道路桥钢筋混凝土桥墩之耐震性能与配筋构造.doc

表-2 各國之耐震設計基準規定之為使韌性行為確實之主要配筋細節各國之基準橫向圍束筋軸向鋼筋日本道路橋示方書V.耐震設計編1) 基本考量地震時受到正負交互反覆變形，以期待構材之塑性變形性能而做耐震設計之鋼筋混土橋墩為對象，為能充分發揮變形性能所必要之鋼筋之配筋有關之構想細節，以耐震設計之觀點予以規定2) 塑鉸區域l 塑鉸長之4倍（一般為2D，D：斷面高）3) 箍筋 箍筋之最小直徑，最小間隔l 箍筋使用直徑13mm以上之竹節鋼筋l 垂直向之間距為15cm以下，但當大於15cm時，間距須慢慢變化‚ 箍筋之錨碇l 將軸向鋼筋圍住，端部之彎鉤錨碇於橋墩內部之混凝土l 箍筋之接頭部須以錯開配置l 彎鉤之錨碇長須如下a) 半圓形彎鉤：箍筋直徑之8倍或12cm之大值b) 銳角彎鉤：箍筋直徑之10倍c) 直角彎鉤：箍筋直徑之12倍ƒ 箍筋之接頭l 在矩形斷面之隅角部以外續接箍筋時，以箍筋之直徑之40倍以上重疊箍筋，再設彎鉤4) 中間箍筋 矩形斷面與壁式（小判形）斷面箍筋須以圍住軸向鋼筋配筋外，橋墩斷面內部亦要配設中間箍筋中間箍筋之配設條件如下：l 與箍筋同材質與直徑之鋼筋l 長邊方向及短邊方向配設。

l 中間箍筋在斷面內之配設間距1m以內l 在配設箍筋之所有斷面配設l 配設於斷面周長方向之箍筋須加彎鉤，尚而軸向鋼筋為二層配筋時，配設於最外側之箍筋要加彎鉤l 圍住箍筋之中間箍筋之彎鉤，採用半圓形彎鉤或銳角彎鉤l 以一支連續鋼筋貫穿橋墩軀體，其兩端以彎鉤錨碇於箍筋為標準，但不得已要在橋墩軀體內部設置中間箍筋接頭時，須選定可確保相當於中間箍筋之接頭強度之適切接頭構造‚ 圓形斷面以圍束軸向鋼筋配設箍筋，並在橋墩斷面內部原則上亦配設中間箍筋接頭構造採搭接接頭時，以箍筋直徑之40倍以上予以重疊又箍筋及中間箍筋均要設彎鉤ƒ 中空斷面箍筋須以防止軸向鋼筋不致向斷面外側或中空部膨出配設，為提高箍筋之效果，配設於外側之箍筋與配設於內側之箍筋均可圍束以配設中間箍筋關於中間箍筋之構造細節，適用矩形斷面之規定1) 軸向鋼筋之接頭在塑鉸長之4倍之區段內之斷面區域，原則上不設軸向鋼筋之接頭2) 軸向鋼筋之段落為增加橋敦之韌性，意圖提高終局耐力，原則上，不設置軸向鋼筋之段落3) 設軸向鋼筋之段落時之構造細節 在塑鉸長4倍之區段內之斷面區域，不設軸向鋼筋之段落‚ 在一個段落位置之軸向鋼筋量之低減率原則上須為1/3以下。

ƒ 在段落位罝，在其上下各為橋墩斷面之短邊長或直徑之1.5倍相當之斷面區域內，箍筋間距須為15cm以下4) 最小軸向鋼筋量之規定日本土木學會混凝土標準示方書耐震設計編1) 基本考量 以預定構材之軸向鋼筋會承受達降伏程度之大反覆載重研擬構想細節‚ 橫向鋼筋，使用閉合箍筋，箍筋或螺旋鋼筋2) 塑鉸區域2D（D：橋墩斷面高）3) 橫向鋼筋之配置間距 軸向間距軸向鋼筋直徑之12倍以下，且構材斷面之最小尺寸之1/2以下，以圍束軸向鋼筋配設‚ 橫向間距（矩形斷面）須為箍筋直徑之48倍以下，超過時須配設中間箍筋4) 橫向鋼筋之接頭 以能傳達箍筋全強度之接頭接合接頭部在內部混凝中時箍筋之端部可為標準彎鉤之搭接接頭‚ 箍筋設置接頭時，須使接頭相互錯開5) 錨碇 使用箍筋時，端部使為銳角彎鉤，圍束軸向鋼筋，錨碇於內部混凝土‚ 使用螺旋鋼筋時，其端部重疊2環以上，且端部互以機械性接合，或使先端為銳角彎鉤而錨碇於內部混凝土ƒ 標準彎鉤及錨碇長l 半圓形彎鉤+4φ以上，且需60mm以上l 90度彎鉤+12φl 135度彎鉤+6φ，且需60mm以上1) 軸向鋼筋之錨碇拉力鋼筋須錨碇於不受拉應力之混凝土但以下之條件時，錨碇於受拉應力之混凝土亦可，錨碇長為自計算上不需要之斷面處起延伸Ld（基本錨碇長）+Ls（構材斷面之有效高）之長度。

