杜風75 期 特別報導

人行跨溪橋梁設計

蘇愉榕

課程助理

 

 

本課程設計主題為:人行跨溪橋梁設計。

基地位於臺大溪頭實驗林。本專案必須考慮各種工程實際需面對的難題,也因緣際會讓台大土木系大四的同學與實踐大學建築系大四的同學合作並讓學生們以工程師的角色自居來挑戰本次艱鉅的任務。過程是循序漸進的,首先讓同學們著手基地調查,再而參與於實踐舉辦的設計工作坊,接著回到土木研究大樓施作模型並做載重測試,各個階段中都穿插著與專家、老師們的討論與評圖,進而也邀請了實驗林的處長、專家們參與期末的評圖。

1. 溪頭基地調查

溪頭自然教學園區內的銀杏步道與溪流「神木溪」之交會處。此處目前可見的是土石流的整治工程構造物「固床工」。至今逢雨季,遊客皆踏之過溪(如下圖)。每年約有十萬旅客來訪園區,若遇大雨,水位會溢過固床工,若勉強過溪,可能造成危險。於是,學期初便安排三天兩夜的現地勘查,並請研究生測量團隊及台灣儀器公司協助地形測量。行前也不忘培養工程師的基本能力,現地人文資料蒐集及地理圖資的準備都是全員參與。

 



在現勘的過程中,胡邵敏老師帶著學生們觀察地質,土木系的學生觀察著橋基合宜座落的位置。除了用相機記錄現場,實踐建築系的學生已習慣隨身攜帶草圖紙與鉛筆,於遊客常坐下歇息的大石頭上勾勒出專業設計師眼中的基地現況,更注意到左右岸有不同的樹種林相,以及步道的連接,細膩地考慮靜態的草木石及動態的水流。為了解基地的過去樣貌及遊客動向,學生們也準備問卷並訪問遊客。

 


 

這會發現了基地附近吸引遊客的潛力。夏秋季節水量豐沛,深潭淺瀨,林間小瀑布,此心曠神怡之景,橋梁選址時可列為考慮項目之一。

由於基地地型複雜,石礫堆疊,樹叢茂密,感謝台灣儀器協助使用的地載光達,及土木系測量組及水利組與淡江大學電機系的研究生團隊使用全測站及UVA進行測量,得到良好地形成果。


現勘營期中感謝洪致遠等多位研究員熱情協助,帶著學生們參考園區內的橋梁,及量水堰,更陪伴學生們討論,有如兄長照顧弟妹一般。豐收的現地資訊與臨場體驗順利地推進至設計階段。

2. 實踐設計工坊

為了提升工作效率,大夥奉獻出雙十節假期,連續四天在實踐大學舉行了緊湊的設計工作坊,分工劃成水文、數模、地理資訊、實體模型四大部分將資料整合與量化如計算重現周期的洪水水位與過去土石卡在樹上的痕跡(推測是土石流曾達的水位),比對相近,利用整合後的環境條件堆疊出屬於各組的設計。

 

 


可利用擬真的1:100地形模型,模擬橋梁概念模型在現地的整體感。工作坊營期有多次的評圖,讓專家、老師們與學生們在概念設計階段充分討論。

 

 

 

 

3. 模型施作及載重測試

銜接自概念設計至實體模型,課堂利用實驗林木工廠提供參考的橋樑設計圖讓學生們嘗試在沒有設計者說明的情況下,看著施工圖使用具代表性的材料如銅料、木、竹、石材等做出實體模型,體驗工程師與施工人員的溝通模式。再而施做各組的設計,以1:25的實體模型做載重測試。

 

 


模型施工的過程中,若先測試不同材料的接合方式,有機會提升模型的承載能力。假設模型中各式材料與實際使用的材料比重不差太多,載重測試中死載重將簡化為模型所秤得的重量,活載重則縮小實際所需承載重量的倍並考慮安全係數,載重過程中紀錄變形量,值得高興的是,各組的模型皆通過考驗。

 


4. 期末評圖

各個階段都穿插著評圖,除了提醒學生要繼續努力外,更是為了聽見更多專家學者們對於本設計的討論與意見。感謝沈德群結構技師來講評以及幫學生設計的橋梁估計預算,點醒學生們現實競爭的一面。感謝實踐大學建築系蕭有志主任、林盛豐老師、陳國洲老師、林聖峰老師參與課程多次評圖以及謝尚賢老師自始至終熱情相挺。

 


 


 

感謝實驗林王處長、梁副處長及莊閔傑研究員,蔡俊鐿結構技師來參與期末總評。其中委員們希望各組設計的橋梁結構可增添木竹石等天然材而不是全都由鐵件來解決。於是便嘗試各種天然材的搭配。在學期結束之際,卡艾瑋老師把握元旦假期領著專家們與學生們帶著縮尺模型再訪現地,很多坐在辦公室裡設計所無法解決的問題,在基地也許可以找到答案。

 


 


 


 

 

 

 

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