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用光纖守護橋樑
2016/11/29
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您很可能唱過「倫敦鐵橋垮下來」,甚至也玩過倫敦鐵橋的遊戲。遊戲的重點,是有兩個人伸手搭成鐵橋,通過的人不知道橋甚麼時候會垮下來,因此可能出乎意外地被抓住。人類和橋的關係,跟這個遊戲很像。
 
 
繼最近的竹東群震,台北士林地震之後,2月22號,宜蘭又發生了規模5.4的有感地震,引發民眾關切。因此,除了關心地震時建築物的安全,科學三分鐘也帶您共同了解,地震或颱風、洪水對台灣橋樑安全的影響,以及最新的防災技術。請聽今天的主題:用光纖守護橋樑。

您很可能唱過「倫敦鐵橋垮下來」這首兒歌,甚至也玩過倫敦鐵橋的遊戲。遊戲的重點,是有兩個人伸手搭成鐵橋,通過的人不知道橋甚麼時候會垮下來,因此可能出乎意外地被抓住。

人類和橋的關係,跟這個遊戲很像。對於一座橋,我們可以估計一個大概的使用年限,卻沒辦法知道它哪一天會損壞。此外,這個使用年限也可能不盡準確,例如小規模的地震、或車輛的經過,或多或少都會對橋樑結構產生影響;河水對橋墩的沖刷,也可能危害橋樑的安全。如果發生大地震或豪雨成災,對橋樑的傷害就更嚴重了。1999年,921大地震造成中部地區數十座橋樑損壞、2008年辛樂克颱風造成后豐大橋倒榻、2009年莫拉克風災沖毀雙園大橋等上百座的橋梁,都是鮮明的例子。問題是為了救災、避難或其他因素,在橋樑受損但尚未倒榻的時候,還是有許多不知情的人員與車輛通過,如果橋剛好在這時候倒榻,就可能造成嚴重的傷亡。

目前國內的橋樑,仍然以人力巡守為主,很難即時回報橋樑的狀態。當嚴重天災發生的時候,監控更加困難。為此,國研院國家地震工程研究中心─簡稱國震中心,開發出一套經濟有效、適用於跨河長橋的「全方位全橋光纖監測系統」,可以24小時監測危害橋梁的重要關鍵,包括橋面板伸縮縫之間的距離、橋墩是否傾斜或下陷等,對於用鋼纜支撐橋面的斜張橋,還可以監測鋼纜的拉力是否有異常。本單元的科學顧問,國震中心主任張國鎮,就對此做了說明:

張國鎮主任:
這套系統我們是用光纖的特性,埋設在橋樑上,量測橋樑任何一點你需要知道的變位。如果用在一般的斜張橋,我們也可以用非常少數的光纖,把所有的振動全都量測,這些振動資料,就可以反映出橋樑相關的安全係數。

國震中心這套精密的量測系統,目前正在台北市的大直橋進行測試,僅僅使用6條光纖,就可以監測43個橋樑安全關鍵點,量測的精度非常高,連行經車輛造成橋梁0.01公分之內的細微沈陷,都可以測得到。而且量測的成本,也比人力巡守便宜。更重要的是,一旦發生異常,系統還能夠透過雲端通訊發出預警,即時通知管理單位搶修,並結合交通號誌,在第一時間內禁止人車通行。

展望未來,這套技術也有潛力繼續發展,應用在高鐵、鐵公路的橋樑、高架橋,甚至跟相關產業合作開發,用來進行鐵公路的邊坡監測、隧道或是重要建築物的安全監測等。不但保障民眾安全,也可望帶來商機。

今天的科學關鍵字,就是

全方位全橋光纖監測系統

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來源 來源:
本單元由科技部補助製播
標籤 標籤:
地震(77)橋梁監測(6)光纖(3)
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