複合材料(CFRP)於補強橋梁工程之應用-

施作要領與步驟

碳纖維為強化材料，具有承受主要負載、限制微裂紋延伸、提高材料強度與剛性、改善材料抗疲勞、抗潛變性能及提高材料使用壽命之特性。在國內已有應用於橋梁腹板之案例，例如烏溪橋M38C標。CFRP補強工法，使用在結構斷面強度不足處，如彎矩或剪力，乃以韌性及剪力補強之原理，將碳纖維材料視為連續之橫向鋼筋，用以增加對混凝土的圍束應力，並改善極限強度與應變，由補強後之等效橫向鋼筋比，並考量耐久性來計算補強材料所需厚度。

本橋梁於箱室內頂板、箱室外包含懸臂板下緣、外腹板及底板以0.5公尺寬，間距1米之碳纖維貼覆6層補強(沿里程增加方向為四層FAW400，與垂直里程增加方向為二層FAW300交錯貼覆)。本工程所採用CFRP相關材料，如照片1。

茲將本標工程CFRP補強施工步驟說明如下：(相關施工示意如圖2、圖3)。

1.CFRP貼附施工前之混凝土表面應予以處理。

2.EPOXY塗佈至表面上。

3.CFRP黏貼，本工程搭接需續留200mm以上，及用力刮平以除去氣泡和貼平碳纖維。

4.CFRP相關試驗。(圖4)

5.表面防護層塗刷。

CFRP工法具有材料輕、柔性、搬運容易及施工迅速等優點，但非所有橋梁均適用該工法補強，應從經費及因地制宜審慎評估。

結語

本文提供結構補強應用之案例，係依照所處之環境條件、結構特性、施工性等評估，進行結構補強。然而，國內複合材料(CFRP)鮮少應用於橋梁腹版補強，其多為橋墩及建築補強之應用，目前國內複合材料(CFRP)應用橋梁腹板補強僅有烏溪橋之案例，故藉本工程案例說明及藉由累積之設計、施工經驗，倘日後成效良好，將能逐步為為國道高速公路耐震補強工程使用(如圖5所示)。

圖3 CFRP貼附補強說明

圖4 CFRP貼附相關試驗

圖5  本工程施工前後比較

承蒙高公局第二新工處暨四工所之指導及支持，謹致謝意。

參考文獻

1.   國道視窗8月刊，複合材料碳纖維CFRP包覆補強之應用-以國3里程96K+445雲南路跨越橋耐震補強為例，高公局拓建處八德所黃雅仲撰稿。

2.   朝陽學報第十五期，CFRP補強受損混凝土之耐久性能初步研究，李明君、李明茹、干裕成、梁暘鑫。

3.   國道1號漁港高架橋S14-S16結構受損緊急修復工程相關圖說。