgf/cm2)要搭配銲材規格E80XX（fu=80ksi（5624kgf/cm2））才對，很容易用到E70XX(fu=70ksi(4921kgf/cm2))的銲材來對應。

　　常見非破壞檢測方式：全滲透銲採UT（超音波檢測）、填角銲採MT（磁粉檢測），UT是一個小方塊的儀器滑過銲接面，所以只能用在平面銲接的時候使用。MT是噴磁粉水所以各種情形都可以用，鋼筋銲接也要用MT（喇叭單雙斜型）。

另外有些單位規定要先進行100%VT（目視檢測）後才進行其他檢測，VT要出報告，不是亂看就可以了。

燈桿吊裝順序：

有用錨碇螺栓固定的鋼構件，安裝順序是基礎與錨碇螺栓一起澆置（預留錨碇螺栓），再來將鋼構套進螺栓，然後用螺帽轉緊固定，再來鋼構下方空隙用無收縮水泥砂漿填縫。

鋼構出工廠後要減少銲接，避免還要補漆，所以盡量在工廠裡就整座做好，不得已才在現場銲接。

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