 須為自鋼筋切斷處至計算上為不需要之斷面之區段，以可產生設計剪斷耐力之剪斷力之1.5倍以上‚ 在鋼筋切斷處，由於連續鋼筋之設計彎曲耐力為可在切斷面產生之彎曲力矩之2倍以上，且自切斷面至計算上為不需要之斷面處之區段，可產生設計剪斷耐力之剪斷力之3/4以上2) 軸向鋼筋之接頭 軸向鋼筋之接頭，須用在塑鉸區域承受反覆應力仍能有充分之接頭性能者‚ 搭接接頭在承受反覆應力之塑鉸區域不使用ƒ 在同一斷面設置接頭數須對2支鋼筋為1支以下，接頭不得在同一斷面，接頭位置相互錯開之距離為接頭之長度加鋼筋直徑之25倍或斷面之高度之大者予以相加之長度以上歐洲Eurocode 81) 基本考量 在塑鉸區域，確實之韌性行為（至終局變位至少在5次循環之載荷下可防止圍束鋼筋之斷裂及水平耐力不減低20%以上）‚ 在正規化軸力ηK（=NEd / Ac fck）>0.08之塑鉸區域，須使滿足最小橫向圍束鋼筋量ƒ 在箱形及工形斷面之橋墩，如可確保曲率韌性率達13以上（數值未確定）（最大壓縮應變0.35%），則不須要橫向圍束筋2) 橫向圍束筋 對於矩、圓形斷面最小橫向圍束鋼筋量之規定‚ 矩形斷面l 垂直向之間距：6φ以下（φ：軸向鋼筋直徑），1/5 bmin以下（bmin=斷面之最小尺寸）。

l 斷面內之間距=1/3 bmin以下，或350mm以下（但不必要使為200mm以下）ƒ 圓形斷面l 垂直向之間距6φ以下（φ：軸向鋼筋直徑），1/5 bmin以下（bmin：斷面之最小尺寸）3) 在配筋考慮之塑鉸區域之定義 ηK =NEd / Ac fck < 0.3時，塑鉸區域為以下任一之大者l 平行地震力作用方向之面之斷面寬l 自最大力矩之位置至力矩減低20%斷面之範圍‚ 0.6 >ηK >0 .3時，上記之增加50%4) 塑鉸區域與非塑鉸區域之配筋 對於塑鉸區域須配設必要之橫向圍束鋼筋量‚ 在塑鉸區域以外，至由另外之設計條件所必要之鋼筋量慢慢低減，但箍筋量不得為塑鉸區域之圍束筋之50%以下5) 軸向鋼筋之座屈防止 在塑鉸區域，為軸向鋼筋座屈之防止須配設橫向圍束筋，橫向圍束筋之間距最大為6φ（φ：軸向鋼筋直徑）‚ 在矩形斷面以不超過20cm之間距配設橫向圍束筋ƒ 橫向圍束筋最小鋼筋量之規定6) 橫向圍束筋之錨碇 橫向圍束筋附以135度之彎鉤圍住軸向鋼筋設置，在混凝土核心內以適切之錨碇長（最小10φ，φ：圍束筋直徑）錨碇‚ 在塑鉸區域，接續螺旋筋時，以上述‚同樣之錨碇或重疊螺旋筋以全強度銲接。

軸向鋼筋之接頭在塑鉸區域，不能設置軸向鋼筋之搭接接頭或銲接接頭美國ATC-321) 基本考量 橫向圍束筋為混凝土之圍束，軸向鋼筋之座屈防止，剪斷耐力之提升所必要者，對於設計地震，有必要考慮當大應變時，混凝土保護層之剝離‚ 橫向圍束筋為螺旋筋、環狀筋，或箍筋與中間箍筋之組合而構成ƒ 箍筋與中間箍筋僅使用於螺旋筋或環狀筋不適用時2) 螺旋筋及環狀筋 在塑鉸區域之螺旋及圓形環狀筋之最小鋼筋量之規定‚ 對於塑鉸區域外，螺旋筋及圓形環狀筋不得低於上述之50%ƒ 螺旋筋及環狀筋之接頭，須採用全強度確保可能之銲接接頭或機械式接頭3) 塑鉸區域之定義由力矩最大之斷面起長度Lo之範圍，Lo為以下之大者l 設定方向之斷面寬l 自力矩最大之斷面至力矩低減為80%之區段 惟當，軸力比為Pe / f’ceAg ≧0.3時，上記之值增加50%4) 橫向圍束筋（箍筋及中間箍筋） 將所有軸向鋼筋圍束配設‚ #10鋼筋或更細之軸向鋼筋時為#3以上、#11、#14、#18鋼筋時配設#4鋼筋以上之鋼筋ƒ 在矩形斷面之箍筋之合計面積之最小值之規定„ 垂直向之間距不超過斷面最小尺寸或12英寸… #10鋼筋或其以上之鋼筋2支以上束在一起時，間距為上記„之1/2。

