橋柱補強淺釋
前言
1999.9.21台灣中部發生了規模7.3的大地震，造成了兩千多人罹難，數十座重要橋梁損壞，倒塌的建築物與財產損失更是不計其數，在這些慘痛的經驗下，突顯耐震技術改善的重要性。由過去數十年來世界各地的地震中，發現橋梁倒塌與受損多半是以下之模式(1)支承座長過短，造成落橋；或土壤液化，位移過大，造成橋梁結構間之撞擊。(2)橋台陷落及旋轉。(3)橋柱撓曲強度及韌性不足之破壞；剪力破壞。(4)帽梁破壞及帽梁與柱之接頭破壞。(5)基礎破壞。而其主要原因為：(1)設計地震力過低，而導致撓曲強度不足。(2)不當之鋼筋續接，使撓曲強度無法發揮。(3)不恰當之撓曲鋼筋之中斷，造成橋柱中央之斷裂。(4)撓曲強度大於其剪力強度，導致脆性之剪力破壞等。
隨著耐震科技的進步，許多當初未作耐震設計考量之橋梁，在如今的耐震設計標準下，現有舊橋梁之耐震能力堪虞，因此針對舊有橋梁，進行補強是一件刻不容緩的工作。藉由補強使橋梁上部結構、下部結構及基礎構造整體結構系統耐震能力均衡提昇，增進橋梁之強度與韌性，使既有橋梁得以達到新的耐震標準。
RC橋柱之耐震補強策略
在不改變強度的原則下，提昇韌性率u，亦即增大橋墩吸收地震能量的能力。藉由RC、鋼鈑或FRP包覆（柱底部不錨錠）等所獲致之圍束效果，達到提昇韌性的目標。此法對橋柱之水平耐力Pa增加有限，致基礎負擔不致增加，為優先採用之耐震補強對策。
增大橋柱之水平耐力Pa，以強度（與變形能力）抵抗更大的地震力。以鋼鈑或RC包覆並錨錠於基礎版，以增加橋柱之耐力Pa。橋柱強度的增加，常須作基礎補強。若基礎補強無法施行或不經濟時，則可考慮變更結構系統，採用反力分散或隔減震裝置以減輕作用於橋柱之地震力。
基於經濟性及維護上的考量，補強工法基本上是以RC包覆工法為原則。若交通維持之空間受限及圍束鋼筋現場焊接之施工品管不易，則採用鋼鈑包覆工法。FRP工法雖具有材料輕、柔性、搬運容易及施工迅速等優點，惟其對ＲＣ橋柱之圍束效果、韌性改善的成效及本土化施工條件是否成熟，仍有待證實。日本阪神震災後橋梁耐震補強，FRP工法以使用在主筋截斷處之補強或剪力補強為原則。
Caltrans
Memo 20-4之規定（1996），FRP工法須滿足10點條件，方可採用成為與鋼鈑包覆工法並列之替選工法。日本與美國加州之橋梁主管機關對FRP工法仍持較保守的做法。FRP補強工法在勞工、交通維持成本日益高漲的台灣，應仍有其競爭力。
橋梁耐震評估與補強
橋梁耐震能力可由初步評估與詳細評估等兩種計算方式求得，建議之細部評估方法則有三種：(1)國內橋梁耐震能力評估準則、(2)美國FHWA橋柱耐震能力評估方法、(3)側向強度評估方法。
「國內橋梁耐震能力評估準則」為交通部於民國85年1月公佈之電信與運輸系統之耐震安全評估與補強準則中介紹橋柱之耐震評估方法，內容主要是先決定橋柱之破壞模式及橋柱之容許韌性容量，其次計算整體降伏之地表加速度及整體之容許韌性容量，最後算出橋梁沿縱向及橫向之耐震能力
。對於判斷耐震能力足夠與否，應以回歸週期475年地表加速度作為評斷標準，不予以折減。
美國FHWA橋柱耐震能力評估方法，乃著重於個別部位之容量與需求之關係，而忽略了不同部位之交互影響，是一種較為簡單且能清楚掌握構件補強重點的評估方法。各構材彈性需求亦應以「公路橋梁耐震設計規範」中有關設計地震力的規定加以計算。
對於補強後橋梁耐震能力，應提昇至滿足現行公路橋梁耐震設計規範要求的原則，故橋梁耐震補強之地震力標準應根據「公路橋梁耐震設計規範」中設計地震力之相關規定以進行補強設計。
鋼筋混凝土橋柱耐震補強設計
從美國與日本近年來的幾次地震造成橋柱損壞情況，歸納橋柱耐震能力的不足，一般而言，橋柱之耐震能力不足，主要有下列幾點原因：
(1)橋柱於塑鉸區域之圍束不足，表層混凝土發生剝落，核心混凝土易被壓碎，主筋因自重而產生挫屈，導致橋柱之韌性不佳。
(2)橋柱於塑鉸區域鋼筋搭接且搭接長度不足，致使發生握裹破壞，而產生突然性的主筋搭接破壞。
(3)橋柱之剪力容量小於產生塑鉸所需之剪力需求，以致在未產生塑鉸前即產生剪力破壞。
(4)橋柱於塑鉸處之剪力容量因韌性比增加而減少，導致抗剪不足而產生剪力破壞或彎矩-剪力破壞。
(5)橋柱雖產生塑鉸，惟其耐震力不足(如縱向鋼筋量比
時)，須增加其彎矩強度。
(6)縱向鋼筋不當截斷處或其附近過早降伏，而形成塑鉸區，造成剪力不足及韌性不良。
針對上述幾種耐震能力不足之原因，歸納其所需補強之種類計有：(i)橋柱剪力補強、(ii)橋柱韌性補強、(iii)
避免橋柱縱向鋼筋挫屈之之補強、(iv)橋柱縱向鋼筋搭接長度不足之補強、(v)橋柱縱向鋼筋不當截斷之補強。針對橋柱之各種耐震缺失，常採用之補強方法為（1）鋼鈑包覆補強、（2）纖維強化高分子複合材料(FRP)包覆補強及（3）RC包覆補強三種方法。
工程實績
921地震後，受損程度較輕之橋梁，多採用橋柱包覆補強或修復之方法，來恢復其耐震能力，其中包括貓羅溪橋、信義橋之橋柱鋼鈑包覆修復，新溪南橋之橋柱CFRP包覆修復，以及乾峰橋橋柱之鋼筋混凝土包覆修復。
地震造成貓羅溪橋之橋柱頂部受損龜裂，因此敲除受損部分混凝土，重新灌漿，並於橋柱外部包覆鋼鈑，如照片1所示。
照片1 貓羅溪橋墩柱鋼鈑包覆修復情況
照片2
信義橋墩以鋼鈑及RC包覆完成補強
照片3
新溪南橋橋柱CFRP包覆修復
照片4 乾峰橋鋼筋混凝土包覆修復