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橋梁是經濟及交通發展的表徵，也提供人類橫越河流、山谷和地物障礙的工具，橋梁建造技術的提升則仰賴科技研究與工程結合，因此橋梁跨度及長度（或建築物高度）也常為先進國家展現經濟及科技研究實力的舞台。筆者將以多年前參與的舊金山灣新地標──新舊金山－奧克蘭海灣大橋（New San FranciscoOakland Bay Bridge, New SFOBB）計畫為例，說明橋梁對工程發展的影響。

新舊金山奧克蘭灣橋的結構

美國舊金山灣有八座跨灣大橋，其中近奧克蘭市（Oakland）已拆除的舊金山灣橋東段（San Francisco-Oakland Bay Bridge East Span）原建於1936年，橋全長3.7公里。1989年發生芮氏規模7.1的洛馬普里塔地震（Loma Prieta），震央距灣區約百公里遠卻造成東段桁架橋上層一段15公尺的橋面掉落及一人死亡，使得兩地之間交通中斷長達一個月。

地震讓美國加利福尼亞州運輸部（Caltrans）警覺舊金山灣區橋梁的耐震性能不足以因應未來加州大地震的襲擊，更不用說橋梁災損修復及造成灣區通行困難造成的經濟損失。因此當局展開橋梁評估策略計劃，委員會成員涵蓋政府各部門專責人員、工程師及地方社區代表，經過多年研究及普查社區里民意見後，最終決定建造新的橋，此橋必須能代表奧克蘭及舊金山市過去幾十年的社經成長特色。

由於造成舊金山灣地震的來源主要為海沃斷層（Hayward Fault） 及聖安地列斯斷層（San Andreas  Fault）， 因此舊金山灣內的橋經過災損評估分析後，對新橋建立較高的耐震等級需求及設計方針，分成「維持橋梁正常使用下的地震（functional evaluation earthquake, FEE）」及「橋梁不倒塌的安全地震（safety evaluation earthquake, SEE）」兩種等級。 FEE 是指回歸期（return period）約 300 年的地震， 基本上橋梁在此地震下是彈性反應，但允許橋梁構件有輕微非線性行為及混凝土裂縫產生；而 SEE 是指回歸期（return period）約 1500 年的地震，橋梁構件會進入較大的非線性消能，混凝土柱主筋的保護層會產生剝落但可修復，且橋梁仍能在地震後提供交通運輸功能；因此針對一個肩負重要交通運輸的橋梁而言，若只考慮 FEE的耐震需求設計是不足的。

為了解橋梁在FEE及 SEE 等級地震下的變形及力量需求作為設計方針，看似簡單的抗震設計理念卻對 30 年前的地震與結構領域產生極高的挑戰，不但要清楚知道橋梁各構件的設計強度及地震下的力量需求外，也需要建立最新的耐震規範讓工程師有遵循的標準進行設計。於此同時，又適逢1994年美國北嶺地震、1995 年日本關東地震、1999 年臺灣集集地震及美國紐約恐怖攻擊等事件，極大的社經損失顯露以往工程設計的不足，也開啟新舊金山－奧克蘭海灣大橋在工程技術、研究發展及施工的大計畫，促進結構工程與地震工程領域的發展，進而翻新不宜的耐震規範條文。

新舊金山－奧克蘭海灣大橋由四個主要結構組成：芳草市（Yerba Buena）島上廊道、自錨碇懸吊橋、空中廊道及奧克蘭觸地彎道（圖一A）。

圖一：（A）新舊金山─奧克蘭海灣大橋與構件斷面示意圖