† 橫向圍束筋由1段之閉合筋或重疊閉合箍筋或1段之閉合筋與中間箍筋之組合構成‡ 橫向圍束筋，將所有之隅角與軸向鋼筋圍住配設，中間之軸向鋼筋，須使不為6英寸以上之間距ˆ 閉合筋設135度彎鉤錨碇彎鉤之錨碇長為直徑之10倍或6英寸以上‰ 中間箍筋，橫斷斷面兩端予以彎鉤，彎鉤在軸向鋼筋之位置，掛於外側之繫筋彎鉤之詳細如下：l 一方為135度彎鉤，一方為90度彎鉤之連續繫筋，使彎鉤能交互狀而水平、垂直方向配設，但軸力比Pe / f’ceAg >0.3時，不用此細節l 搭接接頭之兩端設置135度彎鉤5) 塑鉸區域與非塑鉸區域之配筋塑鉸區域之橫向圍束筋之垂直向之間距須為1/5 bmin 以下（bmin：斷面之最小尺寸），6φ以下（φ：軸向鋼筋直徑），8英寸以下1) 軸向鋼筋之接頭 軸向鋼筋之接頭在塑鉸區域Lo+D（斷面寬）之範圍不使用‚ 在上述以外，可採用搭接接頭，銲接接頭，機械式接頭2) 最小軸向鋼筋量之規定美國AASHTO1) 基本考量 由Loma prieta地震之經驗之配筋細節‚ 確實誘導彎曲破壞，確保適切韌性2) 標準彎鉤及地震彎鉤 #15鋼筋：90度彎鉤+6φ之錨碇長‚ #20鋼筋：90度彎鉤+12φ之錨碇長。

ƒ #25鋼筋以上：135度彎鉤+6φ之錨碇長„ 塑鉸區域之橫向圍束筋：地震彎鉤：135度彎鉤+10φ或150mm以上3) 塑鉸區域塑鉸區域為自柱子上下端部至柱子之最大斷面，柱高之1/6，或450mm之中之最大值之範圍4) 塑鉸區域之橫向圍束筋 圓形斷面l 螺旋筋之最小體積比之規定l 塑鉸區域之接頭為全強度確保可能之搭接、銲接接頭或採用機械式接頭‚ 矩形斷面l 矩形之箍筋之最小斷面積之規定l 橫向圍束筋由1段之環狀筋或重疊筋構成l 中間箍筋端部掛於軸向鋼筋l 所有中間箍筋均附設地震彎鉤l 垂直向之間距不得超過100mml 中間箍筋之斷面內之最大間距不超過360mm5) 橫向圍束筋之最小配筋l 在柱子之上下端在垂直向配設斷面之最大寬或柱高之1/6，或45cm之最大長l 垂直向之配置間距不得超過最小之斷面寬之1/4，軸向鋼筋之6倍或150mm1) 軸向鋼筋之搭接接頭 僅於柱高之中間部使用可能‚ 搭接接頭長為400mm或60φ（φ：軸向鋼筋直徑）以上ƒ 搭接接頭之橫向圍束筋之間距為100mm或最小斷面寬之1/4以下2) 最小、最大軸向鋼筋量之規定紐西蘭Bridge ManualNZS31011) 基本考量韌性構造時，韌性率最小確保為6（至終局變位最小4循環之載荷下不減低20%以上之水平耐力），此時設計韌性率須為6以下。

2) 塑鉸區域之定義 N* < 0.25φf’ c’ Ag時之塑鉸區域為以下任一之大者l 在矩形斷面為大斷面寬，圓形斷面為直徑l 考慮動力增幅及強度超逾自最大力矩位置至力矩減低至20%之斷面之範圍‚ 0.25φf’ c’ Ag < N* < 0.5φf’ c’ Ag時之塑鉸區域為以下之任一之大者l 在矩形斷面為大斷面寬之2倍，在圓形斷面為直徑之2倍l 考慮動力增幅及強度超逾自最大力矩之位置至力矩減低30%斷面之範圍ƒ 0.5φf’ c’ Ag < N* < 0.7φf’ c’ Ag時在塑鉸區域，任一之大者l 在矩形斷面為大斷面寬之3倍，在圓形斷面為。