預力橋梁結構檢核與輕量化設計輔助介面開發

Development of Computer-aid Design System for Prestressed Concrete Bridges Considering Weight-minimum

陳冠淳(Guan-Chun Chen) ； 李柏辛(Po-Hsin Lee) ； 宋冠諭(Guan-yu Sung) ； 李家萱(Jia-Hsuan Li) ； 彭知行(Chih-Hsing Peng) ； 陳正鴻(Zheng-Hong Chen) ； 宋裕祺(Yu-Chi Sung)

《結構工程》 36卷3期 (2021/09) Pp. 50-70

https://doi.org/10.6849/SE.202109_36(3).0003

摘要

預力混凝土橋梁在施工期間與完工後，或因採用工法不同、或因混凝土潛變乾縮及預力鋼腱鬆弛等特性導致結構應力與撓度具備時變特性，結構設計時須能考量此些過程，確認造成構件可能發生最大應力究係發生於各施工階段或完工使用階段，乃至於是受何種因素影響所及，方能獲得合理的設計成果。為能執行此一設計程序，大量的分析工作實不可避免，設計輔助介面開發亦屬需要。本研究係依據鐵路橋梁設計規範、鐵路橋梁耐震設計規範、公路橋梁設計規範與公路橋梁耐震設計規範，建立預力混凝土橋梁之檢核與輕量化輔助設計介面，並說明此介面計算原理與流程。為有效降低輕軌捷運橋梁斷面尺寸，本研究依逃生走道需求及橋梁電力設施、隔音牆配置等，提出中路式箱型梁斷面，作為輕量化方案進行有限元素模型分析與設計，並與實際案例進行比較。透過本檢核與輕量化輔助設計介面可以大量執行繁複的分析工作，可以減少人為錯誤與檢核時間、提高設計效率、供使用者快速得到設計檢核結果、提升操作便利性。分析結果顯示，中路式箱型梁斷面在該案例中，上部結構斷面積減少約20%，橋柱斷面積則減少約2.5%。

關鍵字

預力混凝土橋梁 ； 輕量化設計 ； 程式開發

並列摘要

Based on the specifications of railway bridges and highway bridges, this study developed the computer-aid design system for weight-minimum of prestressed concrete railway bridges. Creep, shrinkage, and relaxation would cause variation of the prestress tendons and deflection of the structure, leading to a lot of analyses in design. Through the computer-aid design system, complicated analysis can be performed quickly to obtain results, reduce human errors, and improve design efficiency. The results show that the optimized section is valid for reducing the superstructure section area by around 20 % and reducing the area of the pier section by around 2.5%.

並列關鍵字

Prestressed concrete bridges ； Weight-minimum design ； Program development